JPS63198706A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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気ガスエ
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（非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６
１−１．５２４３壮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
般に用いられろ。

上記排ガスター（ζ発電機心疏；ｔｉｌ＋　？１１方代
は、排ガスエネルギーを極力有効活用するため、排ガス
タ−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ノＪ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であるので、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、１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イ３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（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ｌ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■１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）２から熱交換器１１へ加圧水を供
給するｗ３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上う
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圧力スイツチ１４及び第２圧力
スイツチ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１
７で復水となり給水ポンプ１８により汽水分離ドラ１．
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圧力スイツチ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ｐ、（例えば、６　ｋｇ　
／　ｃａ　Ｇ　）以上になるとＯＮとなり、また第１設
定圧Ｐ、以上の圧力から低下して来て（Ｐｌ−ΔＰ）以
下になるとＯＦＦとなるようなΔＰのヒステリシス特性
ををするもので、その検出信号が制御装置１０へ出力さ
れている。

上記第２圧力スイソチ１４は蒸気の蒸気圧が第２設定圧
Ｐｇ　　（例えば、４ｋｇ／ｃ己Ｇ）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Ｉ６は制御装置ＩＯ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ａ８
とから構成される装置 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７７発電ａ８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ｆｆｆｌｌ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圧力スイツチ１４及び第２圧カスインチ１５からの
検出信号が共にＯＮつまり１気圧が第１設定圧Ｐ０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ｌ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を介してその出力が制御される。

第１圧力スイソチ１４からの検出信号がＯＦＦで第２圧
力スイノチ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（ハ給量調整弁１６とガバナ７ａとが制
御される。

第１圧力スイツチ１４及び第２圧力スイソチ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
設定用ツノ（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、ヂャタリ、・グ防止のため両圧力スイノチ１４・１
５は共にΔＰのヒステリシスを有しているので、モード
Ｉからモード２へは蒸気圧が（Ｐ。

−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Ｑこ１．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Ｐ、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。イしで、この
ときの排ガスターボ発電装置６の設定出力（、；、最大
蒸気量に対応する最大出力よりも少し高目Ｃ４′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（。また主ａ１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４蒸気圧
が（ｐ＋　−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１圧が第１設定圧Ｐ６以上
Ｇごなると再びモード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１′２とに互って自動的に切換
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−［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３、蒸気圧が（Ｐ２−
ΔＰ）以下（ぐなると、デ匂）−ゼル発電機溢流制御に
切換えらねるので、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、′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圧力スイソチ、　　１５
・・第２圧力スイソチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。