JP2000104666A - 空気圧縮機における負荷測定診断装置とそれを備えた空気圧縮機 - Google Patents
空気圧縮機における負荷測定診断装置とそれを備えた空気圧縮機Info
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Abstract
た消費動力、圧力などの特性値から負荷率、空気使用比
率、負荷−動力特性などを創出できるようにした空気圧
縮機における負荷測定診断装置とそれを備えた空気圧縮
機を提供する。 【解決手段】圧力センサ21は、空気槽11の入口に設
置され、電圧プローブ22および電流プローブ23は、
圧縮機始動盤12に接続された電源の電圧、電流を検出
する。A/D変換器24は、圧力センサ21、電圧プロ
ーブ22および電流プローブ23の出力をA/D変換す
る。コンピュータ25は、A/D変換器24に接続さ
れ、容量制御特性を記憶する記憶手段26と、測定、診
断結果を外部に出力するための記憶手段27と、演算手
段28を備えている。表示器29は、コンピュータ25
の操作および記憶手段26、27の記憶内容の表示を行
う。
Description
気圧縮機の消費動力、空気使用量比率などを測定し、空
気圧縮機の診断を行うための負荷測定診断装置と、その
負荷測定診断装置を備えた空気圧縮機に関するものであ
る。
力、圧力などの特性値を記録計で測定し、実測した各特
性値を記録紙に記録して圧縮機の製造元に負荷状況の判
定を依頼したり、測定者が稼動状況を推測して手作業で
負荷状況を計算して行っている。なお、特性値として、
圧縮空気の空気使用量比率、積算電力などを計測するこ
ともある。
負荷率を検出するものとして、たとえば、特公平1−3
4316号公報に開示された方法が提案されている。
制御とをそれぞれ実行し、計測される圧縮機のモータの
入力電力、空気量、空気量比、吐出圧力などの状態量を
比較して、それらの計算値が一致した点を両制御の切替
点として記憶するようにしたものである。
定を電流や積算電力で行う場合には、圧縮機に対する測
定器の取付けが比較的容易であるが、電流測定では電圧
の影響を受けやすく、積算電力を測定しても、圧縮機の
診断には負荷率の算出が必要になる。このため、いずれ
の場合にも、負荷率を手計算で行っている。
えられるが、価格、取付け方法に難点がある。また、種
々の出力や特性がわからない圧縮機では、負荷状態を推
定できないため、その診断が不可能であった。
測定した各特性を測定した結果を一旦持ち帰り、負荷率
の算出を圧縮機のメーカーに依頼するか、手計算で算出
している。このため、圧縮機の診断に時間がかかってい
る。
のわからない圧縮機であっても、測定された消費動力
(電力、電流、電圧)、圧力などの特性値から負荷率、
空気使用比率、負荷−動力特性などを創出できるように
した空気圧縮機における負荷測定診断装置とそれを備え
た空気圧縮機を提供することにある。
め、本出願の請求項1に記載の発明は、予め測定対象と
する圧縮機の空気使用量比率に対する負荷−動力特性の
変化を記憶する第1の記憶手段と、圧縮機を駆動する電
動機の消費動力を時間の経過とともに検出する第1の検
出手段と、検出された消費動力の変化を記憶する第2の
記憶手段と、空気使用量比率を時間の経過とともに検出
する第2の検出手段と、検出された空気使用量比率を記
憶する第3の記憶手段と、前記第2の記憶手段に記憶さ
れた消費動力と前記第3の記憶手段に記憶された空気使
用量比率から負荷−動力特性を創出するとともに、前記
第1の記憶手段に記憶された負荷−動力特性と比較し、
かつ、他機種とのエネルギー効率を比較する演算手段
と、演算手段による演算結果を記憶する第4の記憶手段
と、第4の記憶手段に記憶された演算結果を表示する表
示手段とを設けた。
駆動する電動機の消費動力を時間の経過とともに検出す
る第1の検出手段と、前記圧縮機の吐出圧力を時間の経
過とともに検出する第3の検出手段と、前記第3の検出
手段で検出された吐出圧力に対する前記第1の検出手段
で検出された消費動力の変化を記憶する第5の記憶手段
と、前記圧縮機の制御方式を入力する入力手段と、前記
入力手段から入力された圧縮機の制御方式と第5の記憶
手段に記憶された吐出圧力と消費動力の変化パターンか
ら、圧縮機の全負荷時の動力、無負荷時の動力、制御方
式の切替点などの負荷−動力特性を創出する演算手段、
演算装置による演算結果を記憶する第4の記憶手段と、
第4の記憶手段に記憶された演算結果を表示する表示手
段とを設けた。
に記載の発明において、測定診断対象となる圧縮機の容
量制御方式が吸い込み絞り方式である場合、前記演算手
段が、全負荷時の消費動力を、圧縮機の吐出圧力が上昇
する過程で消費動力が上昇から下降に移行する変曲点と
してとらえ、無負荷時の消費動力を、圧縮機の吐出圧力
が上昇する過程で消費動力の変化が無くなった点として
とらえて、負荷−動力特性を創出するようにした。
に記載の発明において、前記吸い込み絞り方式の場合の
負荷−動力特性を記憶する第6の記憶手段を備え、さら
に、測定診断対象となる圧縮機の容量制御方式が吸い込
み絞り方式と吐出圧力開放方式の組合わせである場合、
前記演算手段が、消費動力が下降する過程で圧縮機の吐
出圧力が上昇から下降に移行する変曲点を、吸い込み絞
り方式と吐出圧力開放方式の制御の切替点としてとら
え、負荷−動力特性を創出するようにした。
縮機に前記請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の
負荷測定診断装置を設けた。
に基づいて説明する。図1ないし図5は、本発明の実施
の形態を示すもので、図1は、本発明による負荷測定診
断装置を備えた空気圧縮機の模式図、図2は、空気圧縮
機の容量制御特性を示す特性図、図3は、容量制御特性
を創出するための動力と圧力の変化の一例を示す特性
図、図4は、測定方法の一例を示すフローチャート、図
5は、圧力相違、異機種による特性を修正する方法の一
例を示すフローチャートである。
診断装置である。1は吸い込みフィルタ。2は吸い込み
絞り弁で、吸い込みフィルタ1に接続されている。3は
圧縮機本体で、吸い込み絞り弁2に接続されている。4
はモータで、歯車列5を介して圧縮機本体3を駆動す
る。6はオイルセパレータで、圧縮機本体3に接続さ
れ、圧縮機本体3から吐出される圧縮空気に含まれる油
を分離する。7は逆止弁で、オイルセパレータ6に接続
されている。8は放気弁で、オイルセパレータ6と逆止
弁7の間に接続されている。
と圧縮機本体3の間に接続され、オイルセパレータ6か
ら圧縮機本体3に供給される油を冷却する。10はクー
ラで、逆止弁7に接続され、オイルセパレータ6から逆
止弁7を通して送り込まれる圧縮空気を冷却する。11
は空気槽で、クーラ10で冷却された圧縮空気を貯溜
し、使用機器に圧縮空気を供給する。12は圧縮機始動
盤で、電源のオンオフスイッチなどが配置されている。
近に設置されている。22は電圧プローブで、圧縮機始
動盤12に接続された電源の電圧(圧縮機3に印加され
る電圧)を検出する。23は電流プローブで、圧縮機始
動盤12に接続された電源の電流(圧縮機3に印加され
る電流)を検出する。24はA/D変換器で、圧力セン
サ21、電圧プローブ22および電流プローブ23の出
力をA/D変換する。
に接続され、容量制御特性を記憶する記憶手段26と、
測定、診断結果を外部に出力するための記憶手段27
と、演算手段28を備えている。29は表示器で、コン
ピュータ25の操作および記憶手段26、27の記憶内
容の表示を行う。
エリアに分割され、予め設定される圧縮機の空気使用量
比率に対する負荷−動力特性の変化、実機から検出され
る消費動力の変化、空気使用量比率、吐出圧力に対する
消費電力の変化、などを記憶する。
として、容量特性と実動力から判定する場合について図
2により説明する。圧縮機の特性として、圧縮機の運転
状態で、吐出される圧縮空気を100%使用し、動力を
100%消費する100%負荷の点Aと、全く空気を使
用しない0%負荷の点がある。
々に閉め全閉する吸い込み絞り方式(U式)と、吸い込
み絞りおよび放気弁8で圧縮機本体3の吐出圧力を解放
する方式(I式)とでは、切替点Cより負荷率が小さく
なるとその消費動力に差が発生し、0%負荷の点では、
消費動力比がB、Dのように異なってくる。
は、その特性を記憶手段26に記憶させておく。また、
測定対象となる特性が不明の場合には、圧縮機を初期状
態にして運転して、各点A、B、C、Dの消費動力比を
取り込む。さらに、比較対象とする圧縮機がある場合に
は、その圧縮機の特性AB−DBを記憶させておく。
Pである場合の付加率を求めることにより、比較機の消
費動力比を求めることができ、その差により省エネルギ
ー効果を求めることができる。
タイミングおよび診断方法を説明する。まず、圧力セン
サ21、電圧プローブ22および電流プローブ23を取
付け、測定を開始する(ステップS1)。
特性がわかっているか否かを選定する(ステップ2)。
予め圧縮機本体3の特性がわからない場合には、負荷測
定診断装置Bを特性創出にセット(ステップ3)する。
まず、U式の特性を測定するよう選定し、測定を開始す
る(ステップS4)。
定し、空気槽11内の圧力が所定の圧力以上の場合に
は、圧縮空気の使用側で圧縮空気を放出するなど、空気
槽11内の圧力を低下させる(ステップS5)。圧縮機
本体3の吐出弁を所定の開度に設定し圧縮機本体3の運
転を開始する(ステップS6)。
の圧力が上昇するとともに、モータ4の消費動力も上昇
する。図3に示すように、吐出圧力が100%負荷(時
刻t1、吐出圧力P0)を通過すると消費動力が低下す
る。吐出圧力が100%負荷に達した時(消費動力が下
降し始める時)の消費動力とこの時の吐出圧力を測定す
る(ステップS7)。測定された消費動力A1と吐出圧
力P0を記憶手段26に記憶する(ステップS8)。
空気が使用されない0%負荷状態に設定する(ステップ
S9)。U式では、0%負荷になると、図3に示すよう
に、圧縮機本体3の吐出圧力がP1まで上昇して安定す
る。一方、消費動力はあるところまで低下して安定す
る。100%負荷を超え一定時間経過した時刻t2の消
費動力A2と吐出圧力P1を測定する(ステップS1
1)。測定された消費動力A2と吐出圧力P1を記憶手
段26に記憶する(ステップS12)。
移行する(ステップS13)。そして、U式と同様にス
テップS5からステップS10を繰り返して、時刻t3
の消費動力と吐出圧力を測定し、記憶手段26に記憶す
る。
(0%負荷)時にモータ4の消費動力が最低動力となり
安定したかを判定する(ステップS14)。消費動力と
圧力が低下し始める時刻t4での吐出圧力P2と消費動
力A3を測定し、記憶手段26に記憶する(ステップS
15)。なお、この時の吐出圧力P2と消費動力A3
を、図2に示す切替点Cとする。
A−BとI式で測定した切替点Cの消費動力の比較によ
り算出する(ステップS16)。算出された切替点Cの
負荷率により、容量制御切替点Cの有無を判定する(ス
テップS17)。切替点Cが存在する場合には、I式の
測定として負荷測定診断装置Bの容量制御にI式を設定
する(ステップS18)。
に対して消費動力が最低にならず安定した場合には、容
量制御切替点Cが無いとと判定し、負荷測定診断装置B
の容量制御にU式を設定する(ステップS19)。
消費動力の変化が安定した場合は、その時刻t5の吐出
圧力P3と消費動力A4を測定し、記憶手段26に記憶
する(ステップS20)。
ータから、図2に示すA−B、A−C−Dの特性データ
を作成し、記憶手段26に記憶する(ステップS2
0)。特性データの創出を終了し(ステップS22)、
圧縮機本体3を停止させる(ステップS23)。
機の特性がわかっている場合には、予め記憶手段26に
記憶されている特性データを選択する(ステップS2
4)。
て、その消費動力を測定する(ステップS25)。測定
された消費動力から、所定時間間隔(たとえば1分毎)
で負荷率を算出し記憶手段26に記憶する(ステップS
26)。予め記憶されている比較機のデータPBと、新
たに測定、算出された実測機のデータPAとを比較し、
省エネルギー効果を算出する(ステップS27)。
のディスプレイに表示し、あるいはプリントする(ステ
ップS28)。
縮機に対すものであり、標準仕様以外のものでは、A−
B、A−C−D、AB−DB特性がDF1の矢印のよう
に移動し、負荷率の判定に誤差を生じることがある。ま
た、異機種の圧縮機と比較する場合には、AB−DB特
性がDF2の矢印のように移動して、負荷率の判定に誤
差を生じることがある。
で比較する場合には、このような誤差を補正し、正確な
判定を行うため、図5に示す方法で補正する。
量不足を判定するための最低圧力と圧力低下許容時間を
設定する(ステップS1)。測定開始前に、稼動中の圧
縮機本体3の吐出圧力と圧力低下時間を見て、空気量が
正常か否かを判定する(ステップS2)。空気量が不足
している場合には測定を中断する(ステップS3)。
低下時間の設定値と測定中の吐出圧力と圧力低下時間を
比較して測定中の空気量が正常か否かを監視する(ステ
ップS4)。空気量が不足した場合には、測定を中断し
て、表示器29にその旨のコメントを表示する(ステッ
プS5)。
ータを使用する場合には、測定する圧縮機本体3の吐出
圧力が標準仕様(たとえば、7kgf/cm2 または
8.5kgf/cm2 )以外の設定になっているか否か
を確認する(ステップS6)。測定対象の圧縮機本体3
の標準仕様以外での吐出圧力状態を確認する(ステップ
S7)。
(図2に示すU式特性A−B、I式特性A−C−D、お
よび比較機特性AB−DB)を測定した圧力に合わせて
DF1方向に移動させ調整する。なお、吐出圧力が標準
仕様より低い場合には、100%消費動力、0%消費動
力も低下するため、標準仕様時の傾きを保った状態で果
報に移動させる。
の機種、容量制御方式、吐出圧力などを設定する(ステ
ップS9)。設定された吐出圧力が、標準圧力より上昇
し他圧力か下降した圧力になるかを判定する(ステップ
S10)。
い場合には、 設定圧力の消費動力=標準動力×仕様圧力/設定圧力×
係数(1.068) で算出する(ステップS11)。
より高い場合には、 設定圧力の消費動力=標準動力×仕様圧力/設定圧力×
係数(1/1.068) で算出する(ステップS12)。
テップS13)、計算結果に基づいて圧力変更後の特性
データを創出して記憶手段26に記憶する(ステップS
14)。
であっても、測定対象の圧縮機と比較機の出力が異なる
場合、測定結果により算出された負荷率と予め設定され
た負荷率とを直接比較することができないため、測定対
象の圧縮機本体3と比較機の出力が同じであるか否かを
選択する(ステップS15)。
異なる場合には、その差(もしくは比)に基づいて容量
特性の調整量を設定する(ステップS16)。測定対象
となる圧縮機本体3から求めた負荷率を、比較機の負荷
率に合わせて調整する(ステップS17)。調整された
負荷率に応じた比較機の出力を求める(ステップS1
8)。比較機の出力に対する負荷率を、 比較機の負荷率=測定負荷率×対象機出力/比較機出力 で求める(ステップS19)。計算結果を比較特性とし
て記憶手段26に記憶する(ステップS20)。
機でも特性を測定し、その場で負荷率を算出することが
できる。また、圧縮機本体の出力特性が異なっていて
も、また、異機種間であってもその負荷率を比較機の負
荷率と比較することができるので、設備の診断、省エネ
ルギー提案などをその場で行うことができ、営業活動の
ツールとして使用することもできる。
縮機の容量特性が不明であっても、圧力調整が施されて
いても、実稼動状態における圧縮機の特性を精度良く測
定することができ、かつ、特性を創出することができる
ので、その場で圧縮機の診断を行うことができる。ま
た、圧縮機に対する特別な知識を有しない人であっても
圧縮機の診断を行うことができる。
を付設しておくことにより、圧縮機の負荷特性を継続的
に監視することができ、圧縮機のメンテナンスなどの管
理を的確に行うことができる。
縮機の模式図。
化の一例を示す特性図。
一例を示すフローチャート。
ルタ、2…吸い込み絞り弁、3…圧縮機本体、4…モー
タ、6…オイルセパレータ、11…空気槽、21…圧力
センサ、22…電圧プローブ、23…電流プローブ、2
4…A/D変換器、25…コンピュータ、26…記憶手
段、27…記憶手段、28…演算手段、29…表示器。
Claims (5)
- 【請求項1】予め測定対象とする圧縮機の空気使用量比
率に対する負荷−動力特性の変化を記憶する第1の記憶
手段と、圧縮機を駆動する電動機の消費動力を時間の経
過とともに検出する第1の検出手段と、検出された消費
動力の変化を記憶する第2の記憶手段と、空気使用量比
率を時間の経過とともに検出する第2の検出手段と、検
出された空気使用量比率を記憶する第3の記憶手段と、
前記第2の記憶手段に記憶された消費動力と前記第3の
記憶手段に記憶された空気使用量比率から負荷−動力特
性を創出するとともに、前記第1の記憶手段に記憶され
た負荷−動力特性と比較し、かつ、他機種とのエネルギ
ー効率を比較する演算手段と、演算手段による演算結果
を記憶する第4の記憶手段と、第4の記憶手段に記憶さ
れた演算結果を表示する表示手段とを設けたことを特徴
とする空気圧縮機における負荷測定診断装置。 - 【請求項2】圧縮機を駆動する電動機の消費動力を時間
の経過とともに検出する第1の検出手段と、前記圧縮機
の吐出圧力を時間の経過とともに検出する第3の検出手
段と、前記第3の検出手段で検出された吐出圧力に対す
る前記第1の検出手段で検出された消費動力の変化を記
憶する第5の記憶手段と、前記圧縮機の制御方式を入力
する入力手段と、前記入力手段から入力された圧縮機の
制御方式と第5の記憶手段に記憶された吐出圧力と消費
動力の変化パターンから、圧縮機の全負荷時の動力、無
負荷時の動力、制御方式の切替点などの負荷−動力特性
を創出する演算手段と、演算装置による演算結果を記憶
する第4の記憶手段と、第4の記憶手段に記憶された演
算結果を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする
空気圧縮機における負荷測定診断装置。 - 【請求項3】測定診断対象となる圧縮機の容量制御方式
が吸い込み絞り方式である場合、前記演算手段が、全負
荷時の消費動力を、圧縮機の吐出圧力が上昇する過程で
消費動力が上昇から下降に移行する変曲点としてとら
え、無負荷時の消費動力を、圧縮機の吐出圧力が上昇す
る過程で消費動力の変化が無くなった点としてとらえ
て、負荷−動力特性を創出することを特徴とする請求項
2に記載の空気圧縮機における負荷測定診断装置。 - 【請求項4】前記吸い込み絞り方式の場合の負荷−動力
特性を記憶する第6の記憶手段を備え、さらに、測定診
断対象となる圧縮機の容量制御方式が吸い込み絞り方式
と吐出圧力開放方式の組合わせである場合、前記演算手
段が、消費動力が下降する過程で圧縮機の吐出圧力が上
昇から下降に移行する変曲点を、吸い込み絞り方式と吐
出圧力開放方式の制御の切替点としてとらえ、負荷−動
力特性を創出することを特徴とする請求項3に記載の空
気圧縮機における負荷測定診断装置。 - 【請求項5】前記請求項1ないし請求項4のいずれかに
記載の負荷測定診断装置を設けたことを特徴とする空気
圧縮機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27516098A JP4119016B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 空気圧縮機における負荷測定診断装置とそれを備えた空気圧縮機 |
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