WO2014087712A1 - 圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法 - Google Patents

圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法 Download PDF

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WO2014087712A1
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flow rate
impeller
compressor
unit
control
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PCT/JP2013/074739
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一浩 武多
陽介 中川
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三菱重工コンプレッサ株式会社
三菱重工業株式会社
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    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed

Definitions

  • the present invention relates to a compressor control device, a compressor system, and a compressor control method.
  • a compressor which compresses gas and supplies the compressed gas to a machine or the like connected downstream.
  • a compressor there is a compressor whose flow rate can be controlled.
  • a compressor system includes a compressor inlet guide vane on the upstream side of the impeller and allows gas to flow into the impeller through the inlet guide vane. The compressor system then controls the flow rate of gas flowing into the impeller by adjusting the opening of the inlet guide vanes.
  • the compressor system may include multiple stages of impellers from the upstream side to the downstream side of the gas flow.
  • a compressor system which has a plurality of impellers on the most upstream side, combines the compressed gas in each of the plurality of impellers, and then flows into the downstream impeller.
  • the inflow rates to the plurality of impellers connected in parallel on the most upstream side are synchronized with the opening degrees of the inlet guide vanes arranged on the upstream side of the impellers (that is, the opening degree is
  • the compressor system includes inlet guide vanes at the inlet of each of the plurality of most upstream impellers.
  • a compressor system controls the state of discharge gas by controlling so that the opening of these inlet guide vanes becomes the same.
  • the performance difference between the plurality of impellers is due to individual difference or aging deterioration. If it occurs, it is necessary to control the opening of the inlet guide vanes on the basis of the inferior impeller. For this reason, in the said system, the range which can be drive
  • anti-surge control works to open the air release valve to protect the compressor. In this case, although it is not necessary for the other impellers to open the air release valve, the air release valve is opened, the gas flow rate of the compressor is increased, and the required power is increased, thereby reducing the efficiency.
  • the present invention provides a compressor control device, a compressor system, and a compressor control method that can reduce the reduction in efficiency even when there is a performance difference between a plurality of impellers.
  • a compressor that controls the flow rate of a compressor having a plurality of impellers connected in parallel to the outlet side flow path, and a flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of each impeller
  • the machine control device includes a pressure detection unit that detects the pressure in the outlet side flow channel, a flow rate detection unit that detects the flow rate of each impeller, and the flow rate adjustment unit for each impeller based on the detection results of the pressure detection unit. And a control unit that outputs and controls a flow rate adjustment command.
  • the control unit compares the set point set as the lower limit target value of the flow rate with the flow rate of each impeller, and corrects the flow rate adjustment command of another impeller based on the comparison result.
  • control unit is configured to fix the flow rate of the impeller when the flow rate of a certain impeller becomes smaller than the set point. Control the flow rate adjustment unit.
  • the control unit fixes the flow rate of the impeller on condition that the set point and the flow rate command value are separated by a predetermined amount or more.
  • control unit releases the fixing of the flow rate of the impeller on condition that the flow rate of any of the impellers is smaller than the set point.
  • the pressure detection unit detects the pressure of the inlet side flow passage, and the control unit is based on the pressure of the inlet side flow passage. And outputs the flow rate adjustment command.
  • a compressor system comprises any of the above-described compressor control devices.
  • a compressor control method comprising: controlling a flow rate of a compressor having a plurality of impellers connected in parallel to an outlet side flow path;
  • the control method includes a pressure detection step of detecting a pressure in the outlet side flow path, a flow rate detection step of detecting a flow rate of each impeller, a flow rate adjustment step of adjusting a flow rate of each impeller, and the pressure detection step.
  • compressor control device compressor system, and compressor control method, it is possible to reduce the decrease in efficiency even when there is a performance difference between a plurality of impellers.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the structure of the compressor system in the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram which shows the structure of the compressor system in the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the 1st example of the performance curve of the impeller in the embodiment. It is a figure which shows the 2nd example of the performance curve of the impeller in the embodiment. It is explanatory drawing which shows the example of the IGV limit control line in the embodiment. It is an explanatory view showing a part of each part of a compressor system shown in Drawing 2 in the embodiment. It is an explanatory view showing a part of each part of a compressor system shown in Drawing 2 in the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration view showing a configuration of a compressor system according to a first embodiment of the present invention.
  • the compressor control system 1 includes a compressor control device 11, a compressor 91, and a vent valve 811.
  • the compressor control device 11 includes flow rate sensors 111A and 111B, a pressure sensor 121, and a control unit 190.
  • the compressor 91 includes impellers 911A and 911B and inlet guide vanes (Inlet Guide Vane; IGV) 921A and 921B.
  • IGV Inlet Guide Vane
  • the compressor 91 sucks in air and compresses it, and supplies the compressed air to an apparatus (hereinafter, referred to as “a lower process”) that is located downstream of the compressor 91 and uses the compressed air.
  • a lower process an apparatus that is located downstream of the compressor 91 and uses the compressed air.
  • the object to be compressed by the compressor 91 is not limited to air.
  • various compressible gases such as gaseous refrigerant can be used as the compression target.
  • the impellers 911A and 911B are connected in parallel to the outlet side channel W21, and compress air flowing from the inlet side channels W11A and W11B through the impellers 911A and 911B and output the compressed air to the outlet side channel W21.
  • the number of impellers included in the compressor 91 is not limited to two as shown in FIG. 1 and may be three or more.
  • the inlet guide vanes (Inlet Guide Vane; IGV) 921A and 921B correspond to an example of the flow rate adjusting unit in the present embodiment, and adjust the flow rates of the respective impellers. More specifically, the inlet guide vanes 921A and 921B are provided on the inlet side of the impellers 911A and 911B, respectively, and the flow rates of the impellers 911A and 911B are adjusted by adjusting the IGV opening degree, which is the blade opening degree. Adjust the However, the flow rate adjustment unit in the present embodiment is not limited to the inlet guide vane.
  • the flow rate adjusting unit may be a drive rotating device provided on each of the impellers 911A and 911B and adjusting the flow rate by adjusting the number of rotations of the impellers 911A and 911B.
  • the flow rate on the inlet side of the impeller is used as the flow rate of the impeller will be described below, the flow rate on the outlet side of the impeller may be used as the flow rate of the impeller.
  • the compressor control device 11 controls the flow rate of the compressor 91 based on the measured values of the flow rate and pressure in the compressor 91.
  • the flow rate sensor 111A is provided in the inlet-side flow path W11A to detect the flow rate of the impeller 911A.
  • the flow rate sensor 111B is provided in the inlet-side flow path W11B to detect the flow rate of the impeller 911B.
  • the flow rate sensors 111A and 111B correspond to an example of the flow rate detection unit in the present embodiment.
  • the flow rate detection unit in the present embodiment is not limited to the flow rate sensor.
  • the flow rate detection unit may be a receiving circuit that receives sensing data transmitted by the flow rate sensor.
  • the pressure sensor 121 is provided in the outlet side channel W21 to detect the pressure of the outlet side channel W21.
  • the pressure sensor 121 corresponds to an example of the pressure detection unit in the present embodiment.
  • the pressure detection unit in the present embodiment is not limited to the pressure sensor.
  • the pressure detection unit may be a reception circuit that receives sensing data transmitted by the pressure sensor.
  • the blowoff valve 811 secures the flow rate of the impeller to prevent a surge while preventing an increase in the amount of compressed air supplied by the compressor 91. Release part of the compressed air to the atmosphere. More specifically, when the flow rate flowing through the impeller is lower than the flow rate set value based on the output of the pressure sensor 121, the air release valve 811 is opened to prevent the occurrence of a surge.
  • the control unit 190 Based on the detection result of the pressure sensor 121, the control unit 190 outputs an IGV opening degree command to the inlet guide vanes 921A and 921B as a flow rate adjustment command for each impeller to control. Further, the control unit 190 compares the set point set as the lower limit target value of the flow rate with the flow rate of each impeller, and corrects the flow rate adjustment command of another impeller based on the comparison result. Thus, when the flow rate of a certain impeller is smaller than the set point, the compressor control device 11 can subtract the flow rate corresponding to the difference between the flow rate of the impeller and the set point from the flow rate target value of the other impeller . Therefore, without increasing the flow rate of the entire impeller, the compressor control device 11 can increase the flow rate of the impeller, which has a flow rate smaller than the set point, to approach the set point.
  • the compressor control device 11 avoids a situation in which the flow rate of the impeller having a small flow rate is further decreased and the blowout valve 811 is opened when the performance difference occurs between the plurality of impellers and the flow rate is different. , Can control the overall flow rate. As described above, the compressor control device 11 can reduce the decrease in the efficiency of the compressor 91 even when there is a performance difference between the plurality of impellers. When the flow rate for surge prevention can not be secured even by correcting the flow rate adjustment command of another impeller, the control unit 190 prevents the surge by opening the blowoff valve to secure the flow rate.
  • the control unit 190 may control the inlet guide vane 921A or 921B so as to fix the flow rate of the impeller.
  • the compressor control device 11 can prevent the flow rate of the impeller from being further reduced to generate a surge.
  • the compressor control device 11 can prevent the occurrence of a surge without the need to open the air release valve 811 and release the compressed air to the atmosphere.
  • control unit 190 may release the fixing of the flow rate of the impeller on condition that the set point and the flow rate command value are separated by a predetermined amount or more.
  • the compressor control device 11 changes the flow rate of the impeller and makes the compressor 91 generate the compressed air of a desired flow rate, when the flow rate of the impeller becomes large and it is not necessary to perform the surge prevention control.
  • the compressor control device 11 can cause the compressor 91 to generate a larger amount of compressed air by changing the flow rates of the plurality of impellers arranged in parallel.
  • control unit 190 may release the fixed flow rate of the impellers on condition that the flow rate of any of the impellers is smaller than the set point.
  • the compressor control device 11 can reduce the flow rate of each impeller from the set point to the surge control line indicating the reference flow rate for opening the air release valve 811. That is, the compressor control device 11 can delay the timing at which the air release valve 811 is opened by reducing the flow rate corresponding to the margin provided between the surge control line and the set point. The reduction of the efficiency of the machine 91 can be reduced.
  • the compressor control device 11 may further include a pressure sensor that detects the pressure of the inlet-side flow paths W11A and W11B as an example of the pressure detection unit in the present embodiment. Then, the control unit 190 may output a flow rate adjustment command based on the pressure of the inlet side flow paths W11A and W11B. As a result, the compressor control device 11 can generate compressed air with a desired flow rate more accurately even when the pressure of the inlet-side flow path W11A or W11B changes, such as when there is another process on the upstream side.
  • FIG. 2 is a schematic configuration view showing a configuration of a compressor system according to a second embodiment of the present invention.
  • the compressor system 2 includes a compressor control device 12, a compressor 92, a blowoff valve 811, and coolers 821 and 822.
  • the compressor 92 includes impellers 911A, 911B, 912 and 913, inlet guide vanes 921A and 921B, a driver 931, a shaft 941 and gearboxes 951, 952 and 953.
  • the compressor control device 12 includes flow rate sensors 111A, 111B and 112, pressure sensors 121 and 122, and a control unit 192.
  • Control unit 192 includes set point gap storage units 201A and 201B, anti-surge control reference point setting units 211A and 211B, set point setting units 212A and 212B, flow control units 213A, 213B and 244, and switches 214A and 214B.
  • rate limiters 215A and 215B gain multiplication units 216A and 216B, pressure control unit 221, function operation units 222A, 222B, 242 and 243, subtraction units 223A, 223B, 231A and 231B, and size determination It comprises units 224A and 224B, hysteresis units 232A and 232B, and a logical operation unit described later.
  • FIG. 2 parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals (111 A, 111 B, 121, 911 A, 911 B, 921 A, 922 B) and the description thereof is omitted.
  • the shaft is indicated by a dashed line
  • the flow path of air is indicated by a dashed line
  • the flow of data and control information is indicated by a solid line.
  • “A”, “B”, “C” and “X” encircled in FIG. 2 indicate input / output with respect to a logical operation unit described later.
  • the impellers 911A, 911B, 912 and 913 are configured in three stages, and the compressed air output from the first stage impellers 911A and 911B is further compressed by the second stage impeller 912 and the third stage impeller 913. Ru.
  • Each of the impellers 911 A, 911 B, 912, 913 is coupled to the drive machine 931 via a shaft 941. At one end of the shaft 941, first stage impellers 911 A and 911 B are disposed. Further, at the other end of the shaft 941, a second stage impeller 912 and a third stage impeller 913 are disposed.
  • the drive machine 931 is connected to the middle of the shaft 941.
  • Each impeller and drive machine 931 is connected to the shaft 934 via gearboxes 951, 952 and 953.
  • the drive machine 931 may be a motor or an engine.
  • the presence or absence of the gearboxes 951, 952 and 953 depends on the arrangement and characteristics of the drive machine.
  • a variable speed drive and an impeller may be directly connected using a shaft, and may be configured without using a gear box.
  • coolers 821 and 822 are provided between the first stage impeller and the second stage impeller, and between the second stage impeller and the third stage impeller, respectively, and become hot by compression. Cool the air.
  • the blowoff valve 811 is provided on the outlet side of the compressor 92, and when the blowoff valve 811 is opened, part of the compressed air generated by the compressor 92 is released to the atmosphere.
  • the pressure sensor 121 detects the pressure on the outlet side of the third stage impeller 913.
  • the pressure control unit 221 and the function calculation unit 222A generate an IGV opening degree command as a flow rate adjustment command for the inlet guide vane 921A based on the outlet side pressure at the third stage detected by the pressure sensor 121.
  • the pressure control unit 221 and the function calculation unit 222B generate an IGV opening degree command as a flow rate adjustment command for the inlet guide vane 921B based on the outlet side pressure at the third stage detected by the pressure sensor 121.
  • the pressure sensor 122 detects the pressure on the outlet side of the first stage impellers 911A and 911B.
  • the anti-surge control reference point setting units 211A and 211B both set a reference flow rate for opening the air release valve 811 based on the pressure on the outlet side of the impellers 911A and 911B detected by the pressure sensor 122.
  • the set point setting units 212A and 212B set the set points by adding a set point gap (SGp) which is a predetermined margin to the flow rates set by the anti-surge control reference point setting units 211A and 211B. This set point is used as a lower limit target value of the flow rate of the impellers 911A and 911B.
  • the set point gap storage units 201A and 201B store set point gaps that are predetermined margins added by the set point setting units 212A and 212B, respectively.
  • the flow rate control unit 213A generates a correction value for the IGV opening degree command generated by the pressure control unit 221 and the function calculation unit 222B. That is, the flow control unit 213A generates a correction value for flow control of the other impeller 911B based on the state of the impeller 911A. Particularly, in the IGV limit control described later, the flow control unit 213A compares the set point set by the set point setting unit 212A with the flow rate of each impeller, and based on the comparison result, adjusts the flow rate adjustment command of the other impeller 911B. to correct.
  • the flow rate control unit 213B generates a correction value for the IGV opening degree command generated by the pressure control unit 221 and the function calculation unit 222A. That is, the flow rate control unit 213B generates a correction value for the flow rate control of another impeller 911A based on the state of the impeller 911B. In particular, in the IGV limit control described later, the flow control unit 213B compares the set point set by the set point setting unit 212B with the flow rate of each impeller, and based on the comparison result, adjusts the flow rate adjustment command of the other impeller 911A. to correct.
  • the switch 214A switches the input to the flow control unit 213A to either a closed loop or 0 depending on the state of the compressor system 2.
  • the switch 214B switches the input to the flow rate control unit 213B to either the closed loop or 0 depending on the state of the compressor system 2.
  • the processing performed by the switches 214A and 214B will be described later.
  • the rate limiters 215A and 215B respectively perform rate limit processing for suppressing the change rate within a predetermined range in order to prevent a sudden change in the correction values generated by the flow rate control units 213A and 213B.
  • Each of the gain multiplication units 216A and 216B multiplies the correction value subjected to the rate limit process by the gain.
  • the subtracting unit 223A performs a correction that subtracts the correction value from the IGV opening degree command generated by the pressure control unit 221 and the function calculating unit 222A.
  • the subtractor 223B performs a correction that subtracts the correction value from the IGV opening degree command generated by the pressure controller 221 and the function calculator 222B.
  • the magnitude determination unit 224A determines the magnitude relationship between the corrected IGV opening command and the maximum / minimum opening degree of the inlet guide vane 921A, and outputs an open command or a close command to the inlet guide vane 921A according to the determination result.
  • the magnitude determination unit 224B determines the magnitude relationship between the corrected IGV opening command and the maximum / minimum opening degree of the inlet guide vane 921B, and outputs an open command or a close command to the inlet guide vane 921B according to the determination result.
  • the subtracting unit 231A subtracts the set point set by the set point setting unit 212A from the flow rate of the impeller 911A detected by the flow rate sensor 111A.
  • the subtraction unit 231B subtracts the set point set by the set point setting unit 212B from the flow rate of the impeller 911B detected by the flow rate sensor 111B.
  • the hysteresis unit 232A determines whether the calculation result of the subtraction unit 231A is positive or negative. Since this determination result is used for mode switching in a logical operation unit to be described later, the hysteresis unit 232A provides a predetermined hysteresis when determining whether the calculation result of the subtraction unit 231A is positive or negative in order to avoid frequent mode switching.
  • the hysteresis unit 232B determines whether the calculation result of the subtraction unit 231B is positive or negative. As in the case of the hysteresis unit 232A, the hysteresis unit 232B provides a predetermined hysteresis when determining whether the calculation result of the subtraction unit 231B is positive or negative.
  • the flow rate sensor 112 detects the flow rate on the outlet side of the third stage impeller 913.
  • the pressure control unit 221, the function operation units 242 and 243, and the flow control unit 244 generate control information for the air release valve 811 based on the flow rate and pressure on the outlet side of the third stage impeller 913.
  • the switch 245 switches control information to the air release valve 811 and outputs the control information to the air release valve 811 to control opening / closing of the air release valve 811.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a performance curve of the impeller.
  • lines L111, L112 and L113 are pressure P-flow rate F curves at each opening degree of IGV, and in particular, line L111 is a pressure P-flow rate F curve when IGV is the maximum opening degree (fully open) It is.
  • a line L121 is a surge line, and surging occurs in a region to the left of this. More specifically, the air volume is small in the region on the left side of the surge line, and the ratio between the impeller inlet pressure and the impeller outlet pressure is large. For this reason, the impeller can not flow the wind to the downstream side, and a surge (vibration) occurs. If the air volume is increased, the impeller can flow to the downstream side, and the surge is suppressed.
  • Line SCL is a surge control line indicating the relationship between the pressure on the outlet side of the first stage impeller and the flow control target value in anti-surge control.
  • a surge occurs in the region on the left side of the surge line L121. Therefore, anti-surge control for controlling the pressure and the flow rate of the compressor is performed in a region on the right side of the surge control line (Surge Control Line) SCL which has a margin with respect to the surge line L121.
  • Anti-surge control is performed by opening the air release valve to release part of the compressed air to the atmosphere to increase the outlet flow rate. The efficiency of the compressor decreases because part of the compressed air is released to the atmosphere.
  • line L131 indicates the present first stage outlet pressure
  • point P111 indicates an example of the inlet flow rate according to the outlet pressure and the current IGV opening degree.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second example of the performance curve of the impeller.
  • the impeller shown in the same figure has lower performance than the impeller shown in FIG.
  • the pressure tends to decrease relative to the flow rate. For this reason, when the flow control target value becomes smaller, it becomes easy to reach the surge control line SCL.
  • the air release valve 811 is opened, compressed air is released to the atmosphere, and the efficiency of the compressor 92 is reduced.
  • the compressor control device 12 sets an IGV Limit Control Line which has a margin for the surge control line, and controls the flow rate in the IGV limit control line when the flow rate of the impeller is small. Perform IGV limit control.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example of the IGV limit control line.
  • the performance curve shown to the same figure (A) is a performance curve of the impeller in which performance fell.
  • the performance curve shown to the same figure (B) is a performance curve of the impeller which does not fall in performance.
  • the performance curve shown in FIG. 5A shows the performance of the impeller 911A
  • the performance curve shown in FIG. 5B shows the performance of the impeller 911B.
  • FIG. 5 shows an IGV limit control line ILCL in which a margin (set point gap SGp) for the flow rate ⁇ x is given to the surge control line SCL.
  • a line L131 indicates the current first outlet pressure on the first stage, and a point P211 indicates an example of the inlet flow according to the outlet pressure and the current IGV opening.
  • intersection P212 with a line L131 and the surge control line SCL showing the outlet pressure, antisurge control reference point setting unit 211A sets show a reference flow rate Q SCLA opening the bleed valve 811.
  • the flow rate ⁇ x of the margin between the surge control line SCL and the IGV limit control line ILCL corresponds to a set point gap (SGp) which is a margin added by the set point setting unit 212A. Therefore, an intersection point P213 between the line L131 and the IGV limit control line ILCL indicates a set point (flow rate Q ILCLA ) set by the set point setting unit 212A.
  • This set point (flow rate QILCLA ) is used as a lower limit target value of the flow rate of the impeller 911A in IGV limit control.
  • IGV limit control is that any of the first stage impellers reach the surge control line, and the vent valve is opened even though the flow rate of the other first stage impeller has a margin from the surge control line. Control to suppress
  • the inlet-side flow rate of the impeller 911A indicated by the point P211 is on the left of the IGV limit control line ILCL indicating the set point of IGV limit control, and the inlet-side flow rate of the impeller 911A is the setpoint ( It is smaller than the flow rate QILCLA ).
  • the compressor control device 12 performs control to bring the inlet side flow rate of the impeller 911A closer to the set point (flow rate Q ILCLA ) in IGV limit control.
  • the compressor control device 12 adjusts the flow rate of the entire first stage by reducing the target flow rate having a margin for the flow rate.
  • the compressor control device 12 throttles the flow rate of the impeller 911B having a sufficient flow rate, as shown in FIG. 5 (B).
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a part of each part of the compressor system 2 shown in FIG. 6, among the parts shown in FIG. 2, impellers 911A and 911B, inlet guide vanes 921A and 921B, flow sensors 111A and 111B, anti-surge control reference point setting unit 211A, and set point setting unit 212A
  • a flow control unit 213A, a rate limiter 215B, a gain multiplication unit 216B, a pressure control unit 221, a function calculation unit 222B, a subtraction unit 223B, and a magnitude determination unit 224B are shown.
  • the compressor control device 12 performs IGV limit control to set the flow rate of the impeller 911A Close to the point.
  • the flow control unit 213A performs proportional integral control (PI control) to match the flow rate of the impeller 911A detected by the flow rate sensor 111A with the IGV limit control set point set by the set point setting unit 212A. Calculate the target flow rate in).
  • PI control proportional integral control
  • the IGV limit control set point is simply referred to as "set point”.
  • the subtracting unit 223B subtracts the flow rate obtained by performing rate limiting processing, gain multiplication, and the like on the target flow rate calculated by the flow rate control unit 213 from the target flow rate of the impeller 911B.
  • the compressor control device 12 provides the impeller 911B with an offset so as to reduce the flow rate of the impeller 911A from the original target flow rate.
  • the flow rate command value output by the pressure control unit 221 increases, and as a result, the flow rate of the impeller 911A approaches the set point.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing a part of each part of the compressor system 2 shown in FIG. 7, the impellers 911A and 911B, the inlet guide vanes 921A and 921B, the flow rate sensors 111A and 111B, the flow rate control unit 213A, the switch 214A, the rate limiter 215B, and the gain among the units shown in FIG.
  • a multiplication unit 216B, a pressure control unit 221, a function operation unit 222B, a subtraction unit 223B, and a magnitude determination unit 224B are shown.
  • the flow control units 213A and 213B are set to the manual mode which is a mode in which the IGV limit control is not performed.
  • the flow control units 213A and 213B track the correction value set immediately before switching from the auto mode to the manual mode.
  • the flow control unit 213A acquires the correction value output by the flow control unit 213A by the closed loop formed by the switch 214A, and outputs the correction value as the correction value again.
  • the compressor control device 12 sets the target according to the performance difference between the impellers 911A and 911B by tracking the correction value set immediately before the flow rate control units 213A and 213B switch from the auto mode to the manual mode. Correct the flow rate. Specifically, the compressor control device 12 performs correction so as to reduce the flow rate of the impeller having the better performance. Thereby, the range in which the compressor control device 12 can control the compressor 92 without opening the blowoff valve is expanded in that the margin between the flow rate of the inferior impeller and the surge control line is expanded.
  • the flow control units 213A and 213B set the tracking value to zero when the environment for performing IGV limit control is not ready, such as when the drive machine 931 is stopped or when anti-surge control is manual.
  • the switch 214A connects the constant value “0.0” to the flow control unit 213A, and the flow control unit 213A outputs the constant value.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing an example of the logical operation in the logical operation unit of the compressor control device 12.
  • the logical operation unit calculates control information on the switches 214A and 214B and control information on the modes in the flow rate control units 213A and 213B.
  • the logical operation unit outputs control information instructing connection to the closed loop side to the switches 214A and 214B when the driver 931 is in operation and the anti-surge control is in the auto mode. Do.
  • the logical operation unit outputs control information to instruct the connection to the constant zero side to the switches 214A and 214B.
  • the logical operation unit takes a logical product of three conditions as a condition for setting the mode of the flow rate control unit 213A or 213B to auto.
  • the first is that the drive machine 931 is in operation and the anti-surging control is in the auto mode, as in the control of the switches 214A and 214B.
  • the second is that the pressure control is in the automatic mode, that is, the pressure control unit 221 controls the flow rate of the impellers 911A and 911B by pressure control.
  • the third reason is that the difference between the set point and the inlet flow measurement value is negative in either of the impellers 911A or 911B, and the difference between the set point and the inlet flow measurement value is positive in the other. is there. That is, one of the impellers 911A and 911B is in a state in which IGV limit control should be performed, and the other is a case where there is a margin from the set point.
  • control unit 192 (in particular, the pressure control unit 221) outputs the IGV opening degree command to the inlet guide vanes 921A and 921B as a flow rate adjustment command for each impeller based on the detection result of the pressure sensor 121. Control. Further, the control unit 192 (in particular, the flow control units 213A and 213B) compares the set point set as the lower limit target value of the flow with the flow of each impeller, and adjusts the flow of the other impeller based on the comparison result. Correct the command.
  • the compressor control device 12 can subtract the flow rate corresponding to the difference between the flow rate of the impeller and the set point from the flow rate target value of another impeller . Accordingly, without increasing the flow rate of the entire impeller, the compressor control device 12 can increase the flow rate of the impeller, which has a flow rate smaller than the set point, to approach the set point.
  • the compressor control device 12 avoids a situation in which the flow rate of the impeller having a small flow rate is further decreased and the blowout valve is opened.
  • the overall flow rate can be controlled.
  • the compressor control device 11 can reduce the reduction in the efficiency of the compressor 92 even when there is a performance difference between the plurality of impellers.
  • FIG. 9 is a schematic configuration view showing a configuration of a compressor system according to a third embodiment of the present invention.
  • the compressor system 3 includes a compressor control device 13, a compressor 92, a blowoff valve 811, and coolers 821 and 822.
  • the compressor 92 includes impellers 911A, 911B, 912 and 913, inlet guide vanes 921A and 921B, a driver 931, a shaft 941 and gearboxes 951, 952 and 953.
  • the compressor control device 13 includes flow rate sensors 111A, 111B and 112, pressure sensors 121 and 122, and a control unit 193.
  • Control unit 193 includes anti-surge control reference point setting units 211A and 211B, set point setting units 212A and 212B, flow control units 213A, 213B and 244, and switches 214A, 214B, 245, 311A, 311B, 331A and 331B.
  • Rate limiters 215A and 215B gain multiplication units 216A and 216B, pressure control unit 221, function operation units 222A, 222B, 242 and 243, subtraction units 223A, 223B, 231A, 231B, 321A and 321B, It comprises the magnitude determination units 224A and 224B, hysteresis units 232A, 232B, 322A and 322B, and a logical operation unit described later.
  • the same reference numerals (111A, 111B, 112, 121, 122, 201A, 201B, 211A, 211B, 212A, 212B, 213A, 213B) are used for portions having similar functions corresponding to those in FIG. , 244, 214A, 214B, 245, 215A, 215B, 216A, 216B, 219A, 219B, 221, 222A, 222B, 242, 243, 223A, 223B, 231A, 231B, 224A, 224B, 232A, 232B, 811, 821.
  • FIG. 9 the shaft is indicated by a chain line, the flow path of air is indicated by a broken line, and the flow of data and control information is indicated by a solid line.
  • “A1”, “A2”, “A3”, “B1”, “B2”, “B3”, “X” and “Y” encircled in FIG. 9 are input to the logical operation unit described later. Show the output.
  • the compressor control device 13 controls the compressor 93 in an operation mode corresponding to each of the three cases.
  • the subtraction units 321A and 321B and the hysteresis units 322A and 322B use the IGV opening degree and the command value for each of the inlet guide vanes 921A and 921B as an input to the logic operation unit. Generates a signal indicating whether or not the deviation is large.
  • the switches 331A and 331B switch fixed / not fixed of the IGV opening.
  • the flow control units 213A and 213B are set to the ode mode.
  • the correction value by the IGV limit control is zero.
  • the flow control unit 213A or 213B performs PI control as IGV limit control, and outputs a correction signal for the flow rate command value of the opposite impeller.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing a part of each part of the compressor system 3 shown in FIG.
  • the impellers 911A and 911B, the inlet guide vanes 921A and 921B, the flow rate sensors 111A and 111B, the antisurge control reference point setting unit 211A, and the set point setting unit 212A A flow control unit 213A, a rate limiter 215B, a gain multiplication unit 216B, a pressure control unit 221, a function operation unit 222B, a subtraction unit 223B, a switch 331B, and a magnitude determination unit 224B are shown.
  • the flow rate control unit 213A performs IGV limit control as in the case of FIG.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a part of each part of the compressor system 3 shown in FIG. 11, the impellers 911A and 911B, the inlet guide vanes 921A and 921B, the flow rate sensors 111A and 111B, the anti-surge control reference point setting units 211A and 211B, and the set point setting unit among the units illustrated in FIG.
  • the switch 331B forms a loop to hold the IGV opening command value of the inlet guide vane 921B.
  • the switches 214B and 311B form a loop to hold the correction value in the IGV opening degree command value.
  • fixing the flow rate of the impeller by the compressor control device 13 can prevent the flow rate of the impeller from being further reduced and occurrence of a surge. At that time, by reducing the flow rates of the other impellers, the compressor control device 13 can prevent the occurrence of a surge without the need to open the air release valve and release the compressed air to the atmosphere.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing an example of tracking of a correction value performed by the compressor control device 13.
  • a flow control unit 213A, a pressure control unit 221, subtraction units 223B and 321B, a switch 331B, an impeller 911B, and an inlet guide vane 921B are shown.
  • one part description is abbreviate
  • the switch 331B forms a closed loop and holds the IGV opening 20%. There is.
  • the IGV opening command value from the pressure control unit 221 decreases to 25%
  • the flow control unit 213A continues to output the correction value 10%
  • the corrected IGV opening command becomes 15%, It is different from the fixed value of IGV opening. If the switch 331B changes the connection to the subtractor 223B side to release the fixed IGV opening, the IGV opening suddenly changes from 20% to 15%.
  • the subtraction unit 321B calculates the difference between the opening degree command from the pressure control unit 221 and the fixed value of the IGV opening degree, and changes the correction value output from the flow control unit 213A.
  • the subtracting unit 321B subtracts the fixed value 20% of the IGV opening from 25% of the IGV opening command, Calculated as 5%.
  • the flow rate control unit 213A outputs 5% calculated by the subtraction unit 321B as a correction value.
  • the fixed value of the IGV opening and the corrected IGV opening command become the same value, and when the switch 331B releases the fixed IGV opening, no sudden change of the IGV opening occurs.
  • the compressor control device 13 releases the fixed IGV opening degree, and the flow rates of both the impellers 911A and 911B can be changed. At this time, the compressor control device 13 tracks the correction value immediately before switching to the state (3).
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a part of each part of the compressor system 3 shown in FIG. 11, the impellers 911A and 911B, the inlet guide vanes 921A and 921B, the flow rate sensors 111A and 111B, the flow rate control units 213A and 213B, and the switches 214A, 214B, 311A, 311B among the units shown in FIG. 331A and 331B, rate limiters 215A and 215B, gain multiplication units 216A and 216B, pressure control unit 221, function operation units 222A and 222B, subtraction units 223A and 223B, and size determination units 224A and 224B. It is shown.
  • the switches 214A and 311A constitute a closed loop, and the flow rate control unit 213A holds the correction value in the closed loop.
  • the subtracting unit 223A subtracts the correction value from the flow rate command from the pressure control unit 221, and outputs the corrected flow rate command to the inlet guide vane 921A.
  • the impeller 911B side the same applies to the impeller 911B side.
  • the compressor control device 13 can reduce the flow rate of each impeller from the set point to the surge control line indicating the reference flow rate for opening the air release valve 811. That is, the compressor control device 13 can delay the timing at which the air release valve 811 is opened by reducing the flow rate by the margin provided between the surge control line and the set point. The reduction of the efficiency of the machine 93 can be reduced.
  • the compressor control device 13 corrects the target flow rate according to the performance difference between the impellers 911A and 911B by tracking the correction value immediately before switching to the mode (3). Specifically, the compressor control device 13 performs correction so as to reduce the flow rate of the impeller having the better performance. As a result, the range in which the compressor control device 13 can control the compressor 93 without opening the air release valve is expanded in that the margin between the flow rate of the inferior impeller and the surge control line is expanded.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing an example of the logical operation in the logical operation unit provided in the compressor control device 13.
  • the logical operation unit calculates control information for the switches 214A, 214B, 311A, 311B, etc., and control information for the mode in the flow rate control units 213A and 213B.
  • the logical operation unit performs the IGV limit control when the drive machine 931 is in operation and the anti-surging control is in the auto mode. Further, the logic operation unit automatically sets the IGV limit control in the case of (1) described above. Specifically, the logical operation unit takes a logical product of three conditions as a condition for automatically setting the IGV limit control.
  • the first is that the drive machine 931 is in operation, and the anti-surging control is in the auto mode.
  • the second is that the pressure control is in the automatic mode, that is, the pressure control unit 221 controls the flow rate of the impellers 911A and 911B by pressure control.
  • the deviation between the IGV opening of the inlet guide vane 921A and the opening degree command value is large, and the flow rate of the impeller 911A is smaller than the IGV limit control line, or both of the impellers 911A and 911B have a flow rate Is larger than the IGV limit control line, or the deviation between the IGV opening degree and the opening degree command value of the inlet guide vane 921B is large, and the flow rate of the impeller 911B is smaller than the IGV limit control line.
  • the condition that the deviation between the IGV opening degree of the inlet guide vane 921A and the opening degree command value is large and the flow rate of the impeller 911A is smaller than the IGV limit control line is the transition from (2) to (1) above. It is a condition to The same applies to the condition that the deviation between the IGV opening degree of the inlet guide vane 921B and the opening degree command value is large, and the flow rate of the impeller 911B is smaller than the IGV limit control line.
  • the condition that the logic operation unit fixes the IGV opening of the inlet guide vane 921A is that the flow rate of the impeller 911B is larger than the IGV limit control line, and the flow rate of the impeller 911A is smaller than the IGV limit control line, and the inlet The deviation between the IGV opening of the guide vane 921A and the opening degree command value is not large.
  • the condition that the logic operation unit fixes the IGV opening of the inlet guide vane 921B is that the flow rate of the impeller 911A is larger than the IGV limit control line, and the flow rate of the impeller 911B is smaller than the IGV limit control line, and the inlet The deviation between the IGV opening of the guide vane 921 B and the opening degree command value is not large.
  • the difference between the flow rate of the impeller and the flow rate command value of which the flow rate of only either impeller 911A or 911B is smaller than the IGV limit control line and the flow rate is smaller than the IGV limit control line When the value is larger than a predetermined value, the IGV opening degree of the inlet guide vane applied to the impeller is fixed.
  • the control unit 193 controls one of the inlet guide vanes 921A or 921B to fix the flow rate of the impeller.
  • the compressor control device 13 can prevent the flow rate of the impeller from being further reduced to generate a surge.
  • the compressor control device 13 can prevent the occurrence of a surge without the need to open the air release valve 811 and release the compressed air to the atmosphere.
  • control unit 193 releases the fixed flow rate of the impeller on condition that the set point and the flow rate command value are separated by a predetermined amount or more.
  • the compressor control device 13 changes the flow rate of the impeller and causes the compressor 93 to generate compressed air of a desired flow rate, when the flow rate of the impeller becomes large and the need for performing the surge prevention control is eliminated.
  • the compressor control device 13 can cause the compressor 93 to generate a larger amount of compressed air by changing the flow rates of the plurality of impellers arranged in parallel.
  • the control unit 193 releases the fixation of the flow rate of the impellers on the condition that the flow rate of any of the impellers is smaller than the set point.
  • the compressor control device 13 can reduce the flow rate of each impeller from the set point to the surge control line that indicates the reference flow rate for opening the air release valve. That is, the compressor control device 13 can delay the timing of opening the air release valve by reducing the flow rate for the margin provided between the surge control line and the set point, and in this respect the compressor The reduction of the efficiency of 93 can be reduced.
  • the compressor control device 13 can perform more detailed processing than the compressor control device 12.
  • the compressor control device 12 is easier to control than the compressor control device 13, and in this respect, maintenance and remodeling are easy to perform.
  • the compressor control device 13 may further include a pressure sensor that detects the pressure in the inlet channel as an example of the pressure detection unit in the present embodiment. Then, the control unit 193 may output a flow rate adjustment command based on the pressure of the inlet side flow path. As a result, the compressor control device 13 can generate compressed air with a desired flow rate more accurately even when the pressure in the inlet channel changes, such as when there is another process on the upstream side.
  • a program for realizing all or a part of the functions of the compressor control device 11, 12 or 13 is recorded in a computer readable recording medium, and the program recorded in the recording medium is read into the computer system. , And the processing of each part may be performed.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer system” also includes a homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
  • the “computer-readable recording medium” means a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time, like a communication line in the case of transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • the volatile memory in the computer system which is the server or the client in that case, and the one that holds the program for a certain period of time is also included.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above, or may be realized in combination with the program already recorded in the computer system.
  • the present invention is a compressor control device for controlling the flow rate of a compressor, comprising: a plurality of impellers connected in parallel to an outlet-side flow path; and a flow rate adjustment unit for adjusting the flow rate of each impeller, A flow rate adjustment command for each impeller is output to the flow rate adjustment unit based on the detection results of the pressure detection unit that detects the pressure of the outlet side flow passage, the flow rate detection unit that detects the flow rate of each impeller, Control unit, and the control unit compares the set point set as the lower limit target value of the flow rate with the flow rate of each impeller, and the flow rate adjustment command of another impeller based on the comparison result
  • the present invention relates to a compressor control device that corrects According to the present invention, even when a performance difference occurs between a plurality of impellers, the decrease in efficiency can be reduced.

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Abstract

　この圧縮機制御装置は、出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラと、各インペラの流量を調整する流量調整部と、を有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置が、出口側流路の圧力を検出する圧力検出部と、各インペラの流量を検出する流量検出部と、圧力検出部の検出結果に基づいて、流量調整部にインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御部と、を備え、制御部は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する。

Description

圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法
　本発明は、圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法に関する。
　本願は、２０１２年１２月４日に、日本国に出願された特願２０１２－２６５６４２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ガスを圧縮し、下流側に接続された機械等に圧縮ガスを供給する圧縮機が知られている。そのような圧縮機として、流量を制御可能な圧縮機がある。例えば、圧縮機システムが、圧縮機のインレットガイドベーンをインペラの上流側に備え、当該インレットガイドベーンを介してガスをインペラへと流入させる。そして、圧縮機システムは、インレットガイドベーンの開度を調整することによって、インペラに流入するガスの流量を制御する。
　また、圧縮機システムが、ガスの流れの上流側から下流側に向かって、複数段のインペラを備えることがある。（例えば、特許文献１参照）。さらに、流量を増加させるために、最も上流側に複数のインペラを備え、複数のインペラそれぞれにおいて圧縮したガスを合流させた後、下流側のインペラに流入させる圧縮機システムがある。このような圧縮機システムにおいて、最も上流側に並列に接続された複数のインペラへの流入流量を、インペラの上流側に配置したインレットガイドベーンの開度の同期をとって（すなわち、開度が同じになるように）制御して、吐出されるガスの状態を制御する方式がある。例えば、圧縮機システムが、最も上流側の複数のインペラそれぞれの入口にインレットガイドベーンを備える。そして、圧縮機システムは、これらインレットガイドベーンの開度が同じになるように制御して、吐出されるガスの状態を制御する。
特開平６－８８５９７号公報
　複数のインペラの上流側に配置したインレットガイドベーンの開度が同じになるように制御して、当該インペラにおける流量を制御する方式では、個体差や経年劣化等で複数のインペラ間に性能差が生じた場合、性能が劣っているインペラを基準にインレットガイドベーンの開度を制御する必要がある。このため、当該方式では、運転可能な範囲が狭まってしまう可能性がある。特に、性能が劣っているインペラにおける流量が低下してサージ領域に近付いた場合、圧縮機を保護するためアンチサージ制御が働き放風弁を開くことが考えられる。この場合、他のインペラにとっては放風弁を開く必要が無いにもかかわらず放風弁を開いて圧縮機のガス流量が増加し、必要動力が増加することで、効率が低下してしまう。
　本発明は、複数のインペラ間に性能差が生じた場合でも効率の低下を低減させることのできる圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法を提供する。
　本発明の第１の態様によれば、出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラと、各インペラの流量を調整する流量調整部と、を有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置は、出口側流路の圧力を検出する圧力検出部と、各インペラの流量を検出する流量検出部と、前記圧力検出部の検出結果に基づいて、前記流量調整部にインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御部と、を備える。前記制御部は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する。
　また、本発明の第２の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記制御部は、あるインペラの流量が前記セットポイントよりも小さくなった場合、当該インペラの流量を固定するよう前記流量調整部を制御する。
　また、本発明第３の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記制御部は、前記セットポイントと前記流量指令値とが所定以上かい離したことを条件として、前記インペラの流量の固定を解除する。
　また、本発明の第４の態様によれば、前記制御部は、いずれのインペラの流量も前記セットポイントより小さくなったことを条件として、前記インペラの流量の固定を解除する。
　また、本発明の第５の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記圧力検出部は入口側流路の圧力を検出し、前記制御部は、前記入口側流路の圧力に基づいて、前記流量調整指令を出力する。
　また、本発明の第６の態様によれば、圧縮機システムは、上記の圧縮機制御装置のいずれかを具備する。
　また、本発明の第７の態様によれば、圧縮機制御方法は、出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラを有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置の圧縮機制御方法であって、出口側流路の圧力を検出する圧力検出ステップと、各インペラの流量を検出する流量検出ステップと、各インペラの流量を調整する流量調整ステップと、前記圧力検出ステップでの検出結果に基づいて、前記流量調整ステップでのインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御ステップと、を備え、前記制御ステップでは、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する。
　上記した圧縮機制御装置、圧縮機システムおよび圧縮機制御方法によれば、複数のインペラ間に性能差が生じた場合でも効率の低下を低減させることができる。
本発明の第１の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。 同実施形態におけるインペラの性能曲線の第１の例を示す図である。 同実施形態におけるインペラの性能曲線の第２の例を示す図である。 同実施形態におけるＩＧＶリミットコントロールラインの例を示す説明図である。 同実施形態における、図２に示した圧縮機システムの各部のうち一部を示す説明図である。 同実施形態における、図２に示した圧縮機システムの各部のうち一部を示す説明図である。 同実施形態における圧縮機制御装置が具備する論理演算部における論理演算の例を示す説明図である。 同実施形態における、本発明の第３の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。 同実施形態における、図９に示した圧縮機システムの各部のうち一部を示す説明図である。 同実施形態における、図９に示した圧縮機システムの各部のうち一部を示す説明図である。 同実施形態における圧縮機制御装置が行う補正値のトラッキングの例を示す説明図である。 同実施形態における、図９に示した圧縮機システムの各部のうち一部を示す説明図である。 同実施形態における圧縮機制御装置が具備する論理演算部における論理演算の例を示す説明図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。同図において、圧縮機制御システム１は、圧縮機制御装置１１と圧縮機９１と、放風弁８１１とを具備する。圧縮機制御装置１１は、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、圧力センサ１２１と、制御部１９０とを具備する。圧縮機９１は、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂとインレットガイドベーン（Inlet Guide Vane；ＩＧＶ）９２１Ａおよび９２１Ｂとを具備する。
　圧縮機９１は、空気を吸い込んで圧縮し、圧縮機９１の下流に位置して圧縮空気を使用する機器（以下、「下位プロセス」と称する）へ圧縮空気を供給する。
　但し、圧縮機９１が圧縮する圧縮対象物は空気に限らない。例えば気体状の冷媒など圧縮可能な様々なガスを圧縮対象物とすることができる。
　インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂは、出口側流路Ｗ２１に対して並列に接続されており、入口側流路Ｗ１１ＡおよびＷ１１Ｂからインペラ９１１Ａおよび９１１Ｂを介して流入する空気を圧縮して出口側流路Ｗ２１へ出力する。但し、圧縮機９１が具備するインペラの数は図１に示す２つに限らず、３つ以上であってもよい。
　インレットガイドベーン（Inlet Guide Vane;ＩＧＶ）９２１Ａおよび９２１Ｂは、本実施形態における流量調整部の一例に該当し、各インペラの流量を調整する。より具体的には、インレットガイドベーン９２１Ａ、９２１Ｂは、それぞれインペラ９１１Ａ、９１１Ｂの入口側に設けられており、自らの翼開度であるＩＧＶ開度を調整することで、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂの流量を調整する。但し、本実施形態における流量調整部は、インレットガイドベーンに限らない。例えば流量調整部は、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂのそれぞれに設けられ、インペラ９１１Ａや９１１Ｂの回転数を調整することで流量を調整する駆動回転器であってもよい。
　また、以下ではインペラの流量としてインペラの入口側の流量を用いる場合について説明するが、インペラの出口側の流量をインペラの流量として用いるようにしてもよい。
　圧縮機制御装置１１は、圧縮機９１における流量や圧力の測定値に基づいて、当該圧縮機９１の流量を制御する。
　流量センサ１１１Ａは、入口側流路Ｗ１１Ａに設けられてインペラ９１１Ａの流量を検出する。流量センサ１１１Ｂは、入口側流路Ｗ１１Ｂに設けられてインペラ９１１Ｂの流量を検出する。流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂは、本実施形態における流量検出部の一例に該当する。
　但し、本実施形態における流量検出部は、流量センサに限らない。例えば流量検出部は、流量センサが送信するセンシングデータを受信する受信回路であってもよい。
　圧力センサ１２１は、出口側流路Ｗ２１に設けられて当該出口側流路Ｗ２１の圧力を検出する。圧力センサ１２１は、本実施形態における圧力検出部の一例に該当する。
　但し、本実施形態における圧力検出部は、圧力センサに限らない。例えば圧力検出部は、圧力センサが送信するセンシングデータを受信する受信回路であってもよい。
　放風弁８１１は、インペラ９１１Ａまたは９１１Ｂを流れる流量が減少した際に、当該インペラの流量を確保してサージを防止しつつ、圧縮機９１の供給する圧縮空気量の増加を防止するために、圧縮空気の一部を大気中へ放出する。より具体的には、インペラを流れる流量が、圧力センサ１２１の出力に基づく流量設定値を下回る場合、放風弁８１１を開いてサージ発生を防止する。
　制御部１９０は、圧力センサ１２１の検出結果に基づいて、インペラ毎の流量調整指令としてＩＧＶ開度指令をインレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂに出力して制御する。
　また、制御部１９０は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する。
　これにより、圧縮機制御装置１１は、あるインペラの流量がセットポイントより小さい場合に、当該インペラの流量とセットポイントとの差に相当する流量を他のインペラにおける流量目標値から減算することができる。従って、圧縮機制御装置１１は、インペラ全体の流量を増やさずに、セットポイントより小さい流量となっているインペラの流量を増やしてセットポイントに近付けることができる。
　特に、圧縮機制御装置１１は、複数のインペラ間に性能差が生じて流量に差が生じた場合に、流量の小さいインペラの流量がさらに小さくなって放風弁８１１を開く事態を回避しつつ、全体の流量を制御することができる。このように、圧縮機制御装置１１は、複数のインペラ間に性能差が生じた場合でも圧縮機９１の効率の低下を低減させることができる。
　他のインペラの流量調整指令の補正によってもサージ防止のための流量を確保できない場合、制御部１９０は、放風弁を開いて流量を確保することでサージを防止する。
　また、制御部１９０が、あるインペラの流量がセットポイントよりも小さくなった場合、当該インペラの流量を固定するようインレットガイドベーン９２１Ａまたは９２１Ｂを制御するようにしてもよい。
　これにより、圧縮機制御装置１１は、当該インペラの流量がさらに小さくなってサージが発生することを防止し得る。その際、他のインペラの流量を減少させることで、圧縮機制御装置１１は、放風弁８１１を開いて大気中へ圧縮空気を放出する必要無しにサージ発生を防止し得る。
　また、制御部１９０が、セットポイントと流量指令値とが所定以上かい離したことを条件として、インペラの流量の固定を解除するようにしてもよい。
　これにより、圧縮機制御装置１１は、インペラの流量が大きくなってサージ防止制御を行う必要が無くなった場合に、インペラの流量を変化させて所望の流量の圧縮空気を圧縮機９１に生成させることができる。特に、圧縮機制御装置１１は、並列に配置された複数のインペラの流量を変化させることで、より大量の圧縮空気を圧縮機９１に生成させることができる。
　また、制御部１９０が、いずれのインペラの流量もセットポイントより小さくなったことを条件として、インペラの流量の固定を解除するようにしてもよい。
　これにより、圧縮機制御装置１１は、各インペラの流量を、セットポイントから、放風弁８１１を開く基準流量を示すサージコントロールラインまで減少させることができる。すなわち、圧縮機制御装置１１は、サージコントロールラインとセットポイントとの間に設けられているマージン分の流量を減少させることで、放風弁８１１を開くタイミングを遅らせることができ、この点で圧縮機９１の効率の低下を低減させることができる。
　なお、圧縮機制御装置１１が、本実施形態における圧力検出部の一例として、入口側流路Ｗ１１ＡやＷ１１Ｂの圧力を検出する圧力センサをさらに具備するようにしてもよい。そして、制御部１９０が、入口側流路Ｗ１１ＡやＷ１１Ｂの圧力に基づいて、流量調整指令を出力するようにしてもよい。
　これにより、圧縮機制御装置１１は、上流側に別プロセスがある場合など、入口側流路Ｗ１１ＡやＷ１１Ｂの圧力が変化する場合にも、所望流量の圧縮空気をより正確に生成し得る。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態では、第１の実施形態における圧縮機システム１を更に具体化した一例について説明する。
　図２は、本発明の第２の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。同図において、圧縮機システム２は、圧縮機制御装置１２と圧縮機９２と、放風弁８１１と、クーラ８２１および８２２とを具備する。
　圧縮機９２は、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ、９１２および９１３と、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、駆動機９３１と、シャフト９４１と、ギアボックス９５１、９５２および９５３とを具備する。
　圧縮機制御装置１２は、流量センサ１１１Ａ、１１１Ｂおよび１１２と、圧力センサ１２１および１２２と、制御部１９２とを具備する。制御部１９２は、セットポイントギャップ記憶部２０１Ａおよび２０１Ｂと、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａおよび２１１Ｂと、セットポイント設定部２１２Ａおよび２１２Ｂと、流量制御部２１３Ａ、２１３Ｂおよび２４４と、スイッチ２１４Ａ、２１４Ｂおよび２４５と、レートリミッタ２１５Ａおよび２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ａおよび２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２および２４３と、減算部２２３Ａ、２２３Ｂ、２３１Ａおよび２３１Ｂと、大小判定部２２４Ａおよび２２４Ｂと、ヒステリシス部２３２Ａおよび２３２Ｂと、後述する論理演算部とを具備する。
　図２において図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１１Ａ、１１１Ｂ、１２１、９１１Ａ、９１１Ｂ、９２１Ａ、９２２Ｂ）を付して説明を省略する。また、図２では、シャフトを鎖線で示し、空気の流路を破線で示し、データや制御情報の流れを実線で示している。
　また、図２において丸で囲まれた「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｘ」は、後述する論理演算部に対する入出力を示す。
　インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ、９１２および９１３は３段に構成されており、１段目のインペラ９１１Ａおよび９１１Ｂが出力する圧縮空気は、２段目のインペラ９１２と３段目のインペラ９１３とで更に圧縮される。
　インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ、９１２、９１３の各々は、シャフト９４１を介して駆動機９３１と結合されている。シャフト９４１の一端には、１段目のインペラ９１１Ａおよび９１１Ｂが配置されている。また、シャフト９４１の他端には、２段目のインペラ９１２と３段目のインペラ９１３とが配置されている。駆動機９３１は、シャフト９４１の中間に接続される。各インペラおよび駆動機９３１は、ギアボックス９５１、９５２および９５３を介してシャフト９３４と接続されている。なお、回転力を生成する様々な機器を駆動機９３１として用いることができる。例えば、駆動機９３１は、モータであってもよいしエンジンであってもよい。また、ギアボックス９５１、９５２および９５３の有無は、駆動機の配置や特性による。例えば、可変速の駆動機とインペラとを、シャフトを用いて直結し、ギアボックスを用いない構成としてもよい。
　また、クーラ８２１、８２２は、それぞれ１段目のインペラと２段目のインペラとの間、２段目のインペラと３段目のインペラとの間に設けられており、圧縮にて高温になった空気を冷却する。
　放風弁８１１は圧縮機９２の出口側に設けられており、放風弁８１１が開くことで圧縮機９２が生成した圧縮空気の一部を大気中に放出する。
　圧力センサ１２１は、３段目のインペラ９１３の出口側の圧力を検出する。
　圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ａとで、圧力センサ１２１が検出する３段目の出口側圧力に基づいて、インレットガイドベーン９２１Ａに対する流量調整指令としてのＩＧＶ開度指令を生成する。圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ｂとで、圧力センサ１２１が検出する３段目の出口側圧力に基づいて、インレットガイドベーン９２１Ｂに対する流量調整指令としてのＩＧＶ開度指令を生成する。
　圧力センサ１２２は、１段目のインペラ９１１Ａおよび９１１Ｂの出口側の圧力を検出する。
　アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａおよび２１１Ｂは、いずれも、圧力センサ１２２の検出するインペラ９１１Ａおよび９１１Ｂの出口側の圧力に基づいて、放風弁８１１を開く基準流量を設定する。
　セットポイント設定部２１２Ａ、２１２Ｂは、それぞれ、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａ、２１１Ｂが設定した流量に、所定のマージンであるセットポイントギャップ（ＳＧｐ）を加えてセットポイントを設定する。このセットポイントは、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂの流量の下限目標値として用いられる。
　セットポイントギャップ記憶部２０１Ａ、２０１Ｂは、それぞれ、セットポイント設定部２１２Ａ、２１２Ｂが加える所定のマージンであるセットポイントギャップを記憶している。
　流量制御部２１３Ａは、圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ｂとが生成したＩＧＶ開度指令に対する補正値を生成する。すなわち、流量制御部２１３Ａは、インペラ９１１Ａの状態に基づいて、他のインペラ９１１Ｂの流量制御に対する補正値を生成する。特に、流量制御部２１３Ａは、後述するＩＧＶリミット制御において、セットポイント設定部２１２Ａが設定したセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラ９１１Ｂの流量調整指令を補正する。
　流量制御部２１３Ｂは、圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ａとが生成したＩＧＶ開度指令に対する補正値を生成する。すなわち、流量制御部２１３Ｂは、インペラ９１１Ｂの状態に基づいて、他のインペラ９１１Ａの流量制御に対する補正値を生成する。特に、流量制御部２１３Ｂは、後述するＩＧＶリミット制御において、セットポイント設定部２１２Ｂが設定したセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラ９１１Ａの流量調整指令を補正する。
　スイッチ２１４Ａは、圧縮機システム２の状態に応じて、流量制御部２１３Ａへの入力を、閉ループまたは０の何れかに切り替える。スイッチ２１４Ｂは、圧縮機システム２の状態に応じて、流量制御部２１３Ｂへの入力を、閉ループまたは０の何れかに切り替える。スイッチ２１４Ａおよび２１４Ｂが行う処理については後述する。
　レートリミッタ２１５Ａ、２１５Ｂは、それぞれ、流量制御部２１３Ａ、２１３Ｂが生成した補正値に対して、急変を防止するために変化率を一定範囲内に抑えるレートリミット処理を行う。
　ゲイン乗算部２１６Ａ、２１６Ｂは、いずれも、レートリミット処理された補正値に対してゲインを乗算する。
　減算部２２３Ａは、圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ａとが生成したＩＧＶ開度指令から補正値を減算する補正を行う。減算部２２３Ｂは、圧力制御部２２１と関数演算部２２２Ｂとが生成したＩＧＶ開度指令から補正値を減算する補正を行う。
　大小判定部２２４Ａは、補正後のＩＧＶ開度指令と、インレットガイドベーン９２１Ａの最大／最小開度との大小関係を判定し、判定結果に応じて開指令または閉指令をインレットガイドベーン９２１Ａへ出力する。大小判定部２２４Ｂは、補正後のＩＧＶ開度指令と、インレットガイドベーン９２１Ｂの最大／最小開度との大小関係を判定し、判定結果に応じて開指令または閉指令をインレットガイドベーン９２１Ｂへ出力する。
　減算部２３１Ａは、流量センサ１１１Ａが検出したインペラ９１１Ａの流量から、セットポイント設定部２１２Ａが設定したセットポイントを減算する。減算部２３１Ｂは、流量センサ１１１Ｂが検出したインペラ９１１Ｂの流量から、セットポイント設定部２１２Ｂが設定したセットポイントを減算する。
　ヒステリシス部２３２Ａは、減算部２３１Ａの演算結果の正負を判定する。この判定結果は後述する論理演算部におけるモード切替に用いられることから、モード切替の頻発を避けるため、ヒステリシス部２３２Ａは、減算部２３１Ａの演算結果の正負を判定する際、所定のヒステリシスを設ける。ヒステリシス部２３２Ｂは、減算部２３１Ｂの演算結果の正負を判定する。ヒステリシス部２３２Ａの場合と同様、ヒステリシス部２３２Ｂは、減算部２３１Ｂの演算結果の正負を判定する際、所定のヒステリシスを設ける。
　流量センサ１１２は、３段目のインペラ９１３の出口側の流量を検出する。
　圧力制御部２２１と、関数演算部２４２および２４３と、流量制御部２４４とで、３段目のインペラ９１３の出口側の流量や圧力に基づいて、放風弁８１１に対する制御情報を生成する。
　スイッチ２４５は、放風弁８１１に対する制御情報の切替を行って、放風弁８１１に制御情報を出力することで放風弁８１１の開閉を制御する。
　ここで、図３～５を参照して、インペラの特性およびアンチサージ制御について説明する。
　図３は、インペラの性能曲線の第１の例を示す図である。同図において、線Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３は、ＩＧＶの各開度における圧力Ｐ－流量Ｆ曲線であり、特に、線Ｌ１１１は、ＩＧＶが最大開度（全開）のときの圧力Ｐ－流量Ｆ曲線である。また、線Ｌ１２１は、サージラインであり、これより左側の領域ではサージングが発生する。より具体的には、サージラインより左側の領域では風量が少なく、インペラ入口側圧力とインペラ出口側圧力との比が大きい。このため、インペラが後流側へ風を流しきることができずにサージ（振動）が生じる。風量が増えてくれば、インペラが後流側へ風を流せるようになり、サージがおさまる。
　また、線ＳＣＬは、１段目のインペラの出口側圧力と、アンチサージ制御における流量制御目標値との関係を示すサージコントロールラインである。上記のように、サージラインＬ１２１より左側の領域ではサージが発生する。このため、サージラインＬ１２１に対してマージンをとったサージコントロールライン（Surge Control Line）ＳＣＬより右側の領域において、圧縮機の圧力や流量を制御するためのアンチサージ制御が行われる。
　アンチサージ制御は、放風弁を開けて圧縮空気の一部を大気中へ逃がして出口流量を大きくすることで行われる。圧縮空気の一部を大気中へ逃がすため圧縮機の効率が低下する。
　また、線Ｌ１３１は現在の１段目の出口側圧力を示しており、点Ｐ１１１は、当該出口側圧力および現在のＩＧＶ開度に応じた入口側流量の例を示す。
　図４は、インペラの性能曲線の第２の例を示す図である。同図に示すインペラは、図３に示すインペラよりも性能が低下している。
　インペラの性能が低下すると、流量に対して圧力が小さくなる傾向にある。このため、流量制御目標値が小さくなった際に、サージコントロールラインＳＣＬに到達し易くなる。インペラの流量がサージコントロールラインＳＣＬに到達して放風弁８１１が開くと圧縮空気が大気中に放出されて圧縮機９２の効率が低下してしまう。
　そこで、圧縮機制御装置１２は、サージコントロールラインに対してマージンをとったＩＧＶリミットコントロールライン（IGV Limit Control Line）を設定し、インペラの流量が小さい場合にＩＧＶリミットコントロールラインにおける流量を制御目標値とするＩＧＶリミット制御を行う。
　図５は、ＩＧＶリミットコントロールラインの例を示す説明図である。同図（Ａ）に示す性能曲線は、性能が低下したインペラの性能曲線である。一方、同図（Ｂ）に示す性能曲線は、性能が低下していないインペラの性能曲線である。図５の説明においては、同図（Ａ）に示す性能曲線がインペラ９１１Ａの性能を示しており、同図（Ｂ）に示す性能曲線がインペラ９１１Ｂの性能を示している。
　また、図５では、サージコントロールラインＳＣＬに対して流量Δｘ分のマージン（セットポイントギャップＳＧｐ）を持たせたＩＧＶリミットコントロールラインＩＬＣＬが示されている。また、線Ｌ１３１は現在の１段目の出口側圧力を示しており、点Ｐ２１１は、当該出口側圧力および現在のＩＧＶ開度に応じた入口側流量の例を示す。
　ここで、出口側圧力を示す線Ｌ１３１とサージコントロールラインＳＣＬとの交点Ｐ２１２は、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａが設定する、放風弁８１１を開く基準流量ＱＳＣＬＡを示している。また、サージコントロールラインＳＣＬとＩＧＶリミットコントロールラインＩＬＣＬとのマージンの流量Δｘは、セットポイント設定部２１２Ａが加えるマージンであるセットポイントギャップ（ＳＧｐ）に相当する。従って、線Ｌ１３１とＩＧＶリミットコントロールラインＩＬＣＬとの交点Ｐ２１３は、セットポイント設定部２１２Ａが設定するセットポイント（流量ＱＩＬＣＬＡ）を示している。
　このセットポイント（流量ＱＩＬＣＬＡ）は、ＩＧＶリミット制御におけるインペラ９１１Ａの流量の下限目標値として用いられる。ＩＧＶリミット制御は、１段目のインペラの何れかがサージコントロールラインに到達して、他の１段目のインペラの流量にサージコントロールラインからの余裕があるにもかかわらず放風弁を開くことを抑制するための制御である。
　図５（Ａ）の例では、点Ｐ２１１の示すインペラ９１１Ａの入口側流量が、ＩＧＶリミット制御のセットポイントを示すＩＧＶリミットコントロールラインＩＬＣＬよりも左にあり、インペラ９１１Ａの入口側流量がセットポイント（流量ＱＩＬＣＬＡ）より小さくなっている。この場合、圧縮機制御装置１２は、ＩＧＶリミット制御において、インペラ９１１Ａの入口側流量をセットポイント（流量ＱＩＬＣＬＡ）に近付ける制御を行う。
　その際、圧縮機制御装置１２は、流量を絞る必要があれば、流量に余裕があるほうの目標流量を小さくすることで、１段目全体の流量を調整する。図５の例では、圧縮機制御装置１２は、同図（Ｂ）に示すように、流量に余裕があるインペラ９１１Ｂの流量を絞る。
　次に、図６を参照して、ＩＧＶリミット制御において圧縮機制御装置１２が行う処理について説明する。
　図６は、図２に示した圧縮機システム２の各部のうち一部を示す説明図である。図６では、図２に示した各部のうち、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａと、セットポイント設定部２１２Ａと、流量制御部２１３Ａと、レートリミッタ２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ｂと、減算部２２３Ｂと、大小判定部２２４Ｂとが示されている。
　例えば、インペラ９１１Ａの流量がＩＧＶリミット制御のセットポイント（図５の例では流量ＱＩＬＣＬＡ）より小さくなった場合、圧縮機制御装置１２は、ＩＧＶリミット制御を行って、インペラ９１１Ａの流量を当該セットポイントに近づける。
　具体的には、流量制御部２１３Ａは、流量センサ１１１Ａが検出したインペラ９１１Ａの流量を、セットポイント設定部２１２Ａの設定した、ＩＧＶリミット制御のセットポイントに一致させるための、比例積分制御（ＰＩ制御）における目標流量を算出する。
　なお、以下では、ＩＧＶリミット制御のセットポイントを、単に「セットポイント」と表記する。
　そして、減算部２２３Ｂが、流量制御部２１３の算出した目標流量にレートリミット処理やゲイン乗算等の整形を行った流量を、インペラ９１１Ｂの目標流量から減算する。いわば、圧縮機制御装置１２は、インペラ９１１Ｂに対して、元々の目標流量からインペラ９１１Ａにおける流量の差分だけ絞るようオフセットを与える。
　インペラ９１１Ｂが流量を絞ることで、圧力制御部２２１の出力する流量指令値が大きくなり、その結果、インペラ９１１Ａの流量がセットポイントに近付く。
　一方、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共に流量がセットポイントより大きい場合、圧縮機制御装置１２はＩＧＶリミット制御を行わず、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂは、補正値を一定に保つトラッキングを行う。この点について図７を参照して説明する。
　図７は、図２に示した圧縮機システム２の各部のうち一部を示す説明図である。図７では、図２に示した各部のうち、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、流量制御部２１３Ａと、スイッチ２１４Ａと、レートリミッタ２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ｂと、減算部２２３Ｂと、大小判定部２２４Ｂとが示されている。
　インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共に流量がセットポイントより大きい場合、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂは、ＩＧＶリミット制御を行わないモードであるマニュアルモードに設定される。この場合、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂは、オートモードからマニュアルモードに切り替わる直前に設定した補正値をトラッキングする。図７の場合、流量制御部２１３Ａは、スイッチ２１４Ａの構成する閉ループにて、流量制御部２１３Ａ自らが出力した補正値を取得し、再び補正値として出力する。
　このように、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂが、オートモードからマニュアルモードに切り替わる直前に設定した補正値をトラッキングすることで、圧縮機制御装置１２は、インペラ９１１Ａと９１１Ｂとの性能差に応じて目標流量の補正を行う。具体的には、圧縮機制御装置１２は、性能が優れているほうのインペラの流量を絞るように補正を行う。これにより、性能が劣っているほうのインペラの流量とサージコントロールラインとの余裕が広がる点で、圧縮機制御装置１２が、放風弁を開かずに圧縮機９２の制御を行える幅が広がる。
　なお、駆動機９３１の停止中や、アンチサージ制御がマニュアルになっている場合など、ＩＧＶリミット制御を行う環境が整っていない状態では、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂは、トラッキング値をゼロにする。
　図７に示す構成では、スイッチ２１４Ａが、定数値「０．０」と流量制御部２１３Ａとを接続するようになり、流量制御部２１３Ａは、当該定数値を出力する。
　図８は、圧縮機制御装置１２が具備する論理演算部における論理演算の例を示す説明図である。論理演算部は、スイッチ２１４Ａや２１４Ｂに対する制御情報や、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂにおけるモードに対する制御情報を演算する。
　図８に示す論理演算において、論理演算部は、駆動機９３１が動作中、かつ、アンチサージング制御がオートモードの場合にスイッチ２１４Ａや２１４Ｂに対して閉ループ側への接続を指示する制御情報を出力する。逆に、駆動機９３１が停止中の場合や、アンチサージング制御がマニュアルモードの場合は、論理演算部は、スイッチ２１４Ａや２１４Ｂに対して定数ゼロ側への接続を指示する制御情報を出力する。
　また、論理演算部は、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂのモードをオートに設定する条件として、３つの条件の論理積を取る。１つ目は、スイッチ２１４Ａや２１４Ｂの制御と同様、駆動機９３１が動作中、かつ、アンチサージング制御がオートモードとなっていることである。２つ目は、圧力制御がオートモードであること、すなわち、圧力制御部２２１が圧力制御にてインペラ９１１Ａや９１１Ｂの流量を制御していることである。３つ目は、インペラ９１１Ａまたは９１１Ｂの何れか一方において、セットポイントと入口流量測定値との差が負であり、他方においては、セットポイントと入口流量測定値との差が正であることである。すなわち、インペラ９１１Ａまたは９１１Ｂの何れか一方は、ＩＧＶリミット制御を行うべき状態にあり、他方は、セットポイントからの余裕がある場合である。
　以上のように、制御部１９２（特に、圧力制御部２２１）は、圧力センサ１２１の検出結果に基づいて、インペラ毎の流量調整指令としてＩＧＶ開度指令をインレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂに出力して制御する。
　また、制御部１９２（特に、流量制御部２１３Ａおよび２１３Ｂ）は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する。
　これにより、圧縮機制御装置１２は、あるインペラの流量がセットポイントより小さい場合に、当該インペラの流量とセットポイントとの差に相当する流量を他のインペラにおける流量目標値から減算することができる。従って、圧縮機制御装置１２は、インペラ全体の流量を増やさずに、セットポイントより小さい流量となっているインペラの流量を増やしてセットポイントに近付けることができる。
　特に、圧縮機制御装置１２は、複数のインペラ間に性能差が生じて流量に差が生じた場合に、流量の小さいインペラの流量がさらに小さくなって放風弁を開く事態を回避しつつ、全体の流量を制御することができる。このように、圧縮機制御装置１１は、複数のインペラ間に性能差が生じた場合でも圧縮機９２の効率の低下を低減させることができる。
＜第３の実施形態＞
　第２の実施形態では、第１の実施形態における圧縮機システム１を更に具体化したもう一つの例について説明する。
　図９は、本発明の第３の実施形態における圧縮機システムの構成を示す概略構成図である。同図において、圧縮機システム３は、圧縮機制御装置１３と圧縮機９２と、放風弁８１１と、クーラ８２１および８２２とを具備する。
　圧縮機９２は、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ、９１２および９１３と、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、駆動機９３１と、シャフト９４１と、ギアボックス９５１、９５２および９５３とを具備する。
　圧縮機制御装置１３は、流量センサ１１１Ａ、１１１Ｂおよび１１２と、圧力センサ１２１および１２２と、制御部１９３とを具備する。制御部１９３は、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａおよび２１１Ｂと、セットポイント設定部２１２Ａおよび２１２Ｂと、流量制御部２１３Ａ、２１３Ｂおよび２４４と、スイッチ２１４Ａ、２１４Ｂ、２４５、３１１Ａ、３１１Ｂ、３３１Ａおよび３３１Ｂと、レートリミッタ２１５Ａおよび２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ａおよび２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２および２４３と、減算部２２３Ａ、２２３Ｂ、２３１Ａ、２３１Ｂ、３２１Ａおよび３２１Ｂと、大小判定部２２４Ａおよび２２４Ｂと、ヒステリシス部２３２Ａ、２３２Ｂ、３２２Ａおよび３２２Ｂと、後述する論理演算部とを具備する。
　図９において図２の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２、１２１、１２２、２０１Ａ、２０１Ｂ、２１１Ａ、２１１Ｂと、２１２Ａ、２１２Ｂと、２１３Ａ、２１３Ｂ、２４４、２１４Ａ、２１４Ｂ、２４５、２１５Ａ、２１５Ｂ、２１６Ａ、２１６Ｂ、２１９Ａ、２１９Ｂ、２２１、２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２、２４３、２２３Ａ、２２３Ｂ、２３１Ａ、２３１Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、８１１、８２１、８２２、９２、９１１Ａ、９１１Ｂ、９１２、９１３、９２１Ａ、９２２Ｂ、９３１、９４１、９５１～９５３）を付して説明を省略する。また、図９では、シャフトを鎖線で示し、空気の流路を破線で示し、データや制御情報の流れを実線で示している。
　また、図９において丸で囲まれた「Ａ１」、「Ａ２」、「Ａ３」、「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」、「Ｘ」および「Ｙ」は、後述する論理演算部に対する入出力を示す。
　セットポイントとインペラの流量とを比べると、（１）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共にインペラの流量のほうが大きい場合、（２）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂの何れか一方の流量がセットポイントより小さい場合、（３）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共にインペラの流量がセットポイントより小さい場合、の３通りが考えられる。圧縮機制御装置１３は、この３通りの場合の各々に対応した運転モードにて圧縮機９３の制御を行う。
　これらの運転モードの実行のために、減算部３２１Ａおよび３２１Ｂと、ヒステリシス部３２２Ａおよび３２２Ｂとは、論理演算部への入力として、インレットガイドベーン９２１Ａ、９２１Ｂの各々について、ＩＧＶ開度と指令値との乖離が大きいか否かを示す信号を生成する。
　スイッチ３３１Ａおよび３３１Ｂは、ＩＧＶ開度の固定／否固定を切り替える。
　（１）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共にインペラの流量のほうが大きい場合、流量制御部２１３Ａおよび２１３Ｂは、オードモードに設定される。圧縮機流量がＩＧＶリミットコントロールラインより充分大きい場合、ＩＧＶリミット制御による補正値はゼロとなる。
　一方、インペラの流量が減少してＩＧＶリミットコントロールラインに近付くと、流量制御部２１３Ａまたは２１３ＢがＩＧＶリミット制御としてのＰＩ制御を行い、反対側のインペラの流量指令値に対する補正信号を出力する。
　図１０は、図９に示した圧縮機システム３の各部のうち一部を示す説明図である。図１０では、図９に示した各部のうち、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａと、セットポイント設定部２１２Ａと、流量制御部２１３Ａと、レートリミッタ２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ｂと、減算部２２３Ｂと、スイッチ３３１Ｂと、大小判定部２２４Ｂとが示されている。
　かかる構成により、流量制御部２１３Ａは、図６の場合と同様、ＩＧＶリミット制御を行う。
　（２）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂの何れか一方の流量がセットポイントより小さい場合、圧縮機制御装置１３は、流量がセットポイントより小さくなったインペラの側のインレットガイドベーンのＩＧＶ開度を固定にする。
　図１１は、図９に示した圧縮機システム３の各部のうち一部を示す説明図である。図１１では、図９に示した各部のうち、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、アンチサージ制御基準点設定部２１１Ａおよび２１１Ｂと、セットポイント設定部２１２Ａおよび２１２Ｂと、流量制御部２１３Ａおよび２１３Ｂと、スイッチ２１４Ａ、２１４Ｂ、３１１Ａ、３１１Ｂ、３３１Ａおよび３３１Ｂと、レートリミッタ２１５Ａと、ゲイン乗算部２１６Ａと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ａおよび２２２Ｂと、減算部２２３Ａと、大小判定部２２４Ａおよび２２４Ｂとが示されている。
　例えば、インペラ９１１Ｂの流量がセットポイントより小さくなった場合、スイッチ３３１Ｂがループを構成してインレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度指令値を保持する。また、スイッチ２１４Ｂおよび３１１Ｂがループを構成して当該ＩＧＶ開度指令値における補正値を保持する。
　このように、圧縮機制御装置１３がインペラの流量を固定することで、インペラの流量がさらに小さくなってサージが発生することを防止し得る。その際、他のインペラの流量を減少させることで、圧縮機制御装置１３は、放風弁を開いて大気中へ圧縮空気を放出する必要無しにサージ発生を防止し得る。
　なお、ＩＧＶ開度を固定する場合、圧縮機制御装置１３は、ＩＧＶ開度の固定を解除するときに当該ＩＧＶ開度が急変しないように、補正値のトラッキングを行う。
　図１２は、圧縮機制御装置１３が行う補正値のトラッキングの例を示す説明図である。
同図では、図９に示した各部のうち、流量制御部２１３Ａと、圧力制御部２２１と、減算部２２３Ｂおよび３２１Ｂと、スイッチ３３１Ｂと、インペラ９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ｂとを示している。なお、図を見易くするため信号の経路上においても一部の記載を省略している。
　図１２に示す例では、インレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度を固定した際、圧力制御部２２１からのＩＧＶ開度指令が３０％となっており、流量制御部２１３の生成した補正値が１０％となっている。そこで、減算部２２３Ｂが、補正後のＩＧＶ開度指令を２０％と計算して大小判定部２２４Ｂへ出力していた状態で、スイッチ３３１Ｂが閉ループを構成し、ＩＧＶ開度２０％を保持している。
　その後、圧力制御部２２１からのＩＧＶ開度指令値が２５％に減った場合、仮に流量制御部２１３Ａが、補正値１０％を出力し続けると、補正後のＩＧＶ開度指令は１５％となり、ＩＧＶ開度の固定値と異なっている。このままスイッチ３３１Ｂが減算部２２３Ｂ側へ接続を変更してＩＧＶ開度の固定を解除すると、ＩＧＶ開度が２０％から１５％へ急変してしまう。
　そこで、減算部３２１Ｂが、圧力制御部２２１からの開度指令とＩＧＶ開度の固定値との差を算出して、流量制御部２１３Ａの出力する補正値を変化させる。
　図１２の例では、圧力制御部２２１からのＩＧＶ開度指令が２５％に変化した際、減算部３２１Ｂは、ＩＧＶ開度指令の２５％からＩＧＶ開度の固定値２０％を減算して、５％と算出する。そして、流量制御部２１３Ａは、減算部３２１Ｂが算出した５％を補正値として出力する。
　これにより、ＩＧＶ開度の固定値と、補正後のＩＧＶ開度指令とが同じ値となり、スイッチ３３１ＢがＩＧＶ開度の固定を解除した際にＩＧＶ開度の急変が生じない。
　（３）インペラ９１１Ａ、９１１Ｂ共にインペラの流量がセットポイントより小さい場合、圧縮機制御装置１３は、ＩＧＶ開度の固定を解除し、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂのいずれも流量を変更可能とする。その際、圧縮機制御装置１３は、状態（３）に切り替わる直前の補正値をトラッキングする。
　図１３は、図９に示した圧縮機システム３の各部のうち一部を示す説明図である。図１１では、図９に示した各部のうち、インペラ９１１Ａおよび９１１Ｂと、インレットガイドベーン９２１Ａおよび９２１Ｂと、流量センサ１１１Ａおよび１１１Ｂと、流量制御部２１３Ａおよび２１３Ｂと、スイッチ２１４Ａ、２１４Ｂ、３１１Ａ、３１１Ｂ、３３１Ａおよび３３１Ｂと、レートリミッタ２１５Ａおよび２１５Ｂと、ゲイン乗算部２１６Ａおよび２１６Ｂと、圧力制御部２２１と、関数演算部２２２Ａおよび２２２Ｂと、減算部２２３Ａおよび２２３Ｂと、大小判定部２２４Ａおよび２２４Ｂとが示されている。
　図１３において、スイッチ２１４Ａおよび３１１Ａが閉ループを構成しており、流量制御部２１３Ａは、当該閉ループにて補正値を保持する。スイッチ２１４Ｂおよび３１１Ｂと流量制御部２１３Ｂについても同様である。
　そして、減算部２２３Ａは、圧力制御部２２１からの流量指令から補正値を減算し、補正後の流量指令をインレットガイドベーン９２１Ａへ出力すする。インペラ９１１Ｂ側についても同様である。
　このように、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂの何れの流量もセットポイントより小さくなった場合、スイッチ３３１Ａおよび３３１Ｂは、インペラの流量の固定を解除する。
　これにより、圧縮機制御装置１３は、各インペラの流量を、セットポイントから、放風弁８１１を開く基準流量を示すサージコントロールラインまで減少させることができる。すなわち、圧縮機制御装置１３は、サージコントロールラインとセットポイントとの間に設けられているマージン分の流量を減少させることで、放風弁８１１を開くタイミングを遅らせることができ、この点で圧縮機９３の効率の低下を低減させることができる。
　また、圧縮機制御装置１３は、（３）のモードへ切り替わる直前の補正値をトラッキングすることで、インペラ９１１Ａと９１１Ｂとの性能差に応じて目標流量の補正を行う。具体的には、圧縮機制御装置１３は、性能が優れているほうのインペラの流量を絞るように補正を行う。これにより、性能が劣っているほうのインペラの流量とサージコントロールラインとの余裕が広がる点で、圧縮機制御装置１３が、放風弁を開かずに圧縮機９３の制御を行える幅が広がる。
　図１４は、圧縮機制御装置１３が具備する論理演算部における論理演算の例を示す説明図である。論理演算部は、スイッチ２１４Ａや２１４Ｂや３１１Ａや３１１Ｂ等に対する制御情報や、流量制御部２１３Ａや２１３Ｂにおけるモードに対する制御情報を演算する。
　図１４に示す論理演算において、論理演算部は、駆動機９３１が動作中、かつ、アンチサージング制御がオートモードの場合に、ＩＧＶリミット制御を行う。また、論理演算部がＩＧＶリミット制御を自動に設定するのは、上述した（１）の場合である。具体的には、論理演算部は、ＩＧＶリミット制御を自動に設定する条件として、３つの条件の論理積を取る。
　１つ目は、駆動機９３１が動作中、かつ、アンチサージング制御がオートモードとなっていることである。２つ目は、圧力制御がオートモードであること、すなわち、圧力制御部２２１が圧力制御にてインペラ９１１Ａや９１１Ｂの流量を制御していることである。３つ目は、インレットガイドベーン９２１ＡのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きく、かつ、インペラ９１１Ａの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さいこと、または、インペラ９１１Ａ、９１１Ｂのいずれも、流量がＩＧＶリミットコントロールライン以上に大きいこと、または、インレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きく、かつ、インペラ９１１Ｂの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さいことである。
　なお、インレットガイドベーン９２１ＡのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きく、かつ、インペラ９１１Ａの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さいこと、という条件は、上記（２）から（１）へ遷移するための条件である。インレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きく、かつ、インペラ９１１Ｂの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さいこと、という条件も同様である。
　また、論理演算部がインレットガイドベーン９２１ＡのＩＧＶ開度を固定する条件は、インペラ９１１Ｂの流量がＩＧＶリミットコントロールライン以上に大きく、かつ、インペラ９１１Ａの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さく、かつ、インレットガイドベーン９２１ＡのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きくないことである。
　また、論理演算部がインレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度を固定する条件は、インペラ９１１Ａの流量がＩＧＶリミットコントロールライン以上に大きく、かつ、インペラ９１１Ｂの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さく、かつ、インレットガイドベーン９２１ＢのＩＧＶ開度と開度指令値との乖離が大きくないことである。
　すなわち、論理演算部は、インペラ９１１Ａまたは９１１Ｂのいずれか一方のみの流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さく、かつ、流量がＩＧＶリミットコントロールラインより小さくなっているインペラの流量と流量指令値との乖離が所定値以上に大きい場合に、当該インペラにかかるインレットガイドベーンのＩＧＶ開度を固定する。
　以上のように、制御部１９３は、インペラ９１１Ａまたは９１１Ｂの流量がセットポイントよりも小さくなった場合、当該インペラの流量を固定するようインレットガイドベーン９２１Ａまたは９２１Ｂのうち該当するほうを制御する。
　これにより、圧縮機制御装置１３は、当該インペラの流量がさらに小さくなってサージが発生することを防止し得る。その際、他のインペラの流量を減少させることで、圧縮機制御装置１３は、放風弁８１１を開いて大気中へ圧縮空気を放出する必要無しにサージ発生を防止し得る。
　また、制御部１９３は、セットポイントと流量指令値とが所定以上かい離したことを条件として、インペラの流量の固定を解除する。
　これにより、圧縮機制御装置１３は、インペラの流量が大きくなってサージ防止制御を行う必要が無くなった場合に、インペラの流量を変化させて所望の流量の圧縮空気を圧縮機９３に生成させることができる。特に、圧縮機制御装置１３は、並列に配置された複数のインペラの流量を変化させることで、より大量の圧縮空気を圧縮機９３に生成させることができる。
　また、制御部１９３は、いずれのインペラの流量もセットポイントより小さくなったことを条件として、インペラの流量の固定を解除する。
　これにより、圧縮機制御装置１３は、各インペラの流量を、セットポイントから、放風弁を開く基準流量を示すサージコントロールラインまで減少させることができる。すなわち、圧縮機制御装置１３は、サージコントロールラインとセットポイントとの間に設けられているマージン分の流量を減少させることで、放風弁を開くタイミングを遅らせることができ、この点で圧縮機９３の効率の低下を低減させることができる。
　このように、圧縮機制御装置１３は、圧縮機制御装置１２よりもさらに細やかな処理を行うことができる。一方、圧縮機制御装置１２は、圧縮機制御装置１３よりも制御が簡単であり、この点で、メンテナンスや改造を行い易い。
　なお、圧縮機制御装置１３が、本実施形態における圧力検出部の一例として、入口側流路の圧力を検出する圧力センサをさらに具備するようにしてもよい。そして、制御部１９３が、入口側流路の圧力に基づいて、流量調整指令を出力するようにしてもよい。
　これにより、圧縮機制御装置１３は、上流側に別プロセスがある場合など、入口側流路の圧力が変化する場合にも、所望流量の圧縮空気をより正確に生成し得る。
　なお、圧縮機制御装置１１や１２や１３の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
　また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
　また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　本発明は、出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラと、各インペラの流量を調整する流量調整部と、を有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置であって、出口側流路の圧力を検出する圧力検出部と、各インペラの流量を検出する流量検出部と、前記圧力検出部の検出結果に基づいて、前記流量調整部にインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御部と、を備え、前記制御部は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する圧縮機制御装置に関する。
　本発明によれば、複数のインペラ間に性能差が生じた場合でも効率の低下を低減させることができる。
　１１　圧縮機制御装置
　９１　圧縮機
　１１１Ａ、１１１Ｂ　流量センサ
　１２１　圧力センサ
　１９０　制御部
　８１１　放風弁
　９１１Ａ、９１１Ｂ　インペラ
　９２１Ａ、９２１Ｂ　インレットガイドベーン

Claims (7)

  1. 　出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラと、各インペラの流量を調整する流量調整部と、を有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置であって、
    　出口側流路の圧力を検出する圧力検出部と、
    　各インペラの流量を検出する流量検出部と、
    　前記圧力検出部の検出結果に基づいて、前記流量調整部にインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する
    　圧縮機制御装置。
  2. 　前記制御部は、あるインペラの流量が前記セットポイントよりも小さくなった場合、
    　当該インペラの流量を固定するよう前記流量調整部を制御する請求項１に記載の圧縮機制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記セットポイントと前記流量指令値とが所定以上かい離したことを条件として、前記インペラの流量の固定を解除する請求項２に記載の圧縮機制御装置。
  4. 　前記制御部は、いずれのインペラの流量も前記セットポイントより小さくなったことを条件として、前記インペラの流量の固定を解除する請求項２に記載の圧縮機制御装置。
  5. 　前記圧力検出部は入口側流路の圧力を検出し、
    　前記制御部は、前記入口側流路の圧力に基づいて、前記流量調整指令を出力する
    　請求項１に記載の圧縮機制御装置。
  6. 　請求項１から５の何れか一項に記載の圧縮機制御装置を具備する圧縮機システム。
  7. 　出口側流路に対して並列に接続された複数のインペラを有する圧縮機の流量を制御する圧縮機制御装置の圧縮機制御方法であって、
    　出口側流路の圧力を検出する圧力検出ステップと、
    　各インペラの流量を検出する流量検出ステップと、
    　各インペラの流量を調整する流量調整ステップと、
    　前記圧力検出ステップでの検出結果に基づいて、前記流量調整ステップでのインペラ毎の流量調整指令を出力して制御する制御ステップと、
    　を備え、
    　前記制御ステップでは、流量の下限目標値として設定されたセットポイントと、各インペラの流量とを比較し、比較結果に基づいて他のインペラの流量調整指令を補正する
    　圧縮機制御方法。
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