JPS61258700A - Shaft generator utilizing waste heat - Google Patents

Shaft generator utilizing waste heat

Info

Publication number
JPS61258700A
JPS61258700A JP60098436A JP9843685A JPS61258700A JP S61258700 A JPS61258700 A JP S61258700A JP 60098436 A JP60098436 A JP 60098436A JP 9843685 A JP9843685 A JP 9843685A JP S61258700 A JPS61258700 A JP S61258700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main engine
armature
steam turbine
generator
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60098436A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Osuga
大須賀 実
Keiji Tsujino
辻埜 桂治
Osamu Nakajima
修 中島
Kiyoshi Matsumoto
潔 松本
Koichi Niwa
丹羽 公一
Masataka Fujita
藤田 昌孝
Akira Fujii
章 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP60098436A priority Critical patent/JPS61258700A/en
Publication of JPS61258700A publication Critical patent/JPS61258700A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To always obtain necessary generating power while effectively utilizing waste heat by rotatably driving one of the field and the armature of a shaft generator by a main engine, and driving the other by a steam turbine utilizing the waste heat of the main engine. CONSTITUTION:The rotational shaft 25 of a main engine 12 is coupled with the rotational shaft 24 of the armature 23 of a shaft generator 21. The shaft 25 is coupled through a gear train 30, the first driver 31, the second driver 33 and a gear train 32 with the gear 26 of the field 22 of the generator 21. A steam turbine 19 is driven by thermal energy of exhaust gas G of the engine 12. The rotational shaft 27 of the turbine 19 is coupled through a gear 28 with the gear 26 of the field 22. A controller 35 controls a steam valve 17, the first driver 31 and the second driver 33 in response to the rotating speed of the engine 12 to hold the output frequency of the generator 21 at the prescribed value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、主として船舶に搭載されて、推進用の主機
と、この主機の廃熱を利用した蒸気タービンとで駆動さ
れる軸発電装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a shaft power generation device that is mainly mounted on a ship and driven by a main engine for propulsion and a steam turbine that utilizes the waste heat of the main engine. It is something.

[従来技術] 従来、たとえば船舶に搭載された推進用主機ディーゼル
の廃熱を有効に利用するには、たとえば排ガスエコノマ
イザや主機エアクーラ等からの廃熱を利用した蒸気で蒸
気タービンを運転し、この蒸気タービンを主機に連結し
て、推進動力として利用するか、または、上記蒸気ター
ビンで発電機を駆動して電力として利用する方法が採ら
れてきた。
[Prior Art] Conventionally, in order to effectively utilize the waste heat of the main diesel propulsion engine mounted on a ship, for example, a steam turbine was operated using waste heat from an exhaust gas economizer, main engine air cooler, etc. Methods that have been adopted include connecting a steam turbine to a main engine and using it as propulsion power, or driving a generator with the steam turbine and using it as electric power.

[発明が解決しようとする問題点] ところが前者の方法では、主機に蒸気タービンを連結す
る手段として通常歯車式動力伝達装置を用いるが、最近
採用されるロングストローク・低速の主機は特に、回転
トルクの変動が大きいので、上記歯車伝達装置において
、その変動トルクが平均伝達トルクを上まわると、歯車
間で歯面が当りあう、いわゆるハンマリングが生じ、歯
面を損傷させる問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the former method, a gear type power transmission device is usually used as a means to connect the steam turbine to the main engine, but the long-stroke, low-speed main engines that have been adopted recently have problems with rotational torque. Since the fluctuations in the transmission torque are large, in the gear transmission device, if the fluctuation torque exceeds the average transmission torque, so-called hammering occurs, in which the tooth surfaces of the gears come into contact with each other, causing damage to the tooth surfaces.

他方、後者の方法では、主機の部分負荷時に主機の廃熱
エネルギのみでは船内の需要−電力を賄いきれなくなる
。また、主機の出力が小さい船では、主機の定格出力時
でも廃熱エネルギが少ないので、廃熱エネルギのみでは
船内の調装電力を賄いきれないことがある。
On the other hand, in the latter method, when the main engine is partially loaded, the waste heat energy of the main engine alone cannot cover the demand for electricity within the ship. Furthermore, in ships with low main engine output, there is little waste heat energy even when the main engine is at its rated output, so waste heat energy alone may not be enough to cover the onboard conditioning power.

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、主機
の動力と、その廃熱エネルギの両方を利用して発電機を
駆動することにより、常時必要な容量の電力を供給でき
、しかもハンマリングの問題がない廃熱を利用した軸発
電装置を提供することを目的としている。
This invention was made in view of the above-mentioned problems, and by driving a generator using both the power of the main engine and its waste heat energy, it is possible to constantly supply the necessary amount of power, and it is also possible to use a hammer. The purpose is to provide a shaft power generation device that uses waste heat without the problem of rings.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この発明は、まず、主機に
結合される軸発電機の界磁部および電機子をともに回転
自在に設定して、上記界磁部と電機子の一方を主機によ
り回転駆動し、他方を上記主機の廃熱を利用した蒸気タ
ービンにより回転駆動する。さらに、制御装置により、
上記主機または蒸気タービンの少なくとも一方の回転速
度を制御して、界磁部と電機子との間の相対回転速度を
一定に保持している。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention first sets the field part and armature of the shaft generator coupled to the main engine to be rotatable, and One of the magnetic part and the armature is rotationally driven by the main engine, and the other is rotationally driven by a steam turbine that utilizes waste heat from the main engine. Furthermore, the control device
The relative rotational speed between the field part and the armature is maintained constant by controlling the rotational speed of at least one of the main engine or the steam turbine.

[作用] この発明によれば、軸発電機が主機と廃熱利用の蒸気タ
ービンの両方により駆動されるから、常に必要な容量の
発電力が得られる。また、主機と蒸気タービンとは、軸
発電機を介して電磁気的に結合されており、歯車伝達装
置によって連結されてはいないので、主機のトルク変動
による歯車のハンマリングが生じない。
[Operation] According to the present invention, since the shaft generator is driven by both the main engine and the steam turbine that utilizes waste heat, the required capacity of power generation can be obtained at all times. Further, since the main engine and the steam turbine are electromagnetically coupled via the shaft generator and not connected by a gear transmission device, hammering of the gear due to torque fluctuations of the main engine does not occur.

さらに、主機の回転速度は回転数設定変更やプロペラか
らの負荷の変動により変化し、蒸気タービンの回転速度
も廃熱エネルギの大小により変化するが、制御装置によ
り、界磁部と電機子との相対速度が一定に保持されるの
で、軸発電機の出力周波数が一定に保たれる。
Furthermore, the rotational speed of the main engine changes due to changes in the rotational speed setting and changes in the load from the propeller, and the rotational speed of the steam turbine also changes depending on the amount of waste heat energy. Since the relative speed is held constant, the output frequency of the shaft generator is held constant.

[実施例] 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、スクリュープロペラからなる推進fi
llは、ディーゼル機関からなる主機12により駆動さ
れる。この主機12からは、過給機13および排気通路
14を経て排ガスGが外部へ排出されるようになってお
り、上記排気通路14に排ガスエコノマイザ15が設け
られている。上記刊ガスエコノマイザ15には、水また
は他のボイラからの蒸気Wが導入管16から供給されて
おり、この排ガスエコノマイザ15で得た蒸気Sが、蒸
気弁17を有する導出管18を通って蒸気タービン19
へ導かれて、この蒸気タービン19を駆動する。
In Figure 1, the propulsion fi consisting of a screw propeller
ll is driven by a main engine 12 consisting of a diesel engine. Exhaust gas G is discharged from the main engine 12 to the outside via a supercharger 13 and an exhaust passage 14, and an exhaust gas economizer 15 is provided in the exhaust passage 14. Water or steam W from another boiler is supplied to the gas economizer 15 from an inlet pipe 16, and the steam S obtained in the exhaust gas economizer 15 passes through an outlet pipe 18 having a steam valve 17 to become steam. turbine 19
The steam turbine 19 is guided to drive the steam turbine 19.

21は同期型の軸発電機で、筒形の界磁部22の内側に
電機子23を配置し、電機子23の回転@24に設けた
スリップリング29から電力を取り出すようになってい
る。勿論、電機子23を筒形とし、この電機子23の内
側に界磁部22を配置し、電機子23に設けたスリップ
リング29から電力を取り出すようにしてもよい。
Reference numeral 21 denotes a synchronous shaft generator, in which an armature 23 is arranged inside a cylindrical field part 22, and electric power is extracted from a slip ring 29 provided at the rotation of the armature 23 @24. Of course, the armature 23 may have a cylindrical shape, the field portion 22 may be arranged inside the armature 23, and the electric power may be taken out from a slip ring 29 provided on the armature 23.

上記電機子23の回転軸24は、図示しない発電機ケー
シングに軸受を介して回転自在に支持され、また、上記
界磁部22は、やはり図示しない軸受を介して上記回転
輪24に回転自在に支持されている。この軸発TL機2
1の出力周波数は、界磁部22と電機子23との相対的
な回転数(回転速度)により決まる。
The rotating shaft 24 of the armature 23 is rotatably supported by a generator casing (not shown) via a bearing, and the field section 22 is rotatably supported by the rotating ring 24 via a bearing (also not shown). Supported. This axis-launched TL machine 2
The output frequency of No. 1 is determined by the relative number of rotations (rotational speed) between the field section 22 and the armature 23.

このように界磁部22と電機子23とを共に回転自在と
する構造は、起動時のみ界磁部を回転させて起動負荷を
抑制する超同期電動機の技術において既に採用されてい
て、公知であり、また、本件出願人による先願である特
願昭59−262815号(昭和59年12月14日出
願)の明細書および図面にも開示されているので、この
構造の詳細はここでは省略する。なお、上記先願発明と
本件発明との差異は、先願発明では、界磁部または電機
子の一方を可変回転数軸により回転させ、他力を、出力
周波数を一定値に保つために、別の駆動機で回転させて
いるのに対し、本件発明では、出力周波数を一定値に保
つためではなく、主機12の動力と廃熱エネルギの両方
を積極的に利用するために、界磁部22または電機子2
3の一方を主機12により駆動し、他方を、上記先願に
は開示されていない廃熱利用の蒸気タービン19により
駆動している点にある。
The structure in which both the field section 22 and the armature 23 are rotatable in this way has already been adopted in the technology of super synchronous motors in which the field section is rotated only during startup to suppress the starting load, and is well known. There is, and it is also disclosed in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 1982-262815 (filed on December 14, 1982), which is the earlier application by the applicant, so the details of this structure will be omitted here. do. The difference between the above-mentioned prior invention and the present invention is that in the prior invention, one of the field part or the armature is rotated by a variable rotation speed shaft, and in order to maintain the external force and the output frequency at a constant value, In contrast, in the present invention, the field part is rotated not in order to maintain the output frequency at a constant value, but in order to actively utilize both the power of the main engine 12 and the waste heat energy. 22 or armature 2
3 is driven by the main engine 12, and the other is driven by a steam turbine 19 that utilizes waste heat, which is not disclosed in the above-mentioned prior application.

上記電機子23の回転軸24は主機12の回転軸25に
連結されており、この主機12により電機子23が回転
駆動される。一方、上記界磁部22は、これに固定され
た歯車26と、蒸気タービン19の回転軸27に結合さ
れた歯車28とを介して蒸気タービン19に連結されて
、この蒸気タービン19により回転駆動される。
A rotating shaft 24 of the armature 23 is connected to a rotating shaft 25 of the main engine 12, and the armature 23 is rotationally driven by the main engine 12. On the other hand, the field section 22 is connected to the steam turbine 19 via a gear 26 fixed thereto and a gear 28 coupled to a rotating shaft 27 of the steam turbine 19, and is rotationally driven by the steam turbine 19. be done.

上記主機12の回転軸25には、歯車列30を介して、
油圧ポンプ/油圧モータ、または発電機/電動機のよう
な第1の駆動機31が連結され、他方、上記界磁部22
の歯車26にも、歯車32を介して、やはり油圧ポンプ
/油圧モータ、または発゛電機/?を動機のような第2
の駆動機33が連結され、前駆動機31.33は、接続
手段34により油圧または電気的に接続されている。さ
らに、上記前駆動機31.33は制御装M35に接続さ
れ、この制御装置135からの指令にしたがって、再駆
動41131,33の一方が油圧ポンプまたは発電機と
して作動し、他方が油圧モータまたは電動機として作動
して、前駆動機31.33の間でエネルギの授受が行な
われるようになっている。
A gear train 30 is connected to the rotating shaft 25 of the main engine 12.
A first drive 31, such as a hydraulic pump/hydraulic motor or a generator/electric motor, is connected, while the field section 22
The gear 26 is also connected via the gear 32 to a hydraulic pump/hydraulic motor or generator/? The motive is like the second
The front drives 31.33 are connected hydraulically or electrically by connection means 34. Further, the front drive machine 31.33 is connected to a control device M35, and according to commands from this control device 135, one of the redrives 41131, 33 operates as a hydraulic pump or a generator, and the other operates as a hydraulic motor or electric motor. When activated, energy is exchanged between the front drive machines 31 and 33.

また、蒸気の導出管18に設けられた蒸気弁17の開度
も、制御装置35により制御される。この制御装置35
は、空気圧、電気または油圧によって蒸気弁17を駆動
するアクチュエータを備えた装置であり、スリップリン
グ29に接続された給電線36に流れる出力電流の周波
数を検知して、その周波数が一定となるように、蒸気弁
17の開度を制御し、蒸気タービン19の回転数、つま
り界磁部22の回転数を制御する。37は給電線36に
介挿された開閉器である。
Further, the opening degree of the steam valve 17 provided in the steam outlet pipe 18 is also controlled by the control device 35. This control device 35
is a device equipped with an actuator that drives the steam valve 17 using air pressure, electricity, or oil pressure, and detects the frequency of the output current flowing through the power supply line 36 connected to the slip ring 29, so that the frequency remains constant. Next, the opening degree of the steam valve 17 is controlled to control the rotation speed of the steam turbine 19, that is, the rotation speed of the field section 22. 37 is a switch inserted in the power supply line 36.

上記構成において、主機12は、たとえば1100rp
程度の低速で回転して、推進機11と軸発電機21の電
機子23とを駆動する。一方、主機12からの排ガスG
がもつ熱量、つまり廃熱は、排ガスエコノマイザ15で
蒸気Sとして回収され、この蒸気Sにより蒸気タービン
19が駆動され、この蒸気タービン19が軸発電機21
の界磁部22を駆動する。
In the above configuration, the main engine 12 has a speed of 1100 rpm, for example.
The shaft rotates at a relatively low speed to drive the propulsion machine 11 and the armature 23 of the shaft generator 21. On the other hand, exhaust gas G from the main engine 12
The amount of heat, that is, waste heat, is recovered as steam S by the exhaust gas economizer 15, and this steam S drives the steam turbine 19, which in turn drives the shaft generator 21.
drive the field section 22 of.

このように、軸発電機21の電機子23は主機12によ
り駆動され、界磁部22は蒸気タービン19により駆動
されるから、界磁部22と電機子23が互いに反対方向
へ回転する場合、主atZおよび蒸気タービン19は、
軸発電4!121への動力供給を、界磁部22と電機子
23との回転速度の比で分担することになる。たとえば
、電機子23が1100rpで回転し、界磁部22が電
機子23と逆方向へ350rpHで回転すると、主機1
2と蒸気タービン19は、1:3.5の割合で動力を供
給して軸発電#121を駆動する。こうして、軸発電機
21が、主機12と廃熱利用の蒸気タービンの両方によ
り駆動されるから、廃熱を有効利用しながら、常に必要
な容量の発電力が得られる。
In this way, the armature 23 of the shaft generator 21 is driven by the main engine 12, and the field part 22 is driven by the steam turbine 19, so when the field part 22 and the armature 23 rotate in opposite directions, The main atZ and steam turbine 19 are
The power supply to the shaft power generator 4!121 is shared by the ratio of the rotational speeds of the field section 22 and the armature 23. For example, when the armature 23 rotates at 1100 rpm and the field section 22 rotates at 350 rpm in the opposite direction to the armature 23, the main engine 1
2 and the steam turbine 19 supply power at a ratio of 1:3.5 to drive the shaft power generator #121. In this way, since the shaft generator 21 is driven by both the main engine 12 and the steam turbine that utilizes waste heat, the necessary capacity of power generation can always be obtained while effectively utilizing the waste heat.

また、主機12と蒸気タービン19とは、軸発電機21
の電機子23および界磁部22を介して電磁気的に結合
されており、歯車伝達装置によって連結されてはいない
ので、主機のトルク変動による歯車のハンマリングが生
じない、さらに、界磁部22の回転速度を高く設定する
ことにより、電機子23の回転速度を、たとえば100
 rpm程度に低くできるので、1100rp程度の低
速の主機12を、減速歯車を介することなしに、直接電
機子2゛3に連結できるから、構造が簡単になるととも
に、上記減速歯車でのハンマリング発生という問題も生
じない。
In addition, the main engine 12 and the steam turbine 19 are connected to a shaft generator 21
are electromagnetically coupled via the armature 23 and the field section 22, and are not connected by a gear transmission device, so that hammering of the gear due to torque fluctuations of the main engine does not occur.Furthermore, the field section 22 By setting the rotation speed of the armature 23 high, for example, the rotation speed of the armature 23 can be increased to 100
Since the main engine 12, which has a low speed of about 1100 rpm, can be directly connected to the armature 2-3 without going through a reduction gear, the structure is simplified and the hammering at the reduction gear can be reduced. This problem does not arise.

つぎに、上記制御装置35による出力周波数の制御につ
いて説明する。
Next, control of the output frequency by the control device 35 will be explained.

たとえば、推進機11の負荷の変動により、主機・12
の回転速度が上昇したとき、電機子23の回転速度も丑
昇する。電機子23と界磁部22が互いに逆方向へ回転
している場合は、電機子23の回転速度が上昇すると、
電機子23と界磁部22との相対速度が上昇し、軸発電
機21の出力周波数が一定値よりも高くなる。この周波
数の変動は、制御装置35により、給電線36を流れる
電流の周波数の変、動として検知され、制御装置35が
その出力である空気圧、電圧または油圧を上昇させ、蒸
気弁17を駆動して、その開度を小さくし、蒸気タービ
ン19へ供給される蒸気量を減少させて、蒸気タービン
19の回転数、つまり界磁部22の回転数を低下させる
。これにより、主機12と蒸気タービン19の相対回転
速度を一定(45Orpm)に保持し、軸発電機21の
出力周波数を一定値に保つ。
For example, due to fluctuations in the load on the propulsion machine 11,
When the rotational speed of the armature 23 increases, the rotational speed of the armature 23 also increases. When the armature 23 and the field section 22 are rotating in opposite directions, when the rotational speed of the armature 23 increases,
The relative speed between the armature 23 and the field section 22 increases, and the output frequency of the shaft generator 21 becomes higher than a constant value. This frequency fluctuation is detected by the control device 35 as a change in the frequency of the current flowing through the power supply line 36, and the control device 35 increases its output air pressure, voltage, or oil pressure to drive the steam valve 17. The amount of steam supplied to the steam turbine 19 is reduced by reducing the opening degree, thereby reducing the rotation speed of the steam turbine 19, that is, the rotation speed of the field section 22. Thereby, the relative rotational speed of the main engine 12 and the steam turbine 19 is kept constant (45 rpm), and the output frequency of the shaft generator 21 is kept constant.

また、主機12の回転速度が低下したときは、上記とは
逆に、制御装置35により蒸気弁17の開度を大きくし
て、界磁部22の回転数を上昇させることにより、主機
12と蒸気タービン19の相対回転速度を一定に保持し
、軸発電921の出力周波数°を一定値に保つ。
Further, when the rotational speed of the main engine 12 decreases, contrary to the above, the control device 35 increases the opening degree of the steam valve 17 and increases the rotational speed of the field section 22, thereby increasing the rotational speed of the main engine 12. The relative rotational speed of the steam turbine 19 is kept constant, and the output frequency of the shaft power generator 921 is kept constant.

同様に、たとえば周囲温度の変化により排ガスエコノマ
イザ15からの蒸気量が変動して、蒸気タービン1′9
の回転速度、すなわち界磁部22の゛両転速度が変動し
たときも、軸発電4121の出力、゛−−$が一定値か
らずれる。このときも、出力周波−を検知して制御装置
35が作動し、蒸気弁lシ・認、開゛度・を制御して、
蒸気タービン19の回転速’@*、調整し、主、機12
と蒸気タービン19の相対’ 甲、=、転速度を一定に
保持して、軸発電機21の出力゛、′、轡1被数を一定
値に保つ。
Similarly, the amount of steam from the exhaust gas economizer 15 fluctuates, for example due to changes in ambient temperature, causing the steam turbine 1'9 to
Also when the rotational speed of the field section 22 fluctuates, the output of the shaft power generator 4121, $$, deviates from a constant value. At this time as well, the control device 35 operates by detecting the output frequency and controls the steam valve opening and opening.
Adjust the rotational speed of the steam turbine 19'@*, main, machine 12
The relative rotational speed of the steam turbine 19 is kept constant, and the output of the shaft generator 21 is kept constant.

このように、主機12と蒸気タービン19の相対回転速
度が常に一定に保持されるから、軸発電機21の出力周
波数は一定に保たれるので、安定した電力を供給できる
In this way, since the relative rotational speed of the main engine 12 and the steam turbine 19 is always kept constant, the output frequency of the shaft generator 21 is kept constant, so that stable electric power can be supplied.

さらに、この実施例では、第1および第2の駆動機31
.33の作動により、排ガスエコノマイザ15からの蒸
気量が大きく減少して、出力周波数を一定に保つのに不
足している場合には、この不足分が補われるとともに、
排ガスエコノマイザ15からの蒸気量が過剰な場合には
、そのエネルギが主Ia12へ戻されて、推進動力の一
部として有効利用される。
Furthermore, in this embodiment, the first and second driving machines 31
.. 33, the amount of steam from the exhaust gas economizer 15 is greatly reduced, and if it is insufficient to keep the output frequency constant, this shortage is compensated for, and
When the amount of steam from the exhaust gas economizer 15 is excessive, the energy is returned to the main Ia 12 and effectively used as part of the propulsion power.

つまり、まず、電機子23の回転数が1100rpで、
界磁部22の回転数が35Orpmで運転されていると
きに、周囲温度の低下などが原因で、排ガスエコノマイ
ザ15からの蒸気Sの量が大きく減少し、蒸気弁17を
全開しても、出力周波数を一定値に保つのに必要なだけ
蒸気タービン19の回転数を上げられなくなった場合、
蒸気タービン19の回転速度の低下により、歯車26の
回転速度が’ 35Orpmよりも低下する。この場合
、制御装置135”  /巷 ]突、あの指令により、第1の駆動機31の方から、2
.“5“テ、[なわち、主機”2の方から第2の駆動機
33の−7へエネルギが供給され、この第2の駆動機3
3、”、4.45:’門り駆動される界磁部22〜、す
なわち、軸発−,,,@@41へエネルギが供給され、
蒸気Sの量の不・3′S4rpmへ向って上昇しようと
するので、軸発電機′21の出力周波数が一定値に保た
れる効果もあ、毬、つまり、出力周波数を一定値に保つ
制御は、主として上記制御装置35による蒸気弁17の
開度調整によりなされるのであるが、補助的な制御は、
上記両部動機31.33によってもなされる。
In other words, first, the rotation speed of the armature 23 is 1100 rpm,
When the field section 22 is operated at a rotation speed of 35 rpm, the amount of steam S from the exhaust gas economizer 15 decreases significantly due to a drop in ambient temperature, etc., and even if the steam valve 17 is fully opened, the output If it becomes impossible to increase the rotation speed of the steam turbine 19 as much as necessary to maintain the frequency at a constant value,
As the rotational speed of the steam turbine 19 decreases, the rotational speed of the gear 26 decreases below 35 rpm. In this case, the control device 135''/Wall] Suddenly, due to that command, the first drive machine 31
.. "5" Te, [i.e., the main engine] 2 supplies energy to -7 of the second drive machine 33, and this second drive machine 3
3,'', 4.45: 'Energy is supplied to the gate-driven field section 22~, that is, the axis-driven ~,,,@@41,
Since the amount of steam S tends to rise towards 3'S4 rpm, the output frequency of the shaft generator '21 is kept at a constant value. is mainly performed by adjusting the opening of the steam valve 17 by the control device 35, but auxiliary control is as follows:
This is also done by the above-mentioned two-part motive 31,33.

つぎに、排ガスエコノマイザ15からの蒸気Sの量が増
大した場合、蒸気タービン19の回転速度が上昇して、
界磁部22の回転数が35Orpmよりも高くなる。こ
の場合、制御装置35からの指令により、第2の駆動機
33の方から第1の駆動機31の方へエネルギが供給さ
れ、このエネルギが歯車列30を介して主機12に戻さ
れる。このと゛き、第2の駆動機33で駆動される界磁
部22の回転数は、3sorp腸へ向って低下しようと
するので、やはり、出力周波数を一定値に保つ補助的な
制御がなされる。
Next, when the amount of steam S from the exhaust gas economizer 15 increases, the rotation speed of the steam turbine 19 increases,
The rotation speed of the field section 22 becomes higher than 35 Orpm. In this case, energy is supplied from the second drive machine 33 to the first drive machine 31 according to a command from the control device 35, and this energy is returned to the main engine 12 via the gear train 30. At this time, since the rotational speed of the field section 22 driven by the second driver 33 tends to decrease toward the 3-sorp range, auxiliary control is performed to keep the output frequency at a constant value.

ところで、排ガスエコノマイザ15からの蒸気Sの量、
つまり廃熱エネルギが、船内の需要電力を賄ってさらに
一定範囲を越えて余る場合、界磁部22と電機子23と
を同一方向に回転させれば、蒸気タービン19のみによ
り軸発電機21へ動力が供給され、さらに蒸気タービン
19の余剰動力が、電機子23を通じて主機12へ還元
される。たとえば、電機子23が1100rpで回転し
、界磁部22が電機子23と同一方向へ55Orpmで
回転すると、軸発電機21には、蒸気タービン19が発
生する動力の4501550が供給され、主機12には
1001550が還元される。
By the way, the amount of steam S from the exhaust gas economizer 15,
In other words, if the waste heat energy covers the power demand on board and exceeds a certain range, if the field section 22 and the armature 23 are rotated in the same direction, the steam turbine 19 alone can be used to generate the shaft generator 21. Power is supplied, and surplus power from the steam turbine 19 is returned to the main engine 12 through the armature 23. For example, when the armature 23 rotates at 1100 rpm and the field section 22 rotates at 55 Orpm in the same direction as the armature 23, the shaft generator 21 is supplied with 4501550 of the power generated by the steam turbine 19, and the main engine 12 1001550 will be returned to you.

これにより、上記した駆動機31.32の作動とあいま
って、主機12へのエネルギ還元と、軸発電機21の出
力周波数を一定値に保持する制御とが一層効果的になさ
れる。上記界磁部22と電機子23の相対回転方向を切
り換える手段としては、たとえば、蒸気タービン19の
回転軸27に正逆回転切換クラッチを介装して、このク
ラッチを操作することにより界磁部22の回転方向を切
り換えるか、または正逆回転可能なタイプの蒸気タービ
ン19を用いる等の手段がある。
This, together with the operation of the drive machines 31 and 32 described above, enables more effective return of energy to the main engine 12 and control to maintain the output frequency of the shaft generator 21 at a constant value. As a means for switching the relative rotation direction of the field section 22 and the armature 23, for example, a forward/reverse rotation switching clutch is interposed on the rotating shaft 27 of the steam turbine 19, and by operating this clutch, the field section There are means such as switching the direction of rotation of the steam turbine 22 or using a type of steam turbine 19 that can rotate in forward and reverse directions.

第2図は、この発明の第2の実施例を示す。FIG. 2 shows a second embodiment of the invention.

同図において、主機12の回転軸25には歯車列30を
介して、発電1!/電動機からなる駆動機41が連結さ
れており、この駆動機41は、第1のコンバータ42、
直流リアクトル43、および第2のコンバータ44を介
して給電線36に接続されている。上記駆動機41、第
1および第2のコンバータ42.44は、電気的に制御
装置35にも接続されており、この制御装置35からの
指令にしたがって作動する。
In the same figure, the rotating shaft 25 of the main engine 12 is connected to a gear train 30 to generate 1! /A drive machine 41 consisting of an electric motor is connected, and this drive machine 41 is connected to a first converter 42,
It is connected to the power supply line 36 via a DC reactor 43 and a second converter 44 . The driving machine 41 and the first and second converters 42, 44 are also electrically connected to the control device 35 and operate according to commands from the control device 35.

第2図の構成において、主機12または蒸気タービン1
9の回転数変動による軸発電機21の出力周波数の変動
に対しては、第1図の第1実施例と同様に、制御装置3
5が作動して蒸気弁17の開度を調整することにより、
上記出力周波数を一定値に保持する。
In the configuration shown in FIG. 2, the main engine 12 or the steam turbine 1
As in the first embodiment shown in FIG. 1, the control device 3
5 operates to adjust the opening degree of the steam valve 17.
The above output frequency is maintained at a constant value.

つぎに、排ガスエコノマイザ15からの蒸5KSの量が
大きく減少し、蒸気弁17を全開しても、出力周波数を
一定値に保つのに必要なだけ蒸気タービン19の回転数
を上げられなくなった場合、蒸気タービン19の回転数
の低下により界磁部22の回転数が350rP層よりも
低下する。これにより、軸発電機21の出力周波数が低
下するとともに出力電圧も低下するので、制御装置35
からの指令により駆動機41が発電機として作動し、給
電線36へ電力を供給する。つまり、主機12から駆動
機41を介して、不足している電力が補充される。この
とき、界磁部22の回転数が350rp層に復帰するこ
とは期待できないので、駆動機41によって軸発電機2
1の出力周波数が一定値に保たれる効果は期待できない
Next, when the amount of steam 5KS from the exhaust gas economizer 15 decreases significantly, and even if the steam valve 17 is fully opened, the rotation speed of the steam turbine 19 cannot be increased to the extent necessary to maintain the output frequency at a constant value. , due to the decrease in the rotation speed of the steam turbine 19, the rotation speed of the field section 22 is lower than that of the 350 rP layer. As a result, the output frequency of the shaft generator 21 decreases and the output voltage also decreases, so the control device 35
The drive machine 41 operates as a generator according to a command from the power supply line 36, and supplies power to the power supply line 36. That is, the insufficient electric power is replenished from the main engine 12 via the drive machine 41. At this time, since it is not expected that the rotation speed of the field section 22 will return to the 350 rpm layer, the shaft generator 2
The effect of keeping the output frequency of 1 at a constant value cannot be expected.

一方、排ガスエコノマイザ15からの蒸気Sの量が増大
して、蒸気タービン19の回転数が上昇し、界磁部22
の回転数が350rp腸よりも増大したとき、軸発電機
21の出力周波数が増加するとともに出力電圧も上昇す
るので、駆動機41が電動機として作動し、余った電力
が主機12へ戻されて、推進動力として有効利用される
。このとき、界磁部22の回転数が350rp鵬へ向っ
て低下しようとするので、軸発電機21の出力周波数が
一定値に保持される効果がある、つまり、駆動機41に
より、軸発電機21の出力周波数を一定値に保つ補助的
な制御がなされる。
On the other hand, the amount of steam S from the exhaust gas economizer 15 increases, the rotation speed of the steam turbine 19 increases, and the field part 22
When the rotational speed of the shaft generator 21 increases to more than 350 rpm, the output frequency of the shaft generator 21 increases and the output voltage also increases, so the drive machine 41 operates as an electric motor and the surplus power is returned to the main machine 12. Effectively used as propulsion power. At this time, the rotational speed of the field section 22 is about to decrease toward 350 rpm, which has the effect of keeping the output frequency of the shaft generator 21 at a constant value. Auxiliary control is provided to keep the output frequency of 21 at a constant value.

なお、第1図の実施例から駆動機31.33を省略して
もよいし、第2図の実施例から第1のコンバータ42、
直流リアクトル43、および第2のコンバータ44を省
略してもよい、その場合、廃熱エネルギが十分あるとき
は、制御装置35による蒸気弁17の制御のみで軸発電
機21の出力周波数を一定に保つことができる。また、
廃熱エネルギが不足するときは、軸発電45121の発
電量を落して、界磁部22の回転数だけは350rpm
に保持することにより出力周波数を一定に保っておき、
不足分の電力を、別途設けた発電1j1(たとえ。
Note that the driving machines 31 and 33 may be omitted from the embodiment shown in FIG. 1, and the first converter 42, 33 may be omitted from the embodiment shown in FIG.
The DC reactor 43 and the second converter 44 may be omitted. In that case, when there is sufficient waste heat energy, the output frequency of the shaft generator 21 can be kept constant by controlling the steam valve 17 by the control device 35. can be kept. Also,
When waste heat energy is insufficient, the power generation amount of the shaft power generator 45121 is reduced and the rotation speed of the field section 22 is reduced to 350 rpm.
By keeping the output frequency constant,
To generate electricity for the shortage, a separate power generation unit 1j1 (example:

ばディーゼル発電機)運転することにより補うことがで
きる。
This can be compensated for by operating a diesel generator (for example, a diesel generator).

さらに、上記各実施例とは異なり、制御装置として、出
力周波数を検知して主機12への燃料供給量を調整する
装置を設け、この装置により、出力周波数が一定になる
ように、主機12の回転速度の方を制御してもよいし、
蒸気タービン19および主機12の両方の回転速度を制
御してもよい。つまり、上記主機または蒸気タービンの
少なくとも一方の回転速度を制御して、界磁部と電機子
との間の相対回転速度が一定になるようにすればよい。
Furthermore, unlike the above embodiments, a device is provided as a control device that detects the output frequency and adjusts the amount of fuel supplied to the main engine 12, and this device controls the main engine 12 so that the output frequency is constant. You can control the rotation speed,
The rotation speeds of both the steam turbine 19 and the main engine 12 may be controlled. That is, the rotational speed of at least one of the main engine or the steam turbine may be controlled so that the relative rotational speed between the field section and the armature is constant.

また、上記各実施例では、制御装置35が軸発電機21
の出力周波数の変動を検知して蒸気弁17を制御するよ
うにしたが、これとは異なり、制御装置35が界磁部2
2および電機子23の回転速度を個々に検出して比較し
、その相対的な回転速度の変化を検知して蒸気弁17を
制御するようにしてもよい。さらに、軸発電機21とし
て銹導型の発電機を用いてもよいことはいうまでもない
Further, in each of the above embodiments, the control device 35
The steam valve 17 is controlled by detecting fluctuations in the output frequency of the field section 2. However, unlike this, the control device 35
Alternatively, the rotation speeds of the armature 2 and the armature 23 may be individually detected and compared, and the steam valve 17 may be controlled by detecting a change in the relative rotation speeds. Furthermore, it goes without saying that a galvanic type generator may be used as the shaft generator 21.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、軸発電機が主
機と廃熱利用の蒸気タービンの両方により駆動されるか
ら4廃熱を有効に利用しながら。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the shaft generator is driven by both the main engine and the steam turbine that utilizes waste heat, thereby effectively utilizing the waste heat.

常に必要な容量の発電力が得られる。また、主機と蒸気
タービンとは、軸発電機を介して電磁気的に結合されて
おり、歯車伝達装置によって連結されてはいないので、
主機のトルク変動による歯車のハンマリングが生じない
The required amount of power generation is always available. In addition, the main engine and the steam turbine are electromagnetically coupled via the shaft generator and are not coupled by a gear transmission.
No gear hammering occurs due to main engine torque fluctuations.

さらに、界磁部と電機子を駆動する主機および蒸気ター
ビンは、ともにその回転速度が変動しやすいのであるが
、制御装置により、界磁部と電機子との相対速度が一定
に保持されるから、軸発電機の出力周波数が一定に保た
れるので、安定した電力を供給できる。
Furthermore, although the rotational speeds of the main engine and steam turbine that drive the field section and armature are likely to fluctuate, the relative speed between the field section and armature is maintained constant by the control device. Since the output frequency of the shaft generator is kept constant, stable power can be supplied.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第2図
は他の実施例を示す概略構成図である。 12・・・主機、15・・・排ガスエコノマイザ、19
・・・蒸気タービン、21・・・軸発電機、22・・・
界磁部、23・・・電機子、35・・・制御装置。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment. 12... Main engine, 15... Exhaust gas economizer, 19
...Steam turbine, 21...Shaft generator, 22...
Field part, 23... Armature, 35... Control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)界磁部および電機子がともに回転自在に設定され
、上記界磁部と電機子の一方が主機により回転駆動され
、他方が上記主機の廃熱を利用した蒸気タービンにより
回転駆動される軸発電機と、上記主機または蒸気タービ
ンの少なくとも一方の回転速度を制御して界磁部と電機
子との間の相対回転速度を一定に保持する制御装置とを
備えたことを特徴とする廃熱を利用した軸発電装置。
(1) Both the field part and the armature are set to be rotatable, one of the field part and the armature is rotationally driven by the main engine, and the other is rotationally driven by a steam turbine that utilizes the waste heat of the main engine. A waste product characterized by comprising a shaft generator and a control device that controls the rotational speed of at least one of the main engine or the steam turbine to maintain a constant relative rotational speed between the field part and the armature. A shaft power generation device that uses heat.
JP60098436A 1985-05-09 1985-05-09 Shaft generator utilizing waste heat Pending JPS61258700A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60098436A JPS61258700A (en) 1985-05-09 1985-05-09 Shaft generator utilizing waste heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60098436A JPS61258700A (en) 1985-05-09 1985-05-09 Shaft generator utilizing waste heat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61258700A true JPS61258700A (en) 1986-11-17

Family

ID=14219735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60098436A Pending JPS61258700A (en) 1985-05-09 1985-05-09 Shaft generator utilizing waste heat

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61258700A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5646720A (en) * 1979-09-26 1981-04-28 Hayashi Terenpu Kk Manufacture of composite interior material for vehicle
JPS5967899A (en) * 1982-07-06 1984-04-17 マリン デザイン コンサルタンツ リミテツド Auxiliary drive device for synchronous generator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5646720A (en) * 1979-09-26 1981-04-28 Hayashi Terenpu Kk Manufacture of composite interior material for vehicle
JPS5967899A (en) * 1982-07-06 1984-04-17 マリン デザイン コンサルタンツ リミテツド Auxiliary drive device for synchronous generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7559813B2 (en) Pod ship propulsion system provided with a hydrodynamic gear
US20120028515A1 (en) Hybrid drive system for a ship
US6145296A (en) Gas turbine engine having counter rotating turbines and a controller for controlling the load driven by one of the turbines
JPS6187923A (en) Combustion engine apparatus
JPS5967899A (en) Auxiliary drive device for synchronous generator
US6645017B1 (en) Marine powertrain and accessory power system with flywheel motor generator unit
JP2010241160A (en) Ship propulsion system
CA2823488A1 (en) Propulsion system
JPS63266110A (en) Exhaust energy recovery method for internal combustion engine
WO2016175194A1 (en) Supercharger surplus power recovery device for internal combustion engine
JP2004359112A (en) Vessel propulsion apparatus and its control method
JP4452930B2 (en) Ship propulsion system
JP2007223358A (en) Marine propulsion plant, vessel furnished therewith and control method of marine propulsion plant
JP2009255637A (en) Marine vessel propulsion system
JPS61258700A (en) Shaft generator utilizing waste heat
JP2012245886A (en) Excess energy recovery system of main machine for vessel
JPS6234598B2 (en)
JP3680329B2 (en) Method for controlling power generator
WO2003025370A1 (en) Power distribution system and a method for control of a power distribution system
JPS6234599B2 (en)
JPS5876396A (en) Starting method of emergency running motor for vessel
JPS6368493A (en) Method of controlling output of shaft generator/motor
JPH04124428A (en) Turbo compound engine
JP2956066B2 (en) Generator control method
JP6409162B1 (en) Supercharger surplus power recovery device for internal combustion engine and ship