JP2005304262A - Generator unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置の技術に関する。より詳細には、停止中の発電装置を起動させる際の運転制御方法に関する。 The present invention relates to a technology of a power generation device. More specifically, the present invention relates to an operation control method when starting a stopped power generation device.
従来、パッケージと呼ばれる筐体内にエンジン等の駆動源と、発電機と、これらを制御するための制御装置(以下、「発電機盤」とする)を具備する発電装置は公知となっている。
また、前記発電機の負荷率を増減させる制御について開示する文献も存在する(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1では、負荷投入等により負荷が急激に増加した場合に、前記励磁電流の負荷率を減少させ、エンジンの負荷を軽減し、エンジンの回転数の低下率を許容範囲内に抑えることとする技術を提案している。
尚、ここにいう発電機の負荷率とは、発電機にかける負荷の割合、即ち、励磁電流の大きさを意味するものであり、負荷率0%とする指令がなされる場合には、発電機にて発電が行われないものとし、エンジンには発電に要するエネルギーが必要とされず、エンジンは低負荷状態となる一方、負荷率100%とする指令がなされる場合には、発電機において最大電力が発電されるものであり、エンジンは高負荷状態となることになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power generation apparatus including a drive source such as an engine, a generator, and a control device (hereinafter referred to as “generator panel”) for controlling these in a housing called a package is known.
There is also a document that discloses control for increasing or decreasing the load factor of the generator (see, for example, Patent Document 1). In this
The load factor of the generator referred to here means the ratio of the load applied to the generator, that is, the magnitude of the excitation current. When a command to set the load factor to 0% is issued, If the machine does not generate power and the engine does not require the energy required for power generation and the engine is in a low load state while the load factor is 100%, The maximum power is generated, and the engine is in a high load state.
ところで、停止中の発電装置を起動させて電力負荷へ電力供給を行う場合には、当該発電装置の発電機の負荷率を最大(100%;最大発電能力を発揮できる状態)としたうえで、電力負荷への電力供給が開始されることが望ましい。電力負荷の電力要求に広範囲に対応できる、つまり、大電力の要求に対応できる状態としておき、小電力の要求の場合にはエンジンの出力を下げることで対応させる、といった最良の負荷追従能力を発揮できるようになるからである。
このため、停止中の発電装置を起動させて電力負荷へ電力供給を行う場合には、発電機の負荷率を早期に100%に到達させ、最大発電能力を発揮できるような状態とすることが望まれる。つまり、負荷追従能力が早期に確立されることが望まれているのである。
尚、ここにいう発電機の負荷率とは、発電機にかける負荷の割合を意味するものであり、負荷率0%とする指令がなされる場合には、発電機にて発電が行われないものとし、エンジンには発電に要するエネルギーが必要とされず、エンジンは低負荷状態となる一方、負荷率100%とする指令がなされる場合には、発電機において最大電力が発電されるものであり、エンジンは高負荷状態となることになる。
By the way, when power is supplied to a power load by starting a stopped power generator, the load factor of the generator of the power generator is maximized (100%; a state where the maximum power generation capacity can be exhibited). It is desirable to start power supply to the power load. Exhibits the best load following capability that can respond to the power demand of the power load in a wide range, that is, the state that can respond to the demand of high power, and respond to the demand of low power by lowering the engine output Because it will be possible.
For this reason, when power is supplied to a power load by starting a power generation device that is stopped, the load factor of the generator may reach 100% at an early stage so that the maximum power generation capacity can be achieved. desired. That is, it is desired that the load following capability is established early.
Here, the load factor of the generator means the ratio of the load applied to the generator, and when a command to set the load factor to 0% is given, no power is generated by the generator. The engine does not require the energy required for power generation, and the engine is in a low load state. On the other hand, when a command to set the load factor to 100% is issued, the generator generates maximum power. Yes, the engine will be in a high load state.
以上の点に関し、図6に示すごとく、発電機盤での制御において、負荷率Fa(縦軸に示され、発電能力に相当する)を100%とするまでに要する時間として時間T1を想定し、発電機の負荷率Faの指令を0%から100%まで比例的に上昇させ、点Aに到達させる負荷率Faの制御を行った場合では、エンジンは、時間T1経過後においても発電機4の負荷率100%に対応する出力を発揮できる状態に至らず、実際に発電される電力は、負荷率100%に対応する電力に満たないものであった。そして、実際に負荷率100%の発電能力が発揮されるまでには、時間T3を要するものであり、点Cの位置において、実際に負荷率100%の発電能力が発揮されるものであった。
このように、発電装置が最大の発電能力を発揮し得る状態を早期に確立すべく、時間T1を想定し、比例的に負荷率の指令を上昇させた場合では、想定された時間T1においては、最大の発電能力を発揮することができず、それよりも長い時間T3経過後に、ようやく最大の発電能力が発揮されるものであり、このタイムラグの発生が電力供給の信頼性を損なうといった点で問題となっていた。
これは、停止中の発電装置を起動させる場合において、エンジンに対する負荷率Faの範囲が0%から略50%の間では、発電機からエンジンにかかる負荷が小さいため、エンジンや過給機等が十分に立ち上がっていない、つまりは、エンジンの系が定常状態になっていなくても、エンジンの回転数を前記負荷率Faの上昇に追従させることが可能となるが、指令される負荷率Faの範囲が略50%から100%の間では、発電機からエンジンにかかる負荷が大きく、エンジンの系が定常状態になっていない起動時では、前記エンジンの回転数を前記負荷率Faの上昇に追従させることができず、時間遅れ(制御遅れ)が発生するといったことを原因とするものである。
Regarding the above points, as shown in FIG. 6, in the control on the generator panel, the time T1 is assumed as the time required to set the load factor Fa (shown on the vertical axis and corresponding to the power generation capacity) to 100%. When the load factor Fa is increased proportionally from 0% to 100% and the load factor Fa is controlled so as to reach the point A, the engine can generate the
As described above, in order to quickly establish a state in which the power generation device can exhibit the maximum power generation capacity, assuming the time T1 and proportionally increasing the load factor command, at the assumed time T1 The maximum power generation capacity cannot be exhibited, and the maximum power generation capacity is finally exhibited after a longer time T3, and the occurrence of this time lag impairs the reliability of power supply. It was a problem.
This is because, when starting a power generation device that is stopped, when the range of the load factor Fa to the engine is between 0% and about 50%, the load applied to the engine from the generator is small. Even if the engine system is not sufficiently raised, that is, even if the engine system is not in a steady state, the engine speed can be made to follow the increase in the load factor Fa. When the range is approximately 50% to 100%, the load applied to the engine from the generator is large, and at the start-up time when the engine system is not in a steady state, the engine speed follows the increase in the load factor Fa. This is because time delay (control delay) occurs.
また、上記特許文献1では、停止中の発電装置を起動させる場合における具体的な負荷率の制御方法については、検討がなされておらず、上記のタイムラグの発生の問題の解決策とはならないものである。
Moreover, in the said
そこで、本発明では、停止中の発電装置を起動させる場合に、発電装置が最大の発電能力を発揮し得る状態を早期に確立すべく、新たな運転制御方法を提案するものである。 Therefore, in the present invention, a new operation control method is proposed in order to quickly establish a state in which the power generation device can exhibit the maximum power generation capacity when the stopped power generation device is started.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
即ち、請求項1においては、発電機盤にて運転制御が行われる発電装置であって、前記発電機盤は、停止中の発電装置を起動させ、電力負荷へ電力供給を行う場合に、発電機の負荷率の指令を、最小負荷率から最大負荷率まで上昇させる過程において、負荷率を所定負荷率に到達させた後、当該所定負荷率を所定時間だけ維持し、その後、負荷率を最大負荷率に上昇させることとするとともに、負荷率を最大負荷率に到達させた後、遮断器を投入し、電力負荷への電力供給を開始させることとするものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, the power generator is controlled by the generator panel, and the generator panel generates power when the stopped power generator is activated to supply power to the power load. In the process of increasing the machine load factor command from the minimum load factor to the maximum load factor, after the load factor has reached the predetermined load factor, the predetermined load factor is maintained for a predetermined time, and then the load factor is maximized. In addition to increasing the load factor, the circuit breaker is turned on after the load factor reaches the maximum load factor, and power supply to the power load is started.
請求項2においては、前記発電機盤は、前記所定時間の所定負荷率での発電装置の運転の間、エンジンのインタークーラの冷却水ポンプの駆動モータを停止し、前記インタークーラによる吸気冷却を停止することとするものである。 According to a second aspect of the present invention, the generator panel stops the drive motor of the cooling water pump of the engine intercooler during the operation of the power generation device at the predetermined load rate for the predetermined time, and performs the intake air cooling by the intercooler. It is supposed to stop.
請求項3においては、前記発電機盤は、停止中の発電装置を起動させるに際し、前記所定負荷率での所定時間の運転が不要と判断される場合には、前記所定負荷率での所定時間の運転を省略するものとするものである。 According to a third aspect of the present invention, when it is determined that the generator panel does not need to be operated for a predetermined time at the predetermined load factor when starting the power generation device that is stopped, the generator panel has a predetermined time at the predetermined load factor This operation is omitted.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、停止中の発電装置を起動させる場合において、最良の負荷追従能力を発揮できる状態を早期に確立し、早期に電力負荷への電力供給を開始することができる。また、遮断器投入時には、最大発電能力を発揮できる状態となっており、電力供給開始時から最良の負荷追従能力を発揮することができる。 In the first aspect of the present invention, when starting the power generation apparatus that is stopped, it is possible to establish a state where the best load following capability can be exhibited at an early stage, and to start power supply to the power load at an early stage. In addition, when the circuit breaker is turned on, the maximum power generation capability can be exhibited, and the best load following capability can be exhibited from the start of power supply.
請求項2においては、インタークーラでの吸気冷却に伴う白煙排気の問題を回避できる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to avoid the problem of exhausting white smoke accompanying the intake air cooling in the intercooler.
請求項3においては、所定時間を省略し、発電機の負荷率に対応すべく、より短い時間にてエンジンの出力を最大とすることができ、より短時間で、電力負荷への電力供給を開始することができる。
In
以下では、図1を用いて本発明に係る発電装置の実施の一形態である発電装置1の全体構成について説明する。
なお、本明細書における「発電装置」は、本実施例の発電装置1に限定されず、駆動源(エンジン)と発電機とを具備し、駆動源により発電機を駆動して電力(発電電力)を発生し、該電力を外部負荷に供給可能なものを広く指すものとする。また、駆動源から発生する排熱を利用して温水を供給可能としたコージェネレーション装置も発電装置に含まれるものとする。
Below, the whole structure of the electric
The “power generation device” in the present specification is not limited to the
発電装置1は主に、パッケージ2、エンジン3、発電機4、発電機盤5、エンジン盤6、補機盤7、端末盤8、直流電源盤9等で構成される。
The
パッケージ2は発電装置1を構成する他の部材を収容する略直方体形状の筐体である。また、パッケージ2は屋外設置時に風雨から発電装置1を構成する他の部材を保護する機能と、内部に設けられたエンジン3の作動音を遮断する機能(防音機能)とを兼ねるものである。
エンジン3は発電機4を駆動するための駆動源であり、具体的にはガスエンジンやディーゼルエンジン等のエンジンからなる。エンジン3には燃料を供給するための配管および燃料の供給および停止を行うバルブ群が接続される。
The
The
発電機4は本実施例においては三相交流発電機である。発電装置1が商用電力と、発電電力とを必要に応じて切り替えて負荷の需要電力を賄う形式の系統連系システムに用いられている場合、発電機4が発生する電力(発電電力)は連系盤、受電盤を経て外部負荷に供給される。
The
発電機盤5は発電機4の制御を行うだけでなく、自家発電装置1を構成するエンジン3や他の構成部材に係る盤(本実施例の場合、エンジン盤6、補機盤7、端末盤8)と連係して発電装置1全体の運転制御を行うものである。
発電機盤5は主に箱体11、発電機コントローラ(GCU)12、集合形保護継電器13、電気通信ユニット14、タッチパネル15等で構成される。
The
The
箱体11は発電機盤5を構成する他の部材を収容する筐体である。箱体11はパッケージ2の一側面に設けられる。
The
GCU12は具体的にはCPUやシーケンサやメモリ等を具備し、発電機4および発電装置1の運転に係るプログラム群およびデータ群を格納している。
このとき、GCU12には、現在発電装置1に設けられているエンジン3に関する制御プログラムおよび制御データだけでなく、エンジン3とは種類の異なるエンジンであって、仕様が異なる場合に設ける可能性があるもの(すなわち、予め定められたもの)に関する制御プログラムおよび制御データもメモリに格納されている。
そして、発電装置1を運転制御する際には、設けられるエンジン3に対応する制御プログラムおよび制御データを用いることとしている。
このように構成することにより、仕様毎に異なる発電機盤を用意する必要がなく、組み立て時の作業性に優れるとともに、部品の共通化によるコスト削減を図ることが可能である。
Specifically, the
At this time, not only the control program and control data related to the
And when carrying out operation control of the electric
With this configuration, it is not necessary to prepare a different generator panel for each specification, and the workability at the time of assembling is excellent, and the cost can be reduced by sharing parts.
集合形保護継電器13は過速度継電器、定格速度継電器、不足速度継電器等の機能を兼ねるものであり、発電機の残留磁気電圧から発電機4から出力される交流電流の周波数(言い換えれば、発電機の回転数)を計測するものである。GCU12と集合形保護継電器13とは配線により接続され、集合形保護継電器13により計測された交流電流の周波数に係るデータはバイナリデータとしてGCU12に送信される。
GCU12は、発電機4から出力される交流電流の周波数に係るデータに基づいて、外部負荷に電力を供給する際に周波数を合わせる(すなわち、エンジン盤6と連係してエンジン3の回転数を調整する)。
The
The
電気通信ユニット14は、GCU12に送信されてきた種々のデータを含めた発電装置1の運転状況に係るデータを、電気通信回線14aを通じて外部(例えば、遠隔地に設けた監視用のパソコン等)に送信可能とするとともに、外部からの指令をGCU12が受信可能とするものである。ここで、電気通信回線の具体例としては、電話回線やインターネット回線等が挙げられる。
なお、電気通信ユニット14は通常はモデムを具備しているが、発電装置1を複数台連係させて使用する場合には、各発電装置1の電気通信ユニット14を電気通信回線にて接続し、複数の発電装置1のいずれかの電気通信ユニット14にのみモデムを具備し、他の発電装置1については電気通信ユニット14のモデムを省略することが可能である。
The
The
タッチパネル15は自家用発電機1の運転状況に係るデータの表示手段であるとともに、自家用発電機1の運転操作を行う操作手段である。タッチパネル15は箱体11の正面に設けられ、作業者がパッケージ2や箱体11に設けられた扉を開けずとも操作可能としている。
The
図2および図3に示す如く、箱体11の正面には窪み部11aが形成され、該窪み部11aに設けられたタッチパネル15の表示面15aが、表示面15aの上端がタッチパネル15の正面に立った作業者から見て奥側、表示面15aの下端がタッチパネル15の正面に立った作業者から見て手前側となるように発電機盤5の盤面(箱体11の一側面)に対して傾斜している。
タッチパネル15は、表示面15aの中心の高さが自家用発電機1のパッケージ2の底面から約120cm程度となる位置(すなわち、作業者がタッチパネル15の正面に立ったときに、視線の方向が水平よりもやや下方に傾き、かつ、タッチパネル15を操作する手を大きく上方に上げる必要が無く、作業者が楽な姿勢でタッチパネル15の操作をすることが可能な位置)に配置される。
このように構成することにより、タッチパネル15の視認性および操作性が向上する。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
The
By comprising in this way, the visibility and operativity of the
また、図4に示す如く、ガバナ調整の増加ボタン16aと減少ボタン16b、エンジン3の始動ボタン17aと停止ボタン17b、ラジエータファンの運転ボタン18aと停止ボタン18b等、タッチパネル15の表示面15aに表示され、相反する一対の操作機能を、操作対象を挟んで表示面15aの左右に離して配置している。
このように構成することにより、作業者が誤った機能ボタンを操作することを防止可能であり、作業性に優れる。
なお、本実施例では相反する一対の機能ボタンを、操作対象を挟んで表示面15aの左右に離して配置したが、表示面15aの上下に離して配置しても良い。
Further, as shown in FIG. 4, an
With this configuration, it is possible to prevent an operator from operating an incorrect function button, and the workability is excellent.
In the present embodiment, the pair of function buttons that are in conflict with each other are arranged separately on the left and right of the
さらに、タッチパネル15は、表示面15aに発電装置1の運転状況や警報(故障)に係る情報を表示することが可能である。
このように構成することにより、発電機盤6の正面等に従来設けていた運転状況や警報を示すランプを省略することが可能である。
Furthermore, the
By configuring in this way, it is possible to omit a lamp that indicates a driving situation or a warning that is conventionally provided on the front face of the generator panel 6 or the like.
また、タッチパネル15は後述する状況監視用端末により検知された発電装置1の故障内容の履歴(故障内容に係る時系列的なデータ)を表示面15aに表示可能としている(より具体的には、表示面15aに表示される機能ボタンの一つである故障履歴呼び出しボタン19を押すことにより、故障履歴を表示面15aに表示する)。
このように構成することにより、作業者は発電装置1に故障が発生した場合でも故障原因を容易に把握することができ、作業性に優れる。
Further, the
By configuring in this way, the operator can easily grasp the cause of the failure even when a failure occurs in the
さらに、本実施例の発電装置1は、例えば防水仕様や寒冷地仕様、防災兼用仕様等、異なる仕様でも同一のタッチパネル15を使用可能としている。
具体的には、タッチパネル15の表示及び触れた部分を検知する部分の選択は、GCU12のプログラムの変更により制御可能であるが、GCU12に接続される端子台26に接続する端子の選択により防水仕様や寒冷地仕様、防災兼用仕様等を決められるようにしている。つまり、タッチパネル15の端子台26には発電装置1の各仕様に必要な端子が全て設けられており、ある仕様としたときに使用しない機能に対応する端子には配線をせず空けておく。
例えば、防災兼用仕様においては商用電力が停電した時にその旨をタッチパネル15に表示する必要があるため、系統の不足電圧接点とタッチパネル15の端子台26に設けられた対応する接点とを配線にて接続しておく必要があるが、他の仕様においてはこのような機能は必要でないため、当該配線を接続しないで空けておくのである。
また、タッチパネル15の機能(表示画面のパターン等)についても、タッチパネル15を適用し得る仕様に必要な機能は予め全て設けられており、組み立て時にある仕様としたときに使用しない機能については選択不可能とするように構成している。
このように、端子台26への接続を選択してタッチパネル15を仕様に応じて使い分け可能としたことにより、仕様毎に異なるタッチパネル15を用意する必要が無く、部品の共通化を図ることが可能であり、コスト削減に寄与する。また、組み立て作業時に異なる仕様のタッチパネルを組み付けるといったミスを防止することが可能であり作業性に優れる。
Furthermore, the
Specifically, the display on the
For example, in the disaster prevention specification, it is necessary to display the fact on the
In addition, as for the functions of the touch panel 15 (display screen pattern, etc.), all functions necessary for the specifications to which the
Thus, by selecting the connection to the
エンジン盤6はCPUやROM等を具備し、エンジン3の運転制御に係るプログラムおよびデータ等を格納している。エンジン盤6は前記発電機盤5と連係してエンジン3の運転制御を行うものである。
なお、本実施例では発電機盤5とエンジン盤6とを別体としているが、発電機盤5内にエンジン3の運転制御に係るプログラムおよびデータ等を格納し、エンジン盤6を省略することも可能である。
The engine panel 6 includes a CPU, a ROM, and the like, and stores programs and data related to operation control of the
In this embodiment, the
補機盤7は発電装置1に設けられている種々の補助アクチュエータ(例えば、エンジン3の冷却水用ラジエータファン、エンジン3の冷却水を循環させるためのポンプ、エンジン3のインタークーラの冷却水ポンプや発電装置1の換気ファンや照明等)の制御を行うものである。補機盤7と発電機盤5(より厳密には、GCU12)とは配線により接続され、補機盤7が制御する補助アクチュエータに係るデータはバイナリデータとしてGCU12に送信される。補機盤7にはインバータが設けられ、モータ駆動する補助アクチュエータをインバータ制御している。このように構成することにより、モータ駆動する補助アクチュエータの動作を滑らかに制御することが可能である。
Auxiliary machine board 7 includes various auxiliary actuators (for example, a radiator fan for cooling water for
端末盤8は発電装置1の状態監視用端末の配線に接続される。端末盤8は状態監視用端末からの検知信号をCAN通信用のデータに変換し、内部CAN通信ケーブル20を経て発電機盤5のGCU12やエンジン盤6に送信する。CAN通信の詳細については後述する。
状態監視用端末の具体例としては、エンジン3の冷却水温度を監視する温度センサ31、エンジン3の回転数を検出する回転数センサ32、燃料の流量を検知する流量センサ(図示せず)、発電装置1がコージェネレーション装置である場合に設けられる温水の温度を計測する温度センサ(図示せず)、温水の流量を検知する流量センサ(図示せず)等が挙げられる。
なお、端末盤8を状態監視用端末が配置されている場所の近傍に適宜配置し、端末盤8と状態監視用端末との間の距離を極力小さくすることが望ましい。
従って、図1においては端末盤8を一個だけ表しているが、状態監視用端末による監視対象がパッケージ内の離れた位置に配置される場合には、複数の状態監視用端末が互いに離れた位置に配置されることとなるため、対応する端末盤8も複数個設ける場合がある。
The
Specific examples of the state monitoring terminal include a
It is desirable that the
Accordingly, only one
直流電源盤9は充電器およびバッテリーを具備し、発電機4にて発生した電力の一部を該バッテリーに充電するとともに、エンジン盤6、補機盤7、端末盤8に動作用の電力を供給する。
The DC power supply panel 9 includes a charger and a battery, and charges a part of the power generated by the
以下では、本実施例の発電装置1における発電機盤5と、エンジン盤6と、端末盤8との間の接続配線、および、発電機盤5と発電装置1の外部との接続配線について説明する。
Hereinafter, the connection wiring between the
本実施例の発電装置1は、内部の発電機盤5とエンジン盤6と端末盤8との間、および、発電装置1を複数台用いて発電を行う場合における他の発電装置1との間、のデータ通信手段として、CAN通信を用いている。すなわち、図1に示す如く発電機盤5と、エンジン盤6と、端末盤8とは、内部CAN通信ケーブル20により接続される。
The
また、発電装置1の外部とも外部CAN通信ケーブル21で接続し、CAN通信によりデータ通信することが可能に構成される。
ここで、「外部」とは、発電装置1が設置されている建物内において、該発電装置1から離れた位置(例えば、監視モニター室等)に設置されたパソコンや、発電装置1を複数台設置してこれらを連係させて使用する場合における他の発電装置1を指す。
Moreover, it connects with the exterior of the electric
Here, the term “external” refers to a plurality of personal computers or
CAN(Controller Area Network)はISOで国際的に標準化された通信プロトコルの一種であり、(1)通信ケーブル(CAN通信ケーブル)としてシリアルバスを用いるため、大量のデータを少ない配線で送信することが可能であること(省配線、重量削減およびコスト削減が可能)、(2)配線が簡単(シンプル)でデータ伝送の信頼性が高いこと、(3)リアルタイムで大量のデータ伝送が可能であり、システム間で大量のデータをやりとりしつつ連係作業を行う用途に適していること、(4)データ信号を増幅する必要が無く、長距離のデータ転送に適していること、といった特徴を有する。 CAN (Controller Area Network) is a type of communication protocol internationally standardized by ISO. (1) Since a serial bus is used as a communication cable (CAN communication cable), a large amount of data can be transmitted with less wiring. (2) Easy wiring (simple) and high reliability of data transmission, (3) Mass data transmission in real time, It has features such as being suitable for applications in which linkage work is performed while exchanging a large amount of data between systems, and (4) no need to amplify data signals and suitable for long-distance data transfer.
以上の如く、本実施例の発電装置1は、電力の制御を行う発電機盤5と、補助アクチュエータの制御を行う補機盤7と、状態監視用端末の制御を行う端末盤8と、を具備し、該発電機盤5と端末盤8とをCAN通信で接続し、端末盤8を監視対象(エンジン3や発電機4等)の近傍に配置し、補機盤7はモータ駆動する補助アクチュエータをインバータ制御する構成としたものである。
As described above, the
このように構成することにより、発電装置1内部の状態監視用端末に係る配線を減らして省スペース化、配線接続作業の容易化を図ることが可能である。
また、発電機盤5はエンジン盤6、補機盤7および端末盤8等との間で大量のデータ(発電装置1の運転状況に係るデータ)をリアルタイムで送受信することが可能であり、外部負荷の電力需要に応じてエンジン3、発電機4、その他の補助アクチュエータ等を所望の条件で運転および停止させることが可能である。
さらに、発電装置1の仕様(エンジンの種類や出力の大きさ)によってはパッケージ2内部のレイアウトの制約上、状態監視用端末(センサ等)と発電機盤5との距離が長くなる場合があるが、このような場合でも、端末盤8を監視対象(エンジン3や発電機4等)の近傍に配置することにより、従来の配線にて接続される区間を短くし、その分を内部CAN通信ケーブル20に置換することが可能であり、データ信号を途中で増幅する必要が無く、長距離のデータ転送が可能であるとともに配線が簡単(シンプル)でデータ伝送の信頼性が高い。
By comprising in this way, it is possible to reduce the wiring which concerns on the terminal for state monitoring inside the electric
Further, the
In addition, depending on the specifications of the power generation device 1 (engine type and output size), the distance between the state monitoring terminal (sensor, etc.) and the
なお、本実施例では補機盤7と発電機盤5との間のデータ通信手段として、通常のシリアル伝送方式を用いたが、これをCAN通信としても良い。
In the present embodiment, a normal serial transmission method is used as a data communication means between the auxiliary machine board 7 and the
また、従来から発電装置には何らかの故障が発生した場合に通報するための警報ベルが設けられているが、筐体(パッケージ)の内部に警報用のベルを設けた場合、パッケージの防音機能が優れていると、当該警報ベルの警報音が外から聞こえにくいという問題がある。
そこで、本実施例の発電装置1においては、パッケージ2の適当な場所(エンジン3等騒音の発生源から離れた位置が望ましい)に開放部(複数の小さな孔等)を形成し、パッケージ2の内部において該開放部の近傍に防水仕様の音声による警報手段(ベル、ブザー、スピーカ等)を設けている。
このように構成することにより、警報ベルの警報音が外からも聞こえるとともに、発電装置1を屋外に設置した場合に、雨水等が開放部から侵入しても警報ベルが故障することがない。
Conventionally, an alarm bell is provided for reporting when a failure occurs in the power generation device. However, if an alarm bell is provided inside the housing (package), the soundproof function of the package is provided. If it is excellent, there is a problem that the alarm sound of the alarm bell is difficult to hear from the outside.
Therefore, in the
With this configuration, the alarm sound of the alarm bell can be heard from the outside, and when the
また、図2および図3に示す如く、発電装置1の発電機盤5の正面には、防災仕様または防災兼用仕様に必要とされる外部表示手段である発電中ランプ22、充電中ランプ23、制御電源ランプ24、故障ランプ25等が設けられている。
そして、発電装置1を防災仕様または防災兼用仕様とする場合にはこれらの外部表示手段とGCU12とを配線で接続し、発電装置1を他の仕様とする場合にはこれらの外部表示手段とGCU12とを配線で接続しないようにしている。
このように構成することにより、仕様毎に異なる発電機盤5を用意する必要が無く、部品の共通化を図ることが可能であり、コスト削減に寄与する。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, on the front surface of the
When the
With this configuration, it is not necessary to prepare a
また、発電装置を寒冷地仕様として使用する場合、エンジン3に燃料を供給する配管の凍結防止用のヒータが必要であり、これに付随して、当該ヒータに電力を供給するための配線の中途部にはAC電源遮断器(ブレーカ)、配線の断線を検知する検知手段(断線検知手段)が必要である。
本実施例の発電装置1においては、上記AC電源遮断器および断線検出手段を設けている。
そして、発電装置1を寒冷地仕様とする場合には凍結防止用のヒータとAC電源遮断器、およびAC電源遮断器と直流電源盤9(ヒータに電力を供給する)とを配線で接続するとともに断線検知手段とGCU12とを接続する。また、発電装置1を他の仕様とする場合にはAC電源遮断器は残したままで凍結防止用のヒータを省略し、断線検知手段とGCU12とを接続する配線を省略する。
このように構成することにより、仕様毎に異なる発電機盤5を用意する必要が無く、部品の共通化を図ることが可能であり、コスト削減に寄与する。
Further, when the power generation device is used as a cold district specification, a heater for preventing freezing of the piping for supplying fuel to the
In the
When the
With this configuration, it is not necessary to prepare a
また、発電装置1は、燃料の流量センサに係るデータと、発電電力に係るデータとに基づいて、燃費(発電電力を燃料の量で割った値)を算出し、該算出結果をタッチパネル15の表示面15aに表示可能としている。
さらに、発電装置1がコージェネレーション装置である場合には、上記燃費に加えて、燃料の流量センサに係るデータ(燃料の使用量に係るデータ)と、排熱を利用して得られる温水の供給量に係るデータと、温水の温度(より厳密には、エンジンの排熱により昇温される前の水温と、排熱により昇温された後の温水の温度差)に係るデータと、発電電力に係るデータと、に基づいて、エネルギー効率(発電電力と温水が得た熱エネルギーとの和を、燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーで割った値)を算出し、該算出結果をタッチパネル15の表示面15aに表示可能としている。
このように構成することにより、自家用発電機1の燃費またはエネルギー効率を把握し、コストメリット(商用電力のみを外部負荷に供給する場合と比較してどれだけ電力コストが削減されているか)を把握することが容易である。
また、当該燃費およびエネルギー効率に関するデータをGCU12に蓄積したり、あるいは外部のパソコンに送信してモニタリングすることにより、発電装置1のメンテナンスの時期を決める材料とすることもできる(例えば、エネルギー効率が下がってきた場合には、発電装置1の各種軸受部に注油を行う等)。
Further, the
Further, in the case where the
By configuring in this way, the fuel efficiency or energy efficiency of the
In addition, data relating to the fuel efficiency and energy efficiency can be accumulated in the
次に本発明にかかる発電装置の制御方法に関する実施例について説明をする。
図5に、上記構成の発電装置1を商用電力系統40に系統連系させる場合の構成について示す。
同図において、40は商用電力系統、41は受電点に設けられる受電用遮断器、42・42は電力負荷である。また、1は発電装置であり、該発電装置1内に、エンジン3、発電機4、発電機盤5(GCU12(図1参照))、連系用遮断器51が設けられるものとしている。尚、連系用遮断器51は、連系盤50に設けられ、商用電力系統40と発電装置1との連系点を構成するものであり、発電装置1の外部に設ける構成としてもよい。
この構成において、発電機4では、発電機盤5の制御により、商用電力系統40の電力の周波数と同期された電力が生成され、電力負荷42・42に供給されるようになっている。
また、前記連系盤50と発電機盤5は、外部CAN通信ケーブル21によって接続されており、発電機盤5からの指令によって、連系用遮断器51の投入/遮断が行われ、発電装置1から電力負荷42・42に対する電力供給の開始/停止が行われるようになっている。
Next, the Example regarding the control method of the electric power generating apparatus concerning this invention is described.
FIG. 5 shows a configuration in the case where the
In the figure, 40 is a commercial power system, 41 is a power receiving breaker provided at a power receiving point, and 42 and 42 are power loads.
In this configuration, in the
The
そして、本発明においては、前掲の課題に対応すべく、次の運転制御方法を実行するものとしている。
即ち、図6に示すごとく、発電機盤5(図1参照)にて運転制御が行われる発電装置1であって、停止中の発電装置1を起動させ、電力負荷42・42へ電力供給を行う場合に、発電機4の負荷率Faの指令を、最小負荷率(0%)から最大負荷率(100%)まで上昇させる過程において、負荷率Faを所定負荷率P%に到達させた後、当該所定負荷率P%を所定時間S2だけ維持し、その後、負荷率Faを最大負荷率に上昇させることとするとともに、負荷率Faを最大負荷率に到達させた後、遮断器(連系用遮断器51)を投入し、電力負荷42・42への電力供給を開始させることとするものである。
換言すれば、発電機盤5により運転制御が行われる発電装置1であって、発電機4の負荷率Faを所定時間S2だけ所定負荷率P%に設定し、当該所定時間S2だけエンジン3を暖機運転させた後、発電機4の負荷率Faを最大負荷率(100%)まで出力を上昇させるとともに、当該最大負荷率に到達後、遮断器(連系用遮断器51)を投入し、電力負荷42・42への電力供給を開始させることとするものである。
当該制御方法によれば、所定時間S2の経過後においては、発電機4の負荷率Faが所定負荷率P%から最大負荷率(100%)に到達するまでの範囲において、エンジン3の出力を発電機4の負荷率Faに追従させる、エンジン3の出力を比例的に上昇させることができ、図6において、点Bに到達する線図を形成することができる。これにより、当該制御をしない場合では運転開始後に時間T3要するところ、当該時間T3よりも短い時間T2でエンジン3の出力を最大とする、つまりは、最大発電能力を発揮できる状態とすることができるのである。
In the present invention, the following operation control method is executed in order to cope with the above-described problems.
That is, as shown in FIG. 6, the
In other words, in the
According to the control method, after the elapse of the predetermined time S2, the output of the
上記の制御は、発電機盤5のGCU12(図1参照)に記憶されるプログラムの実行により行われるものであり、当該プログラムは、エンジン3の停止中に、発電開始の指令が入力された場合に、エンジン3を起動して発電機4の駆動し、発電を開始させる。
発電開始後、当該プログラムは、時間S1をかけて、発電機4の負荷率Faを0%からP%に到達させるべく、比例的に負荷率Faを上昇させるとともに、当該負荷率Faの変化に対応させるようにエンジン3の出力を上昇させる。
そして、当該プログラムは、所定負荷率P%に達した後、当該所定負荷率P%を所定時間S2だけ維持し、エンジン3を所定負荷率P%に対応する出力で所定時間S2だけ運転させる。この所定時間S2の間に、エンジン3の系を定常状態とすることができるものであり、当該所定時間S2の間、いわゆる暖機運転が行われるものである。
また、当該プログラムは、所定時間S2の経過後、時間S3をかけて、発電機4の負荷率FaをP%から100%に到達させるべく、比例的に負荷率Faを上昇させるとともに、当該負荷率Faの変化に対応させるようにエンジン3の出力を上昇させる。この時間S3においては、前記所定時間S2の暖機運転において、エンジン3の系が定常状態となり、過給機も十分作動させ得るエンジン3の回転数が得られるため、負荷率Faの変化にエンジン3の出力を追従させることができる。
そして、当該プログラムは、運転開始後の時間T2の経過後において、前記連系盤50に対し、連系用遮断器51を投入させるべく指令を発生させることとし、これにより、連系用遮断器51が投入され、電力負荷42・42に対する電力供給が開始されることになる。
The above control is performed by executing a program stored in the GCU 12 (see FIG. 1) of the
After the start of power generation, the program increases the load factor Fa proportionally and changes the load factor Fa so that the load factor Fa of the
Then, after reaching the predetermined load factor P%, the program maintains the predetermined load factor P% for a predetermined time S2, and causes the
In addition, the program increases the load factor Fa proportionally so that the load factor Fa of the
Then, the program generates a command to turn on the
以上のように、本発明にかかる制御方法によれば、運転開始後の時間T2の経過後において、発電装置1は、最大発電能力を発揮できる状態で電力負荷42・42への電力供給を開始できるものであり、上記の制御を行わない場合と比較して、最良の負荷追従能力を発揮できる状態を早期に確立し、早期に電力負荷42・42への電力供給を開始することができる。また、連系用遮断器51投入時には、最大発電能力を発揮できる状態となっており、電力供給開始時から最良の負荷追従能力を発揮することができる。
As described above, according to the control method of the present invention, after the elapse of time T2 after the start of operation, the
また、上記所定負荷率P%、及び所定時間S2については、エンジン3の特性、発電装置1の仕様に応じて設定され、予めプログラムに記憶されるものである。例えば、所定負荷率P%については、エンジン3の起動後、比例的に負荷率Faを上昇させる過程で、エンジン3に備える過給機が十分な能力を発揮し得る状態、即ち、十分なブースト圧力を得ることができるエンジン3の回転数(排気量)に到達したときに対応する発電機4の負荷率が採用されるなどである。尚、この場合の所定負荷率P%は、負荷率Faの設定(単位時間当りの変化量)や過給機の種類等によって変わるものであり、これらの仕様に合わせて設定がなされることになる。
The predetermined load factor P% and the predetermined time S2 are set according to the characteristics of the
前記所定時間S2の所定負荷率P%での運転においては、いわゆる暖機運転が行われるため、この間、インタークーラにより吸気冷却を行うと、大量の白煙を排気してしまう恐れがある。
そこで、本実施例2においては、前記所定時間S2の所定負荷率P%での発電装置1の運転の間、エンジン3のインタークーラの冷却水ポンプの駆動モータを停止し、前記インタークーラによる吸気冷却を停止することとするものである。
前記駆動モータは、前記補機盤7により制御されるものであり、発電機盤5のGCU12に記憶されるプログラムは、前記所定時間S2の所定負荷率P%での発電装置1の運転の間、前記補機盤7を介し、駆動モータの停止制御を実行させるものである。
そして、当該プログラムは、当該所定時間S2の経過後において、前記補機盤7を介し、駆動モータの駆動制御を実行させるものである。
この制御によれば、インタークーラでの吸気冷却に伴う白煙排気の問題を回避できる。
In the operation at the predetermined load factor P% for the predetermined time S2, so-called warm-up operation is performed. During this time, if intake cooling is performed by the intercooler, a large amount of white smoke may be exhausted.
Therefore, in the second embodiment, the drive motor of the cooling water pump of the intercooler of the
The drive motor is controlled by the auxiliary machine board 7, and the program stored in the
The program causes the drive control of the drive motor to be executed via the auxiliary machine panel 7 after the predetermined time S2 has elapsed.
According to this control, it is possible to avoid the problem of white smoke exhaustion caused by intake air cooling in the intercooler.
上記の暖機運転は、停止中の発電装置1を起動させる場合、エンジン3の系が定常状態になっていないがために必要とされるものであり、例えば、発電停止後の時間経過が少なく、エンジン3の系を早期に定常状態にできるような場合には、あえて暖気運転の必要がないものといえる。
そこで、本実施例3においては、停止中の発電装置1を起動させるに際し、前記所定負荷率P%での所定時間S2の運転が不要と判断される場合、つまり、発電装置1を起動後、早期にエンジン3の出力を最大として、最大発電能力を発揮できる状態とすることができると判断された場合には、前記所定負荷率P%での所定時間S2の運転を省略する(行わない)ものとするものである。
所定負荷率P%での所定時間S2の運転の必要性の有無の判断は、前記プログラムが、エンジン3の冷却水温度を監視する温度センサ31(図1参照)の検出値に基づき、冷却水温度が規定値よりも高い場合には、所定時間S2の運転の省略を決定し、冷却水温度が規定値よりも低い場合には、所定時間S2の運転の実行を決定する等により行うものである。尚、このようにエンジン3の冷却水温度を基準とする他、エンジン3の潤滑油温度やシリンダブロックの温度等を基準としても良い。
以上によれば、図6に示すごとく、所定時間S2を省略し、発電機4の負荷率100%に対応すべく、時間T2よりも、より短い時間T1にてエンジン3の出力を最大とすることができ、より短時間で、電力負荷42・42への電力供給を開始することができる。
The warm-up operation described above is required when starting the
Therefore, in the third embodiment, when starting the stopped
Whether or not the operation for the predetermined time S2 at the predetermined load factor P% is necessary is determined based on the detected value of the temperature sensor 31 (see FIG. 1) for monitoring the cooling water temperature of the
According to the above, as shown in FIG. 6, the predetermined time S2 is omitted, and the output of the
1 発電装置
3 エンジン
4 発電機
5 発電機盤
7 補機盤
8 端末盤
Fa 負荷率
P 所定負荷率
S2 所定時間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記発電機盤は、
停止中の発電装置を起動させ、電力負荷へ電力供給を行う場合に、
発電機の負荷率の指令を、最小負荷率から最大負荷率まで上昇させる過程において、
負荷率を所定負荷率に到達させた後、当該所定負荷率を所定時間だけ維持し、
その後、負荷率を最大負荷率に上昇させることとするとともに、
負荷率を最大負荷率に到達させた後、遮断器を投入し、電力負荷への電力供給を開始させることとする、発電装置。 A power generator whose operation is controlled by a generator panel,
The generator panel is
When starting the stopped power generator and supplying power to the power load,
In the process of increasing the generator load factor command from the minimum load factor to the maximum load factor,
After the load factor reaches the predetermined load factor, the predetermined load factor is maintained for a predetermined time,
Then, while increasing the load factor to the maximum load factor,
A power generation device that starts a power supply to a power load after turning on the circuit breaker after the load factor reaches the maximum load factor.
前記所定時間の所定負荷率での発電装置の運転の間、
エンジンのインタークーラの冷却水ポンプの駆動モータを停止し、
前記インタークーラによる吸気冷却を停止することとする、
ことを特徴とする、請求項1に記載の発電装置。 The generator panel is
During operation of the power generator at a predetermined load factor for the predetermined time,
Stop the drive motor of the engine intercooler cooling water pump,
Intake air cooling by the intercooler is stopped.
The power generation device according to claim 1, wherein
停止中の発電装置を起動させるに際し、
前記所定負荷率での所定時間の運転が不要と判断される場合には、
前記所定負荷率での所定時間の運転を省略するものとする、
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の発電装置。 The generator panel is
When starting the stopped generator,
When it is determined that operation for a predetermined time at the predetermined load factor is unnecessary,
The operation for a predetermined time at the predetermined load factor shall be omitted.
The power generator according to claim 1 or 2, characterized by the above.
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