气体压缩机及其控制方法与流程

本发明涉及气体压缩机，特别是涉及具有多台压缩机主体的气体压缩机的控制方法。

背景技术：

作为具有多台压缩机主体的压缩机的控制方法的背景技术，具有专利文献1。专利文献1中记载有如下点，一种压缩机的运转方法，该压缩机具有由逆变器进行转速控制的并联配置的多台压缩机主体、使这些压缩机主体的各排出流路汇合的一条主排出流路，进行控制以将该主排出流路中的排出压力保持成一定，其中，为了调整排出压力，在相对于压缩机主体内的处于运转状态的压缩机主体全部总是平等地进行转速控制，并且向主排出流路的压缩气体供给过量，且即使使运转中的压缩机主体的台数减少一台也足够的情况下，减少该台数，另一方面，在即使使运转中的压缩机主体满负荷运转，上述压缩气体供给也不足的情况下，使台数增大一台。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-122078号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

专利文献1中，通过逆变器的转速控制控制压缩机的排出压力，在随着使用空气量的增加，排出压力降低且比目标值压力低的情况下，向逆变器输出提高电动机的转速的指令转速信号。但是，当即使使压缩机主体满负荷运转，压缩空气量的供给也不足时，排出压力降低。因此，在运转中的压缩机主体的台数为n的情况下，在检测出的排出压力比预定的下限设定压力低的情况下，以无条件追加压缩机主体的运转台数的方式进行台数控制。但是，由于没有考虑压力的增减的延迟时间，所以对如下课题未进行考虑，在使用空气量急剧的增加的情况下，会产生压缩机的排出压力减少至必要以上的压力的下冲和控制延迟。

鉴于这些课题，本发明的目的在于，提供能够在压缩机主体的台数控制中降低排出压力的变动的气体压缩机及其控制方法。

用于解决课题的方法

本发明鉴于上述背景技术及课题，举出其一例，提供一种气体压缩机，其具有多个由压缩机主体、驱动该压缩机主体的电动机和对该电动机进行转速控制的逆变器构成的压缩机单元，并具有控制各逆变器的控制装置，各压缩机主体的排出配管汇合到一个主排出配管，通过利用各逆变器控制各个压缩机主体的驱动频率，来控制排出配管的压力且控制主排出配管的排出压力，该气体压缩机中，控制装置根据在提高压缩机主体的电动机的驱动频率到达上限频率之前的驱动频率的时刻的主排出配管的排出压力的伴随时间经过的变化量和其压力值，判断是否能够通过该压缩机主体的电动机的驱动频率增加进行恢复，控制压缩机主体的运转台数增加。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够在压缩机主体的台数控制中降低排出压力的变动的气体压缩机及其控制方法。

附图说明

图1是实施例1的气体压缩机的背面立体图。

图2是说明成为实施例1的前提的运转台数增加控制的图。

图3是说明实施例1的运转台数增加控制的图。

图4是实施例1的运转台数增加控制的处理流程图。

图5是说明实施例1的每一台压缩机的排出空气量q(p)的特性的图。

图6是说明实施例1的每单位压力梯度的不足空气量k(p)的特性的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。

(实施例1)

本实施例的气体压缩机将装载多台压缩机主体的气体压缩机设为前提。另外，本实施例中，以压缩空气的气体压缩机为例进行说明。

图1是本实施例的气体压缩机的背面立体图。图1中表示将背面板30、侧面板31、上面板32卸下的状态，本实施例中，如图1所示，由3级压缩机单元构成，各个压缩机单元分别利用压缩机主体10、11、12和逆变器20、21、22构成。另外，各个压缩机主体10、11、12利用各个逆变器20、21、22，控制驱动压缩机主体的各个电动机(图中隐藏而看不到)的驱动频率。另外，具有控制各逆变器的控制装置(图中隐藏而看不到)。另外，各个压缩机主体的排出配管汇合成一个主排出配管，通过利用各逆变器控制各个压缩机主体的电动机的驱动频率并进行电动机的转速控制，来控制排出配管的压力并控制主排出配管的排出压力。即，控制装置通过利用逆变器对各个压缩机主体的排出压力进行转速控制，来控制气体压缩机整体的排出压力。例如，相对于气体压缩机的输出22kw，能够利用3台7.5kw的压缩机主体进行应对。

图2是说明成为本实施例的前提的运转台数增加控制的图。图2是在使用空气量增加，且即使增加运转频率，空气量也不足的情况下，增加压缩机主体的运转台数的处理。图2中，(a)表示气体压缩机的排出压力(以后，只要没有特别说明，将气体压缩机的排出压力即主排出配管中的排出压力简称为排出压力)的时间经过，(b)、(c)表示压缩机主体1、2的电动机的驱动频率(以后，称为压缩机主体的驱动频率)的时间经过。图2中，在将压缩机主体1设为主机，且将压缩机主体2设为从动机的情况下，在期间tp1假定仅通过主机，在逆变器的转速控制下，以气体压缩机的排出压力通过pid控制成为一定压力的方式控制的情况。在此，在使用空气量增加的情况下，以通过逆变器的转速控制提高压缩机主体1的驱动频率的方式控制。而且，当在时刻t1到达上限频率时，不会进一步提高频率，所以气体压缩机的排出压力减少。而且，当排出压力在时刻t2到达下限压力时，进行增加压缩机主体的动作台数的处理。即，相对于压缩机主体2输出指令值，增加压缩机主体2的驱动频率，利用压缩机主体2实现排出压力增加。

在此，在使用空气量的急剧的增加的情况下，压缩机主体2的逆变器进行的转速控制不及时，未使压缩机的排出压力上升至必要以上，生成压缩空气量低于使用压缩空气量，排出压力低于下限压力值，而产生压力的下冲。

因此，本实施例中，利用在提高压缩机主体的驱动频率到达上限频率之前的驱动频率的时刻的排出压力的伴随时间经过的变化量和其压力值，判断是否能够通过压缩机主体的驱动频率增加进行恢复，控制压缩机主体的运转台数增加。

图3是说明本实施例的运转台数增加控制的图。图3中，条件与图2相同，与图2不同的点在于，(d)表示空气消耗量，(b)、(c)中，在提高压缩机主体1的驱动频率到达上限频率之前的驱动频率的时刻的时刻t3，求得排出压力的伴随时间经过的变化量，即斜率td。即，运算式(1)。

(式1)

dp/dt＝(po-po(t-1))/dt…(1)

在此，p0：测定压力，p0(t-1)：1秒前的测定压力。

而且，根据排出压力的斜率td和排出压力值p0，根据压缩机主体的驱动频率的可增加量fp，判断是否能够恢复空气消耗量kp，控制压缩机主体的运转台数增加。即，在排出余力剩余量比不足空气量少的情况下，增加压缩机主体的运转台数。由此，能够提前抑制压力降低，能够防止使用空气量的急剧的增加引起的排出压力的降低。

图4是本实施例的运转台数增加控制的处理流程。图4中，首先，在步骤s10中，判断动作中的压缩机主体的驱动频率f0是否为限定频率以上。在此，判断与由压力限定的最高驱动频率fmax(p)的比是否比运转台数增加判定驱动频率比rf大，例如如果为90％以上，则进入s11。步骤s11中，判断排出压力p0是否为目标控制压力pt以下且压力降低中。在yes的情况下，进入s12，并计算排出压力的斜率，即作为伴随时间经过的变化量的压力梯度dp/dt＝(po-po(t-1))/dt。另外，步骤s13中，进行排出余力剩余量运算。具体而言，运算式(2)。

(式2)

在此，q(p)：每一台压缩机的排出空气量，n：运转台数。

此外，每一台压缩机的排出空气量q(p)具有图5所示那样的特性。即，相对于压力p0的增加而单调减少。

接着，在步骤s14中，进行不足空气量运算。具体而言，运算式(3)。

(式3)

在此，k(p)：每单位压力梯度(-0.01mpa/s)的不足空气量。

此外，每单位压力梯度的不足空气量k(p)具有图6所示那样的特性。即，相对于压力p0的增加而单调减少。

而且，步骤s15中，进行余力的过不足判定。即，判断步骤s13中求得的排出余力剩余量是否比步骤s14中求得的不足空气量小。而且，在排出余力剩余量比不足空气量少的情况下，在步骤s16中增加压缩机主体的运转台数。另外，在排出余力剩余量比不足空气量大的情况下，转移至步骤s17，增加压缩机主体的驱动频率并增加电动机的转速。

在步骤s11中为no的情况下，p0也不是目标控制压力pt以下，也不是压力降低中，所以进入s17，降低压缩机主体的驱动频率并减少电动机的转速。

另外，在步骤s10中为no的情况下，驱动频率f0为限定频率以内，所以进入s19，并进行通常的转速控制，如果排出压力p0为目标控制压力pt以下，则在步骤s20中增加压缩机主体的驱动频率，如果排出压力p0不是目标控制压力pt以下，则在步骤s21中降低压缩机主体的驱动频率。

当结束以上的处理时，在步骤s22返回最初，并反复进行以上的处理。

这样，根据本实施例，根据在提高压缩机主体的驱动频率到达上限频率之前的驱动频率的时刻的主排出配管的排出压力的伴随时间经过的变化量和其压力值，判断是否能够通过压缩机主体的驱动频率增加进行恢复，控制压缩机主体的运转台数增加，所以能够抑制产生使用空气量的急剧的增加的情况的压缩机的排出压力会减少至必要以上的压力的下冲和控制延迟，能够提供能够在压缩机主体的台数控制中降低排出压力的变动的气体压缩机及其控制方法。

(实施例2)

本实施例对抑制增加运转台数之后，进一步进行运转台数增加控制的情况的不良情况的例子进行说明。

进行实施例1的运转台数增加控制，刚增加运转台数后，追加运转的压缩机主体通过逆变器控制增加压缩机主体的驱动频率，提高驱动压缩机主体的电动机的转速，通过逆变器的转速控制，以气体压缩机的排出压力通过pid控制而成为一定压力的方式控制。在此，由于在成为一定压力之前会发生控制延迟，所以可以认为例如如果在刚增加运转台数后，就进行下一次运转台数增加控制，则会变成使用过渡状态下的排出压力或压缩机主体的驱动频率进行运转台数增加控制，这会引起错误动作。

于是，在刚增加压缩机主体的运转台数后至经过规定时间，不进行下一次运转台数增加的控制。另外，在刚增加压缩机主体的运转台数后，确认到驱动压缩机主体的电动机的转速成为稳定值之后，进行下一次运转台数增加的控制。

由此，能够抑制进行使用了刚增加运转台数后的过渡状态下的排出压力或压缩机主体的驱动频率的运转台数增加控制，能够防止引起错误动作。

以上对实施例进行了说明，但本发明不限定于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述实施例是为了容易理解本发明而进行详细地说明的内容，未必限定于具有说明的全部的结构的内容。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也能够在某实施例的结构中加入其他实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、替换。

附图标记说明

10、11、12：压缩机主体

20、21、22：逆变器

30：背面板

31：侧面板

32：上面板。