(57)【要約】【課題】複数の蒸気モータを適正な運転負荷率で運転することのできる蒸気システムを提供すること。【解決手段】蒸気システム１は、それぞれが被動機２に接続された複数の蒸気モータ３からなる蒸気モータ群４と、蒸気モータ群４の運転台数を制御する台数制御装置５と、を備える。蒸気モータ３のそれぞれは、運転時に給蒸気弁９により給蒸気量を容量制御可能に構成される。台数制御装置５は、容量制御中の蒸気モータ３の全ての運転負荷率を取得する運転負荷率取得部５２と、運転負荷率に基づいて、停止中の蒸気モータ３に運転指令を出力、又は運転中の蒸気モータ３に停止指令を出力する台数制御部５５と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが被動機に接続された複数の蒸気モータからなる蒸気モータ群と、
前記蒸気モータ群の運転台数を制御する台数制御装置と、を備え、
前記蒸気モータのそれぞれは、運転時に給蒸気弁により給蒸気量を容量制御可能に構成され、
前記台数制御装置は、
容量制御中の前記蒸気モータの全ての運転負荷率を取得する運転負荷率取得部と、
前記運転負荷率に基づいて、停止中の前記蒸気モータに運転指令を出力、又は運転中の前記蒸気モータに停止指令を出力する台数制御部と、を有する、
蒸気システム。
【請求項２】
前記台数制御装置は、
前記運転負荷率取得部で取得された前記運転負荷率に所定の処理を行うことにより、容量制御中の前記蒸気モータの代表負荷率を導出する代表負荷率導出部と、
前記運転負荷率に係る閾値であって、台数増加閾値、及び前記台数増加閾値よりも小さい台数減少閾値を記憶する閾値記憶部と、を有し、
前記代表負荷率は、容量制御中の前記蒸気モータの平均負荷率を含み、
前記台数制御部は、
前記平均負荷率が前記台数増加閾値を上回る台数増加条件を満足する場合、停止中の前記蒸気モータの１台に運転指令を出力し、
前記平均負荷率が前記台数減少閾値を下回る台数減少条件を満足する場合、運転中の前記蒸気モータの１台に停止指令を出力する、
請求項１に記載の蒸気システム。
【請求項３】
前記閾値記憶部は、前記台数増加閾値以上となる上限閾値、及び前記台数減少閾値以下となる下限閾値を記憶し、
前記代表負荷率は、容量制御中の前記蒸気モータの最大負荷率及び最小負荷率を含み、
前記台数制御部は、前記最小負荷率が前記下限閾値を下回り、且つ、前記最大負荷率が前記上限閾値を上回る場合、停止中の前記蒸気モータの１台に運転指令を出力した後、前記最小負荷率の前記蒸気モータに停止指令を出力する、
請求項２に記載の蒸気システム。
【請求項４】
前記台数制御装置は、
複数の前記蒸気モータのそれぞれについて、運転時間を積算した積算運転時間を算出する積算運転時間算出部を有し、
前記台数制御部は、
前記台数増加条件を満足する場合、停止中の前記蒸気モータの中で最も前記積算運転時間が短い前記蒸気モータに運転指令を出力し、
前記台数減少条件を満足する場合、運転中の前記蒸気モータの中で最も前記積算運転時間が長い前記蒸気モータに停止指令を出力する、
請求項２又は請求項３に記載の蒸気システム。
【請求項５】
前記台数制御装置は、
複数の前記蒸気モータのそれぞれについて、運転時間を定格負荷率での運転時間に換算して積算した定格換算積算運転時間を算出する積算運転時間算出部を有し、
前記台数制御部は、
前記台数増加条件を満足する場合、停止中の前記蒸気モータの中で最も前記定格換算積算運転時間が短い前記蒸気モータに運転指令を出力し、
前記台数減少条件を満足する場合、運転中の前記蒸気モータの中で最も前記定格換算積算運転時間が長い前記蒸気モータに停止指令を出力する、
請求項２又は請求項３に記載の蒸気システム。
【請求項６】
前記代表負荷率は、容量制御中の前記蒸気モータの最大負荷率及び最小負荷率を含み、
前記台数制御装置は、
複数の前記蒸気モータのそれぞれについて、運転時間を積算した積算運転時間を算出する積算運転時間算出部と、
複数の前記蒸気モータのそれぞれについて、運転時間を定格負荷率での運転時間に換算して積算した定格換算積算運転時間を算出する積算運転時間算出部と、
前記最大負荷率及び前記最小負荷率の差分値を算出する負荷率差算出部と、を備え、
前記閾値記憶部は、前記差分値に係る差分閾値を記憶し、
前記台数制御部は、
前記台数増加条件を満足し、且つ、前記差分値が前記差分閾値を下回る場合、停止中の前記蒸気モータの中で最も前記積算運転時間の短い前記蒸気モータに運転指令を出力し、
前記台数増加条件を満足し、且つ、前記差分値が前記差分閾値を上回る場合、停止中の前記蒸気モータの中で最も前記定格換算積算運転時間の短い前記蒸気モータに運転指令を出力し、
前記台数減少条件を満足し、且つ、前記差分値が前記差分閾値を下回る場合、運転中の前記蒸気モータの中で最も前記積算運転時間の長い前記蒸気モータに停止指令を出力し、
前記台数減少条件を満足し、且つ、前記差分値が前記差分閾値を上回る場合、運転中の前記蒸気モータの中で最も前記定格換算積算運転時間の長い前記蒸気モータに停止指令を出力する、
請求項２又は請求項３に記載の蒸気システム。
【請求項７】
前記台数減少閾値は、容量制御中の前記蒸気モータの運転台数、及び容量制御中の前記蒸気モータの１台を停止させた後の目標平均負荷率に基づいて設定される、
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の蒸気システム。
【請求項８】
前記容量制御は、前記蒸気モータの排蒸気圧力、前記蒸気モータの給蒸気圧力、又は前記被動機のユーティリティ出力の少なくとも一つを一定に保つように前記給蒸気弁の開度を制御することを含む、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の蒸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被動機に接続された蒸気モータを備える蒸気システムが知られている。蒸気モータに蒸気が供給され、蒸気モータが回転することにより、被動機が作動する。複数の蒸気モータを有する蒸気システムにおいては、蒸気モータの運転台数を制御する台数制御が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の蒸気モータからなる蒸気モータ群への蒸気流量が増減すると、各蒸気モータへの給蒸気量が過少になったり、過大になったりしやすい。各蒸気モータへの給蒸気量が適正範囲から逸脱すると、蒸気システムの性能や安定性に影響を与える。例えば、蒸気モータに供給される蒸気量が過少になり、蒸気モータの回転数が不足すると、蒸気モータ及び被動機の運転効率が低下する可能性がある。逆に、蒸気モータに供給される蒸気量が過多になり、蒸気モータの回転数が過剰になると、蒸気モータの駆動系がダメージを受ける可能性がある。そのため、複数の蒸気モータを適正な回転数、すなわち適正な運転負荷率で運転することが望まれている。
【０００５】
本発明の態様は、複数の蒸気モータを適正な運転負荷率で運転することのできる蒸気システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、それぞれが被動機に接続された複数の蒸気モータからなる蒸気モータ群と、前記蒸気モータ群の運転台数を制御する台数制御装置と、を備え、前記蒸気モータのそれぞれは、運転時に給蒸気弁により給蒸気量を容量制御可能に構成され、前記台数制御装置は、容量制御中の前記蒸気モータの全ての運転負荷率を取得する運転負荷率取得部と、前記運転負荷率に基づいて、停止中の前記蒸気モータに運転指令を出力、又は運転中の前記蒸気モータに停止指令を出力する台数制御部と、を有する、蒸気システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、複数の蒸気モータを適正な運転負荷率で運転することのできる蒸気システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る蒸気システムの一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る台数制御装置及びローカル制御装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る閾値記憶部に記憶される台数増加閾値及び台数減少閾値の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るローカル制御方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、蒸気モータの給蒸気量とコンプレッサから吐出される吐出空気量との関係を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る閾値記憶部に記憶される台数減少閾値の一例を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第３実施形態に係る台数制御装置及びローカル制御装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１０】
［１］第１実施形態
＜蒸気システム＞
図１は、本実施形態に係る蒸気システム１の一例を模式的に示す図である。蒸気システム１は、工場のような産業施設に設けられる。
【００１１】
蒸気システム１は、それぞれが被動機２に接続された複数の蒸気モータ３からなる蒸気モータ群４と、蒸気モータ群４の運転台数を制御する台数制御装置５とを備える。
【００１２】
本実施形態において、蒸気モータ３は、第１の蒸気モータ３Ａと、第２の蒸気モータ３Ｂと、第３の蒸気モータ３Ｃとを含む。被動機２は、蒸気モータ３Ａに接続される被動機２Ａと、蒸気モータ３Ｂに接続される被動機２Ｂと、蒸気モータ３Ｃに接続される被動機２Ｃとを含む。
【００１３】
本実施形態において、蒸気システム１は、複数の蒸気駆動エアコンプレッサ２４を含む。被動機２は、コンプレッサである。以下の説明においては、被動機２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を適宜、コンプレッサ２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）、と称する。
【００１４】
また、蒸気システム１は、ボイラ６から蒸気が供給される第１蒸気ヘッダ７と、第１蒸気ヘッダ７から蒸気モータ３に供給される蒸気が流れる供給流路８に配置され、蒸気モータ３への給蒸気量を調整する給蒸気弁９と、排出流路１０を介して蒸気モータ３に接続され、蒸気モータ３から排出された蒸気が供給される第２蒸気ヘッダ１１と、送気流路１２を介してコンプレッサ２に接続され、コンプレッサ２から吐出された圧縮空気が供給される空気タンク１３とを備える。
【００１５】
また、蒸気システム１は、第１蒸気ヘッダ７と第２蒸気ヘッダ１１とを接続するバイパス流路１４に配置され、第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力を調整するバイパス弁１５を備える。
【００１６】
また、蒸気システム１は、第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力を検出する第１蒸気圧力センサ１６と、第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力を検出する第２蒸気圧力センサ１７と、空気タンク１３の空気圧力を検出する空気圧力センサ１８とを備える。
【００１７】
また、蒸気システム１は、第１蒸気ヘッダ７から蒸気モータ群４に供給される蒸気流量を検出する流量センサ１９と、蒸気モータ３の回転数を検出する回転数センサ２０と、蒸気モータ３の給蒸気圧力を検出する給蒸気圧力センサ２１と、蒸気モータ３から排出される蒸気圧力の排蒸気圧力センサ２２とを備える。
【００１８】
蒸気駆動エアコンプレッサ２４は、ボイラ６から供給される蒸気を利用して圧縮空気を生成する。蒸気駆動エアコンプレッサ２４は、蒸気モータ３及びコンプレッサ２を有する。複数の蒸気モータ３のそれぞれは、コンプレッサ２に接続される。蒸気モータ群４は、複数の蒸気モータ３により構成される。蒸気モータ３は、ボイラ６から供給される蒸気により作動する。コンプレッサ２は、蒸気モータ３の駆動力により作動して圧縮空気を生成する。
【００１９】
本実施形態において、蒸気駆動エアコンプレッサ２４は、蒸気モータ３Ａ及びコンプレッサ２Ａを有する蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ａと、蒸気モータ３Ｂ及びコンプレッサ２Ｂを有する蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ｂと、蒸気モータ３Ｃ及びコンプレッサ２Ｃを有する蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ｃとを含む。
【００２０】
複数の蒸気駆動エアコンプレッサ２４のそれぞれは、ローカル制御装置２５により制御される。ローカル制御装置２５は、蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ａを制御するローカル制御装置２５Ａと、蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ｂを制御するローカル制御装置２５Ｂと、蒸気駆動エアコンプレッサ２４Ｃを制御するローカル制御装置２５Ｃとを含む。
【００２１】
ボイラ６は、例えば小型貫流蒸気ボイラであり、ボイラ給水をバーナで加熱して蒸気を生成する。ボイラ６は、供給流路２６を介して第１蒸気ヘッダ７に接続される。ボイラ６で生成された蒸気は、供給流路２６を介して第１蒸気ヘッダ７に供給される。
【００２２】
第１蒸気ヘッダ７と複数の蒸気モータ３のそれぞれとは、供給流路８を介して接続される。供給流路８は、第１蒸気ヘッダ７に接続される供給流路８Ｍと、供給流路８Ｍから分岐する供給流路８Ａ、供給流路８Ｂ、及び供給流路８Ｃとを含む。供給流路８Ａは、蒸気モータ３Ａに接続される。供給流路８Ｂは、蒸気モータ３Ｂに接続される。供給流路８Ｃは、蒸気モータ３Ｃに接続される。第１蒸気ヘッダ７の蒸気は、供給流路８を介して複数の蒸気モータ３のそれぞれに供給される。
【００２３】
なお、第１蒸気ヘッダ７の蒸気は、高圧の蒸気を使用する高圧蒸気使用機器（不図示）に供給される。
【００２４】
蒸気モータ３は、第１蒸気ヘッダ７から供給された蒸気により作動する。蒸気モータ３は、例えばスクリュー式蒸気モータである。スクリュー式蒸気モータは、互いにかみ合う一対のスクリューロータを含む。ロータの給気側に高圧の蒸気が供給されることにより、スクリューロータが回転する。スクリューロータが回転すると、高圧の蒸気は膨張して減圧され、ロータの排気側から低圧の蒸気が排出される。
【００２５】
蒸気モータ３は、第１蒸気ヘッダ７から供給された高圧の蒸気を減圧して、低圧の蒸気を排出する減圧装置として機能する。蒸気モータ３は、蒸気の減圧により発生する蒸気圧力差エネルギーを利用して回転する。
【００２６】
給蒸気弁９は、蒸気モータ３への給蒸気量を調整する。給蒸気弁９は、供給流路８Ａに配置され蒸気モータ３Ａへの給蒸気量を調整する給蒸気弁９Ａと、供給流路８Ｂに配置され蒸気モータ３Ｂへの給蒸気量を調整する給蒸気弁９Ｂと、供給流路８Ｃに配置され蒸気モータ３Ｃへの給蒸気量を調整する給蒸気弁９Ｃとを含む。
【００２７】
蒸気モータ３の回転数は、給蒸気量に連動する。給蒸気弁９により給蒸気量が調整されることにより、蒸気モータ３の回転数が調整される。また、給蒸気弁９により蒸気の供給が停止されることにより、蒸気モータ３の回転が停止する。
【００２８】
蒸気モータ３は、排出流路１０に接続される。複数の蒸気モータ３のそれぞれは、排出流路１０を介して第２蒸気ヘッダ１１に接続される。排出流路１０は、蒸気モータ３Ａに接続される排出流路１０Ａと、蒸気モータ３Ｂに接続される排出流路１０Ｂと、蒸気モータ３Ｃに接続される排出流路１０Ｃと、排出流路１０Ａ、排出流路１０Ｂ、及び排出流路１０Ｃのそれぞれと第２蒸気ヘッダ１１とを接続する排出流路１０Ｍとを含む。複数の蒸気モータ３のそれぞれから排出された低圧の蒸気は、排出流路１０を介して第２蒸気ヘッダ１１に供給される。
【００２９】
第２蒸気ヘッダ１１の蒸気は、低圧の蒸気を使用する低圧蒸気使用機器（不図示）に供給される。
【００３０】
コンプレッサ２は、蒸気モータ３の駆動力により回転して、圧縮空気を生成する。コンプレッサ２は、例えばスクリュー式コンプレッサである。スクリュー式コンプレッサは、互いにかみ合う一対のスクリューロータを含む。一対のスクリューロータが回転することにより、ロータの吸気側から空気が吸入される。スクリューロータが回転すると、吸入された空気は圧縮され、ロータの吐出側から圧縮空気が吐出される。
【００３１】
コンプレッサ２は、送気流路１２に接続される。複数のコンプレッサ２のそれぞれは、送気流路１２を介して空気タンク１３に接続される。コンプレッサ２で生成された圧縮空気は、送気流路１２を介して空気タンク１３に供給される。
【００３２】
空気タンク１３の圧縮空気は、圧縮空気を使用する圧縮空気使用機器（不図示）に供給される。
【００３３】
第１蒸気ヘッダ７と第２蒸気ヘッダ１１とは、バイパス流路１４を介して接続される。バイパス流路１４は、供給流路８Ｍと排出流路１０Ｍとを接続する。
【００３４】
バイパス弁１５は、バイパス流路１４の中間部に配置される。バイパス弁１５は、第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧を規定値に維持する。バイパス弁１５は、例えば自力式の減圧弁である。なお、バイパス弁１５は、開閉弁でもよい。
【００３５】
第１蒸気圧力センサ１６は、第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力を検出する。第１蒸気圧力センサ１６の検出データは、台数制御装置５に出力される。
【００３６】
第２蒸気圧力センサ１７は、第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力を検出する。第２蒸気圧力センサ１７の検出データは、台数制御装置５に出力される。
【００３７】
空気圧力センサ１８は、空気タンク１３の空気圧力を検出する。空気圧力センサ１８の検出データは、台数制御装置５に出力される。
【００３８】
流量センサ１９は、第１蒸気ヘッダ７から送出され、供給流路８を流れる蒸気流量を検出する。流量センサ１９の検出データは、台数制御装置５に出力される。
【００３９】
回転数センサ２０は、蒸気モータ３の単位時間当たりの回転数を検出する。回転数センサ２０は、複数の蒸気モータ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれに設けられる。回転数センサ２０は、蒸気モータ３Ａの回転数、蒸気モータ３Ｂの回転数、及び蒸気モータ３Ｃの回転数のそれぞれを検出する。回転数センサ２０の検出データは、ローカル制御装置２５に出力される。
【００４０】
給蒸気圧力センサ２１は、蒸気モータ３の給蒸気圧力を検出する。給蒸気圧力センサ２１は、複数の供給流路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）のそれぞれに設けられる。給蒸気圧力センサ２１は、蒸気モータ３Ａの給蒸気圧力、蒸気モータ３Ｂの給蒸気圧力、及び蒸気モータ３Ｃの給蒸気圧力のそれぞれを検出する。給蒸気圧力センサ２１の検出データは、ローカル制御装置２５に出力される。
【００４１】
排蒸気圧力センサ２２は、蒸気モータ３の排蒸気圧力を検出する。排蒸気圧力センサ２２は、複数の排出流路１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）のそれぞれに設けられる。排蒸気圧力センサ２２は、蒸気モータ３Ａの排蒸気圧力、蒸気モータ３Ｂの排蒸気圧力、及び蒸気モータ３Ｃの排蒸気圧力のそれぞれを検出する。排蒸気圧力センサ２２の検出データは、ローカル制御装置２５に出力される。
【００４２】
ボイラ６のバーナの燃焼量は、第１蒸気圧力センサ１６で検出された第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力に基づいて制御される。例えば高圧蒸気使用機器により蒸気が使用され、第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力が低くなると、バーナに供給される燃料が増やされ、燃焼量が大きくなる。第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力が高くなると、バーナに供給される燃料が減らされ、燃焼量が小さくなる。また、ボイラ６が複数台存在する場合、第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力が低くなると、ボイラ６の運転台数が増やされ、ボイラ６の燃焼量の総和を示す総燃焼量が大きくなる。第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力が高くなると、ボイラ６の運転台数が減らされ、総燃焼量が小さくなる。これにより、第１蒸気ヘッダ７の蒸気圧力は規定値に維持される。
【００４３】
台数制御装置５は、第２蒸気圧力センサ１７の検出データに基づいて、低圧蒸気使用機器により使用された蒸気の使用量を示す蒸気負荷を算出する。蒸気が使用されない場合、第２蒸気圧力センサ１７で検出される第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力は高い値を維持する。蒸気が使用された場合、第２蒸気圧力センサ１７で検出される第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力は低下する。したがって、台数制御装置５は、第２蒸気圧力センサ１７により検出される第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力に基づいて、蒸気負荷を算出することができる。
【００４４】
台数制御装置５は、空気圧力センサ１８の検出データに基づいて、圧縮空気使用機器により使用された圧縮空気の使用量を示す空気負荷を算出する。圧縮空気が使用されない場合、空気圧力センサ１８で検出される空気タンク１３の空気圧力は高い値を維持する。圧縮空気が使用された場合、空気圧力センサ１８で検出される空気タンク１３の空気圧力は低下する。したがって、台数制御装置５は、空気圧力センサ１８により検出される空気タンク１３の空気圧力に基づいて、空気負荷を算出することができる。
【００４５】
ローカル制御装置２５は、給蒸気弁９を制御する。ローカル制御装置２５は、蒸気モータ３への給蒸気量を調整する流量指令を給蒸気弁９に出力する。
【００４６】
ローカル制御装置２５から給蒸気弁９に出力される流量指令は、給蒸気弁９を全開にする開指令、給蒸気弁９を全閉にする閉指令、及び給蒸気弁９の開度を調整する開度調整指令を含む。給蒸気弁９の開度が大きくなることにより、蒸気モータ３への給蒸気量が多くなり、蒸気モータ３の回転数が高くなる。逆に、給蒸気弁９の開度が小さくなることにより、蒸気モータ３への給蒸気量が少なくなり、蒸気モータ３の回転数が低くなる。給蒸気弁９が閉じられることにより、蒸気の供給が停止され、蒸気モータ３の回転が停止する。
【００４７】
給蒸気弁９は、給蒸気量を調整する容量制御を実施可能な容量制御弁を含む。複数の蒸気モータ３のそれぞれは、運転時（回転時）に給蒸気弁９により給蒸気量を容量制御可能に構成される。
【００４８】
容量制御とは、部分負荷運転時において蒸気モータ３への給蒸気量を自動的に制御することをいう。本実施形態において、容量制御は、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御する排蒸気圧一定制御を含む。排蒸気圧一定制御を実施する場合、ローカル制御装置２５は、排蒸気圧力センサ２２の検出データに基づいて、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力する。
【００４９】
なお、排蒸気圧一定制御を実施する場合、ローカル制御装置２５は、第２蒸気圧力センサ１７の検出データに基づいて、第２蒸気ヘッダ１１の蒸気圧力を一定に保つように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力してもよい。
【００５０】
ローカル制御装置２５は、回転数センサ２０の検出データに基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出する。蒸気モータ３の運転負荷率とは、蒸気モータ３が定格能力（設計上の１００％能力）で作動したときの作動量を示す定格作動量に対する実際に作動したときの作動量を示す実作動量の割合をいう。蒸気モータ３の運転負荷率は、直接的には、蒸気モータ３の回転負荷率で表わすことができる。蒸気モータ３の回転負荷率とは、蒸気モータ３が定格能力で回転したときの回転数を示す定格回転数に対する実際に回転したときの回転数を示す実回転数の割合をいう。すなわち、蒸気モータ３の運転負荷率は、蒸気モータ３の回転数と相関がある。蒸気モータ３の回転数（実回転数）が高いほど、蒸気モータ３の運転負荷率は大きくなる。逆に、蒸気モータ３の回転数（実回転数）が低いほど、蒸気モータ３の運転負荷率は小さくなる。そのため、ローカル制御装置２５は、回転数センサ２０の検出データに基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出することができる。
【００５１】
なお、蒸気モータ３の運転負荷率は、間接的には、蒸気モータ３への給蒸気量、及び蒸気モータ３からの排蒸気量とも相関がある。そのため、ローカル制御装置２５は、蒸気モータ３の給蒸気量及び排蒸気量の少なくとも一方に基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出してもよい。蒸気モータ３への給蒸気量は、給蒸気弁９の開度で調整される。そのため、ローカル制御装置２５は、給蒸気弁９の開度フィードバック信号又は給蒸気弁９に出力する開度調整指令に基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出してもよい。
【００５２】
また、蒸気モータ３の運転負荷率は、間接的には、コンプレッサ２の運転負荷率とも相関がある。コンプレッサ２の運転負荷率とは、コンプレッサ２が定格能力（設計上の１００％能力）で作動したときの吐出空気量を示す定格吐出空気量に対する実際に作動したときの吐出空気量を示す実吐出空気量の割合をいう。そのため、ローカル制御装置２５は、コンプレッサ２の実吐出空気量に基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出してもよい。
【００５３】
また、蒸気モータ３の運転負荷率は、間接的には、第１蒸気ヘッダ７から蒸気モータ群４に供給される蒸気流量とも相関する。供給流路８を流れる蒸気流量が多いほど、蒸気モータ３の運転負荷率の平均値は大きくなる。逆に、供給流路８を流れる蒸気流量が少ないほど、蒸気モータ３の運転負荷率の平均値は小さくなる。そのため、ローカル制御装置２５は、流量センサ１９の検出データ及び蒸気モータ３の運転台数から計算した蒸気モータ３の１台当たりの平均蒸気流量に基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率の平均値を算出してもよい。
【００５４】
本実施形態において、台数制御装置５は、蒸気モータ３の運転負荷率に基づいて、蒸気モータ３の運転台数を制御する。
【００５５】
＜台数制御装置及びローカル制御装置＞
図２は、本実施形態に係る台数制御装置５及びローカル制御装置２５の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、ローカル制御装置２５は、運転負荷率算出部２５１と、給蒸気量制御部２５２と、通信部２５３とを有する。
【００５６】
運転負荷率算出部２５１は、回転数センサ２０の検出データを取得する。運転負荷率算出部２５１は、回転数センサ２０の検出データに基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出する。
【００５７】
給蒸気量制御部２５２は、排蒸気圧力センサ２２の検出データを取得する。給蒸気量制御部２５２は、排蒸気圧力センサ２２の検出データに基づいて、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように、給蒸気弁９の開度を制御する開度調整指令を出力する。また、給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９を全開にする開指令、及び給蒸気弁９を全閉にする閉指令を出力することができる。
【００５８】
通信部２５３は、台数制御装置５と通信する。通信部２５３は、運転負荷率算出部２５１により算出された蒸気モータ３の運転負荷率を台数制御装置５に送信する。通信部２５３は、台数制御装置５からの指令を受信する。
【００５９】
台数制御装置５は、通信部５１と、運転負荷率取得部５２と、代表負荷率導出部５３と、閾値記憶部５４と、台数制御部５５とを有する。
【００６０】
通信部５１は、複数のローカル制御装置２５のそれぞれと通信する。通信部５１は、蒸気モータ３の運転負荷率を複数のローカル制御装置２５のそれぞれから受信する。通信部５１は、複数のローカル制御装置２５のそれぞれに指令を送信する。
【００６１】
運転負荷率取得部５２は、通信部５１を介して、容量制御中の蒸気モータ３の全ての運転負荷率を取得する。例えば蒸気モータ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの全てが容量制御中（給蒸気弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃが給蒸気量を調整中）である場合、運転負荷率取得部５２は、ローカル制御装置２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから、蒸気モータ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの運転負荷率を取得する。例えば蒸気モータ３Ａ，３Ｂが容量制御中（給蒸気弁９Ａ，９Ｂが給蒸気量を調整中）であり、蒸気モータ３Ｃが停止中である場合、運転負荷率取得部５２は、ローカル制御装置２５Ａ，２５Ｂのそれぞれから、蒸気モータ３Ａ，３Ｂの運転負荷率を取得する。例えば蒸気モータ３Ａが容量制御中（給蒸気弁９Ａが給蒸気量を調整中）であり、蒸気モータ３Ｂ，３Ｃが停止中である場合、運転負荷率取得部５２は、ローカル制御装置２５Ａから、蒸気モータ３Ａの運転負荷率を取得する。なお、運転負荷率取得部５２は、停止中の蒸気モータ３の運転負荷率を０％と認識する。
【００６２】
代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得された運転負荷率に所定の処理を行うことにより、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率を導出する。代表負荷率とは、蒸気モータ３の運転台数の決定のために使用される蒸気モータ３の運転負荷率をいう。
【００６３】
本実施形態において、所定の処理は、容量制御中の複数の蒸気モータ３の運転負荷率の平均値を算出する処理を含む。代表負荷率は、容量制御中の複数の蒸気モータ３の運転負荷率の平均値を示す平均負荷率を含む。
【００６４】
閾値記憶部５４は、運転負荷率に係る閾値を記憶する。閾値は、蒸気モータ３の運転台数を増加させるときの判定に使用される台数増加閾値ＳＨと、蒸気モータ３の運転台数を減少させるときの判定に使用される台数減少閾値ＳＬとを含む。台数減少閾値ＳＬは、台数増加閾値ＳＨよりも小さい。
【００６５】
台数制御部５５は、蒸気モータ３の運転負荷率に基づいて、蒸気モータ群４の運転台数を調整する台数指令を出力する。台数指令は、停止中の蒸気モータ３を起動させる運転指令、及び運転中の蒸気モータ３を停止させる停止指令を含む。すなわち、台数制御部５５は、蒸気モータ３の運転負荷率に基づいて、停止中の蒸気モータ３に運転指令を出力、又は運転中の蒸気モータ３に停止指令を出力する。
【００６６】
台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で導出された平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数増加閾値ＳＨを上回る台数増加条件を満足する場合、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で導出された平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数減少閾値ＳＬを下回る台数減少条件を満足する場合、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。
【００６７】
台数増加条件は、蒸気モータ３の平均負荷率が台数増加閾値ＳＨを上回る状態が規定時間継続することを含む。台数減少条件は、蒸気モータ３の平均負荷率が台数減少閾値ＳＬを下回る状態が規定時間継続することを含む。
【００６８】
＜台数増加閾値及び台数減少閾値＞
図３は、本実施形態に係る閾値記憶部５４に記憶される台数増加閾値ＳＨ及び台数減少閾値ＳＬの一例を示す図である。図３（Ａ）を参照しながら台数増加閾値ＳＨについて説明する。図３（Ａ）に示すように、台数増加閾値ＳＨは、一定値に設定される。図３（Ａ）に示す例において、台数増加閾値ＳＨは、９０％に設定される。蒸気モータ３が容量制御中において、ローカル制御装置２５の運転負荷率算出部２５１は、回転数センサ２０の検出データに基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出する。運転負荷率算出部２５１で算出された蒸気モータ３の運転負荷率は、ローカル制御装置２５から台数制御装置５に送信される。
【００６９】
例えば、容量制御中の蒸気モータ３が１台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が増加し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が９０％を上回る台数増加条件を満足する場合、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。台数制御装置５の台数制御部５５から運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に開指令を出力する。これにより、ボイラ６からの蒸気が供給される蒸気モータ３の運転台数は、１台から２台に増加する。蒸気モータ３の運転台数が２台に増加した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、４５．０％である。
【００７０】
また、容量制御中の蒸気モータ３が２台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が増加し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が９０％を上回る台数増加条件を満足する場合、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、２台から３台に増加する。蒸気モータ３の運転台数が３台に増加した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、６０．０％である。
【００７１】
なお、図１及び図２に示した例においては、蒸気モータ群４の蒸気モータ３は３台であるが、容量制御中の蒸気モータ３が３台であり、停止中の蒸気モータ３が別に存在する場合において、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が９０％を上回る台数増加条件を満足する場合、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、３台から４台に増加する。蒸気モータ３の運転台数が４台に増加した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、６７．５％である。
【００７２】
また、容量制御中の蒸気モータ３が４台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が増加し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が９０％を上回る台数増加条件を満足する場合、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、４台から５台に増加する。蒸気モータ３の運転台数が５台に増加した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、７２．０％である。
【００７３】
次に、図３（Ｂ）を参照しながら台数減少閾値ＳＬについて説明する。台数減少閾値ＳＬは、容量制御中の蒸気モータ３の運転台数ｎ、及び容量制御中の蒸気モータ３の１台を停止させた後の目標平均負荷率Ｒに基づいて設定される。目標平均負荷率Ｒは、一定値である。図３（Ｂ）に示す例において、目標平均負荷率Ｒは、５０％に設定される。
【００７４】
本実施形態において、台数減少閾値ＳＬは、演算［Ｒ×（ｎ−１）／ｎ］によって導出される。
【００７５】
例えば、容量制御中の蒸気モータ３が５台である場合（運転台数ｎ＝５）、台数減少閾値ＳＬは、［５０×（５−１）／５］より、４０．０％である。容量制御中の蒸気モータ３が４台である場合（運転台数ｎ＝４）、台数減少閾値ＳＬは、［５０×（４−１）／４］より、３７．５％である。容量制御中の蒸気モータ３が３台である場合（運転台数ｎ＝３）、台数減少閾値ＳＬは、［５０×（３−１）／３］より、３３．３％である。容量制御中の蒸気モータ３が２台である場合（運転台数ｎ＝２）、台数減少閾値ＳＬは、［５０×（２−１）／２］より、２５．０％である。
【００７６】
例えば、容量制御中の蒸気モータ３が５台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が減少し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が４０．０％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。台数制御装置５の台数制御部５５から停止指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に閉指令を出力する。これにより、ボイラ６からの蒸気が供給される蒸気モータ３の運転台数は、５台から４台に減少する。蒸気モータ３の運転台数が４台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、５０％である。
【００７７】
また、容量制御中の蒸気モータ３が４台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が減少し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が３７．５％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、４台から３台に減少する。蒸気モータ３の運転台数が３台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、５０％である。
【００７８】
また、容量制御中の蒸気モータ３が３台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が減少し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が３３．３％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、３台から２台に減少する。蒸気モータ３の運転台数が２台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、５０％である。
【００７９】
また、容量制御中の蒸気モータ３が２台であり、蒸気モータ３の運転負荷率が減少し、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が２５．０％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数は、２台から１台に減少する。蒸気モータ３の運転台数が１台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、５０％である。
【００８０】
＜ローカル制御方法＞
次に、本実施形態に係るローカル制御装置２５によるローカル制御方法について説明する。図４は、本実施形態に係るローカル制御方法を示すフローチャートである。図４に示す処理は、規定の周期で実施される。
【００８１】
ローカル制御装置２５が起動すると、通信部２５３は、台数制御装置５から運転指令を受信したか否かを判定する（ステップＳＡ１０）。
【００８２】
ステップＳＡ１０において、運転指令を受信していないと判定された場合（ステップＳＡ１０：Ｎｏ）、ステップＳＡ１の処理に戻り、給蒸気弁９が閉じた状態が維持される。
【００８３】
ステップＳＡ１０において、運転指令を受信したと判定された場合（ステップＳＡ１０：Ｙｅｓ）、給蒸気量制御部２５２は、蒸気モータ３の運転を開始するために、給蒸気弁９を全開にする開指令を出力する。給蒸気量制御部２５２は、給蒸気圧力センサ２１の検出データに基づいて、供給流路８の給蒸気圧力が給蒸気圧力閾値以上であると判定した後、給蒸気弁９に開指令を出力する。給蒸気弁９が開くことにより、蒸気モータ３に蒸気が供給される。これにより、蒸気モータ３は運転（回転）を開始する。
【００８４】
排蒸気圧力センサ２２は、蒸気モータ３の排蒸気圧力を検出する。給蒸気量制御部２５２は、排蒸気圧力センサ２２の検出データを取得する。給蒸気量制御部２５２は、排蒸気圧力センサ２２の検出データに基づいて、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力する（ステップＳＡ２０）。この排蒸気圧一定制御は、速度型ＰＩＤアルゴリズムを利用したフィードバック制御であり、排蒸気圧力センサ２２の検出データと目標圧力値との偏差がゼロになるように、給蒸気弁９の操作量を繰り返し演算する。
【００８５】
回転数センサ２０は、蒸気モータ３の回転数を検出する。運転負荷率算出部２５１は、回転数センサ２０の検出データを取得する。運転負荷率算出部２５１は、回転数センサ２０の検出データに基づいて、蒸気モータ３の運転負荷率を算出する（ステップＳＡ３０）。
【００８６】
通信部２５３は、運転負荷率算出部２５１により算出された蒸気モータ３の運転負荷率を台数制御装置５に送信する（ステップＳＡ４０）。
【００８７】
通信部２５３は、台数制御装置５から停止指令を受信したか否かを判定する（ステップＳＡ５０）。
【００８８】
ステップＳＡ５０において、停止指令を受信していないと判定された場合（ステップＳＡ５０：Ｎｏ）、ステップＳＡ２０の処理に戻り、排蒸気圧一定制御が継続される。
【００８９】
ステップＳＡ５０において、停止指令を受信したと判定された場合（ステップＳＡ５０：Ｙｅｓ）、給蒸気量制御部２５２は、蒸気モータ３の運転を停止するために、給蒸気弁９を全閉にする閉指令を出力する。給蒸気弁９が閉じることにより、蒸気モータ３に蒸気が供給されなくなる。これにより、蒸気モータ３は停止する。
【００９０】
なお、図４に示す例において、ステップＳＡ２０の処理、ステップＳＡ３０の処理、及びステップＳＡ４０の処理の順番は任意である。また、ステップＳＡ２０の処理とステップＳＡ３０の処理とが同時に実施されてもよい。
【００９１】
＜台数制御方法＞
次に、本実施形態に係る台数制御装置５による台数制御方法について説明する。図５は、本実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。図５に示す処理は、規定の周期で実施される。
【００９２】
台数制御装置５の運転スイッチが操作され、台数制御装置５が起動すると、台数制御装置５は、ローカル制御装置２５に運転指令を出力する。図４を参照して説明したように、運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気圧力センサ２１の検出データに基づいて、供給流路８の給蒸気圧力が給蒸気圧力閾値以上であることを確認した後、給蒸気弁９に開指令を出力する。給蒸気弁９が開くことにより、蒸気モータ３に蒸気が供給される。これにより、蒸気モータ３の運転が開始される。また、蒸気モータ３が運転を開始した後、給蒸気量制御部２５２は、排蒸気圧力センサ２２の検出データに基づいて、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の容量制御が開始される。台数制御装置５の起動時においては、例えば１台の蒸気モータ３が容量制御を開始する。なお、台数制御装置５の起動時において、複数台の蒸気モータ３が容量制御を開始してもよい。
【００９３】
図４を参照して説明したように、容量制御中において、ローカル制御装置２５は、蒸気モータ３の運転負荷率を算出し（ステップＳＡ３０）、算出した蒸気モータ３の運転負荷率を台数制御装置５に送信する（ステップＳＡ４０）。台数制御装置５の運転負荷率取得部５２は、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率をローカル制御装置２５から取得する（ステップＳＢ１０）。
【００９４】
代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得された運転負荷率に基づいて、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率である平均負荷率を導出する（ステップＳＢ２０）。
【００９５】
台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数増加閾値ＳＨを上回る台数増加条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ３０）。
【００９６】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する（ステップＳＢ４０）。
【００９７】
台数制御装置５の台数制御部５５から運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に開指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台増加する。
【００９８】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数減少閾値ＳＬを下回る台数減少条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ５０）。
【００９９】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する（ステップＳＢ６０）。
【０１００】
台数制御装置５の台数制御部５５から停止指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に閉指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台減少する。
【０１０１】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｎｏ）、すなわち、平均負荷率が台数増加閾値ＳＨと台数減少閾値ＳＬとの間の値であると判定した場合、台数制御部５５は、蒸気モータ３の運転台数の変更を実施せず、ステップＳＢ１０の処理に戻る。
【０１０２】
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の蒸気モータ３からなる蒸気モータ群４を備える蒸気システム１において、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率に基づいて、停止中の蒸気モータ３を起動又は運転中の蒸気モータ３に停止させる台数制御が実施される。そのため、蒸気モータ群４への蒸気流量が増減したとき、各蒸気モータ３への給蒸気量が適正範囲から逸脱することが回避される。
【０１０３】
図６は、蒸気モータ３の運転負荷率（給蒸気量）とコンプレッサ２から吐出される吐出空気量との関係を示す図である。図６に示すように、蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲においては、蒸気モータ３の給蒸気量とコンプレッサ２の吐出空気量とは比例関係にある。なお、蒸気モータ３の運転負荷率の適正範囲とは、０％と１００％との間の中間値を含む所定範囲をいう。運転負荷率が適正範囲においては、蒸気モータ３の給蒸気量とコンプレッサ２の吐出空気量とは比例する。適正範囲の下限値を下回ると、低回転数で作動する蒸気モータ３及びコンプレッサ２のエネルギー損失が大きくなり、給蒸気量に対する吐出空気量の比率、すなわち蒸気駆動エアコンプレッサ２４の運転効率が低下する。一方、適正範囲の上限値を上回ると、蒸気駆動エアコンプレッサ２４の運転効率の低下はないものの、高回転数で作動する蒸気モータ３及びコンプレッサ２のロータ軸や軸受が過熱し、早期の破損を招くおそれがある。
【０１０４】
蒸気モータ群４への蒸気流量が減少すると、運転中の蒸気モータ３の平均負荷率が低下する。蒸気モータ３への給蒸気量が過少になり、蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲の下限値を下回ると、蒸気駆動エアコンプレッサ２４の運転効率が低下してしまう。また、蒸気モータ３の平均負荷率の低下により、作動中のコンプレッサ２からの吐出空気量が工場内での圧縮空気の需要量に対して不足する可能性がある。
【０１０５】
また、蒸気駆動エアコンプレッサ２４には、蒸気モータ３の失速による不具合を防止するため、蒸気モータ３運転負荷率が自動停止閾値（例えば、１０％）を下回ったときに蒸気モータ３を自動停止させる自動停止制御が組み込まれることがある。蒸気モータ群４への蒸気流量が減少した際に自動停止制御により蒸気モータ３が停止されてしまうと、蒸気モータ３の再起動が可能になるまでの期間、工場内に圧縮空気の供給ができなくなってしまう。
【０１０６】
また、蒸気モータ群４への蒸気流量が増加すると、運転中の蒸気モータ３の平均負荷率が上昇する。蒸気モータ３への給蒸気量が過多になり、蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲の上限値を上回ると、蒸気モータ３及びコンプレッサ２のロータ軸や軸受が過熱する可能性がある。
【０１０７】
また、蒸気駆動エアコンプレッサ２４には、蒸気モータ３の異常過速による駆動系の過熱を防止するため、蒸気モータ３の運転負荷率が緊急停止閾値（例えば、１１１％）を上回ったときに蒸気モータ３を緊急停止させる緊急停止制御が組み込まれることがある。蒸気モータ群４への蒸気流量が増加した際に緊急停止制御により蒸気モータ３が停止されてしまうと、蒸気モータ３の再起動が可能になるまでの期間、工場内に圧縮空気の供給ができなくなってしまう。
【０１０８】
本実施形態においては、容量制御中の蒸気モータ３の全ての運転負荷率が監視され、蒸気モータ群４への蒸気流量が増減したとき、蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲から逸脱しないように、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率に基づいて、停止中の蒸気モータ３を起動させる運転指令又は運転中の蒸気モータ３を停止させる停止指令が台数制御部５５から出力される。これにより、蒸気駆動エアコンプレッサ２４の運転効率が低下したり、コンプレッサ２からの吐出空気量が不足したり、蒸気モータ３及びコンプレッサ２のロータ軸や軸受が過熱されたり、蒸気モータ３が頻繁に自動停止又は緊急停止したりすることが回避される。そのため、蒸気システム１を高効率かつ安定して利用することができる。
【０１０９】
また、本実施形態においては、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率として、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が算出される。台数制御部５５は、平均負荷率が台数増加閾値ＳＨを上回る台数増加条件を満足する場合、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力し、平均負荷率が台数減少閾値ＳＬを下回る台数減少条件を満足する場合、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の平均負荷率が過大又は過小になる前に、停止中の蒸気モータ３を起動又は運転中の蒸気モータ３に停止させる台数制御を実施することができる。したがって、蒸気モータ群４への蒸気流量が増減したとき、蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲から逸脱することが回避される。
【０１１０】
また、例えば２台の蒸気モータ３が容量制御中において、ボイラ６から蒸気モータ群４に供給される蒸気流量が増加した場合、蒸気モータ３の運転台数の増加が間に合わず、２台の蒸気モータ３の全ての運転負荷率が同時に過大になり、２台の蒸気モータ３の全てを緊急停止させる必要が生じる可能性がある。
【０１１１】
本実施形態によれば、代表負荷率導出部５３において２台の蒸気モータ３の平均負荷率が算出される。台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された平均負荷率が３台の蒸気モータ３を適正範囲の運転負荷率で作動させるために十分な平均負荷率であると判定した場合、蒸気モータ３の運転負荷率が過大になる前に、蒸気モータ３の運転台数を増加させることができる。
【０１１２】
また、例えば３台の蒸気モータ３が容量制御中において、ボイラ６から蒸気モータ群４に供給される蒸気流量が減少した場合、蒸気モータ３の運転台数の減少が間に合わず、３台の蒸気モータ３の全ての運転負荷率が同時に過小になり、３台の蒸気モータ３の全てを自動停止させる必要が生じる可能性がある。
【０１１３】
本実施形態によれば、代表負荷率導出部５３において３台の蒸気モータ３の平均負荷率が算出される。台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された平均負荷率が２台の蒸気モータ３を適正範囲の運転負荷率で作動させるために十分な平均負荷率であると判定した場合、蒸気モータ３の運転負荷率が過小になる前に、蒸気モータ３の運転台数を減少させることができる。
【０１１４】
なお、ボイラ６から蒸気モータ群４に供給される蒸気流量の変動（増加又は減少）の原因として、台数制御されるボイラ６の運転台数の増加又は減少に起因する蒸気流量の変動、ボイラ６の燃焼量の変動、及び低圧蒸気使用機器の蒸気使用量の変動の少なくとも一つが例示される。
【０１１５】
本実施形態においては、図３（Ｂ）を参照して説明したように、台数減少閾値ＳＬは、容量制御中の蒸気モータ３の運転台数ｎ、及び容量制御中の蒸気モータ３の１台を停止させた後の目標平均負荷率Ｒに基づいて設定される。これにより、蒸気モータ３の運転台数を減少させたとき、運転台数を減少後の蒸気モータ３の運転負荷率を適正値にすることができる。
【０１１６】
本実施形態においては、容量制御として、蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御する排蒸気圧一定制御が実施される。ボイラ６から供給される蒸気の減圧エネルギーを積極的に利用して圧縮空気を製造することにより、工場内に併設されている電動エアコンプレッサの電力消費量の削減に貢献することができる。
【０１１７】
排蒸気圧一定制御が実施される場合、コンプレッサ２から空気タンク１３に供給される吐出空気量が工場内での圧縮空気の需要量に対して過多になり、空気タンク１３の空気圧力が過度に高くなることがある。上述したように、本実施形態において、空気圧力センサ１８の検出データが台数制御装置５に出力される。台数制御装置５は、空気圧力センサ１８の検出データに基づいて、空気タンク１３の空気圧力が空気圧力閾値を上回ったと判定した場合、蒸気モータ３の運転台数の増加を制限するリミット信号を出力してもよい。
【０１１８】
なお、本実施形態において、台数増加閾値ＳＨは、９０％であることとした。台数増加閾値ＳＨは、任意に設定可能であり、閾値記憶部５４に記憶させることができる。台数増加閾値ＳＨは、例えば８０％でもよいし、７０％でもよい。
【０１１９】
なお、本実施形態において、目標平均負荷率Ｒは、５０％であることとした。目標平均負荷率Ｒは、任意に設定可能であり、閾値記憶部５４に記憶させることができる。なお、目標平均負荷率Ｒと台数増加閾値ＳＨとの差は大きいことが好ましい。目標平均負荷率Ｒと台数増加閾値ＳＨとの差が小さい場合、蒸気モータ３の運転台数を減少させたとき、運転台数を減少後の蒸気モータ３の運転負荷率が適正範囲から逸脱する可能性が高くなる。そのため、例えば上述の実施形態で説明したように、台数増加閾値ＳＨを９０％に設定した場合、目標平均負荷率Ｒは５０％程度に設定することが好ましい。
【０１２０】
なお、本実施形態においては、台数減少閾値ＳＬは、演算［Ｒ×（ｎ−１）／ｎ］に基づいて設定されることとした。台数減少閾値ＳＬは、一定値に設定されてもよい。
【０１２１】
図７は、本実施形態に係る閾値記憶部５４に記憶される台数減少閾値ＳＬの一例を示す図である。図７に示す例において、台数減少閾値ＳＬは、１５％に設定される。例えば、容量制御中の蒸気モータ３が５台であり、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が１５％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。蒸気モータ３の運転台数が５台から４台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、１８．８％である。
【０１２２】
容量制御中の蒸気モータ３が４台であり、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が１５％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。蒸気モータ３の運転台数が４台から３台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、２０．０％である。
【０１２３】
容量制御中の蒸気モータ３が３台であり、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が１５％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。蒸気モータ３の運転台数が３台から２台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、２２．５％である。
【０１２４】
容量制御中の蒸気モータ３が２台であり、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が１５％を下回る台数減少条件を満足する場合、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する。蒸気モータ３の運転台数が２台から１台に減少した直後の容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率は、３０．０％である。
【０１２５】
［２］第２実施形態
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１２６】
本実施形態においては、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する場合において、運転が継続される蒸気モータ３の運転負荷率が過大になることが回避されるように停止指令を出力する方法について説明する。
【０１２７】
複数の蒸気モータ３が容量制御中において、複数の蒸気モータ３それぞれの運転負荷率に偏りが生じる可能性がある。例えば蒸気モータ３Ａ及び蒸気モータ３Ｂが運転中において、供給流路８Ａの圧力損失と供給流路８Ｂの圧力損失との差又は供給流路８を形成する供給管の配管状態等に起因して、蒸気モータ３Ａの運転負荷率と蒸気モータ３Ｂの運転負荷率とに差異が生じる可能性がある。例えば蒸気モータ３Ａの運転負荷率が小さく蒸気モータ３Ｂの運転負荷率が大きい状態において、蒸気モータ３Ａの運転が停止された場合、蒸気モータ３Ｂの運転負荷率が過大になる可能性がある。
【０１２８】
本実施形態において、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する場合において、運転が継続される蒸気モータ３の運転負荷率が過大にならないように、複数の運転中の蒸気モータ３の中から最適な蒸気モータ３に停止指令を出力する。
【０１２９】
本実施形態において、閾値記憶部５４は、台数増加閾値ＳＨ以上となる上限閾値ＳＨＨ、及び台数減少閾値ＳＬ以下となる下限閾値ＳＬＬを記憶する。図３（Ａ）に示したように、台数増加閾値ＳＨが９０％である場合、上限閾値ＳＨＨは、例えば９１％に設定される。図７に示したように、台数減少閾値ＳＬが１５％である場合、下限閾値ＳＬＬは、例えば１４％に設定される。なお、上限閾値ＳＨＨは、台数増加閾値ＳＨよりも大きい値のでも等しい値でもよく、任意に設定可能である。下限閾値ＳＬＬは、台数減少閾値ＳＬよりも小さい値でも等しい値でもよく、任意に設定可能である。
【０１３０】
代表負荷率は、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率、最大負荷率、及び最小負荷率を含む。容量制御中の蒸気モータ３の最大負荷率とは、複数の蒸気モータ３の運転負荷率のうち最も大きい運転負荷率をいう。容量制御中の蒸気モータ３の最小負荷率とは、複数の蒸気モータ３の運転負荷率のうち最も小さい運転負荷率をいう。
【０１３１】
代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得された運転負荷率に所定の処理を行うことにより、容量制御中の蒸気モータ３の最大負荷率及び最小負荷率を導出する。所定の処理は、容量制御中の複数の蒸気モータ３の運転負荷率から最大負荷率を抽出する処理、及び最小負荷率を抽出する処理を含む。
【０１３２】
台数制御部５５は、蒸気モータ３の最小負荷率が下限閾値ＳＬＬを下回り、且つ、蒸気モータ３の最大負荷率が上限閾値ＳＨＨを上回る場合、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力した後、最小負荷率の蒸気モータ３に停止指令を出力する。
【０１３３】
図８は、本実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。図８に示す処理は、規定の周期で実施される。
【０１３４】
台数制御装置５の運転負荷率取得部５２は、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率をローカル制御装置２５から取得する（ステップＳＢ１０）。
【０１３５】
代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得した運転負荷率に基づいて、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率である平均負荷率、最大負荷率、及び最小負荷率を導出する（ステップＳＢ２０）。
【０１３６】
台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数増加閾値ＳＨを上回る台数増加条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ３０）。
【０１３７】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する（ステップＳＢ４０）。
【０１３８】
台数制御装置５の台数制御部５５から運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に開指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台増加する。
【０１３９】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数減少閾値ＳＬを下回る台数減少条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ５０）。
【０１４０】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する（ステップＳＢ６０）。
【０１４１】
台数制御装置５の台数制御部５５から停止指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に閉指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台減少する。
【０１４２】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｎｏ）、すなわち、平均負荷率が台数増加閾値ＳＨと台数減少閾値ＳＬとの間の値であると判定した場合、台数制御部５５は、蒸気モータ３の最小負荷率が下限閾値ＳＬＬを下回り、且つ、蒸気モータ３の最大負荷率が上限閾値ＳＨＨを上回るか否かを判定する（ステップＳＢ７０）。
【０１４３】
ステップＳＢ７０において、蒸気モータ３の最小負荷率が下限閾値ＳＬＬを下回らない、又は、蒸気モータ３の最大負荷率が上限閾値ＳＨＨを上回らないと判定した場合（ステップＳＢ７０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、蒸気モータ３の運転台数の変更を実施せず、ステップＳＢ１０の処理に戻る。
【０１４４】
ステップＳＢ７０において、蒸気モータ３の最小負荷率が下限閾値ＳＬＬを下回り、且つ、蒸気モータ３の最大負荷率が上限閾値ＳＨＨを上回ると判定した場合（ステップＳＢ７０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する（ステップＳＢ８０）。
【０１４５】
台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力した後、最小負荷率の蒸気モータ３に停止指令を出力する（ステップＳＢ９０）。
【０１４６】
以上説明したように、本実施形態においては、台数減少条件を満足しない場合において、運転中の蒸気モータ３の運転負荷率に偏りが生じている状況、すなわち、下限閾値ＳＬＬを下回る最低負荷率で運転する蒸気モータ３及び上限閾値ＳＨＨを上回る最高負荷率で運転する蒸気モータ３が存在する状況においては、台数制御部５５は、運転負荷率の偏りを解消するために、停止中の蒸気モータ３を起動させた後、下限閾値ＳＬＬを下回る最低負荷率で運転中の蒸気モータ３を停止させる。すなわち、台数制御部５５は、運転負荷率の偏りを解消するために、運転させる蒸気モータ３の入れ換えを実施する。
【０１４７】
運転負荷率が自動停止閾値（例えば、１０％）を下回る蒸気モータ３を自動停止させる自動停止制御、及び運転負荷率が緊急停止閾値（例えば、１１１％）を上回ったときに蒸気モータ３を緊急停止させる緊急停止制御が実施される場合、平均負荷率のみに基づいて台数制御を行っていると、蒸気システム１を高効率かつ安定して利用することができない状況が起こり得る。下限閾値ＳＬＬを下回る最低負荷率で運転されている蒸気モータ３の運転を継続させると、台数減少条件を満足しない場合においても、最低負荷率の蒸気モータ３が自動停止される可能性がある。この状態で上限閾値ＳＨＨを上回る最高負荷率で運転されている蒸気モータ３が存在すると、自動停止した蒸気モータ３に供給されていた蒸気の少なくとも一部が、最高負荷率の蒸気モータ３に供給されることとなる。その結果、最高負荷率の蒸気モータ３の運転負荷率が過大になって緊急停止されてしまう可能性が高くなる。
【０１４８】
本実施形態においては、運転を継続すると自動停止閾値を下回る可能性がある蒸気モータ３、すなわち、下限閾値ＳＬＬを下回る程度まで運転負荷率が減少した蒸気モータ３が存在し、且つ、１台の蒸気モータ３が自動停止することにより運転負荷率が緊急停止閾値を上回る可能性がある蒸気モータ３、すなわち、上限閾値ＳＨＨを上回る程度まで運転負荷率が増加した蒸気モータ３が存在する場合、台数制御部５５は、まず、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する。これにより、下限閾値ＳＬＬを下回る運転負荷率の蒸気モータ３が自動停止しても、自動停止した蒸気モータ３に供給されていた蒸気の少なくとも一部は、上限閾値ＳＨＨを上回る運転負荷率の蒸気モータ３に供給されずに、新たに起動する蒸気モータ３に供給される。また、新たな蒸気モータ３が起動することにより、上限閾値ＳＨＨを上回る運転負荷率の蒸気モータ３に供給されていた蒸気の少なくとも一部は、新たに起動する蒸気モータ３に供給される。これにより、上限閾値ＳＨＨを上回る最高負荷率の蒸気モータ３の運転負荷率が過大になることが回避される。
【０１４９】
また、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３を起動させた後、下限閾値ＳＬＬを下回る運転負荷率で運転していた蒸気モータ３を停止させる。これにより、運転負荷率の偏りが解消された状態で、複数の蒸気モータ３を運転させることができる。また、運転負荷率の偏りが解消されることにより、蒸気モータ３が自動停止したり緊急停止したりすることが回避される。
【０１５０】
［３］第３実施形態
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１５１】
本実施形態においては、停止中の蒸気モータ３の１台に運転指令を出力する場合、及び運転中の蒸気モータ３の１台に停止指令を出力する場合において、複数の蒸気モータ３の実質的な稼働時間が平準化されるように運転指令及び停止指令を出力する方法（ローテーション運転方法）について説明する。
【０１５２】
図９は、本実施形態に係る台数制御装置５及びローカル制御装置２５の一例を示す機能ブロック図である。ローカル制御装置２５は、上述の実施形態で説明したローカル制御装置２５と同等である。
【０１５３】
本実施形態において、台数制御装置５は、通信部５１と、運転負荷率取得部５２と、代表負荷率導出部５３と、閾値記憶部５４と、台数制御部５５と、積算運転時間算出部５６と、負荷率差算出部５７と、定格換算積算運転時間算出部５８とを有する。
【０１５４】
通信部５１及び運転負荷率取得部５２は、上述の実施形態で説明した通信部５１及び運転負荷率取得部５２と同等である。
【０１５５】
代表負荷率導出部５３は、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率を導出する。代表負荷率は、容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率、最大負荷率、及び最小負荷率を含む。
【０１５６】
積算運転時間算出部５６は、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、運転時間を積算した積算運転時間を算出する。積算運転時間算出部５６は、例えば複数のローカル制御装置２５のそれぞれから蒸気モータ３の運転時間データを取得することにより、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、積算運転時間を算出することができる。
【０１５７】
負荷率差算出部５７は、代表負荷率導出部５３により導出された蒸気モータ３の最大負荷率及び最小負荷率の差分値ΔＤを算出する。最大負荷率及び最小負荷率は、瞬時値である。
【０１５８】
定格換算積算運転時間算出部５８は、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、運転時間を定格負荷率（１００％）での運転時間に換算して積算した定格換算積算運転時間を算出する。定格換算積算運転時間とは、瞬時値である運転負荷率［％］を運転時間で積算した値をいう。したがって、定格換算積算運転時間の単位は［時間］である。例えば、運転負荷率５０％で１時間運転したときの定格換算積算運転時間は、［０．５×１］より０．５時間であり、運転負荷率７５％で２時間運転したときの定格換算積算運転時間は、［０．７５×２］より１．５時間である。定格換算積算運転時間算出部５８は、例えば複数のローカル制御装置２５のそれぞれから蒸気モータ３の運転負荷率及び運転時間データを取得することにより、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、定格換算積算運転時間を算出することができる。
【０１５９】
閾値記憶部５４は、最大負荷率と最小負荷率との差分値ΔＤに係る差分閾値Ｄを記憶する。一例として、差分閾値Ｄは、１０％である。
【０１６０】
台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回り、且つ、台数増加条件を満足する場合、停止中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が短い蒸気モータ３に運転指令を出力する。
【０１６１】
台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回り、且つ、台数減少条件を満足する場合、運転中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が長い蒸気モータ３に停止指令を出力する。
【０１６２】
台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを上回り、且つ、台数増加条件を満足する場合、停止中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が小さい蒸気モータ３に運転指令を出力する。
【０１６３】
台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを上回り、且つ、台数減少条件を満足する場合、運転中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が大きい蒸気モータ３に停止指令を出力する。
【０１６４】
図１０は、本実施形態に係る台数制御方法を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、規定の周期で実施される。
【０１６５】
台数制御装置５の運転負荷率取得部５２は、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率をローカル制御装置２５から取得する（ステップＳＢ１０）。
【０１６６】
積算運転時間算出部５６は、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、積算運転時間を算出する（ステップＳＢ１２）。
【０１６７】
定格換算積算運転時間算出部５８は、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、定格換算積算運転時間を算出する（ステップＳＢ１４）。
【０１６８】
なお、ステップＳＢ１０の処理と、ステップＳＢ１２の処理と、ステップＳＢ１４の処理との順番は任意であり、少なくとも２つの処理が同時に実施されてもよい。
【０１６９】
代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得した運転負荷率に基づいて、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率である平均負荷率を導出する（ステップＳＢ２０）。
【０１７０】
また、代表負荷率導出部５３は、運転負荷率取得部５２で取得した運転負荷率に基づいて、容量制御中の蒸気モータ３の代表負荷率である最大負荷率及び最小負荷率を導出する（ステップＳＢ２２）。
【０１７１】
なお、ステップＳＢ２０の処理と、ステップＳＢ２２の処理との順番は任意であり、２つの処理が同時に実施されてもよい。
【０１７２】
負荷率差算出部５７は、代表負荷率導出部５３により導出された最大負荷率と最小負荷率との差分値ΔＤを算出する（ステップＳＢ２４）。
【０１７３】
台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数増加閾値ＳＨを上回る台数増加条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ３０）。
【０１７４】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回るか否かを判定する（ステップＳＢ１００）。
【０１７５】
ステップＳＢ１００において、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回ると判定した場合（ステップＳＢ１００：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が短い蒸気モータ３に運転指令を出力する（ステップＳＢ１１０）。
【０１７６】
台数制御装置５の台数制御部５５から運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に開指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台増加する。
【０１７７】
ステップＳＢ１００において、差分値ΔＤが第１差分閾値Ｄ１を下回らないと判定した場合（ステップＳＢ１００：Ｎｏ）、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が短い蒸気モータ３に運転指令を出力する（ステップＳＢ１２０）。
【０１７８】
台数制御装置５の台数制御部５５から運転指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に開指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台増加する。
【０１７９】
ステップＳＢ３０において、台数増加条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ３０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、代表負荷率導出部５３で算出された容量制御中の蒸気モータ３の平均負荷率が閾値記憶部５４に記憶されている台数減少閾値ＳＬを下回る台数減少条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＢ５０）。
【０１８０】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足すると判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回るか否かを判定する（ステップＳＢ１３０）。
【０１８１】
ステップＳＢ１３０において、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回ると判定した場合（ステップＳＢ１４０：Ｙｅｓ）、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が長い蒸気モータ３に停止指令を出力する（ステップＳＢ１４０）。
【０１８２】
台数制御装置５の台数制御部５５から停止指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に閉指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台減少する。
【０１８３】
ステップＳＢ１３０において、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回らないと判定した場合（ステップＳＢ１３０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が長い蒸気モータ３に停止指令を出力する（ステップＳＢ１５０）。
【０１８４】
台数制御装置５の台数制御部５５から停止指令を受信したローカル制御装置２５の給蒸気量制御部２５２は、給蒸気弁９に閉指令を出力する。これにより、蒸気モータ３の運転台数が１台減少する。
【０１８５】
ステップＳＢ５０において、台数減少条件を満足しないと判定した場合（ステップＳＢ５０：Ｎｏ）、台数制御部５５は、蒸気モータ３の運転台数の変更を実施せず、ステップＳＢ１０の処理に戻る。
【０１８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の蒸気モータ３のそれぞれについて、積算運転時間及び積算負荷率が算出されるとともに、最大負荷率及び最小負荷率の差分値ΔＤが算出される。差分値ΔＤが差分閾値Ｄを下回る場合、すなわち、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率の偏りが小さい場合において、蒸気モータ３の運転台数を増加させるとき、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が短い蒸気モータ３を起動させる。また、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率の偏りが小さい場合において、蒸気モータ３の運転台数を減少させるとき、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の中で最も積算運転時間が長い蒸気モータ３を停止させる。これにより、複数の蒸気モータ３の実質的な稼働時間を平準化することができる。
【０１８７】
また、差分値ΔＤが差分閾値Ｄを上回る場合、すなわち、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率の偏りが大きい場合において、蒸気モータ３の運転台数を増加させるとき、台数制御部５５は、停止中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が短い蒸気モータ３を起動させる。また、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率の偏りが大きい場合において、蒸気モータ３の運転台数を減少させるとき、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が長い蒸気モータ３を停止させる。これにより、運転負荷率の偏りに影響されることなく、複数の蒸気モータ３の実質的な稼働時間を平準化することができる。
【０１８８】
上述の第３実施形態では、差分値ΔＤと差分閾値Ｄとを比較して運転負荷率の偏りを判断し、運転負荷率の偏り度合いに応じて、積算運転時間に基づく蒸気モータ３の起動・停止順位の決定と、定格換算積算運転時間に基づく蒸気モータ３の起動・停止順位の決定とを切り替えるようにした。これに限らず、運転負荷率の偏りが小さい状態で蒸気システム１が安定している場合には、積算運転時間のみに基づいて蒸気モータ３の起動・停止順位を決定するようにしてもよい。また、運転負荷率の偏りが大きい状態で蒸気システム１が安定している場合には、定格積算運転時間のみに基づいて蒸気モータ３の起動・停止順位を決定するようにしてもよい。
【０１８９】
上述の第３実施形態では、容量制御中の蒸気モータ３の運転負荷率の偏りが大きい場合（差分値ΔＤ＞差分閾値Ｄ）において、蒸気モータ３の運転台数を減少させるとき、台数制御部５５は、運転中の蒸気モータ３の中で最も定格換算積算運転時間が長い蒸気モータ３を停止させるようにした。これに加えて、運転中の蒸気モータ３が２台のときに運転負荷率に大きな偏りが生じている場合には、台数減少時に最大負荷率の蒸気モータ３を停止させることが望ましい。最も定格換算積算運転時間が長い蒸気モータ３から停止させる制御の場合、最小負荷率の蒸気モータ３が停止対象となってしまうと、最大負荷率で運転中の蒸気モータ３の運転負荷率が緊急停止閾値（例えば、１１１％）を上回ってしまう危険性があるからである。
【０１９０】
［４］コンピュータシステム
図１１は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の台数制御装置５及びローカル制御装置２５のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の台数制御装置５の機能及びローカル制御装置２５の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
【０１９１】
［５］他の実施形態
なお、上述の実施形態においては、容量制御が蒸気モータ３の排蒸気圧力を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御する排蒸気圧一定制御であることとした。容量制御は、給蒸気圧一定制御でもよい。給蒸気圧一定制御とは、蒸気モータ３の給蒸気圧力を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御することをいう。給蒸気圧一定制御を実施する場合、ローカル制御装置２５は、給蒸気圧力センサ２１の検出データに基づいて、蒸気モータ３の給蒸気圧力が一定になるように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力する。
【０１９２】
上述の実施形態において、容量制御は、吐出空気圧一定制御でもよい。吐出空気圧一定制御とは、コンプレッサ２から吐出される空気圧力（ユーティリティ出力）を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御することをいう。吐出空気圧一定制御を実施する場合、ローカル制御装置２５は、各コンプレッサ２の吐出側に設けられた吐出圧力センサ（不図示）、又は空気圧力センサ１８の検出データに基づいて、コンプレッサ２から吐出される空気圧力が一定になるように、給蒸気弁９に開度調整指令を出力する。
【０１９３】
なお、上述の実施形態においては、１つのボイラ６から複数の蒸気駆動エアコンプレッサ２４のそれぞれに蒸気が供給されることとした。複数のボイラ６で生成された蒸気が複数の蒸気駆動エアコンプレッサ２４に供給されてもよい。例えば、複数のボイラ６のそれぞれで生成された蒸気が第１蒸気ヘッダ７に供給され、第１蒸気ヘッダ７の蒸気が複数の蒸気駆動エアコンプレッサ２４のそれぞれに供給されてもよい。
【０１９４】
なお、上述の実施形態においては、複数の蒸気モータ３のそれぞれから排出された低圧の蒸気は、１つの第２蒸気ヘッダ１１に供給されることとした。複数の蒸気モータ３のそれぞれから排出された蒸気は、別々の第２蒸気ヘッダ１１に供給されてもよい。また、蒸気モータ３から排出された蒸気は、第２蒸気ヘッダ１１を介さずに、低圧蒸気使用機器に直接的に供給されてもよい。
【０１９５】
なお、上述の実施形態においては、１つの蒸気モータ３が１つのコンプレッサ２を駆動することとした。複数の蒸気モータ３で共通のコンプレッサ２が駆動されてもよい。１つの蒸気モータ３で複数のコンプレッサ２が駆動されてもよい。
【０１９６】
なお、上述の実施形態において、コンプレッサ２は、回転式（スクリュー式）であることとした。コンプレッサ２は、旋回式（スクロール式）や往復式（ピストン式）でもよい。
【０１９７】
なお、上述の実施形態においては、蒸気駆動エアコンプレッサ２４は、ボイラ６から供給される蒸気に基づいて作動することとした。蒸気供給源は、ボイラでなくてもよい。
【０１９８】
なお、上述の実施形態においては、蒸気駆動エアコンプレッサ２４は、蒸気モータ３を備えることとした。蒸気モータ３に代えて、複数の動翼を持つ蒸気タービンが配置されてもよい。ローカル制御装置２５は、給蒸気弁９を制御して、蒸気タービンに対する蒸気の供給と供給停止とを切り換えることができ、蒸気タービンの回転数を制御することができる。
【０１９９】
なお、上述の実施形態においては、被動機２が圧縮空気を吐出するコンプレッサ２であることとした。被動機２は、湯水を吐出するポンプでもよい。ポンプはユーティリティとして湯水を吐出する。被動機２がポンプである場合、ローカル制御装置２５は、ポンプから吐出される湯水の吐出圧力（ユーティリティー出力）を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御することができる。また、被動機２は、発電機でもよい。発電機はユーティリティとして電気を出力する。被動機２が発電機である場合、ローカル制御装置２５は、発電機から出力される電気の出力（ユーティリティー出力）を一定に保つように給蒸気弁９の開度を制御することができる。
【符号の説明】
【０２００】
１…蒸気システム、２…コンプレッサ（被動機）、２Ａ…コンプレッサ（被動機）、２Ｂ…コンプレッサ（被動機）、２Ｃ…コンプレッサ（被動機）、３…蒸気モータ、３Ａ…蒸気モータ、３Ｂ…蒸気モータ、３Ｃ…蒸気モータ、４…蒸気モータ群、５…台数制御装置、６…ボイラ、７…第１蒸気ヘッダ、８…供給流路、８Ａ…供給流路、８Ｂ…供給流路、８Ｃ…供給流路、８Ｍ…供給流路、９…給蒸気弁、９Ａ…給蒸気弁、９Ｂ…給蒸気弁、９Ｃ…給蒸気弁、１０…排出流路、１０Ａ…排出流路、１０Ｂ…排出流路、１０Ｃ…排出流路、１０Ｍ…排出流路、１１…第２蒸気ヘッダ、１２…送気流路、１３…空気タンク、１４…バイパス流路、１５…バイパス弁、１６…第１蒸気圧力センサ、１７…第２蒸気圧力センサ、１８…空気圧力センサ、１９…流量センサ、２０…回転数センサ、２１…給蒸気圧力センサ、２２…排蒸気圧力センサ、２４…蒸気駆動エアコンプレッサ、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ…蒸気駆動エアコンプレッサ、２５…ローカル制御装置、２５Ａ…ローカル制御装置、２５Ｂ…ローカル制御装置、２５Ｃ…ローカル制御装置、２６…供給流路、５１…通信部、５２…運転負荷率取得部、５３…代表負荷率導出部、５４…閾値記憶部、５５…台数制御部、５６…積算運転時間算出部、５７…負荷率差算出部、５８…定格換算積算運転時間算出部、２５１…運転負荷率算出部、２５２…給蒸気量制御部、２５３…通信部、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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