油冷式压缩机的运转方法

专利名称：油冷式压缩机的运转方法
技术领域：
本发明涉及一种油冷式压缩机的运转方法，更详细地说，涉及一 种使压缩机主体停止后能在不诱发驱动马达异常的情况下迅速再起动 的油冷式压缩机的运转方法。
背景技术：
在螺杆压缩机中，将从吸入流路的吸入口吸入的气体取入到压缩 机主体中，通过驱动马达使收纳在该压缩机主体中的阴阳一对螺杆转 子旋转而进行压缩，将该被压缩的压缩气体经由与前述压缩机主体的 排出口连接的排出流路供给到需要目的地。通常，压缩机在压缩机主 体的吸入口侧具有吸入调整阀，并具有从前述排出流路分支而将通过 前述排出流路的压缩气体的一部分释放的放气阀，在该压缩机中，通 过负栽/卸栽控制运转，进行排出容量的调整，该负栽/卸栽控制运转 是指，若排出侧的压力变高，则将前述吸入调整阀关闭，将前述放气 阀打开，反之，若排出側的压力变低，则将前述吸入调整阀打开，将 前述放气阀关闭。
但是，在这样的螺杆压缩机中，在排出压力较高的停止状态下， 压缩机主体的驱动转矩比驱动马达的起动转矩大，在该状态下，若想 要起动压缩机主体，则会引起驱动马达的烧结等异常，所以实际上压 缩机主体不能再起动。因此，预先假定压缩机主体停止后通过前述放
定压力为止的时间，在该时间内不能使压缩机主体再起动.
关于这样的现有技术实例，参照图2进行说明。图2是表示内置 有变频器的密封型螺杆压缩机单元的整体构成的空气流向图。在该现 有技术实例所涉及的密封型螺杆压缩机的控制方法中，预先设定从变 频器跳闸(trip)发生时到使分离器26内压降低到压缩机主体21能再 起动的压力所需的重试等待时间，在变频器跳闸发生时，基于来自变 频器24的指令，在分离器26的内压降低到压缩机主体21能再起动的 压力的预先设定的前述重试等待时间内，将分离器26内的压缩空气吸入，并使其通过节流阀25上形成的放气孔而释放到大气中(参照日本 特许第3255213号公报)。
根据该现有技术实例所涉及的密封型螺杆压缩机的控制方法，到 再起动为止的停机时间(重试等待时间)是假定即使在以最高排出压 力停机的情况下也能再起动的时间而进行设定，所以在几乎所有情况 下都会在经过该停机时间之前成为能再起动的压力状态，上述停机时 间(重试等待时间)往往特别长，此外，由于一旦使压缩机主体停止， 则在再起动为止的时间内都不能使压缩机起动，所以有时可能导致压 缩气体在需要目的地压力降低的问题。
此外，在使油冷式螺杆压缩机停止后，为了尽早地再起动，希望 缩短放气时间，但若使排出压力急剧降低，则油分离回收器内的润滑 油中溶入的气泡一下子膨胀，使油面上升。若该油面超过上限，则油 分离回收器内的润滑油会与压缩气体一起，被送向前述油分离回收器 下游侧的排出流路，产生由此导致的不良状况和油回收效率降低等问 题。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种油冷式压缩机的运转方法，在 螺杆转子被旋转驱动的油冷式压缩机中，能在不发生驱动马达的烧结 等异常且不使油分离回收器内的润滑油起泡的情况下，迅速且可靠地 4吏驱动马达再起动。
为了实现前述目的，本发明是一种油冷式压缩机的运转方法，所 述油冷式压缩机包括使收纳在压缩机主体内的螺杆转子旋转的驱动 马达、通过前述螺杆转子的旋转对从吸入流路的吸入口吸入的气体进 行压缩的压缩机主体、与该压缩机主体的排出口连接的排出流路、和 检测通过该排出流路的压缩气体的压力的排出压力检测机构，在该方 法中，基于由前迷排出压力检测机构检测的排出压力Pd，运算前述压 缩机主体的驱动转矩Tc,在算出的前述驱动转矩Tc比前述驱动马达的 起动转矩Tm小的状态下，使前述压缩机主体起动。
根据这种本发明的油冷式压缩机的运转方法，通过前述排出压力 检测机构检测排出压力Pd，基于由前述排出压力检测机构检测的排出 压力Pd，运算前述压缩机主体的驱动转矩Tc，在算出的前述驱动转矩Tc比前述驱动马达的起动转矩Tm小的状态下，使前述压缩机主体起 动，所以能在不发生驱动马达的烧结异常且不使油分离回收器内的润 滑油起泡的情况下，迅速且可靠地使压缩机主体再起动。因此，不会 导致压缩气体在需要目的地压力降低。
在前述本发明的油冷式压缩机的运转方法中，前述油冷式压缩机 还具备从前述排出流路分支而将通过前述排出流路的压缩气体的一部 分释放的放气机构，在使前述压缩机主体停止之前，通过前述放气机 构将压缩气体释放，基于由前述排出压力检测机构检测到的排出压力 Pd运算前述压缩机主体的驱动转矩Tc，在算出的前述驱动转矩Tc比 前述驱动马达的起动转矩Tm小的状态下，使压缩机主体停止，从而使 前述驱动转矩Tc处于比前述驱动马达的起动转矩Tm小的状态。
根据这样的本发明的油冷式压缩机的运转方法，在前述压缩机主 体停止前，通过前述放气机构将压缩气体释放而使前述排出压力Pd降 低，基于由前述排出压力检测机构检测到的排出压力Pd运算前述压缩 机主体的驱动转矩Tc，在算出的前述驱动转矩Tc比前述驱动马达的起 动转矩Tm小的状态下，使压缩机主体停止，所以，不会发生驱动马达 的烧结异常且不会使油分离回收器内的润滑油起泡，即使在刚停机后 也能立即使压缩机主体再起动，并且能迅速地压缩出空气.
在前述油冷式压缩机的运转方法中，可通过判断前述排出压力Pd 是否比由前述起动转矩Tm确定的既定值小，来进行前述驱动转矩Tc 是否比前述起动转矩Tm小的判断。其中可通过判断前述排出压力Pd 是否满足下式(1)，来进行前述驱动转矩Tc是否比前述起动转矩Tm 小的判断，
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中
n:压缩机主体的转速； c、 a、 常数； t:加速时间；
J:在驱动轴作用下旋转的部分的转动惯量； Q二 ii x p 。
另外，虽然需要基于由排出压力检测机构检测到的排出压力Pd运算压缩机主体的驱动转矩Tc，但是，优选由既定的检测机构检测吸入 压力Ps、螺杆转子的转速n，不仅基于检测压力Pd，还基于吸入压力 Ps、螺杆转子的转速n，运算驱动转矩Tc。由此，能得到准确的驱动 转矩Tc。进而，能更显著地起到"迅速且可靠地使压缩机主体再起动" 这一效果。


图1是用于说明本发明实施方式所涉及的油冷式压缩机的运转方 法的系统图。
图2是表示内置有变频器的密封型螺杆压缩机单元的整体构成的 空气流向图。
具体实施例方式
首先，参照图1对本发明实施方式1所涉及的油冷式压缩机的运 转方法进行以下说明。图1是用于说明本发明实施方式所涉及的油冷 式压缩机的运转方法的系统图。该油冷式压缩机是螺杆压缩机，具有 压缩机主体l，所述压缩机主体1具有下述结构阴阳一对螺杆转子2 啮合且可旋转地收纳在转子壳体内部。
在压缩机主体l的吸入口 la上连接有吸入流路3，在压缩机主体 l的排出口 lb处连接有排出流路4。构成压缩机主体1的前述阴阳一 对螺杆转子2中的一个(通常为阳转子)连接在驱动马达5的驱动轴 5a上。通过该驱动马达5使螺杆转子2旋转，由此从吸入流路3供给 的气体被压缩机主体1压缩，作为高压气体而排出到排出流路4。另夕卜， 其中螺杆转子2在通常运转时以恒定转速旋转.
在前述吸入流路3中，设置有对通过该吸入流路3的气体的流量 进行调整的吸入调整阀6，借助控制器15对前述吸入调整阀6的阀6a 的开度进行控制，来调整吸入流量。在该压缩机运转时，将前述吸入 调整阀6的阀6a的开度设为全开而将气体吸入，并将后述的放气阀10 设为全闭而使排出压力提高，来制造压缩气体。
此外，在前述排出流路4中装有油分离回收器7，在油分离回收器 7内部具有油分离元件7a。由于流入该油分离回收器7中的高压气体 中混入有少量的油，所以利用油分离回收器7内部所具有的油分离元件7a对该油进行捕捉。被油分离元件7a捕捉的油在自重作用下滴下， 在油分离回收器7内部下方形成油贮存部7b。这样回收到油贮存部7b 中的油从前述油分离回收器7通过与前述压缩机主体1连通的未图示 的油循环流路进行循环。
进而，在前述排出流路4中，设置有保压单向阀8。从前述排出口 lb和保压单向阀8之间的排出流路4，分支出与大气连通的放气流路9， 在前述放气流路9中设置有放气阀10。即，可通过该放气流路9将通 过排出流路4的压缩气体的一部分释放到大气中。在压缩机主体1停 止时，将前述吸入调整阀6设为全闭，并且将压缩空气从前述放气阀 IO緩緩地释放到大气中，使排出流路4内的压缩空气的压力一点点降 低。
进而，在比前述排出口 lb靠下游的排出流路4上，换言之，在比 设置有前述保压单向阀8的部位靠上游侧的排出流路4或油分离回收 器7上，设置有排出压力检测机构11，以便能检测该流路的排出压力 Pd。该排出压力检测机构11由可将检测到的排出压力Pd作为压力信 号进行发送的公知的压力计构成，将被检测的压力信号发送到控制器 15。
本发明实施方式1所涉及的油冷式压缩机的运转方法中，在使运 转的压缩机主体1暂时停止后，如果通过前述排出压力检测机构11检 测且被发送到前述控制器15的排出压力Pd，是预先设定在该控制器 15内的、使得前述压缩机主体1的驱动转矩Tc比前述驱动马达5的起 动转矩Tm小的压力以下，则将前述压缩机主体l再起动，该使得前述 压缩机主体1的驱动转矩Tc比前述驱动马达5的起动转矩Tm小的压 力，可根据试验求出而预先设定在前述控制器15内，但也可基于以下 说明的运算式，预先将运算电路装入到前述控制器15内，
一般地，压缩机主体l的输出动力P (KW)由下式(2)表示，
<formula>formula see original document page 8</formula> (2)
其中，
Ps:压缩机主体的吸入压力(MPa) Pd:压缩机主体的排出压力(MPa) Q:压缩机主体的吸入气体流量(m7min)k:多变指数.
另一方面，驱动压缩机主体1时所需的满栽转矩Tc (kg m)由下 式(3)表示。
Tc = Tcd+Tca (3) 其中
Tcd:恒定转速下的稳定运转时作用于驱动轴的稳定的负荷转矩 (kg - m)
Tea:用于驱动轴的旋转加速的过渡性负荷转矩(kg .in), 上述稳定的负荷转矩Ted及过渡性负荷转矩Tea分别如下式(4 )、
(5)那样表示.
Tcd= (P/n) xo: (4)
其中
n:压缩机主体的转速(rpm)
oc:當教(=1/ (9. 8x2丌xO. 06))
Tca= J x厶n/ (Cx t) (5)
其中
J:在驱动轴作用下旋转的部分的转动惯量(kg m2) t:加速时间(sec )
An:时间t期间内转子的转速变化量(rpm/sec)
C:常数(理想情况下是重力加速度g-9. 8[m/sec2，但实际上要
考虑对应于驱动轴转速的能量损失的差异等而根据经验确定)
因此，为了使被电动马达驱动的压缩机主体再起动，在电动马达的最 大驱动转矩Tm (kg . m)和前述满栽转矩Tc (kg . m)之间，下式(6)
必须成立。
Tc^Tm (6)
由前述排出压力检测机构11检测用于判断上式(6)的满栽转矩 Tc的排出压力Pd,并且将该排出压力信号发送到前述控制器15，通过 收纳在该控制器15内的运算机构算出满栽转矩Tc.该控制器"在压 缩机主体1停止后，判断出由前述排出压力Pd算出的满载转矩Tc达 到满足上式(6)的状态时，立即使压缩机主体l起动.
其中，如果设则在驱动马达5起动时，作为负荷转矩，产生(Tca + Tcd)这一 满栽转矩，所以若以
进行计算，则根据(3) ~ (5)式，<formula>formula see original document page 10</formula>
此外，若设Ps-l (MPa，大气压)，则上式进而如下所示。<formula>formula see original document page 10</formula>就Pd求解该式，则求出下式。<formula>formula see original document page 10</formula>
(1)
即，判断Tc是否小于等于Tm与判断上式(1)是同义的. 另外，
Q:由于与转速成比例，所以为P xn (其中p为常数) n:由于是恒定转速下进行的运转，所以由下式任意地确定。 n-120xf (频率)/Pm (马达的极数)
t:加速时间(可以预先确定的变量).
如上所述，根据本发明的油冷式压缩机的运转方法，通过排出压 力检测机构检测排出压力Pd，若该排出压力Pd在使得前述压缩机主体 的驱动转矩Tc比驱动马达的起动转矩Tm小的压力以下，则将前述压 缩机主体再起动，所以能在不发生驱动马达的烧结异常且不使油分离 回收器内的润滑油起泡的情况下，迅速且可靠地使压缩机主体再起动。因此，不会导致压缩气体在需要目的地压力降低。
接着，参照前面的图1，对本发明实施方式2所涉及的油冷式压缩 机的运转方法进行说明。其中，本发明实施方式2与上述实施方式1 的不同之处在于，控制器15内装入的运转方法不同，除了这些不同之 处以外，与上述实施方式1完全相同，以下对该不同点进行说明。
即，在上述实施方式l中，由排出压力检测机构ll检测排出压力 Pd，若该排出压力Pd为使得前述压缩机主体1的驱动转矩Tc比驱动马 达5的起动转矩Tm小的压力以下，则使前述压缩机主体1再起动，相 对于此，本发明实施方式2所涉及的油冷式压缩机的运转方法是装入 到前述控制器15内而构成的下述再起动方法在压缩机主体1停止前， 通过前述放气机构10緩緩地将压缩气体释放而使前述排出压力Pd降 低，在该排出压力Pd使得Tc《Tm的状态下使压缩机主体l停止。
因此，根据本发明所涉及的油冷式压缩机的运转方法，在压缩机 主体停止前，通过放气机构将压缩气体释放而使前述排出压力Pd降低， 在该排出压力Pd变为使得前述压缩机主体的驱动转矩Tc比驱动马达 的起动转矩Tm小的压力以下的状态下，使压缩机主体停止，所以，要 停止之前，(6)式的关系已经成立，从而即使在停机后也能立即使压 缩机主体再起动。即，在使压缩机停止后，可立即将压缩气体再次供 给到供给目的地。
另外，也可代替上述实施方式1而构成为，基于由前述排出压力 检测机构11检测的排出压力Pd，运算前述压缩机主体1的驱动转矩 Tc，若算出的前述驱动转矩Tc比前述驱动马达的驱动转矩Tm小，则 使前述压缩机主体1再起动。该情况下，优选在吸入流路3上设置吸 入压力检测机构(与排出压力检测机构11同样的压力计)，以便能检 测该部分的压力也就是吸入压力Ps。此外，优选在螺杆转子2的轴端 部设置编码器或电位计，以便能检测螺杆转子的转速n。
或者，在驱动马达5构成为能在所谓变频器的作用下以任意的转 速旋转的情况下，也可基于从该变频器输出的用于监控的频率f的信 号，算出螺杆转子的转速n。优选地，不仅基于检测的排出压力Pd， 也基于检测或算出的吸入压力Ps、螺杆转子的转速n,运算驱动转矩 Tc.可通过上式(2)、 (3)、 (4)、 (5)等运算驱动转矩Tc,由 此，能得到准确的驱动转矩Tc，从而能更显著地起到"能迅速且可靠地使压缩机主体再起动"这一效果，
此外，也可代替上述实施方式2而构成为，基于由前述排出压力 检测机构ll检测的排出压力Pd运算前述压缩机主体l的驱动转矩Tc， 若算出的前述驱动转矩Tc比前述驱动马达的起动转矩Tm小，则使前 述压缩机主体1再起动。在这种情况下，优选能检测或算出吸入压力 Ps、螺杆转子的转速n,例如在吸入流路3中设置吸入压力检测机构等。
优选不仅基于检测到的检测压力Pd，也基于检测或算出的吸入压 力Ps、螺杆转子的转速n，运算驱动转矩Tc。可通过上式(2 ) 、 ( 3 )、 (4)、 (5)等运算驱动转矩Tc。由此，能得到准确的驱动转矩Tc， 能更显著地起到"即使在刚停机后，也可马上使压缩机主体再起动， 并且能迅速地再供给压缩空气"这一效果.
即，螺杆转子的稳定转速原本应该由压缩机的规格决定。但是， 由于存在各种误差原因和变动原因，所以有时实际运转中的螺杆转子 稳定转速与本来值产生偏差。因此，希望预先检测并存储实际运转的 螺杆转子的转速，在求解Tc时使用最近存储的螺杆转子转速，
权利要求
1.一种油冷式压缩机的运转方法，所述油冷式压缩机包括使收纳在压缩机主体内的螺杆转子旋转的驱动马达、通过前述螺杆转子的旋转对从吸入流路的吸入口吸入的气体进行压缩的压缩机主体、与该压缩机主体的排出口连接的排出流路、和检测通过该排出流路的压缩气体的压力的排出压力检测机构，该油冷式压缩机的运转方法的特征在于，基于由前述排出压力检测机构检测的排出压力(Pd)，运算前述压缩机主体的驱动转矩(Tc)，在算出的前述驱动转矩(Tc)比前述驱动马达的起动转矩(Tm)小的状态下，使前述压缩机主体起动。
2. 如权利要求1所述的油冷式压缩机的运转方法，其特征在于， 前述油冷式压缩机还具备从前述排出流路分支而将通过前述排出流路的压缩气体的一部分释放的放气机构，在使前述压缩机主体停止之前，通过前述放气机构将压缩气体释 放，基于由前述排出压力检测机构检测到的排出压力(Pd)运算前述 压缩机主体的驱动转矩(Tc),在算出的前述驱动转矩(Tc)比前述 驱动马达的起动转矩(Tm)小的状态下，使压缩机主体停止，从而获 得前述驱动转矩(Tc)比前述驱动马达的起动转矩(Tm)小的状态。
3. 如权利要求1或2所述的油冷式压缩机的运转方法，其特征在于，通过判断前述排出压力(Pd)是否比由前述起动转矩(Tm)确定 的既定值小，来进行前述驱动转矩(Tc)是否比前述起动转矩(Tm) 小的判断。
4. 如权利要求3所述的油冷式压缩机的运转方法，其特征在于，通过判断前述排出压力(Pd)是否满足下式(1)，来进行前述驱动转矩(Tc)是否比前述起动转矩(Tm)小的判断，Pd^[ (n2 (Tm. c t-J . n) /a /( ' c . t . Q} +1]"其中，n:压缩机主体的转速； c、 (x、 P:常数； t:加速时间；j:在驱动轴作用下旋转的部分的转动惯量; Q: nx p 。
全文摘要
本发明提供一种油冷式压缩机的运转方法，所述油冷式压缩机包括使收纳在压缩机主体内的螺杆转子旋转的驱动马达、通过前述螺杆转子的旋转对从吸入流路的吸入口吸入的气体进行压缩的压缩机主体、与该压缩机主体的排出口连接的排出流路、和检测通过该排出流路的压缩气体的压力的排出压力检测机构，其中，基于由前述排出压力检测机构检测的排出压力(Pd)，运算前述压缩机主体的驱动转矩(Tc)，在算出的前述驱动转矩(Tc)比前述驱动马达的起动转矩(Tm)小的状态下，使前述压缩机主体起动。通过这样的方法，能在不发生驱动马达的烧结等异常且不使油分离回收器内的润滑油起泡的情况下，迅速且可靠地使驱动马达起动。
文档编号F04C28/28GK101315077SQ20081009875
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者滨田克德 申请人:株式会社神户制钢所