JP2014134145A - Number-of-compressors control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数台の空気圧縮機を備え、圧縮空気の使用負荷に応じて圧縮機の運転台数を変更する圧縮機台数制御システムに関するものである。 The present invention relates to a compressor number control system that includes a plurality of air compressors and changes the number of operating compressors according to the use load of compressed air.
出願人は、先に、下記特許文献１に開示されるように、すべての圧縮機を容量制御しつつ、レシーバタンクの圧力に基づき、運転中の圧縮機の負荷率（停止時０％〜全負荷時１００％）を求め、この負荷率が運転台数に基づき定められる停止負荷率以下になると、運転中の一台を停止させる圧縮機台数制御システムを提案している。 As disclosed in the following Patent Document 1, the applicant previously controlled the capacity of all the compressors, and based on the pressure of the receiver tank, the load factor of the compressor during operation (0% at stop to all When the load factor is equal to or less than the stop load factor determined based on the number of operating units, a compressor number control system that stops one unit in operation is proposed.
しかしながら、容量制御せずに、単にロード運転とアンロード運転とを切り替える圧縮機の場合には、ロード運転中は負荷率１００％、アンロード運転中は負荷率０％となり、レシーバタンクの圧力に基づき圧縮機の負荷率を把握することができない。 However, in the case of a compressor that simply switches between load operation and unload operation without capacity control, the load factor is 100% during load operation and the load factor is 0% during unload operation. Based on this, the load factor of the compressor cannot be grasped.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、圧縮機がロードアンロード機であっても、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることのできる圧縮機台数制御システムを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that even if the compressor is a load / unload machine, it can be operated with the minimum number of units according to the use load of the compressed air, thereby reducing power consumption. It is to provide a compressor number control system.
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、吐出側の圧力が上限圧力ＰＨを上回るとアンロード運転に切り替える一方、下限圧力ＰＬを下回るとロード運転に切り替える複数台の圧縮機と、これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送るレシーバタンクに設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、前記台数制御器は、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短ければ、前記圧縮機を一台停止させることを特徴とする圧縮機台数制御システムである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 switches to unload operation when the pressure on the discharge side exceeds the upper limit pressure PH, while loading when the pressure falls below the lower limit pressure PL. A plurality of compressors to be switched to operation, a pressure sensor for detecting the pressure of the compressed air provided in a receiver tank to which the compressed air is supplied from the compressors and which sends the compressed air to a device using the compressed air; and the compressor A unit controller that changes the number of operating units, and the unit controller stops one of the compressors if the pressure increase time TU from the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH is shorter than the first set time. This is a control system for the number of compressors.
請求項１に記載の発明によれば、圧縮機がロードアンロード機であっても、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短ければ、圧縮機を一台停止させることで、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, even if the compressor is a load / unload machine, if the pressurization time TU from the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH is shorter than the first set time, one compressor is used. By stopping, it is possible to operate with the minimum number of units according to the use load of the compressed air, thereby reducing power consumption.
請求項２に記載の発明は、前記第一設定時間としての一台停止ロード時間は、次式により設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システムである。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ３／ｍｉｎ］、ＰＨは上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬは下限圧力［ｋＰａ］、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
一台停止ロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
The invention according to
Single unit stop load time [seconds] = (60 / P0) * K * (Q / QC) * {(PH + P0) / (PL + P0) -1} * (PL + P0)
請求項２に記載の発明によれば、圧縮空気の生産流量と消費流量との差が次停止予定機の吐出流量よりも多ければ、圧縮機を一台停止する制御を簡易に行うことができる。これにより、圧縮機がロードアンロード機であっても、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることができる。 According to the second aspect of the present invention, if the difference between the production flow rate and the consumption flow rate of the compressed air is larger than the discharge flow rate of the next scheduled stop machine, the control for stopping one compressor can be easily performed. . As a result, even if the compressor is a load / unload machine, it can be operated with the minimum number of units according to the use load of the compressed air, thereby reducing power consumption.
請求項３に記載の発明は、前記台数制御器は、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、前記圧縮機を一台停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システムである。
The invention according to
請求項３に記載の発明によれば、圧縮機がロードアンロード機であっても、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、圧縮機を一台停止させることで、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることができる。
According to the invention described in
さらに、請求項４に記載の発明は、前記第二設定時間としての一台停止アンロード時間は、次式により設定されることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システムである。但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ３／ｍｉｎ］、ＰＨは上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬは下限圧力［ｋＰａ］、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。
一台停止アンロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
Further, the invention according to
One-station stop unload time [seconds] = (60 / P0) · K · [Q / {(n−1) · QC}] · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} · (PL + P0)
請求項４に記載の発明によれば、圧縮空気の消費流量が次停止予定機を停止した場合の圧縮空気の生産流量よりも少なければ、圧縮機を一台停止する制御を簡易に行うことができる。これにより、圧縮機がロードアンロード機であっても、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることができる。
According to the invention described in
本発明によれば、圧縮機がロードアンロード機であっても、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることのできる圧縮機台数制御システムを実現することができる。 According to the present invention, even if the compressor is a load / unload machine, the compressor number control system that can be operated with the minimum number of units according to the use load of the compressed air and thereby can reduce power consumption. Can be realized.
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、本発明の圧縮機台数制御システム１の一実施例を示す概略図である。本実施例の圧縮機台数制御システム１は、複数台の圧縮機２，２，…と、これら圧縮機２から圧縮空気が供給されるレシーバタンク３と、このレシーバタンク３内の圧力を検出する圧力センサ４と、この圧力センサ４の検出圧力などに基づき前記各圧縮機２を制御する台数制御器５とを備える。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a compressor number control system 1 according to the present invention. The compressor number control system 1 according to the present embodiment detects a plurality of
各圧縮機２は、外気を吸入し圧縮して吐出する。各圧縮機２からの圧縮空気は、共通のレシーバタンク３を介して、一または複数の各種の圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られる。
Each
各圧縮機２は、ロードアンロード機である。各圧縮機２は、運転と停止とが切り替えられる他、運転中には、吐出側の圧力に基づき、ロード運転とアンロード運転とが切り替えられる。本実施例では、台数制御器５により発停が制御され、運転中には、圧縮機２に付属の圧力センサで吐出側の圧力を検知して、圧縮機２に付属の制御回路にて、ロード運転（全負荷運転）とアンロード運転（無負荷運転）とを切り替える。具体的には、各圧縮機２は、吐出側の圧力が上限圧力ＰＨを上回るとアンロード運転に切り替える一方、下限圧力ＰＬを下回るとロード運転に切り替える。
Each
各圧縮機２は、典型的には互いに同一の吐出容量とされるが、後述するように異なる吐出容量であってもよい。また、各圧縮機２は、上限圧力ＰＨ同士が互いに同一とされ、下限圧力ＰＬ同士が互いに同一とされる。但し、厳密には、上限圧力ＰＨ同士や下限圧力ＰＬ同士は、必ずしも同一値にならないので、許容範囲内に収めればよい。また、各圧縮機２の上限圧力ＰＨや下限圧力ＰＬなどを予め台数制御器５に設定しておき、台数制御器５が、運転中の圧縮機２について、上限圧力ＰＨの平均値としての平均上限圧力と、下限圧力ＰＬの平均値としての平均下限圧力とを求めて、これら平均値を用いて制御するようにしてもよい。
The
なお、運転中の圧縮機２に吐出容量が異なる圧縮機２が含まれる場合、後述する比台数という概念を用いて、台数制御器５は、運転中の圧縮機２について、その上限圧力ＰＨｉに比台数Ｎｉを乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数Ｎｉの総和で除した値として平均上限圧力を求めればよい（平均上限圧力＝Σ（Ｎｉ・ＰＨｉ）／ΣＮｉ）。また、運転中の圧縮機２について、その下限圧力ＰＬｉに比台数Ｎｉを乗じた値の総和を求めると共に、これを比台数Ｎｉの総和で除した値として平均下限圧力を求めればよい（平均下限圧力＝Σ（Ｎｉ・ＰＬｉ）／ΣＮｉ）。ここで、上限圧力ＰＨｉとは、複数台の圧縮機２の内、ｉ号機の上限圧力を示し、下限圧力ＰＬｉとは、ｉ号機の下限圧力を示している。
When the
レシーバタンク３は、各圧縮機２から圧縮空気が供給される一方、一または複数の圧縮空気利用機器へ圧縮空気を供給する中空容器である。レシーバタンク３内の圧力を検出可能に、圧力センサ４が設けられる。
The
台数制御器５は、各圧縮機２および圧力センサ４に接続され、圧力センサ４による検出圧力や経過時間などに基づき、各圧縮機２を制御する。言い換えれば、圧力センサ４による検出圧力や経過時間などに基づき、各圧縮機２の運転の有無を切り替えて、運転台数を変更する。
The
具体的には、（１）圧縮機２の運転台数の増加制御と、（２）圧縮機２の運転台数の減少制御とを、それぞれ以下のとおり実行する。これにより、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、システム全体の消費電力を抑えることができる。
Specifically, (1) control for increasing the number of
（１）圧縮機２の運転台数の増加制御
図２は、圧縮機の運転台数の増加制御の一例を示す図であり、運転中の圧縮機２の吐出圧力と、レシーバタンク３内の圧力（つまり圧力センサ４の検出圧力）と、運転台数を増やすための起動表とを示している。
(1) Control of increase in the number of
起動表は、レシーバタンク３内の圧力Ｐとその変化率ΔＰとに基づき、圧縮機２を如何に起動するか、言い換えれば運転台数を如何に増加させるかを示している。この制御は、圧力センサ４の検出圧力Ｐと圧力変化率ΔＰとをそれぞれ所定周期で求め、それに基づき行われる。
The start-up table shows how to start the
圧力変化率ΔＰとは、所定時間当たりの変動圧力である。圧力変化率ΔＰがマイナスの場合、レシーバタンク３内の圧力は減少傾向にあり、圧力変化率ΔＰがプラスの場合、レシーバタンク３内の圧力は増加傾向にある。圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量が、圧縮機２による圧縮空気の吐出量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は減少し、逆に、圧縮機２による圧縮空気の吐出量が、圧縮空気利用機器による圧縮空気の使用量よりも多い場合、レシーバタンク３内の圧力は増加する。
The pressure change rate ΔP is a fluctuating pressure per predetermined time. When the pressure change rate ΔP is negative, the pressure in the
圧縮機２からレシーバタンク３への配管の圧力損失により、レシーバタンク３内の圧力は、圧縮機２の吐出圧力よりも若干低圧になる。そのため、図２において若干傾きのある破線で結んで示すように、レシーバタンク３内の圧力ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＨ１は、それぞれ、圧縮機２の吐出圧力ＰＬ１´，ＰＬ２´，ＰＨ１´と対応する。
Due to the pressure loss of the piping from the
台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力と、予め設定した圧力値とを比較して、所定の場合に圧縮機２の運転台数を増加する。この際、運転台数を増加させる圧力値は、前記起動表に示すように、圧力センサ４の検出圧力Ｐの圧力変化率ΔＰに基づき異なるよう設定される。つまり、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａ以下になると圧縮機２を一台起動させるが、運転台数を増加させるか否かの境界値としての台数増加用圧力Ａは、圧力変化率ΔＰがマイナス側へ大きくなるほど段階的に高圧になるよう設定される。
The
運転台数を増加させる場合、台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａ以下の状態を維持する場合、所定時間（連続起動防止時間）を経過するごとに圧縮機２を一台起動させるが、圧力変化率ΔＰが設定値（−ΔＰ１）以下の領域（つまりΔＰ≦−ΔＰ１）では、圧力センサ４の検出圧力Ｐが即時増加用圧力Ｂ以下になれば、前記所定時間の経過を待つことなくさらに一台起動させる。なお、即時増加用圧力Ｂは、圧力変化率ΔＰの絶対値が大きいほど高圧に設定されるのがよい。
When the number of operating units is increased, the
以下、具体的制御について、図２に基づき説明する。なお、第一下限圧力ＰＬ１よりも低圧で第二下限圧力ＰＬ２が設定され、第一下限圧力ＰＬ１および第二下限圧力ＰＬ２は、第一上限圧力ＰＨ１よりも低圧に設定される。さらに、図示例の場合、第一下限圧力ＰＬ１〜第一上限圧力ＰＨ１は、各圧縮機２の下限圧力ＰＬ〜上限圧力ＰＨと対応するか、これを含む形で設定される。また、各設定値ΔＰ１，ΔＰ２は、圧縮機一台分の全負荷運転時の吐出容量を考慮して設定される。
Hereinafter, specific control will be described with reference to FIG. The second lower limit pressure PL2 is set lower than the first lower limit pressure PL1, and the first lower limit pressure PL1 and the second lower limit pressure PL2 are set lower than the first upper limit pressure PH1. Further, in the illustrated example, the first lower limit pressure PL1 to the first upper limit pressure PH1 correspond to or include the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH of each
（１−１）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１未満である場合。具体的には、−ΔＰ１＜ΔＰ＜＋ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になると一台起動させる。これにより通常は圧力が第二下限圧力ＰＬ２を上回るが、この間も圧縮空気の使用負荷が増加し続けると、圧力が第二下限圧力ＰＬ２以下を維持する場合がある。その場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに圧縮機２を一台起動させる。つまり、圧力センサ４の検出圧力Ｐが図２における「１台起動」領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間を経過するごとに一台ずつ起動させる。
(1-1) The absolute value of the pressure change rate ΔP is less than the first set value ΔP1. Specifically, when -ΔP1 <ΔP <+ ΔP1.
When the detected pressure P of the
（１−２）圧力変化率ΔＰの絶対値が第一設定値ΔＰ１以上であるが第二設定値ΔＰ２未満である場合。具体的には、−ΔＰ２＜ΔＰ≦−ΔＰ１である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になると一台起動させる。この場合も、一台起動させても第一下限圧力ＰＬ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに一台起動させるが、即時増加用圧力Ｂとしての第二下限圧力ＰＬ２以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう一台起動させる。
(1-2) A case where the absolute value of the pressure change rate ΔP is equal to or greater than the first set value ΔP1 but less than the second set value ΔP2. Specifically, when -ΔP2 <ΔP ≦ −ΔP1.
When the detected pressure P of the
つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで一台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに一台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに一台を起動させる。
That is, in FIG. 2, if one unit is started by entering the “one start” area, but still stays in that area, one unit is kept for each continuous start prevention time as long as the
（１−３）圧力変化率ΔＰの絶対値が第二設定値ΔＰ２以上である場合。具体的には、ΔＰ≦−ΔＰ２である場合。
圧力センサ４の検出圧力Ｐが台数増加用圧力Ａとしての第一上限圧力ＰＨ１以下になると一台起動させる。この場合も、一台起動させても第一上限圧力ＰＨ１以下を維持する場合、所定の連続起動防止時間を経過するごとに一台起動させるが、即時増加用圧力Ｂとしての第一下限圧力ＰＬ１以下になれば、連続起動防止時間の経過を待つことなくさらにもう一台起動させる。
(1-3) The absolute value of the pressure change rate ΔP is equal to or greater than the second set value ΔP2. Specifically, when ΔP ≦ −ΔP2.
When the detected pressure P of the
つまり、図２において、「１台起動」領域に入ることで一台を起動させても、なおその領域に留まる場合には、停止中の圧縮機２がある限り、連続起動防止時間ごとに一台ずつ圧縮機２を起動させる。また、その間、「さらに１台起動」領域に入れば、連続起動防止時間を経過しないでも、さらに一台を起動させる。
That is, in FIG. 2, if one unit is started by entering the “one start” area, but still stays in that area, one unit is kept for each continuous start prevention time as long as the
（２）圧縮機２の運転台数の減少制御
図３は、本実施例の圧縮機台数制御システム１において、運転中の圧縮機２の吐出側の圧力変化を示す概略図である。
(2) Reduction control of the number of
台数制御器５は、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短ければ、圧縮機２を一台停止させる。この第一設定時間は、適宜に設定されるが、後述する数式７（または数式８）の右辺で求められる一台停止ロード時間［秒］とするのが好ましい。
If the pressure increase time TU from the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH is shorter than the first set time, the
また、台数制御器５は、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤが第二設定時間よりも長ければ、圧縮機２を一台停止させるようにしてもよい。この第二設定時間は、適宜に設定されるが、後述する数式１１（または数式１２）の右辺で求められる一台停止アンロード時間［秒］とするのが好ましい。
Further, the
ここで、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵや、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤは、各圧縮機２からレシーバタンク３までの配管の圧力損失が正確に分からないことを考慮して、つまり各圧縮機２の吐出側の圧力が上限圧力ＰＨや下限圧力ＰＬになる時のレシーバタンク３の圧力が正確に把握できないことを考慮し、次のようにして求めるのが好ましい。つまり、レシーバタンク３内の圧力を圧力センサ４で監視し、その圧力が下降から上昇に転じた時から、上昇から下降に転じた時までの時間を、タイマで計測して昇圧時間ＴＵとする。また、同様に、レシーバタンク３内の圧力が上昇から下降に転じた時から、下降から上昇に転じた時までの時間を、タイマで計測して降圧時間ＴＤとする。
Here, the pressure loss of the piping from each
以下、図３に基づき具体的に説明すると、ロードアンロード機からなる圧縮機２を台数制御する場合、通常、運転中の圧縮機２は、全部がロード運転するか、全部がアンロード運転するように、運転状態を切り替えられる。そして、ロード運転中はレシーバタンク３内の圧力が上昇し、アンロード運転中はレシーバタンク３内の圧力が下降する。このときの圧力の変化時間は下記のようになる。
In the following, a specific description will be given based on FIG. 3. When the number of
運転中の圧縮機２のロード運転時の吐出量をＸ［ｍ３／ｓｅｃ］、圧縮空気利用機器の消費空気量をＹ［ｍ３／ｓｅｃ］とし、レシーバタンク３の容量をＱ［ｍ３］、下限圧力（ロード圧力）をＰＬ［ｋＰａ］、上限圧力（アンロード圧力）をＰＨ［ｋＰａ］とすると、ボイルの法則ＰＶ＝Ｃを用いて、以下のとおりとなる。なお、大気圧をＰ０とする。
The discharge amount during the load operation of the
（２−１）ロード運転中の関係式
ロード運転時、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵ［秒］を用いて、次式が導かれる。
(2-1) Relational expression during load operation At the time of load operation, the following expression is derived using the pressure increase time TU [seconds] from the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH.
［数１］ （ＰＬ＋Ｐ０）・｛Ｑ＋ＴＵ（Ｘ−Ｙ）｝＝（ＰＨ＋Ｐ０）・Ｑ [Expression 1] (PL + P0) · {Q + TU (XY)} = (PH + P0) · Q
この数式１を変形すると、次式が導かれる。 By transforming Equation 1, the following equation is derived.
［数２］ ＴＵ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／（Ｘ−Ｙ） [Expression 2] TU = Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / (XY)
（２−２）アンロード運転中の関係式
アンロード運転時、上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまでの降圧時間ＴＤ［秒］を用いて、次式が導かれる。
(2-2) Relational expression during unloading operation At the time of unloading operation, the following equation is derived using the pressure reduction time TD [seconds] from the upper limit pressure PH to the lower limit pressure PL.
［数３］ （ＰＨ＋Ｐ０）・Ｑ＝（ＰＬ＋Ｐ０）・（Ｑ＋ＴＤ・Ｙ） [Expression 3] (PH + P0) * Q = (PL + P0) * (Q + TD * Y)
この数式３を変形すると、次式が導かれる。
By transforming
［数４］ ＴＤ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／Ｙ [Formula 4] TD = Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / Y
ここで、圧縮機の吐出量Ｘは既知、圧縮機の下限圧力ＰＬや上限圧力ＰＨも既知である。一方、レシーバタンクの容量Ｑは、それ自体は既知であるが、実際には配管や圧力損失を考慮する必要がある。また、昇圧時間ＴＵや降圧時間ＴＤは、測定可能な値である。従って、下記のとおり、前述した一台停止ロード時間や一台停止アンロード時間を求めることができる。 Here, the discharge amount X of the compressor is known, and the lower limit pressure PL and the upper limit pressure PH of the compressor are also known. On the other hand, the capacity Q of the receiver tank is known per se, but actually, it is necessary to consider piping and pressure loss. Further, the step-up time TU and the step-down time TD are measurable values. Accordingly, as described below, the one-unit stop load time and the one-unit stop unload time described above can be obtained.
（２−３）一台停止ロード時間
数式２より、次式が導かれる。
(2-3) Single-unit stop load time From
［数５］ Ｘ−Ｙ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＵ [Formula 5] XY = Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / TU
さて、圧縮空気の生産流量と消費流量との差、つまり、運転中の圧縮機２の吐出量Ｘと圧縮空気利用機器での消費空気量Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）が、次停止予定機の吐出空気量よりも多ければ、一台（次停止予定機）を停止することができることになる。そこで、次停止予定機の吐出容量をＱＣ［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、次式が導かれる。
Now, the difference between the production flow rate and the consumption flow rate of the compressed air, that is, the difference (X−Y) between the discharge amount X of the
［数６］ Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＵ＞（ＱＣ／６０）・Ｐ０／（ＰＬ＋Ｐ０） [Expression 6] Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / TU> (QC / 60) · P0 / (PL + P0)
なお、圧縮機２の吐出容量は、圧縮機２からの吐出空気量ではなく、圧縮機２への吸込空気量で表すのが標準であるから、右辺において吐出容量について圧力換算を行っている。つまり、圧縮機２は、ロード運転に切り替えると、ＱＣ／６０［ｍ３／ｓｅｃ］の空気を吸入して圧縮し、大気圧Ｐ０より高圧（ＰＬ＋Ｐ０）の空間に吐出することを考慮した換算を行っている。
Note that since the discharge capacity of the
数式６より、次式が導かれ、その右辺が一台停止ロード時間である。なお、Ｋは、空気の水分、温度および配管容量を考慮した数（１〜２）である。 From Equation 6, the following equation is derived, and the right side of the equation is the one-station stop load time. Note that K is a number (1-2) in consideration of the moisture of air, temperature, and pipe capacity.
［数７］ ＴＵ＜（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０） [Expression 7] TU <(60 / P0) · K · (Q / QC) · {(PH + P0) / (PL + P0) -1} · (PL + P0)
大気圧Ｐ０を１０１［ｋＰａ］とした場合には、次式のとおりとなる。 When the atmospheric pressure P0 is 101 [kPa], the following equation is obtained.
［数８］ ＴＵ＜０．６Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋１０１）／（ＰＬ＋１０１）−１｝・（ＰＬ＋１０１） [Equation 8] TU <0.6K · (Q / QC) · {(PH + 101) / (PL + 101) −1} · (PL + 101)
（２−４）一台停止アンロード時間
数式４より、次式が導かれる。
(2-4) Single-unit stop unload time From
［数９］ Ｙ＝Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＤ [Equation 9] Y = Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / TD
さて、圧縮空気の消費流量が、次停止予定機を停止した場合の圧縮空気の生産流量よりも少なければ、つまり、圧縮空気利用機器での消費空気量Ｙが、次停止予定機を停止した場合の残りの圧縮機２による吐出空気量よりも少なければ、一台（次停止予定機）を停止することができることになる。そこで、次停止予定機の吐出容量をＱＣ［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、次式が導かれる。
Now, if the consumption flow rate of compressed air is less than the production flow rate of compressed air when the next scheduled stop machine is stopped, that is, if the consumed air amount Y in the compressed air utilization device stops the next scheduled stop machine If it is less than the amount of air discharged by the remaining
［数１０］ Ｑ・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝／ＴＤ＜（ｎ−１）・（ＱＣ／６０）・Ｐ０／（ＰＬ＋Ｐ０） [Expression 10] Q · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} / TD <(n−1) · (QC / 60) · P0 / (PL + P0)
ここで、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数である。運転中の圧縮機２の吐出容量が互いに同じ場合、ｎは運転台数となる。一方、運転中の圧縮機２に吐出容量が異なる圧縮機２が含まれる場合、運転中の圧縮機２について、その圧縮機２の吐出容量を次停止予定機の吐出容量で除した値としての比台数を求め（ｉ号機の比台数Ｎｉ＝ｉ号機の吐出容量／次停止予定機の吐出容量）、この比台数の総和がｎとなる。たとえば、次停止予定機と、この次停止予定機の二倍の吐出容量の圧縮機との、合計二台の圧縮機２が運転しているとすると、比台数の総和「ｎ」は「３」であり、「ｎ−１」は「２」となる。
Here, n is the number of operating units converted into the discharge capacity of the next scheduled stop machine. When the discharge capacities of the
数式１０より、次式が導かれ、その右辺が一台停止アンロード時間である。なお、Ｋは、空気の水分、温度および配管容量を考慮した数（１〜２）である。 From Equation 10, the following equation is derived, and the right side thereof is the one-unit stop unload time. Note that K is a number (1-2) in consideration of the moisture of air, temperature, and pipe capacity.
［数１１］ ＴＤ＞（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０） [Equation 11] TD> (60 / P0) · K · [Q / {(n−1) · QC}] · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} · (PL + P0)
大気圧Ｐ０を１０１［ｋＰａ］とした場合には、次式のとおりとなる。 When the atmospheric pressure P0 is 101 [kPa], the following equation is obtained.
［数１２］ ＴＤ＞０．６Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋１０１）／（ＰＬ＋１０１）−１｝・（ＰＬ＋１０１） [Equation 12] TD> 0.6K [Q / {(n-1) .QC}]. {(PH + 101) / (PL + 101) -1}. (PL + 101)
数式７（または数式８）および数式１１（または数式１２）を満足していれば一台停止することができるが、各圧縮機２の上限圧力ＰＨ同士や下限圧力ＰＬ同士は、必ずしも全機において同一の値ではないので、ロード運転からアンロード運転に切り替わるときに全台が切り替わるわけではなく、一方の数式が満足できていても、他方の数式を満足できないおそれがある。そこで、ロード運転時に、数式７（または数式８）の右辺で求められる時間よりも短ければ一台停止させ、これに代えてまたはこれに加えて、アンロード運転時に、数式１１（または数式１２）の右辺で求められる時間より長ければ一台停止させればよい。但し、このような条件が連続して規定の時間満足している場合に、一台停止させることにより運転台数を制御するのが好ましい。
One unit can be stopped if Formula 7 (or Formula 8) and Formula 11 (or Formula 12) are satisfied, but the upper limit pressures PH and the lower limit pressures PL of the
本実施例の圧縮機台数制御システム１によれば、圧縮機２がロードアンロード機であっても、圧縮空気の使用負荷に応じた最少台数で運転することができ、それにより消費電力を抑えることができる。
According to the compressor number control system 1 of the present embodiment, even if the
本発明の圧縮機台数制御システム１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、（ａ）圧縮機２の吐出側の圧力が下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまで昇圧する時間ＴＵが、第一設定時間よりも短ければ圧縮機２を一台停止させるか、（ｂ）圧縮機２の吐出側の圧力が上限圧力ＰＨから下限圧力ＰＬまで降圧する時間ＴＤが、第二設定時間よりも長ければ圧縮機２を一台停止させるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
The compressor number control system 1 of the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be changed as appropriate. In particular, (a) if the time TU during which the pressure on the discharge side of the
１ 圧縮機台数制御システム
２ 圧縮機
３ レシーバタンク
４ 圧力センサ
５ 台数制御器
1 Compressor
Claims (4)
これら圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送るレシーバタンクに設けられ、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧縮機の運転台数を変更する台数制御器とを備え、
前記台数制御器は、下限圧力ＰＬから上限圧力ＰＨまでの昇圧時間ＴＵが第一設定時間よりも短ければ、前記圧縮機を一台停止させる
ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。 A plurality of compressors that switch to unload operation when the pressure on the discharge side exceeds the upper limit pressure PH, and switch to load operation when the pressure falls below the lower limit pressure PL;
A pressure sensor for detecting the pressure of the compressed air, provided in a receiver tank that is supplied with compressed air from these compressors and sends the compressed air to the compressed air utilization device;
A unit controller for changing the number of operating compressors,
The number control unit of the compressor stops one compressor if the pressure increase time TU from the lower limit pressure PL to the upper limit pressure PH is shorter than the first set time.
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システム。
一台停止ロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・（Ｑ／ＱＣ）・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ３／ｍｉｎ］、ＰＨは上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬは下限圧力［ｋＰａ］、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。 The one-unit stop load time as the first set time is set according to the following equation: The compressor number control system according to claim 1.
Single unit stop load time [seconds] = (60 / P0) * K * (Q / QC) * {(PH + P0) / (PL + P0) -1} * (PL + P0)
However, P0 is the atmospheric pressure [kPa], Q is the capacity of the receiver tank [m 3 ], QC is the discharge capacity [m 3 / min] of the next scheduled stop machine, PH is the upper limit pressure [kPa], and PL is the lower limit pressure [ kPa] and K are numbers in consideration of the moisture, temperature and pipe capacity of the air.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。 3. The compressor according to claim 1, wherein the number controller stops one of the compressors when a pressure reduction time TD from an upper limit pressure PH to a lower limit pressure PL is longer than a second set time. Compressor number control system.
ことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システム。
一台停止アンロード時間［秒］＝（６０／Ｐ０）・Ｋ・［Ｑ／｛（ｎ−１）・ＱＣ｝］・｛（ＰＨ＋Ｐ０）／（ＰＬ＋Ｐ０）−１｝・（ＰＬ＋Ｐ０）
但し、Ｐ０は大気圧［ｋＰａ］、Ｑはレシーバタンクの容量［ｍ３］、ＱＣは次停止予定機の吐出容量［ｍ３／ｍｉｎ］、ＰＨは上限圧力［ｋＰａ］、ＰＬは下限圧力［ｋＰａ］、ｎは次停止予定機の吐出容量に換算した運転台数、Ｋは空気の水分、温度および配管容量を考慮した数である。 The compressor unit number control system according to claim 3, wherein the one-unit stop unload time as the second set time is set by the following equation.
One-station stop unload time [seconds] = (60 / P0) · K · [Q / {(n−1) · QC}] · {(PH + P0) / (PL + P0) −1} · (PL + P0)
However, P0 is the atmospheric pressure [kPa], Q is the capacity of the receiver tank [m 3 ], QC is the discharge capacity [m 3 / min] of the next scheduled stop machine, PH is the upper limit pressure [kPa], and PL is the lower limit pressure [ kPa], n is the number of operating units converted into the discharge capacity of the next scheduled stop machine, and K is a number that takes into account the moisture, temperature, and pipe capacity of the air.
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