JP3481184B2

JP3481184B2 - Ｌｎｇ船の推進装置用ボイラの制御方法

Info

Publication number: JP3481184B2
Application number: JP2000135902A
Authority: JP
Inventors: 俊一郎福田; 成昭東; 達三賀村
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001315693A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は、液化天然ガス
運搬船（以下「ＬＮＧ船」という。）に使用される推進
装置用ボイラの制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】(1)
ＬＮＧ船は、液化天然ガスをタンクに収容して運搬す
るためのものであるが、航行中には一般にボイルオフガ
ス（自然気化した液化天然ガス）が発生する。このボイ
ルオフガスを放置しておくことはタンク内の圧力上昇等
の様々な不都合が生じるため、発生したボイルオフガス
をうまく処理する必要がある。この場合、発生したボイ
ルオフガスは、船外に棄てることも考えられるが、これ
では不経済であるため、ボイルオフガスを推進装置の燃
料として利用するのがＬＮＧ船として経済的且つ合理的
である。

【０００３】図５は、従来のＬＮＧ船の構造と制御系統
を模式的に示している。同図を参照して説明すると、Ｌ
ＮＧ船は、貨物部１と機関部２とに構造的に大別されて
いる。貨物部１には液化天然ガスの収容タンク３が設け
られており、この収容タンク３から発生するボイルオフ
ガスを燃料として供給するためのガス供給装置４が設備
されている。機関部２には推進装置としての蒸気タービ
ン５と蒸気を発生させるためのボイラ６とが備えられて
おり、ガス供給装置４によってボイルオフガスを燃料ガ
スとしてボイラ６に供給するようになっている。なお、
図中参照符号１５は、燃料ガスの供給量が不足した場合
に、燃料としての重油を供給するための重油制御弁であ
る。すなわち、このＬＮＧ船は、重油とボイルオフガス
の両方を燃料として使用するものである。

【０００４】ここで、ＬＮＧ船はいわゆるプラントもの
であり、その性質上、ＬＮＧ船の制御系は、貨物部側制
御系７と機関部側制御系８との独立した２つの制御系に
大別されており、中央制御室９によってこれらの制御系
を統合的に管理している。そして、貨物部側制御系７で
は収容タンク３内の圧力や温度等といった物理量を独立
して制御管理し、機関部側制御系８ではボイラ６の燃焼
状態、ドラムの水位、蒸気温度等といった物理量を独立
して制御管理している。したがって、このようなＬＮＧ
船では、貨物部側制御系７において発生したボイルオフ
ガスを別の独立した制御系である機関部側制御系８にお
いて適切に燃料ガスとして使用しなければならないとい
う要請がある。

【０００５】ガス供給装置４は、発生したボイルオフガ
スの圧力を高めるコンプレッサ１０と、これにより昇圧
されたボイルオフガスを加熱するヒータ１１と、必要に
応じて収容タンク３内の液化天然ガスを適宜強制的に気
化する強制気化器１２とを備えている。そして、このガ
ス供給装置４を適切に制御することにより、所定温度・
圧力・流量の燃料ガス（ボイルオフガス）がボイラ６に
供給されるようになっている。燃料ガスの供給量（流
量）は、コンプレッサ１０の運転状況によって概ね調整
することができる。すなわち、通常コンプレッサ１０は
回転羽根式のものが採用され、この羽根の回転数の増減
とインレットガイドベーンの開閉によって、供給される
燃料ガスの流量が決定される。なお、コンプレッサ１０
には、サージング防止用バイパス弁および緊急停止装置
が備えられている。

【０００６】(2) ところで、船の航行中にはその航行
状況に応じて推進装置の出力（負荷）を適宜調整する必
要があり、たとえば外洋から港内へ進入する場合には出
力を低下させなければならない。出力を低下させるに
は、一般に次のような制御が行われる。

【０００７】すなわち、出力を低下させるには、蒸気タ
ービン５への蒸気の供給量を低下させる必要があるが、
このために蒸気制御弁１３が絞られる。この蒸気制御弁
１３の開閉は図示しないセンサによって管理されてい
る。そして、蒸気制御弁１３が絞られると、これをセン
サが感知し、このセンサの検出信号に応じて燃料ガスの
供給が低減される。この燃料ガスの低減は、上記コンプ
レッサ１０に接続された燃料ガス制御弁１４を絞ること
により行われる。

【０００８】一方、かかるコンプレッサ１０の制御と同
時に、ボイラ６のバーナの制御が行われる。ここで、コ
ンプレッサ１０の制御は貨物部側制御系７の管轄であ
り、バーナの制御は、機関部側制御系８の管轄であっ
て、両者は独立して行われる。そして、バーナの制御と
は、使用するバーナの本数を制御することであり、燃料
ガスの流量が多い場合はバーナ本数を増やし、少ない場
合はバーナ本数を減らすように制御される。つまり、上
記蒸気制御弁１３が絞られると、コンプレッサ１０の制
御とは別個独立にバーナの使用本数が減少される。

【０００９】このように、出力を低下させようとした場
合には、ボイラ６のバーナの使用本数が減少され、且つ
燃料ガス制御弁１４が絞られる。そして、バーナの使用
本数が急激に減少すると、コンプレッサ１０内の圧力が
上昇してサージングが発生してしまうおそれがある。こ
れを防止するために従来では、バーナ使用本数が減少し
た場合には、コンプレッサ１０のインレットガイドベー
ンを閉じ、コンプレッサ回転数を減少させるという制御
を行っているが、状況によってはやはりコンプレッサ１
０がサージング危険域に入ってしまうことがある。この
ため、かかる状況においては、コンプレッサ１０のサー
ジング防止用バイパス弁が開いてサージングを避けるよ
うに設計されているが、これではボイルオフガスの有効
利用を達成することができない。

【００１０】また、船の航行状況によっては負荷が増減
されることがあるが、この場合にはサージング防止用バ
イパス弁の開閉が繰り返されることになり、ボイラ６へ
の燃料ガスの供給量が過渡的に不安定となる。その結
果、ボイラ６のハンチング、引いては制御系全体のハン
チングが発生するおそれがある。このようなハンチング
を避けるためにコンプレッサ１０の緊急停止装置を作動
させるように設計されてはいるが、かかる手段は非常用
のものであり、通常の航行中に頻繁に作動するものであ
ってはＬＮＧ船そのものが非実用的なものとなってしま
う。

【００１１】(3) つまり、独立した制御系を有する貨
物部１および機関部２を備えたプラントとしてのＬＮＧ
船において問題となるのは、船にとって必要な出力（負
荷）の調整をコンプレッサ１０がサージングを起こさな
い範囲で適切に行うことである。

【００１２】そこで、本発明の目的は、ＬＮＧ船の航行
中において出力が変化した場合、すなわち推進装置用ボ
イラの負荷が変化した場合であっても、コンプレッサの
サージングを確実に抑えることができる推進装置用ボイ
ラの制御方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】出願人は、まず、コンプ
レッサのサージングを回避するためにコンプレッサの回
転数およびインレットガイドベーンの開閉に種々の制御
を施し、且つ燃料ガス制御弁および蒸気制御弁の高精度
な微調整を行うという制御を試みた。しかしながら、か
かる制御を如何に複雑かつ高精度なものにしても、コン
プレッサからの燃料ガス送給量とバーナからの燃料ガス
放出量との関係でコンプレッサ内圧力が上昇した場合に
はコンプレッサのサージングを回避することができない
領域が存在することを知得した。

【００１４】一方、出願人は、コンプレッサのサージン
グを回避するためには、結局のところ、バーナの使用本
数を一定以上に保つことにより、コンプレッサ内の圧力
の上昇を抑えてサージングを回避できることを知得し
た。

【００１５】そこで、上記目的を達成するため、本願に
係るＬＮＧ船のボイラの制御方法は、プロペラを駆動す
るための蒸気タービンと、蒸気タービンに作動ガスを供
給する複数のバーナを備えたボイラと、ボイルオフガス
を燃料ガスとして上記バーナに供給するコンプレッサを
備えたガス供給装置とを含むＬＮＧ船のボイラの制御方
法であって、コンプレッサからバーナに供給する燃料ガ
スを減少させる際に、上記蒸気タービンの軸出力が一定
の閾値以上となる場合は、上記バーナの使用本数を一定
に保つことを特徴とするものである。

【００１６】この構成によれば、ボイラ負荷を低減させ
たい場合には作動ガス制御弁を絞ると共に燃料ガス制御
弁を絞る。このとき、蒸気タービンの軸出力を監視して
おき、軸出力が一定の閾値以上である場合は、ボイラの
バーナの使用本数が減少されない。これにより、バーナ
とコンプレッサとの間に燃料ガスによる大きな背圧が発
生しない。

【００１７】また、上記一定の閾値を判断するために、
蒸気タービンの軸出力を検出する。そして、蒸気タービ
ンの軸出力は、ボイラの負荷変化に対して大きな時間遅
れを生じることなくその変化が現れるものである。した
がって、蒸気タービンの軸出力を検出するという手段を
採用することによって、上記一定の閾値に基づくボイラ
の制御を高精度に行うことが可能になるという利点があ
る。

【００１８】特に、上記閾値として、蒸気タービンの軸
出力を、蒸気タービンの最大軸出力の４０パーセントに
設定することにより、バーナとコンプレッサとの間に燃
料ガスによる大きな背圧が発生するのを確実に抑えるこ
とができる。なお、軸出力の検知は、既知の機関出力計
等を用いることができる。

【００１９】さらに、上記軸出力を蒸気タービンの回転
軸の回転数を検出することにより検知するようにすれ
ば、上記軸出力の検出および上記閾値の把握がきわめて
容易となる。しかも、この閾値として、蒸気タービンの
最大回転数の７０パーセントに設定することにより、バ
ーナとコンプレッサとの間に燃料ガスによる大きな背圧
が発生するのを確実に抑えることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。(1) ＬＮＧ船の全体構成と制御系の概略並びに本実施
形態のポイント図１は、本発明の一実施形態に係るＬＮＧ船の構造およ
び推進装置用ボイラ（以下、単に「ボイラ」という。）
の制御方法を示す模式図である。

【００２１】同図を参照して、このＬＮＧ船２０は、従
来のＬＮＧ船（図５参照）と同様の構成である。すなわ
ち、ＬＮＧ船２０は、推進装置としてボイラ６および蒸
気タービン（以下、単に「タービン」という。）５を備
えており、ボイラ６の燃料として重油およびボイルオフ
ガスを使用するものである。重油も燃料として使用する
のは、船の航行中に発生するボイルオフガスの量は一定
でなく、発生量が少ない場合は重油を使用してボイラ６
を稼働させるためである。このため、ボイラ６の燃焼モ
ードは、重油のみを使用する重油燃焼モードと、ボイル
オフガスのみを使用するガス燃焼モードと、両者を同時
に使用する混合燃焼モードとの３つの運転モードに分け
られる。

【００２２】また、ＬＮＧ船２０の制御系についても従
来のＬＮＧ船と同様であり、貨物部制御系７と機関部制
御系８に大別されている。したがって、図１において図
５に示した構成と同様の構成については、同様の参照符
号を付してその説明は省略する。

【００２３】本実施形態の特徴とするところは、ＬＮＧ
船２０のボイラ６の制御方法にあり、具体的には、ＬＮ
Ｇ船２０の出力を低下させるために燃料ガス（ボイルオ
フガス）の供給量を低下させた場合に、タービン５の軸
出力が一定の閾値以上であれば、ボイラ６のバーナの使
用本数の減少を禁止するようになっている点である。し
たがって、本実施形態に係る制御方法は、ボイラ６の運
転モードが上記ガス燃焼モードまたは混合燃焼モードに
あるときに適用されるものである。以下、詳しく説明す
る。(2) ＬＮＧ船の制御系ＬＮＧ船２０の貨物部側制御系７は、収容タンク３内の
ＬＮＧの液温、圧力を監視する液温・圧力コントローラ
２１と、収容タンク３内の圧力を監視するタンク圧力監
視センサ２２と、強制気化器１２によるガス化を制御す
る液・ガス化コントローラ２３と、コンプレッサ１０の
運転制御およびこれにより送給される燃料ガスの温度を
監視・制御するガス・温度コントローラ２４と、ボイル
オフガスの流量を検出し、制御弁１６，１７を総合的に
調整する弁制御部２５とを有している。

【００２４】一方、機関部側制御系８は、タービン５へ
の蒸気の供給を制御するタービンコントローラ２６と、
ボイラ６への燃料ガスの供給を制御すると共に使用する
バーナの本数を制御するボイラコントローラ２７と、コ
ンプレッサ１０から放出される燃料ガスの流量を監視す
るガス量監視センサ２８とを有している。

【００２５】タービンコントローラ２６は、タービン５
の出力軸の回転数を検出する回転数センサ３０を備えて
おり、常時タービン５の出力軸の回転数を監視してい
る。そして、タービン５の出力が低下した場合であって
も、出力軸の回転数が最大回転数（タービン５の最大出
力時）に対して７０パーセント（上記一定の閾値）以上
の領域に属するならば、所定の制御信号２９を出力し、
これがボイラコントローラ２７に入力されるようになっ
ている。さらに、ボイラコントローラ２７は、制御信号
２９および後述するボイラ負荷信号３１に基づいて、後
述の制御を行うようになっている。

【００２６】ボイラコントローラ２７は、燃料ガス制御
弁１４および重油制御弁１５の開閉を図示しないセンサ
を用いて監視している。このセンサは、燃料ガス制御弁
１４のみが開かれるとガス燃料モード信号を出力し、重
油制御弁１５のみが開かれると重油燃焼モード信号を出
力し、ガス制御弁１４および重油制御弁１５が開かれる
と混合燃焼モード信号を出力するようになっている。そ
して、これら各信号は、ボイラコントローラ２７によっ
て受信されるようになっている。

【００２７】また、ボイラコントローラ２７は、ボイラ
６の負荷を調整するためのボイラ負荷信号を受信する。
このボイラ負荷信号は、ボイラ６の負荷を設定するため
の信号であって、中央制御室９からオペレータ等により
出力されるようになっている。そして、このボイラ負荷
信号に基づいて、上記各運転モードに対応して燃料ガス
制御弁１４または重油制御弁１５の開閉が行われ、且つ
ボイラ６のバーナの使用本数の調整が行われる。

【００２８】すなわち、ボイラ６の負荷が小さく設定さ
れた場合は、燃料ガス制御弁１４または重油制御弁１５
を絞るための信号が出力され、且つバーナの使用本数を
減少させるための信号が出力されるようになっている。
一方、ボイラ６の負荷が大きく設定された場合は、燃料
ガス制御弁１４または重油制御弁１５を開くための信号
が出力され、且つバーナの使用本数を増大させるための
信号が出力されるようになっている。なお、ボイラ６
は、バーナの使用本数を切り換えるためのバーナ本数切
換回路３５（図２参照）を有しており、この回路によっ
てバーナの使用本数が切り換えられるようになってい
る。(3) ボイラの制御図２は、ボイラコントローラ２７の制御内容を示すブロ
ック線図である。以下、ＬＮＧ船２０の各運転モードご
とに、ボイラ６の制御内容について具体的に説明する。

【００２９】(a) 重油燃焼モード図２を参照して、ＬＮＧ船２０が重油燃焼モードで航行
している場合について説明する。

【００３０】この場合は、重油燃焼モード信号３６が出
力されている。そして、ＬＮＧ船２０が最大出力で航行
中に中央制御室９からＬＮＧ船２０の出力を低下する命
令が出されたとする。すると、ボイラコントローラ２７
には、当該出力に対応するボイラ負荷信号３１が入力さ
れる。このボイラ負荷信号３１に基づいて重油制御弁１
５（図１参照）が絞られ、供給される重油が減少され
る。また、これと同時に、ボイラ６のバーナの使用本数
を減少させる信号３２が出力される。

【００３１】また、ボイラ負荷信号３１に基づいて燃料
ガスの供給が減少されると、ボイラ６の負荷が低下し、
これにより直ちに（大きな時間遅れを生じることなく）
タービン５の出力が低下（すなわち、タービン５の出力
軸の回転数が低下）する。タービン５の回転数が低下す
ると、回転数センサ３０（図１参照）がこれを検出し、
その回転数がタービン５の最大回転数（最大出力時）の
７０パーセント以上であれば、上記所定の信号（以下、
「高負荷域信号」という。）２９が出力される。

【００３２】この場合の信号の流れについて説明する。
出力を低下させるためのボイラ負荷信号３１が出力され
ると、これに基づいてバーナ本数切換回路３５にバーナ
の使用本数を減少させるための信号３２が出力される
（ステップＳ１）。

【００３３】また、このとき、高負荷域信号２９が出力
されているが、ＮＯＴ回路３８により当該信号が反転さ
れる（ステップＳ２）。すなわち、高負荷域信号２９が
出力されているときは、信号「１」がＮＯＴ回路３８に
入力され、信号「０」が出力される。その後、当該信号
「０」はＡＮＤ回路３９に入力されるが、ガス燃焼モー
ド信号または混合燃焼モード信号が出力されていないの
で、ＡＮＤ回路３９は、信号「０」を出力する（ステッ
プＳ３）。さらに、当該信号「０」はＯＲ回路４０に入
力されるが、このＯＲ回路４０には重油燃焼モード信号
３６が入力されているから、ＯＲ回路４０は信号「１」
を出力する（ステップＳ４）。そして、当該信号「１」
は、ＡＮＤ回路４１に入力されるが、このＡＮＤ回路４
１には上記信号３２が入力されており、その結果、ＡＮ
Ｄ回路４１は信号「１」を出力する（ステップＳ５）。
すなわち、ボイラ６のバーナの使用本数を減少させる信
号３２がバーナ本数切換回路３５に入力され、これによ
り、バーナ使用本数が減少される。

【００３４】一方、ＬＮＧ船２０の出力を低下する命令
が出された場合であって、タービン５の回転数が最大回
転数（最大出力時）の７０パーセント以下、すなわち上
記閾値以下の領域に属することになる場合は、上記高負
荷域信号２９が出力されない。しかし、かかる場合であ
っても、ＯＲ回路４０では信号「１」が出力されるから
（ステップ４）、ＡＮＤ回路４１では信号「１」が出力
される（ステップ５）。すなわち、ボイラ６のバーナの
使用本数を減少させる信号３２がバーナ本数切換回路３
５に入力され、これにより、バーナ使用本数が減少され
る。

【００３５】このように、運転モードが重油燃焼モード
であるときは、ボイラ６の負荷がどのように変化して
も、バーナ使用本数の減少が規制されることはない。な
ぜなら、重油を燃料として使用する場合は、ボイルオフ
ガス供給用のコンプレッサ１０のサージングを考慮する
必要がないからである。

【００３６】(b) ガス燃焼モードおよび混合燃焼モー
ド次に、ＬＮＧ船２０がガス燃焼モードまたは混合燃焼モ
ードで航行している場合について説明する。

【００３７】この場合は、ガス燃焼モード信号または混
合燃焼モード信号（以下、「ガス燃焼モード信号等」と
いう。）３７が出力されている。そして、ＬＮＧ船２０
が最大出力で航行中に中央制御室９からＬＮＧ船２０の
出力を低下する命令が出されたとすると、ボイラコント
ローラ２７には、当該出力に対応するボイラ負荷信号３
１が入力される。このボイラ負荷信号３１に基づいて燃
料ガス制御弁１４（図１参照）が絞られ、供給される燃
料ガスが減少される。また、これと同時に、ボイラ６の
バーナの使用本数を減少させる信号３２が出力される。

【００３８】また、ボイラ負荷信号３１に基づいて燃料
ガスの供給が減少されると、ボイラ６の負荷が低下し、
これにより直ちに（大きな時間遅れを生じることなく）
タービン５の出力が低下（すなわち、タービン５の出力
軸の回転数が低下）する。タービン５の回転数が低下す
ると、回転数センサ３０（図１参照）がこれを検出し、
その回転数がタービン５の最大回転数（最大出力時）の
７０パーセント以上であれば、上記高負荷域信号２９が
出力される。

【００３９】この場合の信号の流れについて説明する。
出力を低下させるためのボイラ負荷信号３１が出力され
ると、これに基づいて、バーナ本数切換回路３５にバー
ナの使用本数を減少させるための信号３２が出力される
（ステップＳ１）。

【００４０】また、このとき、高負荷域信号２９が出力
されているが、ＮＯＴ回路３８により当該信号が反転さ
れる（ステップＳ２）。すなわち、高負荷域信号２９が
出力されているときは、信号「１」がＮＯＴ回路３８に
入力され、信号「０」が出力される。その後、当該信号
「０」はＡＮＤ回路３９に入力されるが、このＡＮＤ回
路３９には、ガス燃焼モード信号等３７が入力されるの
で、ＡＮＤ回路３９は、信号「０」を出力する（ステッ
プＳ３）。さらに、当該信号「０」はＯＲ回路４０に入
力されるが、このとき重油燃焼モード信号３６が出力さ
れていないので、このＯＲ回路４１から信号「０」が出
力される（ステップＳ４）。そして、当該信号「０」
は、ＡＮＤ回路４１に入力されるが、このＡＮＤ回路４
１は信号「０」を出力することになる（ステップＳ
５）。すなわち、ボイラ６のバーナの使用本数を減少さ
せる信号３２が遮断され、バーナ本数切換回路３５に入
力されない。つまり、バーナ使用本数の減少が規制され
る。

【００４１】一方、ＬＮＧ船２０の出力を低下する命令
が出された場合であって、タービン５の回転数が最大回
転数（最大出力時）の７０パーセント以下、すなわち上
記閾値以下の領域に属することになる場合は、上記高負
荷域信号２９が出力されない。すなわち、信号「０」が
ＮＯＴ回路３８に入力され、信号「１」が出力される。
その後、当該信号「１」はＡＮＤ回路３９に入力される
が、このＡＮＤ回路３９には、ガス燃焼モード信号等３
７が入力されるので、ＡＮＤ回路３９は、信号「１」を
出力する（ステップＳ３）。さらに、当該信号「１」は
ＯＲ回路４０に入力されるが、このＯＲ回路４１からは
信号「１」が出力される（ステップＳ４）。そして、当
該信号「１」は、ＡＮＤ回路４１に入力されるが、この
ＡＮＤ回路４１には上記信号３２が入力されているの
で、このＡＮＤ回路４１は信号「１」を出力することに
なる（ステップＳ５）。すなわち、ボイラ６のバーナの
使用本数を減少させる信号３２がバーナ本数切換回路３
５に入力され、バーナ使用本数が減少される。

【００４２】このように、運転モードがガス燃焼モード
または混合燃焼モードであるときは、ボイラ６の負荷が
低下した場合に、タービン５の回転数が上記一定の閾値
以上の領域に属する場合は、バーナ使用本数の減少が強
制的に禁止される。

【００４３】さらに詳述すると、ボイラ６の負荷が低下
した場合であって、且つタービン５の回転数が一定の閾
値以上の領域に属する場合とは、ＬＮＧ船２０の航行中
にボイラ６の負荷を低下させる必要があるが、それほど
急激に低下させる必要のない場合である。言い換える
と、供給する燃料ガスの量を低下させる必要があるが、
それほど急激に低下させる必要がなく、したがって、バ
ーナの使用本数も減少させる必要がない場合である。

【００４４】かかる場合に、本実施形態のようなバーナ
使用本数の減本禁止手段を備えていないと、バーナ使用
本数の制御と、燃料ガスの供給量の制御（すなわち燃料
ガス制御弁１４の調整）とが独立して行われる結果、バ
ーナの使用本数を減少させる必要がない状況においてバ
ーナ使用本数が減少され、その結果、コンプレッサ１０
のサージングが発生してしまう。しかし、本実施形態で
は、バーナの使用本数を減少させる必要がない場合に
は、減本を禁止するから、コンプレッサ１０のサージン
グを確実に防止することができる。(4) 閾値の設定次に、上記閾値の設定について説明する。

【００４５】本実施形態では、上記閾値をタービン５の
出力軸の回転数により把握し、最大回転数の７０パーセ
ント（タービン５の出力軸の軸出力に換算すると、最大
出力の４０パーセント）に設定した。この閾値は、次の
ようにして求める。

【００４６】図３は、バーナを流れる燃料ガスの流量
（横軸）と圧力（縦軸）との関係をバーナの使用本数
（１本から６本）ごとに図示すると共に、コンプレッサ
１０のサージング曲線を図示したものである。図中参照
符号Ｐ１〜Ｐ６は、それぞれバーナ１本〜６本に対応す
る線図であり、すべて流量と圧力は比例関係にあること
が示されている。また、参照符号Ｓｇは、コンプレッサ
１０がサージングを起こす限界を図示したものであり、
このサージング曲線Ｓｇよりも上方（斜線部分）の領域
でコンプレッサ１０がサージングを起こすことが示され
ている。

【００４７】この図によれば、本実施形態では、バーナ
使用本数が３本以下の場合、バーナを流れる燃料ガスの
流量を上げていくと、必ずコンプレッサ１０がサージン
グを起こすことになる。また、バーナ使用本数が４本以
上の場合は、ほぼコンプレッサ１０のサージングを防止
することができる。したがって、ＬＮＧ船２０の運転中
においては、たとえば参照符号Ｌ１に示す曲線に沿って
バーナの使用本数を変化させると、ＬＮＧ船２０の出力
（タービン５の出力）がどのように変化しようとも、コ
ンプレッサ１０のサージングを回避することができる。
しかしながら、曲線Ｌ１に沿ったバーナ本数の切換を行
うのは、制御が複雑になるため、もっと簡単な制御によ
りサージングの防止を行うのが望ましい。

【００４８】そこで、サージング曲線Ｓｇを考察する
と、この曲線は、ある臨界点Ｋが存在し、この臨界点に
達するまでの領域では、コンプレッサのサージング圧力
は流量にかかわらず略一定の値となり、臨界点Ｋを境
に、流量と圧力とが比例関係を有することになる。そし
てこの性質は、コンプレッサによるボイルオフガスの圧
縮作業について一般的に成り立つものであることを出願
人は知得した。したがって、この臨界点Ｋを知ることが
できれば、臨界点Ｋよりも図中右側の領域においてバー
ナ使用本数を減少させることは危険であり、当該領域に
おいてバーナ使用本数の減本を禁止することにより、コ
ンプレッサのサージングを有効に防止することができ
る。すなわち、この臨界点Ｋが上記閾値に対応するもの
である。

【００４９】実際に上記臨界点Ｋを知得するには、その
ＬＮＧ船の仕様に合わせた実験が必要である。それは、
ＬＮＧ船の仕様によって、コンプレッサ、バーナ等の仕
様が異なり、臨界点Ｋが異なるからである。ところが、
種々の仕様のコンプレッサおよびバーナについて実験を
行った結果、次のような結論を導くことができた。

【００５０】図４は、通常ＬＮＧ船に使用されるのター
ビンの出力軸回転数を示し（同図(a)）、これに対応さ
せて、通常ＬＮＧ船に使用されるコンプレッサの平均サ
ージング曲線Sｍを図示（同図(b)）したものである。こ
の図によれば、ＬＮＧ船に使用されるコンプレッサは、
タービンの出力軸回転数が最大回転数の約７６パーセン
トの回転数に対応するポイントにおいて臨界点Ｋを有す
る。そして、出願人は、タービンの出力軸回転数が最大
回転数の７０パーセントの回転数以上の領域において、
略すべてのコンプレッサについて臨界点Ｋが存在するこ
とを知得した。なお、タービンの出力軸の回転数を軸出
力に換算すると、最大回転数の７６パーセントの回転数
のときは、軸出力は最大出力の５０パーセントに対応
し、最大回転数の７０パーセントの回転数のときは、
軸出力は最大出力の４０パーセントに対応する。本実施
形態は、タービンの出力軸回転数が、この最大回転数の
７０パーセントに対応するポイントを臨界点（閾値）と
して採用したものである。

【００５１】したがって、同図(b)に示す曲線Ｌ２のよ
うにバーナ使用本数を設定することにより、コンプレッ
サのサージングを防止することができる。すなわち、臨
界点Ｋよりも燃料ガスの流量が大きく、臨界点Ｋよりも
圧力が高い領域では、バーナの使用本数の減少を禁止す
ることによってコンプレッサのサージングを防止するこ
とができ、本実施形態では、このような理論にしたがっ
て上述のようなボイラ６の制御を行っている。(5) 本実施形態の作用効果このように本実施形態に係るボイラ６の制御方法によれ
ば、ボイラ６の負荷を低減させたい場合には、蒸気制御
弁１３を絞ると共に燃料ガス制御弁１４を絞る。このと
き、タービン５の出力軸回転数を監視しておき、回転数
が一定の閾値以上である場合は、ボイラ６のバーナの使
用本数の減少を禁止する。これにより、バーナとコンプ
レッサ１０との間に燃料ガスによる大きな背圧が発生す
るのを避けることができ、その結果、コンプレッサ１０
のサージングの発生を防止することができる。

【００５２】また、タービン５の出力軸の軸出力を検出
し、これに基づいて上記閾値を設定することもできる。
この場合は、たとえば公知の出力計等を用い、出力軸の
軸出力を検出することができる。

【００５３】特に、上記閾値として、タービン５の軸出
力を、最大軸出力の４０パーセントに設定することによ
り、また、タービン５の出力軸回転数を最大回転数の７
０パーセントに設定することにより、バーナとコンプレ
ッサ１０との間に燃料ガスによる大きな背圧が発生する
のを確実に抑えることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＬＮＧ船
の航行中において出力を低下させる場合は、ボイラのバ
ーナに供給する燃料ガスを減少させるが、このときに、
蒸気タービンの軸出力が一定の閾値以上であるときは、
バーナの減本を禁止するから、バーナとコンプレッサと
の間に大きな背圧が発生するのを防止して確実にコンプ
レッサのサージングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＬＮＧ船の構造およ
びボイラの制御方法を示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るボイラコントローラ
の制御内容を示すブロック線図である。

【図３】バーナを流れる燃料ガスの流量（横軸）と圧力
（縦軸）との関係、並びにコンプレッサのサージング曲
線を示した図である。

【図４】バーナの減本禁止領域を示すための図であっ
て、(a)図は、ＬＮＧ船に使用されるのタービンの出力
軸回転数に対する減本禁止領域を示し、(b)図は、これ
に対応させてコンプレッサの平均サージング曲線を示し
たものである。

【図５】従来のＬＮＧ船の構造と制御系統を示す模式図
である。

【符号の説明】

１貨物部２機関部３収容タンク４ガス供給装置５タービン６ボイラ７貨物部側制御系８機関部側制御系１０コンプレッサ１３蒸気制御弁１４燃料ガス制御弁１５重油制御弁２０ＬＮＧ船２６タービンコントローラ２７ボイラコントローラ２９制御信号（高負荷域信号）３０回転数センサ３１ボイラ負荷信号３２信号３５バーナ本数切換回路３６重油燃焼モード信号３７ガス燃焼モード信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２２Ｂ 35/00 Ｆ２２Ｂ 35/00 Ｈ (56)参考文献特開昭58−149891（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−110000（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63H 21/04 B63J 2/08 F01D 17/00 F22B 35/00 F01K 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プロペラを駆動するための蒸気タービン
と、蒸気タービンに作動ガスを供給する複数のバーナを
備えたボイラと、ボイルオフガスを燃料ガスとして上記
バーナに供給するコンプレッサを備えたガス供給装置と
を含むＬＮＧ船のボイラの制御方法であって、コンプレッサからバーナに供給する燃料ガスを減少させ
る際に、上記蒸気タービンの軸出力が一定の閾値以上と
なる場合は、上記バーナの使用本数を一定に保つことを
特徴とするＬＮＧ船の推進装置用ボイラの制御方法。
【請求項２】請求項１記載のＬＮＧ船の推進装置用ボ
イラの制御方法において、上記閾値は、蒸気タービンの最大軸出力の４０パーセン
トであることを特徴とするＬＮＧ船の推進装置用ボイラ
の制御方法。
【請求項３】請求項１記載のＬＮＧ船の推進装置用ボ
イラの制御方法において、上記軸出力は、蒸気タービンの回転軸の回転数を検出す
ることにより検知され、上記閾値は、蒸気タービンの最
大回転数の７０パーセントに設定されていることを特徴
とするＬＮＧ船の推進装置用ボイラの制御方法。