JP5422431B2 - 流体圧縮機の制御方法及び流体圧縮機 - Google Patents
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前記圧縮機本体10の吐出側圧力Pdと該吐出側圧力Pdを前記目標圧力Pfに一致させる前記モータ15の回転速度を実現する目標周波数F pidとの関係を,例えば関係式により表した第1の対応関係として規定すると共に,
前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psと該吸入側圧力Psにおいて前記モータ15を定格出力以下の出力で運転する回転速度である上限回転速度を実現する上限周波数F maxとの関係を第2の対応関係として予め規定しておき,
検出された前記圧縮機本体10の吐出側圧力Pdに前記第1の対応関係を適用して求めた前記目標周波数F pidと,検出された前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psに前記第2の対応関係を適用して求めた前記上限周波数F maxとを比較して,いずれか低い周波数により前記モータ15を駆動することを特徴とする(請求項1)。
前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psを検出し,前記検出された吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps ref以下の時,前記低圧用上限周波数F1 maxを前記上限周波数F maxとし,検出された吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps refを越えた時,前記高圧用上限周波数F2 maxを前記上限周波数F maxとすることができる(請求項2)。
前記第2の対応関係に基づいて,検出した前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psの変化に基づき前記上限周波数F maxを可変とするものとしても良い(請求項3)。
前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psを検出する吸入側圧力検出手段52を設けると共に,
前記制御装置40に,
前記圧縮機本体10の吐出側圧力Pdと,該吐出側圧力Pdを前記目標圧力Pfに一致させる圧縮機本体10の回転速度を実現する目標周波数F pidとの関係を例えば関係式によって規定した第1の対応関係に基づいて,前記吐出側圧力検出手段50が検出した圧力Pdより前記目標周波数F pidを算出するPID演算部431と,
前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psと該吸入側圧力Psにおいて前記モータ15を定格出力以下の出力で運転する回転速度である上限回転速度を実現する上限周波数F maxとの関係を規定した第2の対応関係に基づいて,前記吸入側圧力検出手段52が検出した圧力Psより前記上限周波数F maxを算出する上限周波数演算部412を設け,
前記PID演算部431が算出した前記目標周波数F pidと前記上限周波数演算部412が算出した上限周波数F maxとを比較して,いずれか低い周波数を前記モータ15に出力するよう前記インバータ31を制御する周波数制限部432とを設けたことを特徴とする(請求項6)。
前記上限周波数演算部412が,前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psの変化範囲(Ps min〜Ps max)内において設定された所定の圧力である切換基準圧力Ps refと,圧縮機本体10の吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps ref以下であるときに適用される低圧用上限周波数F1 maxと,前記吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps refを越えたときに適用される高圧用上限周波数F2 maxを前記第2の対応関係とし,
前記吸入側圧力検出手段52が検出した吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps ref以下の時,前記低圧用上限周波数F1 maxを前記上限周波数F maxとして算出すると共に,前記吸入側圧力検出手段52が検出した吸入側圧力Psが前記切換基準圧力Ps refを越えた時,前記高圧用上限周波数F2 maxを前記上限周波数F maxとして算出するように構成することができる(請求項7)。
前記第2の対応関係に基づいて前記吸入側圧力検出手段52が検出した吸入側圧力Psに対応する前記上限周波数F maxを算出するように構成しても良い(請求項8)。
前記第2の対応関係に前記圧縮機本体10の吸入側圧力Psの変化と,該吸入側圧力Psの変化に対して前記圧縮機本体10を前記モータ15の定格出力に対して所定の余裕分低い動力で運転する周波数である上限周波数F maxの変化との対応関係を含めておき,
前記上限周波数演算部412が,前記対応関係に基づいて前記高圧用上限周波数F2 maxを算出するものとしても良い(請求項9)。
図1において,1は流体圧縮機(本実施形態にあっては「燃料ガス圧縮機」)であり,図示の実施形態においてこの燃料ガス圧縮機1は,油冷式のスクリュ圧縮機である圧縮機本体10と,前記圧縮機本体10より潤滑油と共に吐出された燃料ガスを導入するレシーバタンク12,該レシーバタンク12内に導入された燃料ガスから潤滑油を分離して除去し,該油分の除去された燃料ガスを消費側に供給するセパレータ14を備える点,及び圧縮機本体10を駆動するモータ15を備える点においては従来技術における流体圧縮機と同様の構成である。
以上のように構成された流体圧縮機1には,圧縮機本体10の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Pfと一致するように圧縮機本体10を駆動するモータ15の回転速度を制御する速度制御手段と,圧縮機本体10の吐出側圧力Pdを,前記目標圧力Pfよりも高い予め設定された基準圧力と比較し,該比較結果に基づいて圧縮機本体10の吸入口10aを開閉制御して圧縮機本体10に対する被圧縮流体の吸入量を制御する吸入制御手段が設けられており,この速度制御手段と吸入制御手段によって,流体圧縮機1の容量制御を行う容量制御装置が実現されている。
この容量制御装置を構成する手段のうち,前述の吸入制御手段は,前述したように圧縮機本体10に対する被圧縮流体の吸入量を制御するもので,本実施形態にあっては,吸入制御弁33と,この吸入制御弁33に対して供給通路63内の圧縮流体を導入する制御配管35,前記制御配管35を開閉する電磁弁34,及び該電磁弁34を開閉する制御信号を出力する制御装置40によって構成されている。
前述の吸入制御手段と共に,流体圧縮機1の容量制御装置を構成する速度制御手段は,前記吐出側圧力検出手段50,吸入側圧力検出手段52,モータ15に入力する電源電圧及び周波数を可変するインバータ31,及び,前記吐出側圧力検出手段50及び吸入側圧力検出手段52によって検出された圧力に従って,前記インバータ31を制御する制御装置40を備えている。
以上のように構成された流体圧縮機1において,流体圧縮機1を起動すると,制御装置40の速度制御部41において実現される圧力信号出力部411は,吐出側圧力検出手段50が検出した圧縮機本体10の吐出側圧力Pdと予め設定された目標圧力Pfとを所定の圧力信号に変換し、この圧力信号をインバータ制御部43へ出力する。
以上,図2を参照して説明した実施形態にあっては,速度制御部41の上限周波数演算部412が,圧縮機本体10の吸入側圧力Psが切換基準圧力Ps refを越えて上昇した場合,上限周波数F maxを低圧用上限周波数F1 maxから高圧用上限周波数F2 maxに切り換えて,上限周波数F max,従って上限回転速度を低く変更する処理を行うものとして説明した。
10 圧縮機本体
10a 吸入口
10b 吐出口
10c 給油口
12 レシーバタンク
14 セパレータ
15 モータ
16 消費機器(ガスタービン)
31 インバータ
33 吸入制御弁
34 電磁弁
35 制御配管
40 制御装置
41 速度制御部
411 圧力信号出力部
412 上限周波数演算部
42 吸入制御部
43 インバータ制御部
431 PID演算部
432 周波数制限部
50 吐出側圧力検出手段(圧力センサ)
50’ 圧力検出手段(圧力センサ)
52 吸入側圧力検出手段(圧力センサ)
61 吐出通路
62 給油通路
63 供給通路
64 ガス流通路
Pd 吐出側圧力
Pf 目標圧力
Ps 吸入側圧力
Ps min 許容最低値(吸入側圧力Psの)
Ps max 許容最大値(吸入側圧力Psの)
Ps ref 切換基準圧力
F pid 目標周波数
F max 上限周波数
F1 max 低圧用上限周波数
F2 max 高圧用上限周波数
Claims (10)
- 加圧された状態で供給される被圧縮流体を圧縮対象とし,前記被圧縮流体を吸い込んで圧縮する圧縮機本体と,前記圧縮機本体を駆動するモータを備え,前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出して該圧縮機本体の吐出側圧力が予め設定された目標圧力と一致するよう前記モータに入力する電源周波数をインバータにより変化させて前記圧縮機本体の回転速度を制御する速度制御を行う流体圧縮機の運転制御方法において,
前記圧縮機本体の吐出側圧力と該吐出側圧力を前記目標圧力に一致させる前記モータの回転速度を実現する目標周波数との関係を第1の対応関係として規定すると共に,
前記圧縮機本体の吸入側圧力と該吸入側圧力において前記モータを定格出力以下の出力で運転する回転速度である上限回転速度を実現する上限周波数との関係を第2の対応関係として予め規定しておき,
検出された前記圧縮機本体の吐出側圧力に前記第1の対応関係を適用して求めた前記目標周波数と,検出された前記圧縮機本体の吸入側圧力に前記第2の対応関係を適用して求めた前記上限周波数とを比較して,いずれか低い周波数により前記モータを駆動することを特徴とする流体圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化範囲内において設定された所定の切換基準圧力と,前記圧縮機本体の吸入側圧力が前記切換基準圧力以下であるときに適用される低圧用上限周波数と,前記吸入側圧力が前記切換基準圧力を越えたときに適用される高圧用上限周波数をそれぞれ前記モータの定格出力以下の範囲で規定して前記第2の対応関係とし,
前記圧縮機本体の吸入側圧力を検出し,前記検出された吸入側圧力が前記切換基準圧力以下の時,前記低圧用上限周波数を前記上限周波数とし,検出された吸入側圧力が前記切換基準圧力を越えた時,前記高圧用上限周波数を前記上限周波数とすることを特徴とする請求項1記載の流体圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化と,該吸入側圧力の変化に対して前記圧縮機本体を前記モータの定格出力に対して所定の余裕分低い動力で運転する周波数である上限周波数の変化との関係を前記第2の対応関係とすると共に,
前記第2の対応関係に基づいて,検出した前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化に基づき前記上限周波数を可変としたことを特徴とする請求項1記載の流体圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化と,該吸入側圧力の変化に対して前記圧縮機本体を前記モータの定格出力に対して所定の余裕分低い動力で運転する周波数である上限周波数の変化との対応関係を求めておき,この対応関係に基づいて,測定された前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化に基づき前記高圧用上限周波数を可変としたことを特徴とする請求項2記載の流体圧縮機の運転制御方法。
- 前記吸入側圧力の上昇に伴い前記上限周波数が低くなるよう前記第2の対応関係を設定したことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の流体圧縮機の運転制御方法。
- 加圧された状態で供給される被圧縮流体を圧縮対象とし,前記被圧縮流体を吸い込んで圧縮する圧縮機本体と,前記圧縮機本体を駆動するモータと,前記モータに入力する電源周波数を可変とするインバータ,及び,前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段を備え,前記吐出側圧力検出手段が検出した前記吐出側圧力を,予め設定された目標圧力と一致するよう前記モータに入力する電源周波数をインバータにより変化させて前記圧縮機本体の回転速度を制御する制御装置を備えた流体圧縮機において,
前記圧縮機本体の吸入側圧力を検出する吸入側圧力検出手段を設けると共に,
前記制御装置に,
前記圧縮機本体の吐出側圧力と,該吐出側圧力を前記目標圧力に一致させる圧縮機本体の回転速度を実現する目標周波数との関係を規定した第1の対応関係に基づいて,前記吐出側圧力検出手段が検出した圧力より前記目標周波数を算出するPID演算部と,
前記圧縮機本体の吸入側圧力と該吸入側圧力において前記モータを定格出力以下の出力で運転する回転速度である上限回転速度を実現する上限周波数との関係を規定した第2の対応関係に基づいて,前記吸入側圧力検出手段が検出した圧力より前記上限周波数を算出する上限周波数演算部を設け,
前記PID演算部が算出した前記目標周波数と前記上限周波数演算部が算出した上限周波数とを比較して,いずれか低い周波数を前記モータに出力するよう前記インバータを制御する周波数制限部とを設けたことを特徴とする流体圧縮機。 - 前記上限周波数演算部が,
前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化範囲内において設定された所定の圧力である切換基準圧力と,圧縮機本体の吸入側圧力が前記切換基準圧力以下であるときに適用される低圧用上限周波数と,前記吸入側圧力が前記切換基準圧力を越えたときに適用される高圧用上限周波数を前記第2の対応関係とし,
前記吸入側圧力検出手段が検出した吸入側圧力が前記切換基準圧力以下の時,前記低圧用上限周波数を前記上限周波数として算出すると共に,前記吸入側圧力検出手段が検出した吸入側圧力が前記切換基準圧力を越えた時,前記高圧用上限周波数を前記上限周波数として算出することを特徴とする請求項6記載の流体圧縮機。 - 前記上限周波数演算部が,
前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化と,該吸入側圧力の変化に対して前記圧縮機本体を前記モータの定格出力に対して所定の余裕分低い動力で運転する周波数である上限周波数の変化との関係を前記第2の対応関係とし,
前記第2の対応関係に基づいて前記吸入側圧力検出手段が検出した吸入側圧力に対応する前記上限周波数を算出することを特徴とする請求項6記載の流体圧縮機。 - 前記第2の対応関係に前記圧縮機本体の吸入側圧力の変化と,該吸入側圧力の変化に対して前記圧縮機本体を前記モータの定格出力に対して所定の余裕分低い動力で運転する周波数である上限周波数の変化との対応関係を予め含めておき,
前記上限周波数演算部が,前記対応関係に基づいて前記高圧用上限周波数を算出することを特徴とする請求項6記載の流体圧縮機。 - 前記上限周波数演算部が,前記吸入側圧力の上昇に伴い前記上限周波数が低くなるよう規定された前記第2の対応関係に基づいて前記圧縮機本体の吸入側圧力の上昇に伴い低い値の上限周波数を算出することを特徴とする請求項6〜9いずれか1項記載の流体圧縮機。
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