JP2005214104A - Main turbine torque limiting device of steam turbine ship - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control main turbine torque varying according to an actual load to prevent it from becoming over torque. <P>SOLUTION: There is provided the control device equipped with a rotation speed detector for detecting an actual rotation speed of a propeller, a torque detector for detecting actual torque of the propeller and an actual rotation speed table 23 set with command rotation speeds providing shaft torque suited for the actual rotation speed detected by the rotation speed detector. A command rotation speed 24 is output from the actual rotation speed table 23 and the command rotation speed 24 and a handle command 15 or 17 are compared by a lower side selection means 25, selected and output. The device is equipped with an actual torque table set with command rotation speeds providing shaft torque suited for the actual torque detected by the torque detector. A command rotation speed corresponding to the actual torque is output from the actual torque table. The command rotation speed and the main command rotation speed are compared, the lower rotation speed is output as a handle command rotation speed and an opening degree of the operation valve is controlled so that torque of the main turbine do not exceed a setting value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、蒸気タービン船における主タービンがオーバートルクの運転状態とならないようにトルクを制限する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for limiting torque so that a main turbine in a steam turbine ship does not enter an overtorque operating state.

従来より、蒸気タービン船の主タービンの操縦は、港内運転時等の操船モード(maneuvering zone)では回転数制御で行われ、大洋航海時等の航行モード(navigation zone)では操縦弁の開度一定制御によって行われている。この航行モードにおける操縦弁の開度一定制御は、主タービンに供給する蒸気量一定の運転制御であり、図6のグラフに示すように、横軸の操縦弁開度と縦軸の主タービン回転数との対応関係から、操縦弁の開度制御(リフト量制御)によって主タービンの回転数を制御し、主タービンを一定トルクで運転するようにした制御である。   Conventionally, the operation of the main turbine of a steam turbine ship is controlled by the rotation speed control in the maneuvering zone such as when operating in a port, and the opening of the control valve is constant in the navigation mode such as during ocean navigation. Is done by control. The constant control of the opening of the control valve in this navigation mode is an operation control with a constant amount of steam supplied to the main turbine. As shown in the graph of FIG. 6, the control valve opening on the horizontal axis and the main turbine rotation on the vertical axis. From the correspondence with the number, the rotation speed of the main turbine is controlled by opening control (lift amount control) of the control valve, and the main turbine is operated at a constant torque.

また、このように操縦される主タービンは、通常、平水域での運転においては、主タービンが高トルクで運転することがないように設計されている。例えば、図7のグラフに示す蒸気タービン船における主タービン運転制限カーブのように、横軸に示す主タービンの軸回転数と縦軸に示す出力とが互いに100%となる点 をデザインポイントとし、軸回転数は105%、出力は103%、そして運転時のトルクを105%までに制限した斜線で囲む範囲 内で運転するように設計されている。   Further, the main turbine operated in this way is usually designed so that the main turbine does not operate at a high torque during operation in a plain water area. For example, the design point is that the shaft rotation speed of the main turbine shown on the horizontal axis and the output shown on the vertical axis are 100% of each other as in the main turbine operation restriction curve shown in the graph of FIG. The shaft speed is 105%, the output is 103%, and the engine is designed to operate within the range enclosed by the diagonal lines with the operating torque limited to 105%.

しかし、大洋航行時には高波や強風が発生した荒天時等もあり、このような荒天時等には船体に作用する波や風の外力によって船体速度が落ち、プロペラを駆動する主タービンの回転数が落ちてタービン翼に作用する圧力が上昇して高トルクの運転状態となり、場合によってはオーバートルクの運転状態となる可能性がある。   However, when sailing on the ocean, there may be stormy weather when high waves and strong winds occur.In such stormy weather, the hull speed is reduced by the external force of waves and wind acting on the hull, and the rotation speed of the main turbine that drives the propeller is reduced. The pressure acting on the turbine blades drops and increases in a high torque operation state, and in some cases, there is a possibility of an overtorque operation state.

そのため、このような荒天時等には、主タービンが高トルクの運転とならないように機関長等がその状況に応じて主タービンの回転数を制御する運転を行っている。   Therefore, during such stormy weather, the engine chief or the like performs an operation for controlling the rotational speed of the main turbine according to the situation so that the main turbine does not operate at a high torque.

なお、この種の従来技術として、タービンフランジの内側と外側の温度を検出し、この温度に基いて指示回転数に対するそれらの将来の温度を予測し、フランジの内外温度差を一定にする増減速の時間を設定して、その時間に沿ったスケジュールで回転数を増減速させるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開昭49−50302号公報(第3−9頁、図2)
As a conventional technology of this kind, the temperature inside and outside the turbine flange is detected, the future temperature with respect to the indicated rotational speed is predicted based on this temperature, and the acceleration / deceleration that makes the temperature difference between the inside and outside of the flange constant. Is set, and the number of revolutions is increased or decreased according to a schedule along that time (see, for example, Patent Document 1).
JP 49-50302 (page 3-9, FIG. 2)

ところで、通常、前記した荒天時等でオーバートルクとなる状況は航行モードの運転状態であるため、主タービンの運転制御は操縦弁の開度一定制御となる。そのため、負荷状況が大きく変化する荒天時等に操縦弁の開度制御によって主タービンの回転数をその状況に応じて制御するのは難しく、機関長等の経験や勘に頼って制御される場合が多い。   By the way, normally, since the situation in which overtorque occurs during the above-described rough weather or the like is the operation state of the navigation mode, the operation control of the main turbine is the control of the opening degree of the control valve. For this reason, it is difficult to control the rotation speed of the main turbine according to the situation by controlling the opening of the control valve during stormy weather when the load situation changes greatly, and it is controlled depending on the experience and intuition of the engine manager etc. There are many.

しかしながら、近年、熟練した機関長等が少なくなり、荒天時等の状況に応じて安定した運転制御を行うのが難しくなっている。その上、主タービンは負荷トルクに関係なく操縦弁開度制御によって制御されてオーバートルクに対し何ら制御がなされていないので、荒天時等の主タービン運転制御がオーバートルクの運転状態となる可能性がある。そのため、このようなオーバートルクの状態で運転を行うと、主タービンや減速機の損傷に至るおそれがある。特に、プロペラを駆動する減速機の歯車に大きな負荷が作用して損傷に至るおそれがある。   However, in recent years, the number of skilled engine managers has decreased, and it has become difficult to perform stable operation control according to the situation such as stormy weather. In addition, since the main turbine is controlled by the control valve opening control regardless of the load torque and no control is performed on the over torque, there is a possibility that the main turbine operation control at the time of stormy weather becomes an over torque operation state. There is. Therefore, if the operation is performed in such an overtorque state, the main turbine and the speed reducer may be damaged. In particular, a large load may act on the gear of the speed reducer that drives the propeller to cause damage.

さらに、従来は主タービンや他の構成が出力に対して大きな余裕を持たせて設計されていたが、近年、製造費用の削減や小型化のために主タービンや各構成を船体に対して余裕の少ない設計がなされているため、この点からも荒天時等の運転がオーバートルクの運転状態となって、前記したように主タービンや減速機の損傷に至るおそれを生じる。   Furthermore, in the past, the main turbine and other components were designed with a large margin for output, but in recent years, the main turbine and other components have a margin for the hull in order to reduce manufacturing costs and reduce the size. From this point, too, the operation during stormy weather becomes an overtorque operation state, which may cause damage to the main turbine and the speed reducer as described above.

このようなことから、荒天時等のように負荷変動が大きな運転状況においても主タービンがオーバートルクの運転状態とならないように制限できる装置が切望されている。   For this reason, a device that can limit the main turbine so as not to be in an overtorque operation state even in an operation situation with a large load fluctuation such as during stormy weather is desired.

なお、前記特許文献1は、タービンフランジの内外温度に基いて回転数を増減速させようとするものであり、主タービンがオーバートルクの運転状態とならないように制限できるものではない。   In addition, the said patent document 1 tries to increase / decrease a rotation speed based on the internal / external temperature of a turbine flange, and cannot restrict | limit so that the main turbine may not be in the operation state of an overtorque.

そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、前記プロペラの実回転数を検出する回転数検出器と、該回転数検出器で検出した実回転数に適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実回転数テーブルとを設け、該実回転数テーブルから実回転数に対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設けている。このようにすれば、実回転数に基いて主タービンのトルクが設定値を超えないように制限することができる。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention relates to steam that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of a steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a steering wheel command. A main turbine torque limiting device for a turbine ship, in which a rotation speed detector for detecting the actual rotation speed of the propeller and a command rotation speed to be a shaft torque suitable for the actual rotation speed detected by the rotation speed detector are set. The actual rotational speed table is output, the command rotational speed corresponding to the actual rotational speed is output from the actual rotational speed table, and the command rotational speed is compared with the rotational speed of the handle command, and the low rotational speed is set as the handle command rotational speed. A control device is provided for controlling the opening degree of the control valve so that the torque of the main turbine is output and does not exceed a set value. In this way, it is possible to limit the torque of the main turbine so as not to exceed the set value based on the actual rotational speed.

また、蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、前記プロペラの実トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器で検出した実トルクに適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実トルクテーブルとを設け、該実トルクテーブルから実トルクに対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設けてもよい。このようにすれば、実トルクに基いて主タービンのトルクが設定値を超えないように制限することができる。   Further, a main turbine torque limiting device for a steam turbine ship that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of the steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a handle command, A torque detector that detects the actual torque of the propeller, and an actual torque table that sets a command rotational speed that is a shaft torque suitable for the actual torque detected by the torque detector, are provided from the actual torque table to the actual torque. The command rotational speed is output, the command rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command, and the low rotational speed is output as the steering wheel command rotational speed so that the torque of the main turbine does not exceed the set value. You may provide the control apparatus which controls an opening degree. In this way, it is possible to limit the torque of the main turbine so as not to exceed the set value based on the actual torque.

さらに、蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、前記プロペラの実回転数を検出する回転数検出器と該プロペラの実トルクを検出するトルク検出器とを設け、該回転数検出器で検出した実回転数に適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実回転数テーブルを設け、該実回転数テーブルから実回転数に対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数を主指令回転数として出力するとともに、前記トルク検出器で検出した実トルクに適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実トルクテーブルを設け、該実トルクテーブルから実トルクに対する指令回転数を出力し、該指令回転数と前記主指令回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設ければ、実回転数と実トルクとに基いて、より安定して主タービンのトルクが設定値を超えないように制限することができる。   Furthermore, a main turbine torque limiting device for a steam turbine ship that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of the steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a handle command, A rotational speed detector for detecting the actual rotational speed of the propeller and a torque detector for detecting the actual torque of the propeller are provided, and a command rotational speed that becomes a shaft torque suitable for the actual rotational speed detected by the rotational speed detector. The actual rotational speed table is set, the command rotational speed corresponding to the actual rotational speed is output from the actual rotational speed table, and the command rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command so that the lower rotational speed is the main command rotational speed. Is provided, and an actual torque table is set in which a command rotational speed is set to a shaft torque suitable for the actual torque detected by the torque detector. The command rotation speed for the main turbine is output, the command rotation speed is compared with the main command rotation speed, and a low rotation speed is output as the handle command rotation speed so that the torque of the main turbine does not exceed the set value. If a control device for controlling the opening degree of the valve is provided, it is possible to more stably limit the main turbine torque so as not to exceed the set value based on the actual rotational speed and the actual torque.

また、前記蒸気タービン船の主タービントルク制限装置において、前記実回転数に対する指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数を主指令回転数とし、該主指令回転数をタイムスケジューラによって所定時間で増減速させ、該増速又は減速させた主指令回転数と前記実トルクに対する指令回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力するようにすれば、最終的に操縦弁に出力されるハンドル指令回転数を実トルクで制限して、負荷上昇によるトルク上昇を安定して制限することができる。   Further, in the main turbine torque limiting device for the steam turbine ship, the command rotational speed with respect to the actual rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command, the low rotational speed is set as the main command rotational speed, and the main command rotational speed is set to the time. If the scheduler performs acceleration / deceleration in a predetermined time and compares the increased or decreased main command rotational speed with the command rotational speed for the actual torque, and outputs a lower rotational speed as the steering wheel command rotational speed, the final In addition, the steering command rotation speed output to the control valve can be limited by the actual torque, and the torque increase due to the load increase can be stably limited.

本願発明は、以上説明したような手段により、実際の負荷に応じて変化する主タービントルクがオーバートルクとならないように制限することが可能となる。   The present invention can limit the main turbine torque that changes according to the actual load so as not to become an overtorque by the means described above.

以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本願発明の一実施形態を示す蒸気タービン船における主タービントルク制限装置の構成図である。なお、この実施形態では、実回転数と実トルクとによって主タービンのトルクがオーバートルクとならないように制限する例を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main turbine torque limiting device in a steam turbine ship showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, an example will be described in which the actual turbine speed and the actual torque are limited so that the torque of the main turbine does not become overtorque.

図示するように、プロペラ1のプロペラ軸5を駆動する減速機2には、高圧の主タービン3と低圧タービン4とが設けられている。この実施形態では、低圧タービン4によって熱回収効率を上げているが、この低圧タービン4は無くてもよい。   As shown in the figure, the reduction gear 2 that drives the propeller shaft 5 of the propeller 1 is provided with a high-pressure main turbine 3 and a low-pressure turbine 4. In this embodiment, the heat recovery efficiency is increased by the low-pressure turbine 4, but the low-pressure turbine 4 may be omitted.

前記主タービン3には、主蒸気を供給する供給管6が接続されており、この供給管6には主蒸気の供給量を制御する操縦弁7が設けられている。また、前記プロペラ軸5には、このプロペラ軸5の実回転数を検出する回転数検出器8と、このプロペラ軸5に作用する実トルクを検出するトルク検出器9とが設けられている。これら回転数検出器8とトルク検出器9とは、配線11,12によって制御装置10と接続されている。   A supply pipe 6 for supplying main steam is connected to the main turbine 3, and a control valve 7 for controlling the supply amount of the main steam is provided in the supply pipe 6. The propeller shaft 5 is provided with a rotational speed detector 8 for detecting the actual rotational speed of the propeller shaft 5 and a torque detector 9 for detecting the actual torque acting on the propeller shaft 5. The rotation speed detector 8 and the torque detector 9 are connected to the control device 10 by wirings 11 and 12.

この制御装置10と前記操縦弁7とは配線13によって接続されており、制御装置10からの信号に基いて開度調整がなされるように構成されている。この操縦弁7の開度調整によって主タービン3に供給される主蒸気量が制御される。蒸気タービン船が航行モードで運転されている時には、この操縦弁7の開度調整による主蒸気量によって主タービン3の回転数が決まる。このような主タービントルク制限装置50の詳細を以下に説明する。   The control device 10 and the control valve 7 are connected by a wiring 13 and are configured such that the opening degree is adjusted based on a signal from the control device 10. The amount of main steam supplied to the main turbine 3 is controlled by adjusting the opening degree of the control valve 7. When the steam turbine ship is operated in the navigation mode, the rotation speed of the main turbine 3 is determined by the main steam amount by adjusting the opening degree of the control valve 7. Details of the main turbine torque limiting device 50 will be described below.

図2は図1に示す主タービントルク制限装置における実回転数に基づいて主タービンのトルクを制限するようにした機能を示すブロック図であり、図3は図2に示す実回転数に対する指令回転数を示すグラフである。図4は図1に示す主タービントルク制限装置における実トルクに基づいて主タービンのトルクを制限するようにした機能を示すブロック図であり、図5は図4に示す実トルクに対する指令回転数を示すグラフである。なお、これらの図において、「ハンドル指令」と「指令回転数」とは表現が異なるが、「ハンドル指令」は主タービンの回転数を指令する回転数信号のことで主タービンに対する「指令回転数」と同じであり、信号の位置で表現を異ならせたものである。   FIG. 2 is a block diagram showing the function of limiting the torque of the main turbine based on the actual rotational speed in the main turbine torque limiting device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a commanded rotation for the actual rotational speed shown in FIG. It is a graph which shows a number. 4 is a block diagram showing a function of limiting the torque of the main turbine based on the actual torque in the main turbine torque limiting device shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows the command rotational speed for the actual torque shown in FIG. It is a graph to show. In these figures, the expression “handle command” and “command rotational speed” are different, but the “handle command” is a rotational speed signal that commands the rotational speed of the main turbine. The expression is different depending on the position of the signal.

図2に示すように、船橋14(Wheel House)からのハンドル指令15と、機関制御室16(Engine Control Room)からのハンドル指令17とが制御装置10(図示する縦線の右側は制御装置内を示す。)に入力されており、これらの指令のいずれかがセレクション18によって選択されるように構成されている。19は、船橋14および機関制御室16から出力されたレバー傾転角を操縦弁開度パーセントのハンドル指令15,17に変換する変換テーブルである。   As shown in FIG. 2, a steering wheel command 15 from the bridge 14 (Wheel House) and a steering wheel command 17 from the engine control room 16 (Engine Control Room) are controlled by the control device 10 (the right side of the vertical line in the figure is inside the control device). And one of these commands is selected by the selection 18. Reference numeral 19 is a conversion table for converting the lever tilt angle output from the bridge 14 and the engine control room 16 into the steering wheel commands 15 and 17 of the control valve opening percentage.

そして、セレクション18によって選択された側のハンドル指令15又は17がハンドル指令テーブル20によってハンドル指令回転数21(ハンドル指令)に変換されて出力される。このハンドル指令回転数21は、ハンドル指令テーブル20によって前進(AHEAD)又は後進(ASTERN)、もしくは停止(STOP)位置でのハンドル指令15又は17(横軸)の大きさに応じて、主タービン3の最大回転数に対する割合の主指令回転数(縦軸)として出力される。   Then, the handle command 15 or 17 on the side selected by the selection 18 is converted into a handle command rotational speed 21 (handle command) by the handle command table 20 and output. The steering wheel command speed 21 is determined by the steering wheel command table 20 according to the magnitude of the steering wheel command 15 or 17 (horizontal axis) at the forward (AHEAD), backward (ASTERN), or stop (STOP) position. Is output as the main command rotational speed (vertical axis) as a percentage of the maximum rotational speed.

一方、プロペラ軸5(図1)から検出された実回転数22が制御装置10に入力されている。この入力された実回転数22は、実回転数テーブル23によって主タービンがオーバートルクとならないような第1指令回転数24として出力される。   On the other hand, the actual rotational speed 22 detected from the propeller shaft 5 (FIG. 1) is input to the control device 10. The input actual rotational speed 22 is output as a first command rotational speed 24 by the actual rotational speed table 23 so that the main turbine does not become overtorque.

図3に示すように、この実施形態における実回転数テーブル23は、横軸に実回転数の最大回転数に対する割合を示し、縦軸に指令回転数の最大回転数に対する割合を示している。また、この実施形態では、図の右側に示す前進側(AHEAD)、図の左側に示す後進側(ASTERN)共に、横軸に示す実回転数のほぼ50%の範囲となる操船モードでは指令回転数24を50%の一定にして指令回転数を制限しないようにしている。そして、実回転数が50%を超える航行モードでは、前進側および後進側共に、実回転数にほぼ比例するように指令回転数24を増加させるような制限を与えている。   As shown in FIG. 3, in the actual rotational speed table 23 in this embodiment, the horizontal axis indicates the ratio of the actual rotational speed to the maximum rotational speed, and the vertical axis indicates the ratio of the command rotational speed to the maximum rotational speed. Further, in this embodiment, both the forward side (AHEAD) shown on the right side of the figure and the reverse side (ASTERN) shown on the left side of the figure have command rotations in the ship maneuvering mode that is in the range of about 50% of the actual rotational speed shown on the horizontal axis. The number 24 is kept constant at 50% so as not to limit the command rotational speed. In the navigation mode in which the actual rotational speed exceeds 50%, the forward speed and the reverse speed are both restricted to increase the command rotational speed 24 so as to be substantially proportional to the actual rotational speed.

図2に示すように、この実回転数テーブル23から出力された第1指令回転数24は、第1低側選択手段25(LOW SELECT)によって前記ハンドル指令テーブル20から出力されたハンドル指令回転数21と比較される。この低側選択手段25は、ハンドル指令回転数21と第1指令回転数24とを比較して低い方を選択して出力する手段である。例えば、ハンドル指令回転数21が第1指令回転数24よりも高い場合には第1指令回転数24が選択されて出力され、ハンドル指令回転数21が第1指令回転数24よりも低い場合はハンドル指令回転数21が選択されて出力される。   As shown in FIG. 2, the first command speed 24 output from the actual speed table 23 is the handle command speed output from the handle command table 20 by the first low-side selection means 25 (LOW SELECT). Compare with 21. The low side selection means 25 is a means for comparing the steering wheel command rotational speed 21 with the first command rotational speed 24 and selecting and outputting the lower one. For example, when the handle command rotational speed 21 is higher than the first command rotational speed 24, the first command rotational speed 24 is selected and output, and when the handle command rotational speed 21 is lower than the first command rotational speed 24, The steering wheel command rotational speed 21 is selected and output.

つまり、航行モードにおいては、ハンドル指令15又は17に応じたハンドル指令回転数21と、実回転数から主タービン3の運転に適した上限の指令回転数24とが比較され、それらの低い方が低側選択手段25で選択されて主指令回転数26(後述する実トルクによる回転数制限がない場合は、ハンドル指令回転数となる。)として出力されるようにしている。   That is, in the navigation mode, the steering wheel command rotational speed 21 corresponding to the steering wheel command 15 or 17 is compared with the upper limit command rotational speed 24 suitable for the operation of the main turbine 3 from the actual rotational speed, and the lower one of them is compared. It is selected by the low-side selection means 25 and output as a main command rotational speed 26 (when there is no rotational speed limitation by actual torque described later, this is the steering wheel command rotational speed).

したがって、航行モードでは、プロペラ軸5の回転数に関係なく大きなハンドル指令15又は17を出したとしても、プロペラ軸5の実回転数が低い場合には実回転数テーブル23からその実回転数に適した指令回転数24が出力されるので、ハンドル指令15又は17がこの指令回転数24を超える場合でも低側選択手段25によって指令回転数24が選択されて実回転数に適した回転数以上の指令がでないように制限される。これにより、プロペラ軸5の回転数が負荷上昇等で低下した場合には主指令回転数26が制限されるので、主タービン3のトルクが大きく上昇するのを制限することができる。   Therefore, in the navigation mode, even if a large steering command 15 or 17 is issued regardless of the rotational speed of the propeller shaft 5, if the actual rotational speed of the propeller shaft 5 is low, the actual rotational speed table 23 is suitable for the actual rotational speed. Therefore, even when the steering wheel command 15 or 17 exceeds the command rotational speed 24, the command rotational speed 24 is selected by the low-side selection means 25 and exceeds the rotational speed suitable for the actual rotational speed. Restricted so that the directive is not. As a result, when the rotational speed of the propeller shaft 5 decreases due to an increase in load or the like, the main command rotational speed 26 is limited, so that it is possible to limit the torque of the main turbine 3 from significantly increasing.

なお、この実施形態では主指令回転数26(ハンドル指令回転数)として回転数を用いているため、ハンドル指令テーブル20の後に低側選択手段25を設けているが、実回転数から前記ハンドル指令15又は17と同一の信号を出力するように構成すれば、ハンドル指令テーブル20の前に低側選択手段25が設けられる。   In this embodiment, since the rotational speed is used as the main command rotational speed 26 (handle command rotational speed), the low-side selection means 25 is provided after the handle command table 20, but the steering wheel command is calculated from the actual rotational speed. If configured to output the same signal as 15 or 17, the low-side selection means 25 is provided in front of the handle command table 20.

一方、制御装置10には、操縦弁7の弁開度27が入力されている。この弁開度は弁開度変換テーブル28によって回転数相当の信号29に変換されている。この図では1つの弁開度変換テーブル28によって変換されているが、複数の変換テーブルを設けるようにしてもよい。   On the other hand, the valve opening 27 of the control valve 7 is input to the control device 10. The valve opening is converted into a signal 29 corresponding to the rotational speed by the valve opening conversion table 28. In this figure, it is converted by one valve opening conversion table 28, but a plurality of conversion tables may be provided.

この回転数相当の信号29と前記主指令回転数26とが、選択部30によって選択され、図示する[A]に出力される。   The signal 29 corresponding to the rotational speed and the main command rotational speed 26 are selected by the selector 30 and output to [A] shown in the figure.

図4に示すように、前記図2の[A]と図4の[A]とは同一であり、選択部30から入力された主指令回転数26(又は回転数相当の信号29)はタイムスケジューラ31に入力されている。このタイムスケジューラ31では、横軸に示す所定の時間で縦軸に示す前記主指令回転数26(ハンドル指令回転数)まで徐々に回転数を上昇させるように制御される。タイムスケジューラ31は、蒸気タービン船に応じて設定されている。このタイムスケジューラ31から出力された主指令回転数26がこの制御装置10(図の両側部に示す縦線の内側)に取り込まれている回転数信号32と比較部33で比較され、タイムスケジューラ31に基づく時間と回転数との関係を保つようにフィードバック制御されている。   As shown in FIG. 4, [A] in FIG. 2 and [A] in FIG. 4 are the same, and the main command rotational speed 26 (or signal 29 corresponding to the rotational speed) input from the selection unit 30 is the time. Input to the scheduler 31. The time scheduler 31 is controlled to gradually increase the rotational speed up to the main command rotational speed 26 (handle command rotational speed) indicated on the vertical axis at a predetermined time indicated on the horizontal axis. The time scheduler 31 is set according to the steam turbine ship. The main command rotational speed 26 output from the time scheduler 31 is compared with the rotational speed signal 32 taken in the control device 10 (inside the vertical lines shown on both sides in the figure) by the comparison section 33, and the time scheduler 31 The feedback control is performed so as to maintain the relationship between the time based on the rotation speed and the rotation speed.

一方、プロペラ軸5(図1)から検出された実トルク34が制御装置10に入力されている。この入力された実トルク34は、実トルクテーブル35によって主タービンがオーバートルクとならないような第2指令回転数36として出力される。   On the other hand, the actual torque 34 detected from the propeller shaft 5 (FIG. 1) is input to the control device 10. The input actual torque 34 is output as a second command rotational speed 36 so that the main turbine does not become overtorque by the actual torque table 35.

図5に示すように、この実施形態における実トルクテーブル35は、横軸に実トルクの最大トルクに対する割合を示し、縦軸に指令回転数の最大回転数に対する割合を示している。また、この実施形態では、横軸に示す実トルクのほぼ30%の範囲となる操船モードでは指令回転数36を約68%の一定にして指令回転数を制限しないようにしている。そして、実トルクがほぼ30%を超える航行モードでは、実トルクの上昇に伴って徐々に指令回転数36の上昇率が小さくなるような制限を与えている。   As shown in FIG. 5, in the actual torque table 35 in this embodiment, the horizontal axis indicates the ratio of the actual torque to the maximum torque, and the vertical axis indicates the ratio of the command rotation speed to the maximum rotation speed. In this embodiment, in the ship maneuvering mode in which the actual torque shown on the horizontal axis is in the range of about 30%, the command rotational speed 36 is kept constant at approximately 68% so as not to limit the command rotational speed. In the navigation mode in which the actual torque exceeds approximately 30%, there is a restriction that the rate of increase of the command rotational speed 36 gradually decreases as the actual torque increases.

この実トルクテーブル35から出力された第2指令回転数36は、第2低側選択手段37(LOW SELECT)によって前記タイムスケジューラからの主指令回転数26と比較される。この第2低側選択手段37は、主指令回転数26と第2指令回転数36とを比較して低い方を選択する手段である。例えば、主指令回転数26が第2指令回転数36よりも高い場合には第2指令回転数36が選択されて出力され、主指令回転数26が第2指令回転数36よりも引く場合は主指令回転数26が選択されて出力される。   The second command rotational speed 36 output from the actual torque table 35 is compared with the main command rotational speed 26 from the time scheduler by the second low side selection means 37 (LOW SELECT). The second low-side selection means 37 is means for comparing the main command rotational speed 26 and the second command rotational speed 36 and selecting the lower one. For example, when the main command rotational speed 26 is higher than the second command rotational speed 36, the second command rotational speed 36 is selected and output, and when the main command rotational speed 26 is subtracted from the second command rotational speed 36, The main command rotational speed 26 is selected and output.

つまり、航行モードにおいては、主指令回転数26と、実トルクから主タービン3の運転に適した上限の指令回転数36とが比較され、それらの低い方が低側選択手段37で選択されてハンドル指令回転数38として出力されるようにしている。   That is, in the navigation mode, the main command rotational speed 26 is compared with the upper limit command rotational speed 36 suitable for the operation of the main turbine 3 based on the actual torque, and the lower one is selected by the low-side selection means 37. It is output as the steering wheel command rotational speed 38.

したがって、航行モードでは、プロペラ軸5に作用するトルクがオーバートルクとなるような大きな主指令回転数26がタイムスケジューラ31から出力されたとしても、プロペラ軸5の実トルク34が高い場合には実トルクテーブル35によってその実トルク34に適した指令回転数36がハンドル指令回転数38として出力されるので、主指令回転数26がこの指令回転数36を超える場合には低側選択手段37によって指令回転数36が選択されて実トルク34に適した回転数以上の指令がでないように制限される。   Therefore, in the navigation mode, even if a large main command rotational speed 26 at which the torque acting on the propeller shaft 5 becomes an overtorque is output from the time scheduler 31, the actual torque 34 of the propeller shaft 5 is high when the actual torque 34 is high. Since the command table speed 36 suitable for the actual torque 34 is output by the torque table 35 as the handle command speed 38, when the main command speed 26 exceeds the command speed 36, the low-side selection means 37 performs the command speed. The number 36 is selected and the command is limited so that a command exceeding the rotation speed suitable for the actual torque 34 is not issued.

この低側選択手段37から出力されるハンドル指令回転数38は、自動運転信号39との選択部40を介して弁開度変換テーブル41によって操縦弁7(図1)を操作する電気信号に変換され、操縦弁7の開度を操作する信号として制御装置10から操縦弁7に出力される。なお、この弁開度変換テーブル41では、回転数信号を操縦弁7の弁リフト量を制御する信号に変換しているが、装置構成に応じた変換テーブルを設けて変換するようにすればよい。   The steering wheel command rotation speed 38 output from the low-side selection means 37 is converted into an electric signal for operating the control valve 7 (FIG. 1) by the valve opening conversion table 41 via the selection unit 40 with the automatic operation signal 39. Then, it is output from the control device 10 to the control valve 7 as a signal for operating the opening degree of the control valve 7. In this valve opening conversion table 41, the rotation speed signal is converted into a signal for controlling the valve lift amount of the control valve 7. However, a conversion table corresponding to the device configuration may be provided for conversion. .

これにより、主タービン3の回転数信号として出力されたハンドル指令回転数38に対応するように、操縦弁7によって主タービン3に供給される主蒸気の量、すなわち、操縦弁7の弁リフト量が制御される。   Accordingly, the amount of main steam supplied to the main turbine 3 by the control valve 7, that is, the valve lift amount of the control valve 7 so as to correspond to the steering command rotational speed 38 output as the rotational speed signal of the main turbine 3. Is controlled.

しかも、この実施形態では、上述した図2に示すように、ハンドル指令15又は17を実回転数22に応じた指令回転数24で制限するとともに、この指令回転数24で制限した主指令回転数26を、図4に示すように実トルク34に応じた指令回転数36で制限するようにしているので、実回転数と実トルクとに基いて主タービンのトルクがオーバートルクとならないような設定値を超えないように制限することが安定して行える。   In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 2 described above, the steering wheel command 15 or 17 is limited by the command rotational speed 24 corresponding to the actual rotational speed 22, and the main command rotational speed limited by this command rotational speed 24. 26 is limited by a command rotational speed 36 corresponding to the actual torque 34 as shown in FIG. 4, so that the main turbine torque does not become an overtorque based on the actual rotational speed and the actual torque. It is possible to stably limit the value so as not to exceed the value.

すなわち、この実施形態によれば、航行モードでは、プロペラ軸5の回転数に関係なく大きなハンドル指令15,17を出したとしても、プロペラ軸5の実回転数が低い場合には実回転数テーブル23からその実回転数に適した指令回転数24が出力されて、ハンドル指令15,17がこの指令回転数24を超える場合には低側選択手段25によって指令回転数24が選択されて主指令回転数26として出力され、そして、この主指令回転数26が、プロペラ軸5の実トルクに適した回転数として実トルクテーブル35から出力された指令回転数36と比較され、主指令回転数26がこの指令回転数36を超える場合には低側選択手段37によって指令回転数36が選択されて実トルクに適した回転数以上の指令回転数がでないようにハンドル指令回転数38が制限されるので、実回転数および実トルクの両方から制限された回転数以上の回転数となる量の主蒸気が主タービン3に供給されないように操縦弁7の弁開度を制御することができる。   That is, according to this embodiment, in the navigation mode, even if a large steering command 15 or 17 is issued regardless of the rotation speed of the propeller shaft 5, the actual rotation speed table is used when the actual rotation speed of the propeller shaft 5 is low. 23, a command rotational speed 24 suitable for the actual rotational speed is output, and when the steering wheel commands 15 and 17 exceed the command rotational speed 24, the command rotational speed 24 is selected by the low side selection means 25 and the main command rotational speed is selected. The main command rotational speed 26 is then compared with the command rotational speed 36 output from the actual torque table 35 as the rotational speed suitable for the actual torque of the propeller shaft 5, and the main command rotational speed 26 is obtained. When the command rotational speed 36 is exceeded, the command rotational speed 36 is selected by the low-side selection means 37 so that the command rotational speed is not more than the rotational speed suitable for the actual torque. Since the command rotational speed 38 is limited, the valve opening of the control valve 7 is prevented so that the main steam is not supplied to the main turbine 3 in an amount equal to or higher than the rotational speed limited from both the actual rotational speed and the actual torque. Can be controlled.

したがって、操船者等の運転操作にかかわらず、主タービン3がオーバートルクの状態で運転されることはなく、荒天時等で外力が作用した場合でも主タービン3を設計範囲内で安定して運転することが可能となる。   Therefore, the main turbine 3 is not operated in an overtorque state regardless of the operation of the operator or the like, and the main turbine 3 is stably operated within the design range even when an external force is applied during stormy weather. It becomes possible to do.

上述した実施形態においては、実回転数テーブル23と実トルクテーブル35とから出力された第1指令回転数24と第2指令回転数36とによって主タービン3への主蒸気量を制限するようにしているが、実回転数又は実トルクのいずれか一方のみでも主タービン3への主蒸気量を制限することはできる。この主蒸気量が制限された場合、操縦者等が確認できるように警報を出してもよい。   In the embodiment described above, the amount of main steam to the main turbine 3 is limited by the first command speed 24 and the second command speed 36 output from the actual speed table 23 and the actual torque table 35. However, the main steam amount to the main turbine 3 can be limited only by either the actual rotational speed or the actual torque. When the main steam amount is limited, an alarm may be issued so that a pilot or the like can check.

なお、上述した実施形態における実回転数テーブル23や実トルクテーブル35における指令回転数24,36の制限カーブは一例であり、船体の大きさや主タービン3の特性、その他、使用条件に応じて設定すればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。   The limit curves for the command rotation speeds 24 and 36 in the actual rotation speed table 23 and the actual torque table 35 in the embodiment described above are merely examples, and are set according to the size of the hull, the characteristics of the main turbine 3, and other use conditions. What is necessary is just to be sufficient and it is not limited to embodiment mentioned above.

また、上述した実施形態では、プロペラ軸5から実回転数と実トルクとを検出するように構成しているが、減速機2や主タービン3からこれらを検出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the actual rotational speed and the actual torque are detected from the propeller shaft 5, but they may be detected from the speed reducer 2 and the main turbine 3.

さらに、上述した実施形態は最良の実施形態の一例を示しており、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。   Further, the above-described embodiment shows an example of the best embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. .

本願発明に係る蒸気タービン船の主タービントルク制限装置は、様々な海象状況において蒸気タービン船の主タービンがオーバートルクとならないように運転するために有用である。   The steam turbine ship main turbine torque limiting device according to the present invention is useful for operating the main turbine of the steam turbine ship so as not to be over-torque in various marine conditions.

本願発明の一実施形態を示す蒸気タービン船における主タービントルク制限装置の構成図である。It is a block diagram of the main turbine torque limiting apparatus in the steam turbine ship which shows one Embodiment of this invention. 図1に示す主タービントルク制限装置における実回転数に基づいて主タービンのトルクを制限するようにした機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a function for limiting the torque of the main turbine based on the actual rotational speed in the main turbine torque limiting device shown in FIG. 1. 図2に示す実回転数に対する指令回転数を示すグラフである。It is a graph which shows the command rotation speed with respect to the actual rotation speed shown in FIG. 図1に示す主タービントルク制限装置における実トルクに基づいて主タービンのトルクを制限するようにした機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a function for limiting the torque of the main turbine based on the actual torque in the main turbine torque limiting device shown in FIG. 1. 図4に示す実トルクに対する指令回転数を示すグラフである。It is a graph which shows the command rotation speed with respect to the actual torque shown in FIG. 蒸気タービン船における操縦弁の開度一定制御時の操縦弁開度と主タービン回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the control valve opening degree at the time of the control valve opening constant control in a steam turbine ship, and the main turbine rotation speed. 蒸気タービン船における主タービン運転制限カーブを示すグラフである。It is a graph which shows the main turbine operation restriction curve in a steam turbine ship.

符号の説明Explanation of symbols

1…プロペラ
2…減速機
3…主タービン
4…低圧タービン
5…プロペラ軸
6…供給管
7…操縦弁
8…回転数検出器
9…トルク検出器
10…制御装置
11,12,13…配線
14…船橋
15…ハンドル指令
16…機関制御室
17…ハンドル指令
18…セレクション
19…変換テーブル
20…ハンドル指令テーブル
21…ハンドル指令回転数
22…実回転数
23…実回転数テーブル
24…第1指令回転数
25…第1低側選択手段
26…主指令回転数(ハンドル指令回転数)
27…弁開度
28…弁開度変換テーブル
29…回転数相当の信号
30…選択部
31…タイムスケジューラ
32…回転数信号
33…比較部
34…実トルク
35…実トルクテーブル
36…第2指令回転数
37…第2低側選択手段
38…ハンドル指令回転数
39…自動運転信号
40…選択部
41…弁開度変換テーブル
50…主タービントルク制限装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Propeller 2 ... Reduction gear 3 ... Main turbine 4 ... Low pressure turbine 5 ... Propeller shaft 6 ... Supply pipe 7 ... Steering valve 8 ... Speed detector 9 ... Torque detector 10 ... Controller 11, 12, 13 ... Wiring 14 ... Funabashi 15 ... Handle command 16 ... Engine control room 17 ... Handle command 18 ... Selection 19 ... Conversion table 20 ... Handle command table 21 ... Handle command rotation speed 22 ... Actual rotation speed 23 ... Actual rotation speed table 24 ... First command rotation Number 25 ... 1st low side selection means 26 ... Main command rotation speed (handle command rotation speed)
27 ... Valve opening 28 ... Valve opening conversion table 29 ... Signal corresponding to rotation speed 30 ... Selection unit 31 ... Time scheduler 32 ... Revolution signal 33 ... Comparison unit 34 ... Actual torque 35 ... Actual torque table 36 ... Second command Number of revolutions 37 ... second low side selection means 38 ... steering wheel command speed 39 ... automatic operation signal 40 ... selection unit 41 ... valve opening conversion table 50 ... main turbine torque limiter

Claims (4)

蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、
前記プロペラの実回転数を検出する回転数検出器と、該回転数検出器で検出した実回転数に適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実回転数テーブルとを設け、該実回転数テーブルから実回転数に対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設けた蒸気タービン船の主タービントルク制限装置。
A main turbine torque limiting device for a steam turbine ship that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of a steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a handle command,
A rotational speed detector for detecting the actual rotational speed of the propeller, and an actual rotational speed table in which a command rotational speed that is a shaft torque suitable for the actual rotational speed detected by the rotational speed detector is set. Outputs the command rotation speed for the actual rotation speed from the number table, compares the command rotation speed with the rotation speed of the steering wheel command, and outputs a low rotation speed as the steering wheel command rotation speed, and the torque of the main turbine exceeds the set value. A main turbine torque limiting device for a steam turbine ship provided with a control device for controlling the opening degree of the control valve so as not to exist.
蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、
前記プロペラの実トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器で検出した実トルクに適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実トルクテーブルとを設け、該実トルクテーブルから実トルクに対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設けた蒸気タービン船の主タービントルク制限装置。
A main turbine torque limiting device for a steam turbine ship that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of a steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a handle command,
A torque detector that detects the actual torque of the propeller, and an actual torque table that sets a command rotational speed that is a shaft torque suitable for the actual torque detected by the torque detector, are provided from the actual torque table to the actual torque. The command rotational speed is output, the command rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command, and the low rotational speed is output as the steering wheel command rotational speed so that the torque of the main turbine does not exceed the set value. A main turbine torque limiting device for a steam turbine ship provided with a control device for controlling the opening degree.
蒸気タービン船のプロペラを駆動する主タービンの航行モードにおける回転数制御を、ハンドル指令に基づく操縦弁の開度調整による主蒸気量で行う蒸気タービン船の主タービントルク制限装置であって、
前記プロペラの実回転数を検出する回転数検出器と該プロペラの実トルクを検出するトルク検出器とを設け、該回転数検出器で検出した実回転数に適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実回転数テーブルを設け、該実回転数テーブルから実回転数に対する指令回転数を出力し、該指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数を主指令回転数として出力するとともに、前記トルク検出器で検出した実トルクに適した軸トルクとなる指令回転数を設定した実トルクテーブルを設け、該実トルクテーブルから実トルクに対する指令回転数を出力し、該指令回転数と前記主指令回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力して主タービンのトルクが設定値を超えないように前記操縦弁の開度を制御する制御装置を設けた蒸気タービン船の主タービントルク制限装置。
A main turbine torque limiting device for a steam turbine ship that performs rotation speed control in a navigation mode of a main turbine that drives a propeller of a steam turbine ship with a main steam amount by adjusting an opening degree of a control valve based on a handle command,
A rotational speed detector for detecting the actual rotational speed of the propeller and a torque detector for detecting the actual torque of the propeller are provided, and a command rotational speed that becomes a shaft torque suitable for the actual rotational speed detected by the rotational speed detector. The actual rotational speed table is set, the command rotational speed corresponding to the actual rotational speed is output from the actual rotational speed table, and the command rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command so that the lower rotational speed is the main command rotational speed. Is provided with an actual torque table in which a command rotational speed that is suitable for the actual torque detected by the torque detector is set, and the command rotational speed for the actual torque is output from the actual torque table. A control device for controlling the opening degree of the control valve so that the torque of the main turbine does not exceed a set value by comparing the rotational speed with the main command rotational speed and outputting a low rotational speed as the handle command rotational speed. The main turbine torque limiting device of the steam turbine ship provided.
前記実回転数に対する指令回転数とハンドル指令の回転数とを比較して低い回転数を主指令回転数とし、該主指令回転数をタイムスケジューラによって所定時間で増減速させ、該増速又は減速させた主指令回転数と前記実トルクに対する指令回転数とを比較して低い回転数をハンドル指令回転数として出力するようにした請求項3記載の蒸気タービン船の主タービントルク制限装置。

The command rotational speed with respect to the actual rotational speed is compared with the rotational speed of the steering wheel command, and the low rotational speed is set as the main command rotational speed. 4. The main turbine torque limiting device for a steam turbine ship according to claim 3, wherein the main command rotational speed and the command rotational speed for the actual torque are compared and a low rotational speed is output as the steering wheel command rotational speed.

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