專利名稱：螺旋壓縮裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能并行運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)的螺旋壓縮裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法，特別涉及能進(jìn)行根據(jù)螺旋壓縮裝置所發(fā)生的壓縮氣體消耗量的容量控制的螺旋壓縮裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
在備有多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)的壓縮空氣制造設(shè)備中，為使消耗動(dòng)力最少而將1臺(tái)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)和多臺(tái)轉(zhuǎn)速一定的壓縮組合使用的設(shè)計(jì)，已記述于日本特開(kāi)2000-161237號(hào)公報(bào)中。在此公報(bào)所描述的壓縮空氣制造設(shè)備中，對(duì)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)優(yōu)先進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，然后通過(guò)反轉(zhuǎn)控制或轉(zhuǎn)速控制，運(yùn)轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)多臺(tái)轉(zhuǎn)速一定的壓縮機(jī)。
另在日本特開(kāi)平4-159491號(hào)公報(bào)中則記載有，在使用1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)時(shí)，通過(guò)改變滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的切換周期，得以防止頻繁開(kāi)關(guān)導(dǎo)致的部件的耗損。
上述特開(kāi)2000-161237號(hào)公報(bào)中所述的壓縮空氣制造設(shè)備中，由于備有變速型的壓縮機(jī)，在作為相對(duì)于壓縮機(jī)額定排氣容量的消耗氣體容量的負(fù)荷率的廣范圍內(nèi)，具有高效率和能減少消耗功率的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)要求壓縮設(shè)備增大排氣容量時(shí)，就不得不使變速型的壓縮機(jī)也大容量化，而大容量的變速型壓縮機(jī)的價(jià)昂則會(huì)產(chǎn)生壓縮空氣制造設(shè)備制造費(fèi)用增大的不適合情形。
另外，上述特開(kāi)平4-159491號(hào)公報(bào)中所述的螺旋壓縮機(jī)是以整體式使用為前提，因而并未考慮到同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)壓縮機(jī)。而且，在制造壓縮氣體的螺旋壓縮裝置和需要者之間通常有過(guò)濾器與貯氣塔以至配管等的流道部件，這些部件由于沿其內(nèi)部流動(dòng)氣體的流速而改變著流道阻力。換言之，配管等的壓力損失當(dāng)負(fù)荷率減少時(shí)下降。迄今是在考慮到最大流量時(shí)的壓力損失下設(shè)定了壓縮機(jī)的排氣壓力，但為使壓縮機(jī)不耗費(fèi)多余的功率，當(dāng)壓力損失下降時(shí)最好能設(shè)定與此相對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)的排氣壓力。
本發(fā)明考慮到了上述先有技術(shù)的不適宜性，確定了下述目的在備有多臺(tái)負(fù)荷-無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)型螺旋壓縮機(jī)的螺旋壓縮裝置中，實(shí)現(xiàn)減少壓縮裝置的軸功率來(lái)作節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的特征在于，設(shè)有控制裝置，它根據(jù)需要者的壓縮氣體消耗量確定螺旋壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的臺(tái)數(shù)，使運(yùn)轉(zhuǎn)中的螺旋壓縮機(jī)除1臺(tái)第一螺旋壓縮機(jī)外全部的第二螺旋壓縮機(jī)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)第一螺旋壓縮機(jī)的負(fù)荷率改變第一與第二螺旋壓縮機(jī)全部的排氣壓力。
在上述方案中，最好是當(dāng)?shù)谝宦菪龎嚎s機(jī)的負(fù)荷率減小時(shí)，控制裝置使負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力這兩者，都低于第一螺旋壓縮機(jī)的預(yù)定的額定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力與額定無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力。此外，最好是當(dāng)降低了的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力超過(guò)預(yù)定的下限值時(shí)，控制裝置將負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始的壓縮機(jī)排氣壓力設(shè)定到此下限值。
再有，當(dāng)從第一螺旋壓縮機(jī)的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)到下一負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的周期在預(yù)定的時(shí)間范圍之外時(shí)，控制裝置最好使第一螺旋壓縮機(jī)的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力低于預(yù)定定額的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一螺旋壓縮裝置的特征在于，它備有多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)，由主控制器根據(jù)定時(shí)器測(cè)出的周期時(shí)間求得負(fù)荷率，根據(jù)此負(fù)荷率確定運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，而在確定出的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)中作這樣的控制使1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而使余下的1臺(tái)反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)上述這1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)，根據(jù)定時(shí)器新測(cè)出的周期時(shí)間求得負(fù)荷率，再根據(jù)此負(fù)荷率變動(dòng)排氣壓力計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)出的排氣壓力。若是負(fù)荷率減少，此主控制器最好控制1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)來(lái)降低排氣壓力計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)出的排氣壓力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)全部螺旋壓縮機(jī)求得的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的周期時(shí)間求出負(fù)荷率，根據(jù)此負(fù)荷率確定運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)，使運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的1臺(tái)反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而讓運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)中余下的螺旋壓縮機(jī)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行新的周期時(shí)間計(jì)測(cè)來(lái)求出負(fù)荷率，根據(jù)此負(fù)荷率改變反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的排氣壓力。
在上述方案中，最好是使反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)在負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力，隨負(fù)荷率的減小而降低，而在反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)在負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力達(dá)到預(yù)定的下限壓力時(shí)，則最好將負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力設(shè)定到此下限值，而改變無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力。
同時(shí)，最好是由螺旋壓縮裝置所具有的多臺(tái)螺旋機(jī)中一臺(tái)之中所設(shè)的主控制器來(lái)控制排氣壓力，并由主控制器來(lái)控制余剩的螺旋壓縮機(jī)中分別具有的副控制器。
圖1是本發(fā)明的螺旋壓縮裝置一實(shí)施例的框圖；圖2說(shuō)明負(fù)荷率與壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的關(guān)系；圖3說(shuō)明負(fù)荷率與排氣側(cè)壓力的關(guān)系。圖4說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施例中排氣側(cè)壓力與功率的時(shí)間變化，圖5例示本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的控制流程。圖6與圖7示明本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的另一實(shí)施例中排氣側(cè)壓力的變化。
下面據(jù)


本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。圖1是配備有本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的系統(tǒng)的一實(shí)施例的框圖。此螺旋壓縮裝置具有1臺(tái)主螺旋壓縮機(jī)A1和多臺(tái)副螺旋壓縮機(jī)A2-An。副螺旋壓縮機(jī)A2～An中分別設(shè)有控制它的副控制器B2～Bn。主螺旋壓縮機(jī)A1設(shè)有控制它的同時(shí)還控制副控制器B2～Bn的主控制器B1。
主控制器B1與副控制器B2～Bn之間設(shè)有中繼箱B0。中繼箱B0中最多可連接9臺(tái)副控制器。主控制器B1與中間箱B0之間由配線Sg1接續(xù)，中繼箱B0與各副控制器B2-Bn之間由配線Sg2-Sgn接續(xù)。主控制器B1中設(shè)有定時(shí)器T1，副控制器B2～Bn中分設(shè)有定時(shí)器T2～Tn。主壓縮機(jī)A1的排氣側(cè)d1與副壓縮機(jī)A2-An的排氣側(cè)d2～dn分別安裝有計(jì)測(cè)排氣側(cè)壓力的壓力計(jì)dt1～dtn。
主壓縮機(jī)A1的排氣側(cè)d1與副壓縮機(jī)A2～An的排氣側(cè)d2～dn由排氣配管作配管接續(xù)，由各壓縮機(jī)A1～An壓縮的氣體收集于貯氣塔等貯氣器1中。貯氣器1的下游側(cè)設(shè)有從壓縮氣體除去雜質(zhì)的氣體分離裝置或從壓縮氣體除去因氣體壓縮生成的泄水的除濕裝置2。在此氣體分離裝置或除濕裝置2的下游側(cè)則設(shè)有從壓縮氣體除去塵埃等的過(guò)濾器3。經(jīng)過(guò)濾器3除去了塵埃成份變得清凈的壓縮氣體，從氣體壓頭4輸送到需要者5的各裝置u1-um的吸入側(cè)。
下面說(shuō)明取上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施的操作。本實(shí)施例設(shè)有主壓縮機(jī)1臺(tái)、副壓縮機(jī)3臺(tái)、需要者的裝置5臺(tái)。根據(jù)需要者的裝置u1～u5的工作狀態(tài)，螺旋壓縮裝置的負(fù)荷率改變。這里所謂的負(fù)荷率Θ是由需要者5所消耗的氣體流量∑Qi與各螺旋壓縮機(jī)的最大流量Q1max～Q4max(m3/min)之比所表示的量。而Θ＝∑Qi/(Q1max+Q2max+Q3max+Q4max)但在先有的螺旋壓縮裝置中，當(dāng)負(fù)荷率的變化如圖2的上部分所示時(shí)，安裝于主壓縮機(jī)A1中的螺旋壓縮裝置的排氣壓力則例如按圖2的下部分那樣變化。在此下部分的圖中，P1是需要者的必要壓力(末端壓力)，是螺旋壓縮裝置作為排出壓力保證的值。在此P1中考慮到了從壓力計(jì)的檢測(cè)地到需要者的配管損失等的各種損失。P2是包含有伴隨多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)A1-A4的容量控制與參數(shù)控制等運(yùn)轉(zhuǎn)狀況變化時(shí)變動(dòng)部分中緩沖成分的值。P3則是對(duì)螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行容量控制之際的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始?jí)毫?。P3要設(shè)定成用來(lái)防止螺旋壓縮機(jī)頻繁開(kāi)/關(guān)導(dǎo)致的機(jī)器損耗。例如在排氣壓力是表壓0.7MPa的螺旋壓縮裝置中，P1為0.7MPa+x(x為流道阻力損失部分)，P2是比P1約高0.02MPa的壓力，P3則設(shè)定為0.8MPa。
從圖2可知，當(dāng)需要者5一側(cè)的負(fù)荷率減少時(shí)，螺旋壓縮裝置的末端壓力即上升。其原因之一是需要者5一側(cè)的氣體消耗量減少，從螺旋壓縮機(jī)A1～A2的排出側(cè)d1～d4到需要者5的裝置u1～u5的吸入側(cè)的配管壓力損失減小。螺旋壓縮裝置中必需的壓力仍然還是P1，當(dāng)需要者5的裝置u1-u5的工作量減小而負(fù)荷率減少時(shí)，即為圖2的下部分中陰影表示的部分。壓力P3與P2間的部成為完全無(wú)用的壓縮。于是，本發(fā)明通過(guò)減少圖2中陰影所示的部分來(lái)減少螺旋壓縮裝置的軸功率。
現(xiàn)在用圖3說(shuō)明這種減少功率的原理。以主螺旋壓縮機(jī)A1和3臺(tái)副螺旋壓縮機(jī)A2～A4的容量完全相同的情形為例。需要者的氣體消耗量設(shè)定為負(fù)荷率Θ從100％變化到0％。負(fù)荷率為100％時(shí)，由于不使所有各臺(tái)螺旋壓縮機(jī)全部運(yùn)轉(zhuǎn)就不能供給需要者5的氣體消耗，故必需各臺(tái)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)此時(shí)的時(shí)間為0。在負(fù)荷率Θ從100％減少到75％的時(shí)間0～t1之間，使3臺(tái)螺旋壓縮機(jī)A1～A3滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在圖3中以區(qū)域AR2表示這種情形。另一方面，只將螺旋壓縮機(jī)A4這1臺(tái)作容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中的容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)以圖3中的區(qū)域AR1示明。
在負(fù)荷率從75％減少到50％的時(shí)間t1～t2中，停動(dòng)先前進(jìn)行容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)A4，而新進(jìn)行容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)A3。這時(shí)，另兩臺(tái)壓縮機(jī)A1、A2繼續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在負(fù)荷率從50％減至25％的時(shí)間t2～t3之間，停動(dòng)先前進(jìn)行容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)A3，新開(kāi)始容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)A2。此時(shí)，壓縮機(jī)A4保持停機(jī)，壓縮機(jī)A1繼續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在負(fù)荷率從25％變化到0％的時(shí)間t3～t4之間，壓縮機(jī)A2停動(dòng)。容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)A1。壓縮機(jī)A3、A4照舊停動(dòng)。
在對(duì)多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行這樣的臺(tái)數(shù)控制中，使進(jìn)行容量控制的壓縮機(jī)的排氣壓力根據(jù)該壓縮機(jī)的負(fù)荷率變化。在此，各壓縮機(jī)的負(fù)荷率對(duì)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)為100％，對(duì)停轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)為0％。根據(jù)容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)中壓縮機(jī)Ak的負(fù)荷率Θk，可以由下式(式1)求得螺旋壓縮裝置的負(fù)荷率Θ。而各個(gè)壓縮機(jī)的負(fù)荷率Θk則可根據(jù)需要者5的氣體消耗量∑Qi與各壓縮機(jī)Aj的最大流量Qmaxj(j＝1～4)求出。Θi=(ΣQj-Σki-1Qmaxk)/Qmaxi]]>Θ=ΣNQmaxk×Θk/ΣNQmaxk----(1)]]>這樣，若是容量控制運(yùn)轉(zhuǎn)中壓縮機(jī)的負(fù)荷率減少，則應(yīng)根據(jù)負(fù)荷率Θ使此壓縮機(jī)的排氣壓力從最大排氣壓力Pmax按Pmax3→Pmax2→Pmax1順次減少。此時(shí)，滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的其他壓縮機(jī)由于經(jīng)排氣側(cè)配管Cd與容量控制中的壓縮機(jī)連通，而與容量控制中的壓縮機(jī)有相同的壓力變化。
上述排氣壓力的減少量由以下方式確定。預(yù)先在主控制器B1的存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)各螺旋壓縮機(jī)A1～A4的最大流量Qmax1～Qmax4。主控制器B1的存儲(chǔ)部還存儲(chǔ)有螺旋壓縮裝置具有的全部壓縮機(jī)A1～A4在全部滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從壓縮機(jī)A1～A4的排氣側(cè)d1～d4到需要者的設(shè)備入口S1～S5的配管壓力損失PLOSS的數(shù)據(jù)。
應(yīng)用式(1)求螺旋壓縮裝置全體的負(fù)荷率Θ，再據(jù)下式(2)求此負(fù)荷率Θ中的配管壓力損失PL。
PL＝PLOSS×Θk(2)上式中的k是根據(jù)螺旋壓縮機(jī)A1～A4與需要者5的裝置u1～u5間設(shè)置的設(shè)備種類相異而產(chǎn)生的不同壓力損失種類來(lái)調(diào)整配管壓力損失PL的指數(shù)。據(jù)式(2)可由下式(3)求得配管壓力損失差ΔPL。
ΔPL＝PLOSS-PL(3)這就是說(shuō)，可知在負(fù)荷率為Θ時(shí)，只需以比最大負(fù)荷率時(shí)少ΔPL的壓力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)螺旋壓縮裝置即可。應(yīng)用上面的式(1)～(3)求出各負(fù)荷率下的配管壓力損失差ΔPL，將這樣求得的壓力損失差ΔPL傳送給各個(gè)副控制器B2～B4。
具體例子示于圖4中。在時(shí)間t0時(shí)，設(shè)需要者5必需的下限壓力只是Pmin。這里，由于需要者5消耗了氣體，故將容量控制用壓縮機(jī)從無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)由壓力計(jì)檢測(cè)出的排氣壓力從Pmin升高到Pmax。Pmin與Pmax的平均壓力以Pave表示。在時(shí)間t1，當(dāng)達(dá)到最大壓力時(shí)，容量控制用壓縮機(jī)從負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
在時(shí)間t2，由于達(dá)到了下限壓力，主控制器將容量控制用壓縮機(jī)從無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)變換到負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。但在圖4中雖未示明但負(fù)荷率發(fā)生了減少，因而變更排氣壓力設(shè)定值。具體地說(shuō)，容量控制用壓縮機(jī)的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓力和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓力到該時(shí)為止雖為Pmin與Pmax，但它們分別下降到了Pxmin與Pxmax。因此，在容量控制用壓縮機(jī)排氣側(cè)測(cè)定的排氣壓力，根據(jù)先有的控制方法得到以圖4中Pα所示曲線表明的形式，但此處變成此圖中以Pβ所示曲線表明的情形。
再有，在圖4的實(shí)施例的情形，于時(shí)間t5，負(fù)荷率上升，因而使容量控制用壓縮機(jī)的排氣壓力的下限設(shè)定值與上限設(shè)定值返回為Pmin與Pmax。以下反復(fù)這樣的控制。
排氣壓力如圖4所示變化時(shí)的螺旋壓縮機(jī)的軸功率L的變化則如該圖下部分所示。負(fù)荷率Θ接近100％時(shí)，軸功率在對(duì)應(yīng)于排氣壓力的設(shè)定下限值Pmin與設(shè)定上限值Pmax的下限值Lmin與上限值Lmax之間變化(Lα)。當(dāng)負(fù)荷率減少，排氣壓力的設(shè)定下限值與上限值Pxmin與Pxmax變化時(shí)，軸功率L也相應(yīng)地改變?yōu)橄孪拗礚xmin與上限值Lxmax(Lβ)。于是，與排氣壓力設(shè)定值不變更時(shí)相比，可以減少軸功率圖4中陰影區(qū)面積的部分。
在上述實(shí)施例中，計(jì)算負(fù)荷率時(shí)用到了需要者5的氣體消耗量。此氣體消耗量可通過(guò)于排氣配管Cd系統(tǒng)中安裝流量計(jì)求出。但對(duì)于大容量的螺旋壓縮裝置而言，流量系統(tǒng)的價(jià)格高昂，因而一般是根據(jù)設(shè)于主控制器B1或副控制器B2～B4中的定時(shí)器T1～T4測(cè)出的時(shí)間來(lái)求流量。即當(dāng)容量控制壓縮機(jī)的負(fù)荷率Θi大時(shí)，進(jìn)行此容量控制的壓縮機(jī)的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，而無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間變短。相反，容量控制壓縮機(jī)的負(fù)荷率Θi小時(shí)，進(jìn)行此容量控制的壓縮機(jī)的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變短，而無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間變長(zhǎng)。
于是，通過(guò)測(cè)定這種變換周期，就能與負(fù)荷率相適應(yīng)。設(shè)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間為Δt2，負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間為Δt1，則作為變換周期的周期時(shí)間Δt以下式表示。
Δt＝Δt1+Δt2主控制器B1所具備的定時(shí)器T1測(cè)定此周期時(shí)間Δt以及Δt1與Δt2，由主控制器B1判斷此時(shí)間Δt是否是在設(shè)定范圍Δtmin～Δtmax之間。當(dāng)變換周期Δt比設(shè)定范圍過(guò)短時(shí)，變換中所需各控制閥的開(kāi)/關(guān)頻率高而會(huì)損耗控制閥。因此，最好將變換周期Δt取作為設(shè)定下限之上。
另一方面，若變換周期在設(shè)定上限之上，則相對(duì)于螺旋壓縮裝置的能力而言，氣體消耗量或是極端的多或是極端的少。氣體消耗量的多寡可由負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的比例決定。于是，根據(jù)此負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的比以及周期時(shí)間，可以獲知?dú)怏w消耗量極端少的情況。此時(shí)，按前述的理由，最好降低排氣壓力的上限值以減少耗用無(wú)用的功率。此外，在周期時(shí)間長(zhǎng)但負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的比例大時(shí)，由于氣體消耗量多，不降低排氣壓力。
測(cè)定周期時(shí)間，來(lái)改變排氣壓力的控制流程如圖5所示。此流程由主控制器B1實(shí)行。首先設(shè)定從無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)變換為滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力即下限壓力Pmin。與此相反，利用配管壓力損失差ΔPL的初始設(shè)定值，設(shè)定變換為無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的壓力即上限壓力Pmax。進(jìn)而設(shè)定考慮到螺旋壓縮裝置所用控制閥等控制部件的壽命而決定的最小變換時(shí)間Δtmin(步驟6)。運(yùn)轉(zhuǎn)螺旋壓縮裝置，測(cè)定對(duì)應(yīng)于需要者的氣體消耗量的周期時(shí)間Δt(步驟7)。此周期時(shí)間Δt的測(cè)定采用多次測(cè)定周期時(shí)間Δt的平均值，來(lái)排除因突然變化產(chǎn)生的影響。
然后將測(cè)定的周期時(shí)間Δt與預(yù)先設(shè)定的周期時(shí)間的最小值Δtmin比較(步驟8)。當(dāng)測(cè)定的周期時(shí)間Δt與設(shè)定的最小值Δtmin相同時(shí)，將此設(shè)定值原樣保持(步驟9a)。當(dāng)測(cè)定的周期時(shí)間Δt比設(shè)定的最小值Δtmin小(步驟9b)時(shí)或測(cè)定的周期時(shí)間Δt比設(shè)定的最小值Δtmin大(步驟9c)時(shí)，都根據(jù)下式變更上限設(shè)定壓力。
Pmax-Pmin＝ΔPx＝ΔPL×Δtmin/Δt(4)反復(fù)以上操作(步驟2)。由此可將下限設(shè)定壓力Pmin與上限設(shè)定壓力Pmax的壓力差ΔPx控制到必要的最小限度。通過(guò)將此數(shù)據(jù)傳送給副控制器B2～B4，能降低螺旋壓縮機(jī)A1～A4側(cè)排氣壓力的變動(dòng)幅度。
圖6示明本發(fā)明另一實(shí)施例。此實(shí)施例是不改變下限設(shè)定壓力Pmin而只改變上限設(shè)定壓力Pmax的情形。下限設(shè)定壓力Pmin受到需要者5的裝置u1～u5的必要壓力的限制。因此，有時(shí)難以改變下限設(shè)定壓力Pmin。本實(shí)施例便是在這種情形下減少功率的方法。圖6的上部分示明的是先有技術(shù)中負(fù)荷-無(wú)負(fù)荷型的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制時(shí)排氣壓力的變化。周期時(shí)間Δt為Δtα，在周期時(shí)間的設(shè)定范圍Δtmin-Δtmax之外，在圖6的下部分所示情形中，為使周期時(shí)間在設(shè)定范圍Δtmin～Δtmax之內(nèi)，將上限設(shè)定壓力設(shè)定為低于Pmax的Pxmax。結(jié)果，周期時(shí)間成為比Δtα小的Δtβ，可以減少功率Lmax與Lmin之間的陰影部。
圖7中示明了本發(fā)明的又一實(shí)施例。此實(shí)施例是以上兩實(shí)施例結(jié)合的結(jié)果，具體地說(shuō)，是由對(duì)應(yīng)于負(fù)荷率使壓縮機(jī)排氣側(cè)的上限設(shè)定壓力與下限設(shè)定壓力兩者都變化的第一階段和在下限設(shè)定壓力達(dá)到設(shè)定限度時(shí)只使上限設(shè)定壓力變化的第二階段組成。在由于氣體消耗量減少而使上限設(shè)定壓力從Pmax變化到Pxmax的同時(shí)，也使下限設(shè)定壓力從Pmin降低到Pxmin。結(jié)果，周期時(shí)間從Δta變到Δtb。周期時(shí)間Δt就連Δtb也比允許范圍長(zhǎng)，而為了使周期時(shí)間在允許范圍內(nèi)成為Δtc時(shí)，使Pxmax降低到Pymax。由此，可與前述實(shí)施例相同降低螺旋壓縮機(jī)的軸功率。
上述實(shí)施例是以螺旋壓縮機(jī)1臺(tái)、副螺旋壓縮機(jī)3臺(tái)、需要者的裝置5臺(tái)為例進(jìn)行說(shuō)明，但顯然，螺旋壓縮機(jī)以及需要者裝置的參數(shù)等是不受此限制的；此外是在每個(gè)螺旋壓縮機(jī)中各設(shè)有1個(gè)排氣側(cè)的壓力計(jì)，但要是有能夠檢測(cè)出從螺旋壓縮機(jī)的排氣配管到需要者的裝置的配管間的壓力的裝置，則只需1個(gè)即可；定時(shí)器雖然分設(shè)在各個(gè)控制器中，但僅有1個(gè)即可；主控制器與副螺旋壓縮機(jī)雖取固定形式，但可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)來(lái)變動(dòng)主控制器與主螺旋壓縮機(jī)；若通過(guò)適當(dāng)?shù)刈兏鼤簳r(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)來(lái)使螺旋壓縮機(jī)的工作時(shí)間平均化，則可降低螺旋壓縮裝置的維修頻率；再有，上述實(shí)施例中的壓縮機(jī)容量雖為相同的，但也可將容量不同的壓縮機(jī)多臺(tái)加以組合。
這就是說(shuō)，本說(shuō)明書(shū)中所述的以上各實(shí)施例是用于例示而非限定目的的。存在于本發(fā)明真正精神與范圍內(nèi)的變形例完全包含在本發(fā)明之中。
根據(jù)以上各實(shí)施例，由于能對(duì)應(yīng)于需要者的氣體消耗量即負(fù)荷率的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)螺旋壓縮裝置的排氣壓力范圍，使得滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的切換間隔時(shí)間成為預(yù)先確定的變換間隔時(shí)間范圍，故可降低平均運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。結(jié)果可以減少運(yùn)轉(zhuǎn)功率，實(shí)現(xiàn)省能。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于能依照需要者的壓縮氣體消耗量即負(fù)荷率來(lái)控制壓縮機(jī)的排氣壓力，故可減少無(wú)用的壓縮機(jī)的功率，達(dá)到節(jié)能目的。
權(quán)利要求
1.螺旋壓縮裝置，它備有多臺(tái)反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行容量控制的螺旋壓縮機(jī)，其特征在于，設(shè)有根據(jù)需要者的壓縮氣體消耗量確定螺旋壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，使運(yùn)轉(zhuǎn)中的螺旋壓縮機(jī)除1臺(tái)第一螺旋壓縮機(jī)外，其余全部的第二螺旋壓縮機(jī)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，依據(jù)上述第一螺旋壓縮機(jī)的負(fù)荷率改變此第一與第二螺旋壓縮機(jī)全部的排氣壓力的控制裝置。
2.權(quán)利要求1所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于所述控制裝置在前述第一螺旋壓縮機(jī)的負(fù)荷率減小時(shí)，使負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力，低于第一螺旋壓縮機(jī)的預(yù)定定額的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力與預(yù)定定額的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力。
3.權(quán)利要求2所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于所述控制裝置在降低了的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力超過(guò)預(yù)定的下限值時(shí)，將負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力設(shè)定到此下限值。
4.權(quán)利要求2所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于所述控制裝置當(dāng)前述第一螺旋壓縮機(jī)的從負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)到下一負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的周期在預(yù)定的時(shí)間范圍以外時(shí)，使第一螺旋壓縮機(jī)的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力低于預(yù)定定額的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的壓縮機(jī)排氣壓力。
5.螺旋壓縮裝置，它具備有進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的1臺(tái)主螺旋壓縮機(jī)；與此主螺旋壓縮機(jī)的排氣側(cè)經(jīng)配管連接，進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的至少1臺(tái)副螺旋壓縮機(jī)；控制主螺旋壓縮機(jī)的主控制器；與此主控制器接續(xù)而設(shè)于各個(gè)副螺旋壓縮機(jī)中的副控制器；設(shè)于上述主螺旋壓縮機(jī)的排氣側(cè)的配管和安裝在從此配管延伸出來(lái)將排出氣體導(dǎo)至需要者的配管之任一中的排氣壓力計(jì)測(cè)裝置；計(jì)測(cè)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的周期時(shí)間，設(shè)于上述主控制器或至少一個(gè)副控制器中的定時(shí)器；其特征在于，上述主控制器根據(jù)上述定時(shí)器測(cè)出的周期時(shí)間求得負(fù)荷率，據(jù)此負(fù)荷率確定進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，在所確定的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)之中使1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而對(duì)于余剩的1臺(tái)控制其反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于此1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)根據(jù)上述定時(shí)器新測(cè)定的周期時(shí)間求得負(fù)荷率，而依據(jù)這一負(fù)荷率改變前述排氣壓力計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)的排氣壓力。
6.權(quán)利要求5所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于所述主控制器在負(fù)荷率減少時(shí)，控制前述1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)以降低上述排氣壓力計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)的排氣壓力。
7.螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，此螺旋壓縮裝置是進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)在排氣側(cè)相連通的，其特征在于，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)全部的螺旋壓縮機(jī)求得的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的周期時(shí)間求出負(fù)荷率，據(jù)此負(fù)荷率確定運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)，使運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的1臺(tái)反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)中余剩的螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)于反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)新測(cè)定周期時(shí)間來(lái)求負(fù)荷率，依據(jù)此負(fù)荷率改變反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)的排氣壓力。
8.權(quán)利要求7所述的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，使所述反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)在負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力隨著負(fù)荷率的減小而降低。
9.權(quán)利要求8所述的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，當(dāng)所述反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋壓縮機(jī)在負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力達(dá)到預(yù)定的下限壓力時(shí)，將負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力設(shè)定到此下限值，而使無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的排氣壓力變化。
10.權(quán)利要求7所述的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，由設(shè)于螺旋壓縮裝置所具有的多臺(tái)螺旋壓縮機(jī)的1臺(tái)之中的主控制器來(lái)控制前述的排氣壓力。
11.權(quán)利要求10所述的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，由上述主控制器來(lái)控制前述余剩的螺旋壓縮機(jī)各自具有的副控制器。
全文摘要
具備有多臺(tái)反復(fù)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)與無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行容量控制的螺旋壓縮機(jī)的螺旋壓縮裝置,使用與具有氣體消耗設(shè)備的需要者的壓縮氣體消耗量相對(duì)應(yīng)的定時(shí)器的輸出,由主控制器確定多臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)。使確定了運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)中除1臺(tái)外其余全部的壓縮機(jī)作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),然后,根據(jù)所除外的1臺(tái)螺旋壓縮機(jī)的負(fù)荷率由主控制器控制各壓縮機(jī)的排氣壓力。此時(shí)將壓力計(jì)測(cè)器檢測(cè)出的螺旋壓縮機(jī)的排氣壓力控制成比最大氣體消耗量時(shí)的低。
文檔編號(hào)F04C18/16GK1344866SQ0110891
公開(kāi)日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日
發(fā)明者金崎和也, 廣瀨新一, 沖田純二, 鶴誠(chéng)司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, T－泰克株式會(huì)社