發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置，將從柴油引擎目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到的蒸汽輪機(jī)(9)的可供給輸出作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出而得到，將蒸汽輪機(jī)(9)的輸出設(shè)為需要電力與動力渦輪機(jī)最小輸出及柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出的差值，由此以接近蒸汽輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定蒸汽輪機(jī)輸出，以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)(9)的輸出與需要電力的差值的方式?jīng)Q定動力渦輪機(jī)(7)的輸出。
【專利說明】發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法
[0001]本申請是申請日為2010年9月29日、發(fā)明名稱為“發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法”、申請?zhí)枮?01080039288.3的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及具備利用從作為船舶用柴油引擎及陸地上發(fā)電機(jī)用柴油引擎等的主引擎排出的排氣的排出能量的蒸汽輪機(jī)及動力渦輪機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]已知有將船舶驅(qū)動用柴油引擎(主引擎)的排氣一部分抽氣并導(dǎo)入動力渦輪機(jī)作為發(fā)電輸出利用，并且將在使用了同一柴油引擎排氣的排氣鍋爐生成的蒸汽導(dǎo)入蒸汽輪機(jī)作為發(fā)電輸出利用的發(fā)電系統(tǒng)。目前，該發(fā)電系統(tǒng)中，控制向動力渦輪機(jī)的排氣供給量的進(jìn)氣閥為ON.0FF的開關(guān)閥。
[0004]另一方面，專利文獻(xiàn)I中公開有不將柴油引擎排氣的一部分送至增壓器而導(dǎo)向動力渦輪機(jī)等，以排出能量為動力進(jìn)行回收的技術(shù)。另外，在排氣進(jìn)入動力渦輪機(jī)時(shí)以縮小從柴油引擎送至增壓器的排氣量的變化幅度的方式對排氣量進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)入動力渦輪機(jī)的排氣量的調(diào)整如下進(jìn)行:利用多條通路形成動力渦輪機(jī)的氣體入口并在各自的通路設(shè)置旁通閥。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開昭63 - 186916號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]發(fā)明所要解決的問題
[0009]但是，上述發(fā)電系統(tǒng)中，由于向動力渦輪機(jī)導(dǎo)入排氣的進(jìn)氣閥為ON.0FF開關(guān)閥，因此不能向動力渦輪機(jī)供給任意的排氣量。因此，即使在需要電力產(chǎn)生變化的情況下，為向動力渦輪機(jī)供給一定的排氣量，也不能使動力渦輪機(jī)的輸出任意變化。因此，為了與需要電力的變化對應(yīng)，不得不調(diào)整蒸汽輪機(jī)的輸出，在排氣鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽超過蒸汽輪機(jī)所需要的蒸汽量的情況下，將不對發(fā)電起作用的剩余蒸汽部分排出(清除)到空氣。因此，形成從柴油引擎的排氣回收的蒸汽能量的浪費(fèi)丟棄，成為柴油引擎燃料的浪費(fèi)。
[0010]另一方面，上述專利文獻(xiàn)I中公開有對供給到動力渦輪機(jī)的排氣量進(jìn)行階段性地調(diào)整的發(fā)明，但是記載于同一專利文獻(xiàn)I的動力渦輪機(jī)作為柴油引擎的動力回收所使用，在將動力渦輪機(jī)的輸出作為發(fā)電使用的情況下應(yīng)該以哪種方式調(diào)整排氣量的公開完全沒有。
[0011]本發(fā)明是鑒于該情況而研發(fā)的，其目的在于提供一種不使用蒸汽輪機(jī)就可以抑制廢棄的剩余蒸汽并提高主引擎的燃料效率的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。
[0012]解決問題的技術(shù)方案
[0013]為了解決所述課題，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置及發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)的控制方法采用下面的裝置。
[0014]S卩，本發(fā)明第一方面提供一種發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置，對渦輪發(fā)電機(jī)，控制所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)的輸出，所述渦輪發(fā)電機(jī)具備:通過從主引擎的增壓器的上游側(cè)抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)、與該動力渦輪機(jī)串聯(lián)連接并通過使用所述主引擎排氣的排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)、與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)串聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)，其特征在于，將從所述主引擎目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到的所述蒸汽輪機(jī)的可供給輸出作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出而得到，根據(jù)與需要電力的關(guān)系以接近所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定所述蒸汽輪機(jī)輸出，以補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)輸出與所述需要電力的差值的方式?jīng)Q定所述動力渦輪機(jī)的輸出。
[0015]由于以接近蒸汽輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定蒸汽輪機(jī)的輸出，因此，經(jīng)由排氣鍋爐可以在蒸汽輪機(jī)有效地利用從主引擎得到的排氣能量。因此，在蒸汽輪機(jī)不使用排氣鍋爐中生成的蒸汽，可以盡可能地防止作為剩余蒸汽廢棄。由此，通過有效地進(jìn)行主引擎的排熱回收，可以使主引擎的燃料效率提高。另外，作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出典型性地使用從主引擎的排氣能量得到的最大蒸汽輪機(jī)輸出。
[0016]蒸汽輪機(jī)輸出根據(jù)與需要電力的關(guān)系決定。即，在需要電力超過蒸汽輪機(jī)可供給輸出的情況下，優(yōu)選蒸汽輪機(jī)輸出設(shè)為與蒸汽輪機(jī)可供給輸出相等或蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下的鄰近值(例如由需要電力減去動力渦輪機(jī)最小輸出的值)。在需要電力成為蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下的情況下，優(yōu)選以滿足需要電力的方式形成可供給輸出以下的蒸汽輪機(jī)輸出。
[0017]另外，動力渦輪機(jī)的輸出以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)輸出(例如反饋的目前值輸出)與需要電力的差值的方式?jīng)Q定。具體而言，以使動力渦輪機(jī)分擔(dān)滿足需要電力的剩余負(fù)荷量的方式調(diào)整由動力渦輪機(jī)供給的排氣量。由此，相對于需要電力能夠使蒸汽輪機(jī)優(yōu)選分擔(dān)蒸汽輪機(jī)可負(fù)擔(dān)的輸出。
[0018]另外，作為主引擎，典型性地列舉船舶驅(qū)動用的柴油引擎。
[0019]另外，本發(fā)明第一方式的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出相對于所述主引擎的負(fù)荷預(yù)先決定。
[0020]由于蒸汽輪機(jī)可供給輸出相對于主引擎的負(fù)荷預(yù)先決定，因此即使主引擎負(fù)荷變化，也能夠從變化的主引擎負(fù)荷立刻得到蒸汽輪機(jī)可供給輸出。根據(jù)如此得到的可供給輸出可以確定蒸汽輪機(jī)的輸出，因此能夠使蒸汽輪機(jī)相對于主引擎的負(fù)荷變化隨動性良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0021]另外，主引擎負(fù)荷反映排氣流量及排氣壓力，因此適于得到蒸汽輪機(jī)可供給輸出。
[0022]另外，本發(fā)明第一方面的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出根據(jù)所述排氣鍋爐入口的排氣溫度修正。
[0023]由于若排氣鍋爐入口的排氣溫度變化，則通過排氣鍋爐生成的產(chǎn)生蒸汽量也變化，因此，通過排氣鍋爐入口的排氣溫度對蒸汽輪機(jī)可供給輸出進(jìn)行修正。具體而言，與標(biāo)準(zhǔn)溫度(例如300°C)相比，如果排氣溫度成為高溫則使可供給輸出增大，與標(biāo)準(zhǔn)溫度相比，如果排氣溫度成為低溫則使可供給輸出減少。
[0024]另外，本發(fā)明第一方式的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選將從所述主引擎目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到的所述動力渦輪機(jī)的可供給輸出作為動力渦輪機(jī)可供給輸出而得到，所述動力渦輪機(jī)的輸出以不超過所述動力渦輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定。
[0025]由于以不超過從主引擎目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定的可供給輸出的方式?jīng)Q定動力渦輪機(jī)的輸出，因此不會過量設(shè)定動力渦輪機(jī)的輸出，因此可以防止過量的排氣抽氣并抑制對增壓器及主引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。另外，作為動力渦輪機(jī)可供給輸出，典型性地使用從主引擎的排氣能量得到的最大動力渦輪機(jī)輸出。
[0026]另外，本發(fā)明第一方式的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選所述動力渦輪機(jī)可供給輸出相對于所述主引擎的負(fù)荷預(yù)先決定。
[0027]由于動力渦輪機(jī)可供給輸出相對于所述主引擎的負(fù)荷預(yù)先決定，因此即使主引擎負(fù)荷變化，也能夠從變化的主引擎負(fù)荷立刻得到可供給輸出。根據(jù)如此得到的可供給輸出可以確定動力渦輪機(jī)的輸出，因此能夠使動力渦輪機(jī)相對于主引擎負(fù)荷變化隨動性良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0028]另外，主引擎負(fù)荷反映排氣流量及排氣壓力，因此適于得到動力渦輪機(jī)可供給輸出。
[0029]另外，本發(fā)明第一方式的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選所述動力渦輪機(jī)可供給輸出根據(jù)所述增壓器入口的空氣溫度修正。
[0030]若增壓器入口的空氣溫度變化，則由于空氣密度變化來自主引擎的排氣能量變化，因此形成通過增壓器入口的空氣溫度對動力渦輪機(jī)可供給輸出進(jìn)行修正。具體而言，與標(biāo)準(zhǔn)溫度(例如25°C )相比，如果空氣溫度成為高溫則空氣密度下降，因此使可供給輸出減少，與標(biāo)準(zhǔn)溫度相比，如果空氣溫度成為低溫則空氣密度提高，因此使可供給輸出增大。
[0031]另外，本發(fā)明第一方面的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置中，優(yōu)選在決定與所述渦輪發(fā)電機(jī)另外設(shè)置的柴油引擎發(fā)電機(jī)的發(fā)電用柴油引擎的輸出時(shí)，以補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)的輸出及所述動力渦輪機(jī)的輸出與需要電力的差值的方式?jīng)Q定所述發(fā)電用柴油引擎輸出。
[0032]在設(shè)有柴油引擎的情況下，以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)的輸出(例如反饋的目前值輸出)及動力渦輪機(jī)的輸出(例如反饋的目前值輸出)與需要電力的差值的方式?jīng)Q定發(fā)電用柴油引擎的輸出。即，將發(fā)電用柴油引擎設(shè)為分擔(dān)負(fù)荷的優(yōu)先順序，將蒸汽輪機(jī)及動力渦輪機(jī)設(shè)為之后的順序。由此，可以主要使用蒸汽輪機(jī)及動力渦輪機(jī)并以補(bǔ)償它們的方式使用柴油引擎，因此可以使發(fā)電用柴油引擎的啟動時(shí)間及負(fù)荷減少，作為發(fā)電系統(tǒng)整體可以提高能量效率。
[0033]另外，本發(fā)明第二方面提供一種發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具備所述任一項(xiàng)中所述的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置和通過該控制裝置來控制的蒸汽輪機(jī)及動力渦輪機(jī)。
[0034]由于通過所述控制裝置來控制蒸汽輪機(jī)及動力渦輪機(jī)，因此可以提供使主引擎的燃料效率提高的發(fā)電系統(tǒng)。
[0035]另外，本發(fā)明第三方面提供一種發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，對渦輪發(fā)電機(jī)，控制所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)的輸出，所述渦輪發(fā)電機(jī)具備:通過從主引擎的增壓器的上游側(cè)抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)、與該動力渦輪機(jī)串聯(lián)連接并通過使用了所述主引擎排氣的排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)、與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)串聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)，其特征在于，將從所述主引擎目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到的所述蒸汽輪機(jī)的可供給輸出作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出而得到，根據(jù)與需要電力的關(guān)系以接近所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定所述蒸汽輪機(jī)輸出，以補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)輸出與所述需要電力的差值的方式?jīng)Q定所述動力渦輪機(jī)的輸出。
[0036]由于以接近蒸汽輪機(jī)可供給輸出的方式?jīng)Q定蒸汽輪機(jī)的輸出，因此，經(jīng)由排氣鍋爐可以在蒸汽輪機(jī)有效地利用從主引擎得到的排氣能量。因此，在蒸汽輪機(jī)不使用排氣鍋爐中生成的蒸汽，可以盡可能地防止作為剩余蒸汽廢棄。由此，通過有效地進(jìn)行主引擎的排熱回收，可以使主引擎的燃料效率提高。另外，作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出典型性地使用從主引擎的排氣能量得到的最大蒸汽輪機(jī)輸出。
[0037]蒸汽輪機(jī)輸出根據(jù)與需要電力的關(guān)系確定。即，在需要電力超過蒸汽輪機(jī)可供給輸出的情況下，優(yōu)選蒸汽輪機(jī)輸出設(shè)為與蒸汽輪機(jī)可供給輸出相等或蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下的鄰近值(例如從需要電力減去動力渦輪機(jī)最小輸出的值)。在需要電力成為蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下的情況下，優(yōu)選以滿足需要電力的方式形成可供給輸出以下的蒸汽輪機(jī)輸出。
[0038]另外，動力渦輪機(jī)的輸出以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)輸出(例如反饋的目前值輸出)與需要電力的差值的方式?jīng)Q定。具體而言，以使動力渦輪機(jī)分擔(dān)滿足需要電力的剩余負(fù)荷量的方式調(diào)整由動力渦輪機(jī)供給的排氣量。由此，相對于需要電力能夠使蒸汽輪機(jī)優(yōu)選分擔(dān)蒸汽輪機(jī)可負(fù)擔(dān)的輸出。
[0039]另外，作為主引擎，典型性地列舉船舶驅(qū)動用的柴油引擎。
[0040]發(fā)明的效果
[0041]根據(jù)本發(fā)明，通過抑制剩余蒸汽的產(chǎn)生，可以使主引擎的燃料效率提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是表不本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)潤輪發(fā)電機(jī)的概略構(gòu)成圖；
[0043]圖2表示具有圖1所示的渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置概略構(gòu)成；
[0044]圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置局部的控制方框圖；
[0045]圖4是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置的圖3其它局部的控制方框圖；
[0046]圖5是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置的圖3其它局部的控制方框圖；
[0047]圖6是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置的圖3其它局部的控制方框圖；
[0048]圖7是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置的圖3其它局部的控制方框圖；
[0049]圖8是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)控制裝置動作流程的流程圖；
[0050]圖9是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷分擔(dān)比例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[0052]圖1表示本實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的渦輪發(fā)電機(jī)的概略構(gòu)成。本實(shí)施方式中，使用船舶驅(qū)動用的柴油引擎3作為主引擎。
[0053]渦輪發(fā)電機(jī)I具備:船舶驅(qū)動用的柴油引擎(主引擎)3、通過柴油引擎3的排氣進(jìn)行驅(qū)動的排氣渦輪增壓器5、通過從排氣渦輪增壓器5的上游側(cè)抽氣的柴油引擎3的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))7、通過柴油引擎3的排氣生成蒸汽的排氣節(jié)能器(排氣鍋爐)11、由通過排氣節(jié)能器11生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)9。
[0054]來自柴油引擎3的輸出經(jīng)由推進(jìn)軸與螺旋推進(jìn)器直接或間接地連接。另外，柴油引擎3的各氣缸的氣缸部13的排氣口與作為排氣集合管的排氣歧管15連接，排氣歧管15經(jīng)由第一排氣管LI與排氣渦輪增壓器5的渦輪部5a入口側(cè)連接，另外，排氣歧管15經(jīng)由第二排氣管L2(抽氣通路)與動力渦輪機(jī)7的入口側(cè)連接，在將排氣的一部分供給到排氣渦輪增壓器5之前進(jìn)行抽氣并將其供給到動力渦輪機(jī)7。
[0055]另一方面，各氣缸部13的供氣口與供氣歧管17連接，供氣歧管17經(jīng)由供氣管Kl與排氣渦輪增壓器5的壓縮機(jī)部5b連接。另外，在供氣管Kl設(shè)置有空氣冷卻器(中間冷卻器)19。
[0056]排氣渦輪增壓器5由渦輪部5a、壓縮機(jī)部5b、將渦輪部5a和壓縮機(jī)部5b連結(jié)的旋轉(zhuǎn)軸5c構(gòu)成。
[0057]動力渦輪機(jī)7通過經(jīng)由第二排氣管L2從排氣歧管15抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，另外，蒸汽輪機(jī)9通過排氣節(jié)能器11供給生成的蒸汽被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
[0058]該排氣節(jié)能器11將從排氣渦輪增壓器5的渦輪部5a的出口側(cè)經(jīng)由第三排氣管L3排出的排氣和從動力渦輪機(jī)7的出口側(cè)經(jīng)由第四排氣管L4排出的排氣導(dǎo)入并通過熱交換部21利用排氣的熱使利用供水管23供給的水蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽。而且，在排氣節(jié)能器11生成的蒸汽經(jīng)由第一蒸汽管Jl被導(dǎo)入蒸汽輪機(jī)9，另外，在該蒸汽輪機(jī)9完成工作的蒸汽通過第二蒸汽管J2排出并導(dǎo)向未圖示的冷凝器(冷凝器)。
[0059]將動力渦輪機(jī)7和蒸汽輪機(jī)9串聯(lián)地結(jié)合來驅(qū)動發(fā)電機(jī)25。蒸汽輪機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸29經(jīng)由未圖示的減速機(jī)及聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)25連接，另外，動力渦輪機(jī)7的旋轉(zhuǎn)軸27經(jīng)由未圖示的減速機(jī)及離合器31與蒸汽輪機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸29連結(jié)。作為離合器31使用以規(guī)定轉(zhuǎn)速嵌脫的離合器，例如適合使用SSS(Synchro — Self 一 Shifting)離合器。
[0060]另外，在第二排氣管L2設(shè)有控制導(dǎo)入到動力渦輪機(jī)7的氣體量的排氣量調(diào)整閥33和在非常時(shí)截止向動力渦輪機(jī)7的排氣供給的非常停止用非常截止閥35。另外，在非常停止用非常截止閥35截止時(shí)，為了防止向排氣渦輪增壓器5的渦輪部5a的過增壓(超過發(fā)動機(jī)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的增壓)，在與第四排氣管L4之間設(shè)有旁通閥34。
[0061]另外，在第一蒸汽管Jl設(shè)有控制導(dǎo)入到蒸汽輪機(jī)9的蒸汽量的蒸汽量調(diào)整閥37和在非常時(shí)截止向蒸汽輪機(jī)9的蒸汽供給的非常停止用非常截止閥39。上述排氣量調(diào)整閥33及蒸汽量調(diào)整閥37通過后述的控制裝置43控制其開度。
[0062]如上，發(fā)電機(jī)25將船舶驅(qū)動用的柴油引擎3的排氣(燃燒氣體)排出能量作為動力驅(qū)動，構(gòu)成排出能量回收裝置。
[0063]圖2表示具有圖1所示的渦輪發(fā)電機(jī)I的發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置的概略構(gòu)成。
[0064]發(fā)電系統(tǒng)除具備渦輪發(fā)電機(jī)I外還具備另外設(shè)置于船內(nèi)的多個(gè)(本實(shí)施方式中2臺)柴油引擎發(fā)電機(jī)60。[0065]向控制裝置43輸入來自檢測發(fā)電機(jī)25輸出電力的電傳感器45的信號，并輸入來自檢測蒸汽輪機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸29的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器49的信號作為發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速。還向控制裝置43輸入來自柴油弓I擎發(fā)電機(jī)60的輸出信號和來自檢測船內(nèi)消耗電力的船內(nèi)消耗電傳感器51的信號。
[0066]另外，控制裝置43具備負(fù)荷分擔(dān)控制部53、動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55、蒸汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部57、柴油引擎發(fā)電機(jī)60用調(diào)節(jié)器部(未圖示)。
[0067]與由負(fù)荷分擔(dān)控制部53設(shè)定的負(fù)荷率對應(yīng)的輸出的指示信號分別被輸出到動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55、蒸汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部57及柴油引擎發(fā)電機(jī)60用調(diào)節(jié)器部。
[0068]動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55基于根據(jù)從負(fù)荷分擔(dān)控制部53指示的動力渦輪機(jī)7的輸出設(shè)定的轉(zhuǎn)速降低控制(比例控制)的控制函數(shù)，以相對于發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速變動穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方式基于與由旋轉(zhuǎn)傳感器49檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差計(jì)算控制信號。而且，將該控制信號輸出于排氣量調(diào)整閥33，來控制排氣量調(diào)整閥33的開度并控制供給向動力渦輪機(jī)7的排氣流量。該轉(zhuǎn)速降低控制函數(shù)是通過在轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和實(shí)際控制的目前的轉(zhuǎn)速的偏差乘以比例增益來運(yùn)算控制量的函數(shù)。
[0069]另外，蒸汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部57也與動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55 —樣，基于根據(jù)從負(fù)荷分擔(dān)控制部53指示的蒸汽輪機(jī)9的輸出負(fù)擔(dān)比例設(shè)定的轉(zhuǎn)速降低控制(比例控制)的控制函數(shù)，以相對于發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速變動穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方式基于與由旋轉(zhuǎn)傳感器49檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差計(jì)算控制信號。而且，將該控制信號輸出向蒸汽量調(diào)整閥37，控制該蒸汽量調(diào)整閥37的開度而控制由蒸汽輪機(jī)9供給的蒸汽量。
[0070]接著，使用圖3?圖7對控制裝置43的詳情進(jìn)行說明?？刂蒲b置43在圖3?圖7的5個(gè)圖中分割地表示，通過使這些圖組合而成為控制裝置43的概略整體構(gòu)成。圖3及圖4所示的動力管理系統(tǒng)70位于將圖3?圖7并排時(shí)的上方，圖5及圖6所示的控制器部72位于將圖3?圖7并排時(shí)圖3及圖4的下方，圖7所示的設(shè)備73位于將圖3?圖7并排時(shí)圖5及圖6的下方。
[0071]控制裝置43主要由動力管理系統(tǒng)70和控制器部72構(gòu)成。
[0072]圖3及圖4表示動力管理系統(tǒng)70的構(gòu)成，成為圖3位于左側(cè)、圖4位于右側(cè)的關(guān)系，分別連接有信號線Al?AS。
[0073]圖5及圖6表不控制器部72的構(gòu)成,成為圖5位于左側(cè)、圖6位于右側(cè)的關(guān)系,連接有信號線A9。另外，圖5及圖6成為位于表示動力管理系統(tǒng)70的圖3及圖4的下方的關(guān)系，分別連接有信號線BI?B9。另外，圖5中為了圖示的方便，顯示有柴油引擎發(fā)電機(jī)60，但這屬于圖7所示的設(shè)備74的構(gòu)成。另外，在圖6的下方表示從設(shè)備74側(cè)得到的各種信號。
[0074]圖7表示發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備74，且表示圖1及圖2中說明的動力渦輪機(jī)7和蒸汽輪機(jī)9等。圖7成為位于圖5及圖6的下方的關(guān)系，分別連接有信號線Cl?C3、B5及AA、及電線E1。
[0075][蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)]
[0076]將運(yùn)算蒸汽輪機(jī)9的可供給輸出Av(ST)時(shí)所使用的圖在圖6的圖Ml中表示。該圖Ml存儲在設(shè)于控制器部72的存儲器。圖Ml將蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)設(shè)為縱軸，將柴油引擎3的負(fù)荷(MELoad)設(shè)為橫軸，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)和試運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)預(yù)先作成。另外，使用從柴油引擎3的排氣能量得到的最大蒸汽輪機(jī)輸出作為蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)。
[0077]將柴油引擎3的負(fù)荷從圖5的柴油引擎負(fù)荷檢測器78 (Main Engine Load)經(jīng)由信號線A9輸入，由該輸入值和圖Ml得到蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)。如此得到的蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)經(jīng)由信號線B7向圖4所示的動力管理系統(tǒng)70輸出。
[0078]從圖Ml得到的蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)通過排氣節(jié)能器11 (參照圖1)的入口 (上游)的排氣溫度(EC0.GAS Inlet Temp.)進(jìn)行修正(Compensation)。這是因?yàn)槿襞艢夤?jié)能器11入口的排氣溫度變化，則通過排氣鍋爐生成的產(chǎn)生蒸汽量變化。具體而言，與標(biāo)準(zhǔn)溫度(例如300°C )相比，如果排氣溫度成為高溫則使可供給輸出增大，與標(biāo)準(zhǔn)溫度相t匕，如果排氣溫度成為低溫則使可供給輸出減少。
[0079][動力渦輪機(jī)可供給輸出(Av(PT))
[0080]將運(yùn)算動力渦輪機(jī)7的可供給輸出Av(PT)時(shí)所使用的圖在圖6的圖M2中表示。該圖M2存儲在設(shè)于控制器部72的存儲器。圖M2將動力渦輪機(jī)可供給輸出Av (PT)設(shè)為縱軸，將柴油引擎3的負(fù)荷(MELoad)設(shè)為橫軸，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)和試運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)預(yù)先作成。另夕卜，使用從柴油引擎3的排氣能量得到的最大動力渦輪機(jī)輸出作為動力渦輪機(jī)可供給輸出Av (PT)。
[0081]將柴油引擎3的負(fù)荷從圖5的柴油引擎負(fù)荷檢測器78 (Main Engine Load)經(jīng)由信號線A9輸入，由該輸入值和圖M2得到動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)。如此得到的動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)經(jīng)由信號線B8向圖4所示的動力管理系統(tǒng)70輸出。
[0082]從圖M2得到的動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)通過排氣渦輪增壓器5 (參照圖1)入口的空氣溫度進(jìn)行修正(Compensation)。這是因?yàn)槿襞艢鉁u輪增壓器5的入口的空氣溫度變化，則空氣密度發(fā)生變化，來自柴油引擎3的排氣能量發(fā)生變化。具體而言，與標(biāo)準(zhǔn)溫度(例如25°C)相比，如果空氣溫度成為高溫則空氣密度下降，因此使可供給輸出減少，與標(biāo)準(zhǔn)溫度相比，如果空氣溫度成為低溫則空氣密度提高，因此使可供給輸出增大。另外，排氣渦輪增壓器5的入口空氣溫度雖然沒有在圖6的圖M2中表示，但輸入于圖M2。
[0083][蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kff)]
[0084]蒸汽輪機(jī)9目前輸出的實(shí)際輸出(目前值輸出)從圖6所示的圖M3得到。該圖M3存儲在設(shè)于控制器部72的存儲器。圖M3將蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST (kW)設(shè)為縱軸，將蒸汽輪機(jī)9的第一階段壓力(First Stage Pressure ；FSP)設(shè)為橫軸。如圖7所示,蒸汽輪機(jī)9的第一階段壓力FSP從設(shè)于蒸汽輪機(jī)9的第一階段渦輪(高壓渦輪)的下游側(cè)的壓力傳感器(PT)經(jīng)由信號線AA得到。另外，如圖6所示，根據(jù)蒸汽輪機(jī)設(shè)備的冷凝器壓力(CondVacuum Press.)、入口 蒸汽溫度(Inlet Steam Temp.)、入口 蒸汽壓力(Inlet Steam Press.)修正圖M3。由圖M3得到的蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)經(jīng)由信號線B6向圖4所示的動力管理系統(tǒng)70輸出，并且向下面說明的運(yùn)算部Fl輸出。
[0085][動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT(kff)]
[0086]動力渦輪機(jī)7目前輸出的實(shí)際輸出(目前值輸出)從圖6所示的運(yùn)算部Fl得到。在該運(yùn)算部Fl使用的運(yùn)算公式存儲在設(shè)于控制器部72的存儲器。如下面公式(I)所示，運(yùn)算部Fl中，由從檢測發(fā)電機(jī)25 (參照圖7)的輸出電力的電傳感器45得到的渦輪發(fā)電機(jī)輸出STG(kW)和在圖M3得到的蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)的差值得到動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT(kff)。[0087]PT (kff) = STG (kff) — ST (kff)......(I)
[0088]在運(yùn)算部Fl得到的動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT(kW)經(jīng)由信號線B9向圖4所示的動力管理系統(tǒng)70輸出。
[0089][蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)]
[0090]如圖4所示，在動力管理系統(tǒng)70的運(yùn)算部F2運(yùn)算蒸汽輪機(jī)9的負(fù)荷率R(ST)。蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)通過下面公式(2)得到。
[0091]R(ST) = [LD (kff) — [DG (min) +PT (min) ] ] /Av (ST)......(2)
[0092]在此，LD(kff)為船內(nèi)需要電力，如圖3的運(yùn)算部F5所示，由柴油引擎輸出DG(kW)和渦輪發(fā)電機(jī)輸出STG (kW)之和得到。DG(min)為柴油引擎發(fā)電機(jī)60 (參照圖5)的最小輸出，意思是發(fā)電用柴油引擎穩(wěn)定地進(jìn)行動作的最小輸出。PT(min)為動力渦輪機(jī)7的最小輸出，意思是動力渦輪機(jī)可穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的最小輸出，具體而言，根據(jù)連結(jié)動力渦輪機(jī)7和蒸汽輪機(jī)9的離合器31嵌脫的轉(zhuǎn)速的輸出決定，例如設(shè)為動力渦輪機(jī)額定的10%。
[0093]如公式⑵所示，將由船內(nèi)需要電力LD(kW)減去柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出DG (min)及動力渦輪機(jī)最小輸出PT (min)的公式設(shè)為運(yùn)算公式的分子，由此，與柴油引擎發(fā)電機(jī)60和動力渦輪機(jī)7相比，可以優(yōu)先確定蒸汽輪機(jī)9的要求輸出，在蒸汽輪機(jī)9最大限度地得到輸出。另外，將蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)設(shè)為運(yùn)算公式的分母，由此將蒸汽輪機(jī)9的要求輸出以對于蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)的比例表示，可以最大限度地有效地利用蒸汽輪機(jī)9的輸出。
[0094]另外，如運(yùn)算部F2所示，蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)設(shè)為I以下，不要求超過蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)地輸出。另外，蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)設(shè)為ST(min)/Av(ST)以上，不要求低于蒸汽輪機(jī)9可穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的最小輸出的輸出。
[0095][動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)]
[0096]如圖4所示，在動力管理系統(tǒng)70的運(yùn)算部F3運(yùn)算動力渦輪機(jī)7的負(fù)荷率R(PT)。動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)通過下面公式(3)得到。
[0097]R(PT) = [LD (kff) — [DG (min) +ST (kff) ] ] /Av (PT)......(3)
[0098]如公式(3)所示，將從船內(nèi)需要電力LD(kW)減去柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出DG(min)及蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST (kW)的公式設(shè)為運(yùn)算公式的分子，由此，對蒸汽輪機(jī)9優(yōu)先進(jìn)行，并且與柴油引擎發(fā)電機(jī)60相比，可以優(yōu)先決定蒸汽輪機(jī)9的要求輸出，最大限度地進(jìn)行柴油引擎3的排熱回收。另外，將動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)設(shè)為運(yùn)算公式的分母，由此將動力渦輪機(jī)7的要求輸出以對于動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)的比例表示,可以最大限度地有效地利用動力渦輪機(jī)7的輸出。
[0099]另外，如運(yùn)算部F3所示，動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)設(shè)為I以下，不要求超過動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)地輸出。另外，動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)設(shè)為PT (min)/Av (PT)以上，不要求低于動力渦輪機(jī)9可穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的最小輸出的輸出。
[0100][柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R(DG)]
[0101]如圖4所示，在動力管理系統(tǒng)70的運(yùn)算部F4運(yùn)算柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R(DG)。柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R(DG)通過下面公式(4)得到。
[0102]R(DG) = [LD (kff) — [ST (kff) +PT (kff) ] ] /Av (DG)......(4)
[0103]在此，柴油引擎發(fā)電機(jī)可供給輸出Av(DG)使用柴油引擎發(fā)電機(jī)的額定輸出Rated (DG)。
[0104]如公式(4)所示，將從船內(nèi)需要電力LD(kW)減去蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)及動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT(kW)的公式設(shè)為運(yùn)算公式的分子，由此，對蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7優(yōu)先進(jìn)行，盡可能抑制柴油引擎發(fā)電機(jī)60的旋轉(zhuǎn)。另外，將柴油引擎發(fā)電機(jī)可供給輸出Av(DG)設(shè)為運(yùn)算公式的分母，由此將柴油引擎發(fā)電機(jī)60的要求輸出以對于柴油引擎發(fā)電機(jī)可供給輸出Av(DG)的比例表示，可以最大限度地有效地利用柴油引擎發(fā)電機(jī)60的輸出。
[0105]另外，如運(yùn)算部F4所示，柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R(DG)設(shè)為I以下，不要求超過柴油引擎發(fā)電機(jī)可供給輸出Av(DG)地輸出。另外，柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R(DG)設(shè)為DG(min)/Av (DG)以上，不要求低于柴油引擎發(fā)電機(jī)可穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的最小輸出的輸出。
[0106][合計(jì)可供給輸出Ta(kW)]
[0107]圖4所示的運(yùn)算部F6中，根據(jù)在各運(yùn)算部F2、F3、F4得到的結(jié)果，通過下面公式
(5)，求得合計(jì)可供給輸出Ta (kff)。
[0108]Ta (kff) = R (DG) X Av (DG) +R (ST) X Av (ST) +R (PT) X Av (PT)......(5)
[0109][蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(ST)]
[0110]如圖3所示，蒸汽輪機(jī)9所要求的目標(biāo)輸出LT (ST)使用上述的各運(yùn)輸值通過運(yùn)算部F7根據(jù)下面公式(6)運(yùn)算。
[0111]LT (ST) = LD (kff) X [R (ST) X Av (ST) ] /Ta (kff)......(6)
[0112]根據(jù)上面公式(6)得到的蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(ST)與蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)比較運(yùn)算后，利用頻率控制器79在混合器81調(diào)整為規(guī)定頻率的信號，并作為增減信號(INC/DEC)經(jīng)由信號線B2輸出向圖5所示的控制器部72的蒸汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部57。
[0113]蒸汽輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部57中，根據(jù)在圖2說明的降低控制作成控制信號，該控制信號經(jīng)由信號線C2輸出向蒸汽量調(diào)整閥37 (參照圖7)。
[0114][動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(PT)]
[0115]如圖3所示，動力渦輪機(jī)7所要求的目標(biāo)輸出LT(PT)使用上述的各運(yùn)算值通過運(yùn)算部F8根據(jù)下面公式(7)運(yùn)算。
[0116]LT (PT) = LD (kff) X [R (PT) X Av (PT) ] /Ta (kff)......(7)
[0117]根據(jù)上面公式(J)得到的動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(PT)與動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT (kff)比較運(yùn)算后，利用頻率控制器79在混合器82調(diào)整為規(guī)定頻率的信號，并作為增減信號(INC/DEC)經(jīng)由信號線BI輸出向圖5所示的控制器部72的動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55。
[0118]動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55中，根據(jù)在圖2說明的降低控制作成控制信號，該控制信號經(jīng)由信號線Cl輸出向排氣量調(diào)整閥33 (參照圖7)。
[0119]另外，如圖5所示，在動力渦輪機(jī)用調(diào)節(jié)器部55得到動力渦輪機(jī)7的轉(zhuǎn)速(PTRPM)，在動力渦輪機(jī)的額定輸出附近(例如額定輸出土數(shù)％ )設(shè)有設(shè)置輸出死區(qū)(無感帶)的函數(shù)產(chǎn)生器85。這是為了在額定輸出附近即使轉(zhuǎn)速稍微變化也不會使動力渦輪機(jī)的目標(biāo)輸出指令變化，來保持柴油引擎3的穩(wěn)定性而設(shè)置的。另外，由此，相對于額定附近的變動利用蒸汽輪機(jī)9的輸出變化進(jìn)行對應(yīng)。蒸汽輪機(jī)9與動力渦輪機(jī)7相比，控制性良好，因此作為渦輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0120][柴油引擎發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出LT(DG)]
[0121]如圖3所示，柴油引擎發(fā)電機(jī)60所要求的目標(biāo)輸出LT (DG)使用上述的各運(yùn)算值通過運(yùn)算部F9根據(jù)下面公式(8)運(yùn)算。
[0122]LT (DG) = LD (kff) X [R (DG) X Av (DG) ] /Ta (kff)......(8)
[0123]根據(jù)上面公式(8)得到的柴油引擎發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出LT(DG)與柴油引擎發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出DG(kW)比較運(yùn)算后，利用頻率控制器79在混合器83調(diào)整為規(guī)定頻率的信號，并作為增減信號(INC/DEC)經(jīng)由信號線B3輸出向圖5所示的柴油引擎發(fā)電機(jī)60的柴油引擎發(fā)電機(jī)用調(diào)節(jié)器部(未圖示)。
[0124]接著，使用圖8的流程圖對本實(shí)施方式發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置動作進(jìn)行說明。
[0125]經(jīng)過規(guī)定的反復(fù)周期At后(步驟SI)，進(jìn)入步驟S2，以成為由船內(nèi)需要電力LD (kff)減去柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出DG(min)及動力渦輪機(jī)最小輸出PT (min)的蒸汽輪機(jī)輸出的方式在運(yùn)算部F2決定蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)。此時(shí)，蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)以不超過蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)的方式進(jìn)行設(shè)定。
[0126]接著，進(jìn)入步驟S3，以成為從船內(nèi)需要電力LD(kW)減去柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出DG(min)及蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)的動力渦輪機(jī)輸出的方式在運(yùn)算部F3決定動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)。此時(shí)，動力渦輪機(jī)負(fù)荷率R(PT)以不超過動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)的方式進(jìn)行設(shè)定。
[0127]接著，進(jìn)入步驟S4，以成為從船內(nèi)需要電力LD(kW)減去蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)及動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT (kW)的柴油引擎發(fā)電機(jī)輸出的方式在運(yùn)算部F4決定柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R (DG)。此時(shí)，柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率R (DG)以不超過柴油弓I擎發(fā)電機(jī)可供給輸出Av (DG)的方式進(jìn)行設(shè)定。
[0128]接著,進(jìn)入步驟S5,在運(yùn)算部F6運(yùn)算合計(jì)可供給輸出Ta(kW)。
[0129]然后，進(jìn)入步驟S6，使用在步驟S5得到的合計(jì)可供給輸出Ta(kW)運(yùn)算蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(ST)、動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出LT(PT)、及柴油引擎發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出LT(DG)。
[0130]然后，在步驟S7，根據(jù)各目標(biāo)輸出將控制指令從控制器部72向蒸汽輪機(jī)9、動力渦輪機(jī)7及柴油引擎發(fā)電機(jī)60輸出。
[0131]如此一連串的流程結(jié)束后，再返回到“開始”，以規(guī)定的反復(fù)周期At反復(fù)同樣的流程。
[0132]接著，使用圖9對本實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷分擔(dān)比例進(jìn)行說明。
[0133]圖9的橫軸表示對于船內(nèi)需要電力的額定100%的百分率。另外，在縱軸方向從下起并排有動力渦輪機(jī)(PT)7、蒸汽輪機(jī)(ST)9、第一柴油引擎發(fā)電機(jī)(DG1)60、第二柴油引擎發(fā)電機(jī)(DG2) 60,各欄的縱方向是指輸出。另外,下面說明的輸出控制為一例,本實(shí)施方式中假定動力渦輪機(jī)7、蒸汽輪機(jī)9、柴油引擎發(fā)電機(jī)60的輸出具有大致相等的能力的構(gòu)成，但在設(shè)定輸出不同的系統(tǒng)中，適當(dāng)變更船內(nèi)需要電力的控制基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)的最佳化。
[0134]在船內(nèi)需要電力為O?25 %的情況下，將動力渦輪機(jī)7的輸出抑制在最小，同時(shí)根據(jù)船內(nèi)需要電力的增大來逐漸增大蒸汽輪機(jī)9的輸出。這樣，優(yōu)先使用蒸汽輪機(jī)9，將剩余蒸汽的生成及清除(向空氣排放)廢棄。
[0135]在船內(nèi)需要電力為25?50%的情況下，根據(jù)船內(nèi)需要電力的增大來逐漸增大蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7的輸出。此情況下，動力渦輪機(jī)7的輸出以補(bǔ)償船內(nèi)需要電力與蒸汽輪機(jī)9輸出的差值的方式增大，將剩余蒸汽的生成及清除(向冷凝器排放)廢棄。另夕卜，以補(bǔ)償船內(nèi)需要電力的方式用最小輸出增大第一柴油引擎發(fā)電機(jī)60。[0136]在船內(nèi)需要電力為50?75%的情況下，蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7 —定地輸出額定輸出。根據(jù)船內(nèi)需要電力的增大來逐漸增大第一柴油引擎發(fā)電機(jī)60的輸出。
[0137]在船內(nèi)需要電力為75?100%的情況下，蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7及第一柴油引擎發(fā)電機(jī)60 —定地輸出額定輸出。根據(jù)船內(nèi)需要電力的增大來逐漸增大第二柴油引擎發(fā)電機(jī)60的輸出。
[0138]根據(jù)以上說明的本實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下面的作用效果。
[0139]蒸汽輪機(jī)9的輸出根據(jù)由船內(nèi)需要電力LD(kW)減去柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出DG (min)及動力渦輪機(jī)最小輸出PT (min)的值決定蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率R(ST)，因此，可以以接近蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)的方式?jīng)Q定蒸汽輪機(jī)輸出。由此，可以在蒸汽輪機(jī)9有效地利用經(jīng)由排氣鍋爐11從柴油引擎3得到的排氣能量。因此，將在排氣鍋爐11生成的蒸汽不用于蒸汽輪機(jī)9而可以盡可能地抑制作為剩余蒸汽排放(清除)。由此，通過有效地進(jìn)行主引擎的排熱回收，可以使主引擎的燃料效率提高。
[0140]另外，由于以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)與船內(nèi)需要電力LD(kW)的差值的方式?jīng)Q定動力渦輪機(jī)7的輸出，因此相對于需要電力能夠使蒸汽輪機(jī)優(yōu)先分擔(dān)蒸汽輪機(jī)可負(fù)擔(dān)的輸出，可以廢棄剩余蒸汽的產(chǎn)生。
[0141]由于蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)相對于主引擎3的負(fù)荷預(yù)先決定(參照圖6的圖Ml)，所以即使主引擎3負(fù)荷發(fā)生變化，也能夠從變化的主引擎3的負(fù)荷立刻得到蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)。根據(jù)如此得到的可供給輸出Av(ST)可以決定蒸汽輪機(jī)9的輸出，因此能夠使蒸汽輪機(jī)9相對于柴油引擎3的負(fù)荷變化隨動性良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0142]另外，主引擎負(fù)荷反映排氣流量及排氣壓力，因此適于得到蒸汽輪機(jī)可供給輸出Av(ST)。
[0143]由于以不超過從柴油引擎3目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)的方式?jīng)Q定動力渦輪機(jī)7的輸出，因此不會過量設(shè)定動力渦輪機(jī)7的輸出，因此，可以防止過量的排氣抽氣并抑制對排氣渦輪增壓器5及柴油引擎3運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。
[0144]由于動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)相對于柴油引擎3的負(fù)荷預(yù)先決定，所以即使柴油引擎3負(fù)荷發(fā)生變化，也能夠從變化的柴油引擎3負(fù)荷立刻得到可供給輸出Av(PT)。根據(jù)如此得到的可供給輸出Av(PT)可以決定動力渦輪機(jī)7的輸出，因此，能夠使動力渦輪機(jī)7相對于柴油引擎3的負(fù)荷變化隨動性良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0145]另外，柴油引擎3的負(fù)荷反映排氣流量及排氣壓力，因此適于得到動力渦輪機(jī)可供給輸出Av(PT)。
[0146]以補(bǔ)償蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出ST(kW)及動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出PT(kW)與船內(nèi)需要電力LD(kff)的差值的方式?jīng)Q定發(fā)電用柴油引擎60的輸出。即，將發(fā)電用柴油引擎60分擔(dān)負(fù)荷的優(yōu)先順序設(shè)為蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7之后。由此，可以主要使用蒸汽輪機(jī)9及動力渦輪機(jī)7并以補(bǔ)償它們的方式使用柴油引擎發(fā)電機(jī)60，因此，可以使發(fā)電用柴油引擎的啟動時(shí)間及負(fù)荷減少，作為發(fā)電系統(tǒng)整體可以提高能量效率。
[0147]另外，本實(shí)施方式中，對船內(nèi)使用的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了說明，但也可以作為陸地上的發(fā)電系統(tǒng)使用。
[0148]另外，形成了具備柴油引擎發(fā)電機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施方式，但也可以對省略了柴油引擎發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)適用。[0149]另外，以抑制剩余蒸汽排放的方式控制蒸汽輪機(jī)輸出，但在允許稍微產(chǎn)生剩余蒸汽的情況下，也可以以允許剩余蒸汽為規(guī)定量的方式控制蒸汽輪機(jī)輸出。
[0150]標(biāo)記說明
[0151]I渦輪發(fā)電機(jī)
[0152]3柴油引擎
[0153]5排氣渦輪增壓器
[0154]7動力渦輪機(jī)
[0155]9蒸汽輪機(jī)
[0156]11排氣節(jié)能器(排氣鍋爐)
[0157]25發(fā)電機(jī)
[0158]33排氣量調(diào)整閥
[0159]37蒸汽量調(diào)整閥
[0160]43控制裝置
[0161]60柴油引擎發(fā)電機(jī)
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，包括: 利用從主引擎的增壓器的上游側(cè)抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)； 使用所述主引擎的排氣來生成蒸汽的排氣鍋爐； 被由所述排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)； 與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 從所述主引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出蒸汽輪機(jī)可供給輸出， 確定所述蒸汽輪機(jī)的輸出，使蒸汽輪機(jī)的輸出在所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下，確定所述動力渦輪機(jī)的輸出，使動力渦輪機(jī)的輸出補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)的輸出與需要電力的差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 從所述主引擎的負(fù)荷計(jì)算出所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 通過所述排氣鍋爐的入口的排氣溫度修正所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 從所述主引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出動力渦輪機(jī)可供給輸出， 確定所述動力渦輪機(jī)的輸出，使動力渦輪機(jī)的輸出不超過所述動力渦輪機(jī)可供給輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 從所述主引擎的負(fù)荷計(jì)算出所述動力渦輪機(jī)可供給輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 通過所述增壓器的入口的空氣溫度修正所述動力渦輪機(jī)可供給輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 進(jìn)一步包括發(fā)電用柴油引擎和柴油引擎發(fā)電機(jī)， 確定所述發(fā)電用柴油引擎的輸出，使發(fā)電用柴油引擎的輸出補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)及所述動力渦輪機(jī)的總輸出與需要電力的差值。
8.一種發(fā)電系統(tǒng)，包括: 利用從主引擎的增壓器的上游側(cè)抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)； 使用所述主引擎的排氣來生成蒸汽的排氣鍋爐； 被由所述排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)； 與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 具有運(yùn)算部，該運(yùn)算部 從需要電力及動力渦輪機(jī)最小輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率， 從所述需要電力及蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出動力渦輪機(jī)負(fù)荷率， 從所述蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率及所述動力渦輪機(jī)負(fù)荷率計(jì)算出可供給輸出，從所述可供給輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出及動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 從發(fā)電機(jī)輸出與所述蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出的差值計(jì)算出所述動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 從所述蒸汽輪機(jī)的第一階段壓力計(jì)算出所述蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 根據(jù)連結(jié)所述動力渦輪機(jī)和蒸汽輪機(jī)的離合器嵌脫的轉(zhuǎn)速的輸出，決定所述動力渦輪機(jī)最小輸出。
12.—種發(fā)電系統(tǒng),包括: 利用從主引擎的增壓器的上游側(cè)抽氣的排氣進(jìn)行驅(qū)動的動力渦輪機(jī)； 使用所述主引擎的排氣來生成蒸汽的排氣鍋爐； 被由所述排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)； 與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 被發(fā)電用柴油引擎驅(qū)動的柴油引擎發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 具有運(yùn)算部，該運(yùn)算部 從需要電力、柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出、動力渦輪機(jī)最小輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率，從所述需要電力、所述柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出、蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出動力渦輪機(jī)負(fù)荷率，從所述需要電力、蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出、動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率， 從所述蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率、所述動力渦輪機(jī)負(fù)荷率、所述柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率計(jì)算出可供給輸出， 從所述可供給輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出、動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出、柴油引擎發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出。
13.一種發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，控制權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的發(fā)電系統(tǒng)。
14.一種發(fā)電方法，包括以下步驟: 驅(qū)動主引擎，從而排出排氣； 利用從所述主引擎排出的排氣驅(qū)動動力渦輪機(jī)； 將所述主引擎的排氣導(dǎo)入排氣鍋爐，生成蒸汽； 利用由所述 排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機(jī)； 驅(qū)動與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電方法的特征在于，包括下述步驟: 從所述主引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出蒸汽輪機(jī)可供給輸出； 確定所述蒸汽輪機(jī)的輸出，使蒸汽輪機(jī)的輸出在所述蒸汽輪機(jī)可供給輸出以下；確定所述動力渦輪機(jī)的輸出，使動力渦輪機(jī)的輸出補(bǔ)償所述蒸汽輪機(jī)的輸出和需要電力的差值。
15.一種發(fā)電方法，包括以下步驟: 驅(qū)動主引擎，從而排出排氣； 利用從所述主引擎排出的排氣驅(qū)動動力渦輪機(jī)； 將所述主引擎的排氣導(dǎo)入排氣鍋爐，生成蒸汽； 利用由所述排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機(jī)；驅(qū)動與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電方法的特征在于，包括下述步驟: 從需要電力及動力渦輪機(jī)最小輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率； 從所述需要電力及蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出動力渦輪機(jī)負(fù)荷率； 從所述蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率及所述動力渦輪機(jī)負(fù)荷率計(jì)算出可供給輸出； 從所述可供給輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出及動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出。
16.一種發(fā)電方法，包括以下步驟: 驅(qū)動主引擎，從而排出排氣； 利用從所述主引擎排出的排氣驅(qū)動動力渦輪機(jī)； 將所述主引擎的排氣導(dǎo)入排氣鍋爐，生成蒸汽； 利用由所述排氣鍋爐生成的蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機(jī)； 驅(qū)動與所述動力渦輪機(jī)及所述蒸汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)； 驅(qū)動柴油引擎發(fā)電機(jī)； 該發(fā)電方法的特征在于，包括下述步驟: 從需要電力、柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出、動力渦輪機(jī)最小輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率； 從所述需要電力、所述柴油引擎發(fā)電機(jī)最小輸出、蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出動力渦輪機(jī)負(fù)荷率； 從所述需要電力、蒸汽輪機(jī)實(shí)際輸出、動力渦輪機(jī)實(shí)際輸出計(jì)算出柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率； 從所述蒸汽輪機(jī)負(fù)荷率、所述動力渦輪機(jī)負(fù)荷率、所述柴油引擎發(fā)電機(jī)負(fù)荷率計(jì)算出可供給輸出； 從所述可供給輸出計(jì)算出蒸汽輪機(jī)目標(biāo)輸出、動力渦輪機(jī)目標(biāo)輸出、柴油引擎發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出。
【文檔編號】F01N5/04GK104005799SQ201410232985
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2009年9月30日
【發(fā)明者】市來芳弘, 西川佳彥, 小林永司 申請人:三菱重工業(yè)株式會社