JPS6345409A - 動力プラント - 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］ 本発明は動力プラントに係り、特に燃焼エネルギで礪関
を駆動させつつ、残余の排ガスエネルギを第１のエネル
ギ回収装置に供給し、ぞの後余剰の排ガスエネルギを、
定速運転づべき第２のエネルギ回収装置に供給するよう
にした動力プラントにおいて、機関運転を制御すること
により、第２のエネルギ回収装置への必要排ガスエネル
ギ量を確保するようにした動力プラントに関する。

［従来の技術］ 近年省エネルギ化の観点から、開開の排ガス系には、排
ガスターボ過給機や排ガスエコノマイザ等、種々の排ガ
スエネルギ回収装置が設備されている。この排ガスエネ
ルギ回収装置は、燃料の燃焼エネルギの大部分が機関出
力として有効に取り出される一方で、相当のエネルギ量
が排ガスとして排出されてしまうことを考慮して、この
燃焼エネルギの残余分としての排ガスエネルギを回収す
べく排ガス系に設置されている。

このような排ガスエネルギ回収装置を備えた功カプラン
トの中には第４図に示すように、その（；トガス系ａに
礪関す側から第１のエネルギ回収１４ｉｄＣと第２のエ
ネルギ回収装置ｄとを順次直列に連設して構成されたち
のがある。図示例にあっては、第１のエネルギ回収装置
Ｃとして排ガスターボ過給機が、第２のエネルギ回収装
置ｄとして補助動力用のタービンが示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで上述のようにエネルギ回収装置ｃ、ｄを排ガス
系ａに直列に設置する場合、機関すに近い排ガス系ａの
上流側には排ガスターボ過給機等の主導的に駆動される
べき第１のエネルギ回収装置Ｃが設けられ、その下流側
のタービン等の第２のエネルギ回収装置ｄは、第１のエ
ネルギ回収装置ｃで余った余剰の排ガスエネルギを回収
するようになっている。

ここに図示するように、第２のエネルギ回収装置ｄが発
電機ｅ等の定速運転を要求されるｇＭ器に接続され、第
２のエネルギ回収装置ｄ自体、常に相当の回転数での運
転が要求される場合、第１のエネルギ回収装置Ｃを経過
してぎた排ガスでは第２のエネルギ回収装置ｄに適当な
運転状態を確保できない場合がある。そこでこのような
構成の動力プラントでは、発電機ｅ等の機器には、その
定速運転を確保するためのバックアップ用として補機ｆ
が接続され、第２のエネルギ回収装置ｄの出力が低下し
たときには、この補ｆｉｆで発電機ｅ等を継続運転させ
るようにしていた。

しかしながら、このような補ｉｆを設備することは、シ
ステムが複雑になると共に、動力プラントの設置スペー
スの拡大も必要となり、またプラント設備のコストアッ
プを招くという問題もあった。

［問題点を解決するための手ＦＥＥ 本発明は、燃焼エネルギで機関を駆動させつつ、残余の
排ガスエネルギを第１のエネルギ回収装置に供給し、そ
の後余剰の排ガスエネルギを、定速運転すべき第２のエ
ネルギ回収装置に供給するようにした動力プラントにお
いて、第２のエネルギ回収装置の運転速度を検出するた
めの速度検出手段と、速度検出手段で検出された運転速
度が設定速度よりも低下したことに応じて、機関からの
排ガスエネルギ量を増加させるように機関の運転を制御
する制御手段とを備えて成るものである。

［作　用コ 本発明の作用について述べると、速度検出手段で検出し
た第２のエネルギ回収装置の運転速度が、定速運転され
るべき設定速度よりも低）したならば、制御手段により
排ガスエネルギ量を増加さぜるように機関の運転を制御
するようになっている。

第２図に示すように、機関出力の増加はｎＰＡに供給さ
れて燃焼に供される燃料の燃焼エネルギの増加に対応し
く図中、実線へで示す）、燃焼エネルギはその大部分が
機関出力として取り出されるが、他方相当の燃焼エネル
ギが残余分としての排ガスエネルギとして（図中、破線
Ｂで示す）排ガス系に排出される。そしてこの排ガスエ
ネルギが、排ガス系に直列に配設された第１及び第２の
エネルギ回収装置により回収されることになる。

ところで上述のような構成で成る動力プラントにおける
機関制御は、一般に機関の出力制御のみに重点が置かれ
ており、その結果機関出力の増減に従って排ガスエネル
ギＭが増減されるようになっている〈破線Ｂ参照）。そ
してこのように機関出力の増減に従って排出される排ガ
スエネルギは、基本的には主導的に駆動されるべき排ガ
スターボ過給機等の第１のエネルギ回収装置の駆動を補
償するように第１のエネルギ回収装置に供給されており
（図中、領域Ｃで示す）、タービン等の第２のエネルギ
回収装置には、ある一定出力Ｐ１以上の機関出力におい
て第１のエネルギ回収装置への必要供給量（領域Ｃ参照
）以上の排ガスエネルギが確保されたときに、その余剰
の排ガスエネルギ（図中、領域りで示す）が供給されて
これを駆動させるようになっている。従って、機関がこ
のような出力Ｐ１以下で十分な排ガスエネルギ量を確保
できない場合には、第２のエネルギ回収装置は必要とさ
れる駆動力を殆ど得ることができず、適当な運転状態を
維持することができない。

ここに本発明にあっては、より広範囲な機関出力域、即
ち機関の低出力域から第２のエネルギ回収￥ｉｔ百への
必要排ガスエネルギ■を確保する（図中、領域Ｅで示す
）ために、制御手段により機関から排出される排ガスエ
ネルギ量を増加させる（図中、実線Ｆで示す）ように機
関を制御するようにしたものである。このような制御は
、従来におけるＩ関の出力制御のみに着目した制御に対
して、紡カプラント全体、即ら機関のみならず排ガス系
のエネルギ回収装置をも含めたプラント全体に着目した
制御であり、供給される燃料の全燃焼エネルギを機関並
びにエネルギ回収装置に適当に配分して、動力プラント
全体の運転の最適化を達成するものである。

［実施例１ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳）ボ
する。

第１図に示すように、燃焼エネルギで駆動される舶用等
の機関１の排ガス系２には、第１のエネルギ回収装置と
しての排ガスターボ過給機３と第２のエネルギ回収装置
としてのタービン４とが、機関１側から順次直列に設け
られ、排ガスターボ過給■３は燃焼エネルギの残余分と
して供給される排ガスエネルギを回収すると共に、ター
ビン４は排ガスターボ過給機３を経過した侵の余剰の排
ガスエネルギを回収するようになっている。これら排ガ
スターボ過給機３及びタービン４は一般的構成で成り、
殊にタービン４は後述する発電機６に接続されることか
ら、略定速運転される必要がある。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
３図に示ずような差８Ｔｉ星歯車ｎ溝が採用される。差
ｖＪ′＠星歯車機描の太陽歯車１０にはタービン４の出
力＠５が連結されると共に、遊星枠９には発電機６の入
力＠７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には着初回転入力歯車
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１
４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な増減速したり正
逆転駆動させて速比を可変的にルリ御するものである。

使方、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、タービン４と発電機６
との間には、タービン４の運転速度を検出するだめの速
度検出手段１７が設けられる。本実施例にあっては速度
検出手段１７は、タービン４により定速運転されるべき
発電機６への入力回転速度を具体的に検出するために、
可変速機８と発゛電似６との間に設けられる。そしてこ
の速度検出手段１７には、可変速機８及び機関１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は速度検出手段１７で検出され入力さ
れる運転速度と発電機６に必要とされる設定速度とを比
較し、運転速度が設定速度よりｂ低下し１＝場合には、
鳴関］からの排ガスエネルギ旦を増加させるように機関
１の運転を制御する。この運転速度の低下はタービン４
の運転速度の低下に対応するものである。具体的な制御
方法としては、機関１の進角タイマを制御して燃料の噴
射時期を遅くしたり、早めたりする等様々な方法が採用
される。またこの制御手段１５は運転速度と設定速度と
を比較し、これらの値の差が小さい範囲では、可変速し
８を作動して精密な制御で運転速度を設定速度に略一致
させる。ここに、設定速度とは発電機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。

次に実施例の作用について述べる。

燃焼エネルギで駆動される機関１から排出される残余分
としての琲ガスエネルギは、先ず排ガスターボ過給機３
に供給され、その後余剰の排ガスエネルギがタービン４
に供給される。

これに際し、機関出力が低い場合にあっては第２図に示
すように排ガスエネルギＭも少なく、タービン４には、
発電牙６を定速運転すべき必要駆動力を確保できる程度
の排ガスエネルギは供給されない（図中、破線Ｂ参照）
。

ここに制御手段１５には、このようなタービン４の運転
状態を発電８１６への入力回転速度として検出づる速度
検出手段１７からの運転速度がパノノされる。そして制
御手段１５は、この検出された運転速度と設定速度とを
比較し、運転速度が設定速度よりも低下したことに応じ
て、機関１がらの排ガスエネルギ口を増加させるように
、進角タイマ等を調節して１関１の運転状態を制御する
ようになっている。このようにして機関１がらの排ガス
エネルギ口が増加すれば（図中、実線Ｆ参照）、タービ
ン４への必要排ガスエネルギ砒を確保でき、これを略定
速運転させることができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

速度検出手段で検出した第２のエネルギ回収装置の運転
速度が、定速運転されるべき設定速度よりも低下したこ
とに応じて、制御手段により排ガスエネルギ口を増加さ
せるように機関の運転を制御して、燃料の全燃焼エネル
ギを動力プラント全体から児て適当に配分するようにし
ｉこので、機関の運転を確保しつつ第２のエネルギ回収
装置の運転を適当に維持でき、従来のようにバックアッ
プ用の補機等を設備づ゛る場合に比べて、システムの簡
素化、スペースセービング及びコストダウンを達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例を示ザ系統図、第２図は
本発明における機関出力と燃焼エネルギ川及び排ガスエ
ネルギ量との関係を示１−グラフ、第３図は可変速機の
一例を示す斜？Ｎ図、第４図は従来例を示す系統図であ
る。 図中、１は機関、３は第１のエネルギ回収装置として例
示した排ガスターボ過給機、４は第２のエネルギ回収装
置として例示したタービン、１５はυ制御手段、１７は
速度検出手段である。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 １：機関 １５：制廻手段 １７：速度検出手段 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼エネルギで機関を駆動させつつ、残余の排ガスエネ
   ルギを第１のエネルギ回収装置に供給し、その後余剰の
   排ガスエネルギを、定速運転すべき第２のエネルギ回収
   装置に供給するようにした動力プラントにおいて、上記
   第２のエネルギ回収装置の運転速度を検出するための速
   度検出手段と、該速度検出手段で検出された運転速度が
   設定速度よりも低下したことに応じて、上記機関からの
   排ガスエネルギ量を増加させるように該機関の運転を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする動力プラン
   ト。