JPS6336098A - Control method for multistage centrifugal compressor - Google Patents

Control method for multistage centrifugal compressor

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JPS6336098A
JPS6336098A JP18108586A JP18108586A JPS6336098A JP S6336098 A JPS6336098 A JP S6336098A JP 18108586 A JP18108586 A JP 18108586A JP 18108586 A JP18108586 A JP 18108586A JP S6336098 A JPS6336098 A JP S6336098A
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compressor
inlet guide
variable diffuser
vanes
controlling
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Hideo Suzuki
鈴木 日出夫
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase the region of capacity control for a compressor in the above caption, by initially fixing variable diffuser vanes at the full opening and controlling inlet guide vanes as far as possible, and then, after fixing id inlet guide vanes, controlling said variable diffuser vanes. CONSTITUTION:By fixing variable diffuser vanes 6 of compressors 2, 3 in a full opening state, inlet guide vanes 4 are throttled to the most possible extent to decrease the gas flow. After that, the opening of said inlet guide vanes 4 are fixed and said variable diffuser vanes 6 are controlled instead. Using the above method, diffuser vanes can be adopted for a compressor of any number of stage to increase the region of capacity control without any loss in the efficiency at the design point.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数段の圧縮機を有し、インレットガイドベ
ーン及び可変ディフユーザヘーンにより容量制御を行う
多段遠心圧縮機の制御方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for controlling a multi-stage centrifugal compressor that has multiple stages of compressors and performs capacity control using an inlet guide vane and a variable diffuser vane. be.

〔従来技術〕[Prior art]

遠心圧縮機には、通常、サージング現象があり、そのた
めに容量調整範囲が限られている。従って、より幅の広
い容量調整範囲を有することが望まれている。一方、部
分負荷における効率は少しでも向上するように工夫する
必要がある。
Centrifugal compressors usually have a surging phenomenon, which limits their capacity adjustment range. Therefore, it is desired to have a wider capacity adjustment range. On the other hand, it is necessary to devise ways to improve efficiency at partial loads as much as possible.

従来の多段遠心圧縮機の制御方法には、インレットガイ
ドベーンまたは可変ディフューザベーンを各々単独に制
御することにより容量制御を行う方法がある。しかし、
定圧制御において、一方のインレットガイドベーンによ
る制御方法では、第4図に示すように、部分負荷運転の
効率は良好であるが、運転可能範囲は約70%止まりと
狭くなるという欠点がある。他方の可変ディフユーザヘ
ーンは、従来、設計点の効率向上を目的として使用され
ていたデイフユーザ−ベーンにおける容量制御範囲が著
しく狭くなるという欠点を解消したものである。しかし
、この可変ディフューザベーンは、同図に示すように、
運転可能範囲は、単段の場合では約30%まで可能とい
うように広範囲であるが、部分負荷運転の効率は、イン
レットガイドベーンに比べて劣るという欠点を有してい
る。
Conventional methods for controlling multi-stage centrifugal compressors include methods for controlling capacity by individually controlling inlet guide vanes or variable diffuser vanes. but,
In constant pressure control, one control method using inlet guide vanes has good efficiency in partial load operation, as shown in FIG. 4, but has the disadvantage that the operable range is only about 70% narrow. The other variable diffuser vane solves the drawback that the capacity control range of the diffuser vane, which has been conventionally used for the purpose of improving the efficiency of the design point, is significantly narrowed. However, as shown in the figure, this variable diffuser vane
Although the operable range is wide, up to about 30% in the case of a single stage, the efficiency of partial load operation is inferior to that of inlet guide vanes.

このような問題を解決したものには、例えば、特開昭5
5−60692〜5号公報に示すように、インレットガ
イドベーン及び可変ディフューザベーンの両者間に所定
の関係づけを行い、これらを同時に制御する方法がある
Examples of solutions to such problems include, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 5
As shown in Japanese Patent Nos. 5-60692 to 5-60692, there is a method of establishing a predetermined relationship between an inlet guide vane and a variable diffuser vane and controlling them simultaneously.

ところが、上記従来の構造では、インレットガイドベー
ン及び可変デイフユーザの各要素の測定、これら各要素
の演算、及び演算後の各部への指示等の制御系が複雑に
なり、構成が複雑化され、かつコストア・ノブを招来す
る等の欠点を有していた。
However, in the conventional structure described above, the control system for measuring each element of the inlet guide vane and variable differential user, calculating each of these elements, and instructing each part after calculation is complicated, and the configuration is complicated. It had drawbacks such as inviting cost store knobs.

〔発明の目的] 本発明は、上記従来の問題点を考慮して成されたもので
あって、簡単かつ効率よく、しかも広範囲の制御を行う
ことができる多段遠心圧縮機の制御方法の提供を目的と
するものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made in consideration of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for controlling a multistage centrifugal compressor that can be easily and efficiently controlled over a wide range. This is the purpose.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明の多段遠心圧縮機の制御方法は、上記の目的を達
成するために、初段圧縮機の上流側に設けられたインレ
ットガイドベーンと、2段目以降の任意の段の圧縮機に
設けられた可変ディフューザベーンの角度を制御するこ
とにより、容量制御を行う多段遠心圧縮機の制御方法に
おいて、先ず、可変ディフューザベーンを全開させた状
態に固定して、インレットガイドベーンを可能な範囲ま
で制御した後に、インレットガイドベーンを固定して、
可変ディフューザベーンを制御することにより、簡単に
良好な制御を行うことができるように構成したことを特
徴とするものである。
In order to achieve the above object, the method for controlling a multistage centrifugal compressor of the present invention includes an inlet guide vane provided upstream of the first stage compressor, and an inlet guide vane provided in any stage compressor from the second stage onwards. In a method for controlling a multistage centrifugal compressor that controls capacity by controlling the angle of the variable diffuser vane, the first step is to fix the variable diffuser vane in a fully open state and control the inlet guide vane to the extent possible. After that, fix the inlet guide vane and
The present invention is characterized in that it is configured such that good control can be easily performed by controlling the variable diffuser vane.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例を第1図乃至第3図に基づいて以下に
説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

多段遠心圧縮機である3段遠心圧縮機は、第1図に示す
ように、第1圧縮機1、第2圧縮機2及び第3圧縮機3
が直列に接続されている。第1圧縮機1の前段にはイン
レットガイドベーン4が設けられ、第1圧縮機1と第2
圧縮機2及び第3圧縮機の各吐出し口側にはそれぞれ、
固定ディフューザベーン5と角度が可変である可変ディ
フューザベーン6が設けられている。上記第1圧縮機1
と第2圧縮機2との間、及び第2圧縮機2と第3圧縮機
3との間にはそれぞれ、圧縮機1・2から吐出された気
体を冷却する第1冷却機7と第2冷却機8が介装されて
いる。また、上記インレットガイドベーン4と第2圧縮
機2及び第3圧縮機の可変ディフューザベーン6には各
々、これらの駆動手段9・10が接続され、両駆動手段
9・10には、電空変換器11・12を介して、両ベー
ン4・6を制御する制御部13が接続されている。
A three-stage centrifugal compressor, which is a multi-stage centrifugal compressor, includes a first compressor 1, a second compressor 2, and a third compressor 3, as shown in FIG.
are connected in series. An inlet guide vane 4 is provided at the front stage of the first compressor 1, and the first compressor 1 and the second compressor
On each discharge port side of the compressor 2 and the third compressor,
A fixed diffuser vane 5 and a variable diffuser vane 6 whose angle is variable are provided. The first compressor 1
and the second compressor 2, and between the second compressor 2 and the third compressor 3, there are a first cooler 7 and a second cooler that cool the gas discharged from the compressors 1 and 2, respectively. A cooler 8 is interposed. Further, driving means 9 and 10 are connected to the inlet guide vane 4 and the variable diffuser vanes 6 of the second compressor 2 and the third compressor, respectively, and both driving means 9 and 10 are connected to an electro-pneumatic converter. A control unit 13 that controls both vanes 4 and 6 is connected through the vanes 11 and 12.

一方、上記3段遠心圧縮機には、第2図に示すように、
外部からの駆動力を受ける主駆動軸14と、この主駆動
軸14によって駆動され、第1圧縮機1及び第2圧m機
2を回転させる駆動軸15と、第3圧縮機3を回転させ
る駆動軸16とが設けられている。駆動軸15の両端部
にはそれぞれ第1圧縮機1及び第2圧縮機2が設けられ
、駆動軸16の一端部には第3圧縮機3が設けられてい
る。各圧縮機1〜3には、4〜6枚のインペラ17・・
・が配設され、このインペラ17・・・の前方には吸込
み管路18が接続されている。また、インペラ17・・
・の外周側方には、吐出し流路19と連通ずるデイフユ
ーザ20が形成されている。そして、前述の如く、第1
圧縮a1と第2圧縮機2及び第3圧縮機の各デイフユー
ザ20には各々、固定ディフューザベーン5と可変ディ
フユーザヘーン6が配設されている。
On the other hand, as shown in Fig. 2, the three-stage centrifugal compressor has the following features:
A main drive shaft 14 that receives a driving force from the outside, a drive shaft 15 that is driven by this main drive shaft 14 and rotates the first compressor 1 and the second compressor 2, and rotates the third compressor 3. A drive shaft 16 is provided. A first compressor 1 and a second compressor 2 are provided at both ends of the drive shaft 15, respectively, and a third compressor 3 is provided at one end of the drive shaft 16. Each compressor 1 to 3 has 4 to 6 impellers 17...
A suction pipe 18 is connected to the front of the impeller 17. Also, impeller 17...
A diffuser 20 communicating with the discharge flow path 19 is formed on the outer peripheral side of the . And, as mentioned above, the first
A fixed diffuser vane 5 and a variable diffuser vane 6 are disposed in each of the differential users 20 of the compression a1, the second compressor 2, and the third compressor, respectively.

上記の構造において、本3段遠心圧縮機の定圧容量制御
状態は第3図に示す如くとなる。同図において、曲線A
はサージングラインを表し、Bは設計点を表している。
In the above structure, the constant pressure capacity control state of the three-stage centrifugal compressor is as shown in FIG. In the same figure, curve A
represents the surging line, and B represents the design point.

制御を行う際には、制御部13の制御動作により、先ず
、第2圧縮機2及び第3圧縮機の可変ディフューザベー
ン6を、デイフユーザ20が全開となるような状態に固
定して、第1圧縮機1の前段に設けられたインレットガ
イドベーン4を可能な範囲まで絞り込んで気体流量を減
少させていく。この状態は、曲線a −’−cの如くと
なる。上記インレットガイドベーン4及び後の可変ディ
フューザベーン6を絞り込む範囲は、対応する圧縮機の
サージングラインと定吐出圧力ラインの交点より決定さ
れる範囲であり、予測可能である。次に、曲線Cの時点
にて、インレットガイドベーン4をそのときの開度で固
定し、それまで固定していた第2圧縮機2及び第3圧縮
機の可変ディフューザベーン6を絞り込んでいくと、曲
線d−gに示す動作状態となる。
When performing control, first, the variable diffuser vanes 6 of the second compressor 2 and the third compressor are fixed in a state where the differential user 20 is fully opened, and the first The inlet guide vane 4 provided at the front stage of the compressor 1 is narrowed down to the extent possible to reduce the gas flow rate. This state looks like the curve a-'-c. The range in which the inlet guide vane 4 and the subsequent variable diffuser vane 6 are narrowed is determined by the intersection of the surging line and constant discharge pressure line of the corresponding compressor, and is predictable. Next, at the point of curve C, the inlet guide vane 4 is fixed at the opening degree at that time, and the variable diffuser vanes 6 of the second compressor 2 and the third compressor, which had been fixed until then, are narrowed down. , the operating state is as shown by the curve dg.

即ち、インレットガイドベーン4のみによる容量制御で
は、曲線Cより少し絞り込めばサージング状態に陥って
運転不可能になるが、曲線Cの時点にてインレットガイ
ドベーン4を固定し、可変ディフユーザヘーン6を絞り
込んでいくことにより、運転可能範囲が更に広がってい
くのである。
That is, with capacity control using only the inlet guide vane 4, if the throttle is narrowed down a little from curve C, a surging state will occur and the operation will become impossible. By narrowing down the options, the range of possible operation will be further expanded.

尚、可変ディフューザベーン6は第1圧縮機1から最終
段の圧縮機にかけて、必要に応じて任意に設置可能であ
る。例えば、4段遠心圧縮機において、第1圧縮機の前
段にインレットガイドベーン11を配設し、第2、第3
圧縮機に可変デイフユーザ−ベーン6を設置してもよい
Note that the variable diffuser vane 6 can be arbitrarily installed from the first compressor 1 to the final stage compressor as necessary. For example, in a four-stage centrifugal compressor, the inlet guide vane 11 is arranged before the first compressor, and the inlet guide vane 11
A variable diffuser vane 6 may be installed in the compressor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の多段遠心圧縮機の制御方法は、以上のように、
初段圧縮機の上流側に設けられたインレットガイドベー
ンと、2段目以降の任意の段の圧縮機に設けられた可変
ディフューザベーンの角度を制御することにより、容量
制御を行う多段遠心圧縮機の制御方法において、先ず、
可変ディフューザベーンを全開させた状態に固定して、
インレットガイドベーンを可能な範囲まで制御した後に
、インレットガイドベーンを固定して、可変ディフュー
ザベーンを制御する構成である。それ故、任意の段の圧
縮機にデイフユーザ−ベーンを採用することができ、圧
縮機1段当たりの効率を最大5%向上することができる
。従って、設計点の効率を犠牲にすることな(、容量制
御範囲を広げることができると共に、可変デイフユーザ
−ベーンのみの制御に比べて部分負荷効率を向上するこ
とができる。また、各段の圧縮機の圧力、温度等の多数
の要素を検知し、これら各要素の演算結果に基づいて各
部へ指示信号を送出する等の複雑な制御を行う必要がな
く、制御系の構成が簡素化され、コストダウンを行うこ
とができる。さらに、制御系の簡素化に伴い、動作の信
頼性を向上することができる等の効果を奏する。
As described above, the method for controlling a multistage centrifugal compressor of the present invention includes:
A multi-stage centrifugal compressor that performs capacity control by controlling the angle of the inlet guide vane installed upstream of the first-stage compressor and the variable diffuser vane installed on any compressor from the second stage onwards. In the control method, first,
Fix the variable diffuser vane in the fully open position,
After controlling the inlet guide vane to the extent possible, the inlet guide vane is fixed and the variable diffuser vane is controlled. Therefore, the diffuser vane can be employed in any stage of the compressor, and the efficiency per stage of the compressor can be improved by up to 5%. Therefore, it is possible to widen the capacity control range without sacrificing the efficiency at the design point, and it is possible to improve the partial load efficiency compared to control using only variable differential user vanes. There is no need to perform complex control such as detecting many elements such as pressure and temperature of the machine and sending instruction signals to each part based on the calculation results of these elements, and the control system configuration is simplified. Costs can be reduced.Furthermore, the reliability of operation can be improved due to the simplification of the control system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第2図は
第1図に示した3段遠心圧縮機の断面図、第3図は第1
図に示した3段遠心圧縮機における容量と吐出圧力との
関係を示すグラフ、第4図は従来例における容量と吐出
圧力及び軸動力との関係を示すグラフである。 1は第1圧縮機、2は第2圧縮機、3は第3圧縮機、4
はインレットガイドベーン、5は画定ディフユーザヘー
ン、6は可変ディフューザベーン、13は制御部、17
はインペラ、20はデイフユーザである。 特許出願人     株式会社 神戸製鋼所ミ $1図 第3図 一−−A:  ブーシンフ゛ライン B: vえ 巳+ 、!、 60’ 60  70   E!0 90 100谷 地(°/
。) 第4図 □インL、ziJ’巧トヘーン〃1力 −−−−げ足ゴ6フェイ、へ−ン’Hl・飾−一−ブー
己′ンク°ライン X  膜材、中4、 G  也(’/、)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the three-stage centrifugal compressor shown in FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between capacity and discharge pressure in the three-stage centrifugal compressor shown in the figure, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between capacity, discharge pressure, and shaft power in the conventional example. 1 is the first compressor, 2 is the second compressor, 3 is the third compressor, 4
1 is an inlet guide vane, 5 is a defined diffuser vane, 6 is a variable diffuser vane, 13 is a control unit, 17
is an impeller, and 20 is a differential user. Patent Applicant: Kobe Steel, Ltd. Mi$1 Figure 3 Figure 1--A: Bushing Line B: Vemi+,! , 60' 60 70 E! 0 90 100 valley land (°/
. ) Fig. 4 □In L, ziJ' Takutohan〃1 force---Gashigo 6 Fei, Hehn'Hl・Decoration-1-Boo-self'nk°line X Membrane material, middle 4, G ya ('/,)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、初段圧縮機の上流側に設けられたインレットガイド
ベーンと、2段目以降の任意の段の圧縮機に設けられた
可変ディフューザベーンの角度を制御することにより、
容量制御を行う多段遠心圧縮機の制御方法において、先
ず、可変ディフューザベーンを全開させた状態に固定し
て、インレットガイドベーンを可能な範囲まで制御した
後に、インレットガイドベーンを固定して、可変ディフ
ューザベーンを制御することを特徴とする多段遠心圧縮
機の制御方法。
1. By controlling the angle of the inlet guide vane provided upstream of the first stage compressor and the variable diffuser vane provided in any stage compressor from the second stage onwards,
In a method for controlling a multi-stage centrifugal compressor that performs capacity control, first, the variable diffuser vane is fixed in a fully open state, the inlet guide vane is controlled to the extent possible, and then the inlet guide vane is fixed and the variable diffuser vane is fixed. A method for controlling a multistage centrifugal compressor, characterized by controlling vanes.
JP18108586A 1986-07-30 1986-07-30 Control method of multi-stage centrifugal compressor Expired - Lifetime JPH0739840B2 (en)

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JPH11201094A (en) * 1998-01-19 1999-07-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Turbo-compressor
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