JP2010255598A - Steam system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気を用いて圧縮機などを駆動して、消費電力の削減を図る蒸気システムに関するものである。 The present invention relates to a steam system that drives a compressor or the like using steam to reduce power consumption.
出願人は、先に、下記特許文献１に開示されるように、蒸気駆動式圧縮機ユニット（２）と電気駆動式圧縮機ユニット（３）とを備える蒸気システム（１）につき提案し、既に特許を受けている。蒸気駆動式圧縮機ユニット（２）は、蒸気を受けて動力を起こす蒸気エンジン（４）と、この蒸気エンジンにより駆動される空気圧縮機（５）とを備える。また、電気駆動式圧縮機ユニット（３）は、電力を受けて動力を起こす電動機（１０）と、この電動機により駆動される空気圧縮機（１１）とを備える。
The applicant previously proposed a steam system (1) including a steam-driven compressor unit (2) and an electrically-driven compressor unit (3) as disclosed in
この蒸気システムは、蒸気および圧縮空気が使用される現場で、且つ空気圧縮機を電動機で駆動させている現場に好適に適用される。そして、空気圧縮機を蒸気エンジンで駆動し、電動機は補助的に用いることで、省電力を図るものである。すなわち、蒸気負荷がある場合、電動機よりも蒸気エンジンによる圧縮機の駆動を優先し、蒸気エンジンだけでは賄いきれない場合に、電動機を補助駆動するものである。 This steam system is suitably applied to a site where steam and compressed air are used and a site where an air compressor is driven by an electric motor. Then, the air compressor is driven by a steam engine, and the electric motor is used supplementarily to save power. That is, when there is a steam load, priority is given to driving of the compressor by the steam engine over the motor, and when the steam engine alone cannot cover it, the motor is auxiliary driven.
しかしながら、複数台の電気駆動式圧縮機が稼働する現場では、それに応じたシステムが必要となる。特に、蒸気エンジンは、蒸気負荷（蒸気の使用）と流体負荷（圧縮空気の使用）とがある場合に運転するが、蒸気負荷が少ない場合には全負荷運転ではない。そのような状況で流体負荷だけがさらに増えた場合、蒸気エンジンの運転台数を単に増加させるだけでは、運転効率が悪い。 However, in a site where a plurality of electrically driven compressors are operating, a system corresponding to that is required. In particular, a steam engine operates when there is a steam load (use of steam) and a fluid load (use of compressed air), but not when the steam load is small. When only the fluid load further increases in such a situation, simply increasing the number of operating steam engines results in poor operating efficiency.
また、蒸気エンジンは、蒸気負荷と流体負荷とがある場合に運転を開始するが、その後に蒸気負荷がなくなると運転を休止して、待機状態に入ることになる。つまり、流体負荷条件により運転中ではあるが、蒸気負荷条件により待機している場合がある。このような待機状態の蒸気エンジンが複数あると、次に蒸気負荷が生じた場合に、それら複数の蒸気エンジンが同期して、一気に運転を開始することになる。その場合、蒸気エンジンの上流側における蒸気圧が一時的にではあるが低下してしまうなどの不都合を生じるおそれがある。 Further, the steam engine starts operation when there is a steam load and a fluid load, but when the steam load disappears thereafter, the operation is stopped and a standby state is entered. In other words, there are cases where the vehicle is in operation due to the fluid load condition but is on standby due to the steam load condition. When there are a plurality of such standby steam engines, the next time a steam load is generated, the plurality of steam engines are synchronized and start operation at a stretch. In such a case, there is a risk that the steam pressure on the upstream side of the steam engine may temporarily decrease, but may be disadvantageous.
本発明が解決しようとする課題は、蒸気エンジンからなる第一原動機と、電動機などからなる第二原動機とを備え、第一原動機による駆動を優先することで省エネルギーを図る蒸気システムであって、第一原動機および第二原動機が複数台である場合にも対応可能とすることにある。また、蒸気負荷条件により、第一原動機が全負荷運転していなかったり、第一原動機が待機状態にあったりしても、効率よく運転する蒸気システムを提供することを課題とする。 A problem to be solved by the present invention is a steam system that includes a first prime mover composed of a steam engine and a second prime mover composed of an electric motor or the like, and prioritizes driving by the first prime mover to save energy. It is to be able to cope with a case where there are a plurality of one prime mover and second prime mover. It is another object of the present invention to provide a steam system that operates efficiently even if the first prime mover is not operating at full load or the first prime mover is in a standby state depending on the steam load condition.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、蒸気を用いて動力を起こす複数の第一原動機と、この第一原動機により駆動され、流体を吐出または吸入する一または複数の第一被動機と、蒸気以外を用いて動力を起こす複数の第二原動機と、この第二原動機により駆動され、前記各第一被動機により流体が吐出または吸入される空間に対し、流体を吐出または吸入する一または複数の第二被動機とを備え、前記各第一原動機は、その第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気負荷と、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の流体負荷とに基づき制御され、前記各第二原動機は、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の流体負荷に基づき制御され、流体負荷が設定を上回ると前記各原動機の運転台数を増加させる一方、流体負荷が設定を下回ると前記各原動機の運転台数を減少させ、運転台数を増加させる際には前記第一原動機を優先して起動させる一方、運転台数を減少させる際には前記第二原動機を優先して停止させることを特徴とする蒸気システムである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to
請求項１に記載の発明によれば、蒸気を用いて動力を起こす第一原動機と、電動機などから構成される第二原動機とが、それぞれ複数であっても、第一原動機を優先して運転させつつ、流体負荷の変動に対応することで、省エネルギーを図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, even when there are a plurality of first prime movers that generate power using steam and a plurality of second prime movers composed of an electric motor or the like, the first prime mover is prioritized for operation. In addition, energy can be saved by responding to fluctuations in the fluid load.
請求項２に記載の発明は、運転台数を増加させる際、既に運転中の前記第一原動機がある場合には、その第一原動機の運転負荷も考慮して、前記第一原動機と前記第二原動機との内、いずれを起動させるかを決定することを特徴とする請求項１に記載の蒸気システムである。
According to the second aspect of the present invention, when there is the first prime mover already in operation when the number of operating units is increased, the first prime mover and the second prime mover are also considered in consideration of the operation load of the first prime mover. The steam system according to
請求項２に記載の発明によれば、運転台数を増加させる際、既に運転中の第一原動機があれば、その運転負荷も考慮して、第一原動機と第二原動機との内、いずれを追加で起動するかが決定される。従って、既に運転中の第一原動機が、蒸気負荷条件により、設定負荷未満で運転されていたり、待機状態にあったりした場合には、第一原動機ではなく第二原動機を起動させることで、蒸気システムの効率が下がるのを防止できる。また、このようにして、第一原動機と第二原動機との内、いずれかを追加で起動することで、流体負荷の変動に追従することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the number of operating units is increased, if there is a first prime mover that is already in operation, any of the first prime mover and the second prime mover is considered in consideration of the operation load. It is decided whether to start additionally. Therefore, when the first prime mover already in operation is operated below the set load due to the steam load condition or is in a standby state, the second prime mover is activated instead of the first prime mover. System efficiency can be prevented from decreasing. Moreover, it is possible to follow the fluctuation of the fluid load by additionally starting one of the first prime mover and the second prime mover in this way.
請求項３に記載の発明は、前記蒸気負荷は、前記第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気圧により求められ、前記流体負荷は、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の圧力により求められ、前記運転中の第一原動機の運転負荷は、その第一原動機の回転数、またはその第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気圧により求められることを特徴とする請求項２に記載の蒸気システムである。
According to a third aspect of the present invention, the steam load is determined by a steam pressure at a location where steam after use is supplied by the first prime mover, and the fluid load is discharged or discharged by each driven machine. The operating load of the first prime mover that is determined by the pressure in the space that is sucked in is the number of rotations of the first prime mover, or the steam at the location where steam after use is supplied by the first prime mover. It is calculated | required by pressure, It is a steam system of
請求項３に記載の発明によれば、蒸気負荷および流体負荷は、それぞれ圧力に基づき求められ、第一原動機の運転負荷は、その回転数または蒸気負荷により求められる。これにより、簡易な構成および制御で、各原動機を制御して、運転効率を高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the steam load and the fluid load are each determined based on the pressure, and the operating load of the first prime mover is determined by the rotational speed or the steam load. Thereby, each motor | power_engine can be controlled by simple structure and control, and driving | operation efficiency can be improved.
請求項４に記載の発明は、運転中の前記第一原動機が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある前記第一原動機が別にある場合には、その内の設定台数のみを残し、他を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
In the invention according to
請求項４に記載の発明によれば、蒸気負荷条件により待機状態になる第一原動機は設定台数のみとなる。仮に設定台数を超える台数の第一原動機が待機状態となれば、次に蒸気負荷が生じた場合に、待機状態であった全ての第一原動機が一気に運転を開始し、蒸気エンジン上流側の蒸気圧が低下してしまうおそれがあるが、待機状態になる第一原動機を設定台数のみとすることでそのような不都合を防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the number of first prime movers that enter a standby state due to the steam load condition is only the set number. If the number of the first prime movers exceeding the set number is in the standby state, when the next steam load occurs, all the first prime movers in the standby state start operation at once, and the steam on the upstream side of the steam engine Although the pressure may decrease, such inconvenience can be prevented by limiting the number of first prime movers that are in a standby state to the set number.
請求項５に記載の発明は、複数の前記第一原動機を運転させる際には、一台を容量制御し、他を全負荷運転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, when operating the plurality of first prime movers, the capacity of one unit is controlled and the other is fully loaded. The steam system described in 1.
請求項５に記載の発明によれば、第一原動機が複数台運転される場合でも、その内の一台を容量制御することになる。これにより、簡易な制御で、効率よく運転することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, even when a plurality of first prime movers are operated, the capacity of one of the first prime movers is controlled. Thereby, it can drive | operate efficiently by simple control.
請求項６に記載の発明は、全ての前記第二被動機により流体を吐出または吸入する能力は、全ての前記第一被動機により流体を吐出または吸入する能力以上とされ、且つ流体負荷の最大時に要する能力以上とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
According to a sixth aspect of the present invention, the capacity of discharging or sucking fluid by all the second driven machines is greater than the capacity of discharging or sucking fluid by all the first driven machines, and the maximum fluid load The steam system according to any one of
請求項６に記載の発明によれば、蒸気利用が全くない場合にも、従来どおり、電動機などの第二原動機だけで、所望量の流体を吐出または吸入することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, even when there is no use of steam, a desired amount of fluid can be discharged or sucked by only a second prime mover such as an electric motor as in the past.
請求項７に記載の発明は、前記各第一原動機には、給蒸路を介して蒸気が供給され、前記各第一原動機からの蒸気は、排蒸路を介して蒸気ヘッダに供給され、この蒸気ヘッダは、前記各第一原動機で共通の蒸気ヘッダとされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
In the invention according to
請求項７に記載の発明によれば、各第一原動機からの蒸気が共通の蒸気ヘッダへ供給される。これにより、簡易な構成および制御で、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気システムを実現することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the steam from each first prime mover is supplied to the common steam header. Thereby, the steam system according to any one of
請求項８に記載の発明は、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧により求められる前記蒸気負荷と、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の圧力により求められる前記流体負荷とに基づき、前記各給蒸路の給蒸弁の開閉または開度を変更して、前記各第一原動機が制御されることを特徴とする請求項７に記載の蒸気システムである。
The invention according to
請求項８に記載の発明によれば、蒸気ヘッダ内の圧力を用いて、各第一原動機への給蒸弁を制御することで、簡易に蒸気システムを運転することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the steam system can be easily operated by controlling the steam supply valve to each first prime mover using the pressure in the steam header.
請求項９に記載の発明は、前記各第一原動機は、スクリュ式蒸気エンジンとされ、前記各第一被動機は、空気圧縮機とされ、前記各第二原動機は、電動機とされ、前記各第二被動機は、空気圧縮機とされることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
In the invention according to
請求項９に記載の発明によれば、スクリュ式蒸気エンジンを用いることで、タービン式に比べて効率がよい。また、スクリュ式蒸気エンジンの場合、給蒸量を調整することで出力調整も容易である。さらに、各種工場や事業所における空気駆動機器の作動用、ブローや乾燥など製造プロセス用、その他各分野において広く用いられる空気圧縮機を駆動させるので、汎用性に優れる。 According to the ninth aspect of the invention, the use of a screw-type steam engine is more efficient than the turbine type. Further, in the case of a screw-type steam engine, the output can be easily adjusted by adjusting the amount of steam supply. Furthermore, it is excellent in versatility because it operates air compressors widely used in various fields such as operating air-driven devices in various factories and offices, for manufacturing processes such as blowing and drying.
請求項１０に記載の発明は、前記第一原動機ごとに前記第一被動機が設けられ、前記第二原動機ごとに前記第二被動機が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
The invention according to
請求項１０に記載の発明によれば、たとえば、第二原動機により第二被動機を稼働させている現場において、その既設の第二原動機および第二被動機に対応して、新たに第一原動機および第一原動機を設置することで、第二原動機に代えて第一原動機を優先的に運転させて、省エネルギーを図ることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, for example, at the site where the second driven machine is operated by the second prime mover, a new first prime mover is newly provided corresponding to the existing second prime mover and the second driven machine. By installing the first prime mover, the first prime mover can be operated preferentially in place of the second prime mover, thereby saving energy.
さらに、請求項１１に記載の発明は、前記第一原動機ごとに設けられる前記第一被動機と、前記第二原動機ごとに設けられる前記第二被動機とが、それぞれ共通の被動機として構成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
Furthermore, in the invention described in
請求項１１に記載の発明によれば、共通の被動機を各原動機により駆動可能とすることで、構成を簡易なものとして、コンパクト化を図ることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the common driven machine can be driven by each prime mover, thereby simplifying the configuration and reducing the size.
本発明の蒸気システムによれば、蒸気エンジンからなる第一原動機と、電動機などからなる第二原動機とを備え、第一原動機による駆動を優先することで省エネルギーを図る蒸気システムであって、第一原動機および第二原動機が複数台である場合にも対応可能となる。また、蒸気負荷条件により、第一原動機が全負荷運転していなかったり、第一原動機が待機状態にあったりしても、効率よく運転することができる。 According to the steam system of the present invention, the steam system includes a first prime mover composed of a steam engine and a second prime mover composed of an electric motor or the like, and is a steam system that saves energy by giving priority to driving by the first prime mover. It is also possible to cope with a case where there are a plurality of prime movers and second prime movers. Further, even if the first prime mover is not operating at full load or the first prime mover is in a standby state due to the steam load condition, it can be efficiently operated.
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の蒸気システムは、蒸気エンジンと電動機などとの組合せで用いられる複数の原動機と、これら原動機により駆動される圧縮機または真空ポンプなどの一または複数の被動機とを備える。より具体的には、蒸気を用いて動力を起こす複数の第一原動機と、この第一原動機により駆動される一または複数の第一被動機と、蒸気以外を用いて動力を起こす複数の第二原動機と、この第二原動機により駆動される一または複数の第二被動機とを備える。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
The steam system of the present invention includes a plurality of prime movers used in combination with a steam engine and an electric motor, and one or more driven machines such as a compressor or a vacuum pump driven by these prime movers. More specifically, a plurality of first prime movers that generate power using steam, one or a plurality of first driven machines driven by the first prime mover, and a plurality of second prime movers that generate power using other than steam. A prime mover and one or a plurality of second driven machines driven by the second prime mover are provided.
各第一原動機は、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンである。蒸気エンジンは、蒸気タービンでもよいが、好適にはスクリュ式蒸気エンジンである。スクリュ式蒸気エンジンは、互いにかみ合うスクリュロータ間に蒸気が導入され、その蒸気によりスクリュロータを回転させつつ蒸気を膨張して減圧し、その際のスクリュロータの回転により動力を得る装置である。 Each first prime mover is a steam engine that generates power using steam. The steam engine may be a steam turbine, but is preferably a screw steam engine. A screw-type steam engine is an apparatus in which steam is introduced between screw rotors that mesh with each other, and the steam is expanded and decompressed while rotating the screw rotor by the steam, and power is obtained by rotation of the screw rotor at that time.
各第一原動機には、蒸気供給源から蒸気が供給される。蒸気供給源は、典型的には蒸気ボイラである。各第一原動機への蒸気供給源は、異なってもよいが、典型的には同一とされる。たとえば、蒸気ボイラからの蒸気は、蒸気ヘッダ（第一蒸気ヘッダという）に供給され、この第一蒸気ヘッダの蒸気が、給蒸路を介して各第一原動機に供給される。 Each first prime mover is supplied with steam from a steam supply source. The steam source is typically a steam boiler. The steam source to each first prime mover may be different but is typically the same. For example, steam from a steam boiler is supplied to a steam header (referred to as a first steam header), and the steam in the first steam header is supplied to each first prime mover via a steam supply path.
各第一原動機の制御は、その第一原動機への給蒸の有無または量を制御してなされる。具体的には、各第一原動機への給蒸路に給蒸弁を設け、この給蒸弁の開閉または開度を制御する。これにより、各第一原動機への給蒸の有無または量を変更でき、各第一原動機の作動の有無または出力を変更できる。 Each first prime mover is controlled by controlling the presence or amount of steaming to the first prime mover. Specifically, a steam supply valve is provided in the steam supply path to each first prime mover, and the opening / closing or opening degree of the steam supply valve is controlled. Thereby, the presence or amount or the amount of steam supply to each first prime mover can be changed, and the presence or absence or output of each first prime mover can be changed.
たとえば、第一原動機が蒸気タービンの場合、給蒸弁の開閉を制御することで、蒸気タービンへの給蒸の有無を切り替えればよい。これにより、蒸気タービンの作動の有無を変更することができる。一方、第一原動機がスクリュ式蒸気エンジンの場合、蒸気タービンの場合と同様に給蒸弁の開閉を制御してもよいし、給蒸弁の開度を制御してもよい。給蒸弁の開度を制御する場合、スクリュ式蒸気エンジンへの給蒸量を調整して、スクリュ式蒸気エンジンの出力を変更することができる。 For example, when the first prime mover is a steam turbine, the presence or absence of steam supply to the steam turbine may be switched by controlling the opening and closing of the steam supply valve. Thereby, the presence or absence of the action | operation of a steam turbine can be changed. On the other hand, when the first prime mover is a screw-type steam engine, the opening / closing of the steam supply valve may be controlled as in the case of the steam turbine, or the opening of the steam supply valve may be controlled. When controlling the opening degree of the steam supply valve, the output of the screw steam engine can be changed by adjusting the amount of steam supply to the screw steam engine.
但し、各第一原動機の制御は、以上の構成に限らない。すなわち、各第一原動機は、給蒸の有無または量が変更可能であれば足り、各第一原動機への給蒸路に給蒸弁を設けて、その給蒸弁により制御する必要は必ずしもない。また、各第一原動機への給蒸側と、各第一原動機からの排蒸側とを、バイパス路で接続し、このバイパス路に、バイパス弁を設けてもよい。このバイパス弁として、自力式の減圧弁を用いることができる。 However, the control of each first prime mover is not limited to the above configuration. That is, it is sufficient for each first prime mover to be able to change the presence or amount of steaming, and it is not always necessary to provide a steaming valve in the steaming path to each first prime mover and control by the steaming valve. . Moreover, the steam supply side to each first prime mover and the exhaust side from each first prime mover may be connected by a bypass path, and a bypass valve may be provided in this bypass path. As this bypass valve, a self-reducing pressure reducing valve can be used.
各第一原動機は、蒸気を膨張し減圧するものであるから、減圧弁としても機能する。それ故、各第一原動機にて使用後の蒸気は、従来の減圧弁通過後の蒸気と同様に利用可能である。すなわち、従来、蒸気ボイラからの蒸気は、減圧弁を介して蒸気使用装置へ供給されるが、それと同様に、各第一原動機にて使用後の蒸気も、蒸気使用装置へ供給できる。 Since each first prime mover expands and depressurizes steam, it also functions as a pressure reducing valve. Therefore, the steam after use in each first prime mover can be used similarly to the steam after passing through the conventional pressure reducing valve. That is, conventionally, steam from the steam boiler is supplied to the steam using device via the pressure reducing valve. Similarly, steam after use in each first prime mover can be supplied to the steam using device.
各第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所は、異なってもよいが、典型的には同一とされる。たとえば、各第一原動機からの蒸気は、排蒸路を介して共通の蒸気ヘッダ（第二蒸気ヘッダという）に供給される。そして、その第二蒸気ヘッダの蒸気は、一または複数の蒸気使用装置に供給される。 Although the place where the steam after use is supplied in each first prime mover may be different, it is typically the same. For example, the steam from each first prime mover is supplied to a common steam header (referred to as a second steam header) through the exhaust steam path. And the vapor | steam of the 2nd vapor | steam header is supplied to one or several vapor | steam utilization apparatus.
第一被動機は、第一原動機により駆動され、流体を吐出または吸入する装置である。具体的には、第一被動機は、ポンプ、送風機、圧縮機、または真空ポンプなどである。第一被動機は、ポンプ、送風機または圧縮機の場合、流体を吐出し、真空ポンプの場合、流体を吸入する。 The first driven machine is an apparatus that is driven by the first prime mover and discharges or sucks fluid. Specifically, the first driven machine is a pump, a blower, a compressor, a vacuum pump, or the like. The first driven machine discharges a fluid in the case of a pump, a blower, or a compressor, and sucks the fluid in the case of a vacuum pump.
第一被動機は、たとえば空気圧縮機とされる。この空気圧縮機は、往復式や回転式など、その種類を特に問わないが、本実施形態ではスクリュ式圧縮機である。スクリュ式圧縮機は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ間に気体を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。 The first driven machine is, for example, an air compressor. The type of the air compressor is not particularly limited, such as a reciprocating type or a rotary type, but is a screw type compressor in the present embodiment. A screw compressor is a device that sucks gas between screw rotors that mesh with each other and rotate, and compresses and discharges the gas by rotation of the screw rotor.
各第二原動機は、蒸気以外を用いて動力を起こす装置である。各第二原動機は、典型的には電動機（モータ）とされるが、ディーゼルエンジンなどでもよい。第二原動機が電動機の場合、オンオフ制御されてもよいし、インバータ制御されてもよい。周知のとおり、インバータ制御によれば、電動機に印加する電源の周波数を変えることで、電動機の回転数を変えることができる。 Each second prime mover is a device that generates power using something other than steam. Each second prime mover is typically an electric motor (motor), but may be a diesel engine or the like. When the second prime mover is an electric motor, on / off control may be performed, or inverter control may be performed. As is well known, according to inverter control, the number of revolutions of an electric motor can be changed by changing the frequency of a power source applied to the electric motor.
第二被動機は、第二原動機により駆動され、流体を吐出または吸入する装置である。具体的には、第二被動機は、ポンプ、送風機、圧縮機、または真空ポンプなどである。第二被動機は、ポンプ、送風機または圧縮機の場合、流体を吐出し、真空ポンプの場合、流体を吸入する。 The second driven machine is an apparatus that is driven by the second prime mover and discharges or sucks fluid. Specifically, the second driven machine is a pump, a blower, a compressor, a vacuum pump, or the like. The second driven machine discharges a fluid in the case of a pump, a blower, or a compressor, and sucks the fluid in the case of a vacuum pump.
第二被動機は、第一被動機により流体が吐出または吸入される空間に対し、第一被動機と同様に、流体を吐出または吸入する装置である。そのため、第二被動機は、第一被動機と同一機能のものとされる。たとえば、第一被動機が空気圧縮機の場合には、第二被動機も空気圧縮機とされる。但し、第二被動機は、第一被動機と機能が同一であれば、機構まで同一である必要はない。たとえば、第一被動機がスクリュ式の空気圧縮機である場合、第二被動機は、空気圧縮機である限り、スクリュ式に限らず、往復式（レシプロ圧縮機）などでもよい。 The second driven machine is a device that discharges or sucks fluid into the space where the fluid is discharged or sucked by the first driven machine, similarly to the first driven machine. Therefore, the second driven machine has the same function as the first driven machine. For example, when the first driven machine is an air compressor, the second driven machine is also an air compressor. However, if the second driven machine has the same function as the first driven machine, the mechanism need not be the same. For example, when the first driven machine is a screw type air compressor, the second driven machine is not limited to the screw type as long as it is an air compressor, and may be a reciprocating type (reciprocating compressor) or the like.
ところで、第一被動機は、典型的には第一原動機ごとに設けられるが、複数の第一原動機で、共通の第一被動機を駆動させてもよい。また、第二被動機も、典型的には第二原動機ごとに設けられるが、複数の第二原動機で、共通の第二被動機を駆動させてもよい。 By the way, although the first driven machine is typically provided for each first prime mover, a common first driven machine may be driven by a plurality of first prime movers. The second driven machine is also typically provided for each second prime mover, but a common second driven machine may be driven by a plurality of second prime movers.
さらに、第一被動機と第二被動機とは、共通の被動機として構成されてもよい。たとえば、第二原動機として両軸モータが用いられ、この電動機を貫通するよう設けられる回転軸は、一端部に第一原動機の出力軸が接続され、他端部に被動機の入力軸が接続されてもよい。これにより、共通の被動機が、第一原動機により駆動可能とされると共に、それに代えてまたはそれに加えて、第二原動機により駆動可能とされる。 Further, the first driven machine and the second driven machine may be configured as a common driven machine. For example, a double-shaft motor is used as the second prime mover, and the rotary shaft provided so as to penetrate this motor has one end connected to the output shaft of the first prime mover and the other end connected to the input shaft of the driven machine. May be. Accordingly, the common driven machine can be driven by the first prime mover, and can be driven by the second prime mover instead of or in addition to the first prime mover.
各第一原動機は、その第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気負荷と、各被動機により流体が吐出または吸入される空間内の流体負荷とに基づき制御される。一方、各第二原動機は、前記各被動機により流体が吐出または吸入される空間内の流体負荷に基づき制御される。 Each first prime mover is controlled based on the steam load at the location where the used steam is supplied by the first prime mover and the fluid load in the space where the fluid is discharged or sucked by each driven machine. On the other hand, each second prime mover is controlled based on a fluid load in a space in which fluid is discharged or sucked by each driven machine.
ここで、蒸気負荷とは、第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気の使用量である。この蒸気負荷は、第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気圧により検出できる。たとえば、第一原動機からの排蒸路またはその先に設けられる第二蒸気ヘッダ内の蒸気圧に基づき、蒸気の使用負荷（蒸気負荷）を検出できる。すなわち、蒸気使用装置にて蒸気が使用される場合には、排蒸路内または第二蒸気ヘッダ内の蒸気圧が下がるので、蒸気負荷を検出できる。 Here, the steam load is the amount of steam used at the location where the steam after use is supplied by the first prime mover. This steam load can be detected by the steam pressure at the location where the steam after use is supplied by the first prime mover. For example, the use load of steam (steam load) can be detected based on the steam pressure in the exhaust steam path from the first prime mover or the second steam header provided at the exhaust steam path. That is, when steam is used in the steam using device, the steam pressure in the exhaust steam passage or the second steam header is lowered, so that the steam load can be detected.
一方、流体負荷とは、前記各被動機により流体が吐出または吸入される空間内の流体の負荷である。具体的には、前記各被動機がポンプ、送風機または圧縮機の場合、これが吐出する空間内の流体の使用量である。また、前記各被動機が真空ポンプの場合、これが吸入する空間内の流体の存在量である。つまり、前記各被動機が真空ポンプの場合、真空度が低くなれば、流体負荷があることになる。 On the other hand, the fluid load is a fluid load in a space where the fluid is discharged or sucked by each driven machine. Specifically, when each of the driven machines is a pump, a blower or a compressor, this is the amount of fluid used in the space discharged. Moreover, when each said driven machine is a vacuum pump, this is the quantity of the fluid in the space which suck | inhales. That is, when each said driven machine is a vacuum pump, if a vacuum degree becomes low, there will be a fluid load.
いずれの流体負荷も、前記各被動機により流体が吐出または吸入される空間内の圧力により検出できる。たとえば、前記各被動機が空気圧縮機の場合、その圧縮空気を一または複数の圧縮空気使用装置へ送る共通の管内またはタンク内の圧力に基づき、圧縮空気の使用負荷を検出できる。すなわち、圧縮空気使用装置にて圧縮空気が使用される場合には、前記管内またはタンク内の空気圧が下がるので、流体負荷を検出できる。 Any fluid load can be detected by the pressure in the space where the fluid is discharged or sucked by each driven machine. For example, when each said driven machine is an air compressor, the use load of compressed air can be detected based on the pressure in the common pipe | tube or tank which sends the compressed air to one or several compressed air use apparatus. That is, when compressed air is used in the compressed air use device, the air pressure in the pipe or tank decreases, so that the fluid load can be detected.
各第一原動機と各第二原動機とは、それぞれの駆動の有無または量が変更されて、制御される。この際、前記各被動機により流体が吐出または吸入される空間内の圧力が設定範囲に収まるように、前記各原動機の運転台数が変更される。具体的には、流体負荷が設定を上回る（たとえば、前記各被動機が空気圧縮機の場合、前記空間内の圧力が設定を下回る）と前記各原動機の運転台数を増加させる一方、流体負荷が設定を下回る（たとえば、前記各被動機が空気圧縮機の場合、前記空間内の圧力が設定を上回る）と前記各原動機の運転台数を減少させる。そして、運転台数を増加させる際には第一原動機を優先して起動させる一方、運転台数を減少させる際には第二原動機を優先して停止させることで、省エネルギーを図ることができる。 Each first prime mover and each second prime mover are controlled by changing the presence / absence or amount of each drive. At this time, the number of the prime movers is changed so that the pressure in the space where the fluid is discharged or sucked by the driven machines is within the set range. Specifically, when the fluid load exceeds a setting (for example, when each driven machine is an air compressor, the pressure in the space is lower than the setting), the number of operating units of each prime mover is increased, while the fluid load is increased. When the value is lower than the set value (for example, when each driven machine is an air compressor, the pressure in the space exceeds the set value), the number of operating motors is reduced. When the number of operating units is increased, the first prime mover is preferentially activated, while when the number of operating units is decreased, the second prime mover is preferentially stopped to save energy.
複数の第一原動機を運転させる際には、一台を容量制御し、他を全負荷運転するのが好ましい。たとえば、複数の第一原動機を運転させる際、一台だけ給蒸弁の開度を調整して出力調整し、他は給蒸弁を全負荷となる開度にすればよい。また、第二原動機（または第二被動機）が容量制御可能な場合、複数の第二原動機を運転させる際には、一台を容量制御し、他を全負荷運転するのが好ましい。たとえば、インバータ制御可能な電動機から構成される第二被動機が複数台運転中には、一台をインバータ制御し、他を全負荷運転するのが好ましい。さらに、複数の第一原動機と第二原動機とを運転させる際には、その内の一台を容量制御し、他を全負荷運転するのが好ましい。 When operating a plurality of first prime movers, it is preferable to control the capacity of one unit and operate the other unit at full load. For example, when operating a plurality of first prime movers, the output of the steam supply valve may be adjusted by adjusting the opening of the steam supply valve for one unit, and the steam supply valve may be set to an opening that provides a full load for others. Further, when the capacity of the second prime mover (or second driven machine) is controllable, when operating a plurality of second prime movers, it is preferable to control the capacity of one unit and operate the other at full load. For example, when a plurality of second driven machines composed of electric motors that can be controlled by an inverter are operating, it is preferable to perform inverter control of one and operate the other at full load. Furthermore, when operating a plurality of first prime movers and second prime movers, it is preferable to control the capacity of one of them and perform full load operation on the other.
運転台数を増加させる際には、既に運転中の第一原動機がある場合には、その第一原動機の運転負荷も考慮して、第一原動機と第二原動機との内、いずれを起動させるかを決定するのがよい。この場合、既に運転中の第一原動機が、蒸気負荷条件により、設定負荷未満で運転されていたり、待機状態にあったりした場合には、第一原動機ではなく第二原動機を起動させることで、蒸気システムの効率が下がるのを防止できる。これにより、たとえば、複数の第一原動機がそれぞれ少ない蒸気で運転されることを防止して、第一原動機の運転効率を維持することができる。なお、待機状態とは、蒸気負荷と流体負荷とがあることで運転を開始した蒸気エンジンが、その後に蒸気負荷がなくなることで運転を一時休止している状態をいう。つまり、流体負荷条件により運転中ではあるが、蒸気負荷条件により運転を一時休止している状態をいう。 When increasing the number of operating units, if there is a first prime mover already in operation, which of the first prime mover and the second prime mover should be activated taking into account the operational load of the first prime mover? It is good to decide. In this case, if the first prime mover already in operation is operating below the set load due to the steam load condition, or is in a standby state, by starting the second prime mover instead of the first prime mover, The efficiency of the steam system can be prevented from decreasing. Thereby, for example, it is possible to prevent the plurality of first prime movers from being operated with a small amount of steam and maintain the operation efficiency of the first prime mover. Note that the standby state refers to a state in which a steam engine that has started operation due to a steam load and a fluid load is temporarily suspended due to the absence of the steam load. That is, it means a state in which the operation is temporarily stopped due to the steam load condition although the operation is being performed under the fluid load condition.
ここで、第一原動機の運転負荷は、その第一原動機の回転数、またはその第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気圧により求められる。さらに、第一被動機からの流体吐出流量（または第一被動機への流体吸入流量）や、第一原動機からの蒸気吐出流量（または第一原動機への蒸気吸入流量）により、第一原動機の運転負荷を検出してもよい。 Here, the operating load of the first prime mover is obtained from the rotation speed of the first prime mover or the steam pressure at the location where the steam after use is supplied by the first prime mover. Further, the flow rate of the first prime mover is determined by the fluid discharge flow rate from the first driven device (or the fluid suction flow rate to the first driven device) and the steam discharge flow rate from the first prime mover (or the steam suction flow rate to the first prime mover). The operating load may be detected.
また、運転中の第一原動機が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある第一原動機が別にある場合には、その内の設定台数のみを残し、他を停止させるのがよい。たとえば、一台のみを残し、他を停止させるのがよい。具体的には、運転中の第一原動機が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある第一原動機が別にある場合、その既に待機中の台数が設定台数未満の場合にはそれに加えて新たに待機状態にすればよいし、既に待機中の台数が設定台数に至っている場合には、設定台数のみを待機状態とし、他を停止させればよい。仮に設定台数を超える台数の第一原動機が待機状態となれば、次に蒸気負荷が生じた場合に、待機状態であった全ての第一原動機が一気に運転を開始し、蒸気エンジン上流側の蒸気圧が低下してしまうおそれがあるが、待機状態になる第一原動機を設定台数のみとすることでそのような不都合を防止することができる。 Also, when the first prime mover in operation enters the standby state due to the steam load condition, if there is another primary prime mover already in such a standby state, only the set number of them are left and the others are stopped. It is good. For example, it is better to leave only one and stop the other. Specifically, when the first prime mover that is in operation enters the standby state due to the steam load condition, if there is another primary prime mover that is already in such a standby state, the number of standby units that are already in standby is less than the set number In addition to that, it is only necessary to newly enter a standby state, and when the number of units already on standby has reached the set number, only the set number is set to the standby state and the others are stopped. If the number of the first prime movers exceeding the set number is in the standby state, when the next steam load occurs, all the first prime movers in the standby state start operation at once, and the steam on the upstream side of the steam engine Although the pressure may decrease, such inconvenience can be prevented by limiting the number of first prime movers that are in a standby state to the set number.
ところで、全ての第二被動機により流体を吐出または吸入する能力は、全ての第一被動機により流体を吐出または吸入する能力以上とされ、且つ流体負荷の最大時に要する能力以上とされるのがよい。この場合、蒸気利用が全くない場合にも、従来どおり、電動機などの第二原動機だけで、所望量の流体を吐出または吸入することができる。 By the way, the ability to discharge or suck fluid by all the second driven machines is more than the ability to discharge or suck fluid by all the first driven machines, and more than the capacity required at the maximum of fluid load. Good. In this case, even when there is no use of steam, a desired amount of fluid can be discharged or sucked by a second prime mover such as an electric motor, as in the past.
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の蒸気システムの一実施例を示す概略図である。本実施例の蒸気システム１は、蒸気駆動式圧縮機ユニット２と、電気駆動式圧縮機ユニット３とをそれぞれ複数備える。図示例では、各圧縮機ユニット２，３を三つずつ（２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃ）備えるが、その数は適宜に変更可能である。また、両圧縮機ユニット２，３が必ずしも同じ数である必要もない。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the steam system of the present invention. The
各蒸気駆動式圧縮機ユニット２（２ａ〜２ｃ）は、蒸気を受けて動力を起こす蒸気エンジン（第一原動機）４（４ａ〜４ｃ）と、この蒸気エンジン４により駆動される空気圧縮機（第一被動機）５（５ａ〜５ｃ）とを備える。蒸気エンジン４は、蒸気タービンでもよいが、好適にはスクリュ式蒸気エンジンである。スクリュ式蒸気エンジンは、互いにかみ合うスクリュロータ間に蒸気が導入され、その蒸気によりスクリュロータを回転させつつ蒸気を膨張して減圧し、その際のスクリュロータの回転により動力を得る装置である。
Each of the steam-driven compressor units 2 (2a to 2c) includes a steam engine (first prime mover) 4 (4a to 4c) that generates power upon receiving steam, and an air compressor (first drive) driven by the
蒸気エンジン４（４ａ〜４ｃ）に対しては、給蒸路６（６ａ〜６ｃ）を介して蒸気が供給され、排蒸路７（７ａ〜７ｃ）を介して蒸気が排出される。各蒸気駆動式圧縮機ユニット２（２ａ〜２ｃ）の制御器８（８ａ〜８ｃ）は、給蒸路６（６ａ〜６ｃ）に設けた給蒸弁９（９ａ〜９ｃ）を制御することで、蒸気エンジン４（４ａ〜４ｃ）を制御する。具体的には、給蒸弁９の開閉を制御することで、蒸気エンジン４の作動の有無を切り替える。さらに、本実施例では、給蒸弁９の開度を調整して、蒸気エンジン４の出力を調整する。
Steam is supplied to the steam engine 4 (4a to 4c) through the steam supply path 6 (6a to 6c), and the steam is discharged through the exhaust steam path 7 (7a to 7c). The controller 8 (8a-8c) of each steam drive type compressor unit 2 (2a-2c) controls the steam supply valve 9 (9a-9c) provided in the steam supply path 6 (6a-6c). The steam engine 4 (4a to 4c) is controlled. Specifically, the presence or absence of the operation of the
空気圧縮機５は、その種類を特に問わないが、好適にはスクリュ式圧縮機である。スクリュ式圧縮機は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ間に気体を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。
The type of the
各電気駆動式圧縮機ユニット３（３ａ〜３ｃ）は、電力を受けて動力を起こす電動機（第二原動機）１０（１０ａ〜１０ｃ）と、この電動機１０により駆動される空気圧縮機（第二被動機）１１（１１ａ〜１１ｃ）とを備える。この空気圧縮機１１も、蒸気駆動式圧縮機ユニット２の場合と同様に、その種類を特に問わないが、好適にはスクリュ式圧縮機である。
Each of the electrically driven compressor units 3 (3a to 3c) includes an electric motor (second prime mover) 10 (10a to 10c) that generates power upon receiving electric power, and an air compressor (second covered) driven by the
電気駆動式圧縮機ユニット３（３ａ〜３ｃ）の制御器１２（１２ａ〜１２ｃ）は、電動機１０（１０ａ〜１０ｃ）を制御する。具体的には、電動機１０への電力供給の有無を制御することで、電動機１０の作動の有無を切り替える。但し、電動機１０をインバータ制御して、電動機１０の出力を調整可能としてもよい。つまり、インバータにおいて電動機１０に印加する電源の周波数を変えることで、電動機１０の回転数を変えてもよい。
The controller 12 (12a-12c) of the electrically driven compressor unit 3 (3a-3c) controls the electric motor 10 (10a-10c). Specifically, the presence / absence of the operation of the
前述したとおり、各蒸気エンジン４は、蒸気が供給されて駆動される。図示例では、蒸気ボイラ１３からの蒸気は、第一蒸気ヘッダ１４に供給され、その第一蒸気ヘッダ１４の蒸気が、給蒸路６を介して各蒸気エンジン４に供給される。そして、各蒸気エンジン４にて使用後の蒸気は、排蒸路７を介して第二蒸気ヘッダ１５に供給され、その第二蒸気ヘッダ１５の蒸気が、各種の蒸気使用装置（図示省略）に供給可能とされる。
As described above, each
また、第一蒸気ヘッダ１４と第二蒸気ヘッダ１５とは、バイパス路１６を介しても接続される。図示例では、第一蒸気ヘッダ１４から各蒸気エンジン４への給蒸路６の内、各給蒸弁９よりも上流部と、各蒸気エンジン４から第二蒸気ヘッダ１５への排蒸路７の中途部とが、バイパス路１６で接続される。そして、このバイパス路１６の中途部には、バイパス弁１７が設けられる。このバイパス弁１７は、開閉制御される弁であってもよいが、本実施例では自力式の減圧弁とされる。具体的には、バイパス弁１７は、第二蒸気ヘッダ１５内の蒸気圧を所定に維持するように、機械的に自力で開度調整する減圧弁とされる。
Further, the
いずれの蒸気ヘッダ１４，１５からの蒸気も、蒸気使用装置に供給可能である。蒸気エンジン４は、減圧弁としても機能するので、第二蒸気ヘッダ１５内の蒸気は、減圧弁通過後の蒸気として、そのまま利用することもできる。
The steam from any of the
ところで、本実施例の蒸気ボイラ１３は、第一蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧に基づき制御される。具体的には、第一蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧に基づき、バーナの燃焼量を制御される。これにより、第一蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧は、所望に維持される。
By the way, the
第二蒸気ヘッダ１５には、その蒸気の使用負荷（蒸気負荷という）を把握するために、第一圧力センサ１９が設けられる。この第一圧力センサ１９により、第二蒸気ヘッダ１５内の蒸気圧が監視される。これにより、その蒸気圧が所定値を下回るか否かにより、蒸気負荷があるか否かを検知可能である。すなわち、蒸気が使用される場合には、第二蒸気ヘッダ１５内の蒸気圧が下がるので、それが所定値未満であるか否かにより、蒸気負荷を検知できる。
The
一方、各空気圧縮機５，１１からの圧縮空気は、圧縮空気路２０を介して中空のエアタンク２１内へ供給され、そのエアタンク２１から一または複数の圧縮空気使用装置（図示省略）へ供給可能とされる。エアタンク２１には、圧縮空気の使用負荷（空気負荷という）を把握するために、第二圧力センサ２２が設けられる。この第二圧力センサ２２により、エアタンク２１内の空気圧が監視される。これにより、その空気圧が設定値を下回るか否かにより、空気負荷があるか否かを検知可能である。すなわち、圧縮空気が使用される場合には、エアタンク２１内の空気圧が下がるので、それが設定値未満であるか否かにより、空気負荷を検知できる。
On the other hand, compressed air from each of the
各蒸気駆動式圧縮機ユニット２と各電気駆動式圧縮機ユニット３とは、それぞれ共通の主制御器２３に接続されている。そして、主制御器２３は、以下に述べるように、各圧縮機ユニット２，３を制御して、省電力を図りつつ、所望の圧縮空気を提供する。
Each steam-driven
図２は、エアタンク２１内の圧力制御の一例を示す図である。本実施例では、エアタンク２１内の圧力が、設定範囲に収まるように、各圧縮機ユニット２，３が制御される。具体的に説明すると、基本的には、エアタンク２１内の圧力が第一下限圧力ＰＬ１と第一上限圧力ＰＨ１との間に収まるように、一または複数の圧縮機ユニット２，３が制御される。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of pressure control in the
そして、空気負荷が設定を上回ると圧縮機ユニット２，３の運転台数を増加させる一方、空気負荷が設定を下回ると圧縮機ユニット２，３の運転台数を減少させる。具体的には、空気負荷（圧縮空気の使用）が増え、エアタンク２１内の圧力が第一下限圧力ＰＬ１を下回ると運転台数を一台増加させ、それでもさらに第二下限圧力ＰＬ２を下回ると運転台数をさらに一台増加させる、というような制御がなされる。一方、空気負荷（圧縮空気の使用）が減り、エアタンク２１内の圧力が第一上限圧力ＰＨ１を上回ると運転台数を一台減少させ、それでもさらに第二上限圧力ＰＨ２を上回ると運転台数をさらに一台減少させる、というような制御がなされる。
When the air load exceeds the setting, the number of
但し、エアタンク２１内の圧力が第一下限圧力ＰＬ１を下回ると運転台数を一台増加させ、所定時間経過してもなお第一下限圧力ＰＬ１を下回っていると運転台数をさらに一台増加させる一方、エアタンク２１内の圧力が第一上限圧力ＰＨ１を上回ると運転台数を一台減少させ、所定時間経過してもなお第一上限圧力ＰＨ１を上回っていると運転台数をさらに一台減少させる、というような制御を行ってもよい。
However, if the pressure in the
いずれの場合も、運転台数を増加させる際には、蒸気駆動式圧縮機ユニット２を優先して起動させる一方、運転台数を減少させる際には電気駆動式圧縮機ユニット３を優先して停止させる。但し、運転台数を増加させる際、既に運転中の蒸気駆動式圧縮機ユニット２がある場合には、その蒸気駆動式圧縮機ユニット２の運転負荷も考慮して、蒸気駆動式圧縮機ユニット２と電気駆動式圧縮機ユニット３との内、いずれを起動させるかを決定するのがよい。
In any case, when increasing the number of operating units, the steam-driven
蒸気駆動式圧縮機ユニット２の運転負荷は、その蒸気エンジン４の運転負荷でもあり、具体的には、その蒸気エンジン４の回転数、またはその蒸気エンジン４にて使用後の蒸気が供給される箇所（ここでは第二蒸気ヘッダ１５）の蒸気圧により求められる。あるいは、その蒸気エンジン４により駆動される空気圧縮機５からの圧縮空気の吐出流量や、その蒸気エンジン４からの蒸気の吐出流量（またはその蒸気エンジン４への蒸気の吸込流量）により、蒸気エンジン４の運転負荷を把握してもよい。
The operation load of the steam driven
そして、運転台数を増加させる際には、運転中の蒸気エンジン４の運転負荷を把握し、その運転負荷が設定値未満のときは、蒸気駆動式圧縮機ユニット２ではなく、電気駆動式圧縮機ユニット３を起動させる。すなわち、空気負荷条件により新たにいずれかの空気圧縮機５，１１を追加で運転する必要があるが、既に運転中の蒸気エンジン４が蒸気負荷条件により設定負荷未満の場合には、新たに蒸気エンジン４を起動させても、その蒸気エンジン４も蒸気負荷条件により十分に空気圧縮機５を駆動させないので、そのような場合には、電動機１０を起動するのである。但し、上述の説明から明らかなとおり、このような制御は、運転中の蒸気エンジン４にて使用後の蒸気が供給される箇所と、新たに起動しようとする蒸気エンジン４にて使用後の蒸気が供給される箇所が同一である場合になされる。
Then, when increasing the number of operating units, the operating load of the
複数の蒸気エンジン４を運転させる際には、一台を容量制御し、他を全負荷運転するのがよい。具体的には、一つの蒸気エンジン４への給蒸弁９のみ開度調整し、他の運転中の蒸気エンジン４への給蒸弁９は全負荷となる開度に保持すればよい。容量制御される蒸気駆動式圧縮機ユニット２では、第二蒸気ヘッダ１５内の圧力と、エアタンク２１内の圧力とに基づき、給蒸弁９が制御される。たとえば、エアタンク２１内を目標圧力（たとえば第一下限圧力ＰＬ１と第一上限圧力ＰＨ１との中間値）にするように、給蒸弁９の開度を調整する。この間、第二蒸気ヘッダ１５内の圧力が所定上限値を上回ると、蒸気負荷がないとして、給蒸弁９を閉じて待機状態とする。その後、第二蒸気ヘッダ１５内の圧力が所定下限値を下回ると、蒸気負荷があるとして、再び給蒸弁９を開いて、待機状態を終了する。
When operating a plurality of
運転中の蒸気エンジン４が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある蒸気エンジン４が別にある場合には、その内の一台のみを残し、他を停止させるのがよい。仮に複数台の蒸気エンジン４が待機状態となれば、次に蒸気負荷が生じた場合に、その複数台の蒸気エンジン４が一気に運転を開始し、第一蒸気ヘッダ１４の蒸気圧が一時的に低下してしまうおそれがあるが、待機状態になる蒸気エンジン４を一台のみとすることでそのような不都合を防止することができる。
When the
ところで、全ての電気駆動式圧縮機ユニット３による圧縮空気の製造能力は、全ての蒸気駆動式圧縮機ユニット２による圧縮空気の製造能力以上とされ、且つ空気負荷の最大時に要する能力以上とされることが望ましい。この場合、蒸気利用が全くない場合にも、従来どおり、電気駆動式圧縮機ユニット２だけで、所望量の圧縮空気を得ることができる。
By the way, the production capacity of compressed air by all the electrically driven
本実施例の蒸気システム１は、蒸気および圧縮空気が使用される現場で、且つ空気圧縮機１１を電動機１０で駆動させている現場に好適に適用され、そのような既設の電気駆動式圧縮機ユニット３と同等の能力を有する蒸気駆動式圧縮機ユニット２を併設して、蒸気負荷がある限り、蒸気駆動式圧縮機ユニット２の駆動を優先することで、電力の使用を抑えるのに好適に用いられる。
The
本発明の蒸気システム１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、複数の蒸気エンジン４を運転させる際には、一台を容量制御し、他を全負荷運転させたが、場合により、それぞれを容量制御してもよい。また、電動機１０がインバータ制御可能である場合において、蒸気エンジン４と電動機１０とが運転中の場合には、蒸気エンジン４と電動機１０とを合わせた内の一台（蒸気エンジン４または電動機１０）を容量制御し、他を全負荷運転させてもよいし、蒸気エンジン４と電動機１０の一台ずつを容量制御し、他を全負荷運転させてもよいし、場合によりすべてを容量制御してもよい。
The
また、前記実施例では、圧縮空気の使用負荷は、エアタンク２１に設けた第二圧力センサ２２により検出したが、第二圧力センサ２２はエアタンク２１ではなく、各空気圧縮機５，１１から圧縮空気が吐出される圧縮空気路２０に設けてもよい。その場合、エアタンク２１は、その設置を省略することもできる。
Moreover, in the said Example, although the use load of compressed air was detected by the
また、前記実施例では、蒸気の使用負荷は、第二蒸気ヘッダ１５に設けた第一圧力センサ１９により検出したが、第一圧力センサ１９は第二蒸気ヘッダ１５ではなく、各蒸気エンジン４からの排蒸路７とバイパス路１６との合流後の管路に設けてもよい。その場合、第二蒸気ヘッダ１５は、その設置を省略することもできる。
Moreover, in the said Example, although the usage load of the steam was detected by the
また、前記実施例では、各蒸気エンジン４にて使用後の蒸気は、共通の第二蒸気ヘッダ１５に供給されたが、異なる箇所に供給されてもよい。その場合、各蒸気エンジン４にて使用後の蒸気が供給される箇所にそれぞれ第一圧力センサ１９を設けるなどして、それぞれの箇所の蒸気負荷の有無を把握して制御すればよい。
Moreover, in the said Example, although the steam after use in each
また、前記実施例では、各圧縮機ユニット２，３に制御器８，１２を設け、さらに主制御器２３で各圧縮機ユニット２，３を制御したが、すべての圧縮機ユニット２，３を主制御器２３で直接に制御してもよい。さらに、前記実施例において、各圧縮機ユニット２，３の各空気圧縮機５，１１を共通化して、共通の圧縮機を、一または複数の蒸気エンジン４、および／または、一または複数の電動機１０で制御してもよい。
Moreover, in the said Example, the
また、前記実施例では、各ユニット２，３の被動機として空気圧縮機５，１１としたが、空気以外の流体を扱う圧縮機としてもよい。また、前記実施例では、各ユニット２，３の被動機として圧縮機５，１１を設けたが、圧縮機５，１１に代えて、ポンプまたは送風機を設置してもよい。その場合も、前記実施例と同様に制御すればよい。また、圧縮機５，１１に代えて、真空ポンプを設置してもよい。その場合、蒸気エンジン４や電動機１０により駆動される各真空ポンプが吸引する空間内の圧力に基づき、蒸気エンジン４または電動機１０を制御すればよい。そして、その場合も、電動機１０よりも蒸気エンジン４が優先されるように、各ユニット２，３を制御するのがよい。この場合、圧縮機５，１１の場合とは逆に、真空度が低下して、上限圧力になると、原動機（蒸気エンジン４，電動機１０）の運転台数を増加させる一方、下限圧力になると、原動機の運転台数を減少させればよい。
Moreover, in the said Example, although it was set as the
また、前記実施例では、運転中の蒸気エンジン４が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある蒸気エンジン４が別にある場合には、その内の一台のみを残し、他を停止させたが、複数台を残し、他を停止させてもよい。たとえば、運転中の蒸気エンジン４が蒸気負荷条件により待機状態に入る際、既にそのような待機状態にある蒸気エンジン４が別にある場合、その既に待機中の台数が設定台数未満の場合にはそれに加えて新たに待機状態にすればよいし、既に待機中の台数が設定台数に至っている場合には、待機状態とせずに停止させればよい。
In the above embodiment, when the
さらに、前記実施例では、原動機として、蒸気エンジン４と電動機１０とを用いたが、電動機１０は、蒸気以外を用いて動力を起こすその他の原動機としてもよい。たとえば、電動機１０に代えて、ディーゼルエンジンによるレシプロ式圧縮機としてもよい。
Furthermore, in the said Example, although the
１ 蒸気システム
２ 蒸気駆動式圧縮機ユニット
３ 電気駆動式圧縮機ユニット
４ 蒸気エンジン（第一原動機）
５ 空気圧縮機（第一被動機）
１０ 電動機（第二原動機）
１１ 空気圧縮機（第二被動機）
１５ 第二蒸気ヘッダ（第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所）
１９ 第一圧力センサ
２１ エアタンク（各被動機により流体が吐出される空間）
２２ 第二圧力センサ
DESCRIPTION OF
5 Air compressor (first driven machine)
10 Electric motor (second prime mover)
11 Air compressor (second driven machine)
15 Second steam header (where steam after use is supplied by the first prime mover)
19
22 Second pressure sensor
Claims (11)
この第一原動機により駆動され、流体を吐出または吸入する一または複数の第一被動機と、
蒸気以外を用いて動力を起こす複数の第二原動機と、
この第二原動機により駆動され、前記各第一被動機により流体が吐出または吸入される空間に対し、流体を吐出または吸入する一または複数の第二被動機とを備え、
前記各第一原動機は、その第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気負荷と、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の流体負荷とに基づき制御され、
前記各第二原動機は、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の流体負荷に基づき制御され、
流体負荷が設定を上回ると前記各原動機の運転台数を増加させる一方、流体負荷が設定を下回ると前記各原動機の運転台数を減少させ、
運転台数を増加させる際には前記第一原動機を優先して起動させる一方、運転台数を減少させる際には前記第二原動機を優先して停止させる
ことを特徴とする蒸気システム。 A plurality of first prime movers that generate power using steam;
One or more first driven machines driven by the first prime mover for discharging or sucking fluid; and
A plurality of second prime movers that generate power using something other than steam,
One or a plurality of second driven machines that are driven by the second prime mover and that discharge or suck fluid into the space from which the fluid is discharged or sucked by the first driven machines,
Each of the first prime movers is controlled based on a steam load at a place where steam after use is supplied by the first prime mover and a fluid load in the space from which fluid is discharged or sucked by each driven machine. ,
Each of the second prime movers is controlled based on a fluid load in the space where fluid is discharged or sucked by each driven machine,
When the fluid load exceeds the setting, the number of operating each prime mover is increased, while when the fluid load is less than the setting, the number of operating each prime mover is decreased,
A steam system characterized in that when the number of operating units is increased, the first prime mover is preferentially activated, while when the number of operating units is decreased, the second prime mover is preferentially stopped.
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気システム。 When increasing the number of operating units, if there is the first prime mover already in operation, either the first prime mover or the second prime mover is activated in consideration of the operation load of the first prime mover. The steam system according to claim 1, wherein the steam system is determined.
前記流体負荷は、前記各被動機により流体が吐出または吸入される前記空間内の圧力により求められ、
前記運転中の第一原動機の運転負荷は、その第一原動機の回転数、またはその第一原動機にて使用後の蒸気が供給される箇所の蒸気圧により求められる
ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気システム。 The steam load is determined by the steam pressure at the location where steam after use is supplied by the first prime mover,
The fluid load is determined by the pressure in the space where the fluid is discharged or sucked by each driven machine,
The operating load of the first prime mover during operation is obtained from the rotation speed of the first prime mover or the steam pressure at the location where steam after use is supplied by the first prime mover. Steam system as described in.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸気システム。 When the first prime mover in operation enters a standby state due to a steam load condition, if there is another first prime mover already in such a standby state, only the set number of them are left and the others are stopped. The steam system according to any one of claims 1 to 3, wherein:
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システム。 The steam system according to any one of claims 1 to 4, wherein when operating the plurality of first prime movers, capacity control is performed on one unit and full load operation is performed on the other unit.
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気システム。 The ability to discharge or suck fluid by all the second driven machines should be more than the ability to discharge or suck fluid by all the first driven machines, and more than the capacity required at the maximum of fluid load. The steam system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
前記各第一原動機からの蒸気は、排蒸路を介して蒸気ヘッダに供給され、
この蒸気ヘッダは、前記各第一原動機で共通の蒸気ヘッダとされる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気システム。 Each first prime mover is supplied with steam via a steam supply path,
Steam from each of the first prime movers is supplied to the steam header through the exhaust steam path,
The steam system according to any one of claims 1 to 6, wherein the steam header is a steam header common to the first prime movers.
ことを特徴とする請求項７に記載の蒸気システム。 The steam supply of each steam supply path is based on the steam load determined by the steam pressure in the steam header and the fluid load determined by the pressure in the space where fluid is discharged or sucked by each driven machine. The steam system according to claim 7, wherein the first prime mover is controlled by changing the opening / closing or opening of the valve.
前記各第一被動機は、空気圧縮機とされ、
前記各第二原動機は、電動機とされ、
前記各第二被動機は、空気圧縮機とされる
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸気システム。 Each of the first prime movers is a screw-type steam engine,
Each of the first driven machines is an air compressor,
Each of the second prime movers is an electric motor,
Each said 2nd driven machine is made into an air compressor. The steam system of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
前記第二原動機ごとに前記第二被動機が設けられる
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の蒸気システム。 The first driven machine is provided for each of the first prime movers,
The steam system according to any one of claims 1 to 9, wherein the second driven machine is provided for each of the second prime movers.
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蒸気システム。 The first driven machine provided for each first prime mover and the second driven machine provided for each second prime mover are each configured as a common driven machine. The steam system according to any one of the above.
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-
2009
- 2009-04-28 JP JP2009109278A patent/JP5163962B2/en active Active
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