油冷式壓縮機的運轉方法
2023-06-24 07:06:46 1
專利名稱：油冷式壓縮機的運轉方法
技術領域：
本發明涉及一種油冷式壓縮機的運轉方法，更詳細地說，涉及一 種使壓縮機主體停止後能在不誘發驅動馬達異常的情況下迅速再起動 的油冷式壓縮機的運轉方法。
背景技術：
在螺杆壓縮機中，將從吸入流路的吸入口吸入的氣體取入到壓縮 機主體中，通過驅動馬達使收納在該壓縮機主體中的陰陽一對螺杆轉 子旋轉而進行壓縮，將該被壓縮的壓縮氣體經由與前述壓縮機主體的 排出口連接的排出流路供給到需要目的地。通常，壓縮機在壓縮機主 體的吸入口側具有吸入調整閥，並具有從前述排出流路分支而將通過 前述排出流路的壓縮氣體的一部分釋放的放氣閥，在該壓縮機中，通 過負栽/卸栽控制運轉，進行排出容量的調整，該負栽/卸栽控制運轉 是指，若排出側的壓力變高，則將前述吸入調整閥關閉，將前述放氣 閥打開，反之，若排出側的壓力變低，則將前述吸入調整閥打開，將 前述放氣閥關閉。
但是，在這樣的螺杆壓縮機中，在排出壓力較高的停止狀態下， 壓縮機主體的驅動轉矩比驅動馬達的起動轉矩大，在該狀態下，若想 要起動壓縮機主體，則會引起驅動馬達的燒結等異常，所以實際上壓 縮機主體不能再起動。因此，預先假定壓縮機主體停止後通過前述放
定壓力為止的時間，在該時間內不能使壓縮機主體再起動.
關於這樣的現有技術實例，參照圖2進行說明。圖2是表示內置 有變頻器的密封型螺杆壓縮機單元的整體構成的空氣流向圖。在該現 有技術實例所涉及的密封型螺杆壓縮機的控制方法中，預先設定從變 頻器跳閘(trip)發生時到使分離器26內壓降低到壓縮機主體21能再 起動的壓力所需的重試等待時間，在變頻器跳閘發生時，基於來自變 頻器24的指令，在分離器26的內壓降低到壓縮機主體21能再起動的 壓力的預先設定的前述重試等待時間內，將分離器26內的壓縮空氣吸入，並使其通過節流閥25上形成的放氣孔而釋放到大氣中(參照日本 特許第3255213號公報)。
根據該現有技術實例所涉及的密封型螺杆壓縮機的控制方法，到 再起動為止的停機時間(重試等待時間)是假定即使在以最高排出壓 力停機的情況下也能再起動的時間而進行設定，所以在幾乎所有情況 下都會在經過該停機時間之前成為能再起動的壓力狀態，上述停機時 間(重試等待時間)往往特別長，此外，由於一旦使壓縮機主體停止， 則在再起動為止的時間內都不能使壓縮機起動，所以有時可能導致壓 縮氣體在需要目的地壓力降低的問題。
此外，在使油冷式螺杆壓縮機停止後，為了儘早地再起動，希望 縮短放氣時間，但若使排出壓力急劇降低，則油分離回收器內的潤滑 油中溶入的氣泡一下子膨脹，使油麵上升。若該油麵超過上限，則油 分離回收器內的潤滑油會與壓縮氣體一起，被送向前述油分離回收器 下遊側的排出流路，產生由此導致的不良狀況和油回收效率降低等問 題。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種油冷式壓縮機的運轉方法，在 螺杆轉子被旋轉驅動的油冷式壓縮機中，能在不發生驅動馬達的燒結 等異常且不使油分離回收器內的潤滑油起泡的情況下，迅速且可靠地 4吏驅動馬達再起動。
為了實現前述目的，本發明是一種油冷式壓縮機的運轉方法，所 述油冷式壓縮機包括使收納在壓縮機主體內的螺杆轉子旋轉的驅動 馬達、通過前述螺杆轉子的旋轉對從吸入流路的吸入口吸入的氣體進 行壓縮的壓縮機主體、與該壓縮機主體的排出口連接的排出流路、和 檢測通過該排出流路的壓縮氣體的壓力的排出壓力檢測機構，在該方 法中，基於由前迷排出壓力檢測機構檢測的排出壓力Pd，運算前述壓 縮機主體的驅動轉矩Tc,在算出的前述驅動轉矩Tc比前述驅動馬達的 起動轉矩Tm小的狀態下，使前述壓縮機主體起動。
根據這種本發明的油冷式壓縮機的運轉方法，通過前述排出壓力 檢測機構檢測排出壓力Pd，基於由前述排出壓力檢測機構檢測的排出 壓力Pd，運算前述壓縮機主體的驅動轉矩Tc，在算出的前述驅動轉矩Tc比前述驅動馬達的起動轉矩Tm小的狀態下，使前述壓縮機主體起 動，所以能在不發生驅動馬達的燒結異常且不使油分離回收器內的潤 滑油起泡的情況下，迅速且可靠地使壓縮機主體再起動。因此，不會 導致壓縮氣體在需要目的地壓力降低。
在前述本發明的油冷式壓縮機的運轉方法中，前述油冷式壓縮機 還具備從前述排出流路分支而將通過前述排出流路的壓縮氣體的一部 分釋放的放氣機構，在使前述壓縮機主體停止之前，通過前述放氣機 構將壓縮氣體釋放，基於由前述排出壓力檢測機構檢測到的排出壓力 Pd運算前述壓縮機主體的驅動轉矩Tc，在算出的前述驅動轉矩Tc比 前述驅動馬達的起動轉矩Tm小的狀態下，使壓縮機主體停止，從而使 前述驅動轉矩Tc處於比前述驅動馬達的起動轉矩Tm小的狀態。
根據這樣的本發明的油冷式壓縮機的運轉方法，在前述壓縮機主 體停止前，通過前述放氣機構將壓縮氣體釋放而使前述排出壓力Pd降 低，基於由前述排出壓力檢測機構檢測到的排出壓力Pd運算前述壓縮 機主體的驅動轉矩Tc，在算出的前述驅動轉矩Tc比前述驅動馬達的起 動轉矩Tm小的狀態下，使壓縮機主體停止，所以，不會發生驅動馬達 的燒結異常且不會使油分離回收器內的潤滑油起泡，即使在剛停機後 也能立即使壓縮機主體再起動，並且能迅速地壓縮出空氣.
在前述油冷式壓縮機的運轉方法中，可通過判斷前述排出壓力Pd 是否比由前述起動轉矩Tm確定的既定值小，來進行前述驅動轉矩Tc 是否比前述起動轉矩Tm小的判斷。其中可通過判斷前述排出壓力Pd 是否滿足下式(1)，來進行前述驅動轉矩Tc是否比前述起動轉矩Tm 小的判斷，
formula see original document page 6
其中
n:壓縮機主體的轉速； c、 a、 常數； t:加速時間；
J:在驅動軸作用下旋轉的部分的轉動慣量； Q二 ii x p 。
另外，雖然需要基於由排出壓力檢測機構檢測到的排出壓力Pd運算壓縮機主體的驅動轉矩Tc，但是，優選由既定的檢測機構檢測吸入 壓力Ps、螺杆轉子的轉速n，不僅基於檢測壓力Pd，還基於吸入壓力 Ps、螺杆轉子的轉速n，運算驅動轉矩Tc。由此，能得到準確的驅動 轉矩Tc。進而，能更顯著地起到"迅速且可靠地使壓縮機主體再起動" 這一效果。
圖1是用於說明本發明實施方式所涉及的油冷式壓縮機的運轉方 法的系統圖。
圖2是表示內置有變頻器的密封型螺杆壓縮機單元的整體構成的 空氣流向圖。
具體實施例方式
首先，參照圖1對本發明實施方式1所涉及的油冷式壓縮機的運 轉方法進行以下說明。圖1是用於說明本發明實施方式所涉及的油冷 式壓縮機的運轉方法的系統圖。該油冷式壓縮機是螺杆壓縮機，具有 壓縮機主體l，所述壓縮機主體1具有下述結構陰陽一對螺杆轉子2 嚙合且可旋轉地收納在轉子殼體內部。
在壓縮機主體l的吸入口 la上連接有吸入流路3，在壓縮機主體 l的排出口 lb處連接有排出流路4。構成壓縮機主體1的前述陰陽一 對螺杆轉子2中的一個(通常為陽轉子)連接在驅動馬達5的驅動軸 5a上。通過該驅動馬達5使螺杆轉子2旋轉，由此從吸入流路3供給 的氣體被壓縮機主體1壓縮，作為高壓氣體而排出到排出流路4。另夕卜， 其中螺杆轉子2在通常運轉時以恆定轉速旋轉.
在前述吸入流路3中，設置有對通過該吸入流路3的氣體的流量 進行調整的吸入調整閥6，藉助控制器15對前述吸入調整閥6的閥6a 的開度進行控制，來調整吸入流量。在該壓縮機運轉時，將前述吸入 調整閥6的閥6a的開度設為全開而將氣體吸入，並將後述的放氣閥10 設為全閉而使排出壓力提高，來製造壓縮氣體。
此外，在前述排出流路4中裝有油分離回收器7，在油分離回收器 7內部具有油分離元件7a。由於流入該油分離回收器7中的高壓氣體 中混入有少量的油，所以利用油分離回收器7內部所具有的油分離元件7a對該油進行捕捉。被油分離元件7a捕捉的油在自重作用下滴下， 在油分離回收器7內部下方形成油貯存部7b。這樣回收到油貯存部7b 中的油從前述油分離回收器7通過與前述壓縮機主體1連通的未圖示 的油循環流路進行循環。
進而，在前述排出流路4中，設置有保壓單向閥8。從前述排出口 lb和保壓單向閥8之間的排出流路4，分支出與大氣連通的放氣流路9， 在前述放氣流路9中設置有放氣閥10。即，可通過該放氣流路9將通 過排出流路4的壓縮氣體的一部分釋放到大氣中。在壓縮機主體1停 止時，將前述吸入調整閥6設為全閉，並且將壓縮空氣從前述放氣閥 IO緩緩地釋放到大氣中，使排出流路4內的壓縮空氣的壓力一點點降 低。
進而，在比前述排出口 lb靠下遊的排出流路4上，換言之，在比 設置有前述保壓單向閥8的部位靠上遊側的排出流路4或油分離回收 器7上，設置有排出壓力檢測機構11，以便能檢測該流路的排出壓力 Pd。該排出壓力檢測機構11由可將檢測到的排出壓力Pd作為壓力信 號進行發送的公知的壓力計構成，將被檢測的壓力信號發送到控制器 15。
本發明實施方式1所涉及的油冷式壓縮機的運轉方法中，在使運 轉的壓縮機主體1暫時停止後，如果通過前述排出壓力檢測機構11檢 測且被發送到前述控制器15的排出壓力Pd，是預先設定在該控制器 15內的、使得前述壓縮機主體1的驅動轉矩Tc比前述驅動馬達5的起 動轉矩Tm小的壓力以下，則將前述壓縮機主體l再起動，該使得前述 壓縮機主體1的驅動轉矩Tc比前述驅動馬達5的起動轉矩Tm小的壓 力，可根據試驗求出而預先設定在前述控制器15內，但也可基於以下 說明的運算式，預先將運算電路裝入到前述控制器15內，
一般地，壓縮機主體l的輸出動力P (KW)由下式(2)表示，
formula see original document page 8 (2)
其中，
Ps:壓縮機主體的吸入壓力(MPa) Pd:壓縮機主體的排出壓力(MPa) Q:壓縮機主體的吸入氣體流量(m7min)k:多變指數.
另一方面，驅動壓縮機主體1時所需的滿栽轉矩Tc (kg m)由下 式(3)表示。
Tc = Tcd+Tca (3) 其中
Tcd:恆定轉速下的穩定運轉時作用於驅動軸的穩定的負荷轉矩 (kg - m)
Tea:用於驅動軸的旋轉加速的過渡性負荷轉矩(kg .in), 上述穩定的負荷轉矩Ted及過渡性負荷轉矩Tea分別如下式(4 )、
(5)那樣表示.
Tcd= (P/n) xo: (4)
其中
n:壓縮機主體的轉速(rpm)
oc:當教(=1/ (9. 8x2丌xO. 06))
Tca= J x厶n/ (Cx t) (5)
其中
J:在驅動軸作用下旋轉的部分的轉動慣量(kg m2) t:加速時間(sec )
An:時間t期間內轉子的轉速變化量(rpm/sec)
C:常數(理想情況下是重力加速度g-9. 8[m/sec2，但實際上要
考慮對應於驅動軸轉速的能量損失的差異等而根據經驗確定)
因此，為了使被電動馬達驅動的壓縮機主體再起動，在電動馬達的最 大驅動轉矩Tm (kg . m)和前述滿栽轉矩Tc (kg . m)之間，下式(6)
必須成立。
Tc^Tm (6)
由前述排出壓力檢測機構11檢測用於判斷上式(6)的滿栽轉矩 Tc的排出壓力Pd,並且將該排出壓力信號發送到前述控制器15，通過 收納在該控制器15內的運算機構算出滿栽轉矩Tc.該控制器"在壓 縮機主體1停止後，判斷出由前述排出壓力Pd算出的滿載轉矩Tc達 到滿足上式(6)的狀態時，立即使壓縮機主體l起動.
其中，如果設則在驅動馬達5起動時，作為負荷轉矩，產生(Tca + Tcd)這一 滿栽轉矩，所以若以
進行計算，則根據(3) ~ (5)式，formula see original document page 10
此外，若設Ps-l (MPa，大氣壓)，則上式進而如下所示。formula see original document page 10就Pd求解該式，則求出下式。formula see original document page 10
(1)
即，判斷Tc是否小於等於Tm與判斷上式(1)是同義的. 另外，
Q:由於與轉速成比例，所以為P xn (其中p為常數) n:由於是恆定轉速下進行的運轉，所以由下式任意地確定。 n-120xf (頻率)/Pm (馬達的極數)
t:加速時間(可以預先確定的變量).
如上所述，根據本發明的油冷式壓縮機的運轉方法，通過排出壓 力檢測機構檢測排出壓力Pd，若該排出壓力Pd在使得前述壓縮機主體 的驅動轉矩Tc比驅動馬達的起動轉矩Tm小的壓力以下，則將前述壓 縮機主體再起動，所以能在不發生驅動馬達的燒結異常且不使油分離 回收器內的潤滑油起泡的情況下，迅速且可靠地使壓縮機主體再起動。因此，不會導致壓縮氣體在需要目的地壓力降低。
接著，參照前面的圖1，對本發明實施方式2所涉及的油冷式壓縮 機的運轉方法進行說明。其中，本發明實施方式2與上述實施方式1 的不同之處在於，控制器15內裝入的運轉方法不同，除了這些不同之 處以外，與上述實施方式1完全相同，以下對該不同點進行說明。
即，在上述實施方式l中，由排出壓力檢測機構ll檢測排出壓力 Pd，若該排出壓力Pd為使得前述壓縮機主體1的驅動轉矩Tc比驅動馬 達5的起動轉矩Tm小的壓力以下，則使前述壓縮機主體1再起動，相 對於此，本發明實施方式2所涉及的油冷式壓縮機的運轉方法是裝入 到前述控制器15內而構成的下述再起動方法在壓縮機主體1停止前， 通過前述放氣機構10緩緩地將壓縮氣體釋放而使前述排出壓力Pd降 低，在該排出壓力Pd使得Tc《Tm的狀態下使壓縮機主體l停止。
因此，根據本發明所涉及的油冷式壓縮機的運轉方法，在壓縮機 主體停止前，通過放氣機構將壓縮氣體釋放而使前述排出壓力Pd降低， 在該排出壓力Pd變為使得前述壓縮機主體的驅動轉矩Tc比驅動馬達 的起動轉矩Tm小的壓力以下的狀態下，使壓縮機主體停止，所以，要 停止之前，(6)式的關係已經成立，從而即使在停機後也能立即使壓 縮機主體再起動。即，在使壓縮機停止後，可立即將壓縮氣體再次供 給到供給目的地。
另外，也可代替上述實施方式1而構成為，基於由前述排出壓力 檢測機構11檢測的排出壓力Pd，運算前述壓縮機主體1的驅動轉矩 Tc，若算出的前述驅動轉矩Tc比前述驅動馬達的驅動轉矩Tm小，則 使前述壓縮機主體1再起動。該情況下，優選在吸入流路3上設置吸 入壓力檢測機構(與排出壓力檢測機構11同樣的壓力計)，以便能檢 測該部分的壓力也就是吸入壓力Ps。此外，優選在螺杆轉子2的軸端 部設置編碼器或電位計，以便能檢測螺杆轉子的轉速n。
或者，在驅動馬達5構成為能在所謂變頻器的作用下以任意的轉 速旋轉的情況下，也可基於從該變頻器輸出的用於監控的頻率f的信 號，算出螺杆轉子的轉速n。優選地，不僅基於檢測的排出壓力Pd， 也基於檢測或算出的吸入壓力Ps、螺杆轉子的轉速n,運算驅動轉矩 Tc.可通過上式(2)、 (3)、 (4)、 (5)等運算驅動轉矩Tc,由 此，能得到準確的驅動轉矩Tc，從而能更顯著地起到"能迅速且可靠地使壓縮機主體再起動"這一效果，
此外，也可代替上述實施方式2而構成為，基於由前述排出壓力 檢測機構ll檢測的排出壓力Pd運算前述壓縮機主體l的驅動轉矩Tc， 若算出的前述驅動轉矩Tc比前述驅動馬達的起動轉矩Tm小，則使前 述壓縮機主體1再起動。在這種情況下，優選能檢測或算出吸入壓力 Ps、螺杆轉子的轉速n,例如在吸入流路3中設置吸入壓力檢測機構等。
優選不僅基於檢測到的檢測壓力Pd，也基於檢測或算出的吸入壓 力Ps、螺杆轉子的轉速n，運算驅動轉矩Tc。可通過上式(2 ) 、 ( 3 )、 (4)、 (5)等運算驅動轉矩Tc。由此，能得到準確的驅動轉矩Tc， 能更顯著地起到"即使在剛停機後，也可馬上使壓縮機主體再起動， 並且能迅速地再供給壓縮空氣"這一效果.
即，螺杆轉子的穩定轉速原本應該由壓縮機的規格決定。但是， 由於存在各種誤差原因和變動原因，所以有時實際運轉中的螺杆轉子 穩定轉速與本來值產生偏差。因此，希望預先檢測並存儲實際運轉的 螺杆轉子的轉速，在求解Tc時使用最近存儲的螺杆轉子轉速，
權利要求
1.一種油冷式壓縮機的運轉方法，所述油冷式壓縮機包括使收納在壓縮機主體內的螺杆轉子旋轉的驅動馬達、通過前述螺杆轉子的旋轉對從吸入流路的吸入口吸入的氣體進行壓縮的壓縮機主體、與該壓縮機主體的排出口連接的排出流路、和檢測通過該排出流路的壓縮氣體的壓力的排出壓力檢測機構，該油冷式壓縮機的運轉方法的特徵在於，基於由前述排出壓力檢測機構檢測的排出壓力(Pd)，運算前述壓縮機主體的驅動轉矩(Tc)，在算出的前述驅動轉矩(Tc)比前述驅動馬達的起動轉矩(Tm)小的狀態下，使前述壓縮機主體起動。
2. 如權利要求1所述的油冷式壓縮機的運轉方法，其特徵在於， 前述油冷式壓縮機還具備從前述排出流路分支而將通過前述排出流路的壓縮氣體的一部分釋放的放氣機構，在使前述壓縮機主體停止之前，通過前述放氣機構將壓縮氣體釋 放，基於由前述排出壓力檢測機構檢測到的排出壓力(Pd)運算前述 壓縮機主體的驅動轉矩(Tc),在算出的前述驅動轉矩(Tc)比前述 驅動馬達的起動轉矩(Tm)小的狀態下，使壓縮機主體停止，從而獲 得前述驅動轉矩(Tc)比前述驅動馬達的起動轉矩(Tm)小的狀態。
3. 如權利要求1或2所述的油冷式壓縮機的運轉方法，其特徵在於，通過判斷前述排出壓力(Pd)是否比由前述起動轉矩(Tm)確定 的既定值小，來進行前述驅動轉矩(Tc)是否比前述起動轉矩(Tm) 小的判斷。
4. 如權利要求3所述的油冷式壓縮機的運轉方法，其特徵在於，通過判斷前述排出壓力(Pd)是否滿足下式(1)，來進行前述驅動轉矩(Tc)是否比前述起動轉矩(Tm)小的判斷，Pd^[ (n2 (Tm. c t-J . n) /a /( ' c . t . Q} +1]"其中，n:壓縮機主體的轉速； c、 (x、 P:常數； t:加速時間；j:在驅動軸作用下旋轉的部分的轉動慣量; Q: nx p 。
全文摘要
本發明提供一種油冷式壓縮機的運轉方法，所述油冷式壓縮機包括使收納在壓縮機主體內的螺杆轉子旋轉的驅動馬達、通過前述螺杆轉子的旋轉對從吸入流路的吸入口吸入的氣體進行壓縮的壓縮機主體、與該壓縮機主體的排出口連接的排出流路、和檢測通過該排出流路的壓縮氣體的壓力的排出壓力檢測機構，其中，基於由前述排出壓力檢測機構檢測的排出壓力(Pd)，運算前述壓縮機主體的驅動轉矩(Tc)，在算出的前述驅動轉矩(Tc)比前述驅動馬達的起動轉矩(Tm)小的狀態下，使前述壓縮機主體起動。通過這樣的方法，能在不發生驅動馬達的燒結等異常且不使油分離回收器內的潤滑油起泡的情況下，迅速且可靠地使驅動馬達起動。
文檔編號F04C28/28GK101315077SQ20081009875
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年5月30日
發明者濱田克德 申請人:株式會社神戶制鋼所