メタノールセクション　毎週のテーマ　遠心圧縮機のサージ発生　2016年8月8日～8月15日

一般的には、トラフィックが不足していることが原因です。戻り流量を増やすことでサージを軽減できる

圧縮機の入口フィルターが詰まっている、吸気量が少なすぎるか圧力が低すぎる、吸気ガスの分子量が小さすぎるか入口温度が高い。 エンジンの回転速度指示が低く、スチールバルブ防止制御器が正常に動作しない。 サージ防止弁の故障。 圧縮機のスケールや圧縮機部品の損傷。 機械の回転速度が不安定で、起動時に過度に電圧が上昇し、停止時に負荷を減らす際には回転速度が急激に下がる。

サージの原因　対処法
入口圧力が低い　プロセスを改善し入口圧力を上げる
入口フィルターが詰まっている　停止して入口フィルターを清掃する
出口バルブが閉じている　出口バルブを開く
出口圧力が高い　出口圧力を下げる
入口配管が破裂している　緊急に漏れを塞ぐか、停止する

循環量が少ないため、循環水素バイパスを開く

1\遠心圧縮機がサージを起こす根本的な原因は、吸気量が減少し、圧縮機が許容する最小値に達したためです。理論的にも実践的にも、以下の各種要因が圧縮機の動作点をサージ領域に移行させ、サージが発生する原因となることが証明されている。 a) システムの配管圧力が上昇し、すなわち排気が滞ることで出口が詰まりサージングが発生する； b) 排出弁または投入弁の開度が不十分で、制限作用となり流量が減少する； c)遠心圧縮機の回転速度が急に低下すると、流量が減少し、出口圧力も急降下してサージが発生しやすくなる； d) 入気圧力が低下する。例えば、入口フィルターが詰まったり、吸気の負圧値が高くなったりすると、配管系の抵抗が増大したことに相当する； e) 吸気温度が上昇し、ガスの密度が低下すると、圧縮機のサージラインは右下に移動し、安定した作動領域が狭くなる； f) 気体の分子量が顕著に減少； g)遠心圧縮機出口の作動圧力値はサージ領域の境界に設定される； h) コンプレッサー自体の設計上の問題で、ディフューザープレートの突起が過大である。ディフューザー板の主な役割は、インペラー出口のガスの速度を必要な静圧エネルギーに変換することです。ディフューザー板の形状が変わると、圧縮機の流量要求が過大になります。もし要求される流量がそれに応じて変化しなければ、必然的にサージが発生します。 2\ 离心圧縮機のサージを回避し排除する措置 离心圧縮機にはサージの特性があるため、製造メーカー各社はサージ防止システムを設計している。その役割は、機械がサージを起こした際に自動的にサージ防止保護機能を作動させることである。具体的な設定としては、出口圧力値とシステム圧力値を比較し、ごく短い時間内に圧力変化が一定の設定値を超えた場合に、サージ防止自動保護が作動する。その際、サージを防ぐために、エアコンディショニングリリーフバルブ（リターン制御バルブ）とインレット調整バルブが同時に開きます（図5参照）。次に、入口・出口バルブを調整し、放冷解消弁（リターン制御弁）と入口調整弁を閉じて、自動的に調整してシステムの圧力を正常値に戻す。

遠心圧縮機のサージを引き起こす要因にはどのようなものがありますか？遠心圧縮機でサージが発生した場合、どのようにして解消するか？答：実際の運転においてサージ現象が発生する原因は、大まかに以下のようなものがあります：1）ガス流量が少なく、サージ領域に入ること。2）ガス出口圧力が過度に高く、サージ領域に入る。3） 不適切な操作によりサージが発生する。4） 機械部品の損傷がサージを引き起こす。5） その他：回転速度が急に低下したり、圧縮される媒体の温度や密度が大きく変動したり、吸気圧力が低かったりすることでもサージが発生する。サージ現象が発生した場合、直ちに流量を増加させることで危険を解消できる（出口リリーフバルブまたは入口と出口の間のバイパスバルブ――サージ防止バルブを開き、出口圧力を下げる）。その後、サージが発生した原因を特定し、それを取り除くよう努める。機械に損傷がないかを確認した上で、通常運転に戻す。システムで圧力維持が必要な場合は、サージ防止バルブからガスが戻った後、適切に回転数を上げて出口圧力を元の水準まで回復させる。

工程上の問題：1.入口圧力が過度に低く、システムの動作状態の変動が大きいため、特に圧力面でそうなる。サージポイントは入口流量計のノズル部の圧力差に直接影響されるため、入口圧力が急激に低下する。圧縮機システム自体はまだサージ状態にはなっていないが、大きな圧力差によりサージポイントがサージ保護線およびサージ線を超えてサージ領域に入り、サージが発生する。原因としては、前段システムの圧縮機の停止、自動調節弁の故障による閉鎖、セパレーターの液抵抗、パッキンフィルターの崩壊、安全弁の作動、または装置の配管の破損などがあります。 2.圧縮機後段のシステムで圧力が上昇したり圧力差が生じたりすることにより、圧縮機の出口圧力が過度に高くなる。また、合成システムの排出バルブの故障、メタノール分離器の液抵抗、メタノール冷却塔の結露不良なども原因となる。
3.システム全体の手動バルブの調整速度が速すぎる。特に遮断バルブの場合、ガス量や圧力に大きな影響を与える。
4.負荷の増減が急すぎる。
計装制御に関する問題：1.サージプロテクションラインがサージラインにあまりにも近い。特にシステムの変動が大きい遠心式圧縮機の場合、サージプロテクションラインはもう少し広げるべきである。 2、流量計の直管区間の要件が満たされておらず、特に入口のフィルターや三通部品の影響で、システム内のわずかな圧力変動でも実際の流量の表示値が大きく変動する。
3、熱抵抗や圧力変換器の精度にばらつきがあるか、故障している。
4、入口側の制御バルブに故障がある。
5、各種自動制御バルブのPIDパラメータが適切でなく、その結果、調整されるパラメータの変化が速すぎたり、遅すぎたり、過度に激しくなったりする。例えば、炭素補給用の流量制御バルブなど。

バルブに関する問題：
1、空気式アンチサージバルブでは、空気供給が滞ったり、汚れが詰まったり、漏れが発生したりすることで、空気閉鎖型のアンチサージバルブが自動的に開いてしまう。
2、アンチサージバルブに搭載されている2位置5通電磁弁に故障があるか、電気制御システムに問題がある。
3、アンチサージバルブ自体に故障がある。

装置に関する問題：
装置のインペラー部分の流路設計が狭すぎる、またはディフユーザーの設計が不適切である

吸気温度が低すぎ、吸気の平均分子量が大きすぎる

入口の水素量が減少し、入口圧力が低下する。サージ防止弁を開く。