JPH073166B2 - 排ガスタ−ボ発電機とデイ−ゼル発電機の並列運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排ガスターボ発電機とディーゼル発電機の並列
運転制御方法に関し、特に排ガスターボ発電機へ供給さ
れる蒸気の蒸気圧に基いて両発電機を制御する制御方法
に関する。

（従来技術） 近年、船舶の省エネ対策の一環として主機の排ガスエネ
ルギーを利用した排ガスターボ発電機が広く採用されて
いる。

通常排ガスターボ発電機だけでは、船内所要電力を賄え
ないケースも多いので、その不足分を補うためディーゼ
ル発電機又は軸発電機を設け、排ガスターボ発電機とデ
ィーゼル発電機又は排ガスターボ発電機と軸発電機の並
列運転を行うようにしている。

従来、上記排ガスターボ発電機とディーゼル発電機とを
並列運転するときの制御方式として、例えば特公昭61−
15243号公報に記載されているように、排ガスターボ発
電機溢流制御方式と負荷比例配分方式とが一般に用いら
れる。

上記排ガスターボ発電機溢流制御方式は、排ガスエネル
ギーを極力有効活用するため、排ガスターボ発電機出力
を手動にて設定し、排ガスターボ発電機には常にその設
定値に相当する負荷を分担させ、不足分の負荷をディー
ゼル発電機に分担させるものである。そして、主機の減
速等で排ガスエネルギーが減少した場合には排ガスター
ボ発電機の設定出力を手動にて下げるか、あるいは手動
による負荷配分を行って排ガスターボ発電機の負荷を軽
減している。

上記負荷比例配分方式は、全負荷を排ガスターボ発電機
とディーゼル発電機とに夫々の発電容量に比例して配分
するものである。

（考案が解決しようとする問題点） 上記排ガスターボ発電機とディーゼル発電機とを排ガス
ターボ発電機溢流制御方式で制御して、排ガスエネルギ
ーを利用するには、排ガスターボ発電機の出力設定を出
来るだけその最大値に近い値に設定するのが望ましい。
一方排ガスターボ発電機で利用できる電力は、主機の出
力、排ガスエコノマイザの汚れ具合、あるいは排ガスエ
コノマイザより供給している雑用蒸気量等により左右さ
れるため、排ガスターボ発電機の出力設定を夫々の条件
に応じ頻繁に変える必要がある。

例えば排ガスターボ発電機の出力設定が適当でなく設定
値が低い場合には、排ガスエコノマイザにて回収できる
エネルギーが無駄にすてられることになる。また設定値
が高い場合には排ガスエコノマイザの蒸気圧力が下がり
排ガスターボ発電機あるいは雑用蒸気消費機器への蒸気
供給に支障を来たす。さらに補助ボイラーで排ガスエコ
ノマイザをバックアップしているようなシステムではデ
ィーゼル発電機で排ガスターボ発電機の不足分を補助し
ているにもかかわらず、排ガスエコノマイザの圧力低下
により補助ボイラーが起動されてしまう。

上記排ガスターボ発電機とディーゼル発電機とを上記負
荷比例制御方式により制御する場合には、負荷が各発電
機の発電容量に比例させて配分してあるので、最大負荷
時以外には各発電機は余裕をもって運転しているため、
排ガスエネルギーを100％有効活用することが出来ない
という欠点がある。

（問題を解決するための手段） 本発明に係る排ガスターボ発電機とディーゼル発電機の
並列運転制御方法は、排ガスターボ発電機とディーゼル
発電機とを並列運転するに当り、排ガスターボ発電機へ
供給される蒸気の蒸気圧を検出し、上記蒸気圧が第１設
定圧以上のときには排ガスターボ発電機溢流制御で制御
し、上記蒸気圧が第１設定圧より低く第２設定圧以上の
ときには両発電機の負荷比例制御で制御し、上記蒸気圧
が第２設定圧より低いときにはディーゼル発電機溢流制
御で制御するものである。

（作用） 本発明に係る排ガスターボ発電機とディーゼル発電機の
並列運転制御方法においては、排ガスターボ発電機へ供
給される蒸気の蒸気圧に適した制御モードで両発電機を
制御する。

即ち、蒸気圧が第１設定圧よりも高いときには、蒸気量
に余裕があるので排ガスターボ発電機溢流制御で制御
し、排ガスエネルギーを最大限に活用する。そして、主
機の減速や雑用蒸気使用量の増加により発電に利用でき
る蒸気量が低下して、蒸気圧が第１設定圧より低下し第
２設定圧以上のときには、両発電機を負荷比例制御で制
御し、排ガスターボ発電機で消費する蒸気量を軽減す
る。主機の出力が余り低下していない限り、このように
負荷比例制御で制御していくと、蒸気量に余裕が出て来
て蒸気圧が第１設定圧以上に上昇し、再び排ガスターボ
発電機溢流制御に復帰する。しかし、減速運転時など主
機の出力低下が大きいときには、負荷比例制御で制御し
ていても、蒸気量が不足し、蒸気圧が低下していく。

そこで、蒸気圧が第２設定圧よりも低下したときには、
ディーゼル発電機溢流制御で制御する。この場合、ディ
ーゼル発電機の発電量が著しく増加するので、排ガスタ
ーボ発電機の負荷が著しく軽減され蒸気消費量が著しく
少なくなる。

（発明の効果） 本発明に係る排ガスターボ発電機とディーゼル発電機の
並列制御方法によれば、以上説明したように、排ガスタ
ーボ発電機へ供給される蒸気の蒸気圧の高・中・低に応
じて夫々排ガスターボ発電機溢流制御・負荷比例制御・
ディーゼル発電機溢流制御で制御するので、主機の出力
の大小や排ガスエコノマイザの汚れ具合や雑用蒸気消費
量の大小に応じて排ガスターボ発電機の出力設定値を逐
一変更設定する必要がない。

そして、蒸気量に余裕があって蒸気圧が第１設定圧以上
になったときには排ガスターボ発電機溢流制御で制御す
るので、排ガスエコノマイザからの蒸気を無駄にするこ
となくフルに有効活用できる。

蒸気発生量の減少や雑用蒸気消費量の増加により、蒸気
量に余裕がなくなり蒸気圧が第１設定圧より低く且つ第
２設定圧以上になったときには負荷比例制御で制御する
ので、排ガスの有効利用を図りつつ主機の減速や雑用蒸
気消費量増加に柔軟に対応しながら、補助ボイラが起動
するのを防ぐことが出来る。

更に、蒸気圧が第２設定圧より低くなったときには、デ
ィーゼル発電機溢流制御で制御するので、蒸気圧のそれ
以上の低下を防ぎ且つ所要電力が供給不能となるのを防
ぐことが出来る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、船舶の発電装置は主機１の排気通
路２に設けられた排ガスエコノマイザ３から供給される
蒸気により蒸気タービン４を回転させ発電機５を駆動さ
せて発電する排ガスターボ発電装置６と、ディーゼルエ
ンジン７により発電機８を駆動させ発電するディーゼル
発電装置９との２系統の発電装置６・９を備え、これら
発電機６・９は制御装置10により制御されている。

上記排ガスエコノマイザ３は、主機１の排気通路２に介
設され排気熱で蒸気を発生させる熱交換器11と、熱交換
器11からの蒸気を汽水分離する汽水分離ドラム12と、汽
水分離ドラム12から熱交換器11へ加圧水を供給する循環
水ポンプ13などから構成され、汽水分離ドラム12から蒸
気タービン４へ蒸気が供給されるようになっている。

上記排ガスターボ発電装置６においては、汽水分離ドラ
ム12から蒸気タービン４への配管系の途中部の上流側に
蒸気圧を検出する第１圧力スイッチ14及び第２圧力スイ
ッチ15が介設され、下流側には蒸気タービン４へ供給す
る蒸気量を調節する蒸気供給量調節弁16が介設されてい
る。また、蒸気タービン４で使用された蒸気はコンデン
サ17で復水となり給水ポンプ18により汽水分離ドラム12
へ圧送され、発電機５で発電した電力は電力分配装置19
へ供給され、その電力分配装置19から各配電系へ送られ
る。

上記第１圧力スイッチ14は蒸気タービン４へ供給される
蒸気の蒸気圧が第１設定圧P₁（例えば、6kg/cm²Ｇ）以
上になるとONとなり、また第１設定圧P₁以上の圧力から
低下して来て（P₁−ΔＰ）以下になるとOFFとなるよう
なΔＰのヒステリシス特性を有するもので、その検出信
号が制御装置10へ出力されている。

上記第２圧力スイッチ14は蒸気の蒸気圧が第２設定圧P₂
（例えば4kg/cm²Ｇ）以上になるとONとなり、また第２
設定圧P₂以上の圧力から低下して来て（P₂−ΔＰ）以下
になるとOFFとなるようなΔＰのヒステリシス特性を有
するもので、その検出信号が制御装置10へ出力されてい
る。

上記蒸気供給量調節弁16は制御装置10からの制御信号に
よりその開度が制御され、この調節弁16により蒸気ター
ビン４へ供給する蒸気量を調節することにより、発電機
５の発電量を調節するようになっている。

上記ディーゼル発電装置９は、２基のディーゼルエンジ
ン７と、各ディーゼルエンジン７に連結された発電機８
とから構成され、制御装置10からの制御信号により各ガ
バナ7aを介して各ディーゼルエンジン７の出力を制御し
て発電機８の発電量を制御するようになっており、発電
機８で発電した電力は電力分配装置19へ供給され、各配
電系へ分配される。

上記電力分配装置19からは制御装置10へ所要電力量を表
わす所要電力信号が出力されるようになっている。

次に、排ガスターボ発電装置６及びディーゼル発電装置
９を並列運転するときに上記制御装置10で行われる制御
について、第２図により説明する。

第１圧力スイッチ14及び第２圧力スイッチ15からの検出
信号が共にONつまり蒸気圧が第１設定圧P₁以上のときに
は蒸気量に余裕があることから排ガスターボ発電機溢流
制御で制御する（第２図、制御モード１参照）。

この場合、排ガスターボ発電装置６を最大蒸気量に対応
する最大出力より少し高目に設定した設定出力で稼働す
るとともに、不足分の電力をディーゼル発電装置９で賄
う。この不足分の電力は所要電力信号と排ガスターボ発
電装置６の設定出力とから定まり、この不足分の電力に
応じて１台又は２台のディーゼルエンジン７が運転され
るとともにガバナー7aを介して出力が制御される。

第１圧力スイッチ14からの検出信号がOFFで第２圧力ス
イッチ15からの検出信号がONのときつまり蒸気圧が第１
設定圧より低く第２設定圧以上のときには負荷比例制御
で制御する（第２図、制御モード２参照）。

この場合、所要電力を排ガスターボ発電装置６とディー
ゼル発電装置９とに夫々の定格出力に応じた割合で分担
させる。時々刻々の所要電力信号と両発電装置６・９の
定格出力とに基いて排ガスターボ発電装置６とディーゼ
ル発電装置９の分担発電量が決定され、各分担発電量と
なるように蒸気供給量調整弁16とガバナ7aとが制御され
る。

第１圧力スイッチ14及び第２圧力スイッチ15からの検出
信号が共にOFFのときつまり蒸気圧が第２設定圧より低
いときにはディーゼル発電機溢流制御で制御する（第２
図、制御モード３参照）。

この場合、ディーゼルエンジン７へ十分な燃料を供給し
ディーゼル発電装置９の２台のディーゼルエンジン７を
設定出力（例えば定格出力の90％）で稼働させるととも
に、電力の不足分を排ガスターボ発電装置６で賄う。

所要電力信号とディーゼル発電装置９の設定出力とから
不足分の電力が決定され、その不足分の電力を排ガスタ
ーボ発電装置６で発電するように蒸気供給調節弁16が制
御される。

尚、チャタリング防止のため両圧力スイッチ14・15は共
にΔＰのヒステリシスを有しているので、モード１から
モード２へは蒸気圧が（P₁−ΔＰ）以下になったときに
切換えられ、またモード２からモード３へは蒸気圧（P₂
−ΔＰ）以下になったときに切換えられる。

以上のように、主機１の出力が大きく蒸気量に余裕があ
り、蒸気圧が第１設定圧P₁以上のときには排ガスターボ
発電機溢流制御で制御するので、排ガスエネルギーを最
大限に有効活用することが出来る。そして、このときの
排ガスターボ発電装置６の設定出力は、最大蒸気量に対
応する最大出力よりも少し高目に設定されているので、
モード１で運転している間に蒸気圧が徐々に低下してい
く。また主機１の出力が低下したり汽水分離ドラム12か
ら雑用蒸気系に供給される雑用蒸気消費量が増加したと
きにも蒸気圧が低下していく。

蒸気圧が（P₁−ΔＰ）以下になると、負荷比例制御（モ
ード２）に切換えられるので、排ガスターボ発電装置で
の蒸気消費量が軽減され、蒸気量に多少の余裕が出て来
て蒸気圧が徐々に増加し、蒸気圧が第１設定圧P₁以上に
なると再びモード１に切換えられる。

このように、主機の出力低下が大幅でないときには、通
常の場合モード１とモード２とに亙って自動的に切換え
られることになる。

主機１の減速時などその出力が大幅に低下すると、排ガ
スエコノマイザ３における蒸気発生量が著しく減少する
ので、蒸気圧が大幅に低下する。

蒸気圧が（P₂−ΔＰ）以下になると、ディーゼル発電機
溢流制御に切換えられるので、所要電力の供給が確保さ
れるとともに、蒸気圧のそれ以上の低下を防ぎ雑用蒸気
供給を支障無く行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は排ガスタ
ーボ発電機とディーゼル発電機の全体構成図、第２図は
制御モードと蒸気圧の関係を示す線図である。 ４……蒸気タービン、５……発電機、６……排ガスター
ボ発電装置、７……ディーゼルエンジン、８……発電
機、９……ディーゼル発電装置、10……制御装置、14…
…第１圧力スイッチ、15……第２圧力スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平１−19565（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−3289（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガスターボ発電機とディーゼル発電機と
   を並列運転するに当り、 排ガスターボ発電機へ供給される蒸気の蒸気圧を検出
   し、 上記蒸気圧が第１設定圧以上のときには排ガスターボ発
   電機溢流制御で制御し、 上記蒸気圧が第１設定圧より低く第２設定圧以上のとき
   には両発電機の負荷比例制御で制御し、 上記蒸気圧が第２設定圧より低いときにはディーゼル発
   電機溢流制御で制御することを特徴とする排ガスターボ
   発電機とディーゼル発電機の並列運転制御方法。