JPH0623681Y2 - タ−ビン発電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はタービン発電装置に係り、特に発電機運転の回
転速度制御の改善を図ったタービン発電装置に関する。

［従来の技術］ 近年省エネルギ化の観点から、機関の排ガス系にタービ
ンを設け、排ガスエネルギをタービンの回転力として回
収することが行なわれている。そしてタービンによって
回収した排ガスエネルギは例えば、第３図に示すよう
に、タービンａの出力軸ｂからギヤトレーンｃを介して
プロペラ軸ｄに伝達されたり、あるいは第４図に示すよ
うに、別途設備される発電機ｅを駆動するための動力と
して利用されている。

［考案が解決しようとする問題点］ ここに第３図に示すように、タービンａを慣性重量の大
きな機関ｆのプロペラ軸ｄ等に接続する場合には、ター
ビンａの回転は慣性重量の大きなプロペラ軸系の回転に
よって抑えられ、特に制御を行なうことなく適当な運転
が可能である。

これに対して第４図に示すように、タービンａを慣性重
量の小さな発電機ｅに接続した場合には、タービンａは
負荷が小さいことから自由に回転され、その回転は排ガ
ス流量に応じて変動する。これに対して発電機ｅは、略
一定周波数の発電を行なうべく略一定回転速度で駆動さ
れることが望ましい。

そこで、このようなタービンａと発電機ｅとの間に可変
速機ｇを介設すると共に、発電機ｅの入力側にその回転
速度を検出する回転速度計ｈを設け、この回転速度計ｈ
からの検出信号で制御器ｉにより可変速機ｇをフィード
バック制御して、発電機ｅへの入力回転速度を一定化さ
せることが行なわれている。

しかしながら、タービンａの回転速度は、発電機ｅに必
要とされる一定の入力回転速度に対して、小さな変動幅
から大きな変動幅まであり、殊に変動幅が大きい場合に
は可変速機ｇの制御のみでは対処できないという問題が
あった。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、可変静翼を有し、機関の排ガスで駆動される
タービンと、タービンに接続されて駆動される発電機
と、これらタービンと発電機との間に設けられ発電機へ
の入力回転速度を一定速度に定速化させるための可変速
機と、発電機への入力回転速度を検出するための回転速
度検出手段と、回転速度検出手段で検出された検出速度
と一定速度との大きな変動幅値に対してタービンの可変
静翼を制御し、一定速度との小さな変動幅値に対して可
変速機を制御する制御手段とを備えて成るものである。

［作用］ 本考案の作用について述べると、回転速度検出手段で発
電機への入力回転速度を検出して、その検出速度と発電
機に必要とされる一定の運転速度とを比較し、大きな変
動幅が発生しているときは、タービンの可変静翼を作動
して粗い制御で一定速度に近づけると共にこれに併せて
タービンの可変静翼制御で小さな変動幅に抑えられた検
出速度に対して可変速機を作動して精密な制御を行な
い、これらにより発電機への入力回転速度を略一定速度
に定速化させるようになっている。

また変動幅が小さいときには、可変静翼の制御をキャン
セルしたり、僅かな制御を行ない、主に可変速機を制御
することにより発電機を定速運転させるようになってい
る。

［実施例］ 以下に本考案の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図に示すように舶用等の機関１の排気系２には、機
関１の排ガスで駆動される排気ターボ過給機３が設けら
れると共に、その下流側には余剰の排ガスエネルギで回
転駆動されるタービン４が設けられる。このタービン４
は一般的構成で成る可変静翼（図示せず）を有し、この
可変静翼を作動制御することで出力回転速度が調節され
るようになっている。またこのタービン４には、その出
力軸５に同軸で発電機６が接続され、この発電機６は排
ガスエネルギを回収したタービン４により駆動されるよ
うになっている。更にこれらタービン４の出力軸５と発
電機６の入力軸７との間には、発電機６への入力回転速
度を一定速度に定速化させるための可変速機８が設けら
れる。この可変速機８としては、例えば第２図に示すよ
うな差動遊星歯車機構が採用される。差動遊星歯車機構
の遊星枠９には発電機６の入力軸７が連結されると共
に、太陽歯車１０にはタービン４の出力軸５が連結され
る。また内歯歯車１１の外周部には外歯１２が形成さ
れ、この外歯１２には差動回転入力歯車１３が噛合され
る。この入力歯車１３は、タービン４からの回転速度変
動を受けつつ動力を伝達する遊星歯車１４の公転速度を
増減変更させて遊星枠９の出力回転速度を定速化させる
ために、内歯歯車１１を増減速したり正逆転駆動させて
速比を可変的に制御するものである。他方、この入力歯
車１３の駆動制御は、後述する制御手段１５からの制御
信号で作動される油圧モータ１６によって行なわれる。

ところで、第１図に示すように、発電機６の入力側に
は、発電機６への入力回転速度を検出するための回転速
度検出手段１７が設けられる。具体的には回転速度検出
手段１７は、可変速機８と発電機６との間に設けられ
る。そしてこの回転速度検出手段１７には、可変速機８
及びタービン４に接続されてこれらに制御信号を出力す
る制御手段１５が接続される。この制御手段１５の機能
について説明すると、この制御手段１５は回転速度検出
手段１７で検出され入力される検出速度と発電機６に必
要とされる一定速度とを比較し、これらの値が大きく異
なる場合、即ち大きな変動幅値が発生している場合に
は、タービン４の可変静翼を作動して粗い制御で検出速
度を一定速度に近づける。またこの制御手段１５は検出
速度と一定速度とを比較し、これらの値の差が小さい場
合、即ち小さな変動幅値である場合には、可変速機８を
作動して精密な制御で検出速度を一定速度に略一致させ
る。ここに、一定速度とは発電機６に一定周波数で発電
させるための速度であり、予め任意に設定されて制御手
段１５に入力される。また大きな変動幅値、小さな変動
幅値は、検出速度と一定速度との差に対して設定値がセ
ットされ、設定値以上であれば大きな変動幅値、設定値
未満であれば小さな変動幅値とされるようになってお
り、この設定値も予め任意に設定されて制御手段１５に
入力される。

次に実施例の作用について述べる。

発電機６を駆動するタービン４は機関１からの排ガスに
よって駆動されるが、このタービン４は排ガスエネルギ
の変動によって回転速度が変動し、この変動は発電機６
に直接影響する。

ここに回転速度検出手段１７はこのような影響で変動す
る発電機６への入力回転速度を検出し、制御手段１５に
入力する。制御手段１５は検出速度と予め設定される一
定速度とを比較し、その差即ち変動幅の大きさに応じて
次のように制御を行なう。

変動幅値が大きい場合には、タービン４並びに可変速機
８に制御信号を出力する。タービン４への制御信号は可
変静翼を作動し、粗い制御で回転速度を一定速度に近づ
ける。更に可変速機８への制御信号は油圧モータ１６を
作動し、可変静翼の制御で小さな変動幅に抑えられた回
転速度に対して精密な制御を行なって、これらにより発
電機６への入力回転速度を略一定速度に定速化させるよ
うになっている。

また、変動幅値が小さい場合には、制御手段１５は可変
速機８のみに制御信号を出力する。これにより発電機６
への入力回転速度は略一定速度に定速化されることにな
る。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

回転速度検出手段で検出した発電機への入力回転速度と
一定速度との変動幅値に応じて、変動幅値が小さいとき
には可変速機の制御により、変動幅値が大きいときには
可変速機に加えてタービンの可変静翼を制御することに
より、小さな変動幅値から大きな変動幅値に亘って発電
機を的確に定速化制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の好適一実施例を示す構成図、第２図は
本考案に採用される可変速機の一例を示す斜視図、第３
図はタービンをプロペラ軸に接続したシステムを示す構
成図、第４図は従来例を示す構成図である。 図中、１は機関、４はタービン、６は発電機、８は可変
速機、１５は制御手段、１７は回転速度検出手段であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】可変静翼を有し、機関の排ガスで駆動され
   るタービンと、該タービンに接続されて駆動される発電
   機と、これらタービンと発電機との間に設けられ該発電
   機への入力回転速度を一定速度に定速化させるための可
   変速機と、上記発電機への入力回転速度を検出するため
   の回転速度検出手段と、該回転速度検出手段で検出され
   た検出速度と上記一定速度との大きな変動幅値に対して
   上記タービンの可変静翼を制御し、該一定速度との小さ
   な変動幅値に対して上記可変速機を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするタービン発電装置。