CN104093961A - 船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法 - Google Patents

船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104093961A
CN104093961A CN201280067527.5A CN201280067527A CN104093961A CN 104093961 A CN104093961 A CN 104093961A CN 201280067527 A CN201280067527 A CN 201280067527A CN 104093961 A CN104093961 A CN 104093961A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat recovery
waste heat
electric power
recovery plant
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280067527.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104093961B (zh
Inventor
太田裕二
金星隆之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN104093961A publication Critical patent/CN104093961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104093961B publication Critical patent/CN104093961B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K15/00—Adaptations of plants for special use
    • F01K15/02—Adaptations of plants for special use for driving vehicles, e.g. locomotives
    • F01K15/04—Adaptations of plants for special use for driving vehicles, e.g. locomotives the vehicles being waterborne vessels
    • F01K15/045—Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/60—Application making use of surplus or waste energy
    • F05D2220/62—Application making use of surplus or waste energy with energy recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

船舶的电力管理装置(10)对废热回收装置及发电机进行控制，该废热回收装置回收主机发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力。并且，电力量导出部(71)基于燃气涡轮及蒸气涡轮的入口处的气体的物理量、燃气涡轮及蒸气涡轮的出口处的气体的物理量、与废热回收装置相关的参数，来导出废热回收装置发出的电力量，废热回收装置控制器(72)基于导出的电力量，来控制废热回收装置。另外，减法运算器(73)算出由电力量导出部(71)导出的导出电力量与船内电力负载的差量，且发电机控制器(74)基于由减法运算器(73)算出的差量，对其他的发电机进行控制。因此，更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。

Description

船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法
技术领域
本发明涉及船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法。
背景技术
以往，进行了用于防止能量的供给不足的各种技术开发。
例如，在专利文献1中记载有如下技术：通过求出人流到达社会的时刻的能量需要量的从计划值变化的变动量，来适时地供给社会真正需要的能量，从而避免产生供给不足的情况。
另一方面，在具备回收主机发动机的废气而进行发电的废热回收装置的船舶中，对于废热回收系统具有的发电机、柴油发电机、轴发电机等各发电机，电力管理装置控制船内的电力负载的分担率。
对于上述分担率而言，考虑节能，并基于由废热回收装置生成的电力量，根据其他的发电机的额定发电量和船内的电力负载来决定废热回收装置不能供应的电力。此时，废热回收装置的发电量因主机发动机的发动机负载而不同，因此对发动机负载进行测定，根据测定结果来决定分担率。
并且，由废热回收装置对发动机负载可供给的电力量预先基于主机发动机的设计值来算出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-131600号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，因计算误差、主机发动机的时效变化，算出的电力量和实际可供给的电力量可能不同。
若实际可供给的电力量比算出的电力量大，则由废热回收装置产生的发电量被估计得比实际小，因此将其他的发电机徒劳地驱动。
另一方面，若实际可供给的电力量比算出的电力量小，则在船内的电力负载的增加时，由废热回收装置进行的电力的供给与计划相比不足，如果通过其他的发电机进行电力供给不及时的话，在船内会产生停电。另外，当废热回收装置在最大计划值附近进行电力供给的情况下，以备于船内的电力负载的增加，需要提前使其他的发电机成为就绪状态，从而就绪所需的能量白白地浪费。
本发明鉴于这样的情况而提出，其目的在于提供一种能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量的船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法。
为了解决上述课题，本发明的船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法采用以下的方案。
即，本发明的第一形态的发电控制装置为船舶的发电控制装置，该船舶具备废热回收装置及发电机，该废热回收装置回收发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力，所述船舶的发电控制装置具备：导出机构，其基于所述涡轮的入口处的气体的物理量、所述涡轮的出口处的气体的物理量、与所述废热回收装置相关的参数，来导出所述废热回收装置发出的电力量；算出机构，其算出由所述导出机构导出的电力量与在船内所需的电力量的差量；第一控制机构，其基于由所述导出机构导出的电力量，来控制所述废热回收装置；第二控制机构，其基于由所述算出机构算出的差量，来控制所述发电机。
根据上述结构，船舶的发电控制装置对废热回收装置及发电机进行控制，该废热回收装置回收发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力。
并且，通过导出机构，基于涡轮的入口处的气体的物理量、涡轮的出口处的气体的物理量、与废热回收装置相关的参数，来导出废热回收装置发出的电力量，并通过第一控制装置，基于由导出机构导出的电力量，来控制废热回收装置。
涡轮的入口处的气体的物理量及涡轮的出口处的气体的物理量例如是涡轮的入口处的气体的温度及压力、涡轮的出口处的气体的温度及压力、向涡轮供给的气体的物理量的实测值。
而且，通过算出机构，算出由导出机构导出的电力量与在船内所需的电力量的差量，并通过第二控制机构，基于由算出机构算出的差量，来控制发电机。
这样，该结构基于向涡轮供给的气体的物理量的实测值，来导出废热回收装置发出的电力量，因此能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。
而且，该结构基于更准确地导出的废热回收装置的电力量来控制发电机，因此能够进行基于废热回收装置和发电机的效率良好的电力分担。
在上述第一形态中，优选所述船舶的发电控制装置具备调整机构，该调整机构以使由所述导出机构导出的电力量即导出电力量与由所述废热回收装置实际发出的实际电力量之差变小的方式，调整所述参数的值。
根据该结构，通过调整机构，以使由导出机构导出的电力量即导出电力量与由废热回收装置实际发出的实际电力量之差变小的方式，调整为了将导出电力量导出而使用的与废热回收装置相关的参数的值。
因此，该结构能够提高导出的废热回收装置的电力量的精度。
在上述第一形态中，优选所述导出机构通过模型，来导出所述废热回收装置发出的电力量，该模型是将所述废热回收装置的入口处的气体的焓与所述废热回收装置的出口处的气体的焓之差乘以向所述废热回收装置供给的气体的流量及发电效率的模型。
根据该结构，使用向涡轮供给的气体的物理量的实测值，能够简单地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。
在上述第一形态中，优选所述气体是从所述发动机排出的废气，所述涡轮是燃气涡轮。
根据该结构，即使在废热回收装置使用燃气涡轮来生成电力的情况下，也能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。
在上述第一形态中，优选所述气体是通过所述发动机的废热生成的蒸气，且所述涡轮是蒸气涡轮。
根据该结构，即使在废热回收装置使用蒸气涡轮来生成电力的情况下，也能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。
另外，本发明的第二形态的船舶具备发电机、通过回收发动机的废热并向涡轮供给而生成电力的废热回收装置、上述记载的发电控制装置。
根据该结构，基于废热回收装置的更准确的电力量来控制发电机，因此能够进行基于废热回收装置和发电机的效率良好的电力分担。
另外，本发明的第三形态的发电控制方法为船舶的发电控制方法，该船舶具备废热回收装置及发电机，该废热回收装置回收发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力，所述船舶的发电控制方法包括：基于所述涡轮的入口处的气体的物理量、所述涡轮的出口处的气体的物理量、与所述废热回收装置相关的参数，来导出所述废热回收装置发出的电力量，并基于导出的该电力量，来控制所述废热回收装置的第一工序；算出导出的电力量与在船内所需的电力量的差量，并基于算出的差量，来控制所述发电机的第二工序。
根据该结构，基于向涡轮供给的气体的物理量的实测值，来导出废热回收装置发出的电力量，因此能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量。
而且，基于更准确地导出的废热回收装置的电力量来控制发电机，因此能够进行基于废热回收装置和发电机的效率良好的电力分担。
发明效果
根据本发明，具有能够更准确地求出由船舶所具备的废热回收装置生成的电力量这样的优良的效果。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的船舶的简要结构图。
图2是表示本发明的第一实施方式的电力管理装置的结构的框图。
图3是表示本发明的第二实施方式的电力管理装置的结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法的一实施方式进行说明。
〔第一实施方式〕
以下，对本发明的第一实施方式进行说明。
如图1所示，搬运船1具备：调整搬运船1内的电力的需要和供给的电力管理装置10；使搬运船1推进的主机发动机20；动力涡轮(燃气涡轮)23；蒸气涡轮26；与上述动力涡轮23及蒸气涡轮26连接，回收主机发动机20的废热而进行发电的涡轮发电机(废热回收发电机)31；使用了与主机发动机20独立地构成的发电用发动机22的柴油发电机(内燃机发电机)32。需要说明的是，该第一实施方式的船舶1作为一例，具备2台柴油发电机32。
由涡轮发电机31或柴油发电机32发出的电力经由电力线51，向例如进行搬运船1内的换气的通风器、在搬运船1内设置的照明灯、插座及在搬运船1的发动机室内配置的海水泵等各设备41、轴发电机马达42以及推进器43等输送而被消耗。
主机发动机20由发动机控制系统(未图示)来控制动作。另外，动力涡轮23、蒸气涡轮26及涡轮发电机31由电力管理装置10来控制动作。
主机发动机20例如为低速2冲程柴油发动机。
在主机发动机20的输出轴上连接有轴发电机马达42，在该轴发电机马达42上经由螺旋桨轴44而安装有螺旋桨45。
轴发电机马达42得到搬运船1内的剩余电力而进行辅助主机发动机20的马达运转。另外，轴发电机马达42也能够由主机发动机20驱动而进行发电。
主机发动机20的各工作缸的排气端口经由排气岐管而与排气涡轮增压器、动力涡轮23的入口连接，并经由阀21而与废气节能器30连接。
需要说明的是，来自动力涡轮23的废气也向废气节能器30导入。
并且，在废气节能器30的热交换部中，通过导入的废气的热量将从供水管供给的水加热·蒸发而产生过热蒸气。在热交换部中生成的过热蒸气作为主蒸气而向蒸气涡轮26导入，并且，在该蒸气涡轮26中结束作功后的蒸气被向冷凝器引导而返回成水(图示省略)。由冷凝器冷凝后的水对空气冷却器或主机发动机20的壁部进行冷却而升温后，再次向废气节能器30供给。
动力涡轮23由从主机发动机20的排气岐管抽出的废气驱动而旋转。另外，蒸气涡轮26被供给由废气节能器30生成的蒸气进行驱动而旋转。
动力涡轮23和蒸气涡轮26串联结合而对涡轮发电机31进行驱动。蒸气涡轮26的输出轴经由减速器27及联轴器而与涡轮发电机31连接。另外，动力涡轮23的输出轴经由减速器24及离合器25而与蒸气涡轮26的输入轴连结。
在动力涡轮23的废气流动上游侧设有对向动力涡轮23导入的气体量进行控制的动力涡轮用控制阀(废气量调整阀)28。另外，在蒸气涡轮26的蒸气流动上游侧设有对向蒸气涡轮26导入的蒸气量进行控制的蒸气涡轮用控制阀(蒸气量调整阀)29。
动力涡轮用控制阀28及蒸气涡轮用控制阀29的各自的开度由电力管理装置10控制。
这样，涡轮发电机31将主机发动机20的废气(燃烧气体)的排气能量回收并作为动力而被驱动。
即，该第一实施方式的船舶1通过动力涡轮23、蒸气涡轮26及涡轮发电机31，构成将主机发动机20的排气能量回收来生成电力的废热回收装置。
上述电力管理装置10配置在搬运船1的发动机控制室内，通过电力线52而与涡轮发电机31(废热回收装置)、柴油发电机32、搬运船1内的各设备41、轴发电机马达42、推进器43电连接。
由此，电力管理装置10基于搬运船1内的各设备41、轴发电机马达42、推进器43等需要的需要电力和由废热回收装置发出的发电量，来控制柴油发电机32、轴发电机马达42的发电量。
需要说明的是，在该第一实施方式中，具备测定动力涡轮23的入口气体压力的入口气体压力传感器60、测定动力涡轮23的入口气体温度的入口气体温度传感器61、测定动力涡轮23的出口气体压力的出口气体压力传感器62、测定动力涡轮23的出口气体温度的出口气体温度传感器63。另外，具备测定蒸气涡轮26的入口蒸气压力的入口蒸气压力传感器64、测定蒸气涡轮26的入口蒸气温度的入口蒸气温度传感器65、测定蒸气涡轮26的出口蒸气压力的出口蒸气压力传感器66、测定蒸气涡轮26的出口蒸气温度的出口蒸气温度传感器67。
图2是表示第一实施方式的电力管理装置10的结构的框图。
电力管理装置10具备存储部70、电力量导出部71、废热回收装置控制器72、减法运算器73及发电机控制器74。
存储部70由磁存储装置或半导体存储装置构成，对各种数据进行存储。需要说明的是，存储部70对与废热回收装置相关的各种参数进行存储。各种参数是废热回收装置的设计值等，具体而言，是从主机发动机20排出的废气的组成、动力涡轮用控制阀28的特性、蒸气涡轮用控制阀29的特性、废热回收装置的发电效率等的设计值。
电力量导出部71基于废热回收装置的入口处的气体(在该第一实施方式中，为废气及蒸气)的物理量、废热回收装置的出口处的气体的物理量、与废热回收装置相关的参数，依次导出废热回收装置发出的电力量。
需要说明的是，在该第一实施方式中，废热回收装置的入口处的气体的物理量是由入口气体压力传感器60测定的动力涡轮23的入口气体压力、由入口气体温度传感器61测定的动力涡轮23的入口气体温度、由入口蒸气压力传感器64测定的蒸气涡轮26的入口蒸气压力及由入口蒸气温度传感器65测定的蒸气涡轮26的入口蒸气温度。
另外，在该第一实施方式中，废热回收装置的出口处的气体的物理量是由出口气体压力传感器62测定的动力涡轮23的出口气体压力、由出口气体温度传感器63测定的动力涡轮23的出口气体温度、由出口蒸气压力传感器66测定的蒸气涡轮26的出口蒸气压力及由出口蒸气温度传感器67测定的蒸气涡轮26的出口蒸气温度。
这样，向电力量导出部71输入向构成废热回收装置的动力涡轮23及蒸气涡轮26供给的气体的物理量的实测值。
另外，向电力量导出部71输入从废热回收装置控制器72输出的阀开度。需要说明的是，阀开度是动力涡轮用控制阀28及蒸气涡轮用控制阀29的开度。
并且，电力量导出部71能够读出存储在存储部70中的各种参数。
并且，由电力量导出部71导出的电力量(以下，称为“导出电力量”。)作为对废热回收装置的发电指令值而向废热回收装置控制器72输出。
废热回收装置控制器72基于输入的发电指令值，运算对构成废热回收装置的动力涡轮23及蒸气涡轮26的控制量(例如，动力涡轮用控制阀28及蒸气涡轮用控制阀29的开度)即废热回收装置控制量，并将废热回收装置控制量向废热回收装置(动力涡轮23及蒸气涡轮26)输出，由此控制废热回收装置。
另外，减法运算器73算出由电力量导出部71导出的导出电力量与在船舶1内所需的电力量(为上述的需要电力，以下，称为“船内电力负载”。)的差量，并将该差量作为对柴油发电机32或轴发电机马达42的发电指令值而向发电机控制器74输出。
发电机控制器74基于输入的发电指令值，运算对柴油发电机32或轴发电机马达42的控制量即发电机控制量，并将发电机控制量向柴油发电机32或轴发电机马达42输出，由此控制柴油发电机32或轴发电机马达42。
具体而言，在从减法运算器73输出的发电指令值为0(零)的情况下，废热回收装置生成的电力量与船内电力负载相同，因此不需要新生成电力，从而发电机控制器74不进行对柴油发电机32、轴发电机马达42的控制。
另一方面，在从减法运算器73输出的发电指令值小于0(零)的情况下，对于废热回收装置生成的电力量而言，不能供应船内电力负载，因此需要新生成电力，从而发电机控制器74对柴油发电机32及轴发电机马达42中的至少一方进行控制来生成电力。需要说明的是，驱动柴油发电机32及轴发电机马达42中的哪一方可以根据柴油发电机32及轴发电机马达42的额定发电量和发电控制量的大小来预先确定。
并且，在从减法运算器73输出的发电指令值超过0(零)的情况下，废热回收装置生成的电力量中包含超过船内电力负载的剩余电力，因此发电机控制器74既可以控制成对轴发电机马达42供给剩余电力，从而进行辅助主机发动机20的马达运转，也可以将剩余电力向设于船舶1的蓄电装置充电。
接着，对由电力量导出部71执行的电力量的导出进行详细地说明。
该第一实施方式的电力量导出部71使用废热回收装置数学式模型来算出导出电力量。
当导出电力量为P，废热回收装置的入口处的气体的焓为He，废热回收装置的出口处的气体的焓为Ho，向废热回收装置供给的气体的流量为Q，发电效率为η，且涡轮无负载损失为PLOSS时，废热回收装置数学式模型由下述(1)式表示。
[数学式1]
P＝{(He-Ho)×Q-PLOSS}×η…(1)
需要说明的是，在该第一实施方式中，通过将使用动力涡轮23而生成的电力量(导出电力量Pp)和使用蒸气涡轮26而生成的电力量(导出电力量Ps)相加，来求出导出电力量P。
动力涡轮23的入口处的废气的焓Hep使用作为参数而存储在存储部70中的废气的组成、向电力量导出部71输入的入口气体压力及入口气体温度等的值来求出。
动力涡轮23的出口处的废气的焓Hop使用作为参数而存储在存储部70中的废气的组成、向电力量导出部71输入的出口气体压力及出口气体温度等的值来求出。
需要说明的是，焓Hep、Heo既可以将各种值代入预先确定的数学式来求出，也可以使存储部70存储表示对应于废气的组成的焓与压力或温度的关系的表格，并根据该表格求出。
蒸气涡轮26的入口处的蒸气的焓Hes及蒸气涡轮26的出口处的蒸气的Hos也使用向电力量导出部71输入的入口蒸气压力、入口蒸气温度、出口蒸气压力及出口蒸气温度等的值，与焓Hep、Heo同样地求出。
另外，废气的流量Qp根据存储在存储部70中的动力涡轮用控制阀28的特性、入口气体压力及动力涡轮用控制阀28的阀开度来求出。另一方面，蒸气的流量Qs根据存储在存储部70中的蒸气涡轮用控制阀29的特性、入口蒸气压力及蒸气涡轮用控制阀29的阀开度来求出。
另外，动力涡轮23的无负载损失PpLOSS和蒸气涡轮26的无负载损失PsLOSS作为设计值而被导出，并作为参数而存储在存储部70中。
而且，动力涡轮23的发电效率ηp和蒸气涡轮26的发电效率ηs作为参数而存储在存储部70中。
根据以上，动力涡轮23的导出电力量Pp由下述(2)式表示，蒸气涡轮26的导出电力量Ps由下述(3)式表示。
[数学式2]
Pp＝{(Hep-Hop)×Qp-PpLOSS}×ηp…(2)
[数学式3]
Ps＝{(Hes-Hos)×Qs-PsLOSS}×ηs…(3)
然后，该第一实施方式的电力量导出部71将电力量Pp和电力量Ps相加，来导出废热回收装置的电力量，并将其作为废热回收装置的发电指令值输出。
如以上说明的那样，该第一实施方式的电力管理装置10基于动力涡轮23及蒸气涡轮26的入口处的气体的物理量、动力涡轮23及蒸气涡轮26的出口处的气体的物理量、与废热回收装置相关的参数，来导出由废热回收装置发出的电力量，并基于导出的电力量来控制废热回收装置。然后，电力管理装置10算出导出的导出电力量与船内电力负载的差量，并基于算出的差量来控制柴油发电机32、轴发电机马达42。
因此，该第一实施方式的电力管理装置10能够更准确地求出由船舶1所具备的废热回收装置生成的电力量。并且，电力管理装置10基于更准确地导出的废热回收装置的电力量来控制柴油发电机32、轴发电机马达42，因此能够通过废热回收装置、柴油发电机32及轴发电机马达42进行效率良好的电力分担。
〔第二实施方式〕
以下，对本发明的第二实施方式进行说明。
需要说明的是，该第二实施方式的船舶1的结构与图1所示的第一实施方式的船舶1的结构同样，因此省略说明。
图3中示出该第二实施方式的电力管理装置10的结构。需要说明的是，对于图3中的与图2相同的构成部分，标注与图2相同的符号并省略其说明。
该第二实施方式的电力管理装置10具备减法运算器80、参数同定部81。
向该第二实施方式的电力管理装置10输入由废热回收装置实际发出的电力量的值(以下，称为“实际发电量”。)。
减法运算器80算出实际发电量与从电力量导出部71输出的导出电力量(发电指令值)的差量，并将该差量向参数同定部81输出。
参数同定部81以使导出电力量与实际电力量之差减小的方式，来调整为了将导出电力量导出而使用的与废热回收装置相关的参数的值，并对导出电力量与实际电力量一致的参数的值进行同定。然后，将调整后的参数向电力量导出部71输出。
电力量导出部71被输入调整后的参数的值时，在之后的废热回收装置的发电量的导出中使用调整后的参数的值。
需要说明的是，参数同定部81对参数的值进行调整的情况是导出电力量与实际电力量之差成为规定的大小以上(例如，差为5％以上)的情况。
在该第二实施方式中，作为调整的参数的一例，对动力涡轮23的发电效率ηp和蒸气涡轮26的发电效率ηs的值进行调整。这是由于假定因废热回收装置的时效变化而发电效率ηp、ηs降低，其结果是，导出电力量与实际电力量上产生差异的缘故。
并且，参数同定部81在导出电力量与实际电力量之差成为规定的大小以上的情况下，以使发电效率ηp、ηs变小的方式进行调整，并将调整后的发电效率ηp、ηs的值向电力量导出部71输出。
需要说明的是，根据导出电力量与实际电力量之差，例如实验性地、经验性地、或通过模拟而预先决定参数的调整量。
如以上说明的那样，该第一实施方式的电力管理装置10以使废热回收装置的导出电力量与实际电力量之差变小的方式，调整为了将导出电力量导出而使用的与废热回收装置相关的参数的值，并使用调整后的参数来导出废热回收装置的电力量。
因此，电力管理装置10能够提高导出的废热回收装置的电力量的精度。
以上，使用上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术的范围没有限定为上述实施方式所记载的范围。在不脱离发明的主旨的范围内能够对上述各实施方式施加各种变更或改良，施加了该变更或改良后的方式也包含在本发明的技术的范围内。
例如，在上述各实施方式中，作为废热回收装置，对使用了动力涡轮23和蒸气涡轮26的方式进行了说明，但本发明并未限定于此，也可以为仅使用动力涡轮23及蒸气涡轮26中的任一方的方式。
另外，作为废热回收装置，也可以为使用混合动力增压器的方式，该混合动力增压器利用搭载于主机发动机20上的排气涡轮增压器的涡轮动力来进行发电。在使用混合动力增压器作为废热回收装置的方式中，基于排气涡轮增压器的入口处的废气的物理量、排气涡轮增压器的出口处的废气的物理量、与混合动力增压器相关的参数，来导出发出的电力量。
另外，上述记载的废热回收装置数学式模型为一例，也可以将涡轮无负载损失设为未加入PLOSS的模型。
而且，上述记载的废热回收装置数学式模型也可以为如下这样的数学式模型，即，为了提高导出的废热回收装置的电力量的精度，作为为了将废热回收装置的电力量导出而使用的参数，除了上述记载的参数以外，还使用涡轮力矩(涡轮的惯性力)等其他的参数。例如，可以计测涡轮转速ω，根据下述(4)、(5)式所示的运动方程式，来求出发电量。
[数学式4]
I dω dt = g P ST ω - T LOSS . . . ( 4 )
[数学式5]
P＝(PST×8.4324142-PLOSS)×η…(5)
PST：蒸气涡轮动力[kgf·m/s]
η：发电效率[-]
I：惯性力矩[kg·m2]
g：重力加速度＝9.8[m/s2]
TST：蒸气涡轮转矩[kgf·m]
ω：蒸气涡轮角速度[rad/s]
TLOSS：负载转矩[N·m]
P：涡轮发电量[kcal/h]
PLOSS：涡轮无负载转矩[kcal/h]
1[kgf·m/s]＝8.4324142[kcal/h]
符号说明：
1 船舶
10 电力管理装置
20 主机发动机
23 动力涡轮
26 蒸气涡轮
71 电力量导出部
72 废热回收装置控制器
73 减法运算器
74 发电机控制器
81 参数同定部

Claims (7)

1.一种船舶的发电控制装置，该船舶具备废热回收装置及发电机，该废热回收装置回收发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力，所述船舶的发电控制装置具备：
导出机构，其基于所述涡轮的入口处的气体的物理量、所述涡轮的出口处的气体的物理量、与所述废热回收装置相关的参数，来导出所述废热回收装置发出的电力量；
算出机构，其算出由所述导出机构导出的电力量与在船内所需的电力量的差量；
第一控制机构，其基于由所述导出机构导出的电力量，来控制所述废热回收装置；
第二控制机构，其基于由所述算出机构算出的差量，来控制所述发电机。
2.根据权利要求1所述的船舶的发电控制装置，其中，
所述船舶的发电控制装置具备调整机构，该调整机构以使由所述导出机构导出的电力量即导出电力量与由所述废热回收装置实际发出的实际电力量之差变小的方式，调整所述参数的值。
3.根据权利要求1或2所述的船舶的发电控制装置，其中，
所述导出机构通过模型，来导出所述废热回收装置发出的电力量，该模型是将所述废热回收装置的入口处的气体的焓与所述废热回收装置的出口处的气体的焓之差乘以向所述废热回收装置供给的气体的流量及发电效率的模型。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶的发电控制装置，其中，
所述气体是从所述发动机排出的废气，
所述涡轮是燃气涡轮。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶的发电控制装置，其中，
所述气体是通过所述发动机的废热生成的蒸气，
所述涡轮是蒸气涡轮。
6.一种船舶，其具备：
发电机；
废热回收装置，其通过回收发动机的废热并向涡轮供给而生成电力；
权利要求1至权利要求5中任一项所述的发电控制装置。
7.一种船舶的发电控制方法，该船舶具备废热回收装置及发电机，该废热回收装置回收发动机的排气能量并使用涡轮来生成电力，所述船舶的发电控制方法包括：
基于所述涡轮的入口处的气体的物理量、所述涡轮的出口处的气体的物理量、与所述废热回收装置相关的参数，来导出所述废热回收装置发出的电力量，并基于导出的该电力量，来控制所述废热回收装置的第一工序；
算出导出的电力量与在船内所需的电力量的差量，并基于算出的差量来控制所述发电机的第二工序。
CN201280067527.5A 2012-04-04 2012-04-04 船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法 Active CN104093961B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/059223 WO2013150620A1 (ja) 2012-04-04 2012-04-04 船舶の発電制御装置、船舶、及び船舶の発電制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104093961A true CN104093961A (zh) 2014-10-08
CN104093961B CN104093961B (zh) 2016-02-03

Family

ID=49300143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280067527.5A Active CN104093961B (zh) 2012-04-04 2012-04-04 船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2835521B1 (zh)
KR (1) KR101624442B1 (zh)
CN (1) CN104093961B (zh)
WO (1) WO2013150620A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102291923B1 (ko) * 2015-02-03 2021-08-20 대우조선해양 주식회사 브레이킹 레지스터를 사용하는 선박의 엔진 운용 방법 및 그 시스템
EP3225536B1 (fr) 2016-03-31 2020-11-25 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Système de distribution d'énergie électrique, procédé d'alimentation d'une charge correspondant, système et procédé de propulsion pour navire
CA3089431A1 (en) 2018-01-29 2019-08-01 Single Buoy Moorings Inc. Offshore electrical power plant
EP3892531A4 (en) * 2019-01-10 2021-12-29 Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery & Equipment Co., Ltd. Marine power supply system, vessel equipped with same, marine power supply system control method, and marine power supply system control program

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240006A (ja) * 1992-03-03 1993-09-17 Toshiba Corp 加圧流動床ボイラ複合発電プラント
CN1860287A (zh) * 2003-08-27 2006-11-08 Ttl动力学有限公司 能量回收系统
CN101415908A (zh) * 2006-04-12 2009-04-22 曼狄赛尔公司 具有能量回收装置的大型涡轮增压柴油发动机
JP2011074866A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電システムの制御装置および発電システムならびに発電システムの制御方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04131600A (ja) 1990-09-19 1992-05-06 Hitachi Ltd 都市エネルギーシステム
JP2009097434A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Sanden Corp 内燃機関の廃熱利用装置
EP2372115A1 (en) * 2008-12-25 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control method and control device for exhaust heat recovery system for marine vessel
KR101183505B1 (ko) * 2008-12-26 2012-09-20 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 배열 회수 시스템을 위한 제어 장치
JP5086323B2 (ja) * 2009-11-30 2012-11-28 三菱重工業株式会社 排熱回収型船舶推進装置およびこれを備えた船舶ならびに排熱回収型船舶推進装置の制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240006A (ja) * 1992-03-03 1993-09-17 Toshiba Corp 加圧流動床ボイラ複合発電プラント
CN1860287A (zh) * 2003-08-27 2006-11-08 Ttl动力学有限公司 能量回收系统
CN101415908A (zh) * 2006-04-12 2009-04-22 曼狄赛尔公司 具有能量回收装置的大型涡轮增压柴油发动机
JP2011074866A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電システムの制御装置および発電システムならびに発電システムの制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2835521A4 (en) 2015-11-25
WO2013150620A1 (ja) 2013-10-10
KR20140108700A (ko) 2014-09-12
EP2835521A1 (en) 2015-02-11
EP2835521B1 (en) 2020-04-29
CN104093961B (zh) 2016-02-03
KR101624442B1 (ko) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103216314B (zh) 利用船舶用废热回收系统的发电方法及其废热回收系统
CN102596712B (zh) 废热回收型船舶推进装置及其控制方法、和具备该装置的船舶
CN102472161B (zh) 发动机排气能回收装置、具备该装置的船舶及具备该装置的发电设备
CN102505980B (zh) 发动机余热分类回收系统
CN102003229B (zh) 一种车用柴油机余热发电控制系统及控制方法
CN102482950B (zh) 发电系统的控制装置及发电系统及发电系统的控制方法
KR20160036076A (ko) 선박추진장치, 선박, 및 선박추진방법
KR20130026495A (ko) 선박용 탈질 시스템 및 이를 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법
CN104093961B (zh) 船舶的发电控制装置、船舶及船舶的发电控制方法
CN102619641A (zh) 同时利用内燃机排气和冷却余热的发电系统及控制方法
KR101860582B1 (ko) 항공기용 자유 터빈 동력유닛의 제어를 최적화하기 위한 방법 및, 상기 방법을 수행하기 위한 제어유닛
KR20130026481A (ko) 선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법
CN103422979A (zh) 控制用于废气门阀装置的电调节驱动装置的方法和装置
CN104487661B (zh) 内燃机系统及具备该内燃机系统的船舶以及内燃机系统的运行方法
JP5222350B2 (ja) 船舶の発電制御装置、船舶、及び船舶の発電制御方法
JP5232766B2 (ja) 船舶の機関制御システム
JP5255144B2 (ja) 船舶の制御方法および船舶
CN103089353A (zh) 用于运行内燃机废热利用管道回路的方法和控制器
JP2013029111A (ja) 発電方法、タービン発電機、タービン発電機の制御方法、制御装置、および該タービン発電機を備えた船舶
CN110173357A (zh) 一种冷热电联供系统及方法
Li et al. Marine three-shaft intercooled-cycle gas turbine engine transient thermodynamic simulation
Topaloglou et al. Transient load share management of a diesel electric hybrid powertrain for ship propulsion
Cristea et al. The control of isolated power systems with wind generation
JP2012251560A (ja) 発電システムの制御装置および発電システムならびに発電方法
Thirunavukarasu et al. Evaluation of gas turbine engine dynamic interaction with electrical and thermal system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant