(57)【要約】【課題】  ガス量が増減変動する系に、複数台のブロワを設置して連合運転する場合において、設備費が高価となることを防ぐと共に設備負荷（風量）に応じ適切な制御を行い、所要電力を低減する技術を提供する。【解決手段】  インレットベーン制御のブロワ１１ａと回転数制御のブロワ１２を並列に配置し、ガス量の変動に応じて、インレットベーン制御のブロワ１１ａは入口圧力計２１が一定になるようにインレットベーンの迎角を調整し、回転数制御のブロワ１２は、ブロワ入口圧力計２１の信号３４又は送出ガス流量計１２０からの信号３１によって回転数制御し、電力消費が最小になるように制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス量が増減する系に複数のブロワを並列に組み合わせて連合運転するに当たり、インレットベーン制御のブロワと回転数制御のブロワを並列に配置し、ガス量の変動に応じて、インレットベーン制御のブロワ及び回転数制御のブロワの負荷を調整することを特徴とするブロワの運転制御方法。
【請求項２】
前記負荷の調整は、インレットベーン制御のブロワを全負荷運転し、残余のガス量を回転数制御のブロワに負荷することを特徴とする請求項１記載のブロワの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロワの運転制御方法に関し、さらに詳しくは、ガス量が増減変動する系に複数のブロワを並列に組合せて高能率の運転を行う制御方法に関する。例えば、コークス炉より発生するＣガスを吸引して一定圧のガスホルダに圧送するブロワの運転制御方法などに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、コークス炉より発生するＣガスはコークス炉の操業に応じてガス量が変動するが、このようなＣガスを吸引・圧送するブロワは、複数台を並列に配置し、風量の変動にあわせて、ブロワの運転台数を調整する台数制御が一般的に行われていた。このような台数制御では、ブロワの能力が階段状に増減するので、風量に対して所要電力の節減を図ることは十分には達成されなかった。
【０００３】
また、台数制御の階段的風量変化にマッチしない風量変化分に対しては、風量に応じてダンパの開度を変化させて送風量を調整するダンパ制御が一般的に行われる。しかしながら、ダンパ制御ではダンパによって大きな圧力損失が生じ、所要電力の節減は不十分である。
【０００４】
この他に、ブロワの吸入口にインレットベーンと呼ばれる複数の羽根を設け、この羽根の角度を調整して、吸込みガスに適切な旋回流を与えてブロワのインペラの回転運動を助け、所要電力を節減するインレットベーン制御のブロワがある。インレットベーン制御のブロワでは風量変化に対して羽根の角度を調整することによって、一定昇圧が可能であり、風量変化に対して吸込圧力をー定に保つように羽根の角度を調整することにより自動制御が可能となる。インレットベーン制御のブロワは、送風機負荷が高いときには、効率がよく省電力効果が大きいが、負荷が低いときには、圧力損失が増大するため省電力効果は小さい。
【０００５】
風量に応じてブロワの回転数を増減する回転数制御のブロワは風量が低下した場合に所要電力の節減に最も効果がある。回転数制御のブロワでは、風量は回転数に比例し、圧力は回転数の２乗に比例し、軸動力は回転数の３乗に比例する。よって、例えば、風量が８０％に下がったときには、回転数を８０％にするとよく、このとき、圧力は６４％になり、軸動力は５１％まで節減することが可能である。回転数制御手段としては、周波数制御（インバータ制御）、流体継手の使用、直流電動機による制御、可変極数誘導電動機使用などの技術があるが、いずれも設備費が高価で、メンテナンスが大変であるなど、設備コスト上の難点がある。
【０００６】
図６に上記各制御方式のブロワにおける風量と軸動力の特性を示した。負荷１００％に対する風量及び所要軸動力をそれぞれ１００とし、風量が１００％から７０％まで減少したときに軸動力がどのように減少していくかを示したものである。曲線Ａはダンパ制御、曲線Ｂはインレットベーン制御、曲線Ｃは回転数制御である。回転数制御のブロワが風量変化（減少）に対して最も省電力効果が大きい。ダンパ制御のブロワは省電力効果が全域に渡って最も劣る。インレットベーン制御のブロワでは、風量が少なくなるほど、回転数制御のブロワに比べ省電力効果が少なくなる。
【０００７】
１台の送風機にインレットベーン制御とインバータによる回転数制御が可能な設備を設け、センサの情報により切換えスイッチに切換え指令し、インレットベーンアクチュエータには羽根の迎角を、インバータには周波数を、設備負荷に応じてそれぞれ指令する技術がある。（例えば、特許文献１参照。）。この技術は１台の送風機（ブロワ）の負荷に応じた省電力技術である。
【特許文献１】特開昭５９−４９３９４号公報（第２−５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示される技術では、インレットベーン制御と回転数制御を切換えることにより省電力を達成できるが、連合運転の技術ではなく、また１台のブロアにインレットベーン制御と回転数制御の両方を設ける必要があり、特に複数のブロアを設置する場合設備費が高価となるという問題があった。また、インレットベーン制御と回転数制御の両方の制御のために制御系が複雑となるために、設備負荷に応じた適切な制御ができなくなることがあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、ガス量が増減変動する系に、複数台のブロワを設置して連合運転する場合において、設備費が高価となることを防ぐと共に設備負荷（風量）に応じ適切な制御を行い、所要電力の低減を達成する技術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】
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ガス量が増減する系に複数のブロワを並列に組み合わせて連合運転するに当たり、インレットベーン制御のブロワと回転数制御のブロワを並列に配置し、ガス量の変動に応じて、インレットベーン制御のブロワ及び回転数制御のブロワの負荷を調整することを特徴とするブロワの運転制御方法である。前記負荷の調整は電力消費を小さくするように、調整することが好ましい。最も好ましいのは電力消費が最小となるように調整することである。
【００１１】
また前記負荷の調整は、インレットベーン制御のブロワを全負荷運転し、残余のガス量を回転数制御のブロワに負荷することとすれば好適である。
【００１２】
複数台のブロワを運転する場合、上述の各種制御手段のうち、風量の変動による負荷低減を考慮すると、すべてのブロワを回転数制御で運転する技術がもっとも省電力効果が大きいと一応考えられるが、回転数制御手段は設備費が非常に高価になるため、実現性は難しい。一方、インレットベーン制御のブロワは高負荷のときに効率がよい。そこで設備費の低減と省電力効果を考慮したブロワの選択及び運転制御方式としては、インレットベーン制御のブロワと回転数制御のブロワとの組み合わせ制御が考えられる。この制御は、インレットベーン制御のブロワが高負荷のとき高効率の特性を有し、回転数制御のブロワが低負荷時の省電力効果が大きいことを巧妙に利用するもので、設備費が高価となることを抑制し、省電力を図ることができる実現性の高い手段である。また、風量の変動に対するブロワ制御を自動制御にすることにより、さらなる省電力効果を達成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガス量が変動する系において複数のブロワを並列に組合わせて連合運転する場合に、設備費が高価となることを防止し、設備負荷（風量）に応じ適切な制御を行い、電力消費量を低減にすることが可能となったので、寄与するところが大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、従来技術について図７を参照して説明する。図７は、コークス炉１００からブロワの吸入側配管１０１を経てブロワ１０ａ、１０ｂでコークス炉ガス（Ｃガス）を吸引し定圧ガスホルダ１３０に送る系統図である。吸入側配管１０１に圧力指示計１０３を設け、その信号を圧力制御器１０４に入力し、圧力制御器１０４は可変ダンパ１０５の開度を制御して吸入側配管１０１内の圧力を一定に保つ。１０２はガス冷却装置である。
【００１６】
２台のブロワ１０ａ、１０ｂは、ダンパ制御のブロワで、風量に応じてダンパ開度を調整する。ブロワ１０ａ、１０ｂの送出側には手動自動切換可能な締切弁装置１１０が設置され、送出配管１１１には流量計１２０が設けられている。なお、実際の装置では、予備のブロワを備えている。
【００１７】
図７に示す従来のシステムでは、ガス量の変動に伴うブロワの制御はダンパ制御であり、風量の変動に対してダンパ抵抗損失が大きく、電力消費を低減することができない。
【００１８】
図８はこれを改善する技術でインレットベーン制御のブロワ１１ａ、１１ｂを設置し、その内１台のブロワ１１ａは、ブロワ入口圧力計２１の圧力が一定になるようにインレットベーンの迎角を制御する圧力制御器２２を備えたものである。その他の部分は図７と同様である。図８のシステムも省電力効果は十分ではない。
【００１９】
図１は本発明の実施例のブロワの運転制御方法を示す図である。この例は、図７、図８で説明したのと同じコークス炉１００の発生ガス（Ｃガス）を吸引して昇圧し、定圧ガスホルダ１３０に送るシステムである。
【００２０】
インレットベーン制御のブロワ１１ａとインバータ制御による回転数制御のブロワ１２とが並列に結合されて連合運転されている。実際にはこのほかに予備のブロワが設けられており、通常の操業時には、３台の内、２台が常時運転される。
【００２１】
ブロワの能力は、コークス炉１００の最大風量の約半分に相当する風量を処理するブロワ２台を並列に結合している。図１に示す実施例では、インレットベーン制御のブロワ１１ａは吸入側の圧力を圧力計２１で測定し、その信号を圧力制御器２２に入力し、圧力制御器２２は、インレットベーン制御のブロワ１１ａの羽根の迎角を制御し、入口側の圧力を一定に保っている。
【００２２】
回転数制御のブロワ１２は、ガス送出配管１１１に設けた流量計１２０の計測値信号３１をインバータ制御器３２に入力し、インバータ制御器３２は流量計１２０の計測値が一定になるように回転数制御のブロワ１２の回転数を制御する。
【００２３】
図１に示す実施例では、ブロワの入口側の圧力が一定になるようにインレットベーン制御のブロワ１１ａを制御し、流量の変動に対して回転数制御のブロワ１２を自動運転制御するようになっている。
【００２４】
自動制御を行う揚合、どちらか一方のみ自動制御にし、他方は任意固定運転（手動）とし、日常の風量の微変動は自動制御で対応し、大きい風量変化に対してのみ手動調整を行う方法がより制御が単純であり操作しやすい。
【００２５】
インレットベーン制御のブロワは、風量変化に対してインレットベーンの迎角を調整することによって、一定昇庄が可能である。したがって、風量変化に対して吸込圧力を一定に保つようにインレットベーンの迎角を調整することにより自動制御が可能となる。
【００２６】
この設備において、更なる省電力を図る場合、すべてのブロワを回転数制御のブロワに改造することが最適であるが、高価である。したがって、インレットベーン制御のブロワと回転数制御のブロワとの組合せにすることが実現性のある対策といえる。
【００２７】
インレットベーン制御のブロワと回転数制御のブロワとの組合せにおける最適制御方法は、インレットベーン制御のブロワの負荷を極力上げ、回転数制御のブロワの負荷を極力下げた運転方法である。
【００２８】
図１に示す系でブロワの自動制御運転を行う揚合、次の（１）〜（３）に示す３種類の制御方式が考えられる。
（１）インレットベーン制御ブロワを自動制御し、回転数制御ブロワを任意固定（手動）制御する方式
図２はこの方式を示すもので、図１におけるインバータ制御器３２を手動運転に変更した例である。回転数制御のブロワ１２は、極力負荷を下げた状態で手動で固定する。インレットベーン制御のブロワ１１ａは、風量に合わせてインレットベーン自動制御を行う。この場合、吸入圧力を一定に保つ制御を行う。風量変化が大きくインレットベーン制御のブロワ１１ａのみで制御できないときは、手動で回転数制御のブロワの設定調整を行う。
（２）インレットべーン制御ブロワを任意固定（手動）制御し、回転数制御ブロワを自動制御する方式
インレットベーン制御ブロワ１１ａは負荷を極力上げた状態で手動で任意固定する。回転数制御ブロワ１２は、残余の風量変動にあわせて回転数自動制御を行う。この場合、図３に示すように、吸込圧力で制御する方式又は、図４に示すように、風量で制御する方式などが考えられる。図３はインレットベーン制御ブロワ１１ａの羽根の迎角設定をガス量に応じて手動調整装置２３で設定変更し、回転数制御のブロワ１２のインバータ制御器３２をブロワ入口圧力計２１の信号３４によって自動制御し、入口圧力を一定にするようにした例である。また、図４は図３の回転数制御ブロワ１２のインバータ制御器３２を送出配管１１１の流量計１２０からの信号３１により制御するようにしたものである。
【００２９】
風量変化が大きく回転数制御のみで制御できないとき、手動でインレットベーンの調整を行う。
（３）両方のブロワを自動制御する方式
図５は以上の両方のブロワの各制御を切替装置４１を用いて任意に切替可能にしたフロー図である。両方のブロワを同時に並行的に制御するのではなく、ある範囲内では回転数制御を行い、その範囲外ではインレットベーン制御を行うと好適である。例えば、風量が少ない範囲では、回転数自動制御を行い、風量が多い範囲では、インレットベーン自動制御を行う。その範囲は、ブロワ能力と実際の風量、昇圧などの要因により最適範囲を設定することができる。これらの要因に従う学習制御を採用してもよい。
【００３０】
上記３種類の制御方式では、省電力効果としては、インレットベーン制御のブロワの負荷を極力上げ、回転数制御のブロワの負荷を極力下げる運転がなされていれば、いずれの方式でも省電力効果に差はほとんどない。
【００３１】
以上のように本発明によれば、設備負荷率の全域に亘って比較的高い省エネルギー効果を発揮させることができ、且つ、設備費が高価となることを抑制し、技術的及び経済的なメリットが共に大きいという優れた効果を奏する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の省電力効果を具体的な実施例をあげて説明する。
【００３３】
図１に示すシステムにおいて、コークス炉ガス（Ｃガス）の発生量は、最大１５０ｋＮｍ3／ｈで、操業状態に応じて１００〜１５０ｋＮｍ3／ｈの間で変動する。吸引圧力は圧力計２１で約４００ｍｍＡｑ（３．９２ｋＰａ）（負圧）であり、ガスホルダ１３０の圧力は３００ｍｍＡｑ（２．９４２ｋＰａ）（正圧）に保たれている。この系では、圧力：８００〜１２００ｍｍＡｑ（７．８５〜１１．７７ｋＰａ）、風量：７５ｋＮｍ3／ｈの能力のブロワ２台を並列に結合して連合運転により運転されている。
【００３４】
ガス発生量が、１３５ｋＮｍ3／ｈのＣガスを吸引圧送する場合に、７５ｋＮｍ3／ｈの能力のインレットベーン制御ブロワ２台を均等負荷で運転したところ、その消費電力は１４４０ｋＷであった（従来例）。２台のブロワのうち、一方を回転数制御ブロワ一に切替え、図２に示す制御を行い、それぞれのブロワを同じ負荷（６７．５ｋＮｍ3／ｈ）で運転したところ、その消費電力は１３３０ｋＷであった。従来例に比べて１１０ｋＷの省電力（−７．６％）が達成された。次に図３に示す制御を行い、インレットベーン制御ブロワの負荷を最大限にし、回転数制御ブロワの負荷を風量変動に対応して制御する運転を行ったところ、その消費電力は１２６０ｋＷであった。従来例に比べて１８０ｋＷの省電力（−１２．５％）が達成された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例のＣガスブロワの制御フロー図である。
【図２】実施例のインレットベーン制御による自動制御を示すフロー図である。
【図３】実施例の回転数制御による自動制御を示すフロー図である。
【図４】実施例の回転数制御による自動制御を示すフロー図である。
【図５】実施例のインレットベーン制御と回転数制御の組合せによる自動制御方式を示すフロー図である。
【図６】各制御手段の比風量と軸動力の関係を示すグラフである。
【図７】従来のＣガスブロワの制御フロー図である。
【図８】従来のＣガスブロワの制御フロー図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ａ、１０ｂ    ダンパ制御のブロワ
１１ａ、１１ｂ    インレットベーン制御のブロワ
１２    回転数制御のブロワ
２１    圧力計
２２    圧力制御器
２３    手動調整装置
３１、３４    計測値信号
３２    インバータ制御器
４１    切替装置
１００    コークス炉
１０１    吸入側配管
１０２    ガス冷却装置
１０３    圧力指示計
１０４    圧力制御器
１０５    可変ダンパ
１１０    締切弁装置
１１１    ガス送出管
１２０    流量計
１３０    定圧ガスホルダ
【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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