JP2956066B2

JP2956066B2 - 発電機の制御方法

Info

Publication number: JP2956066B2
Application number: JP1087999A
Authority: JP
Inventors: 秀文高田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JPH02269498A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、船の主機からの排ガスを熱源とする排ガス
エコノマイザで発生する蒸気によつて駆動されるターボ
発電機と、前記主機によつて駆動される軸発電機とを有
する発電装置における発電機の制御方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来から、船の通常の航海中の電力は、主機からの排
ガスを熱源とする排ガスエコノマイザで発生する蒸気に
よつて駆動されるターボ発電機の電力だけでは賄ないき
れないので、主機によつて駆動される軸発電機を並列運
転して不足電力を補なつている。

すなわち、従来のこの種の発電装置は、たとえば、第
３図に示すような構成からなつている。

第３図において、１は船の主機（デイーゼル機関）、
２は排ガス管、３は該主機１からの排ガスを熱源とする
排ガスエコノマイザ、４は該排ガスエコノマイザ３に組
み込まれている過熱器、５は同じく蒸発器、６はボイラ
の水ドラム、７は同じく汽水ドラム、８は給水ポンプ、
９は循環ポンプ、10は蒸気管、11は需要先への蒸気供給
管、12は蒸気圧力検出器、13は蒸気弁、14はダンプ蒸気
管、15は蒸気管、16は蒸気量制御弁、17は蒸気タービ
ン、18は該蒸気タービン17の回転速度に従つて蒸気量制
御弁16の開度を制御するガバナ、19は該蒸気タービン17
によつて駆動されるターボ発電機、20は船のプロペラ
軸、21は該主機１によつて駆動される軸発電機、22はプ
ロペラ、23は該軸発電機21で発生したある周波数の交流
電力を直流電力に変換するコンバータ、24はその直流電
力を母線周波数の交流電力に変換するインバータ、25は
デイーゼル発電機、26はそのガバナ、27は主配電盤の母
線、28は負荷分担装置である。

ここで、周知のように、航海中の排ガスエコノマイザ
３での発生蒸気量は、主機１の出力などによつて変化す
るので。ターボ発電機19の利用可能な蒸気をできるだけ
電力に変換するように、負荷分担を行なう必要があり、
その方法としては、従来は、第１に、蒸気量の変動に対
し、その下限より少な目の蒸気量をターボ発電機19の利
用可能な蒸気量として、負荷分担を手動でセツトする方
法がとられ、また第２に、蒸気量制御弁16を全開にした
まま蒸気タービン17を運転し、蒸気タービン17に流入す
る蒸気量の増減によつてターボ発電機19の出力が変動す
ることを利用して、並行運転している軸発電機21の負荷
分担を手動で調整する方法がとられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した従来のいずれの方法も、手動
によるもので、蒸気量の変動に追従させることは、非常
に困難であり、とくに、第１の方法では、余つた蒸気を
無駄に捨てられるという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、蒸気量の変動に追従する
自動操作によって、ターボ発電機の周波数を元の基準周
波数に保持したままで、ターボ発電機と軸発電機を最も
効果的に運転することができる発電機の制御方法を提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の発電機の制御方
法は、船の主機からの排ガスを熱源とする排ガスエコノ
マイザと、この排ガスエコノマイザからの蒸気によって
駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンによつて
駆動されるターボ発電機と、前記主機によつて駆動され
る軸発電機と、前記蒸気タービンの蒸気入口に設けられ
た蒸気量制御弁と、前記蒸気タービンの回転速度に従つ
て該蒸気量制御弁の開度を制御するガバナとを有する発
電装置において、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力に応
じた信号を発信する圧力信号発信器を設け、（Ａ）圧力信号発信器（29）で検出された蒸気タービン
の入口蒸気圧力がセット圧より高い場合に、ターボ発電
機の負荷の分担分を大きくし、その大きくした分だけ軸
発電機の負荷の分担分が小さくなるようにガバナ（18）
を制御し、（Ｂ）圧力信号発信器（29）で検出された蒸気圧力がセ
ット圧より低い場合に、前記ターボ発電機の負荷の分担
分を小さくし、その小さくした分だけ前記軸発電機の負
荷の分担が多くなるようにガバナ（18）を制御し、これによりターボ発電機の周波数を元の基準周波数に
自動的に戻すものとした。

〔作用〕

本発明によれば、蒸気タービンの入口蒸気圧力に応じ
た信号を発信する圧力信号発信器が設けられているの
で、蒸気タービンの入口蒸気量の変動が、その蒸気圧力
の変動として、該圧力信号発信器で検出され、この変動
に応じた圧力検出信号が発信される。この圧力検出信号
がコントローラでセツト圧と比較されて偏差が求められ
る。そして、（Ａ）圧力信号発信器（29）で検出された
蒸気タービンの入口蒸気圧力がセット圧より高い場合に
は、その偏差に応じてガバナモータによりガバナ（18）
を制御し、ターボ発電機の負荷の分担分を大きくし、そ
の分だけ軸発電機の負荷の分担分が小さくなり、ターボ
発電機の周波数は元の基準周波数に自動的に戻される。
同様に、（Ｂ）圧力信号発信器（29）で検出された蒸気
圧力がセット圧より低い場合には、その偏差に応じてガ
バナモータによりガバナ（18）を制御し、前記ターボ発
電機の負荷の分担分を小さくし、その分だけ前記軸発電
機の負荷の分担が多くなり、ターボ発電機の周波数は元
の基準周波数に自動的に戻される。従って、蒸気量の変
動に追従する自動操作によって、ターボ発電機の周波数
を元の基準周波数に保持したままで、ターボ発電機と軸
発電機を最も効果的に運転することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示して
いる。

第１図において、符号１ないし28は第３図のものと同
じである。そして、29は圧力信号発信器で、蒸気管15の
蒸気の圧力、つまり、蒸気タービン17の入口圧力を検出
し、その圧力に応じた圧力信号を発信する。また30は後
述するコントローラ、31はセツト圧を該コントローラ30
に入力させることを示した矢印である。

周知のように、主機１の出力が上がると、排ガスエコ
ノマイザ３からの蒸気量が増大し、その蒸気圧力が上が
る。逆に、主機１の出力が下がると、排ガスエコノマイ
ザ３からの蒸気量が減少し、その蒸気圧力が下がる。

したがつて、蒸気タービン17の入口蒸気量の変動をそ
の蒸気圧力の変動として圧力信号発信器29で検出し、そ
の蒸気圧力に応じた信号を得ることができる。そして、
その圧力検出信号がコントローラ30に入力され、セツト
圧と比較され、圧力の偏差が自動的に求められる。

ここで、もし、その偏差がなければ、基準状態と判断
され、ターボ発電機19は、そのままの蒸気圧力で運転さ
れる蒸気タービン17によつて駆動され、軸発電機21も主
機１によつてそのままの運転が続けられる。

第２図はターボ発電機19の分担負荷（KW）と軸発電機
21の分担負荷（KW）を示している。

前述のように、圧力信号発信器29からの圧力検出信号
をセツト圧と比較して偏差がなければ、基準状態と判断
されるので、第２図の横線32のように、ターボ発電機19
は、ターボ発電機側ガバナ基準設定値（符号40の斜線）
で運転され、軸発電機21は、軸発電機側ガバナ基準設定
値（符号50の斜線）で運転されるようになり、周波数ｆ
は基準サイクル（60サイクル）であり、したがつて、船
内負荷をＬ（KW）とすると、ターボ発電機19の負担電力
はA₀（KW）、軸発電機21の負担電力はa₀（KW）であり、
ちようど、Ｌ＝A₀＋a₀である。

しかし、主機１の出力が上がると、排ガスエコノマイ
ザ３からの蒸気量が増加し、この増加がタービン入口蒸
気圧力の増加となつて表われ、圧力信号発信器29からの
圧力検出信号がコントローラ30に送られ、セツト圧と比
較され、タービン入口蒸気圧力がセツト圧より高いとい
う偏差信号が自動的に得られる。

この偏差信号がターボ発電機側ガバナモータに送ら
れ、該モータはガバナ18の設定値を第２図の斜線41に自
動的に上げ、蒸気量制御弁16の開度を大きくする。

すると、蒸気タービン17の出力および回転速度は、と
もに基準よりも増加するので、ターボ発電機19の出力お
よび周波数は、ともに基準よりも上がる。

そして、その周波数が上がると、これを自動的に検知
して、軸発電機側ガバナモータを駆動し、軸発電機側の
ガバナの設定値を第２図の斜線51に自動的に下げ、軸発
電機21の出力が下がるように制御する。

これによつて、ターボ発電機19の周波数は元の基準周
波数（60サイクル）に自動的に戻される。

すると、こんどは、ターボ発電機19の負担電力はA
₁（KW）に増大し、軸発電機21の負担電力はa₁に減少す
る。つまり、Ｌ＝A₁＋a₁となり、A₁＞A₀、a₁＜a₁、A₁−
A₀＝a₀−a₁となる。

ここで、圧力信号発信器29で検出された蒸気圧力がセ
ツト圧より高い偏差の場合に、ターボ発電機19の負荷の
分担分を全負荷にしても、余裕がある場合には、つま
り、前記A₁がＬより大きい場合には、その余裕の電力を
軸発電機21に供給し、軸発電機21を電動機として作動さ
せ、プロペラ軸20の回転力の一部に使用するようにす
る。

逆に、主機１の出力が下がると、排ガスエコノマイザ
３からの蒸気量が減少し、この減少がタービン入口蒸気
圧力の減少となつて表われるので、前述した増加のとき
とは、逆な作動をさせる。すなわち、この場合は、ター
ビン入口蒸気圧力がセツト圧より低いという偏差信号が
自動的に得られ、この偏差信号によつて、ターボ発電機
側ガバナ18の設定値が第２図の斜線42に自動的に下げら
れ、蒸気量制御弁16の開度が小さくなる。

すると、蒸気タービン17の出力および回転速度は、と
もに基準よりも減少するので、ターボ発電機19の出力お
よび周波数は、ともに基準よりも下がる。

そして、その周波数が下がると、これを自動的に検知
して、軸発電機側ガバナモータを駆動し、軸発電機側の
ガバナの設定値を第２図の斜線52に自動的に上げ、軸発
電機21の出力が上がるように制御する。

すると、ターボ発電機19の負担電力はA₂（KW）に減少
し、軸発電機21の負担電力はa₂に増大する。つまり、Ｌ
＝A₂＋a₂となり、A₂＜A₀、a₂＞a₀、A₀−A₂＝a₂−a₀とな
る。

このように、タービン入口蒸気量に変動があつても、
それに自動的に追従させて、Ｌ＝A₀＋a₀ ＝A₁＋a₁ ＝A₂＋a₂ にすることができる。

なお航海中に、主機１の後進、減速および軸発電機21
の故障などで、軸発電機21の発生電力を期待できないと
きは、ボイラを始動してタービン入口蒸気量を確保する
ようにしたり、あるいはデイーゼル発電機25を始動する
ようにする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、蒸気タービン
の入口蒸気圧力に応じた信号を発信する圧力信号発信器
からの圧力検出信号とセツト圧との偏差に応じてガバナ
の設定値を変え、かつ、ターボ発電機が分担している負
荷が変わるように、蒸気量制御弁の開度を自動的に変
え、これにより変動する該ターボ発電機の周波数のその
変動信号に従つて軸発電機の出力を自動的に制御し、こ
れによって、該ターボ発電機の周波数を元の基準周波数
に自動的に戻すようにするので、航海中に主機の出力増
減、ターボ発電機を駆動する蒸気タービン以外での蒸気
消費量の変化などで、タービン入口蒸気量の変動がある
場合に、これに自動追従させて、排ガスエコノマイザに
よつて発生した蒸気を無駄なく該ターボ発電機で利用す
ることができる。したがつて、ターボ発電機と軸発電機
を最も効果的に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置のフローの一例を
示した説明図、第２図は第１図の装置のターボ発電機分
担負荷と軸発電機分担負荷の説明図、第３図は従来の技
術の一例の説明図である。１……主機、３……排ガスエコノマイザ、４……過熱
器、５……蒸発器、15……蒸気管、16……蒸気量制御
弁、17……蒸気タービン、18……ガバナ、19……ターボ
発電機、21……軸発電機、29……圧力信号発信器、30…
…コンローラ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】船の主機（１）からの排ガスを熱源とする
排ガスエコノマイザ（３）と、この排ガスエコノマイザ
からの蒸気によって駆動される蒸気タービン（17）と、
この蒸気タービンによって駆動されるターボ発電機（1
9）と、前記主機によって駆動される軸発電機（21）
と、前記蒸気タービンの蒸気入口に設けられた蒸気量制
御弁（16）と、前記蒸気タービンの回転速度に従って該
蒸気量制御弁の開度を制御するガバナ（18）とを有する
発電装置において、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力に応じた信号を発信す
る圧力信号発信器（29）を設け、（Ａ）圧力信号発信器（29）で検出された蒸気タービン
の入口蒸気圧力がセット圧より高い場合に、ターボ発電
機の負荷の分担分を大きくし、その大きくした分だけ軸
発電機の負荷の分担分が小さくなるようにガバナ（18）
を制御し、（Ｂ）圧力信号発信器（29）で検出された蒸気圧力がセ
ット圧より低い場合に、前記ターボ発電機の負荷の分担
分を小さくし、その小さくした分だけ前記軸発電機の負
荷の分担が多くなるようにガバナ（18）を制御し、これによりターボ発電機の周波数を元の基準周波数に自
動的に戻す、ことを特徴とする発電機の制御方法。