JP6397660B2 - Fluid compression system - Google Patents
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Description
本発明は、流体圧縮システムに関する。 The present invention relates to a fluid compression system.
本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１の空気圧縮装置は、圧力検出手段によって検出されたタンク内の圧力の時間当たりの減少率からタンク圧の下限圧に到達するまでの下限到達時間を算出し、該下限到達時間が所定の時間以下となった場合、空気圧縮装置の運転台数を増加させ、圧力検出手段によって検出されたタンク内の圧力の時間当たりの減少率の大きさに応じて、該減少率が大きい場合には小さい場合に比して空気圧縮装置の運転台数を増加させている。
As a background art of this technical field, there is
特許文献１の空気圧縮装置は、使用空気量が急激に増加しタンク内の圧力の時間当たりの減少率が大きくなった場合に、複数台の空気圧縮装置を短い間隔で連続して起動させるため、起動電流が大きくなってしまう。
The air compression device of
上記問題点に鑑み、本発明は、使用空気量が急激に増加した場合でもタンク内の圧力が低下しすぎないようにしつつ、起動電流の上昇を抑制することができる流体圧縮システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a fluid compression system capable of suppressing an increase in starting current while preventing a pressure in a tank from excessively decreasing even when the amount of air used increases rapidly. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明は、流体を圧縮する複数の圧縮装置と、前記圧縮装置で圧縮された流体を貯留する空気タンクと、複数の前記圧縮装置の運転台数を制御する台数制御装置とを備え、前記台数制御装置は、前記空気タンクの圧力が所定の下限圧力に達するまでの時間が閾値以下になると、停止している前記圧縮装置を起動させ、使用空気量に応じて前記閾値を変更することを特徴とする流体圧縮システムを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of compression devices that compress fluid, an air tank that stores fluid compressed by the compression device, and a unit control that controls the number of operating the plurality of compression devices. And when the time until the pressure of the air tank reaches a predetermined lower limit pressure is less than or equal to a threshold value, the unit control device starts the compression device that is stopped, and according to the amount of air used A fluid compression system characterized by changing a threshold value is provided.
本発明によれば、使用空気量が急激に増加した場合でもタンク内の圧力が低下しすぎないようにしつつ、起動電流の上昇を抑制することができる流体圧縮システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fluid compression system capable of suppressing an increase in starting current while preventing the pressure in the tank from excessively decreasing even when the amount of air used increases rapidly.
以下、本発明の流体圧縮システムの実施の形態として空気を圧縮する空気圧縮システムを例に挙げて説明する。本発明の実施の形態に係る空気圧縮システムは、タンクに対し個別に圧縮空気を供給する４台の圧縮装置を用いて構成した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, an air compression system for compressing air will be described as an example of an embodiment of a fluid compression system of the present invention. An air compression system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case of using four compression devices that individually supply compressed air to a tank.
本発明の実施例１を図１〜４を用いて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１に本実施例に係る空気圧縮システムの全体図を示す。台数制御装置１は圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を制御する装置である。空気タンク１２に貯留している空気の圧力P(t)を測定する圧力センサＡ１５を備え、測定した圧力を電圧信号として制御回路（制御部）１６に取り込み、制御回路１６のアナログ／デジタル変換回路を介し、デジタル信号に変換する。そして、圧力測定値P(t)の変化率を用い、台数制御装置と接続する圧縮装置の運転台数を制御する機能を有する。また、使用者によって設定されたタンク１２の下限圧力Pminと上限圧力Pmaxは制御回路１６に記録されている。
FIG. 1 shows an overall view of an air compression system according to the present embodiment. The
圧縮装置２Ａは主に圧縮機本体４Ａと、圧縮機本体４Ａを駆動するモータ３Ａと、圧縮した空気を貯蓄するタンク６Ａと、タンク６Ａの圧力P(t)を測定する圧力センサ７Ａにより構成されている。制御回路５Ａは測定した圧力値を記録する機能、圧縮機を駆動するモータ３Ａ〜３Ｄの運転、停止を制御する機能を有する。 The compressor 2A is mainly composed of a compressor body 4A, a motor 3A for driving the compressor body 4A, a tank 6A for storing compressed air, and a pressure sensor 7A for measuring the pressure P (t) of the tank 6A. ing. The control circuit 5A has a function of recording the measured pressure value and a function of controlling operation and stop of the motors 3A to 3D that drive the compressor.
その他の圧縮装置２Ｂ〜２Ｄは圧縮装置２Ａと同様、それぞれ圧縮機本体４Ｂ〜４Ｄ，とモータ３Ｂ〜３Ｄと制御回路５Ｂ〜５Ｄ、空気貯蓄するタンク６Ｂ〜６Ｄ、空気タンクの圧力を測定する手段である圧力センサ７Ｂ〜７Ｄにより構成されている。圧縮装置２Ａ〜２Ｄは配線８Ａ〜８Ｄ、９Ａ〜９Ｄを通じて、台数制御装置１と接続されている。
The other compression devices 2B to 2D are the same as the compression device 2A, respectively, the compressor bodies 4B to 4D, the motors 3B to 3D, the control circuits 5B to 5D, the tanks 6B to 6D for storing air, and the means for measuring the pressure of the air tank It is comprised by the pressure sensors 7B-7D which are. The compression devices 2A to 2D are connected to the
また、各圧縮装置２Ａ〜２Ｄで圧縮された空気を貯留するタンク６Ａ〜６Ｄは空気を輸送する配管１０Ａ〜１０Ｄを介し、空気タンク１２に接続され、空気タンク１２に圧縮した空気が送り込まれる。そして、タンク１２には、取り出し弁１３を備えた出力配管１４が取り付けられている。空気タンク１２は、出力配管１４を介して外部の空圧機器（図示せず）に接続されると共に、取り出し弁１３を開閉することによって該空圧機器に向けて圧縮空気を供給するものである。また、空気タンク１２に接続された配管２５には、台数制御装置１に内蔵される圧力センサ１５が設けられ、空気タンク１２の圧力が検出される。
The tanks 6A to 6D that store the air compressed by the compression devices 2A to 2D are connected to the air tank 12 via the
圧縮装置２Ａ〜２Ｄはそれぞれ独立な圧縮装置であり、単独での運転も可能である。台数制御装置１と接続する配線８Ａ〜８Ｄを通じて、単独運転するか、台数制御装置１により制御されるかの切替えが可能である。また、信号線９Ａ〜９Ｄは台数制御装置１から各圧縮装置への運転信号線であり、その運転信号を受け、圧縮装置２Ａ〜２Ｄが起動、停止を行う。
The compression devices 2A to 2D are independent compression devices, and can be operated alone. Switching between independent operation and control by the
本実施例による圧縮装置１は上述の如き構成を有するもので、次に、図２〜図４を用いて、圧力センサ１５によって検出された空気タンク１２の圧力測定値P (t)を用いて、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数の制御処理を説明する。
The
まず、図２と図３を用いて、台数制御装置１が圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数を増減する制御について説明する。
First, with reference to FIGS. 2 and 3, control in which the
図２に示す制御処理は、空気タンク１２及び配管１０Ａ〜１０Ｄの合計容量を計測する方法である。本計測は、取り出し弁１３を閉めた上で行う必要がある。
The control process shown in FIG. 2 is a method for measuring the total capacity of the air tank 12 and the
ステップ１では、台数制御装置１は圧力センサ１５を用いて、一定のサンプリング周期Tsで現在の空気タンク１２内の圧力P (t)を計測する。
In
次に、ステップ２では、台数制御装置１は制御回路１６を通じ、圧縮装置２Ａ〜２Ｄを起動させた後、起動時の圧力Pstを制御回路１６に記録させる。ステップ３では、空気タンク圧力P(t)が使用者に設定された上限圧力Pmaxまで上昇したか否かを判定する、もし「No」と判定した場合、ステップ7で運転を継続する。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ４で圧縮装置２Ａ〜２Ｄをすべて停止させて、数式１で圧縮装置が起動から停止までの空気タンク１２の圧力差ΔPを計算する。
［数式１］：ΔP = Pmax - Pst
そして、空気タンク１２が圧縮装置の起動から上限圧力Pmaxまでの充填時間t(秒)を計測する。
Next, in step 2, the
[Formula 1]: ΔP = Pmax−Pst
The air tank 12 measures the filling time t (seconds) from the start of the compressor to the upper limit pressure Pmax.
次のステップ５では数式２を用いて空気タンク１２及び空気配管１０Ａ〜１０Ｄの合計容量Vを求めて、ステップ５でリターンする。
［数式２］：V = Pa×Q×t／(60×ΔP)
ここで、Q：空気圧縮装置の吐出し空気量の合計値
Pa：大気圧力(約0.1013MPa)
60：秒単位を分単位へ変換用係数
とする。
In the
[Formula 2]: V = Pa × Q × t / (60 × ΔP)
Where, Q: Total value of the amount of air discharged from the air compressor
Pa: Atmospheric pressure (about 0.1013 MPa)
60: Conversion factor from seconds to minutes.
次に、図３を用いて、空気使用量に応じて、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を制御する方法を説明する。図３に示す運転制御処理は、予め決められたサンプリング周期Ts（例えば２００ｍｓ）毎に行うものである。 Next, a method of controlling the number of operating compressors 2A to 2D according to the amount of air used will be described with reference to FIG. The operation control process shown in FIG. 3 is performed every predetermined sampling period Ts (for example, 200 ms).
ステップ１では、圧力センサ１５からの圧力信号を用いて、一定のサンプリング周期Tsで現在の空気タンク１２内の圧力P(t)を計測する。
In
次に、ステップ２では、空気タンク１２内の圧力値P (t)が予め設定された空気タンク１２の下限圧力値Pminより小さいか否かを判定する、もし「Yes」と判定した場合、次のステップ３で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）をすべて起動させる。「No」と判定した場合、次のステップ４で現在圧力値P(t)は予め設定された空気タンク１２の上限圧力値Pmax以上か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、次のステップ５で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を全台停止させる。「No」と判定した場合、ステップ６では現在測定した圧力P(t)と前回測定した圧力値P(t-1)を用い、数式３を用いてタンク圧力変化率Kを計算する。
［数式３］：K = (P (t) - P (t-1))／Ts
ステップ７では上記計算されたKがマイナスの値か否かを判定する。もし「Yes」と判定した場合、圧力が下降中ということで、ステップ８に移る。「No」と判定した場合、圧力が上昇中ということで、ステップ２０に移る。ステップ８では数式４を用いて、現在の使用空気量Quを求める。
［数式４］：Qu = Qc×Nd - (60×K×V／Pa)
ここで、Qc：1台の圧縮装置の吐出し空気量
Nd：運転中の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数
60：秒単位を分単位へ変換するための係数
Pa：大気の圧力(約0.1013MPa)
とする。
Next, in step 2, it is determined whether or not the pressure value P (t) in the air tank 12 is smaller than the preset lower limit pressure value Pmin of the air tank 12, and if “Yes” is determined, In step 3, all the compression devices (2A to 2D) are activated. If it is determined as “No”, it is determined in
[Formula 3]: K = (P (t)-P (t-1)) / Ts
In step 7, it is determined whether or not the calculated K is a negative value. If “Yes” is determined, the process proceeds to step 8 because the pressure is decreasing. When it determines with "No", it moves to step 20 because the pressure is rising. In step 8, using
[Formula 4]: Qu = Qc × Nd − (60 × K × V / Pa)
Where Qc is the amount of air discharged from one compressor
Nd: Number of compressors (2A to 2D) in operation
60: Factor for converting seconds to minutes
Pa: Atmospheric pressure (approximately 0.1013 MPa)
And
次のステップ９では数式５を用いて、吐出し空気量が使用空気量を上回るのに必要な圧縮装置台数Nを求める。
［数式５］：N = Qu／Qc
ここで、
Qc：1台の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の吐出し空気量
とする。
In the next step 9,
[Formula 5]: N = Qu / Qc
here,
Qc: The amount of air discharged from one compressor (2A to 2D).
次のステップ１０では数式６を用いて、さらに起動させるのが必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsを求める。
［数式６］：Ns = N Nd
ここで、
Nd：運転中の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数
とする。
In the next step 10, the number Ns of compression devices (2 </ b> A to 2 </ b> D) that need to be further activated is obtained using Equation 6.
[Formula 6]: Ns = N Nd
here,
Nd: The number of compressors (2A to 2D) in operation.
起動させるのが必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsは使用空気量に応じて変化する。 The number Ns of compressors (2A to 2D) that needs to be activated varies depending on the amount of air used.
次のステップ１１では、数式７を用いて、下限圧力Pminと現在の圧力P(t)との差を圧力変化率Kで割ることによって、使用空気量が変化しなかった場合に現在の状態から下限圧力Pminまで達するまでの時間を計算する。計算した値をTd値とする。
［数式７］：Td =(Pmin-P (t))／K
次のステップ１２でTd値が予め決めたTd閾値（例えば2秒）より小さいか否かを判定する。もし「No」と判定した場合、ステップ１５に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、ステップ１３で数式８を用いて、圧縮装置起動台数Nstを求める。ただし、割り算の余りを切り捨てるが、１未満の場合は１とする。
［数式８］：Nst = Ns／Td閾値
圧縮装置起動台数Nstは使用空気量に応じて変化し、使用空気量が多い場合は、少ない場合よりも圧縮装置起動台数Nstが多くなる。
In the next step 11, when the amount of air used does not change by dividing the difference between the lower limit pressure Pmin and the current pressure P (t) by the pressure change rate K using Equation 7, Calculate the time to reach the lower limit pressure Pmin. Let the calculated value be the Td value.
[Formula 7]: Td = (Pmin−P (t)) / K
In the next step 12, it is determined whether or not the Td value is smaller than a predetermined Td threshold value (for example, 2 seconds). If "No" is determined, the process proceeds to step 15 and returns. If it is determined as “Yes”, the number Nst of compressor starting devices is obtained in Step 13 using Formula 8. However, the remainder of the division is rounded down.
[Formula 8]: Nst = Ns / Td threshold The number Nst of compressor starters changes according to the amount of air used, and when the amount of air used is large, the number of compressor starters Nst is larger than when the amount is small.
次のステップ１４ではステップ１３で計算されたNst台の圧縮装置を起動させる。その後、ステップ１５に移り、リターンする。 In the next step 14, the Nst number of compression devices calculated in step 13 are activated. Thereafter, the process proceeds to step 15 and returns.
ステップ７で「No」と判定した場合、ステップ２０に移り、圧力変化率Kがプラスか否かを判定する。もし「No」と判定した場合、使用空気量と吐出し空気量が釣合っているということで、ステップ１９に移り、リターンする。もし「Yes」と判定した場合、ステップ２１に移る。ステップ２１では、数式９を用いて上限圧力Pmaxと現在の圧力P (t)との差を圧力変化率Kで割ることによって、使用空気量が変化しなかった場合に現在の状態から上限圧力Pmaxまで達するまでの時間を計算する。計算した値をTu値とする。
［数式９］：Tu=(Pmax-P (t))／K
次のステップ２２ではTu値が予め決めたTu閾値（例えば5秒）未満か否かを判定する。もし「No」と判定した場合、ステップ１５に移り、リターンする。「Yes」と判定した場合、ステップ２３で圧縮装置を１台停止させる。最後、ステップ１５に移りリターンする。
If “No” is determined in Step 7, the process proceeds to Step 20 to determine whether or not the pressure change rate K is positive. If it is determined as “No”, it means that the amount of air used is equal to the amount of air discharged, so that the process proceeds to step 19 and returns. If “Yes” is determined, the process proceeds to step 21. In step 21, the difference between the upper limit pressure Pmax and the current pressure P (t) is divided by the pressure change rate K using Equation 9 to change the upper limit pressure Pmax from the current state when the amount of air used has not changed. Calculate the time to reach. The calculated value is the Tu value.
[Formula 9]: Tu = (Pmax-P (t)) / K
In the next step 22, it is determined whether or not the Tu value is less than a predetermined Tu threshold (for example, 5 seconds). If "No" is determined, the process proceeds to step 15 and returns. If it is determined as “Yes”, one compressor is stopped in step 23. Finally, the process proceeds to step 15 and returns.
ここから、図４と図７用いて、本実施例の場合と比較技術を使用の場合での圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数及び起動電流を比較する。 From here, FIG. 4 and FIG. 7 are used to compare the number of operating compressors and the starting current of the compressors (2A to 2D) in the case of the present embodiment and the case of using the comparison technique.
まず、空気使用量が大きく、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）４台の増加が必要とされた場合に、空気使用量によらず、１台ずつ起動させる比較技術を利用した時の空気タンク１２内の圧力P(t)と圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数と起動電流の時間変化を図７に示す。 First, when the amount of air used is large and it is necessary to increase the number of four compression devices (2A to 2D), the inside of the air tank 12 when using a comparative technology that starts up one by one regardless of the amount of air used FIG. 7 shows changes in the pressure P (t), the number of operating compressors (2A to 2D), and the start-up current over time.
図７に示す制御では、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）のうち１台も運転していない状態で、空気タンク１２の圧力P(t)が下降すると、下限圧力Pminに達する２秒前に圧縮装置１台が起動し、起動電流が発生する。１台目の起動電流が緩和される前に、再度下限圧力Pminに達する２秒前に２台目の圧縮装置が起動し、起動電流が発生する。さらに、１台目、２位打目の起動電流が緩和される前に、再度下限圧力Pminに達する２秒前に３台目の圧縮装置が起動し、起動電流が発生する。１台目の起動電流が緩和される前に、２台目と３台目の起動電流が重なってしまう状況が続くと、電源回路に大きいな電流が流れてしまう。そのため、電源配線の発熱や電圧降下が発生し、モータの起動不良及び他の装置の故障が発生する可能性がある。 In the control shown in FIG. 7, when one of the compressors (2A to 2D) is not operating and the pressure P (t) of the air tank 12 decreases, the compressor is two seconds before the lower limit pressure Pmin is reached. One unit starts and a starting current is generated. Before the starting current of the first unit is relaxed, the second compressor is started 2 seconds before the lower limit pressure Pmin is reached again, and a starting current is generated. Further, before the starting current for the first and second hits is relaxed, the third compressor is started 2 seconds before the lower limit pressure Pmin is reached again, and a starting current is generated. If the situation where the second and third startup currents overlap before the first startup current is relaxed, a large current flows in the power supply circuit. For this reason, heat generation and voltage drop of the power supply wiring may occur, which may cause a start failure of the motor and failure of other devices.
図４に本実施例における運転パターンを示す。図７と同様に圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）４台の増加が必要とされた場合について説明する。 FIG. 4 shows an operation pattern in this embodiment. The case where the increase of four compression apparatuses (2A-2D) is needed similarly to FIG. 7 is demonstrated.
図４に示す制御では、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）が１台も運転していない状態で、空気タンク１２の圧力P(t)が下降し、下限圧力Pminに達する２秒前に圧縮装置を起動する。ここで、図７に示す制御では圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）が１台ずつ起動される。一方、本実施例では、起動が必要な台数(Nst)は４台でTd閾値は２秒であるから、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の起動台数が数式８により計算され、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）のうち２台が起動される。 In the control shown in FIG. 4, the pressure P (t) of the air tank 12 drops and the compressor is turned on 2 seconds before the lower limit pressure Pmin is reached with no compressors (2A to 2D) operating. to start. Here, in the control shown in FIG. 7, the compression devices (2A to 2D) are activated one by one. On the other hand, in this embodiment, since the number of units (Nst) that need to be activated is four and the Td threshold is 2 seconds, the number of activated units of the compression devices (2A to 2D) is calculated by Equation 8 and the compression devices (2A to 2A to 2D) are activated.
その後、再度下限圧力Pminに達する２秒前には、起動が必要な台数(Nst)は２台でTd閾値は２秒となるから数式８の計算により圧縮装置１台起動する。最後、再度下限圧力Pminに達する２秒前に上記と同様に圧縮装置１台起動する。 After that, two seconds before reaching the lower limit pressure Pmin again, the number of units (Nst) that need to be started (Nst) is two and the Td threshold value is 2 seconds. Finally, one compressor is started in the same manner as described above two seconds before the lower limit pressure Pmin is reached again.
本実施例では、空気使用量に応じて同時に起動する圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数を計算して変更することを特徴としている。空気使用量が多く、運転する必要がある圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数が多い場合は、複数台の圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を同時に起動するが、空気使用量が少なく、運転する必要がある圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）台数が少ない場合は図７と同様に１台ずつ起動する。 The present embodiment is characterized in that the number of compressors (2A to 2D) that are started simultaneously is calculated and changed according to the amount of air used. When the amount of air used is large and the number of compressors (2A to 2D) that need to be operated is large, a plurality of compressors (2A to 2D) are started at the same time. When there is a small number of compressors (2A to 2D), one unit is started up as in FIG.
図４に本実施例における空気タンク１２内の圧力P(t)と圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数と併せて本実施例における起動電流を示す。 FIG. 4 shows the starting current in this embodiment together with the pressure P (t) in the air tank 12 and the number of operating compressors (2A to 2D) in this embodiment.
本実施例では、圧縮装置起動台数Nstを使用空気量に応じて変更する。圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の起動タイミングが最初に来た時に、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）のうち２台が同時に起動する。そのため、２台分の起動電流が重なるが、３台目が起動する前に、１台目と２台目の起動電流が時間の経過により緩和される。これにより、３台目の起動電流との重なりが無く、起動電流の最大値を抑えられる効果がわかる。本実施例では最初の起動タイミングで２台の圧縮装置を同時に起動することで、３台目の圧縮装置が起動タイミングするを図７の場合と比べ遅らせたため、圧縮装置３台の起動電流が重ならない。即ち、複数台の圧縮装置を同時に起動させたほうが短い時間間隔で順次起動させるよりも起動電流の最大値を抑えることができる。 In the present embodiment, the number Nst of starting compressors is changed according to the amount of air used. When the start timing of the compression devices (2A to 2D) comes first, two of the compression devices (2A to 2D) are started simultaneously. Therefore, the start-up currents for the two units overlap, but before the third unit starts, the start-up currents for the first and second units are alleviated over time. Thereby, there is no overlap with the starting current of the third unit, and the effect of suppressing the maximum value of the starting current can be understood. In this embodiment, since the two compressors are started simultaneously at the first start timing, the start timing of the third compressor is delayed compared to the case of FIG. Don't be. That is, it is possible to suppress the maximum value of the starting current when starting a plurality of compression devices simultaneously rather than sequentially starting them at a short time interval.
以上より、本実施例では、空気タンク１２の圧力P(t)が下限圧力Pminを下回らないように必要な吐出し空気量を提供しつつ、起動電流の上昇を抑制し、空気圧縮システムの信頼性・寿命を向上することができる。 As described above, in this embodiment, while providing the necessary discharge air amount so that the pressure P (t) of the air tank 12 does not fall below the lower limit pressure Pmin, the rise of the starting current is suppressed and the reliability of the air compression system is improved. Property and life can be improved.
図５、６を用いて本発明の実施例２を説明する。空気圧縮システムの全体構成図（図１）、空気タンク１２及び空気配管１０Ａ〜１０Ｄの合計容量Vの測定方法（図２）は実施例１と同様なため、説明を省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration diagram of the air compression system (FIG. 1) and the method for measuring the total capacity V of the air tank 12 and the air pipes 10 </ b> A to 10 </ b> D (FIG. 2) are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
本実施例は、使用空気量に応じて、起動判定に用いるTd閾値を変更することを特徴とする。 The present embodiment is characterized in that the Td threshold used for the activation determination is changed according to the amount of air used.
図５〜図６を用いて、台数制御装置の圧力測定値P(t)を用いて、圧縮装置の運転台数の制御処理を説明する。 A control process for the number of operating compressors will be described using the pressure measurement value P (t) of the number control device with reference to FIGS.
まず、図５を用いて、空気使用量に応じて、圧縮装置２Ａ〜２Ｄの運転台数を制御する方法を説明する。図５に示す運転制御処理は、予め決められたサンプリング周期Ts（例えば２００ｍｓ）毎に行うものである。 First, a method of controlling the number of operating compressors 2A to 2D according to the amount of air used will be described with reference to FIG. The operation control process shown in FIG. 5 is performed every predetermined sampling cycle Ts (for example, 200 ms).
ステップ１では、圧力センサ１５からの圧力信号を用いて、一定のサンプリング周期Tsで現在の空気タンク１２内の圧力P(t)を計測する。
In
次に、ステップ２では、空気タンク１２内の圧力値P (t)が予め設定された空気タンク１２の下限圧力値Pminより小さいか否かを判定する。「Yes」と判定した場合、次のステップ３で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）をすべて起動させる。「No」と判定した場合、次のステップ４で空気タンク１２内の圧力値P (t)が予め設定された空気タンク１２の上限圧力値Pmax以上か否かを判定する。「Yes」と判定した場合、次のステップ５で圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）をすべて停止させる。「No」と判定した場合、ステップ６では現在測定した圧力P (t)と前回測定した圧力値P (t-1)を用い、数式３を用いてタンク圧力変化率Kを計算する。
Next, in step 2, it is determined whether or not the pressure value P (t) in the air tank 12 is smaller than a preset lower limit pressure value Pmin of the air tank 12. When it determines with "Yes", all the compression apparatuses (2A-2D) are started by the following step 3. If it is determined as “No”, it is determined in the
ステップ７ではステップ６で計算されたKがマイナスの値か否かを判定する。「Yes」と判定した場合、圧力が下降中ということで、ステップ８に移る。「No」と判定した場合、圧力が上昇中ということで、ステップ２０に移る。ステップ８では数式４を用いて、現在使用空気量Quを求める。
In step 7, it is determined whether or not K calculated in step 6 is a negative value. If it is determined as “Yes”, the process proceeds to Step 8 because the pressure is decreasing. When it determines with "No", it moves to step 20 because the pressure is rising. In step 8, the currently used air amount Qu is obtained using
次のステップ９では数式５を用いて、吐出し空気量が使用空気量を上回るのに必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数Nを求める。
In the next step 9,
次のステップ１０では数式６を用いて、さらに起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsを求める。 In the next step 10, the number Ns of the compression devices (2 </ b> A to 2 </ b> D) that need to be further activated is obtained using Equation 6.
ステップ１１では、数式１０を用いて起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsに比例した値になるように起動判定に用いるTd閾値を求める。本実施例では、Td閾値は、起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsに１秒をかけた値とした。
［数式１０］：Td閾値 = Ns×１
そして、ステップ１２では、数式７を用いて、下限圧力Pminと現在の圧力P(t)との差を圧力変化率Kで割ることによって、使用空気量が変化しなかった場合に現在の状態から下限圧力Pminまで達するまでの時間を計算する。計算した値をTd値とする
次のステップ１３で数式７で計算したTd値が数式１０で決められたTd閾値より小さいか否かを判定する。「No」と判定した場合、ステップ１５に移り、リターンする。「Yes」と判定した場合、ステップ１４で圧縮装置を１台起動した後、ステップ１５に移り、リターンする。
In step 11, the Td threshold value used for the activation determination is obtained so as to be a value proportional to the number Ns of the compression devices (2A to 2D) that need to be activated using Equation 10. In this embodiment, the Td threshold is a value obtained by multiplying the number Ns of compression devices (2A to 2D) that need to be activated by 1 second.
[Formula 10]: Td threshold = Ns × 1
Then, in step 12, by using Equation 7, the difference between the lower limit pressure Pmin and the current pressure P (t) is divided by the pressure change rate K, so that the current state is changed when the amount of air used has not changed. Calculate the time to reach the lower limit pressure Pmin. The calculated value is set as the Td value. In the next step 13, it is determined whether or not the Td value calculated by Equation 7 is smaller than the Td threshold value determined by Equation 10. When it determines with "No", it moves to step 15 and returns. When it determines with "Yes", after starting one compression apparatus by step 14, it moves to step 15 and returns.
ステップ７で「No」と判定した場合、ステップ２０に移り、圧力変化率Kがプラスか否かを判定する。「No」と判定した場合、使用空気量と吐出し空気量が釣合っているということで、ステップ１９に移り、リターンする。「Yes」と判定した場合、ステップ２１に移る。ステップ２１では、数式９を用いて上限圧力Pmaxと現在の圧力P (t)との差を圧力変化率Kで割ることによって、使用空気量が変化しなかった場合に現在の状態から下限圧力Pminまで達するまでの時間を計算する。計算した値をTu値とする。 If “No” is determined in Step 7, the process proceeds to Step 20 to determine whether or not the pressure change rate K is positive. When it determines with "No", it moves to step 19 because the amount of used air and the amount of discharge air are balancing, and returns. If “Yes” is determined, the process proceeds to step 21. In step 21, the difference between the upper limit pressure Pmax and the current pressure P (t) is divided by the pressure change rate K using Equation 9 to change the lower limit pressure Pmin from the current state when the amount of air used has not changed. Calculate the time to reach. The calculated value is the Tu value.
次のステップ２２ではTu値が数式１０で算出したTu閾値（例えば5秒）未満か否かを判定する。「No」と判定した場合、ステップ１５に移り、リターンする。「Yes」と判定した場合、ステップ２３で圧縮装置を１台停止させる。最後にステップ１５に移りリターンする。 In the next step 22, it is determined whether or not the Tu value is less than the Tu threshold (for example, 5 seconds) calculated by Expression 10. When it determines with "No", it moves to step 15 and returns. If it is determined as “Yes”, one compressor is stopped in step 23. Finally, the process proceeds to step 15 and returns.
図６と図７を用いて、比較技術を使用の場合と本実施例の場合の運転台数及び起動電流を比較する。 Using FIG. 6 and FIG. 7, the number of operating units and the starting current in the case of using the comparative technique and in the case of the present embodiment are compared.
まず、比較技術を利用した場合に、実施例１と同様な空気使用量条件で、圧縮装置４台が必要とされた時の運転パターンを図７に示す。 First, FIG. 7 shows an operation pattern when four compressors are required under the same air usage conditions as in Example 1 when the comparative technique is used.
図７では、起動判定に用いるTd閾値は起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsによらず一定（２秒）である。そのため、図７では、圧縮装置１台も運転していない状態で、空気タンク１２の圧力P(t)が下降し、下限圧力Pminに達する２秒前に圧縮装置１台が起動し、起動時の起動電流が発生する。１台目の起動電流が緩和される前に、再度下限圧力Pminに達す２秒前に２台目の圧縮装置が起動し、起動時の起動電流が発生する。そのような状況が続き、結果、１台目の起動電流が緩和される前に、２台目と３台目の起動電流が重なってしまい、電源回路に大きな電流が流れてしまう。そのため、電源配線の発熱や電圧降下が発生し、モータの起動不良及び他の装置の故障が発生する可能性がある。 In FIG. 7, the Td threshold value used for the activation determination is constant (2 seconds) regardless of the number Ns of compression devices (2A to 2D) that need to be activated. Therefore, in FIG. 7, when one compressor is not in operation, the pressure P (t) of the air tank 12 drops and one compressor is started two seconds before the lower limit pressure Pmin is reached. The starting current is generated. Before the starting current of the first unit is relaxed, the second compressor is started 2 seconds before the lower limit pressure Pmin is reached again, and a starting current at the time of starting is generated. Such a situation continues, and as a result, the start-up currents of the second and third units overlap before the start-up current of the first unit is relaxed, and a large current flows through the power supply circuit. For this reason, heat generation and voltage drop of the power supply wiring may occur, which may cause a start failure of the motor and failure of other devices.
図６に本実施例における空気タンク１２内の圧力P(t)と圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の運転台数と併せて本実施例における起動電流を示す。図６では図７と同じ条件で、圧縮装置４台が必要とされ、圧縮装置１台も運転していない状態における運転パターンを示す。空気タンク１２の圧力P(t)が下降し、使用空気量が変化しなかった場合に現在の状態から下限圧力Pminに達するまでの予測時間Tdが計算される。例えば、起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsを４台とすると、数式１０により、Td閾値は４秒となる。そして、予測時間TdがTd閾値(4秒)より小さくなった場合に圧縮装置を１台起動する。 FIG. 6 shows the starting current in this embodiment together with the pressure P (t) in the air tank 12 and the number of operating compressors (2A to 2D) in this embodiment. FIG. 6 shows an operation pattern in a state where four compressors are required and one compressor is not operating under the same conditions as FIG. When the pressure P (t) in the air tank 12 decreases and the amount of air used does not change, the predicted time Td until the lower limit pressure Pmin is reached from the current state is calculated. For example, assuming that the number Ns of compression devices (2A to 2D) that need to be activated is 4, the Td threshold value is 4 seconds according to Equation 10. Then, when the predicted time Td becomes smaller than the Td threshold (4 seconds), one compressor is activated.
その後、起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsが３台なった場合、Td閾値は３秒となる。予測時間TdがTd閾値(3秒)より小さくなった場合、圧縮装置をさらに１台起動する。そして、上記と同様に起動が必要な圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）の台数Nsが２台、１台となった場合、Td閾値はそれぞれ２秒、１秒となる。それぞれ、予測時間Tdが２秒、１秒より小さい時に、圧縮装置１台ずつ起動する。即ち、圧縮装置１台目の起動は下限圧力Pminに達するまでの予測時間Tdが４秒になったときに行い、２台目の起動は予測時間Tdが３秒になったときに行い、３台目の起動は予測時間Tdが２秒になったときに行い、最後の４台目の起動は予測時間Tdが１秒になったときに行うこととなる。 After that, when the number Ns of the compression devices (2A to 2D) that need to be activated becomes 3, the Td threshold value is 3 seconds. When the predicted time Td becomes smaller than the Td threshold (3 seconds), one more compression device is started. When the number Ns of the compression devices (2A to 2D) that need to be activated is two and one as in the above, the Td threshold values are 2 seconds and 1 second, respectively. Each of the compressors is activated when the predicted time Td is less than 2 seconds or 1 second. That is, the first compressor is activated when the predicted time Td until reaching the lower limit pressure Pmin is 4 seconds, and the second actuator is activated when the estimated time Td is 3 seconds. The activation of the first vehicle is performed when the predicted time Td becomes 2 seconds, and the activation of the last fourth device is performed when the estimated time Td becomes 1 second.
比較技術ではTd閾値が固定値(例えば2秒)である。一方、本実施例では、Td閾値を使用空気量に応じて変更することにし、必要な運転増加台数に比例する値とした。即ち、本実施例では、起動タイミングは運転増加必要な台数Nsと連動する。例えば、運転増加必要な台数Nsが多い場合、即ち、使用空気量が多い場合は、Td閾値増加させることで起動タイミングを早める。一方、運転増加必要な台数Nsが少ない場合、即ち、使用空気量が少ない場合は、Td閾値減少させることで起動タイミングを遅らせることとした。 In the comparison technique, the Td threshold is a fixed value (for example, 2 seconds). On the other hand, in this embodiment, the Td threshold value is changed in accordance with the amount of air used, and is set to a value proportional to the required increased number of operations. That is, in this embodiment, the start timing is linked to the number Ns that needs to be increased. For example, when the number Ns required to increase operation is large, that is, when the amount of air used is large, the activation timing is advanced by increasing the Td threshold. On the other hand, when the number Ns required to increase operation is small, that is, when the amount of air used is small, the start timing is delayed by decreasing the Td threshold.
本実施例では、運転増加必要な台数Nsが多い時に、起動タイミングを比較技術と比べ、早めることによって、圧縮装置の起動タイミングを分散させることができる。そのため、本実施例では、各モータ起動時の起動電流の重なりが無く、電流の最大値は１台分の起動電流のみとなる。一方、空気使用量が安定し、運転増加必要な台数Nsが少ない時に、比較技術と比べ起動タイミングもほぼ変わらないので、省エネ効果を保つことができる。 In the present embodiment, when the number Ns required to increase the operation is large, it is possible to disperse the start timings of the compression devices by speeding up the start timing as compared with the comparative technique. For this reason, in this embodiment, there is no overlap of starting currents at the time of starting each motor, and the maximum current value is only the starting current for one unit. On the other hand, when the amount of air used is stable and the number Ns required for increased operation is small, the start timing is almost the same as that of the comparative technology, so that the energy saving effect can be maintained.
以上より、本実施例では、空気タンク１２の圧力P(t)が下限圧力Pminを下回らないように必要な吐出し空気量を提供しつつ、起動電流の上昇を抑制し、空気圧縮システムの信頼性・寿命を向上することができる。本実施例では、圧縮装置（２Ａ〜２Ｄ）を１台ずつ起動し、起動電流の重なりをなくしたため、実施例１と比較して、さらに起動電流の上昇を抑制することができる。 As described above, in this embodiment, while providing the necessary discharge air amount so that the pressure P (t) of the air tank 12 does not fall below the lower limit pressure Pmin, the rise of the starting current is suppressed and the reliability of the air compression system is improved. Property and life can be improved. In the present embodiment, the compression devices (2A to 2D) are started one by one, and the overlap of the start currents is eliminated. Therefore, the increase of the start current can be further suppressed as compared with the first embodiment.
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The embodiments described so far are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
１・・・台数制御装置
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ・・・圧縮装置
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ・・・モータ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ・・・圧縮機本体
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ・・・制御回路
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ・・・タンク
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ・・・圧力センサ
１２・・・空気タンク
１５・・・圧力センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧縮装置で圧縮された流体を貯留する空気タンクと、
複数の前記圧縮装置の運転台数を制御する台数制御装置とを備え、
前記台数制御装置は、
前記空気タンクの圧力Ｐ（ｔ）が所定の下限圧力Ｐｍｉｎに達するまでの時間Ｔｄが閾値以下になると、停止している前記圧縮装置を起動させるものであり、
運転中の圧縮装置の台数Ｎｄと使用空気量Ｑｕとから起動が必要な台数Ｎｓを求め、起動が必要な台数Ｎｓに応じて前記時間Ｔｄの閾値を変更することを特徴とする流体圧縮システム。 A plurality of compression devices for compressing the fluid;
An air tank for storing the fluid compressed by the compression device;
A number control device for controlling the number of operating the plurality of compression devices,
The number controller is
When the time Td until the pressure P (t) of the air tank reaches a predetermined lower limit pressure Pmin is less than or equal to a threshold value, the compressor that is stopped is started.
A fluid compression system characterized in that the number Ns that needs to be activated is obtained from the number Nd of compressors in operation and the amount of air used Qu, and the threshold value of the time Td is changed according to the number Ns that needs to be activated.
前記圧縮装置で圧縮された流体を貯留する空気タンクと、
複数の前記圧縮装置の運転台数を制御する台数制御装置とを備え、
前記台数制御装置は、
前記空気タンクの圧力Ｐ（ｔ）が所定の下限圧力Ｐｍｉｎに達するまでの時間Ｔｄが閾値以下になると、前記時間Ｔｄの閾値と起動が必要な台数Ｎｓとから求めた起動台数Ｎｓｔの停止している圧縮装置を起動させるものであり、
前記起動が必要な台数Ｎｓを運転中の圧縮装置の台数Ｎｄと使用空気量Ｑｕとから計算し、前記時間Ｔｄの閾値を前記起動が必要な台数Ｎｓによって前記起動台数Ｎｓｔが変化しうるように設定しておくことで、前記使用空気量Ｑｕが多い場合に前記起動台数Ｎｓｔを増加させることを特徴とする流体圧縮システム。 A plurality of compression devices for compressing the fluid;
An air tank for storing the fluid compressed by the compression device;
A number control device for controlling the number of operating the plurality of compression devices,
The number controller is
Wherein the pressure of the air tank P (t) becomes less time Td is the threshold to reach a predetermined lower limit pressure Pmin, stop the activation number Nst and determined from the threshold and start the required number Ns of the time between Td To activate the compression device
The number Ns that needs to be activated is calculated from the number Nd of compressors that are in operation and the amount of air used Qu so that the threshold of the time Td can be changed by the number Ns that needs to be activated. By setting, the fluid compression system is characterized in that the startup number Nst is increased when the operating air amount Qu is large.
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