(57)【要約】【課題】立上げ時に大きな動力を必要とせず、定常運転時に高効率で駆動することができる圧縮装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】圧縮装置において、ＩＧＶを最小開度に、ＡＳＶを全開開度に設定して、駆動機を始動させ（ラインＣ１）、供給ガスの分子量及び温度に基づいて、ＩＧＶのバイアス開度を求めると共に、最小開度にバイアス開度を加算し、加算した開度にＩＧＶを制御し（ラインＣ２）、ＩＧＶの開度を一定にしたまま、ＡＳＶの開度を閉じていくことにより、圧縮機からの吐出圧力を上昇させ（ラインＣ３）、その後、所望の圧力となるように、ＩＧＶ、ＡＳＶの開度を交互に制御する（ラインＣ４〜Ｃ７）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ラインから供給されるガスを圧縮して吐出ラインへ吐出する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する駆動機と、
前記供給ラインに設けられ、前記圧縮機へ供給するガスの流量を制御する第１制御弁と、
前記供給ラインと前記吐出ラインとを接続する再循環ラインに設けられ、前記圧縮機から吐出されて再循環させられるガスの流量を制御する第２制御弁と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの分子量を測定する分子量測定手段と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記吐出ラインに設けられ、吐出されるガスの圧力を測定する圧力測定手段と、
前記分子量測定手段、前記温度測定手段及び前記圧力測定手段の測定値に基づいて、前記第１制御弁及び前記第２制御弁の開度を制御する制御手段とを有する圧縮装置において、
前記制御手段は、
前記第１制御弁を最小開度に、前記第２制御弁を全開開度に設定して、前記駆動機を始動させる第１工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を求めると共に、前記最小開度に前記バイアス開度を加算し、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第２工程と、
前記第１制御弁の開度を前記第２工程で設定した開度に制御したまま、全開状態の前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第３工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した現在の供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を新たに求めると共に、前記第１制御弁の現在の開度に新たに求めた前記バイアス開度を加算し、前記第２制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第４工程と、
前記第１制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第５工程とを有し、
前記第４工程及び前記第５工程を交互に繰り返すことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする圧縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮装置において、
供給ガスの分子量が小さくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より開く方向に制御することを特徴とする圧縮装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮装置において、
供給ガスの分子量が大きくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より閉じる方向に制御することを特徴とする圧縮装置。
【請求項４】
供給ラインから供給されるガスを圧縮して吐出ラインへ吐出する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する駆動機と、
前記供給ラインに設けられ、前記圧縮機へ供給するガスの流量を制御する第１制御弁と、
前記供給ラインと前記吐出ラインとを接続する再循環ラインに設けられ、前記圧縮機から吐出されて再循環させられるガスの流量を制御する第２制御弁と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの分子量を測定する分子量測定手段と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記吐出ラインに設けられ、吐出されるガスの圧力を測定する圧力測定手段とを有する圧縮装置の制御方法において、
前記第１制御弁を最小開度に、前記第２制御弁を全開開度に設定して、前記駆動機を始動させる第１工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を求めると共に、前記最小開度に前記バイアス開度を加算し、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第２工程と、
前記第１制御弁の開度を前記第２工程で設定した開度に制御したまま、全開状態の前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第３工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した現在の供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を新たに求めると共に、前記第１制御弁の現在の開度に新たに求めた前記バイアス開度を加算し、前記第２制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第４工程と、
前記第１制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第５工程とを有し、
前記第４工程及び前記第５工程を交互に繰り返すことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする圧縮装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の圧縮装置の制御方法において、
供給ガスの分子量が小さくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より開く方向に制御することを特徴とする圧縮装置の制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の圧縮装置の制御方法において、
供給ガスの分子量が大きくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より閉じる方向に制御することを特徴とする圧縮装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント等においては、使用するガスを圧縮するために圧縮装置を用いており、圧縮されたガスの使用量が変動しても、サージングの発生を防止して、圧縮装置が安定して運転できるように制御されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１６７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
化学プラント等に用いられる圧縮装置においては、圧縮するガスの分子量が変動する場合がある。例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）等を圧縮する場合、ＬＮＧの流れが止まっていると、比重の違いによりガスが分離することがあり、その状態から圧縮を開始すると、開始直後から定常運転状態に至るまで、圧縮するガスの分子量が変動することになり、分子量が変動するガスの圧縮を行うことになる。又、可燃性、爆発性があるガスを圧縮する場合、その圧縮の停止時には、安全性を確保するため、圧縮装置内をＮ2等の不活性ガスで置換することがあり、その状態から圧縮を再開すると、開始直後から定常運転状態に至るまで、圧縮するガスの分子量が変動することになり、やはり、分子量が変動するガスの圧縮を行うことになる。このような場合においても、サージングの発生を防止し、安定して運転できるような圧縮装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
上記圧縮装置においては、圧縮するガスの分子量が変動することを考慮して、負荷が最大となる、ガスの分子量が重い場合に基づいて、圧縮装置の圧縮機に必要な動力を求め、そのような動力を有する駆動機（例えば、電動モータ、蒸気タービン等）を導入することになる。特に、圧縮装置の圧縮機に必要な動力は、立上げ時に最大となるため、駆動機に要求される最大の動力（定格）は、分子量が重いガスを用いて立上げを行うときに必要な動力により決定されることになる。しかしながら、操業状態の殆どを占める定常運転状態においては、その動力の１００％を必要とすることはなく、又、そのような定格の駆動機では、高効率で駆動できる範囲に定常運転状態がないことが多い（図６参照）。
【０００６】
このように、従来の圧縮装置においては、立上げ時の最大の負荷を考慮して、駆動機が導入されているため、駆動機のコストが高くなってしまい、又、その定常運転状態において、高効率で駆動機を駆動させることもできなかった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、立上げ時に大きな動力を必要とせず、定常運転時に高効率で駆動することができる圧縮装置及びその制御方法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】
【０００８】
上記課題を解決する第１の発明に係る圧縮装置は、
供給ラインから供給されるガスを圧縮して吐出ラインへ吐出する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する駆動機と、
前記供給ラインに設けられ、前記圧縮機へ供給するガスの流量を制御する第１制御弁と、
前記供給ラインと前記吐出ラインとを接続する再循環ラインに設けられ、前記圧縮機から吐出されて再循環させられるガスの流量を制御する第２制御弁と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの分子量を測定する分子量測定手段と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記吐出ラインに設けられ、吐出されるガスの圧力を測定する圧力測定手段と、
前記分子量測定手段、前記温度測定手段及び前記圧力測定手段の測定値に基づいて、前記第１制御弁及び前記第２制御弁の開度を制御する制御手段とを有する圧縮装置において、
前記制御手段は、
前記第１制御弁を最小開度に、前記第２制御弁を全開開度に設定して、前記駆動機を始動させる第１工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を求めると共に、前記最小開度に前記バイアス開度を加算し、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第２工程と、
前記第１制御弁の開度を前記第２工程で設定した開度に制御したまま、全開状態の前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第３工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した現在の供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を新たに求めると共に、前記第１制御弁の現在の開度に新たに求めた前記バイアス開度を加算し、前記第２制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第４工程と、
前記第１制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第５工程とを有し、
前記第４工程及び前記第５工程を交互に繰り返すことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る圧縮装置は、
上記第１の発明に記載の圧縮装置において、
供給ガスの分子量が小さくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より開く方向に制御することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第３の発明に係る圧縮装置は、
上記第１の発明に記載の圧縮装置において、
供給ガスの分子量が大きくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より閉じる方向に制御することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第４の発明に係る圧縮装置の制御方法は、
供給ラインから供給されるガスを圧縮して吐出ラインへ吐出する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する駆動機と、
前記供給ラインに設けられ、前記圧縮機へ供給するガスの流量を制御する第１制御弁と、
前記供給ラインと前記吐出ラインとを接続する再循環ラインに設けられ、前記圧縮機から吐出されて再循環させられるガスの流量を制御する第２制御弁と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの分子量を測定する分子量測定手段と、
前記供給ラインに設けられ、供給されるガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記吐出ラインに設けられ、吐出されるガスの圧力を測定する圧力測定手段とを有する圧縮装置の制御方法において、
前記第１制御弁を最小開度に、前記第２制御弁を全開開度に設定して、前記駆動機を始動させる第１工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を求めると共に、前記最小開度に前記バイアス開度を加算し、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第２工程と、
前記第１制御弁の開度を前記第２工程で設定した開度に制御したまま、全開状態の前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第３工程と、
前記分子量測定手段及び前記温度測定手段により計測した現在の供給ガスの分子量及び温度に基づいて、前記第１制御弁のバイアス開度を新たに求めると共に、前記第１制御弁の現在の開度に新たに求めた前記バイアス開度を加算し、前記第２制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第１制御弁を加算した開度に制御する第４工程と、
前記第１制御弁を現在の開度に維持したまま、前記第２制御弁の開度を、サージングが発生する開度に対してマージンをとった開度まで閉じていくことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を上昇させる第５工程とを有し、
前記第４工程及び前記第５工程を交互に繰り返すことにより、前記圧縮機からの吐出圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第５の発明に係る圧縮装置の制御方法は、
上記第４の発明に記載の圧縮装置の制御方法において、
供給ガスの分子量が小さくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より開く方向に制御することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第６の発明に係る圧縮装置の制御方法は、
上記第４の発明に記載の圧縮装置の制御方法において、
供給ガスの分子量が大きくなる方向に変化する場合には、前記第４工程において、前記第１制御弁の開度を、分子量が変化しない場合より閉じる方向に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧縮装置の設備費を低減できると共に、高効率となる最適な設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧縮装置及びその制御方法について、図１〜図５を参照しながら、その実施形態例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る圧縮装置の実施形態の一例を示す模式図である。
圧縮機１は、駆動機２により駆動され、吸入したガスを圧縮して、吐出するものである。圧縮機としては、例えば、遠心式圧縮機が好適であり、そのロータ軸に駆動機となる電動モータが、クラッチ、ギア等を介して接続される。なお、駆動機としては、蒸気タービン等も適用可能である。
【００１７】
ガスは、供給ライン３、４を経由して、圧縮機１へ供給される。圧縮機１直前の供給ライン４には、圧縮機１へ供給するガスの流量を調整するインレットガイドベーン５（第１制御弁。以降、ＩＧＶと呼ぶ。）が設けられている。圧縮機１で圧縮されたガスは、吐出ライン６、７を経由して、化学プラントのリアクタやガスタービン等へ供給される。供給ライン４と吐出ライン６は、再循環ライン８により接続されており、再循環ライン８に設けられたアンチサージバルブ９（第２制御弁。以降、ＡＳＶと呼ぶ。）により、供給ライン４側へ再循環するガスの流量を調整している。
【００１８】
供給ライン３には、供給するガスの分子量ＭＷ（例えば、平均分子量）を測定するガス分析計１２（分子量測定手段）が設けられており、供給ライン４には、供給するガスの温度Ｔiを測定する温度計１３（温度測定手段）、供給するガスの圧力Ｐiを測定する圧力計１４が設けられている。これらは、圧縮機１に供給するガスの性状（特に、分子量、温度等）を把握するためのものである。又、吐出ライン６には、吐出するガスの流量Ｑを測定する流量計１５、吐出するガスの圧力Ｐdを測定する圧力計１６（圧力測定手段）、吐出するガスの温度Ｔdを測定する温度計１７が設けられている。ガス分析計１２、温度計１３、圧力計１４、流量計１５、圧力計１６、温度計１７の測定値は、制御装置１８（制御手段）に入力され、その測定値に応じて、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９が適宜に制御される。なお、ガス分析計１２に換えて、比重計等を用いて、供給するガスの分子量ＭＷを測定するようにしてもよい。
【００１９】
図２は、図１で示した制御装置１８のブロック図である。まず、図２を用いて、本発明に係る圧縮装置の制御装置１８の概略を説明した後、図３〜図５を用いて、立上げ時における制御方法を説明する。
【００２０】
図１でも示したように、圧縮装置の制御装置１８には、ガス分析計１２、温度計１３、圧力計１４、流量計１５、圧力計１６、温度計１７の測定値が入力され、その測定値に応じて、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９が制御されるが、図２では、圧縮装置の立上げ時の制御を説明するため、一部の計測器の図示を省略している。
【００２１】
制御装置１８において、設定吐出圧力Ｐsetは、供給対象となる化学プラント等の要求に基づいて、設定器２３により予め設定される。又、設定流量Ｑsetは、設定吐出圧力Ｐsetと後述する図４のアンチサージラインＬ２、定格動力ラインＬ３等に基づいて、設定器２１により設定される。
【００２２】
アンチサージ制御器２２には、流量計１５により計測された測定流量Ｑと、設定器２１により設定された設定流量Ｑsetが入力され、その差分をＰＩ制御（比例・積分制御）することにより、操作量ＭＶ１が出力される。同様に、吐出圧力制御器２４には、圧力計１６により計測された測定吐出圧力Ｐdと、設定器２３により設定された設定吐出圧力Ｐsetが入力され、その差分をＰＩ制御（比例・積分制御）することにより、操作量ＭＶ２が出力される。
【００２３】
吐出圧力制御器２４から出力された操作量ＭＶ２は、関数発生器２７、２８に各々入力される。関数発生器２７は、ＡＳＶ９への操作量ＭＶ３を出力するものであり、その関数Ｆ１は、操作量ＭＶ２が０％のとき、操作量ＭＶ３が１００％であり、操作量ＭＶ２の大きさに反比例して単調減少していき、操作量ＭＶ２が５０％のとき、操作量ＭＶ３が０％となるものである。一方、関数発生器２８は、ＩＧＶ５への操作量ＭＶ４を出力するものであり、その関数Ｆ２は、操作量ＭＶ２が０％〜５０％のとき、操作量ＭＶ４が一定値Ｘ0％であり、操作量ＭＶ２の大きさが５０％を越えると、その大きさに比例して単調増加していき、操作量ＭＶ２が１００％のとき、操作量ＭＶ４が１００％となるものである。
【００２４】
ＩＧＶ５は、スロットル式の制御弁であり、その構造に起因して、ある開度以下での制御精度が低くなる。従って、その開度を最小開度θ0と設定し、全閉状態とはせず、最小開度θ0〜全開開度に制御して使用するものである。そして、制御する際には、最小開度θ0に該当する操作量をＸ0％とし、全開状態に該当する操作量を１００％としている。一方、ＡＳＶ９は、その応答性が速く、全閉／全開可能なバルブであり、制御する際には、全閉状態に該当する操作量を０％とし、全開状態に該当する操作量を１００％としている。
【００２５】
又、関数発生器２５には、ガス分析計１２により計測された供給ガスの分子量ＭＷが入力され、関数発生器２５では、分子量ＭＷを用いた関数Ｆ３に基づいて、操作量ＭＶ５が出力される。同様に、関数発生器２６には、温度計１３により計測された供給ガスの温度Ｔiが入力され、関数発生器２６では、温度Ｔiを用いた関数Ｆ４に基づいて、操作量ＭＶ６が出力される。そして、関数発生器２５から出力された操作量ＭＶ５と、関数発生器２６から出力された操作量ＭＶ６は、演算器３０に入力され、演算器３０において積算されて、操作量ＭＶ７として出力される。
【００２６】
アンチサージ制御器２２から出力された操作量ＭＶ１と、関数発生器２７から出力された操作量ＭＶ３は、ハイセレクター２９（以降、Ｈ／Ｓと呼ぶ。）に入力され、Ｈ／Ｓ２９では、操作量が大きい方が選択されて、操作量ＭＶ８として出力され、この操作量ＭＶ８を用いて、ＡＳＶ９の開度が制御される。これは、大きい操作量を用いて、ＡＳＶ９の開度を大きい方に制御することにより、サージングに対してより安全な方向に制御するためである。
【００２７】
又、関数発生器２８から出力された操作量ＭＶ４と、演算器３０から出力された操作量ＭＶ７は、演算器３１に入力され、演算器３１において加算され、操作量ＭＶ９として出力されて、この操作量ＭＶ９を用いて、ＩＧＶ５の開度が制御される。なお、演算器３１では、符号３２中に示す関数Ｆ５に基づいて、操作量ＭＶ９が出力されることになる。これは、関数発生器２８に示す関数Ｆ２に、操作量ＭＶ７の大きさの下駄を履かせたものである。
【００２８】
ここで、図２を参照しながら、図３〜図５を用いて、立上げ時における本発明に係る圧縮装置の制御方法を説明する。なお、図３は、立上げ時における本発明に係る圧縮装置の制御方法を示すフローチャートであり、図４（ａ）、（ｂ）、図５は、立上げ時における本発明に係る圧縮装置の制御動作を説明するグラフである。
【００２９】
本発明における圧縮装置は、その立上げ時の制御方法に特徴があり、以下に示す制御方法を用いるため、圧縮装置の駆動機２の定格が大きくなくても、駆動機２がトリップすることなく、立上げ動作が可能なものであり、又、高効率での定常運転を可能とするものである。具体的には、以下の手順により、立上げ動作を行っている。
【００３０】
最初に、ステップＳ１においては、圧縮装置を起動する際、ＡＳＶ９を全開開度、ＩＧＶ５を最小開度θ0に設定して、駆動機２を始動させ、その回転数を上げていく。これは、図４（ａ）、（ｂ）、図５のグラフにおいては、原点から位置Ｐ１までの制御ラインＣ１に該当する。
【００３１】
なお、図４（ａ）、（ｂ）のグラフにおいて、ラインＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、ＩＧＶ５の各開度における圧力−流量曲線であり、特に、ラインＡ１は、ＩＧＶ５が最小開度θ0のときの圧力−流量曲線であり、ラインＡ４は、ＩＧＶ５が最大開度（全開）のときの圧力−流量曲線である。又、ラインＬ１は、サージラインであり、これより左側の領域は、サージングが発生する領域となる。そのため、通常、サージラインＬ１に対して１０％程のマージンをとったサージコントロールラインＬ２を設け、このサージコントロールラインＬ２より右側の領域において、圧縮機１の吐出圧力、吐出流量が制御される。更に、ラインＬ３は、駆動機２の定格動力ラインを示し、この定格動力ラインＬ３より左側の領域において、圧縮機１の吐出圧力、吐出流量が制御される。つまり、圧縮装置の立上げ時、定常運転時及び停止時において、サージコントロールラインＬ２と定格動力ラインＬ３の間の領域において、圧縮機１の吐出圧力、吐出流量が制御されることになる。なお、図４（ａ）における制御ラインＣ１〜Ｃ７を、吐出圧力と動力の関係に書き直したものが、図５のグラフとなる。
【００３２】
次に、ステップＳ２においては、ガス分析計１２、温度計１３により計測した供給ガスの現在の分子量ＭＷ及び温度Ｔiに基づいて、ＩＧＶバイアス開度Ｂ0を計算する。そして、ＩＧＶ５の最小開度θ0にＩＧＶバイアス開度Ｂ0を加算し、駆動機２の回転数を上げながら、加算した開度［θ0＋Ｂ0］にＩＧＶ５を制御する。これは、図４（ａ）、（ｂ）、図５のグラフにおいては、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの制御ラインＣ２に該当する。
【００３３】
図２を参照して、このステップＳ２の制御を説明する。起動当初、操作量ＭＶ７＝０であるが、ガス分析計１２により計測した供給ガスの現在の分子量ＭＷに基づいて、関数発生器２５により操作量ＭＶ５を求め、温度計１３により計測した供給ガスの現在の温度Ｔiに基づいて、関数発生器２６により操作量ＭＶ６を求め、操作量ＭＶ５、ＭＶ６に基づいて、演算器３０により新たな操作量ＭＶ７を求める。この操作量ＭＶ７が、上述したＩＧＶバイアス開度Ｂ0に該当する。又、ＩＧＶ５は、起動当初、最小開度θ0で制御されており、操作量ＭＶ２＝０、ＭＶ４＝Ｘ0であり、その操作量ＭＶ９はＭＶ４と等しくなっている。演算器３１においては、この操作量ＭＶ４と、先ほど求めた新たな操作量ＭＶ７とを加算することにより、新たな操作量ＭＶ９を求め、この操作量ＭＶ９によりＩＧＶ５の開度を制御している。この操作量ＭＶ９が、上述した加算開度［θ0＋Ｂ0］に該当する。
【００３４】
次に、ステップＳ３においては、ステップＳ２で設定したＩＧＶ５の開度を一定に制御したまま、全開状態のＡＳＶ９の開度を、サージコントロールラインＬ２の開度まで、望ましくは、サージコントロールラインＬ２に対して更にマージンをとった開度まで閉じていくことにより、吐出圧力Ｐｄを上昇させていく。これは、図４（ａ）、（ｂ）、図５のグラフにおいては、位置Ｐ２から位置Ｐ３までの制御ラインＣ３に該当する。
【００３５】
図２を参照して、このステップＳ３の制御を説明する。流量計１５により計測した現在の測定流量Ｑと設定器２１により設定された設定流量Ｑsetに基づいて、アンチサージ制御器２２により操作量ＭＶ１を求め、圧力計１６により計測した現在の測定吐出圧力Ｐdと設定器２３により設定された設定吐出圧力Ｐsetに基づいて、吐出圧力制御器２４により新たな操作量ＭＶ２を求め、この操作量ＭＶ２に基づいて、関数発生器２７により新たな操作量ＭＶ３を求め、操作量ＭＶ１、ＭＶ３に基づいて、Ｈ／Ｓ２９により操作量ＭＶ８を求める。ＡＳＶ９は、起動当初、全開開度で制御されており、操作量ＭＶ２＝０、ＭＶ３＝１００であり、その操作量ＭＶ８はＭＶ３と等しくなっている。関数発生器２７においては、新たな操作量ＭＶ２に基づいて、新たな操作量ＭＶ３を求めており、Ｈ／Ｓ２９においては、操作量ＭＶ１と操作量ＭＶ３とを比較することにより、新たな操作量ＭＶ８を求め、この操作量ＭＶ８によりＡＳＶ９の開度を制御している。この操作量ＭＶ８が、新たなＡＳＶ９の開度に該当するものであり、起動当初より閉じた開度となるが、サージコントロールラインＬ２の開度よりは開いた開度となる。
【００３６】
以降のステップＳ４〜Ｓ６では、供給されるガスの分子量ＭＷが変化した場合でも、その変化に対応して、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９の開度を制御することにより、駆動機２をトリップ、オーバロードさせることなく、アンチサージ制御、吐出圧力制御を行って、圧縮機１からの吐出圧力を所望の圧力に制御している。まず、説明をわかりやすくするため、分子量が変化しない場合の制御について、図４（ａ）を用いて説明する。
【００３７】
具体的には、ステップＳ４においては、ガス分析計１２、温度計１３により計測した供給ガスの現在の分子量ＭＷ及び温度Ｔiに基づいて、ＩＧＶバイアス開度Ｂを計算する。供給ガスの分子量ＭＷが変動する場合には、当然ながら、その分子量に応じたＩＧＶバイアス開度Ｂが計算されることになる。そして、ＩＧＶ５の現在の開度θに、新たに求めたＩＧＶバイアス開度Ｂを加算し、ＡＳＶ９を現在の開度に維持したまま、ＩＧＶ５を徐々に開けていき、加算した開度［θ＋Ｂ］に制御する。これは、図４（ａ）、図５のグラフにおいては、位置Ｐ３から位置Ｐ４までの制御ラインＣ４に該当する。
【００３８】
図２を参照して、このステップＳ４の制御を説明する。ガス分析計１２により計測した供給ガスの現在の分子量ＭＷに基づいて、関数発生器２５により操作量ＭＶ５を求め、温度計１３により計測した供給ガスの現在の温度Ｔiに基づいて、関数発生器２６により操作量ＭＶ６を求め、操作量ＭＶ５、ＭＶ６に基づいて、演算器３０により新たな操作量ＭＶ７、即ち、上述したＩＧＶバイアス開度Ｂを求める。演算器３１においては、現在の操作量ＭＶ４と、先ほど求めた新たな操作量ＭＶ７とを加算することにより、新たな操作量ＭＶ９、即ち、加算開度［θ＋Ｂ］を求め、ＡＳＶ９の開度は現在の開度に維持したまま、この操作量ＭＶ９によりＩＧＶ５の開度を制御する。
【００３９】
次に、ステップＳ５においては、ＩＧＶ５を現在の開度に維持したまま、ＡＳＶ９の開度を、サージコントロールラインＬ２の開度まで、望ましくは、サージコントロールラインＬ２に対して更にマージンをとった開度まで閉じていくことにより、吐出圧力Ｐｄを上昇させていく。これは、図４（ａ）、図５のグラフにおいては、位置Ｐ４から位置Ｐ５までの制御ラインＣ５に該当する。
【００４０】
図２を参照して、このステップＳ５の制御を説明する。流量計１５により計測した現在の測定流量Ｑと設定器２１により設定された設定流量Ｑsetに基づいて、アンチサージ制御器２２により新たな操作量ＭＶ１を求め、圧力計１６により計測した現在の測定吐出圧力Ｐdと設定器２３により設定された設定吐出圧力Ｐsetに基づいて、吐出圧力制御器２４により新たな操作量ＭＶ２を求め、この操作量ＭＶ２に基づいて、関数発生器２７により新たな操作量ＭＶ３を求め、操作量ＭＶ１、ＭＶ３に基づいて、Ｈ／Ｓ２９により操作量ＭＶ８を求め、ＩＧＶ５の開度は現在の開度に維持したまま、この操作量ＭＶ８によりＡＳＶ９の開度を制御する。
【００４１】
そして、ステップＳ６において、圧縮機１からの吐出圧力Ｐｄが設定器２３で設定された所望の設定吐出圧力Ｐset（＝運転点Ｐ７）に到達するまで、上記ステップＳ４及びステップＳ５を交互に繰り返して、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９の開度制御を交互に行う。そして、以上の手順の後、定常運転に移行することになる。これは、図４（ａ）、図５のグラフにおいては、位置Ｐ５→Ｐ６→Ｐ７までの制御ラインＣ６→Ｃ７に該当する。つまり、ステップＳ４〜Ｓ６においては、運転点Ｐ７に到達するまで、一方の開度を一定に維持した状態で、他方の開度制御のみを行っており、このように、数段階に分けて交互に開度制御を行うことにより、図４（ａ）に示すように、圧縮装置の立上げ時において、サージコントロールラインＬ２と定格動力ラインＬ３の間の領域に、圧縮機１の吐出圧力、吐出流量を制御している。
【００４２】
一方、立ち上げ時に、供給されるガスの分子量ＭＷが変化する場合には、上記ステップＳ４における制御、特に、ＩＧＶ５の開度制御が影響を受けることになる。これを、図４（ｂ）を用いて説明する。
【００４３】
供給されるガスの分子量ＭＷが変化する場合、ＩＧＶ５の各開度における圧力−流量曲線であるラインＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が上下にシフトし、シフトしたラインＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を用いて、ステップＳ４以降は、シフトしたラインＡ３、Ａ４を用いて、ＩＧＶ５の開度制御を行うことになる。
【００４４】
例えば、ステップＳ３までのガスの分子量ＭＷに比較して、ステップＳ４以降におけるガスの分子量ＭＷが小さくなる場合、ラインＡ３は下方にシフトするため、新たなラインＡ３ａが設定される。そして、このラインＡ３ａと制御ラインＣ４との交点に新しい位置Ｐ４ａが設定されて、ＩＧＶ５の開度が制御されることになる。これは、ラインＡ４でも同様であり、必要に応じて、新たなラインが追加設定される。従って、ステップＳ４、Ｓ５においては、ラインＡ３ａ等を用いて、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９の制御が行われて、圧縮機１からの吐出圧力を所望の圧力（運転点Ｐ７）まで昇圧している。ガスの分子量ＭＷが小さくなる場合には、分子量ＭＷが変化しない場合と比較して、運転点Ｐ７におけるＩＧＶ５の開度が、より開方向の開度で制御されることになる。
【００４５】
一方、ステップＳ３までのガスの分子量ＭＷに比較して、ステップＳ４以降におけるガスの分子量ＭＷが大きくなる場合、ラインＡ３は上方にシフトするため、新たなラインＡ３ｂが設定される。そして、このラインＡ３ｂと制御ラインＣ４との交点に新しい位置Ｐ４ｂが設定されて、ＩＧＶ５の開度が制御されることになる。これは、ラインＡ４でも同様であり、必要に応じて、新たなラインが追加設定される。従って、ステップＳ４、Ｓ５においては、ラインＡ３ｂ等を用いて、ＩＧＶ５、ＡＳＶ９の制御が行われて、圧縮機１からの吐出圧力を所望の圧力（運転点Ｐ７）まで昇圧している。ガスの分子量ＭＷが大きくなる場合には、分子量ＭＷが変化しない場合と比較して、運転点Ｐ７におけるＩＧＶ５の開度が、より閉方向の開度で制御されることになる。
【００４６】
なお、運転点Ｐ７に至る各位置Ｐ１〜Ｐ６は、サージコントロールラインＬ２と定格動力ラインＬ３の間となるように、始動時に予め設定しておくと、制御性良くＩＧＶ５、ＡＳＶ９を制御することができる。そして、供給されるガスの分子量ＭＷが、立ち上げ中に変化する場合には、上述したように、その変化に応じて、各位置Ｐ４〜Ｐ６を適切に変更することで、駆動機２をトリップ、オーバロードさせることなく、吐出圧力Ｐｄを運転点Ｐ７まで昇圧することができる。
【００４７】
上記手順を用い、圧縮装置の立上げ時の制御ラインＣ１〜Ｃ７が、サージコントロールラインＬ２と定格動力ラインＬ３の間に領域に収まるように、圧縮装置を立上げることにより、供給されるガスの分子量ＭＷが立上げ時に変化した場合でも、比較的小さい定格の駆動機２をトリップ、オーバロードさせることなく、圧縮装置を立上げることができる。なお、圧縮装置の停止時においては、上記手順と逆の手順、つまり、図４（ａ）において、運転点Ｐ７から、位置Ｐ６→Ｐ５→Ｐ４→Ｐ３→Ｐ２→Ｐ１を順に経て、原点へ戻るような制御を行えばよい。
【００４８】
又、駆動機２の定格を求める際には、使用するガスの最大の分子量ＭＷを用いて、図５における位置Ｐ２を求めることにより、容易に駆動機２の定格を求めることができる。この位置Ｐ２は、従来の圧縮装置の駆動機における立上げ時の最大使用動力より小さいものであり、本発明では、定格の小さい駆動機２の選択を可能としている。その結果、本発明では、図５における位置Ｐ３〜Ｐ７を、選択した駆動機２における高効率点付近の動力範囲に設定することも容易となり、定常運転時に効率よくガスの圧縮を行うことも可能となる。
【００４９】
従来は、圧縮装置の立上げ時に必要な最大の動力を考慮して、定常運転時の動力に対しては過大となる定格の駆動機を選択せざるを得なかったが（図６参照）、上記手順を用いることにより、従来と比較して、より小さい定格の駆動機を選択することが可能となり、圧縮装置の設備費を低減することができると共に動力の節減も可能としている。又、高効率点付近の動力の範囲内で定常運転ができるように駆動機を選定可能としているため、高効率となる最適な設計も容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、圧縮するガスの分子量が変動する圧縮装置に好適なものであり、例えば、ＬＮＧのパイプライン等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る圧縮装置の実施形態の一例を示す模式図である。
【図２】図１で示した圧縮装置の制御装置のブロック図である。
【図３】立上げ時における本発明に係る圧縮装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】立上げ時における本発明に係る圧縮装置の制御動作を説明するグラフであり、（ａ）は、分子量変化が無い場合、（ｂ）は、分子量変化がある場合を示す。
【図５】立上げ時における本発明に係る圧縮装置の消費動力の変化を示すグラフである。
【図６】立上げ時における従来の圧縮装置の消費動力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１    圧縮機
２    駆動機
３、４  供給ライン
５    インレットガイドバルブ（ＩＧＶ）
６、７  吐出ライン
８    再循環ライン
９    アンチサージバルブ（ＡＳＶ）
１２  ガス分析器
１３  温度計
１６  圧力計
１８  制御装置
【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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