JP5592752B2 - 発電システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る発電システム100の全体構成を示す概念図である。図1に示すように、発電システム100は、推進用原動機である主機として舶用ディーゼルエンジン1(以下、単に「エンジン」と称す)を備えた船舶に搭載されている。
排気系3は、エンジン1からの排ガスを煙突等の排気出口に導くための排気管11を備えている。排気管11からは、供給通路12が分岐しており、排ガスの一部が、供給通路12を介してパワータービン4のガス入口に供給され得るようになっている。パワータービン4は、複数の動翼を有するガスタービンであり、ガス入口に供給された排ガスによって動翼を回転させ、出力軸61に回転力を発生させる。パワータービン4のガス出口には、還流通路13が接続されている。パワータービン4のガス出口より排出されたガスは、還流通路13を介して排気管11に戻される。
廃熱回収系5は、主として、排ガスエコノマイザ21、高圧ドラム22(高圧側の気水分離器)、低圧ドラム23(低圧側の気水分離器)、高圧循環水系統24、蒸気系統25、低圧循環水系統26及び混気系統27を備えている。
図1は、平面視における動力伝達系7の配置を模式的に示している。動力伝達系7は、1台の蒸気タービン6の回転力と1台のパワータービン4の回転力とを1機の発電機2に入力可能なように構成されている。
図3は、本発明の第2実施形態に係る発電システム200の全体構成を示す概念図である。図3に示すように、本実施形態に係る発電システム200は、1機のエンジン1を備えた船舶に搭載され、1機の発電機2と、1台の蒸気タービン6と、2台のパワータービン4A,4Bとを備えている。このため、排気系203が、1機のエンジン1からの排ガスを2台のパワータービン4A,4Bそれぞれに供給可能に構成されており、動力伝達系207が、蒸気タービン6、第1パワータービン4A及び第2パワータービン4Bの各回転力を1機の発電機2に入力可能に構成されている。なお、発電機2は、舶内パワータービン付き蒸気ターボ発電機であり、廃熱回収系5及び蒸気タービン6の構成は、第1実施形態と同様である。
本実施形態に係る排気系203によれば、排気管11から第1供給通路12が分岐し、排ガスの一部が第1供給通路12を介して第1パワータービン4Aのガス入口に供給され得るようになっている。第1パワータービン4Aのガス出口には、第1還流通路13が接続され、第1還流通路13は排気管11に接続されている。第1パワータービン4Aのガス出口より排出されたガスは、第1還流通路13を介して排気管11に戻される。第1供給通路12及び第1還流通路13には、開閉弁14,15が設けられている。
本実施形態に係る動力伝達系207によれば、発電機2の入力軸が、軸線方向に互いに反対側に延在する第1入力軸部44Aと第2入力軸部44Bとから成る。第1入力軸部44Aと第2入力軸部44Bとは、同一軸線上に配置され、同期して回転する。
ここで、代表的な荷役運搬船であるコンテナ船においては、単位距離単位コンテナ当たりの輸送コストを抑制するため、高速航行性と可載容量の増大化とが常に要求されている。近年、アジア諸国の経済発展に伴って、オーバーパナマックス又はオーバースエズマックスの船体を有するコンテナ船を用いた貨物輸送が現実的なものとなってきており、可載容量の増大化が船体の巨大化により達成されようとしている。このように船体を巨大化して可載容量を増大しようとする場合に、主機が1機であると、高速航行性を担保することが極めて困難となる。そこで、コンテナ船の推進システムには、2機の主機に個別に推進軸を設けたもの(いわゆる2機2軸型)が採用されていくものと想定される。本発明の第3実施形態に係る発電システムは、このような2機2軸型の推進システムを搭載した船舶であって、特に、貨物積載用のスペースの確保を本来的な目的とする荷役運搬船に好適に適用される。
廃熱回収系305は、主として、第1排ガスエコノマイザ21A、第2排ガスエコノマイザ21B、高圧ドラム22、低圧ドラム23、高圧循環水系統324、蒸気系統325、低圧循環水系統326及び混気系統27を備えている。高圧ドラム22、低圧ドラム23及び混気系統27は、第1実施形態と同様である。
図5は、本発明の第4実施形態に係る発電システム400の動力伝達系407の構成を示す概念図である。図5に示すように、本実施形態に係る発電システム400は、1機の発電機2と、1台の蒸気タービン6と、2台のパワータービン4A,4Bとを備えている。発電機2は、舶内パワータービン付き蒸気ターボ発電機である。排気系及び廃熱回収系には、第2実施形態が適用されてもよく、第3実施形態が適用されてもよい。本実施形態に係る動力伝達系407は、第2及び第3実施形態に係る動力伝達系207を変更したものであって、エンジンの数、排気系の構成及び廃熱回収系の構成に関わらず、1機の発電機2、1台の蒸気タービン6及び2台のパワータービン4A,4Bを備えたシステムに好適に適用される。
本実施形態に係る動力伝達系407によれば、発電機2の入力軸が、第2実施形態と同様の第1入力軸部44A及び第2入力軸部44Bを有している。第1入力軸部44Aは発電機から見て図5中右側に延在し、第2入力軸部44Bは発電機2から見て図5中左側に延在している。
図6は、本発明の第5実施形態に係る発電システム500の動力伝達系507の構成を示す概念図である。図6に示すように、本実施形態に係る発電システム500は、1機の発電機2と、1台の蒸気タービン6Aと、3台のパワータービン4A,4B,4Cとを備えている。発電機2は、舶内パワータービン付き蒸気ターボ発電機である。本実施形態に係る動力伝達系507は、このようなシステムに対して好適に適用される。
本実施形態に係る動力伝達系507によれば、発電機2の入力軸が、第2〜第4実施形態と同様にして、第1入力軸部44A及び第2入力軸部44Bとから成り、第1入力軸部44A及び第2入力軸部44Bが、発電機2を基準にして軸線方向に互いに反対側に延在し、同軸上に配置され、同期して回転する。
これまで本発明に係る実施形態について説明したが、上記の構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、2台のパワータービンを備えるシステムを提供するにあたって、第5実施形態に係る動力伝達系から発電機の左側に示される構造が省略されてもよい。主減速機には、3個以上のアイドルギヤが設けられていてもよく、副減速機にアイドルギヤが設けられていてもよい。
1(1A,1B) 舶用ディーゼルエンジン
2 発電機
3(3A,3B),203 排気系
4(4A,4B,4C) パワータービン(副タービン)
5,305 廃熱回収系
6 蒸気タービン(主タービン)
7 動力伝達系
21(21A,21B) 排ガスエコノマイザ
41 蒸気タービンの出力軸
44(44A,44B) 発電機の入力軸
50,450,550 主減速機
51,451,551 駆動ギヤ
52,452,552 従動ギヤ
53,453,553,554 アイドルギヤ
61,71,81 パワータービンの出力軸
62,72,82 副減速機
66,76,86 SSSクラッチ
Claims (8)
- タービンの回転力により発電機を駆動する発電システムであって、
システム稼働時に動作する主タービンと、
前記主タービンの出力軸と接続された主駆動ギヤ、及び前記発電機の入力軸と接続された主従動ギヤを有し、前記主駆動ギヤの回転を前記主従動ギヤに伝達する主減速機と、
システム稼働時に状況に応じて動作又は停止する1以上の副タービンと、を備え、
前記主減速機は、前記主駆動ギヤと前記主従動ギヤとの間に介在して前記主駆動ギヤの回転を前記主従動ギヤに伝達する1以上のアイドルギヤを更に有し、
前記1以上の副タービンに含まれる第1副タービンの出力軸が、前記主従動ギヤに接続されており、
前記第1副タービンと前記主タービンとが、前記主減速機を基準にして軸線方向に互いに同じ側に配置され、且つ、前記主タービンと前記発電機とが、前記主減速機を基準にして軸線方向において互いに反対側に配置されている、発電システム。 - 前記主駆動ギヤ、前記アイドルギヤ及び前記主従動ギヤの各中心が、軸線方向から見て同一直線上に位置する、請求項1に記載の発電システム。
- 前記第1副タービンの出力軸と前記主従動ギヤとの間に介在するクラッチと、
前記第1副タービンの出力軸と前記クラッチとの間に介在する第1副減速機とを備え、
前記第1副減速機は、前記第1副タービンの出力軸と接続された第1副駆動ギヤ、及び前記クラッチと接続された第1副従動ギヤを有し、前記第1副駆動ギヤの回転を前記第1副従動ギヤに伝達し、
前記第1副駆動ギヤが、前記主従動ギヤ及び前記第1副従動ギヤから見て、前記主駆動ギヤから遠ざかるように配置されている、請求項1又は2に記載の発電システム。 - 前記1以上の副タービンには、第2副タービンが更に含まれ、
前記発電機の前記入力軸が、軸線方向に互いに反対側に延在する第1入力軸部及び第2入力軸部を有し、前記第1入力軸部が、前記主減速機の前記主従動ギヤに接続され、前記第2副タービンの出力軸が、クラッチを介して前記第2入力軸部に接続されている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発電システム。 - 前記1以上の副タービンには、第3副タービンが更に含まれ、
前記第3副タービンの出力軸が、クラッチを介して前記主駆動ギヤに接続され、前記第1副タービンと前記第3副タービンとが、前記主減速機を基準にして軸線方向に互いに反対側に配置されている、請求項4に記載の発電システム。 - 当該発電システムが、主機を1機備える船舶に搭載される発電システムであり、
前記主タービンが、前記主機周辺の廃熱から回転力を取り出す蒸気タービンであり、
前記1以上の副タービンが、前記主機の排気から回転力を取り出すパワータービンである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発電システム。 - 当該発電システムが、主機を2機備える船舶に搭載される発電システムであり、
前記主タービンは、前記2機の主機周辺の廃熱から回転力を取り出す蒸気タービンであり、
前記第1副タービンが、前記2機の主機のうち一方の排気から回転力を取り出す第1のパワータービンであり、前記第2副タービンが、前記2機の主機のうち他方の排気から回転力を取り出す第2のパワータービンである、請求項4又は5に記載の発電システム。 - 前記2機の主機の廃熱を回収して蒸気を生成する廃熱回収系を備え、
前記廃熱回収系が、前記2機の主機のうち一方の排気の熱を回収する第1排ガスエコノマイザと、前記2機の主機のうち他方の排気の熱を回収する第2排ガスエコノマイザと、前記蒸気タービンに蒸気を供給するための気水分離器と、前記第1排ガスエコノマイザ及び前記第2排ガスエコノマイザを前記気水分離器に対し並列接続する循環水系統と、を備えている、請求項7に記載の発電システム。
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