[发明专利]涡轮机驱动装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及驱动多个涡轮机的多个变换器及其应用装置。

背景技术

在涡轮式泵、涡轮式送风机等的涡轮机中，给水量、风量与运行速度成比例，给水压、风压与运行速度的平方成比例，而且它们的输出与运行速度的三次方成比例。这表示随着负荷量的下降，其运行速度也会下降，因此具有能够实现节省能量等的优点。

以往使用多个变换器，进行速度控制，以使上述多个涡轮机的出口侧压力保持某种稳定的关系，同时进行这些多个变换器、涡轮机的运行顺序和台数控制。

因此，如果用多个变换器驱动上述多个涡轮机，进行速度控制和运行台数控制，那么能够比较容易地按照负荷变动高效率地控制其给水量、风量、给水压、风压。因此，可以认为，今后利用变换器进行速度控制仍会普及起来。

其中，用图1～图3说明在给水装置中使用变换器的例子。图1是给水装置的结构图，1是自来水配水管，2-1、2-2是配水管支管，3-1、3-2、3-3、3-4是闸阀，4-1、4-2是泵，5-1、5-2是电动机，6-1、6-2是止回阀，7是给水管，8是在内部有空气积存的压力罐，9、10分别是检测泵吸入侧和泵排出侧的压力传感器，根据检测部分的压力产生电信号。FS1、FS2是流量开关，在后述的图2、图3所示的过少水量QS以下时使流量开关开(ON)。CNU是控制装置，由动力电路部分和继电器电路部R及控制器CU构成，动力电路部分包括可变速驱动电动机5-1、5-2的变换器INV1、INV2，和进行漏电保护的漏电断路器ELB1、ELB2。继电器电路R配有晶体管TR、稳压电源Z、继电器52X1、52X2和它们与控制器CU的接口I/O。

控制器CU配有运算处理装置CPU(以下简称为CPU)、把来自压力传感器9、10的信号(模拟量)转换成数字信号的A/D转换器、对变换器INV1、INV2发出使给水系统达到要求的速度指令信号N1、N2指令的D/A转换器、向控制器CU提供电源的电源端子E、和向驱动上述继电器52X1、52X2的接口I/O发送信号S4的输出口PIO-1。此外，还配有：用于读入由设定装置C设定的设定值以便同样地按照图2、图3所示的泵运行特性运行的输入口PIO-2，漏电断路器ELB1、ELB2在各自因漏电等造成的断路时动作的接点ELBAL1、ELBAL2，以及用于读入变换器INV1、INV2因过负荷等而产生断路时的动作的接点INVAL1、INVAL2状态的输入口PIO-3。也就是说，CPU根据这些故障状态，使该泵停止，发出向处于暂停的其它泵进行替换运行的指令，并对其进行控制。

图2是表示利用以上说明的供水装置，单独运行一台泵或交替运行两台泵时的运行特性图，纵轴表示压力H，横轴表示取水量Q。曲线A是由变换器产生的运行速度N3，即用100％的运行速度驱动泵的情况下的Q-H性能曲线。同样地，曲线B、C、D分别是用N2、N1、N0的运行速度驱动泵时的Q-H性能曲线。再有，曲线F是管路阻抗曲线，例如，使用水量从水量Q1变化到水量Q0时，在泵的排出侧2如果按该曲线F的压力给水，那么表示在终端水栓上给水系统可得到的期望压力。还有，上述变换器INV1、INV2处于什么样的条件，例如加减速时间、是否以V/F(输出电压与输出频率特性等)旋转，由控制台CONS1、CONS2进行外部设定。也就是说，供水装置沿曲线F上的03→02→01→00运行泵。