WO1997028370A1 - Equipement et procede de commande de turbomachines - Google Patents

Description

明 細 書

ターボ機械駆動装置及びその制御方法 技術分野

本発明は複数のターボ機械を駆動する複数のィンバータとその応用装 置に関する。 背景技術

ターボ形ポンプ、 ターボ形送風機等のターボ機械においては、 給水量、 風量は運転速度に、 給水圧、 風圧は運転速度の 2乗に、 そ してこれらの 出力は運転速度の 3乗に比例する。 このこ とは負荷量の低減に伴ってそ の運転速度も下げられることを示しており 、 これによつて省エネルギー を図ることができる等のメ リ ッ 卜がある。

従来から複数のイ ンバータを用い、 上記複数のターボ機械の吐出し側 の圧力をある一定の関係に保つよ う速度制御すると共に、 これら複数の イ ンバ一タ、 ターボ機械の運転順序及び台数制御を行っている。

そこで、 上記複数のターボ機械を複数のイ ンバータで駆動して、 速度 制御及び運転台数制御すると、 比較的容易にその給水量、 風量、 給水圧、 風圧を負荷変動に応じて効率よ く制御できる。 このため、 今後、 ますま すインバータによる速度制御が普及してく るものと考えられる。

これらのうち、 給水装置にイ ンバータを使用した例を第 1 図〜第 3図 によ り説明する。 第 1 図は給水装置の構成図であり 、 1 は水道配水管、 2— 1 、 2— 2は配水管枝菅、 3 — 1 、 3— 2 、 3 — 3 、 3 — 4は仕切 弁、 4 — 1 、 4一 2はポンプ、 5 — 1 、 5 — 2は電動機、 6— 1 、 6 — 2は逆止め弁、 7は給水管、 8は内部に空気溜ま り を有する圧力タンク、 9， 1 0はそれぞれポンプ吸込側及びポンプ吐出側の圧力を検出する圧 力センサであり、 検出部の圧力に応じた電気信号を発する。 F S 1 ， F S 2はフロースィ ッチであり 、 後で述べる第 2図、 第 3図で示す過少水 量 Q S以下で O Nするフ ロ一スィ ツチである。 C N Uは制御装置であり 、 電動機 5 — 1 、 5 — 2を可変速駆動するインバータ I N V 1 ， I N V 2、 漏電保護する漏電しゃ断器 E L B 1 ， E L B 2から成る動力回路部と リ レー回路部 R、 コン トローラ C Uから構成されている。 リ レー回路 Rは トランス T R、 安定化電源 Z、 リ レー 5 2 X 1 , 5 2 X 2 、 及びこれと コン トローラ C Uとのインターフェース I ZOを備えている。

コ ン ト ローラ C Uは演算処理装置 C P U (以下、 C P Uと略す。 ） 、 圧力センサ 9、 1 0 からの信号 （アナロ グ量） をディ ジタル信号に変換 するための AZD変換器、 インバ一タ I N V 1 , I N V 2 に給水系が所 望する速度指令信号 N l , N 2を指令する DZ A変換器、 コン トローラ C Uに電源を供給するための電源端子 E、 前述したリ レー 5 2 X 1 ， 5 2 X 2を駆動するためのインターフェース I Z〇に信号 S 4 を送信する ため出力ポー ト P I O— 1 を備える。 また、 同様に第 2図、 第 3図に示 すポンプの運転特性に応じて運転するよ う設定手段 Cによ り設定した設 定値を読込むための入力ボー ト P I 〇— 2 、 漏電しや断器 E L B 1 , E L B 2のそれぞれが漏電等によ り ト リ ップした時に動作する接点 E L B A L 1 , E L B A L 2、 及びイ ンバータ I N V l , I N V 2が過負荷等 によ り ト リ ップした時に動作する接点 I N V A L 1 , I N V Λ L 2の状 態を読込むための入力ポー ト P I O— 3 を備えている。 即ち、 C P Uは これらの故障状態に応じて、 そのホンプを停止させ、 休止している他方 のポンプへ切替えて運転するよ う指令、 及びその制御を実行する。

第 2図は以上説明した給水装置によって、 ポンプ 1 台を単独、 又はポ ンプ 2台を交互に運転する際の運転特性図であり 、 縦軸に圧力 H、 横軸 に水量 Qを取って示す。 曲線 Aはイ ンバ一タによ り運転速度 N 3， すな わち 1 0 0 %運転速度でポンプを駆動した場合の Q— .H性能曲線である _c 同様に、 曲線 B， C , Dはそれぞれ、 N 2， N 1 , N Oの運転速度でポ ンプを駆動した時の Q— H性能曲線である。 又、 曲線 Fは管路抵抗曲線 であり 、 例えば使用水量が水量 Q 1 から水量 Q 0に変化した時、 ポンプ の吐出し側でこの曲線 Fに沿った圧力で給水すれば、 末端水栓において 給水系が所望の圧力が得られることを示している。 尚、 前述したイ ンバ —タ I NV 1 ， I N V 2はどのよ うな条件、 例えば加減速時間、 V/ F (出力電圧と出力周波数特性など） で回転するかをコ ンソール C ON S 1 ， C O N S 2によ り外部設定してある。 即ち、 給水装置は曲線 F上を O 3 -→ O 2→ O 1 — O 0に沿ってポンプを運転する。

さて、 第 1 図において、 漏電しや断器 E L B 1 ， E L B 2 を投入し、 制御電源用 しゃ断器 C Bを投入すると、 制御装置 C Uの電源が確立し、 C P Uは予めメモリ Mに記憶させているプログラムに基き、 初期設定を 行い、 設定手段 Cから設定情報を読込み、 イ ンバータ及び漏電しや断器 の状態 （故障していないこ と） を入力ボー ト P I O— 3 よ り読込み、 さ らに圧力センサ 9 、 1 0の信号を AZD変換器を介して読込む。 又、 予 め管路抵抗曲線 Fが記憶してあり 、 給水圧力は、 負荷状態が変化した場 合、 運転速度の変化に対応してこの抵抗曲線 Fに沿って変化するよ う に してある。 こ う して運転準備が完了する。 この状態で水を使用する と給 水圧力が低下し、 第 2図に示す始動圧力 HON以下迄低下する と、 C P Uは出力ボー ト P ί Ο— 1 を介して、 インタ一フェース 1 ダ〇ヘリ レ一 5 2 X 1 を付勢する信号を出力する と共に、 DZA変換器を介して、 ィ ンバータ I N V 1 へ運転速度 Ν 1 の信号を出力する。 これによ り イ ンバ ータ I Ν V 1 が始動し、 電動機 5 — 1 が駆動する。 運転した後は、 給水 圧力が曲線 F上にく るよ う圧力センサ 1 0の信号に基づき制御される。 使用水量が減少し、 ポンプ停止条件が確立すると、 C P Uは現在出力 し ている リ レー 5 2 X 1 の付勢信号とイ ンバータ I N V .1 への速度指令信 号 N 1 を解除する。 これによ り ポンプ 4— 1 は停止する。 再度、 水が使 用され、 給水圧力 HO N以下となり始動条件が確立すると、 リ レー 5 2 Χ 2、 運転速度 Ν 2の信号が発せられ、 今度は他方のインバ一タ I N V 2、 電動機 5 — 2、 が駆動し、 ポンプ 4 一 2 を運転する。 以後、 同様に、 切り替え制御が行われ交互運転が行われる。

第 3図はポンプ 2台を並列運転した時の特性図であり 、 第 2図と同一 符号で示すものは同じ意味をもつ。 即ち、 第 2図に示すよ うにポンプ 2 台を交互に運転していて、 さ らに使用水量が増大した場合にはポンプ 4 一 1 , 4 一 2 を同時に運転する。 使用水量が Q 3以上となると運転速度 Ν 3は最高速度であるため、 給水能力が足りず、 給水圧力が H Lへ低下 する。 これによ り C P Uはリ レー 5 2 X 1 、 5 2 X 2、 速度 N 1 、 N 2 の信号を共に発する。 こ う してイ ンバータ I N V 1 , I N V 2、 電動機 5— 1 、 5 — 2、 が同時運転となり 、 ポンプ 4 一 1 、 4— 2が並列運転 となる。 運転した後は給水圧力が曲線 F上にく るよ う、 圧力センサ 1 0 の信号に基づく 制御が成される。

第 3図に於いて使用水量が減少し、 運転速度が N 4 + N 3 となり 、 給 水圧力が H Hとなると 2台のうち 1 台が停止して単独運転となる。

これらの公知例と しては特公平 5 — 2 3 1 3 3 2号公報が参考になる, このよ うに従来は 2台のインバータを駆動するためにこの上位にィ ン バータを制御する主制御装置が必要であった。

上記した従来技術に於いては、 次のよ うな問題点があった。 すなわち、 ( 1 )従来のシステムでは、 2台のイ ンバ一タが正常であっても、 主制御 装置が異常で動作しなく なる とシステムダウンとなり断水に陥るという 問題があった。 ( 2 ) ディ ユアルインバ一タでシステム構成する場合は、 個々に制御機 能を持っため、 1 台が故障でダウンした場合でも他の' 1 台がバックアツ プ運転を行える。 しかし、 個々に制御機能を持つが故にお互いの制御状 態を伝えるのが難しく イ ンバータを交互運転及び並列運転するためには. インバ一タ外部で互いにインタ一ロ ックを取り 、 これらの状態を検出し て運転指令する必要がある。 また、 お互いのイ ンタ一ロ ック信号が多く 、 制御口ジックが複雑なシステムとなっていた。 発明の開示

本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり 、 その目的とすると こ ろは、 外付けの周辺装置が不要で、 信号取り合いが簡単に行え、 小型軽 量、 低コス ト化が実現できるデュアルインバータ とその応用装置を得る ことにある。

上記の目的を達成するため本発明は、 2台のターボ機械と、 前記タ一 ボ機械をそれぞれ駆動する 2台のイ ンバ一タ と、 前記ターボ機械の負荷 状態を検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行 う ターボ機械駆動装置において、 前記イ ンバータは互いに運転状態を示 す 4種の取り合い信号によ り連結され、 前記複数のセンサーの信号を前 記 2台のインバータが共通に取り込み且つ前記 2台のイ ンバータが互い に前記取り合い信号によ り インタ一ロ ックをと り ながら前記ターボ機械 の速度制御を行うターボ機械駆動装置と したものであり 、 また、 2台の ターボ機械と、 前記ターボ機械を 1 台毎に駆動する 2台のイ ンバータ と、 前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信 号を出力する複数のセンサ一とを備え前記ターボ機械の制御を行う もの に於いて、 前記センサが予め定めた始動状態を検出したと きに予め優先 機と して設定されたィンバータが始動し、 前記優先機が並列運転起動条 件を検出したら該優先機を駆動するィンバ一タから休止中のイ ンバ一タ に起動要求をかけて休止中のイ ンバ一タを起動させ、 前記優先機は並列 起動したイ ンバ一タによ り駆動される次発機が並列定速状態になるまで 1 台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるよ うにイ ン バータで変速運転し、 前記優先機は並列起動した前記次発機が並列定速 状態運転になったら 2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端 圧力一定制御になるよ うに変速運転し、 前記センサが予め定めた過少負 荷状態を検出したら前記優先機を停止させることを特徴と したターボ機 械駆動装置の制御方法と したものである。 図面の簡単な説明

第 1 図は従来のターボ機械駆動装置の構成図である。

第 2図はポンプを単独、 又は交互に運転する際の運転特性図である。 第 3図はポンプ 2台並列運転時の運転特性図である。

第 4図は本発明によるターボ機械と しての給.水装置を例示したシステ ムの全体構成図である。

第 5図は本発明によるデュアルイ ンバータの端子詳細と取合い信号の 説明を示す。

第 6図は本発明による第 4図に示す装置の電源立上げ処理の手順を示 すタイムチヤ一 トである。

第 7図は本発明による第 4図に示す装置の並列運転の制御方法を示す タイムチヤ一トである。

第 8図は本発明による第 6図、 第 7図の処理を実現する為のフローチ ヤー トである。 発明を実施するための最良の形態 本発明の実施の形態の概要を説明すると下記のよ うになる。

専用イ ンバ一タの信号取り合いに必要な信号内容を極力最小限にし兼用 できると ころは兼用する。 従来からある汎用イ ンバータの持っている I

Z Oポー トをそのまま利用 しする。 ポンプ運転、 停止、 並列運転起動の 検出、 解除の検出を先行するイ ンバ一タだけで検出することによ り相互 のインバ一タ間の複雑な取り合い信号を簡略化し、 相互のイ ンタ一口 ッ ク信号を最小の信号、 好ま しく は 2つの出力と 2つの入力信号で連結し、 互いに信号の授受を行う。 さ らに、 これらのイ ンバータは予め設定部に よ り 、 どのよ うにイ ンバータを運転する力 、 あるいは負荷の運転パター ンを設定し、 どちらを先に運転させるか優先機を設定しておく。 このよ うに して、 交互及び並列運転、 異常時のリ トライ及びバックアップ運転 を行う よ うにする。 漏電しゃ断器は主回路の短絡保護及び二次側の漏電 保護を行い、 主回路をしや断する。 イ ンバータはターボ機械を駆動し、 2重系で構成され、 負荷状態を検出する圧力センサー、 過少負荷状態検 出手段、 吸込側圧力センサーの各信号は直接並列に同一レベルで取り込 む。 イ ンバータにはそれぞれ予め制御方法、 手順を記述したマイ ク ロ コ ンピュータを動作させるソフ ト ウェアプログラムが組み込まれセンサー 等の入力信号に従って運転する。 使用初期、 漏電しや断器を投入すると、 両イ ンバータの電源が確立し、 予め優先機と して外部設定されている方 が運転を待機する。 負荷状態を検出する圧力センサーが予め設定してあ る始動圧力を検出したら、 待機している方のイ ンバータが始動する。 過 少負荷状態を検出するセンサーがこれを検出し、 予め設定してある停止 条件が確立したら同イ ンバータが停止し、 休止中のイ ンバ一タは先行機 の停止信号によ り運転可能状態と し、 前述した要領で始動、 停止を行う。 さ らに負荷状態を検出する圧力センサが、 予め設定してある並列運転圧 力伏態を検出したら、 運転中のイ ンバ一タは、 休止中のイ ンバータに対 して並列運転要求信号を出力 し、 休止中のイ ンバータは、 運転可能状態 から、 並列運転する。 さ らに、 漏電しや断器の ト リ ップ、 イ ンバータの ト リ ップ発生時には両ィンバータ間を連結する信号線によ り この状態を 互いに伝達し、 異常発生側の停止から正常側の運転へと切替え、 異常側 は内部信号の発生を行いリ トライを行う。 さ らに、 イ ンバータの盤面表 示部にエラ一コー ドによ り この状態を表示し、 外部に信号を発する。 こ の他この表示部を利用 して、 圧力、 電流、 電圧、 周波数の値を表示する。 以下、 本発明の一実施例を図を用いて更に詳細に説明する。

第 4図は本発明を給水装置に応用 した実施例を示す全体構成図であり ， 従来技術説明に引用した第 1 図と同一符号で表わしているものはこれと 同じものであるから説明を省く。

同図に於いて、 制御装置 C NUは漏電しや断器 E L B 1 ， E L B 2 、 イ ンバータ I NV 1 , I NV 2及びノ イズフィルタ Z C L 0， Z C L 1 , Z C L 2を備える。 これは、 第 1 図で示したリ レー回路部 Rと制御装置 (ハ一 ドウエアと ソフ ト ウェアを共に） C Uを前述したイ ンバータ I N V 1 ， I N V 2に組込んだことによるものである。

即ち、 このイ ンバータ I N V l , I N V 2は漏電しや断器 E L B 1 ， E L B 2の ト リ ツプ信号 A Lを信号線 S 1 、 S 2を介して制御盤外部端 子へ E L B ト リ ップ信号と して出力する。

フ ロースィ ッチ F S 1 又は F S 2の信号 F S l b 、 又は F S 2 b を信 号線 S 4、 又は S 5を介して端子 D 1 4— C OMに入力し、 圧力センサ 9、 1 0の信号をそれぞれ信号線 S 6、 S 7 を介して端子 A N 0， A N 1 , Lに入力する。 尚、 この圧力センサ 9 、 1 0はィンバータ I N V 1 ， I N V 2に共通に使用するため、 両者問を信号線 S 8によ り接続する。 イ ンバ一タ I N V 1 ， I N V 2の端子 D I 1 , D I 2 , D O l , D O 2間を信号線 S 3で接続し、 運転状態、 故障状態、 運転要求などの信号 のやり取り を行う。 D I 3端子は優先機の選択信号と してイ ンバータ I N V 1 は C OMと短絡する。 .

さ らに、 信号線 S 9， S 1 0はイ ンバータ I NV 1 ， I N V 2の故障 を中央の監視盤等へ出力するための信号である。

第 5図及び表 1 にイ ンバ一タ I N V 1 ， I N V 2の取合い信号 S 3の 詳細を示す。 なお、 表 1 は本発明によるデュアルインバータの取合い信 号の出力状態と制御状態を示す記号表である。

イ ンバータ 1 、 インバータ 2のイ ンター口 ック信号はそれぞれ 2本の 出力、 2本の入力を持っており 、 この 2 b i t の信号を O N ， O F Fす るこ とによ り 4種類の状態を相手に知らせることができる。

第 5図では出力 D O 1 、 D 0 2の伏態を仮に表 1 に示した A〜Dの状 態で現すとすると、 状態 Aは、 D 0 1 、 D O 2が両方 O Nの状態で自分 が先行運転しているポンプであれば" 並列起動要求" 信号を示す。

(表 1 )

自分が次発ポンプであれば予め設定された最高速一定の状態に達した ときに出力される "並列定速状態" 信号を示す。 これは両方が自動モー ドで、 並列運転を設定されている ときに発生する。 状態 Bは D〇 l が O N、 D O 2が O F F状態で "自動交互 （並列） 運転中:' の状態を示す。 状態 Cは D O 1 が O F F 、 D O 2が O N状態で "自動交互 （並列） 待機 中" の状態を示す。 状態 Dは、 D O 1 、 D O 2が両方 O F Fの状態で "動 単独運転モー ド" 、 "手動モー ド" 、 "故障停止中" 、 あるレ、は "電源 遮断中" の状態を示し、 自分が単独で運転している状態か、 又は、 交互 - 並列で運転できない状態を示す。 以上の信号によ り、 交互、 並列、 故障 時のバックアップ運転等の取合いを実現させることができる。

その信号の取合いの詳細について第 6図、 第 7図のタイムチヤ一 トに よって説明する。 まず第 6図のタイムチャー トを使用 して、 電源立上げ 後の交互運転動作及び異常時の動作について説明する。 同図の時刻 1 に 於いて、 イ ンバータ 1 の電源が立ち上がり 、 状態が Dから Cに変わる。 この時、 相手インバ一タ 2はまだ電源が立ち上がっていないので、 D状 態のままである。 ポンプ運転可能なのはインバータ 1 だけなのでインバ —タ 1 は自動で単独運転で動作する。 時刻 2おいてイ ンバーク 1 はボン プ起動条件を検出 しイ ンバータ 1 は運転する。 この時、 イ ンバータ 1 は C状態から B状態を出力し運転中であることを示す。 時刻 3 においてポ ンプ停止条件を検出して、 イ ンバータ 1 は停止し B状態から C状態を出 力する。 次に、 時刻 4においてインバータ 2の電源が立ち上がつたので イ ンバータ 2は D状態から C状態を出力する。 イ ンバータ 1 はイ ンバー タ 2が C伏態になり交互又は並列運転が可能になつたので単独運転から 交互、 並列運転状態に移る。 時刻 5 においてポンプ起動条件を検出する。 このときインバーク 1 もインバータ 2 も同じセンサーの信号を取り込ん でいるので同時に起動条件は成立するが、 イ ンバータ 1 は優先機に設定 されているのでイ ンバ一タ 1 が先に起動し、 状態 Cから Bを出力する。 ィ ンバ一タ 2は電源が立ち上がったときにはすでにィ ンバ一タ 1 は Cの 状態なので交互モー ドになっているが、 優先機でない方は起動条件を検 出しても運転するのに遅れを持たせることによ り 、 起動条件が同時に成 立しても優先機であるインバ一タ 1 が先に運転し B状態を出力するので インバータ 2は運転をやめる。 このよ うにタイ ミ ングをづらすことによ り同時に起動するこ とを防止する。 時刻 5以降は、 先行機、 次発機がは つき り したので、 時刻 6で停止、 時刻 7で起動条件が成立しイ ンバータ 2が運転する。 以降同様に交互運転を行う。 時刻 1 0においてイ ンバー タ 1 に故障が発生した場合、 イ ンバータ 1 の状態は Bから Dになる。 こ のとき停止中のイ ンバータ 2はインバータ 1 の状態が Bから Dに変化し たことで故障と判断し、 また、 起動条件が検出されているので運転を開 始し、 状態を Cから Bへ出力する。 イ ンバータ 2が運転中時刻 1 1 でィ ンバ一タ 1 の故障が回復した場合、 イ ンバータ 1 は状態を Dから Cへ出 力し正常な交互運転モー ドが可能になるので、 待機状態になる。 時刻 1 2ではイ ンバータ 2が停止して、 S寺亥 ij 1 3以後正常な交互運転を行う。 次に、 第 7図のタイムチヤ一 トを使用 して、 並列運転動作について説 明する。 同図の時刻 1 に於いては、 第 6図の時刻 4 と同じ状態で、 同図 の時刻 2に於いて、 起動条件を検出してたら、 第 6図の時刻 5 と同様に、 優先機に設定されているィンバータ 1 が先に運転を開始する。 日寺刻 3に おいて並列起動条件が成立したらイ ンバ一タ 1 はイ ンバータ 2が自動運 転可能な状態 Cであればイ ンバータ 2に対して" 並列起動要求" Aを出 力する。 イ ンバータ 2はイ ンバータ 1 が状態 Aを出力 したのを確認して 運転を開始する。 このときイ ンバ一タ 2は状態 Cから Bを出力 し、 設定 した速度 （好ま しく は M A X速度） まで徐々に速度を増していく 。 イ ン バータ 1 は時亥【j 3カゝら時刻 4までは第 3図において F曲線の O 3 ( 1 台 目吐出側の最高目標圧力の点） を目標値と して、 吐出圧一定になるよ う に変速運転を行う。 時刻 4にてイ ンバータ 2は設定速度に達したら状態 Bから Aにして "並列定速状態" になったこ とを出力する。 イ ンバ一タ 1 はィ ンバ一タ 2の状態 Aを確認したら第 3図における F曲線の 0 3 〜 O 5上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一定制御に基づいた 変速運転を行う。 時刻 5にてイ ンバータ 1 が並列解除条件を検出 したら、 ポンプ 4 — 1 を停止させ状態を Aから Cに出力する。 インバータ 2はィ ンバータ 1 が C状態になったのを確認して、 定速運転から第 3図におけ る F曲線の 0 0 〜 0 3上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一 定制御に基づいた変速運転を行う。 このよ うにして以上の信号の取合い によ り 、 先行機だけで起動、 並列導入、 並列解除、 停止条件を検出する ことができ、 制御の一元化を行う こ とができる。 又、 この方式によ り 、 並列起動の圧力変動を小さ く抑えるこ と ができ、 並列によ り運転機を切 り替えることができる。

次に、 第 8図のフローチャー トを使用 して、 第 6図、 第 7図のタイムチ ヤー 卜のごと く制御を実現する為の流れを説明する。 同図の "〇 " は自 分の状態を出力する記号を示す。 "□" は相手の状態がど う い う状態に 移つたかを記号で示す。 8 0 0において、 予めイ ンバータの外部端子に よ り優先機を決定する。 8 0 1 において、 電源が投入されると、 8 0 2 において、 強制的に優先機を先行機、 優先機でない方を次発機に設定す る。 8 0 3において、 始動条件が成立するまで待機中の状態になり 、 始 動条件が成立する と 8 0 4に処理が移り 、 ここで先行機か次発機かの設 定によ り処理が分かれる。

先行機の場合は、 8 0 5において、 始動開始し、 8 0 6で自分が故障か どうかを確認し、 正常であれば 8 0 7において、 第 3図における F曲線 の 0 0 〜 0 3上の目標値で水量の変化に応じた末端圧一定制御を行い、 その間 8 0 8で過少水量条件を確認し、 条件が成立すれば 8 0 9 におい て、 停止処理に入る。 停止した場合は、 8 2 2 において、 先行機から次 発機に設定を切替え、 交互運転に備える。 8 0 8で過少水量条件を検出 せず、 8 1 ◦で並列条件を確認した場合、 8 1 1 で相手状態を確認し、

"自動待機中" であれば 8 1 2で "並列起動要求" を相手に出力し、 並 列起動させる。 8 1 3で相手状態を確認し、 8 1 4〜 8 1 6で相手が "並 列定速状態" になるまで 8 1 4において、 第 3図において F曲線の O 3 ( 1 台目吐出側の最高目標圧力の点） を目標値と した、 吐出圧一定で制 御する。 相手状態が "並列定速状態" なのを確認できたら 8 1 8におい て、 第 3図における F曲線の 0 3 〜 0 5上の目標値で水量の変化に応じ た 2台目の末端圧一定で制御を行う。 8 2 0において、 並列解除条件を 確認し、 条件が成立したら 8 2 1 において、 先行機を停止させる。 その 間 8 1 7〜 8 2 0で次発機が故障停止したら、 8 0 7に戻り 1 台のみの 末端圧一定で制御を行う。 8 1 9では先行機 （自分） の故障状態を確認 する。 故障あるいは、 並列解除で先行機が停止した場合は、 過少水量検 出停止と同様に 8 2 2において、 先行機から次癸機に設定を切替え、 次 の交互運転に備える。 以上が第 6図、 第 7図のタイムチャー トを実現す る為の先行機と しての処理である。

次に、 次発機の処理について、 8 0 4において、 次発機と設定された場 合 8 2 3で相手の先行機が運転したか、 も しく は運転しているかを確認 する。 運転している場合は、 8 2 4において、 並列要求があるかを確認 し、 要求がある場合は 8 2 6において、 並列起動する、 。 起動したら 8 2 9において、 先行機が停止するまで、 一定速で運転する。 起動したら 加速していき、 8 2 8において、 予め設定された一定速なつたら "並列 定速状態" を先行機に知らせる。 8 2 9 において、 先行機が停止したら、 8 3 0において、 次発機を先行機に設定を切替え、 以後は先行機と して 8 0 6に処理を移して末端圧一定制御を行う。 また、 8 2 3 〜 8 2 4で、 並列要求待ち状態 （自動待機中） において、 先行機が故障又は過少水量 4

検出で停止した場合は 8 2 5において、 次発機を先行機に設定を切替え、 次の始動に備える。 以上が第 6図、 第 7図のタイムチャー トを実現する 為の次発機と しての処理である。

以上の実施例によれば、 2台のターボ機械と これを 1 台毎に駆動する 2台のイ ンバータで構成され、 これらのインバータはマイコンが搭載さ れ、 状態表示部と制御定数の設定部を備え、 前記ターボ機械の負荷状態 を検出するセンサー群の信号を取り込んで、 予め前記制御定数設定部に 負荷状態に基いて運転されるよ う設定されており 、 互いに運転伏態と故 障状態を示す最少の信号線によ り連結され、 2台のイ ンバ一タが互いに インタ一口 ックをと り ながら推定末端圧力一定制御を行う ものに於いて, 並列起動時の制御では、 取合い信号の中に "並列起動要求" 信号を設け、 先行機が並列運転起動条件を検出したら休止中のィンバークに並列起動 要求信号を出力して休止中のイ ンバータを起動させ、 休止中のイ ンバー タが起動したら "自動運転中"信号を出力し、予め設定された加速で徐々 に速度を上げ予め定めた一定速度 （好ま しく は最高速度） まで達したら、 "並列定速状態" 信号を先行機に対して出力し、 先行機は、 並列起動し たイ ンバ一タが、 "自動運転中" から "並列定速状態" になるまで 1 台 目吐出側の目標圧力が一定になるよ うに変速運転制御し、 先行機は、 並 列起動した次発機が "並列定速状態" 運転になったら、 2台目吐出側目 標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるよ うに変速運転し、 また、 並列解除時の制御では、 並列運転中、 次発機は定速運転を行っているの で、 推定末端圧力一定で変速運転している先行機は、 自分の回転数と負 荷側の圧力によ り 、 予め設定されていた並列解除条件を検出でき、 並列 解除条件と しては、 先行機が最低速度に達したら圧力を監視し停止圧力 になったら先行機を停止させ、 次発機に対して出力 し、 定速運転してい る次発機は、 "自動待機中" 信号を受信したら定速運転から予め設定さ れた 1 台目吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるよ うに 変速運転するので、 デュァルインバ一タであっても先行する 1台のイ ン バ一タのみで並列運転の起動、 停止条件を検出することが可能になった。

また、 並列起動時の過渡状態の制御では、 先行機が並列運転起動条件 を検出したら休止中のインバ一タに起動要求をかけ、 休止中のイ ンバー タを起動させ、 先行機は、 並列起動したインバータが、 並列定速状態に なるまで 1 台目吐出側の最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるよ う に 変速運転し、 先行機は、 並列起動した次発機が並列定速状態運転になつ たら、 2台目吐出側目標圧力に沿って吐出目標圧力を変化させながら、 推定末端圧力一定制御になるよ うに変速運転するので、 並列起動時の過 渡状態の不安定時に次発機が安定状態になるまで先行機の吐出側目標圧 力を更新しないことによ り制御状態が発散することを押さえ安定した圧 力制御を行える効果がある。

また、 2台のイ ンバータを連結する信号の中に、 故障で停止であるも のも含むよ うにし、 この信号をインバータの電源遮断で出力される状態 と同一の状態で表すこ とによ り漏電遮断器の ト リ ツプ信号を個別に取り 込むことなく故障飛び越しすることが可能になつた。

また、 モー ドスィ ッチを設け、 手動一切一自動の信号を 2台のインバ ータの外部入力端子に接続し、 第 4図において、 D I 5を O N、 D I 6 を O F Fにすることで "自動" 、 D I 5 を O F F 、 D I 6 を O Nにする ことで "手動" 、 D I 5 、 D I 6 を両方 O F F又は O Nすることで "切" 、 となるよ うに意味付けすることによ り 2台のインバークの制御状態を同 一にすることが可能になった。

また、 2台のインバータのうちどちらか一方のある 1 つの外部入力端 子を例えば短絡して "優先機" とするこ とによ り、 電源投入時又は停電 の復電時の同時運転の誤動作が防止でき、 外部端子を利用するこ とによ り優先機の設定が容易にできるよ うになった。

また、 第 1 系統と第 2系によ り完全 2重系システムを構成し故障バッ クアップを取っているので、 よ り一層信頼性を向上するこ とができるよ うになった。

また、 予めイ ンバータには負荷運転パターンによ り運転するよ うプロ グラムが搭載されており、 これに基いて、 運転されるよ う前記イ ンバー タの設定部によ り設定されており 、 負荷状態検出手段が始動圧力を検出 した時に、 優先機と して設定されたイ ンバ一タが始動し、 過少負荷検出 手段が過少負荷伏態を検出し停止条件が確立したら停止するよ うにした ので、 2台のイ ンバ一タの取合いに、 外付けの通信回路部及び複雑な取 合いのロジックを必要とせず交互運転又は交互 · 並列運転を行う こ とが できるので、 制御装置が簡略化され、 小形軽量で且つ、 低コ ス ト化が実 施できる。 さ らに、 部品点数が削減されるので信頼性が向上する。 また、 主回路の短絡及び漏電は漏電しゃ断器によ り 、 これ以外の負荷側の故障 状態はイ ンバ一タの內部状態量の変化によ り 、 インバータ 自身が監視し ているため、 簡単で確実に異常時の切替え運転が可能となる。 更に、 予 め優先機をイ ンバ一タで外部設定可能と して起動タイ ミ ングをずら して あるので、 運転順序が乱れるこ とがない （停電復帰時など） 。

更にまた、 故障時リ トライ動作を付加してあるので、 故障状態を確実 に検出できる。

更にまた、 負荷状態を検出する圧力セ ンサ一、 吸込側圧力を検出する 圧力センサ一を 2台のインバータで共有できるよ うにしたので簡単 . 安 価となる。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 2台のイ ンバータで最小の信号取合いでイ ンバータ 間の信号授受を行い、 連係して運転できるよ うにしたため、 外付けの制 御装置が不要で、 簡単、 小形軽量、 低コス ト化を図るこ とのできるター ボ機械駆動装置とその応用装置を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 少なく と も 2台のターボ機械と、 前記ターボ機械をそれぞれ駆 動する少なく と も 2台のイ ンバータ と、 前記ターボ機械の負荷状態を 検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行う タ ーボ機械駆動装置において、 前記インバ一タは互いに運転状態を示す 少なく と も 4種の取り合い信号によ り連結され、 前記複数のセンサー の信号を少なく と も前記 2台のイ ンバータが共通に取り込み且つ少な く と も前記 2台のイ ンバークが互いに前記取り合い信号によ り少なく と も運転停止、 単独運転、 交互運転、 並列運転を判断して前記ターボ 機械の速度制御を行う ターボ機械駆動装置。

. 前記ターボ機械はターボ形ポンプであることを特徴と した請求の 範囲第 1項記載のターボ機械駆動装置。

. 前記ターボ機械はターボ形送風機であることを特徴と した請求の 範囲第 1項記載のターボ機械駆動装置。

. 前記 4種の取り合い信号は、 2本の出力信号と 2本の入力信号で 互いに前記ィンバ一タ間で受発信されるこ とを特徴とする請求の範囲 第 1 項記載のターボ機械駆動装置。

. 前記 4種の取り合い信号は、 前記イ ンバータのう ち運転中の一方 のィ ンバータから休止中の他方のインバ一タに起動要求をカ す前記休 止中のイ ンバータを起動させる並列起動要求信号と、 運転中の前記一 方のインバータに続いて休止中の前記他方のインバ一タが起動してか ら予め定めた一定速度になるまで前記他方のインバー夕から前記一方 のイ ンバークに出力される自動運転中信号と、 前記他方のィ ンバータ が予め定めた一定速度で運転されているときに前記他方のィ ンバ一タ から前記一方のイ ンバークに出力される並列定速状態信号と、 前記一 方または他方のインバータの片方または両方が停止状態のと き該停止 状態のィ ンバ一タから他のインバ一タに出力される 動停止中信号か らなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のターボ機械駆動装置。. 前記自動停止中信号は、 前記イ ンバータが故障で停止中であるこ とを示す信号と前記イ ンバ一タが電源遮断されて停止中である こと を 示す信号を同一状態の信号と して含んでいることを特徵とする請求の 範囲第 5項記載のターボ機械駆動装置。

. 前記イ ンバータは、 続いて並列起動した前記他方のイ ンバ一タが、 前記自動運転中信号を発信してから前記並列定速状態信号を発信する まで前記一方のィンバータによ り駆動される前記ターボ機械の吐出側 目標圧力を一定になるよ うに制御する変速運転する手段と、 前記他方 のイ ンバ一タが前記並列定速状態信号を発信したら 2台並列運転時の 吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるよ うに前記ター ボ機械を変速運転する手段と、 前記他方のィ ンバータで駆動されるタ ーボ機械が定速運転で並列運転中に前記他方のィ ンバータで吐出側圧 力一定で変速運転している前記ターボ機械の回転数と負荷側の圧力に 基づき予め設定された並列解除条件を検出する手段と、 前記並列解除 条件を検出したとき前記他方のィンバークに前記自動停止中信号を出 力する手段とを備え、 前記他方のインバータは、 並列運転中に前記自 動停止中信号を受信したとき定速運転制御に代えて予め設定された 1 台運転時の吐出側目標圧力に沿つて推定末端圧力一定制御になるよ う に変速運転する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第 5項記載 のターボ機械駆動装置。

. 手動一切一自動のモー ドスィ ツチを 2台のイ ンバータの外部入力 端子に共通に接続しその入力端子をモー ド切替専用端子にする こ とに よ り 2台のインバ一タのモ一 ド状態を常に同一レベルに保つこ と を容 易に実現したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のターボ機械駆 動装置。

9 . 前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに前記 2台のィ ンバ一タの う ちどちらが優先的に先行して運転されるかを決める外部 入力端子を前記イ ンバータにそれぞれ設け該端子が短絡されたイ ンバ ータによ り駆動されるターボ機を優先機とするこ とを特徴とする請求 の範囲第 1 項記載のターボ機械駆動装置。

1 0 . 第 1 系統と第 2系によ り 2重系システムを構成してあることを 特徴とする請求の範囲第 1 項記載のターボ機械駆動装置。

1 1 . 少なく と も 2台のターボ機械と、 前記ターボ機械を 1 台毎に駆 動する少なく と も 2台のイ ンバータ と、 前記ターボ機械の負荷状態を 検出し前記イ ンバ一タに共通にその検出信号を出力する複数のセンサ 一とを備え前記ターボ機械の制御を行う ものに於いて、 前記センサが 予め定めた始動状態を検出したときに予め優先機と して設定されたィ ンバ一タが始動し、 前記優先機が並列運転起動条件を検出したら該優 先機を駆動するイ ンバータから休止中のイ ンバータに起動要求をかけ て休止中のィンバータで駆動される次発機を起動させ、 前記優先機は 並列起動したィ ンバ一タによ り駆動される次発機が並列定速状態にな るまで 1 台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるよ うにイ ンバ一タで変速運転し、 前記優先機は並列起動した前記次発機 が並列定速状態運転になったら 2台並列運転時の吐出側目標圧力に沿 つて推定末端圧力一定制御になるよ う に変速運転し、 並列運転時に前 記センサの検出信号に基づいて並列解除条件を検出したら前記優先機 の運転を停止し且つ前記優先機を次発機と してまた前記次発機を先行 機と して設定し、 前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら 前記先行機を停止させ且つ前記先行機と次発機の関係を入れ替えるこ とを特徴と したターボ機械駆動装置の制御方法。

1 2 . 2台のターボ機械と、 前記ターボ機械を 1 台毎に駆動する 2台 のイ ンバータ と、 前記ターボ機械の負荷状態を検出 し前記イ ンバータ に共通にその検出信号を出力する複数のセンサーとを備え前記ターボ δ 機械の制御を行う ものに於いて、 2台中 1 台のイ ンバータのみが運転 され他方のィ ンバータが休止中である とき運転中のィ ンバータは先行 機に設定されており 、 先行機が並列運転起動条件を検出 したら該先行 機を駆動するイ ンバータから休止中のイ ンバ一タに起動要求をかけて 休止中のィンバータで駆動される次発機が起動され、 前記先行機は並0 列起動した前記次発機が並列定速状態になるまで 1 台運転時の吐出側 最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるよ う に変速運転され、 前記先 行機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら 2台並 列運転時の吐出側目標圧力に沿つて推定末端圧力一定制御になるよ う に変速運転され、 並列運転時に前記センサの検出信号に基づいて並列5 解除条件を検出したら前記先行機の運転が停止され且つ前記先行機と 次発機の関係が入れ替えられ、 前記センサが予め定めた過少負荷状態 を検出したら先行機に設定されているィ ンバ一タを停止させ且つ前記 先行機と次発機の関係が入れ替えられることを特徴と したターボ機械 駆動装置の制御方法。

0 1 3 . 複数台のターボ機械と、 前記ターボ機械をそれぞれ駆動する 複数台のイ ンバータ と、 前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数の センサ一とを備え前記ターボ機械の速度制御を行う ターボ機械駆動装 置において、 前記イ ンバ一タは互いに運転状態を示す複数種の取り 合 い信号によ り連結され、 前記複数のセンサ一の信号を前記複数台のィ5 ンバ一タが共通に取り 込み且つ前記複数台のィ ンバータが互いに前記 取り合い信号によ り少なく と も運転停止、 単独運転、 交互運転、 並列 運転を判断して前記ターボ機械の速度制御を行う ターボ機械駆動装置