JP5530825B2 - Screw compressor and its control device - Google Patents
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Description
本発明は、スクリュー圧縮機およびその制御装置に係り、特に吸入側にオンオフ式制御弁を備え、全負荷運転及び無負荷運転を繰り返すスクリュー圧縮機およびその制御装置に関する。 The present invention relates to a screw compressor and a control device therefor, and more particularly to a screw compressor that includes an on / off control valve on a suction side and repeats full load operation and no load operation, and a control device therefor.
従来のオンオフ式制御弁を備えたスクリュー圧縮機の圧力制御装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のスクリュー圧縮機では、その吸入側にオンオフ式制御弁と吐出放風弁を設けている。そして、オンオフ式制御弁を全開にする全負荷運転により吐出側圧力を上昇させ、吐出側圧力が予め設定した設定値を超えるとオンオフ式制御弁を閉じるとともに放風弁を開放し、無負荷運転に切り替える。その後、吐出側のガス貯槽内圧力が低下して設定値以下になったら、オンオフ制御弁を開にするとともに放風弁を閉じて全負荷運転に戻している。また、スクリュー圧縮機の吐出側圧力を圧力スイッチで検出し、この検出値に応じて制御装置から全負荷−無負荷運転の切替え指令信号を発している。
An example of a pressure control device for a screw compressor provided with a conventional on / off control valve is described in
上記従来技術で示したオイルフリースクリュー圧縮機では、吐出側の温度上昇によるロータ同士の接触を防止するために、吸入側の制御弁をオンオフ式制御弁としており、全負荷−無負荷運転の切替え指令信号の基となる圧力設定値を固定している。そのため、スクリュー圧縮機の吐出圧力が所定の設定圧力になると、全負荷運転と無負荷運転が切り替えられていた。 In the oil-free screw compressor shown in the above prior art, the suction side control valve is an on / off type control valve to prevent contact between the rotors due to temperature increase on the discharge side, and switching between full load and no load operation The pressure setting value that is the basis of the command signal is fixed. Therefore, when the discharge pressure of the screw compressor reaches a predetermined set pressure, the full load operation and the no load operation are switched.
ところで、末端（ユーザー設備におけるガス運用機器）での消費流量が大きければ大きいほど、スクリュー圧縮機の吐出口から末端までの間の圧力損失が大きくなり、末端の圧力が低下する。そこで、スクリュー圧縮機の吐出圧力の設定値を、予想される最大消費流量時でも必要最低圧力が得られるように定めている。 By the way, the larger the consumption flow rate at the end (the gas operation equipment in the user equipment), the greater the pressure loss from the outlet of the screw compressor to the end, and the end pressure decreases. Therefore, the set value of the discharge pressure of the screw compressor is determined so that the necessary minimum pressure can be obtained even at the expected maximum consumption flow rate.
このように吐出圧力の設定値を定めているので、末端での消費流量が少なくなると、スクリュー圧縮機の吐出口から末端までの間の圧力損失が小さくなり、末端圧力が必要以上に上昇する。その結果、圧縮機は本来必要とされる圧力よりも高い吐出圧力で運転されることとなり、高圧運転により不要な電力を消費する。また、末端圧力が高いので、消費流量も必要以上に消費される。 Since the set value of the discharge pressure is determined in this way, when the consumption flow rate at the end decreases, the pressure loss from the discharge port to the end of the screw compressor decreases, and the end pressure rises more than necessary. As a result, the compressor is operated at a higher discharge pressure than is originally required, and unnecessary power is consumed by the high pressure operation. Moreover, since the terminal pressure is high, the consumption flow rate is also consumed more than necessary.
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたもので、その目的は、オンオフ式制御弁を備えたスクリュー圧縮機において、不要に高い圧力でスクリュー圧縮機を運転するのを防止することにある。また、本発明の他の目的は、オンオフ式制御弁を備えたスクリュー圧縮機において、消費電力量を低減するとともに、必要以上に消費流量が増加することを防止することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to prevent the screw compressor provided with an on / off control valve from operating the screw compressor at an unnecessarily high pressure. . Another object of the present invention is to reduce power consumption and prevent an increase in consumption flow more than necessary in a screw compressor provided with an on / off control valve.
上記目的を達成するための本発明の特徴は、雄ロータと、雌ロータと、前記雄ロータと前記雌ロータを同期駆動するためのタイミングギアとを有し、吸入側から吸込まれたガスを圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の吸入側に設けられ吸入ガス量を制御するオンオフ式制御弁と、前記圧縮機本体の吐出側に設けられ前記圧縮機本体から吐出される圧縮ガスの圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記圧縮機本体に隣り合って配置され、前記オンオフ式制御弁を前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力に応じて制御する制御装置と、前記圧縮機本体の吐出側に接続され、負荷側の圧力を検出する末端圧力検出手段と、前記制御装置に設けられ、全負荷運転と無負荷運転を切り替える上限圧力設定値および下限圧力設定値を、全負荷運転と無負荷運転の双方を含む１サイクルの時間内における全負荷運転の割合に基づいて前記制御装置が変更するために、全負荷運転及び無負荷運転のそれぞれのサイクル時間を検出するサイクル時間検出手段とを有し、前記末端圧力検出手段が検出した圧力に基づいて前記制御装置が前記オンオフ式制御弁を制御するスクリュー圧縮機において、前記制御装置は、全負荷運転および無負荷運転のそれぞれのサイクル時間を計測する検出手段を備え、前記検出手段により計測した全負荷運転時間と無負荷運転時間から、全運転時間における全負荷運転時間の比を算出し、前記全運転時間における全負荷運転時間の比から圧縮機負荷率を算出するとともに、配管圧力損失、制御圧力設定値シフト量を算出し、全負荷運転と無負荷運転を切換える上限圧力設定値及び下限圧力設定値の最適値を逐次自動調整することにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a male rotor, a female rotor, and a timing gear for synchronously driving the male rotor and the female rotor, and compressing the gas sucked from the suction side. A compressor main body, an on / off control valve provided on the suction side of the compressor main body for controlling the intake gas amount, and a pressure of the compressed gas discharged from the compressor main body provided on the discharge side of the compressor main body A discharge pressure detecting means for detecting the pressure, a control device that is arranged adjacent to the compressor body, and controls the on / off control valve according to the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means ; and is connected to the discharge side, and the terminal pressure detecting means for detecting a pressure in the load side, is provided in the control device, the upper limit pressure setting value and the lower limit pressure set value for switching the full load and no-load operation, and full load operation To the control device is changed based on the percentage of full-load operation within one cycle time including both load operation, and a cycle time detecting means for detecting the respective cycle time of full load operation and no-load operation And the control device controls the on / off control valve based on the pressure detected by the end pressure detecting means, and the control device has cycle times of full load operation and no load operation. A detection means for measuring, from the full load operation time and the no load operation time measured by the detection means, to calculate the ratio of the full load operation time in the total operation time, from the ratio of the full load operation time in the total operation time Calculate the compressor load factor, calculate the pipe pressure loss and control pressure set value shift amount, and set the upper limit pressure to switch between full-load operation and no-load operation It is to sequentially automatically adjusting the optimum value of the set value and the lower limit pressure value.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、吸入側にオンオフ式制御弁を吐出側に圧力検出手段をそれぞれ有するスクリュー圧縮機に設けられ、前記オンオフ式制御弁を前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力に応じて制御するものであって、全負荷運転と無負荷運転を切り替える上限圧力設定値および下限圧力設定値を、全負荷運転と無負荷運転の双方を含む１サイクルの時間内における全負荷運転の割合に基づいて変更するために、全負荷運転及び無負荷運転のそれぞれのサイクル時間を検出するサイクル時間検出手段を備えたスクリュー圧縮機の制御装置において、前記サイクル時間検出手段により計測した全負荷運転時間と無負荷運転時間から、全運転時間における全負荷運転時間の比を算出し、前記全運転時間における全負荷運転時間の比から圧縮機負荷率を算出するとともに、配管圧力損失、制御圧力設定値シフト量を算出し、全負荷運転と無負荷運転を切換える上限圧力設定値及び下限圧力設定値の最適値を逐次自動調整することにある。
Another feature of the present invention that achieves the above object is that the screw compressor having an on / off control valve on the suction side and a pressure detection means on the discharge side is provided in the screw compressor, and the discharge pressure detection means detects the on / off control valve. The upper limit pressure setting value and the lower limit pressure setting value for switching between full load operation and no load operation are controlled within one cycle time including both full load operation and no load operation. Measured by the cycle time detecting means in the control device of the screw compressor provided with the cycle time detecting means for detecting the cycle times of the full load operation and the no load operation in order to change based on the ratio of the full load operation. The ratio of the full load operation time in the total operation time is calculated from the full load operation time and the no-load operation time. The compressor load factor is calculated from the ratio between the pipes, the pipe pressure loss and the control pressure set value shift amount are calculated, and the optimum values of the upper limit pressure set value and lower limit pressure set value for switching between full load operation and no load operation are successively calculated. It is to adjust automatically.
本発明によれば、オンオフ式制御弁を備えたスクリュー圧縮機において、スクリュー圧縮機の容量制御のための圧力設定値を、末端の消費流量に応じて自動調整したので、不要に高い圧力でスクリュー圧縮機を運転するのを防止できる。また、オンオフ式制御弁を備えたスクリュー圧縮機において、消費電力量を低減するとともに、必要以上に消費流量が増加するのを防止できる。 According to the present invention, in the screw compressor provided with the on-off type control valve, the pressure set value for controlling the capacity of the screw compressor is automatically adjusted according to the consumption flow rate at the end. It is possible to prevent the compressor from operating. Moreover, in the screw compressor provided with the on / off type control valve, it is possible to reduce the power consumption and to prevent the consumption flow rate from increasing more than necessary.
以下、本発明のいくつかの実施の形態について図１ないし図６を参照して説明する。図１は、本発明に係るスクリュー圧縮機１の全体構成を示す系統図である。図２および図３は、図１に示したスクリュー圧縮機を備える圧縮機設備の異なる系統図である。図２，３に示す圧縮機設備では、図１に示したスクリュー圧縮機が採用されており、ユーザー設備として示されている。
Several embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of a
図２，３を参照して、圧縮機設備の全体構成を説明する。図２，３において、１はスクリュー圧縮機、２は制御装置、３はスクリュー圧縮機１の吐出圧力を検出する圧力検出器である。圧力検出器３は、圧縮機吐出口４に備えられている。５は、吐出側に設けたガス貯槽、６はフィルター、７はガス分離装置または除湿装置、８はガスヘッダー、９は需要側のガス運用機器である。これらガス貯槽５、フィルター６、ガス分離装置または除湿装置７、ガスヘッダー８、需要側のガス運用機器９は、需要側の所謂ユーザー設備を構成する。
With reference to FIG.2, 3, the whole structure of a compressor installation is demonstrated. 2 and 3, 1 is a screw compressor, 2 is a control device, and 3 is a pressure detector that detects the discharge pressure of the
図１を参照して、ユーザー設備が備えるスクリュー圧縮機１の圧力制御装置の構成を説明する。図１では、スクリュー圧縮機１の空気系統と容量制御装置を併せて示している。スクリュー圧縮機1では、歯数４枚の雄ロータ３１と歯数６枚の雌ロータ３２がタイミングギア３３を用いて、非接触で同期回転している。これら、雄ロータ３１と雌ロータ３２とタイミングギア３３とは、ケーシングに内蔵されており、圧縮機本体（エアブロック）１６を構成する。一方のロータの軸端部には、駆動機であるモータ３５がカップリング接続されている。
With reference to FIG. 1, the structure of the pressure control apparatus of the
スクリュー圧縮機１（図２，３参照）を全負荷で運転した状態では、吸入口１１から吸入した空気は吸入フィルター１２を通り、全開状態の吸入弁（オンオフ式制御弁）１３を通り圧縮機本体１６へ流入する。圧縮機本体１６で圧縮された高温高圧のガスは、逆止弁１７、アフタークーラー１８を通ってガス貯槽５へ送り込まれる。ガス貯槽５内に流入し溜められたガスは、ガス消費ライン１９へ送られ消費される。なお、この状態では、吸入弁１３と連動する放風弁１４が閉になるように、放風弁を設定する。
When the screw compressor 1 (see FIGS. 2 and 3) is operated at full load, the air sucked from the
消費流量が最大となる場合を除いて、全負荷運転時には消費流量よりもスクリュー圧縮機１の吐出量の方が多くなるようにスクリュー圧縮機設備を設定するのが一般的であるから、全負荷運転時には吐出側圧力が上昇していく。上昇する吐出側圧力は圧力検出器３で検出され、制御装置２へ送られる。制御装置２では、検出された吐出側圧力Ｐが予め設定した上限圧力設定値Ｐｍａｘ（後述する図４参照）に達すると、四方電磁弁２４に指令信号を発して、四方電磁弁２４の油通路を切り替える。そして、油圧ピストン１５を作動させて吸入弁１３を閉にし、それとともに放風弁１４を開にして圧縮機本体１６を無負荷運転状態にする。吸入弁１３から圧縮機本体１６へ漏れこんだガスは、圧縮機本体１６から流出したのち、放風弁１４および放風サイレンサ２０を通って放風口２１から大気へ放風される。
Since it is common to set the screw compressor equipment so that the discharge amount of the
無負荷運転状態では、圧縮機本体１６からガス貯槽５へガスは供給されない。その結果、ガス貯槽５を含む吐出側圧力Ｐが次第に低下する。予め設定した下限圧力設定値Ｐｍｉｎ（後述する図４参照）まで吐出側圧力Ｐが低下すると、制御装置２は四方電磁弁２４を切り替えて再度全負荷運転状態に戻す。
In the no-load operation state, no gas is supplied from the
図１および図３を参照して、上記ユーザー設備に採用されたスクリュー圧縮機１の圧力制御方法について説明する。本発明のスクリュー圧縮機の圧力制御方法は、スクリュー圧縮機１の吸入側に設けたオンオフ式制御弁（吸入弁）１３をスクリュー圧縮機１の吐出側に設けた圧力検出器３の検出圧力に応じて制御することで実行される。その際、スクリュー圧縮機１は全負荷運転および無負荷運転を繰り返すものであり、圧力制御装置は、スクリュー圧縮機１の負荷側の消費流量を算出し、この使用量に応じて、オンオフ式制御弁１３をオフする上限圧力設定値およびオンオフ式制御弁１３をオンする下限圧力設定値を変化させる。
With reference to FIG. 1 and FIG. 3, the pressure control method of the
以下により詳細を説明する。オンオフ式制御弁（吸入弁）１３のオンオフ圧力設定値を、以下のように設定する。圧縮機設備は、ガス運用機器９のような多数の末端機器を有している。この多数の末端の機器の中で、最低動作（使用）圧力が最も低い機器を予め選定し、その選定された末端機器の最低使用圧力に、裕度を考慮した圧力分だけ加算した暫定設定値圧力（下限値）を定める。 Details will be described below. The on / off pressure set value of the on / off control valve (suction valve) 13 is set as follows. The compressor facility has a number of end devices such as the gas operation device 9. Preliminary set value obtained by pre-selecting the lowest operating (operating) pressure device from among the multiple end devices, and adding the pressure to allow for tolerance to the minimum operating pressure of the selected end device. Determine the pressure (lower limit).
図３を参照してスクリュー圧縮機１の他の圧力制御方法について説明する。図１に示した圧縮機１を用いた圧縮機設備において、容量制御の精度を向上させるものである。圧縮機設備末端のガス運用機器９部に設けた圧力検出器１０が検出した圧力と圧縮機の吐出部に設けた圧力検出器３の検出した圧力との圧力差を演算する。この圧力差と、全負荷−無負荷運転サイクル中にサンプル演算した圧力損失との偏差を、オンオフ式制御弁１３をオフにする上限圧力設定値およびオンオフ式制御弁１３をオンにする下限圧力設定値を自動調整する演算機能にフィードバックする。
With reference to FIG. 3, another pressure control method of the
上述した上限圧力設定および下限圧力設定値の自動調整演算を、図４および図５を参照して説明する。図４は本発明に係るスクリュー圧縮機１における吐出圧力の変化を示す線図、図５はその動力の変化を示す線図である。図４では横軸に経過時間、縦軸に吐出圧力の変化を示しており、図５では、横軸に経過時間、縦軸に動力の変化を示している。
The above-described automatic adjustment calculation of the upper limit pressure setting and the lower limit pressure set value will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a change in discharge pressure in the
図４に示すように、スクリュー圧縮機１を全負荷状態で運転したときは、圧縮機が１供給する空気量は消費流量より多い。そのため、圧縮機１の吐出側圧力が上昇し、上限圧力設定値Ｐｍａｘに達すると、スクリュー圧縮機１は全負荷運転から無負荷運転に切り替わる。
As shown in FIG. 4, when the
無負荷運転状態では、スクリュー圧縮機１から空気が供給されないので、ガス貯槽５内の空気が消費される。それに伴って圧縮機設備の圧力が低下する（線ａ参照）。吐出側圧力が下限圧力設定値Ｐｍｉｎまで低下すると、スクリュー圧縮機１は無負荷運転から全負荷運転に切り替わり、吐出側圧力が再び上昇する。以後、同様の動作を繰り返す。
In the no-load operation state, since air is not supplied from the
すなわち、図４において、Δｔｏは全負荷運転状態時間、Δｔｕは無負荷運転状態時間、Δｔ１は、全負荷運転状態時間Δｔｏと無負荷運転状態時間Δｔｕとを合計した第１サイクルの時間を示し、Δｔ２は、次の全負荷運転状態時間Δｔｏ’と無負荷運転状態時間Δｔｕ’とを合計した第２サイクルの時間を示している。以後第３、第４、・・・とサイクルを繰り返す。 That is, in FIG. 4, Δto represents the full load operation state time, Δtu represents the no load operation state time, Δt1 represents the time of the first cycle obtained by adding the full load operation state time Δto and the no load operation state time Δtu, Δt2 indicates the time of the second cycle in which the next full load operation state time Δto ′ and the no-load operation state time Δtu ′ are summed. Thereafter, the third, fourth,... Cycle is repeated.
このとき、スクリュー圧縮機１の全負荷状態の動力は、以下のようになると考えられる。前述したように全負荷運転状態時間をΔｔｏ、無負荷運転状態時間Δｔｕとし、スクリュー圧縮機１の吐出風量をＱとすると、消費流量Ｑ’は次式で表される。
At this time, it is considered that the power in the full load state of the
Ｑ’＝Ｑ×Δｔｏ／（Δｔｏ＋Δｔｕ） （式１）
図２における圧縮機吐出口４とガス運用機器９との間の圧力損失ΔＰは、一般的には消費流量Ｑ’の二乗に比例して変化することが知られている。消費流量Ｑ’が小さくなると圧力損失ΔＰも小さくなる。ここで、圧力検出器３の上限圧力設定値Ｐｍａｘと下限圧力設定値Ｐｍｉｎが変化しなければ、ガス運用機器９における圧力は、圧力損失ΔＰが小さくなった分だけ必然的に高くなる。
Q ′ = Q × Δto / (Δto + Δtu) (Formula 1)
It is known that the pressure loss ΔP between the compressor discharge port 4 and the gas operation device 9 in FIG. 2 generally changes in proportion to the square of the consumption flow rate Q ′. As the consumed flow rate Q ′ decreases, the pressure loss ΔP also decreases. Here, if the upper limit pressure set value Pmax and the lower limit pressure set value Pmin of the
ガス運用機器９における圧力を必要以上に高くする必要は無いので、圧力損失ΔＰが小さくなった分だけ圧力検出器３の設定値を図４に示す上限圧力設定値P’max、下限圧力設定値P’minに下げ（線ｂ参照）れば、ガス運用機器９における圧力の上昇を防止できるとともに消費流量Ｑ’の増加を防止できる。さらに、スクリュー圧縮機１の全負荷状態での運転動力も低減できる。
Since there is no need to increase the pressure in the gas operation device 9 more than necessary, the set values of the
図６に示したフローチャートを用いて、この様子を説明する。はじめにスクリュー圧縮機１の運転状態を調べる。スクリュー圧縮機１の運転状態が、全負荷運転（ロード）であれば、タイマ機能を用いて全負荷運転時間であるロード時間Δｔｏを計測する。運転状態が無負荷運転になるまでロード時間Δｔｏを更新する。無負荷運転（アンロード）に切り替わったら、タイマ機能を用いて無負荷運転時間Δｔｕを計測する。無負荷運転が終了するまで無負荷運転時間Δｔｕを更新し続ける。全運転時間における全負荷運転時間の比から、（式１）で圧縮機負荷率ｑを演算する。
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the operating state of the
この圧縮機負荷率ｑを用いて、配管圧力損失ΔPlossおよび制御圧力設定値シフト量ΔPsftを計算する。 Using this compressor load factor q, a pipe pressure loss ΔPloss and a control pressure set value shift amount ΔPsft are calculated.
ΔPloss＝ΔP100＊ｑ＊＊k
ΔPsft＝ΔP100−ΔP （式２）
ここで、q＊＊kはqのk乗を表し、＊は２つの量の積を表す。ΔP100は、100%負荷時の圧縮機吐出口４から圧縮機設備の末端のガス運用機器９までの圧力損失である。全負荷−無負荷運転の幾つかのサイクルをサンプリングする。この動作を、所定時間間隔で実行する。
ΔPloss = ΔP100 * q ** k
ΔPsft = ΔP100−ΔP (Formula 2)
Here, q ** k represents q raised to the kth power, and * represents the product of two quantities. ΔP100 is a pressure loss from the compressor discharge port 4 at the time of 100% load to the gas operation device 9 at the end of the compressor equipment. Sample several cycles of full load-no load operation. This operation is executed at predetermined time intervals.
現状の負荷での配管圧力損失が、指標kの関数で示される。この指標kは、圧縮機吐出口４から圧縮機設備の末端のガス運用機器９までの設備構成により変化する。多くの機器での流動抵抗は速度の二乗に比例して増加するので、流量の二乗に比例して増加する。しかしながら除湿器等では必ずしも速度の二乗、すなわち流量の二乗に応じて流動抵抗は増加しない。その結果、指標kは多くの場合１〜２までの値となる。 The pipe pressure loss at the current load is shown as a function of the index k. This index k varies depending on the equipment configuration from the compressor discharge port 4 to the gas operation equipment 9 at the end of the compressor equipment. In many devices, the flow resistance increases in proportion to the square of the velocity, and therefore increases in proportion to the square of the flow rate. However, in a dehumidifier or the like, the flow resistance does not necessarily increase according to the square of the speed, that is, the square of the flow rate. As a result, the index k is a value from 1 to 2 in many cases.
この指標kを予め各末端機器構成を考慮して求めておけば、または機器構成に応じた係数テーブル等を利用して求めておけば、上記暫定設定値圧力以上であって、オンオフ式制御弁１３をオフとする上限圧力設定値およびオンオフ制御弁１３をオンとする下限圧力設定値の最適値(P’max,P’min)を制御装置が逐次自動調整する。
If this index k is determined in advance by considering each terminal device configuration, or if it is determined using a coefficient table or the like corresponding to the device configuration, it is equal to or higher than the tentative set value pressure and is an on-off control valve. The control device sequentially and automatically adjusts the optimum value (P′max, P′min) of the upper limit pressure setting value for turning off 13 and the lower limit pressure setting value for turning on the on / off
P’max=Pmax-ΔPsft
P’min=Pmin-ΔPsft （式３）
さらに自動調整された上限圧力設定値および下限圧力設定値で全負荷―無負荷運転を適宜繰り返し、この運転サイクルをフィードバックして刻々と変化する消費流量に対応する。すなわち、図６に示すように、スクリュー圧縮機１の全負荷運転時の動力は、Ｌｍａｘ〜Ｌｍｉｎから、Ｌ’ｍａｘ〜Ｌ’ｍｉｎへ低減できる。これは、図５の線ａ（改善前）、線ｂ（改善後）に対応する。
P'max = Pmax-ΔPsft
P'min = Pmin-ΔPsft (Formula 3)
Furthermore, full load-no-load operation is repeated as appropriate with the automatically adjusted upper and lower pressure set values, and this operation cycle is fed back to respond to the changing flow rate. That is, as shown in FIG. 6, the power during full load operation of the
以上述べたように、本実施の形態によれば、スクリュー圧縮機の負荷側における消費流量の使用量に応じて、吐出圧力の上限圧力設定値および下限圧力設定値を自動調整するので、スクリュー圧縮機の運転圧力を最適化できると共に、末端圧力を一定にすることができる。また、消費流量とスクリュー圧縮機の運転動力の増加を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the upper limit pressure set value and the lower limit pressure set value of the discharge pressure are automatically adjusted according to the consumption amount of the consumed flow rate on the load side of the screw compressor. The operating pressure of the machine can be optimized and the end pressure can be kept constant. Further, it is possible to prevent an increase in the consumption flow rate and the operating power of the screw compressor.
図７に、図２および図３で用いた制御装置２の外観を示す。制御装置２の表面には、液晶表示器２５、ボタン２６およびランプ２７等が設置されており、圧縮機１のたとえば、負荷無負荷切替圧力、省エネ設定、スケジュール運転設定等の設定、運転操作および運転状態を表示する。制御装置２の内部には、コントローラ（ＰＬＣ）および入出力基板、リレー、タイマ３０、電磁接触器、圧力検出器、温度検出器、四方電磁弁２４が設置されている。
FIG. 7 shows an appearance of the
圧力検出器３が検出した圧力信号は、入出力基板を介してデジタルデータとしてコントローラ内に取り込まれ、コントローラ内で演算され、たとえば圧力設定値が閾値(設定値)を超えたときのような最適なタイミングで、四方電磁弁のオンオフ制御信号に変換されて出力される。これにより、圧縮機が効果的にオンオフ制御される。
The pressure signal detected by the
図６に示した制御フローを実行するために、基準上限圧力設定値および基準下限圧力設定値、圧縮機風量設定値、圧力損失設定値を、制御装置２が有する表示器２５から入力する。図８に表示器２５の表示内容の一例を示すように、表示器２５が備えるボタン２６によりページめくり方式で入力設定項目を変更できる。表示器２は液晶タッチパネルであり、ユーザーは容易に設定変更が可能である。図８では、機器構成が変化したとき、たとえばバルブの開閉により末端構成が変化したときに、指標kを更新入力する様子を示している。設定項目を選択すると表示手段がテンキーを表示し、タッチパネルからk値を１〜２の範囲で入力する。
In order to execute the control flow shown in FIG. 6, the reference upper limit pressure setting value, the reference lower limit pressure setting value, the compressor air volume setting value, and the pressure loss setting value are input from the
以上述べたように本実施例によれば、無負荷−全負荷運転を繰り返すスクリュー圧縮機において、末端側の構成が変化しても指標kを制御装置から入力するだけで、タイマ機能により無負荷運転と全負荷運転の比から負荷率を自動的に求め、基準上限圧力設定値および下限圧力設定値を変化させているので、圧縮機に無駄に高圧を発生させることがなく、省エネが図られる。また、比較的簡単な構成で省エネが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, in a screw compressor that repeats no load-full load operation, even if the terminal side configuration is changed, the index function k is input from the control device, and no load is applied by the timer function. The load factor is automatically calculated from the ratio of operation to full load operation, and the reference upper limit pressure setting value and lower limit pressure setting value are changed, so that high pressure is not generated in the compressor and energy saving is achieved. . In addition, energy can be saved with a relatively simple configuration.
１…スクリュー圧縮機、２…制御装置、３…圧力検出器、４…圧縮機吐出口、５…ガス貯槽、８…ガスヘッダー、９…ガス運用機器、１０…末端圧力検出器、１３…吸入弁、１４…放風弁、１６…圧縮機本体（エアブロック）、１８…アフタークーラー、１９…ガス消費ライン、２４…四方電磁弁、２５…表示器、２６…ボタン、２７…ランプ、３０…タイマ、３１…雄ロータ、３２…雌ロータ、３３…タイミングギア、３５…モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記圧縮機本体の吸入側に設けられ吸入ガス量を制御するオンオフ式制御弁と、
前記圧縮機本体の吐出側に設けられ前記圧縮機本体から吐出される圧縮ガスの圧力を検出する吐出圧力検出手段と、
前記圧縮機本体に隣り合って配置され、前記オンオフ式制御弁を前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力に応じて制御する制御装置と、
前記圧縮機本体の吐出側に接続され、負荷側の圧力を検出する末端圧力検出手段と、
前記制御装置に設けられ、全負荷運転と無負荷運転を切り替える上限圧力設定値および下限圧力設定値を、全負荷運転と無負荷運転の双方を含む１サイクルの時間内における全負荷運転の割合に基づいて前記制御装置が変更するために、全負荷運転及び無負荷運転のそれぞれのサイクル時間を検出するサイクル時間検出手段とを有し、
前記末端圧力検出手段が検出した圧力に基づいて前記制御装置が前記オンオフ式制御弁を制御するスクリュー圧縮機において、
前記制御装置は、前記サイクル時間検出手段により計測した全負荷運転時間と無負荷運転時間から、全運転時間における全負荷運転時間の比を算出し、前記全運転時間における全負荷運転時間の比から圧縮機負荷率を算出するとともに、配管圧力損失、制御圧力設定値シフト量を算出し、全負荷運転と無負荷運転を切換える上限圧力設定値及び下限圧力設定値の最適値を逐次自動調整することを特徴とするスクリュー圧縮機。 A compressor main body having a male rotor, a female rotor, a timing gear for synchronously driving the male rotor and the female rotor, and compressing the gas sucked from the suction side;
An on-off control valve provided on the suction side of the compressor body for controlling the amount of intake gas;
A discharge pressure detecting means provided on the discharge side of the compressor body for detecting the pressure of the compressed gas discharged from the compressor body;
A control device that is arranged adjacent to the compressor body and controls the on-off control valve according to the discharge pressure detected by the discharge pressure detecting means;
Terminal pressure detection means connected to the discharge side of the compressor body and detecting the pressure on the load side;
The upper limit pressure setting value and the lower limit pressure setting value, which are provided in the control device and switch between full load operation and no load operation, are set to the ratio of the full load operation within the time of one cycle including both full load operation and no load operation. A cycle time detecting means for detecting each cycle time of full load operation and no load operation in order for the control device to change based on ,
In the screw compressor in which the control device controls the on-off control valve based on the pressure detected by the terminal pressure detection means,
The control device calculates the ratio of the full load operation time in the total operation time from the full load operation time and the no load operation time measured by the cycle time detecting means, and from the ratio of the full load operation time in the total operation time. Calculate the compressor load factor, calculate pipe pressure loss and control pressure set value shift amount, and automatically and automatically adjust the optimum values of the upper limit pressure set value and lower limit pressure set value for switching between full load operation and no load operation. A screw compressor characterized by
全負荷運転と無負荷運転を切り替える上限圧力設定値および下限圧力設定値を、全負荷運転と無負荷運転の双方を含む１サイクルの時間内における全負荷運転の割合に基づいて変更するために、全負荷運転及び無負荷運転のそれぞれのサイクル時間を検出するサイクル時間検出手段を備えたスクリュー圧縮機の制御装置において、
前記サイクル時間検出手段により検出した全負荷運転時間と無負荷運転時間から、全運転時間における全負荷運転時間の比を算出し、前記全運転時間における全負荷運転時間の比から圧縮機負荷率を算出するとともに、配管圧力損失、制御圧力設定値シフト量を算出し、全負荷運転と無負荷運転を切換える上限圧力設定値及び下限圧力設定値の最適値を逐次自動調整することを特徴とするスクリュー圧縮機の制御装置。 The on-off control valve to the suction side, the discharge pressure detection means on the discharge side, in which is provided a screw compressor having respectively, the on-off control valve is the discharge pressure detecting means for controlling in response to the discharge pressure detected There,
In order to change the upper limit pressure setting value and the lower limit pressure setting value for switching between full load operation and no load operation based on the ratio of full load operation within one cycle time including both full load operation and no load operation, In the control device for the screw compressor provided with the cycle time detecting means for detecting each cycle time of full load operation and no load operation,
The ratio of the full load operation time in the total operation time is calculated from the full load operation time and the no load operation time detected by the cycle time detection means, and the compressor load factor is calculated from the ratio of the full load operation time in the total operation time. The screw is characterized by calculating the pipe pressure loss and the control pressure set value shift amount, and automatically adjusting the optimum values of the upper limit pressure set value and lower limit pressure set value for switching between full-load operation and no-load operation. Compressor control device.
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