WO2011074421A1 - 圧縮機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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WO2011074421A1
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pressure
load
detection value
pressure detection
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French (fr)
Inventor
陽介 中川
一浩 武多
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0215Arrangements therefor, e.g. bleed or by-pass valves

Definitions

  • the present invention relates to control of a compressor.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-287298 filed in Japan on December 18, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • centrifugal compressors control the flow rate of the working fluid passing through the compressor by adjusting the rotational speed, the opening of an IGV (Inlet Guide Vane), and the like.
  • IGV Inlet Guide Vane
  • control is performed so that the pressure on the inlet side of the compressor is constant.
  • control is performed so that the pressure on the outlet side of the compressor becomes constant.
  • Centrifugal compressor 101 is coupled coaxially with steam turbine 102 by shaft 103.
  • the centrifugal compressor 101 is driven by the torque generated by the steam turbine 102.
  • the centrifugal compressor 101 takes in and compresses the gas supplied through the upstream pipe 105 and supplies the compressed gas to the downstream process 107 through the downstream pipe 106.
  • the rotation speed detector 108 detects the rotation speed of the shaft 103.
  • the controller 109 controls the opening degree of the valve 110 provided in the pipe 104 on the inlet side of the steam turbine 102 so that the rotational speed of the shaft 103 approaches the set value based on the detected rotational speed.
  • the pressure detector 111 detects the pressure of the gas inside the pipe 105.
  • the controller 112 adjusts the set value of the controller 109 based on the detected value of the gas pressure.
  • the controller 109 controls the opening degree of the valve 110 using this set value.
  • a mechanism is provided on the downstream side of the compressor 101 to allow gas to escape when the demand for gas in the downstream process 107 decreases rapidly.
  • the pressure detector 121 detects the pressure of the gas inside the pipe 106 on the outlet side.
  • the pipe 106 is provided with a gas release valve 120 for releasing the gas inside the pipe 106 to the outside of the system, such as in the atmosphere.
  • the controller 122 opens the gas release valve 120 to release the gas.
  • the pipe 106 is further provided with a safety valve 123.
  • the safety valve 123 is driven by the pressure and opens to open the gas in the pipe 106 to the outside. Let it go.
  • Patent Document 1 shows an example of a control method when the pressure of a pipe connected to a compressor is increased. This document describes a technique for suppressing the pressure increase by opening the discharge valve when the pressure on the compressor outlet side increases.
  • the compressor even if gas discharge is started from the outlet side, if the load on the compressor does not change, the energy consumption in the compressor does not change. In this case, the compressor also compresses the gas released to the outside on the outlet side. That is, part of the energy for compressing the gas is not effectively used, and energy loss occurs.
  • the present invention adopts the following configuration corresponding to each diagram shown in the embodiment.
  • subjected to each element is only the illustration of the element, and does not limit each element.
  • the compressor control device of the present invention generates a first (outlet side) pressure detection value by detecting a gas pressure in the outlet side pipe (6) of the centrifugal compressor (1).
  • the first control unit (15) is configured to provide a gas inside the inlet side pipe (5) that supplies a gas to the centrifugal compressor (1) when the first pressure detection value exceeds the first reference.
  • the degree of opening of the inlet valve (13) provided so as to escape to the outside may be increased.
  • the compressor control device may include a second pressure detector (11) that generates a second pressure detection value by detecting the pressure of the gas inside the inlet side pipe.
  • the first control unit (15) may generate the load set value so as to reduce the load of the centrifugal compressor when the second pressure detection value falls below the second reference.
  • the compressor control device may include a third (inlet side) pressure detector (20) and a second control unit (21, 22).
  • the third pressure detector (20) generates a third (inlet side) pressure detection value by detecting the pressure of the gas inside the inlet side pipe (5).
  • the second control unit (21, 22) increases the opening of the inlet valve (13) when the third pressure detection value exceeds the third reference.
  • the second control unit (22) is configured to control the second control unit based on the command value generated by the first control unit (15) to increase the inlet valve opening based on the first pressure detection value and the third pressure detection value. A larger value is selected from the command values generated so that (21) increases the inlet valve opening, and the opening of the inlet valve (13) is increased.
  • the second control unit (21, 22) increases the opening of the inlet valve (13) to release the gas supplied to the inlet side pipe (5) when the centrifugal compressor (1) is started. May be.
  • the first control unit (15) sets the first load set value so as to reduce the load of the centrifugal compressor (1) when the first (outlet side) pressure detection value exceeds the first reference. It may be generated.
  • the compressor control device may include a second pressure detector (11) that generates a second pressure detection value by detecting the pressure of the gas inside the inlet side pipe (5).
  • a 1st control part (12, 31) produces
  • the first controller (12, 31) may select a smaller value as the load setting value of the centrifugal compressor (1) among the first load setting value and the second load setting value. Good.
  • a compressor system of the present invention includes the above-described compressor control device and a centrifugal compressor (1) controlled by the compressor control device.
  • the compressor control method of the present invention includes a step of generating a first pressure detection value by detecting a gas pressure in the outlet side pipe (6) of the centrifugal compressor (1), and the first pressure detection value is the first. And controlling to reduce the load on the centrifugal compressor (1) when exceeding the above standard.
  • the present invention when the pressure on the outlet side of the centrifugal compressor suddenly increases, a technique is provided that makes the depressurization facility for the released gas unnecessary or simple. Furthermore, the present invention provides a technique for reducing the pressure while suppressing energy loss when the pressure on the outlet side of the centrifugal compressor increases rapidly.
  • FIG. 1 shows a compressor system in a reference example.
  • FIG. 2 shows the compressor system in the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a compressor system in the second embodiment.
  • FIG. 4 shows a compressor system in the third embodiment.
  • FIG. 2 shows a compressor system in the first embodiment of the present invention.
  • the centrifugal compressor 1 is coupled to the steam turbine 2 by a shaft 3.
  • the steam turbine 2 is driven by the working fluid flowing from the pipe 4 and generates torque centered on the shaft 3.
  • the centrifugal compressor 1 is driven by the torque.
  • the centrifugal compressor 1 generates compressed gas by sucking and compressing gas supplied through the pipe 5 on the inlet side.
  • the compressed gas is supplied to the downstream process 7 through the pipe 6 on the outlet side of the centrifugal compressor 1.
  • the outlet side pipe 6 is provided with the gas release valve 120, the pressure detector 121, the controller 122, and the safety valve 123 shown in FIG.
  • a valve 10 for controlling the flow rate of the working fluid is provided in the pipe 4 on the inlet side of the steam turbine 2.
  • the rotation speed detector 8 generates a rotation speed detection value by detecting the rotation speed of the shaft 3.
  • the controller 9 that controls the rotational speed of the shaft 3 generates an opening degree command value for the valve 10 based on the rotational speed detection value so that the rotational speed of the shaft 3 (or the corresponding shaft output) approaches the set value. Then, the valve 10 is controlled.
  • the compressor system includes a compressor control device.
  • the compressor control device in the first embodiment includes an inlet-side pressure detector (second pressure detector) 11, a valve 13, an outlet-side pressure detector 14, and a first control unit.
  • the first control unit includes a controller 12 and a controller 15. Further, the first control unit may include a controller 9.
  • the second pressure detector 11 generates an inlet side pressure detection value (second pressure detection value) by detecting the pressure of the gas flowing through the pipe 5 on the inlet side of the centrifugal compressor 1.
  • the controller 12 provided for controlling the inlet side pressure adjusts the set value of the controller 9 based on the second detected pressure value on the inlet side.
  • the controller 9 generates an opening command value for the valve 10 and controls the valve 10.
  • the pipe 5 on the inlet side of the centrifugal compressor 1 is provided with a valve (inlet valve) 13 for releasing the gas flowing inside the pipe 5 to the outside of the system.
  • a pressure detector (first pressure detector) that detects the pressure of the gas flowing through the inside of the pipe 6 in the pipe 6 on the outlet side of the centrifugal compressor 1 to generate an outlet-side pressure detection value (first pressure detection value).
  • the controller 15 stores a predetermined reference (first reference), and generates an opening command value for the valve 13 to increase the opening of the valve 13 when the outlet-side pressure detection value exceeds the first reference.
  • the opening command value is, for example, a predetermined value set in advance.
  • the low-pressure gas on the inlet side of the centrifugal compressor 1 is released to the outside of the system.
  • the flow rate of the gas supplied to the centrifugal compressor 1 is reduced, the load on the centrifugal compressor 1 is reduced, and an increase in pressure in the downstream pipe 6 is suppressed.
  • the first reference stored in the controller 15 is, for example, a predetermined pressure value.
  • the first reference may be set lower than a first predetermined value that is a pressure value at which the controller 122 opens the discharge valve 120, for example.
  • the first reference may be set lower than a second predetermined value that is a boundary where the safety valve 123 is driven, for example.
  • the first reference may be a value between the first predetermined value and the second predetermined value.
  • the controller 12 By releasing the gas from the valve 13, the pressure on the inlet side of the centrifugal compressor 1 decreases.
  • the inlet pressure detection value (second pressure detection value) generated by the pressure detector 11 falls below a predetermined reference (second reference)
  • the controller 12 opens the opening command value so as to reduce the opening of the valve 10. (Load setting value) is generated.
  • This control is performed with the goal of reducing the outlet-side pressure detection value to a predetermined pressure.
  • the rotational speed of the shaft 3 decreases, and the load on the centrifugal compressor 1 decreases.
  • the flow rate of the gas supplied to the centrifugal compressor 1 is reduced, an increase in the pressure of the pipe 6 on the outlet side is suppressed.
  • the second reference for the inlet side pressure detection value (second pressure detection value) used by the controller 12 is, for example, a predetermined pressure value.
  • the second reference used by the controller 12 is, for example, that the outlet-side pressure detection value (first pressure detection value) in a state where the load of the centrifugal compressor 1 is reduced does not exceed the first reference.
  • FIG. 3 shows a compressor system according to the second embodiment of the present invention.
  • the compressor system in the present embodiment includes a pressure detector (third pressure detector) 20, a controller 21, and a high value selector 22 in addition to the configuration included in the compressor system in the first embodiment.
  • the second control unit of the present embodiment includes a controller 21 and a high value selector 22.
  • the pressure detector 20 detects the pressure of the gas flowing in the pipe 5 on the inlet side of the centrifugal compressor 1 and generates an inlet side pressure detection value (third pressure detection value).
  • the controller 21 controls the valve 13 so that the pressure in the pipe 5 becomes equal to or lower than the third reference.
  • the opening command value for opening is generated. Note that the value of the third reference may be equal to the value of the second reference.
  • the high value selector 22 selects the larger one of the opening command value generated by the controller 15 and the opening command value generated by the controller 21. The selected value is used as an opening command value for controlling the valve 13.
  • Such a compressor system operates as follows. At the start of the compressor system, the rotational speed of the centrifugal compressor 1 gradually increases. In the initial stage of startup, the centrifugal compressor 1 may not be able to suck the entire amount of gas supplied to the pipe 5. In such a case, the pressure of the gas flowing inside the pipe 5 increases. When the pressure exceeds a predetermined value (predetermined reference, that is, the third reference), the opening command value generated by the controller 21 is selected by the high value selector 22 and the opening of the valve 13 is increased. As a result, excess gas inside the pipe 5 is released from the valve 13.
  • predetermined reference that is, the third reference
  • the controller 21 When the rotational speed of the centrifugal compressor 1 increases and the gas in the pipe 5 can be sufficiently sucked, the controller 21 generates a control command value so as to close the valve 13. Since the pressure of the pipe 6 on the outlet side is usually not so high at the time of startup, the controller 15 also generates a control command value so as to close the valve 13, and the high value selector 22 outputs a control command value that closes the valve 13.
  • the opening command value generated by the controller 15 is selected by the high value selector 22, The same control as in the first embodiment is performed.
  • the common valve 13 is configured to release excessive gas from the inlet-side pipe 5 during startup and excessive gas release when the pressure in the outlet-side pipe 6 suddenly increases during operation. It can be discharged by the control unit.
  • FIG. 4 shows a compressor system in the third embodiment.
  • the compressor system in the present embodiment includes a low value selector 31 in addition to the configuration included in the compressor system in the first embodiment.
  • the first control unit of the present embodiment includes controllers 12 and 15.
  • the first control unit may include the controller 9 and the low value selector 31.
  • the controller 15 stores a first reference which is a predetermined reference in advance, and when the first pressure detection value of the pipe 6 detected by the pressure detector 14 exceeds the first reference, the setting of the controller 9 is performed. A value (first load set value) is generated, and the set value of the rotational speed of the shaft 3 is lowered. On the other hand, when the second pressure detection value detected by the pressure detector 11 exceeds the second reference, the controller 12 generates a setting value (second load setting value) similar to that of the second embodiment. .
  • the set value of the controller 12 is a set amount for controlling the load of the centrifugal compressor 1.
  • the low value selector 31 selects the smaller one of the second load setting value of the controller 12 and the first load setting value of the controller 15 as the load setting value of the centrifugal compressor 1.
  • the selected load setting value is sent to the controller 9.
  • the second load set value of the controller 12 is selected by the low value selector 31, and the controller 9 controls the valve 10 based on the load set value and the detected value of the rotation speed detector 8. .
  • the low value selector 31 sets the first load set value of the controller 15 to the load setting of the centrifugal compressor 1.
  • the value is selected as a value, and the controller 9 controls the opening degree of the valve 10 to be lowered.
  • control when the pressure in the pipe 6 increases rapidly, such as when the demand for gas in the downstream process 7 decreases rapidly, the load on the centrifugal compressor 1 can be reduced early. As a result, energy loss can be suppressed. Further, such control can be used in combination with the control in the first and second embodiments.
  • a first pressure detector that generates a first pressure detection value by detecting a gas pressure in an outlet side pipe of the centrifugal compressor, and a centrifugal compressor when the first pressure detection value exceeds a first reference.
  • a first control unit that performs control to reduce a load.

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Abstract

 圧縮機制御装置は、遠心圧縮機に気体を供給する入口側配管の内部の気体を外部に逃がすように設けられた入口弁と、遠心圧縮機の出口側配管における気体の圧力を検出することにより出口側圧力検出値を生成する出口側圧力検出器と、出口側圧力検出値が所定の基準を上回ったときに入口弁の開度を上げる制御部とを備える。圧縮機の入口側のガスを放出することにより、エネルギーロスが少なく、簡易な設備で出口側の圧力の増大を抑えることができる。

Description

圧縮機の制御装置及び制御方法
 本発明は、圧縮機の制御に関する。本願は、2009年12月18日に、日本に出願された特願2009-287298号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 遠心圧縮機の多くは、回転数やIGV(Inlet Guide Vane)の開度などを調節することによって圧縮機を通過する作動流体の流量が制御される。圧縮機にガスを供給する部分に制約がある場合のように、流入するガスの全量を圧縮機に流したい場合には、圧縮機の入口側の圧力が一定となるように制御が行われる。圧縮機の下流側のプロセスに基づいて消費されるガス量が決まっている場合には、圧縮機の出口側の圧力が一定となるように制御が行われる。
 圧縮機の下流側のプロセスにおいて、機器が停止するなどの原因により、ガスの需要が急減する場合がある。このような場合の制御について、図1のプラント構成を参考例として説明する。遠心圧縮機101は、シャフト103によって蒸気タービン102と同軸に結合される。遠心圧縮機101は蒸気タービン102が生成するトルクによって駆動される。遠心圧縮機101は上流側の配管105を通じて供給されるガスを取り込んで圧縮し、圧縮されたガスを下流側の配管106を介して下流側プロセス107に供給する。
 回転数検出器108はシャフト103の回転数を検出する。制御器109は、検出された回転数に基づいて、シャフト103の回転数が設定値に近づくように、蒸気タービン102の入口側の配管104に設けられた弁110の開度を制御する。圧力検出器111は配管105の内部のガスの圧力を検出する。制御器112はガスの圧力の検出値に基づいて制御器109の設定値を調整する。制御器109は、この設定値を用いて弁110の開度を制御する。
 圧縮機101の下流側には、下流側プロセス107におけるガスの需要が急減した場合にガスを逃がす機構が設けられる。圧力検出器121は出口側の配管106の内部のガスの圧力を検出する。配管106には、その内部のガスを大気中など系の外部に逃がすためのガス放出弁120が設けられる。制御器122は、圧力の検出値が第1の所定値を上回るとガス放出弁120を開けてガスを逃がす。配管106には更に、安全弁123が設けられる。安全弁123は、配管106の圧力が第1の所定値よりも高い値に設定された第2の所定値を上回って異常に上昇すると、その圧力によって駆動されて開き、配管106のガスを外部に逃がす。
 特許文献1は、圧縮機に接続された配管の圧力上昇時における制御方法の一例を示す。この文献には、圧縮機出口側の圧力が上昇した際に、放出弁を開いて圧力上昇を抑える技術が記載されている。
特開2006-161754号公報
 図1に例示したような圧縮機システムの構成では、出口側の圧力が大きくなると、遠心圧縮機101によって圧縮されたガスがガス放出弁120や安全弁123から放出される。例えば200kg/cmG程度の高圧ガスを放出する場合には、騒音の抑制やガスの凝固の防止のためにガスを減圧することが求められる。そのため減圧設備を設置することが必要となる。
 更に、上記の圧縮機システムの構成においては、出口側からガスの放出を開始しても、圧縮機の負荷が変わらなければ、圧縮機におけるエネルギーの消費量も変わらない。この場合、圧縮機は出口側において外部へ放出するガスも圧縮することになる。すなわち、ガスを圧縮するためのエネルギーの一部が有効に利用されず、エネルギーロスが生じる。
 本発明の目的は、遠心圧縮機の出口側の圧力が急増した場合に、放出ガスの減圧設備を不要とする又は簡易な設備とする技術を提供することである。
 本発明の他の目的は、遠心圧縮機の出口側の圧力が急増した場合に、エネルギーロスを抑えつつ圧力を下げる技術を提供することである。
 本発明は、実施形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。ただし、各要素に付した符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
 本発明の圧縮機制御装置は、遠心圧縮機(1)の出口側配管(6)における気体の圧力を検出することにより第1(出口側)圧力検出値を生成する第1(出口側)圧力検出器(14)と、第1圧力検出値が所定の第1の基準を上回ったときに遠心圧縮機(1)の負荷を下げる制御を行う第1制御部(15)とを備える。
 本発明において、第1制御部(15)は、第1圧力検出値が第1の基準を上回ったときに、遠心圧縮機(1)に気体を供給する入口側配管(5)の内部の気体を外部に逃がすように設けられた入口弁(13)の開度を上げてもよい。
 本発明において、圧縮機制御装置は、入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する第2圧力検出器(11)を備えてもよい。第1制御部(15)は、第2圧力検出値が第2の基準を下回ったときに、遠心圧縮機の負荷を下げるように負荷設定値を生成してもよい。
 本発明において、圧縮機制御装置は、第3(入口側)圧力検出器(20)と、第2制御部(21、22)とを備えてもよい。第3圧力検出器(20)は、入口側配管(5)の内部の気体の圧力を検出することにより第3(入口側)圧力検出値を生成する。第2制御部(21、22)は、第3圧力検出値が第3の基準を上回ったときに入口弁(13)の開度を上げる。また、第2制御部(22)は、第1圧力検出値に基づき第1制御部(15)が入口弁開度を上げるように生成した指令値と第3圧力検出値に基づき第2制御部(21)が入口弁開度を上げるように生成した指令値との内で、より大きい値を選択し、入口弁(13)の開度を上げる。
 本発明において、第2制御部(21、22)は、遠心圧縮機(1)の起動時に、入口側配管(5)に供給された気体を逃がすために入口弁(13)の開度を上げてもよい。
 本発明において、第1制御部(15)は、第1(出口側)圧力検出値が第1の基準を上回ったときに遠心圧縮機(1)の負荷を下げるように第1負荷設定値を生成してもよい。
 本発明において、圧縮機制御装置は、入口側配管(5)の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する第2圧力検出器(11)を備えてもよい。第1制御部(12、31)は、第2圧力検出値が第2の基準を上回ったときに、遠心圧縮機(1)の負荷を下げるように第2負荷設定値を生成する。
 本発明において、第1制御部(12,31)は、第1負荷設定値と第2負荷設定値との内で、より小さい値を遠心圧縮機(1)の負荷設定値として選択してもよい。
 本発明の圧縮機システムは、上記の圧縮機制御装置と、その圧縮機制御装置によって制御される遠心圧縮機(1)とを備える。
 本発明の圧縮機制御方法は、遠心圧縮機(1)の出口側配管(6)における気体の圧力を検出することにより第1圧力検出値を生成する工程と、第1圧力検出値が第1の基準を上回ったときに遠心圧縮機(1)の負荷を下げる制御を行う工程とを有する。
 本発明により、遠心圧縮機の出口側の圧力が急増した場合に、放出ガスの減圧設備を不要とする又は簡易な設備とする技術が提供される。更に本発明により、遠心圧縮機の出口側の圧力が急増した場合に、エネルギーロスを抑えつつ圧力を下げる技術が提供される。
図1は、参考例における圧縮機システムを示す。 図2は、第1実施形態における圧縮機システムを示す。 図3は、第2実施形態における圧縮機システムを示す。 図4は、第3実施形態における圧縮機システムを示す。
 以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図2は、本発明の第1実施形態における圧縮機システムを示す。遠心圧縮機1はシャフト3によって蒸気タービン2と結合される。蒸気タービン2は、配管4から流入する作動流体によって駆動され、シャフト3を中心とするトルクを生成する。遠心圧縮機1はそのトルクによって駆動される。
 遠心圧縮機1は入口側の配管5を通じて供給されるガスを吸い込んで圧縮することにより圧縮ガスを生成する。圧縮ガスは、遠心圧縮機1の出口側の配管6を介して下流側プロセス7に供給される。出口側の配管6には、図示は省力されているが、図1に示したガス放出弁120、圧力検出器121、制御器122及び安全弁123が設けられる。
 蒸気タービン2の入口側の配管4には、作動流体の流量を制御するための弁10が設けられる。回転数検出器8は、シャフト3の回転数を検出することにより回転数検出値を生成する。シャフト3の回転速度を制御する制御器9は、回転数検出値に基づいて、シャフト3の回転数(又はそれに対応する軸出力)が設定値に近づくように弁10の開度指令値を生成して弁10を制御する。
 圧縮機システムは、圧縮機制御装置を備える。第1実施形態における圧縮機制御装置は、入口側の圧力検出器(第2圧力検出器)11と、弁13と、出口側の圧力検出器14と、第1制御部とを備える。第1制御部は制御器12と制御器15を備える。また、第1制御部は制御器9を含んでもよい。第2圧力検出器11は、遠心圧縮機1の入口側の配管5の内部を流れるガスの圧力を検出することにより入口側圧力検出値(第2圧力検出値)を生成する。入口側圧力を制御するために設けられた制御器12は、入口側の第2圧力検出値に基づいて制御器9の設定値を調整する。制御器9は弁10の開度指令値を生成して弁10を制御する。
 遠心圧縮機1の入口側の配管5に、配管5の内部を流れるガスを系の外部に放出するための弁(入口弁)13が設けられる。遠心圧縮機1の出口側の配管6に、配管6の内部を流れるガスの圧力を検出して出口側圧力検出値(第1圧力検出値)を生成する圧力検出器(第1圧力検出器)14が配置される。制御器15は所定の基準(第1の基準)を記憶し、出口側圧力検出値が第1の基準を上回ったとき、弁13の開度指令値を生成して弁13の開度を上げる。この場合の開度指令値は、例えば予め設定された所定値である。この弁13の開度を上げる制御により、遠心圧縮機1の入口側の低圧のガスが系の外部に放出される。その結果、遠心圧縮機1に供給されるガス流量が低下し、遠心圧縮機1の負荷が低下し、下流側の配管6の圧力の上昇が抑制される。
 ここで、制御器15が記憶する第1の基準は、例えば所定の圧力値である。第1の基準は、例えば制御器122が放出弁120を開く圧力値である第1の所定値よりも低く設定してもよい。第1の基準は、例えば安全弁123が駆動される境界である第2の所定値よりも低く設定してもよい。第1の基準は、上記の第1の所定値と第2の所定値との間の値であってもよい。
 弁13からガスが放出されることにより、遠心圧縮機1の入口側の圧力が低下する。圧力検出器11が生成する入口側圧力検出値(第2圧力検出値)が所定の基準(第2の基準)を下回ると、制御器12は弁10の開度を下げるように開度指令値(負荷設定値)を生成する。この制御は、出口側圧力検出値を所定の圧力まで低下させることを目標として行われる。その結果、シャフト3の回転数が低下し、遠心圧縮機1の負荷が低下する。更に、遠心圧縮機1に供給されるガスの流量が低下することにより、出口側の配管6の圧力の上昇が抑制される。
 ここで、制御器12が用いる入口側圧力検出値(第2圧力検出値)に対する第2の基準は、例えば所定の圧力値である。制御器12が用いる第2の基準は、例えば、上記の遠心圧縮機1の負荷を低下させた状態における出口側圧力検出値(第1圧力検出値)が、上記の第1の基準を超えないように設定してもよい。この場合、入口側圧力検出値(第2圧力検出値)、弁10の開度、シャフト3の回転数及び出口側圧力検出値(第1圧力検出値)の相関関係を予め求めておく。
 このような制御により、以下のような効果が得られる。下流側プロセス7でのガスの需要が急減した場合など配管6の圧力が急増した場合に、本実施形態では、参考例のように遠心圧縮機1の出口側のガスを放出するのではなく、入口側のガスが放出される。そのため、出口側のガスを放出する場合に必要な放出するガスを減圧するための設備が不要であるか、より簡易な設備とすることができる。更に、入口側のガスを放出することにより、出口側のガスを放出する場合と比べて遠心圧縮機1を通過するガス流量を減らすことができる。そのため、出口側のガスを放出する場合と比べて、遠心圧縮機1の負荷を下げ、エネルギーロスを減らすことができる。
 図3は、本発明の第2実施形態における圧縮機システムを示す。本実施形態における圧縮機システムは、第1実施形態における圧縮機システムが備える構成に加えて、圧力検出器(第3圧力検出器)20と制御器21と高値選択器22とを備える。本実施形態の第2制御部は、制御器21及び高値選択器22を備える。圧力検出器20は遠心圧縮機1の入口側の配管5の内部を流れるガスの圧力を検出して入口側圧力検出値(第3圧力検出値)を生成する。制御器21は、入口側圧力検出値(第3圧力検出値)が所定の基準(第3の基準)を上回っている場合、配管5の圧力がその第3の基準以下となるように弁13を開けるための開度指令値を生成する。なお、第3の基準の値は第2の基準の値と同等であってもよい。
 高値選択器22は、制御器15が生成する開度指令値と制御器21が生成する開度指令値とのうちの値が大きい方を選択する。選択された値は、弁13を制御するための開度指令値として用いられる。
 このような圧縮機システムは、次のように動作する。圧縮機システムの起動時、遠心圧縮機1の回転数が徐々に上がる。起動の初期において、配管5に供給されるガスの全量を遠心圧縮機1が吸引できない場合がある。このような場合、配管5の内部を流れるガスの圧力が上昇する。その圧力が所定値(所定の基準すなわち第3の基準)を上回ると、制御器21が生成した開度指令値が高値選択器22によって選択されて弁13の開度が上げられる。その結果、配管5の内部の余剰なガスは弁13から放出される。遠心圧縮機1の回転数が上昇して配管5のガスを充分に吸引できるようになると、制御器21は弁13を閉めるように制御指令値を生成する。起動時には通常、出口側の配管6の圧力はあまり高くないため、制御器15も弁13を閉じるように制御指令値を生成し、高値選択器22は弁13を閉じる制御指令値を出力する。
 下流側プロセス7のガスの需要が急減した場合など、出口側の配管6の圧力が急増した場合は、制御器15が生成した開度指令値が高値選択器22によって選択されることにより、第1実施形態と同様の制御が行われる。本実施形態によれば、起動時における入口側の配管5の過剰なガスの放出と、運転中に出口側の配管6の圧力が急増したときの過剰なガスの放出とを共通の弁13と制御部によって放出することができる。
 図4は、第3実施形態における圧縮機システムを示す。本実施形態における圧縮機システムは、第1実施形態における圧縮機システムが備える構成に加えて、低値選択器31を備える。本実施形態の第1制御部は、制御器12及び15を備える。なお、第1制御部は制御器9及び低値選択器31を含んでもよい。
 制御器15は、予め所定の基準である第1の基準を記憶し、圧力検出器14が検出した配管6の第1圧力検出値がその第1の基準を上回ったとき、制御器9の設定値(第1負荷設定値)を生成して、シャフト3の回転数の設定値を下げる。一方、制御器12は、圧力検出器11によって検出された第2圧力検出値が第2の基準を上回ったときに、第2実施形態と同様の設定値(第2負荷設定値)を生成する。制御器12の設定値は、遠心圧縮機1の負荷を制御するための設定量である。低値選択器31は、制御器12の第2負荷設定値と制御器15の第1負荷設定値との内のより値が小さい方を遠心圧縮機1の負荷設定値として選択する。選択された負荷設定値は制御器9に送られる。通常時は低値選択器31で制御器12の第2負荷設定値が選択され、制御器9は、その負荷設定値と回転数検出器8の検出値に基づいて弁10を制御している。出口側配管の圧力が第1の基準を上回って、制御器15が第1負荷設定値を生成すると、低値選択器31では制御器15の第1負荷設定値が遠心圧縮機1の負荷設定値として選択され、制御器9は弁10の開度を下げるように制御する。このような制御により、下流側プロセス7でのガスの需要が急減した場合など配管6の圧力が急増した場合に、早期に遠心圧縮機1の負荷を低下させることができる。その結果、エネルギーロスを抑制することができる。また、このような制御を、第1、第2実施形態における制御と併用することも可能である。
 遠心圧縮機1の出口側の配管6の圧力が第1の基準を上回ったとき、第2実施形態と同様に制御器21により入口弁13の開度が上げられて入口側の配管5からガスが系の外部に放出される。ガスの放出と並行して、制御器12により遠心圧縮機1の負荷を低下させる制御が実行される。そのためガスの放出時に、第1実施形態と比べて早期に遠心圧縮機1の負荷を低下させることができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
 遠心圧縮機の出口側配管における気体の圧力を検出することにより第1圧力検出値を生成する第1圧力検出器と、第1圧力検出値が第1の基準を上回ったときに遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う第1制御部とを具備する圧縮機制御装置である。
1 遠心圧縮機
2 蒸気タービン
3 シャフト
4 配管
5 配管
6 配管
7 下流側プロセス
8 回転数検出器
9 制御器(第1制御部)
10 弁
11 圧力検出器(第2圧力検出器)
12 制御器(第1制御部)
13 弁
14 圧力検出器(第1圧力検出器)
15 制御器(第1制御部)
20 圧力検出器(第3圧力検出器)
21 制御器(第2制御部)
22 高値選択器(第2制御部)
31 低値選択器(第1制御部)
101 遠心圧縮機
102 蒸気タービン
103 シャフト
104 配管
105 配管
106 配管
107 下流側プロセス
108 回転数検出器
109 制御器
110 弁
111 圧力検出器
112 制御器
120 ガス放出弁
121 圧力検出器
122 制御器
123 安全弁

Claims (17)

  1.  遠心圧縮機の出口側配管における気体の圧力を検出することにより第1圧力検出値を生成する第1圧力検出器と、
     前記第1圧力検出値が第1の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う第1制御部とを具備する圧縮機制御装置。
  2.  請求項1に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記第1制御部は、前記第1圧力検出値が前記第1の基準を上回ったときに、前記遠心圧縮機に気体を供給する入口側配管の内部の気体を外部に逃がすように設けられた入口弁の開度を上げる圧縮機制御装置。
  3.  請求項2に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する第2圧力検出器を備え、
     前記第1制御部は、前記第2圧力検出値が第2の基準を下回ったときに、前記遠心圧縮機の負荷を下げるように負荷設定値を生成する圧縮機制御装置。
  4.  請求項3に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第3圧力検出値を生成する第3圧力検出器と、
     前記第3圧力検出値が第3の基準を上回ったときに、前記入口弁の開度を上げるように制御を行う第2制御部とを具備し、
     前記第2制御部は、前記第1圧力検出値に基づき前記第1制御部が入口弁開度を上げるように生成した指令値と前記第3圧力検出値に基づき前記第2制御部が入口弁開度を上げるように生成した指令値との内で、より大きい値を選択し、前記入口弁の開度を上げる圧縮機制御装置。
  5.  請求項4に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記第2制御部は、前記遠心圧縮機の起動時に、前記入口側配管に供給された気体を逃がすために前記入口弁の開度を上げる圧縮機制御装置。
  6.  請求項1に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記第1制御部は、前記第1圧力検出値が前記第1の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げるように第1負荷設定値を生成する圧縮機制御装置。
  7.  請求項6に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する第2圧力検出器を備え、
     前記第1制御部は、前記第2圧力検出値が第2の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げるように第2負荷設定値を生成する圧縮機制御装置。
  8.  請求項7に記載された圧縮機制御装置であって、
     前記第1制御部は、前記第1負荷設定値と前記第2負荷設定値との内で、より小さい値を前記遠心圧縮機の負荷設定値として選択する圧縮機制御装置。
  9.  請求項1から8のいずれかに記載された圧縮機制御装置と、
     前記圧縮機制御装置によって制御される遠心圧縮機とを具備する圧縮機システム。
  10.  遠心圧縮機の出口側配管における気体の圧力を検出することにより第1圧力検出値を生成する工程と、
     前記第1圧力検出値が第1の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程とを有する圧縮機制御方法。
  11.  請求項10に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程は、
     前記第1圧力検出値が前記第1の基準を上回ったときに、前記遠心圧縮機に気体を供給する入口側配管の内部の気体を外部に逃がすように設けられた入口弁の開度を上げる工程を有する圧縮機制御方法。
  12.  前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する工程を有し、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程は、前記第2圧力検出値が第2の基準を下回ったときに、前記遠心圧縮機の負荷を下げるように負荷設定値を生成する工程を有する圧縮機制御方法。
  13.  請求項12に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第3圧力検出値を生成する工程と、
     前記第3圧力検出値が第3の基準を上回ったときに、前記入口弁の開度を上げるように制御を行う工程とを有し、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程において前記第1圧力検出値に基づき入口弁開度を上げるように生成した指令値と前記入口弁の開度を上げるように制御を行う工程において前記第3圧力検出値に基づき入口弁開度を上げるように生成した指令値との内で、より大きい値を選択し、前記入口弁の開度を上げる工程とを有する圧縮機制御方法。
  14.  請求項13に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記入口弁の開度を上げるように制御を行う工程は、前記遠心圧縮機の起動時に、前記入口側配管に供給された気体を逃がすために前記入口弁の開度を上げる工程を有する圧縮機制御方法。
  15.  請求項10に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程は、前記第1圧力検出値が前記第1の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げるように第1負荷設定値を生成する工程を有する圧縮機制御方法。
  16.  請求項14に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記入口側配管の内部の気体の圧力を検出することにより第2圧力検出値を生成する工程を有し、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程は、前記第2圧力検出値が第2の基準を上回ったときに前記遠心圧縮機の負荷を下げるように第2負荷設定値を生成する工程を有する圧縮機制御方法。
  17.  請求項16に記載された圧縮機制御方法であって、
     前記遠心圧縮機の負荷を下げる制御を行う工程は、前記第1負荷設定値と前記第2負荷設定値との内で、より小さい値を前記遠心圧縮機の負荷設定値として選択する工程とを有する圧縮機制御方法。
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