[发明专利]压缩机系统及其运转控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及压缩机系统及其运转控制方法，尤其涉及在将多台压缩机组合使用时合适的压缩机系统及其运转控制方法。

背景技术

在用于工厂空气源等的压缩机设备中，将多台压缩机组合，试验与空气的使用量相应的最佳的运转。此时，有将容量、形式不同的压缩机组合的情况。但是，压缩机的形式大略来分，具有容积形压缩机和涡轮形压缩机，分别显示不同的特性。

螺旋压缩机、往复压缩机、涡旋压缩机等容积形压缩机使压缩对象气体的容积强制性地收缩，提高压力。而且，相对于目标排出气体压力，允许规定的压力变动幅度，反复进行全负荷运转和无负荷运转，进行容量调整。再有，在具备变频器的容积形压缩机中，使用排出气体压力和目标压力的偏差，对马达转速进行PI（或PID）控制，进行容量调整。在这种转速控制式容积形压缩机中，相对于以往的反复进行全负荷运转和无负荷运转，进行容量调整的压缩机，能够以更少的消耗电力运转。另外，因为具有变频器，所以，在起动时能够避免大电流向马达流动，基本没有起动次数、起动频度的限制。

涡轮形压缩机是在通过离心力给予压缩对象气体运动能后，降低速度，提高压力的压缩机，在吸入口设置吸入节流阀，根据排出气体压力和目标压力的偏差，对吸入节流阀的开度进行PI（或PID）控制，进行容量调整。也就是说，调整吸入节流阀的角度，给予吸入气体回旋，使吸入气体流量变化，进行容量调整。

由于吸入节流控制使消耗动力与消耗气体流量的减少成比例地减少，所以，节能性高。但是，若通过吸入节流阀来减少气体流量，则产生被称为喘振的不稳定现象，例如三级涡轮形压缩机的情况下的吸入节流阀控制被限定在约70～100%的容量。

因此，在涡轮形压缩机中，为了实现更大范围的容量控制，在由吸入节流阀进行的容量控制中设定下限值（例如，上述例中，为70%负荷），为了在该下限值以下的容量范围进行运转，一并采用与容积形压缩机同样地反复进行全负荷运转和无负荷运转的通断控制。将它称为双重控制。或者，一并采用与排出气体压力变动相应地从放气阀将排出气体向大气开放的定风压控制。

使用了多台压缩机时的容量控制方法的例记载在专利文献1以及专利文献2中。在这些公报记载的压缩机设备中，容积形压缩机通过反复进行全负荷运转和无负荷运转的通断控制来进行容量调整，涡轮形压缩机作为全负荷运转的基本负载机被使用。

使用了多台压缩机时的台数控制的例记载在专利文献3中。在该公报记载的压缩机设备中，为了进一步提高节能性，使用几台涡轮形压缩机，通过涡轮形压缩机的吸入节流控制来将排出气体压力保持为大致一定，抑制排出气体压力的变动。

另外，在专利文献4记载的压缩机设备中，将多台涡轮压缩机并联连接，将所有的压缩机作为容量调整机，进行吸入节流控制。而且，在超过正在运转的所有的涡轮形压缩机能够进行吸入节流控制的范围的情况下，切换为放气控制或通断控制，进行容量控制。

在该专利文献4记载的方法中，在必要的气体量少的情况下，为了避免喘振，不得不使用由涡轮形压缩机进行的通断控制或放气控制，难以在整个区域提高节能性。因此，在专利文献5中，为了使运转压缩机的台数为最少，而将负荷容量划分为多个范围，在每个被划分的范围，切换成预先设定的运转压缩机的组合，进行运转。而且，优先对能够双重控制的涡轮形压缩机进行容量调整，在超过该涡轮形压缩机的容量可调整范围的情况下，将进行通断控制的容积形压缩机优先作为容量调整机。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平7-332248号公报

专利文献2:日本特开平7-119644号公报

专利文献3:日本特开平6-249190号公报

专利文献4:日本特开2006-63813号公报

专利文献5:日本特开2000-120583号公报

在上述以往的压缩机的台数控制运转的各例中，得到在特定的消耗风量下最佳的压缩机的组合运转。但是，在负荷变动变大，不得不变更运转的压缩机的组合、台数的情况下等，产生使正在工作的压缩机中的若干个停止的必要。起动时大电流在驱动压缩机的电动机流动，线圈温度上升。因此，为了防止电动机线圈寿命的缩短、烧损，对电动机的起动次数、起动频度设置限制。尤其是在频繁地产生必要的压缩机台数变化那样的大的负荷变动的情况下，使暂时不使用的压缩机仅在预定时间为无负荷运转，进行待机，在恢复需要后，再次使用。无负荷运转正在待机的压缩机的动力为浪费的消耗动力，成为有悖节能的控制。