JP2006138287A - Control device for power generator driven by internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関駆動発電設備の制御装置に関し、特に、発電を持続させ発電効率を向上することができるものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine-driven power generation facility such as a diesel engine, and in particular, can maintain power generation and improve power generation efficiency.
従来のデイーセルエンジンやガスエンジンなどの内燃機関を用い、この内燃機関を冷却しながら発電機を用いて発電する内燃機関駆動発電設備における制御装置では、あらかじめ設定された発電目標値となるように制御され発電が行われている。また、ガスタービンを用い、発電機を冷却しながら発電を行うガスタービン発電設備における制御装置では発電機の過負荷防止と効率運転とを図るため、ガスタービンの吸気燃焼空気温度により発電出力量の制御を行っている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。また、他の従来のガスタービン発電機の保護制御装置においては外気により冷却される同期発電機の冷却温度に対応して発電機出力の目標電力を制御している(例えば、特許文献3参照)。
In a control device in an internal combustion engine-driven power generation facility that uses a conventional internal combustion engine such as a day cell engine or a gas engine and generates power using a generator while cooling the internal combustion engine, the power generation target value is set in advance. Power generation is controlled. In addition, in a control device in a gas turbine power generation facility that uses a gas turbine to generate power while cooling the generator, in order to prevent the generator from being overloaded and to operate efficiently, the power generation output amount is controlled by the intake combustion air temperature of the gas turbine. Control is performed (see, for example,
従来の内燃機関駆動発電設備の制御装置の出力制御では発電機最大出力電力は所定の使用条件に基づく発電機定格出力値(一定)であり、この制御での運転中に機関の冷却系統性能低下などが発生した場合、エンジンの保護を目的とした冷却水温度上昇警報発報等による内燃機関自動停止により発電停止となる。この警報温度は初期設定値(固定)であり、頻繁に内燃機関停止に繋がるという問題点があった。 In the output control of the control device of the conventional internal combustion engine drive power generation equipment, the generator maximum output power is the generator rated output value (constant) based on the predetermined use conditions, and the engine cooling system performance deteriorates during operation under this control When such a situation occurs, the power generation is stopped by automatic stop of the internal combustion engine by issuing a warning alarm for a coolant temperature rise for the purpose of protecting the engine. This alarm temperature is an initial set value (fixed), and there is a problem that the internal combustion engine is frequently stopped.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、内燃機関の冷却系統が劣化して十分な冷却能力を発揮できなくなった場合や、周囲温度条件が厳しい場合などでも、できる限り発電を継続させることができる内燃機関駆動発電設備の制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be performed even when the cooling system of the internal combustion engine is deteriorated so that sufficient cooling capacity cannot be exhibited or when the ambient temperature condition is severe. It is an object of the present invention to obtain a control device for an internal combustion engine-driven power generation facility capable of continuing power generation as long as possible.
本発明は、内燃機関の駆動力に同期して回転して発電する発電機と、内燃機関を冷媒にて冷却するための冷却手段とを有する内燃機関駆動発電設備の発電出力を制御する制御装置において、冷却手段の冷媒温度を測定するための第1の測定手段と、第1の測定手段の測定値とあらかじめ設定された基準温度とを比較し、内燃機関の発電目標値を補正し内燃機関を制御する制御手段とを備えたものである。 The present invention relates to a control device for controlling the power generation output of an internal combustion engine-driven power generation facility having a power generator that rotates in synchronism with the driving force of the internal combustion engine and cooling means for cooling the internal combustion engine with a refrigerant. The first measuring means for measuring the refrigerant temperature of the cooling means, the measured value of the first measuring means and the preset reference temperature are compared, the power generation target value of the internal combustion engine is corrected, and the internal combustion engine And a control means for controlling.
本発明の内燃機関駆動発電設備の制御装置は、内燃機関の駆動力に同期して回転して発電する発電機と、内燃機関を冷媒にて冷却するための冷却手段とを有する内燃機関駆動発電設備の発電出力を制御する制御装置において、冷却手段の冷媒温度を測定するための第1の測定手段と、第1の測定手段の測定値とあらかじめ設定された基準温度とを比較し、内燃機関の発電目標値を補正し内燃機関を制御する制御手段とを備えたので、安定した発電運転を継続でき、精度、稼働率の高い発電設備を得ることができる。 The control apparatus for an internal combustion engine-driven power generation facility according to the present invention comprises an internal-combustion-engine-driven power generation that includes a generator that rotates in synchronism with the driving force of the internal combustion engine, and a cooling means for cooling the internal combustion engine with a refrigerant. In the control device for controlling the power generation output of the facility, the first measuring means for measuring the refrigerant temperature of the cooling means, the measured value of the first measuring means and the preset reference temperature are compared, and the internal combustion engine Since the control means for correcting the power generation target value and controlling the internal combustion engine is provided, stable power generation operation can be continued, and power generation equipment with high accuracy and high operating rate can be obtained.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態において説明する。図1はこの発明の実施の形態1における内燃機関駆動発電設備および制御装置の構成を示す図、図2は図1に示した制御装置の制御方法を示すフローチャート、図3は図1に示した制御装置の機能を示したブロック図、図4はこの発明の実施の形態1の内燃機関の冷媒温度対可能出力補正における可能出力と冷媒温度との関係を示す図である。図において、内燃機関駆動発電設備および制御装置は、ディーゼルエンジンもしくはガスエンジンにて成る内燃機関としてのエンジン1と、このエンジン1を制御するエンジン制御手段1aと、エンジン1の駆動力で回転して電力を発生する発電機2と、発電機2の近傍の外気温度を測定するための第2の測定手段2aと、エンジン1を冷却するための冷却系統3およびこの冷却系統3内の冷媒としての冷却水を生成する冷却手段4と、エンジン1の冷却水の温度を測定するための第1の測定手段5と、計器用の変流器6と、計器用の変圧器7と、エンジン1を制御するためエンジン制御手段1aに制御信号を送信する制御手段8と、受電電力を検出するための検出器9とから構成される。
The embodiments of the present invention will be described below. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine drive power generation facility and a control device according to
次に、制御手段8の構成の機能ブロックについて図3に基づいて詳細に説明する。変流器6と変圧器7との信号から現在の発電電力値を検出する発電電力検出部8aと、検出器9からの信号を入力する受電電力入力部8bと、第2の測定手段2aから外気温度(発電機の近傍の空気であり発電機の冷却空気としての役目を果たしているものである)の信号を入力する外気温度入力部8cと、第1の測定手段5からエンジン1を冷却している冷却水の温度信号を入力するエンジン冷却水温度入力部8dと、これら以外の信号を入力する他信号人力部8nと、発電機定格値、外気温度対可能出力値などを設定する発電機データ設定部8eと、目標とする受電量を設定する受電目標電力設定部8fと、エンジン1の冷却水の基準温度を設定するためのエンジン冷却水基準温度設定部8g、冷却水温度対可能出力補正値を設定するエンジンデータ設定部8hとを備える。
Next, functional blocks of the configuration of the control means 8 will be described in detail based on FIG. From the generated power detection unit 8a for detecting the current generated power value from the signals from the current transformer 6 and the
さらに、入力部としての発電電力検出部8a、受電電力入力部8b、外気温度入力部8c、エンジン冷却水温度入力部8d、その他の信号入力部8nからの各入力値と設定部としての発電機データ設定部8e、受電目標電力設定部8f、エンジン冷却水基準温度設定部8g、エンジンデータ設定部8hからの各設定値とを比較し所定の演算を行う比較演算部8iと、この比較演算結果を受け発電目標値を算出する発電目標値演算部8jと、この発電目標値からエンジンの燃料投入量信号を出力する発電制御信号出力部8kとにて成る。そしてこの制御手段8からエンジン制御手段1aに対してエンジンの燃料投入量の増減制御信号を出力し発電出力を増減することにより、目標の受電電力制御を行う。
Further, the generated power detection unit 8a as an input unit, the received power input unit 8b, the outside air
次に上記のように構成された実施の形態1の内燃機関駆動発電設備の制御装置の動作について図1ないし図4に基づいて説明する。まず、制御手段8は図3に示すような機能を有し、受電電力値が発電目標値となるように、エンジン制御手段1aを経由してエンジン1への燃料投入量の増減制御を行うものである。その発電目標値の設定方法について図2に基づいて説明する。まず、発電設備が受電系統と連系中か否かを判断する(図2のステップS200)。連系中でない場合(NO)には最初に戻る。そして、連系中の場合(YES)には、受電電力入力部8bからの受電電力値を入力する(図2のステップS303)。次に、発電電気検出部8aにて発電機の出力電力を検出して入力する(図2のステップS301)。次に、検出された受電電力値があらかじめ設定されている発電目標値以下か否かを判断する(図2のステップS201)。
Next, the operation of the control device for the internal combustion engine-driven power generation facility according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. First, the control means 8 has a function as shown in FIG. 3, and performs increase / decrease control of the fuel input amount to the
そして、発電目標値以下の場合(YES)には、発電目標値電力と現状発電機出力とが等しく成っているため(図2のステップS209A)、ステップS210に移る。また、受電電力が発電目標値を超過している場合(NO)には、その受電電力をその発電目標値以下に抑えるために、発電機2の発電目標値を発電機定格出力値に設定する。そのために、第1の測定手段5からエンジン1の冷却水の測定温度(Tx)を入力する(図2のステップS302)。そして、エンジン冷却水基準温度設定部8gにてあらかじめ設定されている基準温度(To)より低いか否かを判断する(図2のステップS203)。そして低いと判断された場合(YES)には、発電電力検出部8aで検出される発電機出力電力が発電機データ設定部8eにおいて設定される発電機定格出力値か否かを判断する(図2のステップS204)。
If the power generation target value is equal to or less than the power generation target value (YES), the power generation target value power is equal to the current generator output (step S209A in FIG. 2), and the process proceeds to step S210. When the received power exceeds the power generation target value (NO), the power generation target value of the generator 2 is set to the generator rated output value in order to keep the power received below the power generation target value. . For this purpose, the measured temperature (Tx) of the cooling water for the
そして、発電機定格出力値に満たない場合には(NO)、発電機定格出力値を発電目標値として設定する(図2のステップS209)。次に、エンジン制御手段1aに対し発電目標値に応じた燃料投入量を設定するように制御信号を出力する(図2のステップS210)。また、エンジン冷却水温度(Tx)が冷却水基準温度(To)以上になった場合(図2のステップS203のNO)には、発電目標値を減少させる(図2のステップS205)。具体的には、内燃機関(エンジン)の出力は図4に示す如く、内燃機関の冷却水の温度がある基準温度以上においては、所定の発電機定格出力から冷却水温度に所定の係数で概ね反比例して可能出力は低下する。このことから、ある基準温度以上ではこの発電目標値は発電機定格出力からこの冷却水温度に反比例して低減させる必要がある。尚、このエンジンの冷却水温度対可能出力補正表は図3のエンジンデータ設定部8hにてあらかじめ設定しておくものとする。この低減した発電目標値に従い、エンジン1への燃料投入量を減少させて行う(図2のステップS206)。
When the generator rated output value is not reached (NO), the generator rated output value is set as the power generation target value (step S209 in FIG. 2). Next, a control signal is output to the engine control means 1a so as to set the fuel input amount corresponding to the power generation target value (step S210 in FIG. 2). When the engine coolant temperature (Tx) is equal to or higher than the coolant reference temperature (To) (NO in step S203 in FIG. 2), the power generation target value is decreased (step S205 in FIG. 2). Specifically, as shown in FIG. 4, the output of the internal combustion engine (engine) is approximately a predetermined coefficient from the predetermined generator rated output to the cooling water temperature when the temperature of the cooling water of the internal combustion engine is higher than a certain reference temperature. The possible output decreases in inverse proportion. For this reason, it is necessary to reduce this power generation target value from a generator rated output in inverse proportion to the cooling water temperature above a certain reference temperature. Note that this engine coolant temperature vs. possible output correction table is set in advance in the engine
次に、一定の確認時間を置き(図2のステップS207)、入力したエンジンの冷却水温度が基準温度よりも低くなるまで発電目標値を補正し、その発電目標値での出力制御を継続する(図2のステップS205〜ステップS208までを繰り返し行う)。一方、発電電力補正(目標値減少)制御中に、エンジン1の冷却水温度が基準温度より低くなった場合(図2のステップS208)は、一定の確認時間(図示せず)経過後、発電機定格出力運転制御を行う(図2のステップS209)。そして、図2のステップS210からステップS200へ戻り(リターンからスタートヘ)、上記の制御フローを繰り返す。受電電力入力で入力される受電電力値が発電目標値より小さい状態(図2のステップS201でYESの状態)では、発電目標値は現状発電出力を維持して運転が継続される(図2のS209A)。
Next, a certain confirmation time is set (step S207 in FIG. 2), the power generation target value is corrected until the input engine coolant temperature becomes lower than the reference temperature, and output control at the power generation target value is continued. (Repeat step S205 to step S208 in FIG. 2). On the other hand, when the coolant temperature of the
上記のように構成された実施の形態1の内燃機関駆動発電設備の制御装置によればエンジン冷却水温度が低い場合は発電電力を発電機定格出力の範囲で高出力発電運転し、冷却水温度が高い場合は冷却水温度に応じた発電電力補正値に抑えた発電運転を行うことができるので、従来頻繁に起こった冷却水温度が高い場合の発電停止の可能性が減少し、低出力での運転を継続することができるため安定した発電運転と稼働率を向上させることができる。 According to the control device for the internal combustion engine-driven power generation facility of the first embodiment configured as described above, when the engine cooling water temperature is low, the generated power is operated at a high output within the range of the generator rated output. If the cooling water temperature is high, the power generation operation can be performed with the generated power correction value corresponding to the cooling water temperature. Therefore, stable power generation operation and operation rate can be improved.
実施の形態2.
上記記実施の形態1では、エンジンの冷媒温度が基準温度よりも低い場合の発電目標値を発電機定格出力とした。しかしながら本実施の形態2では冷媒温度に余裕のある場合には更に発電効率を向上させるための方法を追求するためのものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the power generation target value when the refrigerant temperature of the engine is lower than the reference temperature is set as the generator rated output. However, the second embodiment is for pursuing a method for further improving the power generation efficiency when the refrigerant temperature has a margin.
図5はこの発明の実施の形態2の内燃機関駆動発電設備の制御装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。尚、燃機関駆動発電設備および制御装置の構成は上記実施の形態1と同様であるためその説明を適宜省略する。
FIG. 5 is a flowchart for illustrating a control method of the control device for the internal combustion engine-driven power generation facility according to the second embodiment of the present invention. In addition, since the structure of a combustion engine drive electric power generation installation and a control apparatus is the same as that of the said
次に、上記のように構成された実施の形態2の内燃機関駆動発電設備の制御装置の制御方法について説明する。まず、上記実施の形態1と同様に動作を行い、受電電力入力部8bへ入力される受電電力値が受電電力目標値より超過する場合(図5のステップS201でNOの場合)には、受電電力をその発電目標値以下に抑えるために、発電機の発電目標値を、第2の測定手段2aにて測定された外気温度(発電機冷却空気)を入力し(図5のステップS300)、この外気温度に応じた発電機最大出力値に設定する(図5のステップS202B)。尚、この外気温度に対応した発電機最大出力値は図3の発電機データ設定部8eにてあらかじめ設定されているものとする。 Next, a control method of the control device for the internal combustion engine drive power generation facility of the second embodiment configured as described above will be described. First, the operation is performed in the same manner as in the first embodiment, and when the received power value input to the received power input unit 8b exceeds the received power target value (NO in step S201 in FIG. 5), the received power In order to suppress the electric power below the power generation target value, the power generation target value of the generator is input as the outside air temperature (generator cooling air) measured by the second measuring means 2a (step S300 in FIG. 5), The generator maximum output value corresponding to the outside air temperature is set (step S202B in FIG. 5). It is assumed that the generator maximum output value corresponding to the outside air temperature is set in advance by the generator data setting unit 8e in FIG.
以下、発電機最大出力値に基づいて上記実施の形態1と同様に制御を行う。但し、エンジン冷却水温度が基準温度より高い時の発電目標値の補正(目標値減少)においては、冷却水温度が基準温度より低くなった後(図5のステップS208のYESの場合)の発電目標値は、上記実施の形態1での発電機定格出力ではなく、上記に示した外気温度に対応する発電機最大出力値に増加する(図5のステップS209B)。 Hereinafter, control is performed in the same manner as in the first embodiment based on the generator maximum output value. However, in the correction of the power generation target value when the engine cooling water temperature is higher than the reference temperature (decrease of the target value), the power generation after the cooling water temperature becomes lower than the reference temperature (in the case of YES in step S208 in FIG. 5). The target value is not the generator rated output in the first embodiment but increases to the generator maximum output value corresponding to the outside air temperature shown above (step S209B in FIG. 5).
上記のように構成された実施の形態2の内燃機関駆動発電設備の制御装置によれば、エンジン冷却水温度が基準温度より低い時の発電機の発電目標値を外気温度(発電機冷却空気温度)に対応した発電機最入出力値に設定するため、周囲条件に相応した発電運転とすることから、発電機自体の過負荷運転防止や安定した効率の高い発電運転とすることができる。 According to the control apparatus for the internal combustion engine-driven power generation facility of the second embodiment configured as described above, the power generation target value of the generator when the engine coolant temperature is lower than the reference temperature is set to the outside air temperature (generator cooling air temperature). Since the generator is set to the maximum input / output value corresponding to), the generator operation is performed in accordance with the ambient conditions, so that the generator itself can be prevented from being overloaded and can be stably operated with high efficiency.
1 エンジン、1a エンジン制御手段、2 発電機、2a 第2の測定手段、
3 冷却系統、4 冷却手段、5 第1の測定手段、8 制御手段。
1 engine, 1a engine control means, 2 generator, 2a second measurement means,
3 Cooling system, 4 Cooling means, 5 First measuring means, 8 Control means.
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JP2016010307A (en) * | 2014-06-26 | 2016-01-18 | 東京瓦斯株式会社 | Power supply system |
KR20160046823A (en) * | 2013-08-27 | 2016-04-29 | 엠테우 프리드리히스하펜 게엠베하 | System controller and method for controlling a charging system, which charging system is provided for charging an electrical energy store, charging system, and vehicle |
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2004
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KR102177032B1 (en) * | 2013-08-27 | 2020-11-11 | 엠테우 프리드리히스하펜 게엠베하 | System controller and method for controlling a charging system, which charging system is provided for charging an electrical energy store, charging system, and vehicle |
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