CN104428537B - 压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法 - Google Patents

压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法 Download PDF

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Abstract

该压缩机控制装置对压缩机的流量进行控制，该压缩机具有相对出口侧流路并列连接的多个叶轮和调整各叶轮的流量的流量调整部，该压缩机控制装置具备：检测出口侧流路的压力的压力检测部；检测各叶轮的流量的流量检测部；基于压力检测部的检测结果向流量调整部输出每个叶轮的流量调整指令来进行控制的控制部，控制部对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，基于比较结果对其他叶轮的流量调整指令进行修正。

Description

压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法
技术领域
本发明涉及压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法。
本申请基于2012年12月4日在日本申请的特愿2012-265642号而主张优先权，并将其内容援引在此。
背景技术
公知有对气体进行压缩并将压缩气体向与下游侧连接的机械等供给的压缩机。作为那样的压缩机，有能控制流量的压缩机。例如，压缩机***在叶轮的上游侧具备压缩机的入口导流叶片，使气体经由该入口导流叶片向叶轮流入。而且，压缩机***通过调整入口导流叶片的开度，来控制向叶轮流入的气体的流量。
另外，压缩机***有时从气体的流动的上游侧朝向下游侧具备多级叶轮(例如参照专利文献1)。另外，有这样的压缩机***：为了使流量增加，在最上游侧具备多个叶轮，使在多个叶轮中分别压缩了的气体合流之后向下游侧的叶轮流入。在这样的压缩机***中，存在这样的方式：取得配置于叶轮的上游侧的入口导流叶片的开度的同步(即，开度相同)来控制向在最上游侧并列连接的多个叶轮的流入流量，从而控制喷出的气体的状态。例如，压缩机***在最上游侧的多个叶轮各自的入口具备入口导流叶片。而且，压缩机***以使这些入口导流叶片的开度相同的方式进行控制，来控制喷出的气体的状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-88597号公报
发明内容
发明要解决的课题
在以使配置于多个叶轮的上游侧的入口导流叶片的开度相同的方式进行控制、来控制该叶轮中的流量的方式中，在由于个体差异、经年劣化等而在多个叶轮之间产生性能差的情况下，需要以性能较差的叶轮为基准来控制入口导流叶片的开度。因此，在该方式中，可能导致能运转的范围变窄。特别是在性能较差的叶轮中的流量降低而接近喘振区域的情况下，为了保护压缩机，考虑使防喘振控制起作用而打开排出阀。在该情况下，对其他的叶轮来说，尽管不需要打开排出阀，但仍然打开排出阀而导致压缩机的气体流量增加，必要动力增加，从而效率降低。
本发明提供一种即使在多个叶轮之间产生性能差的情况下也能减少效率的降低的压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方案，压缩机控制装置对压缩机的流量进行控制，该压缩机具有相对于出口侧流路并列连接的多个叶轮和调整各叶轮的流量的流量调整部，所述压缩机控制装置具备：检测出口侧流路的压力的压力检测部；检测各叶轮的流量的流量检测部；基于所述压力检测部的检测结果向所述流量调整部输出每个的流量调整指令来进行控制的控制部。所述控制部对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，并基于比较结果对其他叶轮的流量调整指令进行修正。
另外，根据本发明的第二方案，以上述的压缩机控制装置为基础，所述控制部在某叶轮的流量小于所述设定点的情况下，以使该叶轮的流量固定的方式控制所述流量调整部。
另外，根据本发明的第三方案，以上述的压缩机控制装置为基础，所述控制部将所述设定点与所述流量指令值背离规定以上的情况作为条件，来解除所述叶轮的流量的固定。
另外，根据本发明的第四方案，所述控制部将任一叶轮的流量均小于所述设定点的情况作为条件，来解除所述叶轮的流量的固定。
另外，根据本发明的第五方案，以上述的压缩机控制装置为基础，所述压力检测部检测入口侧流路的压力，所述控制部基于所述入口侧流路的压力而输出所述流量调整指令。
另外，根据本发明的第六方案，压缩机***具备上述的压缩机控制装置中的任一个。
另外，根据本发明的第七方案，压缩机控制方法是对压缩机的流量进行控制的压缩机控制装置的压缩机控制方法，该压缩机具备相对于出口侧流路并列连接的多个叶轮，所述压缩机控制方法具备：检测出口侧流路的压力的压力检测步骤；检测各叶轮的流量的流量检测步骤；调整各叶轮的流量的流量调整步骤；基于所述压力检测步骤中的检测结果而输出所述流量调整步骤中的每个叶轮的流量调整指令来进行控制的控制步骤，在所述控制步骤中，对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，基于比较结果对其他叶轮的流量调整指令进行修正。
发明效果
根据上述的压缩机控制装置、压缩机***及压缩机控制方法，即使在多个叶轮之间产生了性能差的情况下也能减少效率的降低。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。
图2是表示本发明的第二实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。
图3是表示该实施方式的叶轮的性能曲线的第一例的图。
图4是表示该实施方式的叶轮的性能曲线的第二例的图。
图5是表示该实施方式的IGV极限控制线的例子的说明图。
图6是表示该实施方式的、图2所示的压缩机***的各部中的一部分的说明图。
图7是表示该实施方式的、图2所示的压缩机***的各部中的一部分的说明图。
图8是表示该实施方式的压缩机控制装置所具备的逻辑运算部中的逻辑运算的例子的说明图。
图9是表示该实施方式的、本发明的第三实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。
图10是表示该实施方式的、图9所示的压缩机***的各部中的一部分的说明图。
图11是表示该实施方式的、图9所示的压缩机***的各部中的一部分的说明图。
图12是表示该实施方式的压缩机控制装置所进行的修正值的跟踪的例子的说明图。
图13是表示该实施方式的、图9所示的压缩机***的各部中的一部分的说明图。
图14是表示该实施方式的压缩机控制装置所具备的逻辑运算部中的逻辑运算的例子的说明图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式没有限定权利要求保护的发明的内容。另外，在实施方式中说明的特征的组合均不限于是发明的解决手段必须的。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。在该图中，压缩机控制***1具备压缩机控制装置11、压缩机91和排出阀811。压缩机控制装置11具备流量传感器111A及111B、压力传感器121、控制部190。压缩机91具备叶轮911A及911B、入口导流叶片(InletGuideVane；IGV)921A及921B。
压缩机91吸入空气并进行压缩，并将压缩空气向位于压缩机91的下游而使用压缩空气的设备(以下称为“下级工艺”)供给。
但是，压缩机91所压缩的压缩对象物不限于空气。例如，可以将气体状的冷媒等能压缩的各种气体作为压缩对象物。
叶轮911A及911B相对于出口侧流路W21并列地连接，对从入口侧流路W11A及W11B经由叶轮911A及911B流入的空气进行压缩而向出口侧流路W21输出。但是，压缩机91所具备的叶轮的数量不限于图1所示的两个，也可以为三个以上。
入口导流叶片(InletGuideVane；IGV)921A及921B相当于本实施方式中的流量调整部的一例，用于调整各叶轮的流量。更具体而言，入口导流叶片921A、921B分别设于叶轮911A、911B的入口侧，通过调整自身的翼开度即IGV开度来调整叶轮911A、911B的流量。但是，本实施方式中的流量调整部不限于入口导流叶片。例如，流量调整部也可以为分别设于叶轮911A、911B、通过调整叶轮911A、911B的转速来调整流量的驱动旋转器。
另外，以下，关于使用叶轮的入口侧的流量作为叶轮的流量的情况进行说明，但也可以使用叶轮的出口侧的流量作为叶轮的流量。
压缩机控制装置11基于压缩机91中的流量、压力的测定值来控制该压缩机91的流量。
流量传感器111A设于入口侧流路W11A，用于检测叶轮911A的流量。流量传感器111B设于入口侧流路W11B，用于检测叶轮911B的流量。流量传感器111A及111B相当于本实施方式中的流量检测部的一例。
但是，本实施方式中的流量检测部不限于流量传感器。例如，流量检测部也可以是接收流量传感器所发送的传感数据的接收回路。
压力传感器121设于出口侧流路W21，用于检测该出口侧流路W21的压力。压力传感器121相当于本实施方式中的压力检测部的一例。
但是，本实施方式中的压力检测部不限于压力传感器。例如，压力检测部也可以是接收压力传感器所发送的传感数据的接收回路。
在叶轮911A或911B中流动的流量减少了时，排出阀811为了确保该叶轮的流量而防止喘振、且防止压缩机91所供给的压缩空气量的增加而将压缩空气的一部分向大气中排出。更具体而言，在叶轮中流动的流量低于基于压力传感器121的输出的流量设定值的情况下，打开排出阀811来防止喘振发生。
控制部190基于压力传感器121的检测结果，将IGV开度指令作为每个叶轮的流量调整指令向入口导流叶片921A及921B输出来进行控制。
另外，控制部190对作为流量的下限目标值而设定的设定点(setpoint)与各叶轮的流量进行比较，并基于比较结果对其他叶轮的流量调整指令进行修正。
由此，压缩机控制装置11在某叶轮的流量小于设定点的情况下，能够从其他叶轮的流量目标值中减去相当于该叶轮的流量与设定点之差的流量。因此，压缩机控制装置11能够不增加叶轮整体的流量而使小于设定点的流量的叶轮的流量增加并接近设定点。
特别是，压缩机控制装置11在多个叶轮之间产生性能差而流量产生了差别的情况下，能够避免流量小的叶轮的流量进一步减小而打开排出阀811的事态且能够控制整体的流量。这样，压缩机控制装置11即使在多个叶轮之间产生了性能差的情况下也能减小压缩机91的效率的降低。
在通过其他叶轮的流量调整指令的修正也不能确保用于防止喘振的流量的情况下，控制部190通过打开排出阀来确保流量而防止喘振。
另外，也可以为，控制部190在某叶轮的流量小于设定点的情况下，以使该叶轮的流量固定的方式控制入口导流叶片921A或921B。
由此，压缩机控制装置11能防止该叶轮的流量进一步减小而发生喘振的情况。此时，通过使其他叶轮的流量减少，压缩机控制装置11不需要打开排出阀811向大气中排出压缩空气而能防止喘振发生。
另外，也可以为，控制部190将设定点与流量指令值背离规定以上的情况作为条件，来解除叶轮的流量的固定。
由此，压缩机控制装置11在叶轮的流量变大而不需要进行喘振防止控制的情况下，能使叶轮的流量变化而使压缩机91生成期望的流量的压缩空气。特别是，压缩机控制装置11通过使并列地配置的多个叶轮的流量发生变化，能使压缩机91生成更大量的压缩空气。
另外，也可以为，控制部190将任意的叶轮的流量均小于设定点的情况作为条件，来解除叶轮的流量的固定。
由此，压缩机控制装置11能使各叶轮的流量从设定点减少至表示打开排出阀811的基准流量的喘振控制线。即，压缩机控制装置11能够减少设于喘振控制线与设定点之间的余量(margin)的流量，从而使打开排出阀811的时机延迟，在这一点上，能减少压缩机91的效率的降低。
需要说明的是，压缩机控制装置11也可以还具备用于检测入口侧流路W11A、W11B的压力的压力传感器作为本实施方式中的压力检测部的一例。而且，控制部190也可以基于入口侧流路W11A、W11B的压力来输出流量调整指令。
由此，压缩机控制装置11在上游侧具有其他工艺的情况等入口侧流路W11A、W11B的压力发生变化的情况下也能更准确地生成期望流量的压缩空气。
<第二实施方式>
在第二实施方式中，说明将第一实施方式中的压缩机***1进一步具体化的一例。
图2是表示本发明的第二实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。在该图中，压缩机***2具备压缩机控制装置12、压缩机92、排出阀811、冷却器821及822。
压缩机92具备叶轮911A、911B、912及913、入口导流叶片921A及921B、驱动机931、轴941、齿轮箱951、952及953。
压缩机控制装置12具备流量传感器111A、111B及112、压力传感器121及122、控制部192。控制部192具备设定点间隔存储部201A及201B、防喘振控制基准点设定部211A及211B、设定点设定部212A及212B、流量控制部213A、213B及244、开关214A、214B及245、限率器215A及215B、增益乘算部216A及216B、压力控制部221、函数运算部222A、222B、242及243、减算部223A、223B、231A及231B、大小判定部224A及224B、迟滞部232A及232B、后述的逻辑运算部。
在图2中，对于与图1的各部对应且具有同样功能的部分标注同一符号(111A、111B、121、911A、911B、921A、922B)而省略说明。另外，在图2中，用单点划线表示轴，用虚线表示空气的流路，用实线表示数据、控制信息的流动。
另外，在图2中，用圆圈包围的“A”、“B”、“C”及“X”表示对后述的逻辑运算部的输入输出。
叶轮911A、911B、912及913构成为三级，第一级的叶轮911A及911B所输出的压缩空气由第二级的叶轮912和第三级的叶轮913进一步压缩。
叶轮911A、911B、912、913分别经由轴941而与驱动机931结合。在轴941的一端配置有第一级的叶轮911A及911B。另外，在轴941的另一端配置有第二级的叶轮912和第三级的叶轮913。驱动机931与轴941的中间连接。各叶轮及驱动机931经由齿轮箱951、952及953而与轴934连接。需要说明的是，可以使用生成旋转力的各种设备作为驱动机931。例如，驱动机931可以是电动机，也可以是发动机。另外，齿轮箱951、952及953的有无取决于驱动机的配置、特性。例如，也可以为使用轴将可变速的驱动机与叶轮直接连结而不使用齿轮箱的结构。
另外，冷却器821、822分别设于第一级的叶轮与第二级的叶轮之间、第二级的叶轮与第三级的叶轮之间，对因压缩而成为高温的空气进行冷却。
排出阀811设于压缩机92的出口侧，通过打开排出阀811而将压缩机92所生成的压缩空气的一部分向大气中排出。
压力传感器121用于检测第三级的叶轮913的出口侧的压力。
利用压力控制部221和函数运算部222A，基于压力传感器121检测出的第三级的出口侧压力，生成作为对入口导流叶片921A的流量调整指令的IGV开度指令。利用压力控制部221和函数运算部222B，基于压力传感器121检测出的第三级的出口侧压力，生成作为对入口导流叶片921B的流量调整指令的IGV开度指令。
压力传感器122用于检测第一级的叶轮911A及911B的出口侧的压力。
防喘振控制基准点设定部211A及211B均基于压力传感器122所检测出的叶轮911A及911B的出口侧的压力来设定打开排出阀811的基准流量。
设定点设定部212A、212B分别在防喘振控制基准点设定部211A、211B所设定的流量中加入规定的余量即设定点间隔(SGp)来对设定点进行设定。该设定点作为叶轮911A及911B的流量的下限目标值来使用。
设定点间隔存储部201A、201B分别存储设定点设定部212A、212B所加入的规定的余量即设定点间隔。
流量控制部213A生成对于压力控制部221和函数运算部222B所生成的IGV开度指令的修正值。即，流量控制部213A基于叶轮911A的状态而生成对于另一叶轮911B的流量控制的修正值。特别是，流量控制部213A在后述的IGV极限控制中对设定点设定部212A所设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，并基于比较结果对另一叶轮911B的流量调整指令进行修正。
流量控制部213B生成对于压力控制部221和函数运算部222A所生成的IGV开度指令的修正值。即，流量控制部213B基于叶轮911B的状态而生成对于另一叶轮911A的流量控制的修正值。特别是，流量控制部213B在后述的IGV极限控制中对设定点设定部212B所设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，并基于比较结果对另一叶轮911A的流量调整指令进行修正。
开关214A根据压缩机***2的状态而将向流量控制部213A的输入切换为闭环或0中的任一个。开关214B根据压缩机***2的状态而将向流量控制部213B的输入切换为闭环或0中任一个。关于开关214A及214B所进行的处理见后述。
限率器215A、215B分别对于流量控制部213A、213B所生成的修正值进行为了防止骤变而将变化率抑制在一定范围内的限率处理。
增益乘算部216A、216B均对于进行了限率处理的修正值乘以增益。
减算部223A进行从压力控制部221和函数运算部222A所生成的IGV开度指令中减去修正值的修正。减算部223B进行从压力控制部221和函数运算部222B所生成的IGV开度指令中减去修正值的修正。
大小判定部224A判定修正后的IGV开度指令与入口导流叶片921A的最大/最小开度的大小关系，并根据判定结果将开指令或闭指令向入口导流叶片921A输出。大小判定部224B判定修正后的IGV开度指令与入口导流叶片921B的最大/最小开度的大小关系，并根据判定结果将开指令或闭指令向入口导流叶片921B输出。
减算部231A从流量传感器111A检测出的叶轮911A的流量中减去设定点设定部212A所设定的设定点。减算部231B从流量传感器111B检测出的叶轮911B的流量中减去设定点设定部212B所设定的设定点。
迟滞部232A判定减算部231A的运算结果的正负。该判定结果用于后述的逻辑运算部中的模式切换，因此，为了避免模式切换的频繁发生，迟滞部232A在判定减算部231A的运算结果的正负时，设置规定的迟滞。迟滞部232B判定减算部231B的运算结果的正负。与迟滞部232A的情况相同，迟滞部232B在判定减算部231B的运算结果的正负时，设置规定的迟滞。
流量传感器112用于检测第三级的叶轮913的出口侧的流量。
利用压力控制部221、函数运算部242及243、流量控制部244，基于第三级的叶轮913的出口侧的流量、压力，生成对排出阀811的控制信息。
开关245进行对排出阀811的控制信息的切换，通过向排出阀811输出控制信息来控制排出阀811的开闭。
在此，参照图3～5说明叶轮的特性及防喘振控制。
图3是表示叶轮的性能曲线的第一例的图。在该图中，线L111、L112、L113是IGV的各开度下的压力P-流量F曲线，特别是，线L111是IGV为最大开度(全开)时的压力P-流量F曲线。另外，线L121是喘振线，在比该线L121靠左侧的区域产生喘振。更具体而言，在比喘振线靠左侧的区域，风量减少，叶轮入口侧压力与叶轮出口侧压力之比大。因此，叶轮无法使风向后游侧完全流动而会产生喘振(振动)。若风量增加，则叶轮使风向后游侧流动，喘振得到抑制。
另外，线SCL是表示第一级的叶轮的出口侧压力与防喘振控制中的流量控制目标值的关系的喘振控制线。如上所述，在比喘振线L121靠左侧的区域中，产生喘振。因此，在比相对于喘振线L121具有余量的喘振控制线(SurgeControlLine)SCL靠右侧的区域，进行用于控制压缩机的压力、流量的防喘振控制。
防喘振控制通过打开排出阀使压缩空气的一部分向大气中逃散而增大出口流量来进行。由于使压缩空气的一部分向大气中逃散，因此，压缩机的效率降低。
另外，线L131表示当前的第一级的出口侧压力，点P111表示该出口侧压力及当前的IGV开度所对应的入口侧流量的例子。
图4是表示叶轮的性能曲线的第二例的图。该图所示的叶轮的性能比图3所示的叶轮的性能低。
当叶轮的性能降低时，相对于流量而压力处于变小的倾向。因此，当流量控制目标值变小时，容易到达喘振控制线SCL。当叶轮的流量到达喘振控制线SCL而打开排出阀811时，压缩空气被向大气中排出而压缩机92的效率降低。
因此，压缩机控制装置12设定相对于喘振控制线具有余量的IGV极限控制线(IGVLimitControlLine)，在叶轮的流量小的情况下，进行将IGV极限控制线的流量作为控制目标值的IGV极限控制。
图5是表示IGV极限控制线的例子的说明图。该图(A)所示的性能曲线是性能降低了的叶轮的性能曲线。另一方面，该图(B)所示的性能曲线是性能未降低的叶轮的性能曲线。在图5的说明中，该图(A)所示的性能曲线表示叶轮911A的性能，该图(B)所示的性能曲线表示叶轮911B的性能。
另外，在图5中，示于相对于喘振控制线SCL具有流量Δx量的余量(设定点间隔SGp)的IGV极限控制线ILCL。另外，线L131表示当前的第一级的出口侧压力，点P211表示该出口侧压力及当前的IGV开度所对应的入口侧流量的例子。
在此，表示出口侧压力的线L131与喘振控制线SCL的交点P212表示防喘振控制基准点设定部211A所设定的、打开排出阀811的基准流量QSCLA。另外，喘振控制线SCL与IGV极限控制线ILCL的余量的流量Δx相当于设定点设定部212A所加入的余量即设定点间隔(SGp)。因此，线L131与IGV极限控制线ILCL的交点P213表示设定点设定部212A所设定的设定点(流量QILCLA)。
该设定点(流量QILCLA)作为IGV极限控制下的叶轮911A的流量的下限目标值而使用。IGV极限控制是尽管第一级的叶轮的某一个到达喘振控制线而其他的第一级的叶轮的流量距喘振控制线具有富余度、也抑制打开排出阀的情况的控制。
在图5(A)的例子中，点P211表示的叶轮911A的入口侧流量位于比表示IGV极限控制的设定点的IGV极限控制线ILCL靠左方，叶轮911A的入口侧流量小于设定点(流量QILCLA)。在该情况下，压缩机控制装置12在IGV极限控制下进行使叶轮911A的入口侧流量接近设定点(流量QILCLA)的控制。
此时，压缩机控制装置12若需要缩小流量，则减小流量具有富余度的叶轮的目标流量，由此来调整第一级整体的流量。在图5的例子中，压缩机控制装置12如该图(B)所示那样缩小流量具有富余度的叶轮911B的流量。
接着，参照图6，说明在IGV极限控制下压缩机控制装置12所进行的处理。
图6是表示图2所示的压缩机***2的各部中的一部分的说明图。在图6中，示出图2所示的各部中的、叶轮911A及911B、入口导流叶片921A及921B、流量传感器111A及111B、防喘振控制基准点设定部211A、设定点设定部212A、流量控制部213A、限率器215B、增益乘算部216B、压力控制部221、函数运算部222B、减算部223B、大小判定部224B。
例如，在叶轮911A的流量小于IGV极限控制的设定点(在图5的例子中为流量QILCLA)的情况下，压缩机控制装置12进行IGV极限控制而使叶轮911A的流量接近该设定点。
具体而言，流量控制部213A算出用于使流量传感器111A检测出的叶轮911A的流量与设定点设定部212A所设定的IGV极限控制的设定点一致的、比例积分控制(PI控制)下的目标流量。
需要说明的是，以下将IGV极限控制的设定点简记为“设定点”。
而且，减算部223B从叶轮911B的目标流量中减去对流量控制部213所算出的目标流量进行了限率处理、增益乘算等调整后的流量。可以说，压缩机控制装置12对于叶轮911B以从原来的目标流量缩小了叶轮911A中的流量的差量的方式赋予偏移量。
通过叶轮911B缩小流量，从而压力控制部221输出的流量指令值变大，其结果是，叶轮911A的流量接近设定点。
另一方面，在叶轮911A、911B的流量均大于设定点的情况下，压缩机控制装置12不进行IGV极限控制，流量控制部213A、213B进行将修正值保持为恒定的跟踪。关于该点，参照图7进行说明。
图7是表示图2所示的压缩机***2的各部中的一部分的说明图。在图7中，示出图2所示的各部中的、叶轮911A及911B、入口导流叶片921A及921B、流量传感器111A及111B、流量控制部213A、开关214A、限率器215B、增益乘算部216B、压力控制部221、函数运算部222B、减算部223B、大小判定部224B。
在叶轮911A、911B的流量均大于设定点的情况下，流量控制部213A、213B设定为不进行IGV极限控制的模式即人工模式。在该情况下，流量控制部213A、213B跟踪在即将要从自动模式切换为人工模式之前设定的修正值。在图7的情况下，流量控制部213A在开关214A构成的闭环中获取流量控制部213A自身输出的修正值，再次作为修正值而输出。
这样，流量控制部213A、213B跟踪在即将要从自动模式切换为人工模式之前设定的修正值，从而压缩机控制装置12根据叶轮911A与911B的性能差来进行目标流量的修正。具体而言，压缩机控制装置12以缩小性能优异的叶轮的流量的方式进行修正。由此，性能差的叶轮的流量与喘振控制线之间的富余度变大，在这一点上，压缩机控制装置12不打开排出阀而能进行压缩机92的控制的范围变宽。
需要说明的是，在驱动机931的停止中、防喘振控制成为人工的情况等进行IGV极限控制的环境未准备好的状态下，流量控制部213A、213B使跟踪值为零。
在图7所示的结构中，开关214A将常数值“0.0”与流量控制部213A连接，流量控制部213A输出该常数值。
图8是表示压缩机控制装置12所具备的逻辑运算部的逻辑运算的例子的说明图。逻辑运算部运算出对于开关214A、214B的控制信息、对于流量控制部213A、213B中的模式的控制信息。
在图8所示的逻辑运算中，在驱动机931处于动作中且防喘振控制为自动模式的情况下，逻辑运算部对开关214A、214B输出指示向闭环侧连接的控制信息。相反，在驱动机931处于停止中的情况、或防喘振控制为人工模式的情况下，逻辑运算部对开关214A、214B输出指示向常数零侧连接的控制信息。
另外，逻辑运算部取得三个条件的逻辑积作为将流量控制部213A、213B的模式设定为自动的条件。第一个条件是：与开关214A、214B的控制同样，驱动机931处于动作中且防喘振控制成为自动模式。第二个条件是：压力控制为自动模式，即压力控制部221通过压力控制来对叶轮911A、911B的流量进行控制。第三个条件是：在叶轮911A或911B中的任一方，设定点与入口流量测定值之差为负，在另一方，设定点与入口流量测定值之差为正。即，叶轮911A或911B中任一方处于应进行IGV极限控制的状态，另一方处于距设定点具有富余度的情况。
如以上所述，控制部192(特别是压力控制部221)基于压力传感器121的检测结果，将IGV开度指令作为每个叶轮的流量调整指令向入口导流叶片921A及921B输出来进行控制。
另外，控制部192(特别是流量控制部213A及213B)对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，基于比较结果对其他的叶轮的流量调整指令进行修正。
由此，压缩机控制装置12在某叶轮的流量小于设定点的情况下，能从其他叶轮的流量目标值中减去相当于该叶轮的流量与设定点之差的流量。因此，压缩机控制装置12能够不增加叶轮整体的流量而使小于设定点的流量的叶轮的流量增加并接近设定点。
特别是，压缩机控制装置12在多个叶轮之间产生性能差而流量产生了差别的情况下，能避免流量小的叶轮的流量进一步减小而打开排出阀的事态并能够控制整体的流量。这样，压缩机控制装置11即使在多个叶轮之间产生了性能差的情况下也能减小压缩机92的效率的降低。
<第三实施方式>
在第二实施方式中，说明将第一实施方式中的压缩机***1进一步具体化的另一例。
图9是表示本发明的第三实施方式的压缩机***的结构的概略结构图。在该图中，压缩机***3具备压缩机控制装置13、压缩机92、排出阀811、冷却器821及822。
压缩机92具备叶轮911A、911B、912及913、入口导流叶片921A及921B、驱动机931、轴941、齿轮箱951、952及953。
压缩机控制装置13具备流量传感器111A、111B及112、压力传感器121及122、控制部193。控制部193具备防喘振控制基准点设定部211A及211B、设定点设定部212A及212B、流量控制部213A、213B及244、开关214A、214B、245、311A、311B、331A及331B、限率器215A及215B、增益乘算部216A及216B、压力控制部221、函数运算部222A、222B、242及243、减算部223A、223B、231A、231B、321A及321B、大小判定部224A及224B、迟滞部232A、232B、322A及322B、后述的逻辑运算部。
在图9中，对于与图2的各部对应且具有同样功能的部分标注同一符号(111A、111B、112、121、122、201A、201B、211A、211B、212A、212B、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)而省略说明。另外，在图9中，用单点划线表示轴，用虚线表示空气的流路，用实线表示数据、控制信息的流动。
另外，在图9中，用圆圈包围的“A1”、“A2”、“A3”、“B1”、“B2”、“B3”、“X”及“Y”表示对后述的逻辑运算部的输入输出。
对设定点和叶轮的流量进行比较时，考虑(1)叶轮911A、911B都是的叶轮的流量大的情况、(2)叶轮911A、911B中的任一方的流量小于设定点的情况、(3)叶轮911A、911B都是的叶轮的流量小于设定点的情况这三种情况。压缩机控制装置13通过与这三种情况分别对应的运转模式来进行压缩机93的控制。
为了执行这些运转模式，减算部321A及321B、迟滞部322A及322B关于入口导流叶片921A、921B，分别生成表示IGV开度与指令值的背离是否大的信号作为向逻辑运算部的输入。
开关331A及331B对IGV开度的固定/不固定进行切换。
(1)在叶轮911A、911B都是叶轮的流量大的情况下，流量控制部213A及213B设定为自动模式。在压缩机流量远大于IGV极限控制线的情况下，基于IGV极限控制的修正值为零。
另一方面，当叶轮的流量减少而接近IGV极限控制线时，流量控制部213A或213B进行作为IGV极限控制的PI控制，输出对于相反侧的叶轮的流量指令值的修正信号。
图10是表示图9所示的压缩机***3的各部中的一部分的说明图。在图10中，示出图9所示的各部中的、叶轮911A及911B、入口导流叶片921A及921B、流量传感器111A及111B、防喘振控制基准点设定部211A、设定点设定部212A、流量控制部213A、限率器215B、增益乘算部216B、压力控制部221、函数运算部222B、减算部223B、开关331B、大小判定部224B。
通过该结构，流量控制部213A与图6的情况同样地进行IGV极限控制。
(2)在叶轮911A、911B中的任一方的流量小于设定点的情况下，压缩机控制装置13将流量小于设定点的叶轮侧的入口导流叶片的IGV开度固定。
图11是表示图9所示的压缩机***3的各部中的一部分的说明图。在图11中，示出图9所示的各部中的、叶轮911A及911B、入口导流叶片921A及921B、流量传感器111A及111B、防喘振控制基准点设定部211A及211B、设定点设定部212A及212B、流量控制部213A及213B、开关214A、214B、311A、311B、331A及331B、限率器215A、增益乘算部216A、压力控制部221、函数运算部222A及222B、减算部223A、大小判定部224A及224B。
例如，在叶轮911B的流量小于设定点的情况下，开关331B构成环而保持入口导流叶片921B的IGV开度指令值。另外，开关214B及311B构成环而保持该IGV开度指令值的修正值。
这样，压缩机控制装置13将叶轮的流量固定，从而能防止叶轮的流量进一步减小而产生喘振的情况。此时，通过减少其他的叶轮的流量，从而压缩机控制装置13不需要打开排出阀向大气中排出压缩空气而能防止产生喘振。
需要说明的是，在将IGV开度固定的情况下，压缩机控制装置13以在解除IGV开度的固定时该IGV开度不会骤变的方式进行修正值的跟踪。
图12是表示压缩机控制装置13进行的修正值的跟踪的例子的说明图。
在该图中，示出图9所示的各部中的、流量控制部213A、压力控制部221、减算部223B及321B、开关331B、叶轮911B、入口导流叶片921B。需要说明的是，为了便于观察图，在信号的路径上也省略了一部分的记载。
在图12所示的例子中，在将入口导流叶片921B的IGV开度固定时，来自压力控制部221的IGV开度指令成为30％，流量控制部213所生成的修正值成为10％。因此，在减算部223B将修正后的IGV开度指令计算为20％而向大小判定部224B输出的状态下，开关331B构成闭环，保持IGV开度20％。
然后，在来自压力控制部221的IGV开度指令值减至25％的情况下，假如流量控制部213A继续输出修正值10％，则修正后的IGV开度指令成为15％，与IGV开度的固定值不同。若在该状态下开关331B改变向减算部223B侧连接而解除IGV开度的固定时，则会导致IGV开度从20％骤变为15％。
因此，减算部321B算出来自压力控制部221的开度指令与IGV开度的固定值之差，使流量控制部213A所输出的修正值变化。
在图12的例子中，在来自压力控制部221的IGV开度指令变化为25％时，减算部321B从IGV开度指令的25％减去IGV开度的固定值20％而算出为5％。而且，流量控制部213A将减算部321B算出的5％作为修正值输出。
由此，IGV开度的固定值与修正后的IGV开度指令成为相同的值，在开关331B解除了IGV开度的固定时，不会发生IGV开度的骤变。
(3)在叶轮911A、911B的流量均小于设定点的情况下，压缩机控制装置13解除IGV开度的固定，叶轮911A、911B的流量均能改变。此时，压缩机控制装置13跟踪即将切换为状态(3)之前的修正值。
图13是表示图9所示的压缩机***3的各部中的一部分的说明图。在图11中，示出图9所示的各部中的、叶轮911A及911B、入口导流叶片921A及921B、流量传感器111A及111B、流量控制部213A及213B、开关214A、214B、311A、311B、331A及331B、限率器215A及215B、增益乘算部216A及216B、压力控制部221、函数运算部222A及222B、减算部223A及223B、大小判定部224A及224B。
在图13中，开关214A及311A构成闭环，流量控制部213A通过该闭环来保持修正值。关于开关214B及311B和流量控制部213B也同样。
而且，减算部223A从来自压力控制部221的流量指令中减去修正值，将修正后的流量指令向入口导流叶片921A输出。关于叶轮911B侧也同样。
这样，在叶轮911A、911B的流量均小于设定点的情况下，开关331A及331B解除叶轮的流量的固定。
由此，压缩机控制装置13能使各叶轮的流量从设定点减少至表示打开排出阀811的基准流量的喘振控制线。即，压缩机控制装置13能够使使设于喘振控制线与设定点之间的余量的流量减少，从而使打开排出阀811的时机延迟，在这一点上，能减少压缩机93的效率的降低。
另外，压缩机控制装置13通过跟踪即将向(3)的模式切换之前的修正值，从而根据叶轮911A与911B的性能差来进行目标流量的修正。具体而言，压缩机控制装置13以缩小性能优异的叶轮的流量的方式进行修正。由此，性能差的叶轮的流量与喘振控制线之间的富余度变大，在这一点上，压缩机控制装置13不打开排出阀而能进行压缩机93的控制的范围变宽。
图14是表示压缩机控制装置13所具备的逻辑运算部的逻辑运算的例子的说明图。逻辑运算部运算出对于开关214A、214B、311A、311B等的控制信息、对于流量控制部213A、213B中的模式的控制信息。
在图14所示的逻辑运算中，逻辑运算部在驱动机931处于动作中且防喘振控制为自动模式的情况下进行IGV极限控制。另外，逻辑运算部自动地设定IGV极限控制的是上述的(1)的情况。具体而言，逻辑运算部取得三个条件的逻辑积作为自动地设定IGV极限控制的条件。
第一个条件是：驱动机931处于动作中且防喘振控制为自动模式。第二个条件是：压力控制为自动模式，即，压力控制部221通过压力控制来控制叶轮911A、911B的流量。第三个条件是：入口导流叶片921A的IGV开度与开度指令值的背离大且叶轮911A的流量小于IGV极限控制线，或者叶轮911A、911B的流量均大至IGV极限控制线以上，或者入口导流叶片921B的IGV开度与开度指令值的背离大且叶轮911B的流量小于IGV极限控制线。
需要说明的是，入口导流叶片921A的IGV开度与开度指令值的背离大且叶轮911A的流量小于IGV极限控制线这样的条件是用于从上述(2)向(1)转移的条件。入口导流叶片921B的IGV开度与开度指令值的背离大且叶轮911B的流量小于IGV极限控制线这样的条件也同样。
另外，逻辑运算部将入口导流叶片921A的IGV开度固定的条件是叶轮911B的流量大至IGV极限控制线以上、且叶轮911A的流量小于IGV极限控制线、且入口导流叶片921A的IGV开度与开度指令值的背离不大。
另外，逻辑运算部将入口导流叶片921B的IGV开度固定的条件是叶轮911A的流量大至IGV极限控制线以上、且叶轮911B的流量小于IGV极限控制线、且入口导流叶片921B的IGV开度与开度指令值的背离不大。
即，逻辑运算部在叶轮911A或911B中的仅任一方的流量小于IGV极限控制线、且流量小于IGV极限控制线的叶轮的流量与流量指令值的背离大至规定值以上的情况下，将该叶轮的入口导流叶片的IGV开度固定。
如以上所述，控制部193在叶轮911A或911B的流量小于设定点的情况下，以将该叶轮的流量固定的方式控制入口导流叶片921A或921B中的对应的叶轮。
由此，压缩机控制装置13能防止该叶轮的流量进一步减小而产生喘振的情况。此时，通过使其他叶轮的流量减少，从而压缩机控制装置13不需要打开排出阀811向大气中排出压缩空气而能防止喘振发生。
另外，控制部193将设定点与流量指令值背离规定以上的情况作为条件，将叶轮的流量的固定解除。
由此，压缩机控制装置13在叶轮的流量变大而不需要进行喘振防止控制的情况下，能使叶轮的流量变化而使压缩机93生成期望的流量的压缩空气。特别是，压缩机控制装置13通过使并列配置的多个叶轮的流量变化，能使压缩机93生成更大量的压缩空气。
另外，控制部193将任一叶轮的流量均小于设定点的情况作为条件，将叶轮的流量的固定解除。
由此，压缩机控制装置13能使各叶轮的流量从设定点减少至表示打开排出阀的基准流量的喘振控制线。即，压缩机控制装置13能够使于设于喘振控制线与设定点之间的余量的流量减少，从而使打开排出阀的时机延迟，在这一点上，能减少压缩机93的效率的降低。
这样，压缩机控制装置13能进行比压缩机控制装置12更细微的处理。另一方面，与压缩机控制装置13相比，压缩机控制装置12的控制简单，在这一点上，容易进行维修、改造。
需要说明的是，压缩机控制装置13也可以还具有用于检测入口侧流路的压力的压力传感器作为本实施方式中的压力检测部的一例。而且，控制部193也可以基于入口侧流路的压力而输出流量调整指令。
由此，压缩机控制装置13在上游侧具有其他工艺的情况等入口侧流路的压力发生变化的情况下也能更准确地生成期望流量的压缩空气。
需要说明的是，也可以为，将用于实现压缩机控制装置11、12、13的全部或一部分的功能的程序记录于计算机能读取的记录介质中，通过使计算机***读入在该记录介质中记录的程序并执行来进行各部的处理。需要说明的是，在此所说的“计算机***”是包含OS、***设备等硬件的***。
另外，“计算机***”在利用WWW***的情况下，也包含主页提供环境(或显示环境)。
另外，“计算机能读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等的可携带介质、内置于计算机***中的硬盘等存储装置。另外，“计算机能读取的记录介质”也包括通过因特网等网络、电话回线等通信回线发送程序时的通信线那样在短时间内动态地保持程序的介质、该情况下的成为服务器或客户端的计算机***内部的易失性存储器那样在一定时间内保持程序的介质。另外，上述程序可以是用于实现前述的功能的一部分的程序，也可以是通过与已经记录于计算机***中的程序组合而能够实现前述的功能的程序。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但具体的结构并不限于该实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
工业实用性
本发明是对压缩机的流量进行控制的压缩机控制装置，该压缩机具有相对于出口侧流路并列地连接的多个叶轮和调整各叶轮的流量的流量调整部，所述压缩机控制装置具备：检测出口侧流路的压力的压力检测部；检测各叶轮的流量的流量检测部；基于所述压力检测部的检测结果向所述流量调整部输出每个叶轮的流量调整指令而进行控制的控制部，所述控制部对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，并基于比较结果对其他叶轮的流量调整指令进行修正。
根据本发明，即使在多个叶轮之间产生了性能差的情况下，也能够减少效率的降低。
符号说明
11压缩机控制装置
91压缩机
111A、111B流量传感器
121压力传感器
190控制部
811排出阀
911A、911B叶轮
921A、921B入口导流叶片

Claims (7)

1.一种压缩机控制装置，其对压缩机的流量进行控制，该压缩机具有相对于出口侧流路并列连接的多个叶轮和调整各叶轮的流量的流量调整部，所述压缩机控制装置具备：
检测出口侧流路的压力的第一压力检测部；
检测各叶轮的流量的流量检测部；
基于所述第一压力检测部的检测结果向所述流量调整部输出每个叶轮的流量调整指令来进行控制的控制部，
所述控制部对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，基于所述多个叶轮中的某叶轮的比较结果对所述多个叶轮中的其他叶轮的流量调整指令进行修正。
2.根据权利要求1所述的压缩机控制装置，其中，
所述控制部在某叶轮的流量小于所述设定点的情况下，以使该叶轮的流量固定的方式控制所述流量调整部。
3.根据权利要求2所述的压缩机控制装置，其中，
所述控制部将所述设定点与流量指令值背离规定以上的情况作为条件，来解除所述叶轮的流量的固定。
4.根据权利要求2所述的压缩机控制装置，其中，
所述控制部将任一叶轮的流量均小于所述设定点的情况作为条件，来解除所述叶轮的流量的固定。
5.根据权利要求1所述的压缩机控制装置，其中，
具备检测入口侧流路的压力的第二压力检测部，
所述控制部基于所述入口侧流路的压力而输出所述流量调整指令。
6.一种压缩机***，其具备权利要求1～5中任一项所述的压缩机控制装置。
7.一种压缩机控制方法，其是对压缩机的流量进行控制的压缩机控制装置的压缩机控制方法，该压缩机具有相对于出口侧流路并列连接的多个叶轮，所述压缩机控制方法具备：
检测出口侧流路的压力的压力检测步骤；
检测各叶轮的流量的流量检测步骤；
调整各叶轮的流量的流量调整步骤；
基于所述压力检测步骤中的检测结果而输出所述流量调整步骤中的每个叶轮的流量调整指令来进行控制的控制步骤，
在所述控制步骤中，对作为流量的下限目标值而设定的设定点与各叶轮的流量进行比较，基于所述多个叶轮中的某叶轮的比较结果对所述多个叶轮中的其他叶轮的流量调整指令进行修正。
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