KR101660655B1 - Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system - Google Patents

Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system Download PDF

Info

Publication number
KR101660655B1
KR101660655B1 KR1020157000777A KR20157000777A KR101660655B1 KR 101660655 B1 KR101660655 B1 KR 101660655B1 KR 1020157000777 A KR1020157000777 A KR 1020157000777A KR 20157000777 A KR20157000777 A KR 20157000777A KR 101660655 B1 KR101660655 B1 KR 101660655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
supercharger
power generation
steam
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
KR1020157000777A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150027796A (en
Inventor
아키히로 미야나기
준 히구치
겐타로 구로다
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20150027796A publication Critical patent/KR20150027796A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101660655B1 publication Critical patent/KR101660655B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/31Application in turbines in steam 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30Technologies for a more efficient combustion or heat usage
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

발전을 행하는 과급기의 발전정지동작 내지 발전개시동작을 행할 때에, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급변동을 회피하여 안정적으로 증기터빈 및 증기터빈발전기를 운전할 수 있는 내연기관 시스템을 제공한다. 급수제어밸브(27)는, 기수분리기(12) 내의 수위가 허용수위범위를 하회하면 개방방향으로 제어되고, 또한, 상기 허용수위범위를 상회하면 폐쇄방향으로 제어되며, 증기입구 제어밸브(22)는, 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전량의 증감에 따라, 증기터빈발전기(40)에 의한 발전량을 보충하도록 제어된다. 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전을 정지하는 과급기 발전정지동작, 및/또는, 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전을 개시하는 과급기 발전개시동작이 행해질 때에, 기수분리기(12)의 허용수위범위를 확대한다.There is provided an internal combustion engine system capable of stably operating a steam turbine and a steam turbine generator while avoiding sudden fluctuations in the amount of steam generated in an exhaust gas boiler when performing a power generation stop operation or a power generation start operation of a supercharger which performs power generation. The water supply control valve 27 is controlled in the opening direction when the water level in the water separator 12 is lower than the allowable water level range and is controlled in the closing direction when the water level in the water separator 12 is higher than the allowable water level range, Is controlled so as to supplement the amount of power generated by the steam turbine generator 40 as the amount of power generated by the generator 3c of the turbocharger 3 increases or decreases. When the supercharger generator stop operation for stopping the power generation by the generator 3c of the supercharger 3 and / or the supercharger power generation start operation for starting the power generation by the generator 3c of the supercharger 3 are performed, 12) is increased.

Figure R1020157000777
Figure R1020157000777

Description

내연기관 시스템 및 이를 구비한 선박 및 내연기관 시스템의 운전방법{INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEM, SHIP PROVIDED WITH SAME, AND METHOD FOR OPERATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEM}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine system and a method of operating the internal combustion engine system,

본 발명은, 예를 들면 선박용 디젤기관 등의 내연기관을 구비한 내연기관 시스템 및 이를 구비한 선박 및 내연기관 시스템의 운전방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine system having an internal combustion engine such as a ship diesel engine, a ship having the internal combustion engine, and a method of operating the internal combustion engine system.

예를 들면 선박용 주기(主機)로서 이용되는 저속 2사이클 디젤기관(내연기관)에는, 성능 향상을 위하여 과급기가 마련되어 있다. 이와 같은 과급기로서, 발전기를 구비한 하이브리드 과급기(하기 특허문헌 1 참조)나, 배기가스의 터빈노즐 통과면적을 가변으로 한 VTI(Variable Turbine Inlet) 과급기(하기 특허문헌 2 참조)가 알려져 있다.For example, in a low-speed two-cycle diesel engine (internal combustion engine) used as a ship main engine, a supercharger is provided to improve performance. As such a supercharger, there is known a hybrid supercharger equipped with a generator (see Patent Document 1 below) and a VTI (Variable Turbine Inlet) supercharger having a variable turbine nozzle passage area of the exhaust gas (see Patent Document 2).

특허문헌 1: 일본 특허공보 제4648347호Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 4648347 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 2010-216468호Patent Document 2: JP-A-2010-216468

특허문헌 1에 나타낸 바와 같은 하이브리드 과급기는, 주기가 되는 디젤기관의 부하가 약 50%부하 이상이 된 경우에 발전 가능하게 되어 있다. 이것은, 디젤기관 부하가 약 50% 이하가 된 저부하에서는 과급기의 효율이 오르지 않아 발전할 여유가 없기 때문이다. 따라서, 하이브리드 과급기는, 소정의 디젤기관 부하(예를 들면 50%부하)에서, 부하강하 시에는 발전정지가 행해지고, 부하상승 시에는 발전개시가 행해지게 된다.The hybrid supercharger as shown in Patent Document 1 is capable of generating power when the load of the diesel engine as a cycle becomes about 50% or more. This is because the efficiency of the supercharger does not rise at a low load at which the diesel engine load becomes less than about 50%, and there is no room for development. Therefore, in the hybrid supercharger, power generation is stopped at a predetermined diesel engine load (for example, 50% load) at the time of load drop, and power generation is started at the time of load increase.

그리고, 하이브리드 과급기를 구비한 디젤기관에 대하여, 디젤기관의 배기가스로부터 열회수하는 배기가스 이코노마이저를 조합하고, 배기가스 보일러에서 얻어진 증기에 의하여 증기터빈을 구동하여 증기터빈발전기로 발전을 행하는 경우에는, 이하의 문제가 발생할 우려가 있다.When a diesel engine provided with a hybrid supercharger is combined with an exhaust gas economizer that recovers heat from the exhaust gas of a diesel engine and the steam turbine is driven by the steam obtained from the exhaust gas boiler to generate electricity using the steam turbine generator, The following problems may occur.

즉, 디젤기관의 부하강하 시에 하이브리드 과급기의 발전정지동작이 행해지면, 발전량이 감소할 뿐만 아니라, 디젤기관으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 강하한다. 발전량이 감소하면, 이를 보충하기 위하여, 증기터빈발전기의 발전량을 증가시키도록 증기터빈의 증기입구 제어밸브가 개방방향으로 제어된다. 또한, 배기가스온도가 강하하면, 배기가스 보일러에 마련된 기수분리기 내의 압력이 저하되므로, 더욱 증기를 얻기 위하여 증기입구 제어밸브가 개방방향으로 제어된다. 증기입구 제어밸브가 개방되면, 기수분리기 내의 증기가 강제적으로 발생되어 기수분리기 내의 수위가 저하되고, 허용수위범위 내로 유지하기 위하여 급수제어밸브가 개방방향으로 제어되어 급수를 증대시키게 된다. 그러나, 온도가 낮은 새로운 급수가 공급되기 때문에 기수분리기 내의 온도가 강하하여 기수분리기 내의 압력이 더욱 저하되어 버린다.That is, when the power generation stopping operation of the hybrid supercharger is performed when the load of the diesel engine is lowered, not only the power generation amount is reduced but also the temperature of the exhaust gas discharged from the diesel engine is lowered. When the power generation amount decreases, the steam inlet control valve of the steam turbine is controlled in the opening direction so as to increase the generation amount of the steam turbine generator, in order to supplement it. Further, when the exhaust gas temperature drops, the pressure in the water separator provided in the exhaust gas boiler decreases, so that the steam inlet control valve is controlled in the opening direction to further obtain the steam. When the steam inlet control valve is opened, the steam in the water separator is forcibly generated, the water level in the water separator is lowered, and the water supply control valve is controlled in the opening direction to maintain the water level within the allowable water level. However, since new low-temperature water is supplied, the temperature in the water separator drops and the pressure in the water separator further decreases.

이와 같이, 하이브리드 과급기의 발전정지동작이 행해지면, 발전량의 감소뿐만 아니라 배기가스온도의 강하가 발생하므로, 증기입구 제어밸브의 개방동작 및 급수제어밸브의 개방동작이 중복되어, 기수분리기 내의 압력이 급강하하고, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 감소하여 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해질 우려가 있다. 또한, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 감소하면, 필요한 증기가 조달되지 못하여, 최악의 경우, 고점도의 중유연료 및 윤활유를 데우지 못하고, 점도컨트롤을 할 수 없게 됨으로써 주기의 안정운전에도 영향을 미칠 가능성이 있다. In this manner, when the power generation stopping operation of the hybrid supercharger is performed, not only the power generation amount is reduced but also the exhaust gas temperature is lowered, so that the opening operation of the steam inlet control valve and the opening operation of the water supply control valve are overlapped, And the amount of steam generated in the exhaust gas boiler is greatly reduced, which may make it difficult to operate a stable steam turbine and steam turbine generator. In addition, if the amount of steam generated in the exhaust gas boiler is greatly reduced, the necessary steam can not be supplied, and in the worst case, the viscosity of the heavy fuel oil and the lubricating oil of high viscosity can not be controlled and viscosity control can not be performed. There is a possibility.

또한, 디젤기관의 부하상승 시에 하이브리드 과급기의 발전개시동작이 행해지면, 발전량이 증가할 뿐만 아니라, 디젤기관으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 상승한다. 발전량이 증가하면, 이를 보충하기 위하여, 증기터빈발전기의 발전량을 감소시키도록 증기입구 제어밸브가 폐쇄방향으로 제어된다(조여진다). 또한, 배기가스의 온도가 상승하면, 배기가스 보일러에 마련된 기수분리기 내의 압력이 상승하므로, 증기입구 제어밸브가 더욱 폐쇄방향으로 제어된다. 증기입구 제어밸브가 폐쇄방향으로 제어되면, 기수분리기 내의 수위가 상승하여, 허용수위범위 내로 유지하기 위하여 급수제어밸브가 폐쇄방향으로 제어되어(조여져), 급수를 감소시키게 된다. 그러나, 온도가 낮은 새로운 급수가 적정하게 공급되지 않기 때문에 기수분리기 내의 온도가 상승하여 기수분리기 내의 압력이 더욱 상승해 버린다.Further, when the power generation start operation of the hybrid supercharger is performed when the load of the diesel engine is increased, not only the power generation amount but also the temperature of the exhaust gas discharged from the diesel engine increases. In order to compensate for this increase in power generation, the steam inlet control valve is controlled (tightened) in the closing direction to reduce the power generation of the steam turbine generator. Further, when the temperature of the exhaust gas rises, the pressure in the water separator provided in the exhaust gas boiler rises, so that the steam inlet control valve is further controlled in the closing direction. When the steam inlet control valve is controlled in the closing direction, the water level in the water separator rises, and the water supply control valve is controlled (tightened) in the closing direction to keep the water level within the allowable water level range, thereby reducing water supply. However, since the new low-temperature water is not appropriately supplied, the temperature in the water separator rises and the pressure in the water separator further rises.

이와 같이, 하이브리드 과급기의 발전개시동작이 행해지면, 발전량의 증대뿐만 아니라 배기가스온도의 상승이 발생하므로, 증기입구 제어밸브의 폐쇄동작 및 급수제어밸브의 폐쇄동작이 중복되어, 기수분리기 내의 압력이 급상승하고, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 증가하여 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해질 우려가 있다.In this way, when the power generation start operation of the hybrid supercharger is performed, not only the power generation amount increases but also the exhaust gas temperature rises, so that the closing operation of the steam inlet control valve and the closing operation of the water supply control valve are overlapped, The amount of steam generated in the exhaust gas boiler increases sharply, and there is a possibility that the operation of the stable steam turbine and steam turbine generator becomes difficult.

이상과 같이, 하이브리드 과급기를 구비한 디젤기관에 대하여, 디젤기관의 배기가스로부터 열회수하는 배기가스 보일러를 조합하고, 배기가스 보일러에서 얻어진 증기에 의하여 증기터빈을 구동하여 증기터빈발전기로 발전을 행하는 경우에는, 하이브리드 과급기의 발전정지동작 시 내지 발전개시동작 시에, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 변동하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해지고, 발전정지동작 시에는 발생 증기량의 감소에 따라 주기인 디젤기관의 안정적인 운전까지도 곤란해진다는 문제가 있다.As described above, when a diesel engine provided with a hybrid supercharger is combined with an exhaust gas boiler that recovers heat from exhaust gas from a diesel engine, and the steam turbine is driven by the steam obtained from the exhaust gas boiler to generate electricity with the steam turbine generator , The amount of steam generated in the exhaust gas boiler fluctuates greatly during the power generation stop operation or the power generation start operation of the hybrid supercharger, making it difficult to operate the stable steam turbine and steam turbine generator. In the power generation stop operation, There is a problem in that even stable operation of the diesel engine, which is a cycle, becomes difficult.

한편, 특허문헌 2에 나타낸 바와 같은 VTI 과급기는, 주기부하 약 65% 이하에서만 터빈노즐 통과면적을 감소시킨 운전이 가능하다. 이것은, 주기부하 약 65% 이상에서는, 소기(掃氣)압력이 너무 높아져 디젤기관의 통 내 연소압력의 허용범위를 넘기 때문이다. 따라서, VTI 과급기만으로도, 전부하역(??????)에서 디젤기관의 연료소비량 삭감에 공헌할 수 없다.On the other hand, the VTI supercharger as shown in Patent Document 2 can be operated with a reduced turbine nozzle passage area only at a periodic load of about 65% or less. This is because, at a periodic load of about 65% or more, the sweeping pressure becomes too high and exceeds the permissible range of the combustion pressure in the cylinder of the diesel engine. Therefore, the VTI supercharger alone can not contribute to the reduction of the fuel consumption of the diesel engine in the entire unloading operation.

따라서, 디젤기관의 약 50%부하 이상이라는 고부하역에서 발전동작하는 하이브리드 과급기와, VTI 과급기를 조합함으로써, 주기 전부하역에서 추진플랜트 전체에서의 연료소비량을 억제하는 것을 생각할 수 있다.Therefore, it is conceivable to suppress the fuel consumption amount in the entire propulsion plant in the unloading operation by combining the VTI supercharger with the hybrid supercharger which operates in the high unloading operation, which is about 50% load or more of the diesel engine.

여기에서, 추진플랜트 전체에서의 연료소비량 삭감이란, 디젤기관으로부터의 배기가스 에너지를 유효하게 활용하여 발전을 함으로써, 발전용 엔진에서의 연료소비량을 줄여, 주기 및 발전용 엔진을 포함하는 추진플랜트 전체에서의 연료소비량 삭감을 의미한다.Here, the fuel consumption reduction in the entire propulsion plant means that the fuel consumption of the power generation engine is reduced by effectively utilizing the exhaust gas energy from the diesel engine, and the entire propulsion plant including the engine for cycle and power generation Which means that the fuel consumption is reduced.

그러나, 터빈노즐 통과면적을 감소시키는 터빈노즐 면적감소동작이 행해지면, 배기온도가 강하하여, 하이브리드 과급기의 발전정지동작과 동일한 사상, 즉 증기입구 제어밸브의 개방동작 및 급수제어밸브의 개방동작이 중복되어, 기수분리기 내의 압력이 급하강하고, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 감소한다는 사상이 발생한다. 또한, 터빈노즐 통과면적을 증대시키는 터빈노즐 면적증대동작이 행해지면, 배기온도가 상승하여, 하이브리드 과급기의 발전개시동작과 동일한 사상, 즉 증기입구 제어밸브의 폐쇄동작 및 급수제어밸브의 폐쇄동작이 중복되어, 기수분리기 내의 압력이 급상승하고, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 증가한다는 사상이 발생한다. 이와 같이, 발전기구와 함께 터빈노즐 통과면적 가변기구를 더욱 구비하고 있는 과급기의 경우에는, 과급기의 발전부의 정지 및 개시에 따른 문제를 더욱 조장시키게 된다. 특히, 과급기 발전정지동작과 터빈노즐 면적감소동작을 동시에 행하는 경우나, 과급기 발전개시동작과 터빈노즐 면적증대동작을 동시에 행하는 경우에 현저하다.However, when the turbine nozzle area reducing operation for reducing the passage area of the turbine nozzle is performed, the exhaust temperature drops and the same operation as the power generation stop operation of the hybrid supercharger, that is, the opening operation of the steam inlet control valve and the opening operation of the water supply control valve The pressure in the water separator is suddenly increased, and the amount of steam generated in the exhaust gas boiler is greatly reduced. Further, when the turbine nozzle area increasing operation for increasing the turbine nozzle passage area is performed, the exhaust temperature rises and the same operation as that of the power generation start operation of the hybrid supercharger, that is, the closing operation of the steam inlet control valve and the closing operation of the water supply control valve So that the pressure in the water separator sharply increases and the amount of steam generated in the exhaust gas boiler greatly increases. As described above, in the case of a supercharger further equipped with a turbine nozzle passage area varying mechanism together with the power generation mechanism, the problem associated with stopping and starting the power generator of the supercharger is further promoted. Particularly, this is remarkable in the case where the supercharger power generation stop operation and the turbine nozzle area reduction operation are performed at the same time, and the supercharger power generation start operation and the turbine nozzle area increase operation are performed at the same time.

따라서, 하이브리드 과급기에 대하여 VTI 과급기를 조합한 경우에도, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량이 크게 변동하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해진다는 문제가 있다.Therefore, even when the VTI supercharger is combined with the hybrid supercharger, the amount of steam generated in the exhaust gas boiler greatly fluctuates, which makes it difficult to operate the steam turbine and the steam turbine in a stable manner.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 발전을 행하는 과급기의 발전정지동작 내지 발전개시동작을 행할 때에, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급변동을 회피하여 안정적으로 증기터빈 및 증기터빈발전기를 운전할 수 있는 내연기관 시스템 및 이를 구비한 선박 및 내연기관 시스템의 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steam turbine and a steam turbine generator capable of stably preventing steam fluctuations in the amount of steam generated in an exhaust gas boiler when performing a power generation stop operation or a power generation start operation of a supercharger performing power generation. And an operation method of a ship and an internal combustion engine system having the internal combustion engine system.

또한, 본 발명은, 발전을 행함과 함께 터빈노즐 통과면적이 가변이 된 과급기가 발전정지동작 내지 발전개시동작을 행하고, 또한 터빈노즐 면적감소동작 내지 터빈노즐 면적증대동작을 행할 때에, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급변동을 회피하여 안정적으로 증기터빈 및 증기터빈발전기를 운전할 수 있는 내연기관 시스템 및 이를 구비한 선박 및 내연기관 시스템의 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention is characterized in that, when a supercharger that performs power generation and has a variable turbine nozzle passage area performs a power generation stop operation or a power generation start operation and performs a turbine nozzle area reduction operation or a turbine nozzle area increase operation, Which is capable of stably operating the steam turbine and the steam turbine generator by avoiding sudden fluctuations in the amount of steam generated in the steam turbine and the steam turbine generator, and a method of operating a ship and an internal combustion engine system having the steam turbine and steam turbine generator.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 내연기관 시스템 및 이를 구비한 선박 및 내연기관 시스템의 운전방법은 이하의 수단을 채용한다.In order to solve the above problems, an internal combustion engine system of the present invention, a ship having the same, and a method of operating the internal combustion engine system employ the following means.

즉, 본 발명의 내연기관 시스템은, 내연기관과, 상기 내연기관으로부터의 배기가스에 의하여 구동되는 터빈부, 상기 터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연기관에 공기를 압송하는 컴프레서부, 및 상기 터빈부의 회전력을 얻어 발전하는 발전부를 가지는 과급기와, 상기 내연기관으로부터의 배기가스로부터 열회수함과 함께 기수분리기를 구비한 배기가스 보일러와, 상기 배기가스 보일러로 급수되는 수량(水量)을 제어하는 급수제어밸브와, 상기 배기가스 보일러에서 얻어진 증기에 의하여 구동되는 증기터빈과, 증기터빈으로 유도되는 증기량을 제어하는 증기입구 제어밸브와, 상기 증기터빈에 의하여 발전하는 증기터빈발전기를 구비하고, 상기 급수제어밸브는, 상기 기수분리기 내의 수위가 허용수위범위를 하회하면 개방방향으로 제어되고, 또한, 상기 허용수위범위를 상회하면 폐쇄방향으로 제어되며, 상기 증기입구 제어밸브는, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전량의 증감에 따라, 상기 증기터빈발전기에 의한 발전량을 보충하도록 제어되는 내연기관 시스템으로서, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 정지하는 과급기 발전정지동작, 및/또는, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 개시하는 과급기 발전개시동작이 행해질 때에, 상기 기수분리기의 상기 허용수위범위를 확대하는 것을 특징으로 한다.That is, the internal combustion engine system of the present invention comprises an internal combustion engine, a turbine portion driven by the exhaust gas from the internal combustion engine, a compressor portion driven by the turbine portion for feeding air to the internal combustion engine, An exhaust gas boiler provided with a water separator for recovering heat from the exhaust gas from the internal combustion engine and having a power generating section to generate power with a rotational force; a water supply control valve for controlling the amount of water supplied to the exhaust gas boiler; , A steam turbine driven by steam obtained from the exhaust gas boiler, a steam inlet control valve for controlling the amount of steam introduced into the steam turbine, and a steam turbine generator for generating steam by the steam turbine, Is controlled in the opening direction when the water level in the water separator is lower than the allowable water level range, And the steam inlet control valve is controlled to supplement the amount of power generated by the steam turbine generator as the power generation amount of the supercharger increases or decreases as the power generation amount increases or decreases A supercharger power generation stopping operation for stopping the power generation by the power generation unit of the supercharger and / or a supercharger power generation start operation for starting power generation by the power generation unit of the supercharger, Is enlarged.

과급기 발전정지동작이 행해질 때에, 기수분리기의 허용수위범위를 확대하는 것으로 하여, 기수분리기 내의 수위가 저하되어도 확대한 허용수위범위 내인 경우에는, 급수제어밸브를 개방하여 급수량을 증대시키는 것을 금지했다. 이로써, 수위가 저하되어도 급수량을 증대시키지 않기 때문에, 기수분리기 내의 압력의 급감소를 억제할 수 있어, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급감을 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.The water level of the water separator is increased when the supercharger power generation stop operation is performed and the water supply control valve is opened to increase the water supply amount when the water level in the water separator is within the allowable water level range that has been enlarged. As a result, even if the water level drops, the water supply amount is not increased. Therefore, the decrease in the pressure in the water separator can be suppressed, the steam amount generated in the exhaust gas boiler can be prevented from dropping rapidly, and stable operation of the steam turbine and steam turbine generator can be ensured. can do.

또한, 과급기 발전개시동작이 행해질 때에, 기수분리기의 허용수위범위를 확대하는 것으로 하여, 기수분리기 내의 수위가 상승해도 확대한 허용수위범위 내인 경우에는, 급수제어밸브를 조여 급수량을 감소시키는 것을 금지했다. 이로써, 수위가 상승해도 급수량을 감소시키지 않기 때문에, 기수분리기 내의 압력의 급상승을 억제할 수 있어, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급상승을 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.Further, when the supercharger power generation start operation is performed, the allowable water level range of the water separator is enlarged. In the case where the water level in the water separator is within the allowable water level range expanded even when the water level in the water separator rises, it is prohibited to tighten the water control valve to reduce the water supply amount . As a result, even when the water level rises, the water supply amount is not reduced, so that the surge of the pressure in the water separator can be suppressed and the steep increase in the amount of steam generated in the exhaust gas boiler can be avoided and the operation of the stable steam turbine and steam turbine generator can be ensured .

다만, 기수분리기의 허용수위범위는, 예를 들면, 통상 시의 ±50mm로부터, 백 수십mm(예를 들면 ±150mm)로 확대된다.However, the allowable water level range of the water separator is extended from, for example, ± 50 mm to ± several hundreds of millimeters (for example, ± 150 mm).

또한, 전형적으로는, 과급기의 발전부 및 증기터빈은, 수요전력(예를 들면 선 내 수요전력)을 만족하도록 다른 발전기(예를 들면 디젤엔진발전기)나 이차전지의 발전동작을 관리하는 전력관리 시스템(PMS;Power Management System)에 의하여 발전동작이 제어된다.Typically, the power generator and the steam turbine of the supercharger are connected to a power generator (not shown) that manages the power generation of the other generator (for example, a diesel engine generator) or the secondary battery so as to satisfy the demanded power The power generation operation is controlled by a system (PMS; Power Management System).

또한, 본 발명의 내연기관 시스템에서는, 상기 과급기는, 상기 터빈부에 공급되는 상기 배기가스의 터빈노즐 통과면적을 가변으로 하는 터빈노즐 통과면적 가변기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.Further, in the internal combustion engine system of the present invention, the supercharger has a turbine nozzle passage area varying mechanism for varying a turbine nozzle passage area of the exhaust gas supplied to the turbine section.

터빈노즐 통과면적을 감소시키는 터빈노즐 면적감소동작이 행해지면, 배기온도가 강하하여, 과급기 발전정지동작과 동일한 사상이 발생한다. 또한, 터빈노즐 통과면적을 증대시키는 터빈노즐 면적증대동작이 행해지면, 배기온도가 상승하여, 과급기 발전개시동작과 동일한 사상이 발생한다. 이와 같이, 터빈노즐 통과면적 가변기구를 구비하고 있는 과급기의 경우에는, 과급기의 발전부의 정지 및 개시에 따른 문제점을 더욱 조장시키게 된다. 특히, 과급기 발전정지동작과 터빈노즐 면적감소동작을 동시에 행하는 경우나, 과급기 발전개시동작과 터빈노즐 면적증대동작을 동시에 행하는 경우에 현저하다. 본 발명에서는, 상기 서술한 내연기관 시스템을 이용하는 것으로 했으므로, 터빈노즐 통과면적 가변기구를 구비하고 있는 과급기이더라도 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.When the turbine nozzle area reducing operation for reducing the passage area of the turbine nozzle is performed, the exhaust temperature drops and the same phenomenon as the operation for stopping the generator is generated. Further, when the turbine nozzle area increasing operation for increasing the turbine nozzle passing area is performed, the exhaust temperature rises and the same operation as that of the operation of starting the turbocharger power generation occurs. As described above, in the case of a supercharger equipped with a mechanism for varying the turbine nozzle passage area, the problems associated with stopping and starting the power generator of the supercharger are further promoted. Particularly, this is remarkable in the case where the supercharger power generation stop operation and the turbine nozzle area reduction operation are performed at the same time, and the supercharger power generation start operation and the turbine nozzle area increase operation are performed at the same time. In the present invention, since the above-described internal combustion engine system is used, stable operation of the steam turbine and the steam turbine generator can be assured even in a supercharger equipped with a mechanism for varying the passage area of the turbine nozzle.

또한, 본 발명의 선박은, 상기 중 어느 하나에 기재된 내연기관 시스템을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.Further, the ship of the present invention is characterized by including the internal combustion engine system described in any one of the above.

상기 중 어느 하나의 내연기관 시스템을 구비함으로써, 증기터빈 및 증기터빈발전기의 안정운전이 가능한 내연기관 시스템을 구비한 선박을 제공할 수 있다.By providing any one of the above internal combustion engine systems, it is possible to provide a ship having an internal combustion engine system capable of stable operation of a steam turbine and a steam turbine generator.

또한, 본 발명의 내연기관 시스템의 운전방법은, 내연기관과, 상기 내연기관으로부터의 배기가스에 의하여 구동되는 터빈부, 상기 터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연기관에 공기를 압송하는 컴프레서부, 및 상기 터빈부의 회전력을 얻어 발전하는 발전부를 가지는 과급기와, 상기 내연기관으로부터의 배기가스로부터 열회수함과 함께 기수분리기를 구비한 배기가스 보일러와, 상기 배기가스 보일러에 급수되는 수량을 제어하는 급수제어밸브와, 상기 배기가스 보일러에서 얻어진 증기에 의하여 구동되는 증기터빈과, 증기터빈으로 유도되는 증기량을 제어하는 증기입구 제어밸브와, 상기 증기터빈에 의하여 발전하는 증기터빈발전기를 구비한 내연기관 시스템의 운전방법으로서, 상기 급수제어밸브를, 상기 기수분리기 내의 수위가 허용수위범위를 하회하면 개방방향으로 제어하고, 또한, 상기 허용수위범위를 상회하면 폐쇄방향으로 제어하는 공정과, 상기 증기입구 제어밸브를, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전량의 증감에 따라, 상기 증기터빈발전기에 의한 발전량을 보충하도록 제어하는 공정과, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 정지하는 과급기 발전정지동작, 및/또는, 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 개시하는 과급기 발전개시동작이 행해질 때에, 상기 기수분리기의 상기 허용수위범위를 확대하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.A method of operating an internal combustion engine system according to the present invention includes an internal combustion engine, a turbine portion driven by exhaust gas from the internal combustion engine, a compressor portion driven by the turbine portion and feeding air to the internal combustion engine, An exhaust gas boiler provided with a water separator for recovering heat from the exhaust gas from the internal combustion engine and a water separator; a water supply control valve for controlling the water supply amount to the exhaust gas boiler; A steam inlet control valve for controlling the amount of steam introduced into the steam turbine, and an operation of the internal combustion engine system including the steam turbine generator that is generated by the steam turbine As a method, it is preferable that the water supply control valve be arranged such that the water level in the water separator is within the allowable water level range And controlling the steam inlet control valve in a closing direction when the steam turbine generator output is lower than the permissible water level range, and controlling the steam inlet control valve in accordance with an increase or decrease in the amount of power generated by the power generator of the supercharger, A supercharging power generation stop operation for stopping the power generation by the power generation unit of the supercharger and / or a supercharger power generation start operation for starting power generation by the power generation unit of the supercharger are performed And a step of expanding the allowable water level range of the water separator.

과급기 발전정지동작 내지 과급기 발전개시동작, 및/또는, 터빈노즐 통과면적 증대동작 내지 터빈노즐 통과면적 감소동작이 행해질 때에, 기수분리기의 허용수위범위를 확대하는 것으로 했으므로, 기수분리기 내의 압력의 급변동을 억제함으로써 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급변동을 회피할 수 있어, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다. 또한, 발전정지동작 시에는, 배기가스 보일러에서 발생하는 증기량의 급감소를 회피할 수 있으므로, 안정적인 내연기관의 운전을 확보할 수 있다.The allowable water level range of the water separator is expanded when the supercharger power generation stop operation or supercharger power generation start operation and / or the turbine nozzle passage area increase operation or the turbine nozzle passage area decrease operation is performed. Therefore, It is possible to avoid the sudden fluctuation of the amount of steam generated in the exhaust gas boiler, and it is possible to secure the operation of the steam turbine and the steam turbine generator stably. In addition, during the power generation stop operation, it is possible to avoid a drastic decrease in the amount of steam generated in the exhaust gas boiler, thereby ensuring stable operation of the internal combustion engine.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 내연기관 시스템의 전체구성을 나타낸 개략구성도이다.
도 2는 도 1의 과급기를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 과급기의 발전기능 및 VTI 기능의 전환 시의 거동을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 내연기관 시스템의 각 기기의 동작을 정리한 도표이다.
도 5는 본 발명의 참고 실시형태에 관한 내연기관 시스템의 각 기기의 동작을 정리한 도표이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram showing the overall configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a longitudinal sectional view showing the turbocharger of FIG.
3 is a graph showing the behavior of the supercharger at the time of switching between the power generating function and the VTI function.
4 is a table summarizing the operation of each device in the internal combustion engine system according to the first embodiment of the present invention.
5 is a table summarizing the operation of each device of the internal combustion engine system according to the reference embodiment of the present invention.

이하에, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제1 실시형태][First Embodiment]

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig.

도 1에는, 선박에 이용되는 선박용 디젤기관 시스템(내연기관 시스템)(1)이 나타나 있다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 선박용 디젤기관 시스템(1)은, 예를 들면 저속 2사이클 디젤기관으로 된 주기(내연기관)(2)와, 주기(2)에 압축공기를 공급하는 과급기(3)와, 주기(2)로부터의 배기가스로부터 열회수하는 배기가스 이코노마이저(배기가스 보일러)(4)를 구비하고 있다.Fig. 1 shows a marine diesel engine system (internal combustion engine system) 1 used for a ship. As shown in the drawing, the marine diesel engine system 1 includes, for example, a cycle (internal combustion engine) 2 of a low-speed two-cycle diesel engine, a turbocharger 3 for supplying compressed air to the cycle 2, And an exhaust gas economizer (exhaust gas boiler) 4 for recovering heat from the exhaust gas from the cycle 2.

주기(2)를 구성하는 크랭크축(도시하지 않음)에는, 프로펠러축(도시하지 않음)을 통하여 스크루프로펠러(도시하지 않음)가 직접적 또는 간접적으로 장착되어 있다. 또한, 주기(2)에는, 실린더라이너(도시하지 않음), 실린더커버(도시하지 않음) 등으로 이루어진 실린더부(6)가 마련되어 있으며, 각 실린더부(6) 내에는, 크랭크축과 연결된 피스톤(도시하지 않음)이 배치되어 있다. A screw propeller (not shown) is directly or indirectly mounted to a crankshaft (not shown) constituting the cycle 2 through a propeller shaft (not shown). In the cycle 2, a cylinder portion 6 made of a cylinder liner (not shown), a cylinder cover (not shown), and the like is provided. In each cylinder portion 6, a piston (Not shown).

각 실린더부(6)의 배기포트(도시하지 않음)는, 배기 매니폴드(7)와 접속되어 있다. 배기 매니폴드(7)는, 배기관(L1)을 통하여 과급기(3)의 터빈부(3a)의 입구측과 접속되어 있다.An exhaust port (not shown) of each cylinder portion 6 is connected to the exhaust manifold 7. [ The exhaust manifold 7 is connected to the inlet side of the turbine section 3a of the turbocharger 3 through the exhaust pipe L1.

배기 매니폴드(7)에는, 배기 바이패스밸브(배기 바이패스수단)(11)가 마련되어 있으며, 이 배기 바이패스밸브(11)를 개방으로 함으로써, 배기 매니폴드(7)로부터의 배기가스의 일부를 과급기(3)로 공급시키지 않고 배기가스 이코노마이저(4)측으로 바이패스하게 되어 있다. 배기 바이패스밸브(11)는, 도시하지 않은 제어부에 의하여 제어되게 되어 있다.The exhaust manifold 7 is provided with an exhaust bypass valve 11 and the exhaust bypass valve 11 is opened so that a part of the exhaust gas from the exhaust manifold 7 Is bypassed to the exhaust gas economizer (4) side without being supplied to the supercharger (3). The exhaust bypass valve 11 is controlled by a control unit (not shown).

각 실린더부(6)의 급기포트(도시하지 않음)는, 급기 매니폴드(공기저장부)(8)와 접속되어 있으며, 급기 매니폴드(8)는, 급기관(L2)을 통하여 과급기(3)의 컴프레서부(3b)와 접속되어 있다. 급기관(L2)에는, 주기 급수히터(17)와 공기냉각기(13)가 마련되어 있으며, 컴프레서부(3b)에 의하여 압축된 공기와 열교환되도록 되어 있다. 주기 급수히터(17)는, 공기냉각기(13)의 압축공기 흐름 상류측에 마련되어 있으며, 후술하는 급수펌프(18)로부터 유도된 급수가 압축공기에 의하여 가열되도록 되어 있다. 주기 급수히터(17)에 의하여 가열된 급수는, 보조보일러(14)의 기수분리기(12)와, 저압증기계통(19)에 마련된 저압기수분리기(21)로 보내진다. 공기냉각기(13)는, 주기 급수히터(17)에 의하여 온도저하된 압축공기를, 도시하지 않은 냉각수에 의하여 더욱 냉각하도록 되어 있다.The air supply port (not shown) of each cylinder portion 6 is connected to an air supply manifold (air storage portion) 8 and the air supply manifold 8 is connected to the supercharger 3 And the compressor section 3b. The class supply line L2 is provided with a cycle feed heater 17 and an air cooler 13 so as to perform heat exchange with air compressed by the compressor unit 3b. The cyclic feed heater 17 is provided on the upstream side of the compressed air flow of the air cooler 13 so that the feed water derived from the feed pump 18 to be described later is heated by the compressed air. The feed water heated by the cycle feed heater 17 is sent to the water separator 12 of the auxiliary boiler 14 and the low pressure water separator 21 provided in the low pressure steam system 19. [ The air cooler 13 further cools the compressed air whose temperature has been lowered by the period feed water heater 17 by cooling water not shown.

급기 매니폴드(8)에는, 소기 바이패스밸브(소기 추기(抽氣)수단)(9)가 마련되어 있으며, 이 소기 바이패스밸브(9)를 개방으로 함으로써, 급기 매니폴드(8) 내의 공기를 방출할 수 있도록 되어 있다. 소기 바이패스밸브(9)는, 도시하지 않은 제어부에 의하여 제어되도록 되어 있다.The air supply manifold 8 is provided with a scavenging bypass valve 9 to open the scavenging bypass valve 9 so that the air in the air supply manifold 8 So that it can be discharged. The scavenge bypass valve 9 is controlled by a control unit (not shown).

과급기(3)는, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 배기관(L1)을 통하여 주기(2)로부터 유도된 배기가스(연소가스)에 의하여 구동되는 터빈부(3a)와, 이 터빈부(3a)에 의하여 구동되어 주기(2)에 외기(공기)를 압송하는 컴프레서부(3b)를 주된 요소로 하여 구성된 것이다.1 and 2, the turbocharger 3 includes a turbine portion 3a driven by an exhaust gas (combustion gas) derived from the cycle 2 through an exhaust pipe L1, And a compressor unit 3b which is driven by the compressor 3a and feeds outside air (air) to the cycle 2 as a main component.

과급기(3)는, 터빈부(3a)의 회전력을 얻어 발전하는 발전기(3c)를 구비하고 있다. 발전기(3c)는, MSB(주기 전반(?d??))(26)에 마련된 PMS(파워렇킴舊嗤廊?시스템)(28)로부터의 제어신호에 의하여 제어되도록 되어 있다. 즉, PMS(28)와 발전기(3c)의 인버터(30)와의 사이에서 제어신호를 주고받고 있다. 인버터(30)와 발전기(3c)와의 사이에는 컨버터(32)가 마련되어 있어, 인버터(30)와의 사이에서 제어신호를 주고받도록 되어 있다. 발전기(3c)에서 발전된 교류전력은, 컨버터(32)에서 교직변환된 후에 인버터(30)에서 원하는 주파수로 직교변환되어, 콘택터(35)를 통하여 선내 모선(33)으로 보내진다.The turbocharger 3 is provided with a generator 3c that generates power by receiving the rotational force of the turbine portion 3a. The generator 3c is controlled by a control signal from a PMS (Power Converting Old Gateway System) 28 provided in an MSB (period-by-period? D ??) 26. That is, a control signal is exchanged between the PMS 28 and the inverter 30 of the generator 3c. A converter 32 is provided between the inverter 30 and the generator 3c to exchange control signals with the inverter 30. The AC power generated in the generator 3c is orthogonally converted to a desired frequency in the inverter 30 after being converted into a teaching wave by the converter 32 and sent to the inboard bus 33 through the contactor 35. [

PMS(28)는, 선내 수요전력에 따라 발전전력을 제어하는 것이며, 디젤엔진발전기(DG)를 구동하는 예를 들면 4스트로크로 된 발전용 디젤엔진(37)의 제어도 행하도록 되어 있다. 디젤엔진발전기(DG)의 발생전력은, 선내 모선(33)으로 출력된다. 다만, 도 1에서는, 3세트의 발전용 디젤엔진(37) 및 디젤엔진발전기(DG)가 나타나 있지만, 1세트나 2세트이더라도, 혹은 4세트 이상이어도 된다. 또한, PMS(28)는, 리튬 이차전지 등의 이차전지의 제어를 행하도록 해도 된다.The PMS 28 controls generation electric power in accordance with the on-board demand electric power, and also controls the diesel engine 37 for power generation, for example, four strokes for driving the diesel engine generator DG. The generated power of the diesel engine generator (DG) is output to the intraboard line bus (33). In FIG. 1, three sets of the power generation diesel engine 37 and the diesel engine generator DG are shown, but one set, two sets, or four sets or more may be used. Further, the PMS 28 may control the secondary battery such as a lithium secondary battery.

과급기(3)는, 배기관(L1)으로부터 터빈부(3a)로 공급되는 배기가스의 터빈노즐 통과면적을 가변으로 하는 터빈노즐 통과면적 가변기구(3g)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 터빈노즐 통과면적 가변기구(3g)는, 터빈노즐을 내주측 및 외주측으로 나누는 격벽(3f)(도 2 참조)과, 배기관(L1)으로부터 유도된 배기가스의 일부를 분기하는 분기배관(3d)과, 이 분기배관(3d)의 개폐를 행하는 개폐밸브(3e)를 구비하고 있다. 분기배관(3d)을 흐른 배기가스는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 터빈노즐의 격벽(3f)의 내주측을 흐르게 되어 있다. 다만, 개폐밸브(3e)는, 도시하지 않은 제어부에 의하여 제어된다.The supercharger 3 is provided with a turbine nozzle passage area varying mechanism 3g for varying the turbine nozzle passage area of the exhaust gas supplied from the exhaust pipe L1 to the turbine section 3a. Specifically, the turbine nozzle passage area varying mechanism 3g includes a partition 3f (see FIG. 2) for dividing the turbine nozzle into an inner periphery side and an outer periphery side, a branching portion 3f for branching a part of the exhaust gas derived from the exhaust pipe L1 A pipe 3d and an on-off valve 3e for opening and closing the branch pipe 3d. As shown in Fig. 2, the exhaust gas flowing through the branch pipe 3d flows on the inner peripheral side of the partition 3f of the turbine nozzle. However, the on-off valve 3e is controlled by a control unit (not shown).

개폐밸브(3e)를 폐쇄하면 배기가스는 분기배관(3d)을 흐르지 않고 터빈노즐의 격벽(3f)의 외주측만을 흐르게 되어, 터빈노즐 통과면적이 좁혀짐으로써 VTI 기능이 ON이 된다. 한편, 개폐밸브(3e)를 개방하면 배기가스는 분기배관(3d)을 흘러 터빈노즐의 격벽(3f)의 내주측에도 흐르게 되며, 터빈노즐 통과면적이 확대되어 VTI 기능이 OFF가 된다.When the opening / closing valve 3e is closed, the exhaust gas flows only on the outer peripheral side of the partition 3f of the turbine nozzle without flowing through the branch pipe 3d, and the VTI function is turned on by narrowing the passage area of the turbine nozzle. On the other hand, when the open / close valve 3e is opened, the exhaust gas flows through the branch pipe 3d and also flows to the inner circumferential side of the partition 3f of the turbine nozzle, and the VTI function is turned off by enlarging the passage area of the turbine nozzle.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배기가스 이코노마이저(4)는, 그 연도(????) 내에, 배기가스 흐름의 상류측으로부터 순서대로 고압열교환기(10a), 중압열교환기(10b) 및 저압열교환기(10c)를 가지고 있다. 각 열교환기(10a, 10b, 10c)는, 복수의 전열관을 구비하며, 배기가스 이코노마이저(4)의 연도 내를 흐르는 고온의 배기가스에 의하여 전열관 내를 흐르는 물이 가열되도록 되어 있다.1, the exhaust gas economizer 4 includes a high-pressure heat exchanger 10a, a medium-pressure heat exchanger 10b, and a low-pressure heat exchanger 10b in this order from the upstream side of the exhaust gas flow, And a heat exchanger 10c. Each of the heat exchangers 10a, 10b and 10c is provided with a plurality of heat transfer tubes for heating the water flowing in the heat transfer tubes by the high temperature exhaust gas flowing in the flue of the exhaust gas economizer 4. [

고압열교환기(10a)에는, 보조보일러(14)의 기수분리기(12)에서 분리된 증기가 유도된다. 고압열교환기(10a)에서 가열되어 과열도가 상승한 과열증기는, 증기입구 제어밸브(22)를 통하여 증기터빈(23)으로 유도된다. 다만, 기수분리기(12)에서 분리된 증기의 일부는, 선내 보기(補機)(20)로 유도된다. 선내 보기(20)에 있어서의 증기의 주된 용도는, 주기(2)의 연료로서 이용되는 중유연료 및 윤활유의 가열에 이용된다.Steam separated from the water separator (12) of the auxiliary boiler (14) is introduced into the high-pressure heat exchanger (10a). The super heated steam heated by the high pressure heat exchanger 10a and having an increased superheat degree is introduced into the steam turbine 23 through the steam inlet control valve 22. [ However, a part of the steam separated in the water separator 12 is led to the in-vessel viewing auxiliary device 20. The main purpose of the steam in the inboard boat 20 is to heat the heavy fuel oil and the lubricating oil used as the fuel in the cycle 2.

고압열교환기(10a)에서 가열된 과열증기의 일부는, 고압증기 바이패스밸브(29)를 통하여 각 선내 보기(20)로 유도된다. 각각의 선내 보기(20)로 공급되는 증기의 분배는, 각 유량조정밸브(31a, 31b)를 제어함으로써 행해진다. 각 선내 보기(20)로 유도되지 않고 잉여가 된 증기는, 콘덴서(34)로 유도된다.A part of the superheated steam heated in the high-pressure heat exchanger 10a is led to the in-vessel boiler 20 through the high-pressure steam bypass valve 29. [ Distribution of the steam supplied to each in-cabin view 20 is performed by controlling the flow control valves 31a and 31b. The surplus steam which is not induced in each in-cabin view 20 is led to the condenser 34. [

중압열교환기(10b)에는, 보조보일러(14)의 기수분리기(12)에서 분리된 물이 송수펌프(25a)를 통하여 유도된다. 중압열교환기(10b)에서 가열되어 증발된 증기는, 기수분리기(12)로 유도된다.The water separated from the water separator 12 of the auxiliary boiler 14 is introduced into the intermediate-pressure heat exchanger 10b through the water feed pump 25a. The steam heated by the medium pressure heat exchanger (10b) and evaporated is led to the water separator (12).

기수분리기(12) 내에는, 물과 증기가 상하에 각각 분리되어 수용되어 있다. 기수분리기(12)에는, 상기 서술한 바와 같이 주기 급수히터(17)에서 가열된 물이 공급된다. 기수분리기(12)로 공급되는 급수량은, 급수제어밸브(27)에 의하여 제어된다. 급수제어밸브(27)는, 도시하지 않은 제어부에 의하여, 기수분리기(12) 내의 수위가 허용수위범위 내로 유지되도록, 그 개방도가 제어되게 되어 있다. 기수분리기(12) 내의 수위는, 도시하지 않은 수위계에 의하여 계측되고 있으며, 그 계측치는 도시하지 않은 제어부로 송신된다.In the water separator 12, water and steam are separately contained in the upper and lower portions. Water heated by the cyclic feed heater 17 is supplied to the water separator 12 as described above. The amount of water supplied to the water separator (12) is controlled by the water supply control valve (27). The opening degree of the water supply control valve 27 is controlled by a control unit (not shown) such that the water level in the water separator 12 is maintained within the allowable water level range. The water level in the water separator 12 is measured by a water level meter (not shown), and the measured value is transmitted to a control unit (not shown).

기수분리기(12)의 상부에는, 안전밸브(24)가 마련되어 있어, 기수분리기(12) 내의 압력이 소정치 이상이 되면 안전밸브가 개방되어 내부의 증기를 외부로 방출하도록 되어 있다.A safety valve 24 is provided on the upper part of the water separator 12 so that when the pressure in the water separator 12 becomes a predetermined value or more, the safety valve is opened to discharge the internal steam to the outside.

저압열교환기(10c)는, 저압증기계통(19)에 마련되어, 송수펌프(25b)를 통하여 저압기수분리기(21)로부터 유도된 물을 가열하여 증발시킨다. 저압열교환기(10c)에서 증발한 증기는, 저압기수분리기(21)로 보내진다. 저압기수분리기(21)에서 분리된 증기는, 증기터빈(23)의 중간단으로 유도되고, 잔부가 선내 보기(20)로 유도된다.The low-pressure heat exchanger 10c is provided in the low-pressure steam system 19 and heats the water derived from the low-pressure water separator 21 through the water feed pump 25b to evaporate. The vapor evaporated in the low pressure heat exchanger 10c is sent to the low pressure water separator 21. The steam separated in the low pressure water separator 21 is led to the middle stage of the steam turbine 23 and the remainder is led to the inboard view 20.

각 선내 보기(20)에서 사용된 후의 증기는, 드레인쿨러(15)로 유도되고, 드레인쿨러(15)에 의하여 응축된 드레인수는, 드레인 저류부(16)에 저류된다. 드레인 저류부(16)에는, 후술하는 그랜드콘덴서(36)로부터의 응축수도 유도된다. 드레인 저류부(16) 내에 저류된 드레인수는, 급수펌프(18)에 의하여 상기 서술한 주기 급수히터(17)로 유도된다.The steam after being used in each in-cabin view 20 is led to the drain cooler 15 and the drain water condensed by the drain cooler 15 is stored in the drain reservoir 16. Condensate water from the ground condenser 36, which will be described later, is also introduced into the drain reservoir 16. The drain water stored in the drain reservoir 16 is led to the above-described cyclic water heater 17 by the water feed pump 18.

증기터빈(23)에는, 감속기(38)를 통하여 증기터빈발전기(40)가 접속되어 있다. 증기터빈발전기(40)의 발전출력은, 도시하지 않은 전력선을 통하여 선내 모선(33)으로 유도된다.A steam turbine generator 40 is connected to the steam turbine 23 through a speed reducer 38. The power generation output of the steam turbine generator 40 is guided to the inboard ship bus 33 through a power line (not shown).

증기터빈(23)에 공급되는 고압증기유량은, 증기입구 제어밸브(22)에 의하여 조정된다. 증기입구 제어밸브(22)의 개방도는, 터빈컨트롤패널(43)의 지령을 받은 거버너(44)로부터의 신호에 의하여 제어된다. 터빈컨트롤패널(43)은, PMS(28)에 의하여 제어된다. 따라서, 증기입구 제어밸브(22)는, PMS(28)에 의하여 정해진 발전량을 증기터빈발전기(40)가 출력하도록, 그 개방도가 제어되게 되어 있다.The high-pressure steam flow rate supplied to the steam turbine 23 is regulated by the steam inlet control valve 22. The opening degree of the steam inlet control valve 22 is controlled by a signal from the governor 44 to which the turbine control panel 43 is commanded. The turbine control panel 43 is controlled by the PMS 28. Therefore, the steam inlet control valve 22 is controlled so that the steam turbine generator 40 outputs the power generation amount determined by the PMS 28, whose opening degree is controlled.

증기터빈(23)에서 작업을 끝낸 증기는, 콘덴서(34)로 유도되어 응축되고, 그 응축수(복수(????))는 복수펌프(42)에 의하여 그랜드콘덴서(36)로 유도된다.The steam that has been finished in the steam turbine 23 is led to the condenser 34 and condensed and the condensed water (plural condensed water) is led to the grand condenser 36 by the plural pumps 42.

상기 구성의 내연기관 시스템은, 이하와 같이 동작한다. 이하에서는, "통상 운전 시", "주기부하 상승 시의 전환 시", "주기부하 감소 시의 전환 시"로 나누어 설명한다. 여기에서, 통상 운전 시란, 과급기(3)에서 발전을 하고 있는 상태에서 발전기능이나 VTI 기능을 전환하는 타이밍 이외의 상태를 의미하고, 기수분리기(12) 내의 압력이 급변동하지 않고 증기터빈(23)의 계속운전이 가능하게 되는 상태를 의미한다.The internal combustion engine system of the above configuration operates as follows. Hereinafter, it is divided into "normal operation", "switching at the time of cyclic load increase", and "switching at the time of cyclic load reduction". Here, the normal operation state means a state other than the timing of switching the power generating function and the VTI function in the state of power generation in the turbocharger 3, and the pressure in the water separator 12 does not fluctuate rapidly, 23 can be continuously operated.

[통상 운전 시][During normal operation]

드레인 저류부(16)에 저류된 드레인수는, 급수펌프(18)에 의하여 주기 급수히터(17)로 유도되고 가열되어, 보조보일러(14)의 기수분리기(12)와 저압증기계통(19)의 저압기수분리기(21)로 유도된다.The drain water stored in the drain reservoir 16 is led to the cyclic feedwater heater 17 by the feed pump 18 and heated to be fed to the water separator 12 and the low pressure steam system 19 of the auxiliary boiler 14, The low pressure water separator 21 of FIG.

기수분리기(12)로 유도된 물은, 송수펌프(25a)에 의하여 중압열교환기(10b)로 유도되어 증기가 되고, 기수분리기(12)로 되돌려진다. 기수분리기(12)에서 분리된 증기는, 고압열교환기(10a)로 유도되어, 고온의 과열증기가 된다. 고압열교환기(10a)에서 생성된 과열증기는, 증기입구 제어밸브(22)에서 유량이 조정된 후에 증기터빈(23)으로 유도된다.The water led to the water separator 12 is led to the intermediate pressure heat exchanger 10b by the water feed pump 25a to be steam and returned to the water separator 12. The steam separated by the water separator 12 is led to the high-pressure heat exchanger 10a, and becomes a high-temperature superheated steam. The superheated steam generated in the high-pressure heat exchanger 10a is led to the steam turbine 23 after the flow rate is adjusted in the steam inlet control valve 22.

한편, 저압기수분리기(21)로 유도된 물은, 송수펌프(25b)에 의하여 저압열교환기(10c)로 유도되어 증기가 되고, 저압기수분리기(21)로 되돌려진다. 저압기수분리기(21)에서 분리된 저압 증기는, 증기터빈(23)의 중간단으로 유도된다.On the other hand, the water led to the low-pressure water separator 21 is led to the low-pressure heat exchanger 10c by the water feed pump 25b to be steam and returned to the low-pressure water separator 21. The low pressure steam separated in the low pressure water separator (21) is led to the middle end of the steam turbine (23).

유도된 증기에 의하여 구동된 증기터빈(23)의 회전출력은, 감속기(38)를 통하여 증기터빈발전기(40)로 전달되어, 발전이 행해진다. 이 증기터빈발전기(40)에 의한 발전량은, PMS(28)에 의하여 관리되고 있다. PMS(28)는, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량, 다른 발전기(디젤엔진발전기(DG))의 발전량, 이차전지(BT)의 충방전상태를 온라인으로 얻고 있으며, 이들로부터 공급되는 전력의 합계가 선내 수요전력을 충족하도록 각 기기에 발전지령을 보낸다. 증기터빈발전기(40)의 발전량에 대해서는, 터빈컨트롤패널(43)에 지시를 보내, 거버너(44)를 통하여 증기입구 제어밸브(22)의 개방도가 제어된다. 구체적으로는, 증기입구 제어밸브(22)는, 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전량의 증감에 따라, 증기터빈발전기(40)에 의한 발전량을 보충하도록 제어된다. 즉, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량이 감소했을 때에는 증기터빈발전기(40)에 의한 발전량이 증대되도록 증기입구 제어밸브(22)의 개방도가 개방방향으로 제어되고, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량이 증가했을 때에는 증기터빈발전기(40)에 의한 발전량이 감소하도록 증기입구 제어밸브(22)의 개방도가 폐쇄방향으로 제어된다.The rotational output of the steam turbine 23 driven by the induced steam is transmitted to the steam turbine generator 40 through the speed reducer 38, and power generation is performed. The amount of power generated by the steam turbine generator 40 is managed by the PMS 28. The PMS 28 acquires the power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3, the power generation amount of the other generator (the diesel engine generator DG) and the charge and discharge state of the secondary battery BT on-line, And sends a power generation command to each device so that the sum of electric power satisfies the on-board demand electric power. For the amount of power generated by the steam turbine generator 40, an instruction is sent to the turbine control panel 43 to control the opening of the steam inlet control valve 22 through the governor 44. Concretely, the steam inlet control valve 22 is controlled so as to supplement the amount of power generated by the steam turbine generator 40 as the amount of power generated by the generator 3c of the turbocharger 3 increases or decreases. That is, when the power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3 is reduced, the opening degree of the steam inlet control valve 22 is controlled in the opening direction so that the amount of power generated by the steam turbine generator 40 is increased, The opening degree of the steam inlet control valve 22 is controlled in the closing direction so that the amount of power generated by the steam turbine generator 40 is reduced when the power generation amount of the generator 3c of the steam generator 3c increases.

과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량은, 주기(2)의 부하에 따라 증감하도록 되어 있어, 도 3의 "하이브리드 과급기 발전전력"의 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 주기부하 65% 이상에서는, 주기부하가 상승하면 발전량이 증가하고, 주기부하가 감소하면 발전량이 감소하도록 되어 있다.The power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3 is increased or decreased in accordance with the load of the period 2. As shown in the graph of the "hybrid supercharger generation power" in Fig. 3, The power generation amount increases when the periodic load increases, and the power generation amount decreases when the periodic load decreases.

보조보일러(14)의 기수분리기(12) 내의 수위는, 급수제어밸브(27)에 의하여 조정된다. 통상 운전 시에는, 기수분리기(12) 내의 수위가 소망값으로부터 하회하면 개방방향으로 제어되고, 소망값을 상회하면 폐쇄방향으로 제어된다. 즉, 통상 운전 시에는, 허용수위범위(톨러런스)를 ±50mm로 하여 수위제어가 행해진다. 이 허용수위범위는, 플랜트에 따라 설정되는 것이지만, 통상 운전 시에는 증기터빈 및 증기터빈발전기의 안정적인 운전을 목표로 하기 때문에 가급적 허용수위범위를 좁히는 것이 바람직하다.The water level in the water separator (12) of the auxiliary boiler (14) is adjusted by the water supply control valve (27). During normal operation, when the water level in the water separator 12 is lower than the desired value, it is controlled in the opening direction, and when the water level is higher than the desired value, it is controlled in the closing direction. That is, at the time of normal operation, the water level control is performed by setting the allowable water level range (tolerance) to ± 50 mm. This allowable water level range is set according to the plant, but it is desirable to narrow the allowable water level range as much as possible since it aims at stable operation of the steam turbine and steam turbine generator in normal operation.

[주기부하 상승 시의 전환 시][When switching cycle load is increased]

다음으로, 주기부하 상승 시에, 과급기의 발전기능 및 VTI 기능을 전환하는 경우에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a case where the power generation function of the supercharger and the VTI function are switched when the cycle load is increased.

도 3에 나타내는 바와 같이, 주기부하 상승 시(증속 시)에는, 발전기능에 대해서는 소정의 부하(도 3에서는 65%)에서 비발전동작으로부터 발전동작으로 전환한다. 이것은, 도 3의 "하이브리드 과급기 발전전력"의 그래프의 실선이 부하 65%에서 상승하고 있는 것으로부터 알 수 있다. 한편, VTI 기능에 대해서는, 소정의 부하(도 3에서는 65%)에서 ON으로부터 OFF로 전환한다. 이것은, 도 3의 "주기 소기압력"의 그래프의 가는 실선이 일점 쇄선보다 높은 압력으로부터 부하 65%로 강하하고 있는 것으로부터 알 수 있다. 그리고, 동 도면의 "주기 배기가스온도"의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 배기가스온도가 급격하게 상승한다.As shown in Fig. 3, when the cycle load is increased (at the time of increasing speed), the power generation function is switched from the non-power generation operation to the power generation operation at a predetermined load (65% in Fig. 3). This can be seen from the fact that the solid line in the graph of the "hybrid supercharger generated power" in Fig. 3 is rising at a load of 65%. On the other hand, the VTI function is switched from ON to OFF at a predetermined load (65% in FIG. 3). This can be seen from the fact that the thin solid line in the graph of the "periodic urging pressure" of FIG. 3 drops from a higher pressure than the one dotted line to 65% of the load. Then, as can be seen from the graph of the "periodic exhaust gas temperature" in the figure, the exhaust gas temperature rises sharply.

이와 같이, 주기부하 상승 시에 비발전동작으로부터 발전동작으로 전환함과 함께, VTI 기능을 ON으로부터 OFF로 전환하면, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량이 증가할 뿐만 아니라, 주기(2)로부터 배출되는 배기가스의 온도가 상승한다. 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량이 증가하면, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량이 증가한 만큼, 증기터빈발전기(40)의 발전량을 감소시키도록 증기입구 제어밸브(22)가 폐쇄방향으로 제어된다(조여진다). 또한, 배기가스의 온도가 상승하면, 기수분리기(12) 내의 압력이 상승함으로써 증기터빈에 공급되는 증기압력이 더욱 상승하므로, 증기입구 제어밸브(22)는 더욱 폐쇄방향으로 제어된다. 증기입구 제어밸브(22)가 폐쇄방향으로 제어되면, 기수분리기(12) 내의 수위가 상승하여, 통상 운전 시에 이용하는 허용수위범위 내로 유지하기 위하여 급수제어밸브(27)가 폐쇄방향으로 제어되어(조여져), 급수를 감소시키게 된다. 그러나, 온도가 낮은 새로운 급수가 적정하게 공급되지 않기 때문에 기수분리기(12) 내의 온도가 상승하여 기수분리기(12) 내의 압력이 더욱 상승해 버린다.In this manner, when the VTI function is switched from ON to OFF while switching from the non-generating operation to the generating operation at the time of increasing the period load, not only the power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3 is increased, The temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber increases. The steam inlet control valve 22 is controlled so as to reduce the amount of power generated by the steam turbine generator 40 as the amount of power generated by the generator 3c of the turbocharger 3 increases as the power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3 increases (Tightened) in the closing direction. Further, when the temperature of the exhaust gas rises, the pressure in the water separator 12 rises, so that the steam pressure supplied to the steam turbine rises further, so that the steam inlet control valve 22 is further controlled in the closing direction. When the steam inlet control valve 22 is controlled in the closing direction, the water level in the water separator 12 rises and the water supply control valve 27 is controlled in the closing direction to maintain the water level within the allowable water level range used during normal operation Tightened) to reduce the water supply. However, since new water having a low temperature is not properly supplied, the temperature in the water separator 12 rises and the pressure in the water separator 12 further rises.

이와 같이, 과급기(3)의 발전개시동작이 행해지면, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량의 증대뿐만 아니라 배기가스온도의 상승이 발생하므로, 증기입구 제어밸브(22)의 폐쇄동작 및 급수제어밸브(27)의 폐쇄동작이 중복되어, 기수분리기(12) 내의 압력이 급상승하고, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량이 크게 증가하여 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해질 우려가 있다.When the power generation start operation of the supercharger 3 is performed in this way, not only the power generation amount of the generator 3c of the turbocharger 3 is increased but also the exhaust gas temperature is raised. Therefore, the closing operation of the steam inlet control valve 22 The closing operation of the water supply control valve 27 is overlapped and the pressure in the water separator 12 rises sharply and the amount of steam generated in the exhaust gas economizer 4 greatly increases and the operation of the stable steam turbine and steam turbine generator becomes difficult There is a concern.

따라서, 본 실시형태에서는, 과급기(3)의 발전개시동작이 행해질 때에, 기수분리기(12)의 허용수위범위를 통상 운전 시(본 실시형태에서는 ±50mm)보다 톨러런스를 확대하는 것으로 하여(본 실시형태에서는 +150mm 이하), 기수분리기(12) 내의 수위가 상승해도 통상 운전 시보다 확대한 허용수위범위 내인 경우에는, 급수제어밸브(27)를 조여 급수량을 감소시키는 것을 금지했다. 이로써, 통상 운전 시의 허용수위범위보다 수위가 상승해도 급수량을 감소시키지 않기 때문에, 기수분리기(12) 내의 압력의 급상승을 억제할 수 있어, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량의 급격한 증가를 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, when the power generation start operation of the turbocharger 3 is performed, the allowable water level range of the water separator 12 is set to be larger than that during normal operation (+/- 50 mm in the present embodiment) , It is prohibited to reduce the water supply amount by tightening the water supply control valve 27 when the water level in the water separator 12 rises within the allowable water level range larger than that during normal operation. Thus, since the water supply amount is not reduced even when the water level rises above the allowable water level range in the normal operation, the surge of the pressure in the water separator 12 can be suppressed, and the rapid increase of the steam amount generated in the exhaust gas economizer 4 can be suppressed So as to ensure the operation of the stable steam turbine and steam turbine generator.

[주기부하 감소 시의 전환 시][When switching cycle load is reduced]

주기부하 감소 시(감속 시)는, 상기 서술한 주기부하 상승 시와는 반대로, 발전기능에 대해서는 소정의 부하(도 3에서는 65%)에서 발전동작으로부터 비발전동작으로 전환한다. 한편, VTI 기능에 대해서는, 소정의 부하(도 3에서는 65%)에서 OFF로부터 ON으로 전환한다. 이 경우, 도 3의 "주기 소기압력"의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 소기압력이 급상승한다. 그리고, 도 3의 "주기 배기가스온도"로부터 알 수 있는 바와 같이, 배기가스온도가 급격하게 강하한다.Conversely to the above-mentioned periodic load rise, when the periodic load is reduced (deceleration), the power generation operation is switched from the power generation operation to the non-generation operation with a predetermined load (65% in FIG. 3). On the other hand, the VTI function is switched from OFF to ON at a predetermined load (65% in FIG. 3). In this case, as can be seen from the graph of "periodically scavenging pressure" in Fig. 3, the scavenging pressure sharply increases. Then, as can be seen from the "periodic exhaust gas temperature" in Fig. 3, the exhaust gas temperature drops sharply.

이와 같이, 주기부하 감소 시에 발전동작으로부터 비발전동작으로 전환함과 함께, VTI 기능을 OFF로부터 ON으로 전환하면, 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전이 정지할 뿐만 아니라, 디젤기관으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 강하한다. 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전이 정지하면, 이를 보충하기 위하여, 증기터빈발전기(40)의 발전량을 증가시키도록 증기터빈(23)의 증기입구 제어밸브(22)가 개방방향으로 제어된다. 또한, 배기가스온도가 강하하면, 기수분리기(12) 내의 압력이 저하됨으로써 증기터빈에 공급되는 증기압력이 더욱 저하되므로, 더욱 증기를 얻기 위하여 증기입구 제어밸브(22)는 개방방향으로 제어된다. 증기입구 제어밸브(22)가 개방되면, 기수분리기(12) 내의 증기가 강제적으로 발생되어 기수분리기(12) 내의 수위가 저하되고, 허용수위범위 내로 유지하기 위하여 급수제어밸브(27)가 개방방향으로 제어되어 급수를 증대시키게 된다. 그러나, 온도가 낮은 새로운 급수가 공급되기 때문에 기수분리기(12) 내의 온도가 강하하여 기수분리기(12) 내의 압력이 더욱 저하되어 버린다.When the VTI function is switched from the OFF state to the ON state while switching from the power generation operation to the non-generation operation at the periodic load reduction, power generation by the generator 3c of the supercharger 3 is stopped, The temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is lowered. The steam inlet control valve 22 of the steam turbine 23 is opened in the opening direction so as to increase the generation amount of the steam turbine generator 40 in order to supplement the power generation by the generator 3c of the turbocharger 3 Respectively. Further, when the exhaust gas temperature drops, the pressure in the water separator 12 is lowered, so that the steam pressure supplied to the steam turbine further decreases, so that the steam inlet control valve 22 is controlled in the opening direction to further obtain the steam. When the steam inlet control valve 22 is opened, the steam in the water separator 12 is forcibly generated and the water level in the water separator 12 is lowered. In order to maintain the water level in the water level separator 12, So that the water supply is increased. However, since new low-temperature water is supplied, the temperature in the water separator 12 drops and the pressure in the water separator 12 further decreases.

이와 같이, 과급기(3)의 발전정지동작이 행해지면, 발전이 정지할 뿐만 아니라 배기가스온도의 강하가 발생하므로, 증기입구 제어밸브(22)의 개방동작 및 급수제어밸브(27)의 개방동작이 중복되어, 기수분리기(12) 내의 압력이 급강하하고, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량이 크게 감소하여 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전이 곤란해질 우려가 있다. 또한, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량이 감소하면, 필요한 증기가 조달되지 못하여, 최악의 경우, 고점도의 중유연료 및 윤활유를 데우지 못해, 점도컨트롤을 할 수 없게 됨으로써, 주기(2)의 안정운전까지도 곤란해질 우려가 있다.When the power generation stopping operation of the turbocharger 3 is performed in this way, not only the power generation is stopped but also the exhaust gas temperature is lowered. Therefore, the opening operation of the steam inlet control valve 22 and the opening operation of the water supply control valve 27 The pressure in the water separator 12 is reduced, and the amount of steam generated in the exhaust gas economizer 4 is greatly reduced, which may make it difficult to operate the steam turbine and the steam turbine in a stable manner. Further, when the amount of steam generated in the exhaust gas economizer 4 decreases, necessary steam can not be supplied, and in the worst case, the heavy oil fuel and the lubricating oil having high viscosity can not be heated and viscosity control can not be performed. There is a possibility that even stable driving may be difficult.

따라서, 본 실시형태에서는, 과급기(3)의 발전정지동작이 행해질 때에, 기수분리기(12)의 허용수위범위를 통상 운전 시(본 실시형태에서는 ±50mm)보다 톨러런스를 확대하는 것으로 하여(본 실시형태에서는 -150mm 이상), 기수분리기(12) 내의 수위가 저하되어도 통상 운전 시보다 확대된 허용수위범위 내인 경우에는, 급수제어밸브(27)를 개방하여 급수량을 증대시키는 것을 금지했다. 이로써, 통상 운전 시의 허용수위범위보다 수위가 저하되어도 급수량을 증대시키지 않기 때문에, 기수분리기(12) 내의 압력의 급감소를 억제할 수 있어, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량의 급감을 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기, 나아가서는 주기(2)의 운전을 확보할 수 있다.Therefore, in this embodiment, when the power generation stop operation of the turbocharger 3 is performed, the allowable water level range of the water separator 12 is set to be larger than that during normal operation (+/- 50 mm in the present embodiment) , It is prohibited to increase the water supply amount by opening the water supply control valve 27 when the water level in the water separator 12 is lower than the permissible water level range which is larger than the normal water level. As a result, even if the water level falls below the allowable water level range in the normal operation, the water supply amount is not increased, so that the decrease in the pressure in the water separator 12 can be suppressed and the amount of steam generated in the exhaust gas economizer 4 can be reduced , Thereby ensuring the stable operation of the steam turbine and steam turbine generator, and hence the cycle (2).

도 4에는, 상기 서술한 통상 운전 시 및 전환 시의 각 기기의 동작이 정리되어 있다.Fig. 4 shows the operation of each device during normal operation and switching described above.

동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 기수분리기(12)의 허용수위범위가 통상 운전 시에는 ±50mm로 되어 있는 것이, 전환 시에는 ±150mm로 변경되도록 되어 있다.As shown in the figure, the allowable water level range of the water separator 12 is set to ± 50 mm at the time of normal operation and to ± 150 mm at the time of the change.

또한, 기수분리기(12)의 허용수위범위의 전환의 타이밍은, 과급기(3)의 발전기능 및 VTI 기능의 전환 시에 행해지며, 이것은 다양한 방법에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면, 기수분리기(12) 내의 압력의 시간변화율, 수위의 시간변화율, 및, 배기가스 이코노마이저(4)의 입구온도 또는 출구온도 혹은 평균온도의 시간변화율 중, 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용하여 증기발생량의 증감을 제어부에서 예측함으로써 판단할 수 있다. 또한, 과급기(3)의 발전기능의 전환은, 인버터(30)의 제어출력을 얻어 판단할 수 있고, VTI 기능의 전환은, 과급기(3)의 개폐밸브(3e)(도 2 참조)의 동작을 검출함으로써 판단할 수 있으므로, 이들의 전환 타이밍에 근거하여 판단해도 된다. 또한, 발전기능 및 VTI 기능의 전환의 타이밍은, 소정의 주기부하로 미리 고정되어 있는 경우에는, 주기부하 증가 레이트를 제어부에서 파악해 둠으로써 용이하게 예측할 수 있다.The timing of switching of the water level range of the water separator 12 is performed at the time of switching the power generating function and VTI function of the turbocharger 3, and this can be obtained by various methods. For example, the time rate of change of the pressure in the water separator 12, the time rate of change of the water level, and the time rate of change of the inlet temperature or the outlet temperature or the average temperature of the exhaust gas economizer 4 or a combination thereof And the control unit predicts the increase or decrease in the amount of steam generation. The switching of the power generating function of the turbocharger 3 can be judged by receiving the control output of the inverter 30 and the switching of the VTI function is performed by the operation of the opening and closing valve 3e of the turbocharger 3 It may be judged on the basis of these switching timings. Further, in the case where the generation function and the timing of switching the VTI function are fixed in advance at a predetermined cycle load, it can be easily predicted by grasping the cycle load increasing rate by the control unit.

허용수위범위를 확대한 후, 통상 운전 시의 허용수위범위로 복귀시키는 타이밍으로서는, 예를 들면, 상기 서술과 같이, 기수분리기(12) 내의 압력의 시간변화율, 수위의 시간변화율, 및, 배기가스 이코노마이저(4)의 입구온도 또는 출구온도 혹은 평균온도의 시간변화율 중, 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용하여 증기발생량의 증감을 제어부에서 예측함으로써 판단할 수 있다.As the timing for returning to the allowable water level range in the normal operation after increasing the allowable water level range, for example, the time rate of change of the pressure in the water separator 12, the rate of change of the water level, It is possible to determine whether the control unit predicts the increase or decrease in the amount of steam generation by using any one of the inlet temperature or the outlet temperature of the economizer 4 or the rate of change of the average temperature.

또한, 전환 시의 주기부하(65%)로부터 소정량만큼 주기부하가 변화한 것을 복귀타이밍으로 할 수 있다. 혹은, 전환 시로부터 소정 시간 경과 후를 복귀타이밍으로 해도 되고, 수위계에 의하여 계측된 수위의 시간 변화량이 소정치 이하가 된 것을 가지고 복귀타이밍으로 해도 된다.It is also possible to make the return timing that the periodic load changes by a predetermined amount from the periodic load (65%) at the time of switching. Alternatively, the return timing may be set to a return timing after elapse of a predetermined time from the switching time, or may be set to a return timing when the time variation amount of the water level measured by the water level meter is equal to or less than a predetermined value.

또한, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 과급기(3)로서 발전기능 및 VTI 기능을 구비한 것을 전제로 하여 설명했지만, VTI 기능을 구비하지 않고 발전기능만을 구비한 이른바 하이브리드 과급기의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 왜냐하면, 발전기능의 전환 시에 배기가스온도가 급변동함과 함께, 증기터빈발전기(40)로의 발전지령치가 급변동하는 사상은, VTI 기능을 구비하지 않아도 발생하기 때문이다.Although the above-described embodiments have been described on the premise that the supercharger 3 is provided with the power generating function and the VTI function, in the case of the so-called hybrid supercharger having only the power generating function without the VTI function, Can be applied. This is because the exhaust gas temperature fluctuates abruptly when the power generation function is switched and the generation command value of the steam turbine generator 40 fluctuates rapidly even when the VTI function is not provided.

[참고 실시형태][Reference Embodiment]

다음으로, 참고 실시형태에 대하여 설명한다. 기본적 구성은 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 제1 실시형태와 동일하므로 그 설명은 생략한다. 제1 실시형태에서는, 과급기(3)의 발전기능 및 VTI 기능의 전환 시에 기수분리기(12)의 허용수위범위를 변경함으로써, 기수분리기(12) 내의 급격한 압력변동을 회피하는 것으로 했지만, 본 실시형태에서는, 허용수위범위를 변경하지 않고, 이차전지(BT)를 이용하는 점에서 상이하다.Next, a reference embodiment will be described. The basic configuration is the same as that of the first embodiment described with reference to Figs. 1 to 3, and a description thereof will be omitted. In the first embodiment, abrupt pressure fluctuation in the water separator 12 is avoided by changing the allowable water level range of the water separator 12 when the power generation function of the turbocharger 3 and the VTI function are switched. However, Is different in that the secondary battery BT is used without changing the allowable water level range.

따라서, 본 실시형태는, PMS(28)가 이차전지를 관리하는 경우에 적용할 수 있는 것이다.Therefore, this embodiment can be applied to the case where the PMS 28 manages the secondary battery.

통상 운전 시는, 제1 실시형태와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.The normal operation is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

주기부하 상승 시에 과급기(3)의 발전개시동작이 행해질 때에, 이차전지에 의한 충전요구지령을 도시하지 않은 제어부로부터 PMS(28)로 발하는 것으로 했다. PMS(28)는, 충전요구지령을 받으면, 이차전지에 대하여 충전지령을 보낸다. 이차전지는, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량의 증대분을 흡수하도록 충전한다. 이와 같이 하여 PMS(28)는, 각 발전기로부터의 합계 전력을 선내 수요전력에 맞출 수 있다.When the power generation start operation of the supercharger 3 is performed at the rising of the cycle load, the charging request command by the secondary battery is issued to the PMS 28 from the control unit not shown. Upon receiving the charging request command, the PMS 28 sends a charging command to the secondary battery. The secondary battery is charged so as to absorb an increase in the power generation amount of the generator 3c of the supercharger 3. In this way, the PMS 28 can adjust the total power from each generator to the on-board demand power.

이로써, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전량의 증대분을 흡수하기 위하여 증기입구 제어밸브(22)를 조이는 것이 회피되므로, 기수분리기(12) 내의 압력의 급상승을 억제할 수 있어, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량의 급상승을 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.As a result, tightening of the steam inlet control valve 22 to absorb the increase in the power generation amount of the generator 3c of the turbocharger 3 is avoided, so that the surge of the pressure in the water separator 12 can be suppressed, The steep increase in the amount of steam generated in the economizer 4 can be avoided, and stable operation of the steam turbine and the steam turbine generator can be ensured.

또한, 주기부하 감소 시에 과급기(3)의 발전정지동작이 행해질 때에, 이차전지에 의한 방전요구지령을 도시하지 않은 제어부로부터 PMS(28)로 발하는 것으로 했다. PMS(28)는, 방전요구지령을 받으면, 이차전지에 대하여 방전지령을 보낸다. 이차전지는, 과급기(3)의 발전기(3c)에 의한 발전량의 저하분을 보충하도록 방전한다. 이와 같이 하여 PMS(28)는, 각 발전기로부터의 합계 전력을 선내 수요전력에 맞출 수 있다.Further, when the power generation stop operation of the supercharger 3 is performed at the time of reducing the cycle load, the discharge request command by the secondary battery is issued to the PMS 28 from the control unit (not shown). When the PMS 28 receives a discharge request command, it sends a discharge command to the secondary battery. The secondary battery discharges to compensate for a decrease in the amount of electricity generated by the generator 3c of the supercharger 3. In this way, the PMS 28 can adjust the total power from each generator to the on-board demand power.

이로써, 과급기(3)의 발전기(3c)의 발전정지에 따르는 선내의 발전량의 저하분을 보충하기 위하여 증기입구 제어밸브(22)가 개방되는 것이 회피되므로, 기수분리기(12) 내의 압력의 급감소를 억제할 수 있어, 배기가스 이코노마이저(4)에서 발생하는 증기량의 급감을 회피하여, 안정적인 증기터빈 및 증기터빈발전기의 운전을 확보할 수 있다.This prevents the steam inlet control valve 22 from being opened in order to compensate for the decrease in the power generation amount in the ship due to the power generation stoppage of the generator 3c of the turbocharger 3, It is possible to avoid a rapid decrease in the amount of steam generated in the exhaust gas economizer 4, thereby ensuring stable operation of the steam turbine and the steam turbine generator.

도 5에는, 상기 서술한 통상 운전 시 및 전환 시의 각 기기의 동작이 정리되어 있다.5, the operations of the respective devices at the time of the normal operation and the switching described above are summarized.

동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 통상 운전 시에는 이차전지에 대한 동작 요구를 PMS(28)에 행하지 않고, 전환 시에 충전요구 또는 방전요구를 행하도록 되어 있다.As shown in the figure, during the normal operation, the PMS 28 does not request an operation for the secondary battery, and requests charging or discharging at the time of switching.

또한, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 과급기(3)로서 발전기능 및 VTI 기능을 구비한 것을 전제로 하여 설명했지만, VTI 기능을 구비하지 않고 발전기능만을 구비한 이른바 하이브리드 과급기의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 왜냐하면, 발전기능의 전환 시에 배기가스온도가 급변동함과 함께, 증기터빈발전기(40)로의 발전지령치가 급변동하는 사상은, VTI 기능을 구비하고 있지 않아도 발생하기 때문이다.Although the above-described embodiments have been described on the premise that the supercharger 3 is provided with the power generating function and the VTI function, in the case of the so-called hybrid supercharger having only the power generating function without the VTI function, Can be applied. This is because the event that the exhaust gas temperature fluctuates suddenly at the time of switching the power generation function and the power generation command value to the steam turbine generator 40 fluctuates suddenly occurs even if the VTI function is not provided.

1 선박용 디젤기관 시스템(내연기관 시스템)
2 주기(내연기관)
3 과급기
3a 터빈부
3b 컴프레서부
3c 발전기
3d 분기관(터빈노즐 통과면적 가변기구)
3e 개폐밸브(터빈노즐 통과면적 가변기구)
3f 격벽(터빈노즐 통과면적 가변기구)
4 배기가스 이코노마이저(배기가스 보일러)
12 기수분리기
22 증기입구 제어밸브
23 증기터빈
28 PMS(전력관리 시스템)
40 증기터빈발전기
1 Marine diesel engine system (internal combustion engine system)
2 cycles (internal combustion engine)
3 supercharger
3a turbine section
3b compressor section
3c generator
3d branch tube (Variable mechanism of turbine nozzle passage area)
3e opening / closing valve (variable turbine nozzle passage area)
3f Bulkhead (variable turbine nozzle passage area)
4 Exhaust gas economizer (exhaust gas boiler)
12 water separator
22 Steam inlet control valve
23 Steam turbines
28 PMS (Power Management System)
40 Steam turbine generator

Claims (4)

내연기관과,
상기 내연기관으로부터의 배기가스에 의하여 구동되는 터빈부, 상기 터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연기관에 공기를 압송하는 컴프레서부, 및 상기 터빈부의 회전력을 얻어 발전하는 발전부를 가지는 과급기와,
상기 내연기관으로부터의 배기가스로부터 열회수함과 함께 기수분리기를 구비한 배기가스 보일러와,
상기 기수분리기 내의 수위가 허용수위범위를 하회하면 개방방향으로 제어하고, 또한, 상기 허용수위범위를 상회하면 폐쇄방향으로 제어하도록 상기 배기가스 보일러로 급수되는 수량을 제어하는 급수제어밸브와,
상기 배기가스 보일러에서 얻어진 증기에 의하여 구동되는 증기터빈과,
상기 증기터빈에 의하여 발전하는 증기터빈발전기와,
상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전량의 증감에 따라, 상기 증기터빈발전기에 의한 발전량을 보충하도록 증기터빈으로 유도되는 증기량을 제어하는 증기입구 제어밸브
를 구비한 내연기관 시스템으로서,
상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 정지하는 과급기 발전정지동작, 및 상기 과급기의 상기 발전부에 의한 발전을 개시하는 과급기 발전개시동작 중 하나 이상이 행해질 때에, 상기 기수분리기의 상기 허용수위범위를 확대하는 내연기관 시스템.
An internal combustion engine,
A supercharger having a turbine portion driven by exhaust gas from the internal combustion engine, a compressor portion driven by the turbine portion to pressurize and feed air to the internal combustion engine, and a power generating portion generating power by the rotation of the turbine portion,
An exhaust gas boiler provided with a water separator for recovering heat from the exhaust gas from the internal combustion engine,
A water supply control valve for controlling the water supply amount to be supplied to the exhaust gas boiler so as to be controlled in the opening direction when the water level in the water separator is lower than the allowable water level range and to be controlled in the closing direction if the water level exceeds the allowable water level range,
A steam turbine driven by the steam obtained from the exhaust gas boiler;
A steam turbine generator that is generated by the steam turbine,
A steam inlet control valve for controlling the amount of steam introduced into the steam turbine so as to supplement the amount of power generated by the steam turbine generator in accordance with an increase or decrease in the amount of power generated by the power generator of the supercharger;
Wherein the internal combustion engine system comprises:
Wherein when at least one of the supercharger generation stop operation for stopping the power generation by the power generation portion of the supercharger and the supercharger power generation start operation for starting the power generation by the power generation portion of the supercharger is performed, Internal combustion engine system.
청구항 1에 있어서,
상기 과급기는, 상기 터빈부에 공급되는 상기 배기가스의 터빈노즐 통과면적을 가변으로 하는 터빈노즐 통과면적 가변기구를 구비하고 있는 내연기관 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the supercharger includes a turbine nozzle passage area varying mechanism for varying a turbine nozzle passage area of the exhaust gas supplied to the turbine section.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 내연기관 시스템을 구비하고 있는 선박.A ship equipped with the internal combustion engine system according to claim 1 or 2. 내연기관을 구동하는 공정과,
내연기관으로부터의 배기가스에 의하여 터빈부를 구동함과 함께, 상기 터빈부의 구동에 의하여 컴프레서부를 구동함으로써 상기 내연기관에 공기를 압송하는 공정과,
상기 터빈부의 회전력을 얻어 과급기에서 발전을 행하는 공정과,
기수분리기를 구비한 배기가스 보일러에 급수를 행함과 함께 상기 내연기관으로부터의 배기가스와 열교환을 행함으로써 증기를 발생시키는 공정과,
상기 열교환에 의하여 발생한 증기에 의하여 증기터빈을 구동하여, 발전을 행하는 공정
을 구비한 내연기관 시스템의 운전방법에 있어서,
상기 기수분리기 내의 수위가 허용수위범위를 하회하면 급수를 개시하고, 또한, 상기 허용수위범위를 상회하면 급수를 정지하는 공정과,
상기 과급기에 의한 발전량의 증감에 따라, 상기 증기터빈에 의한 발전량을 제어하는 공정과,
상기 과급기에 의한 발전을 정지하는 과급기 발전정지동작, 및 상기 과급기에 의한 발전을 개시하는 과급기 발전개시동작 중 하나 이상이 행해질 때에, 상기 기수분리기의 상기 허용수위범위를 확대하는 공정
을 구비한 내연기관 시스템의 운전방법.
A step of driving the internal combustion engine;
A step of driving the turbine section by the exhaust gas from the internal combustion engine and driving the compressor section by driving the turbine section to pressurize the internal combustion engine,
A step of obtaining a rotational force of the turbine section to perform power generation in the turbocharger,
Supplying water to an exhaust gas boiler provided with a water separator and performing heat exchange with exhaust gas from the internal combustion engine to generate steam,
A step of driving the steam turbine by the steam generated by the heat exchange and performing power generation
The method comprising the steps of:
A step of starting the water supply when the water level in the water separator is lower than the allowable water level range and stopping the water supply when the water level exceeds the allowable water level range;
Controlling the amount of power generated by the steam turbine as the amount of power generated by the supercharger increases or decreases;
A step of expanding the allowable water level range of the water separator when at least one of the supercharger generation stop operation for stopping the power generation by the supercharger and the supercharger power generation start operation for starting the power generation by the supercharger is performed
And a control unit for controlling the operation of the internal combustion engine.
KR1020157000777A 2012-10-26 2013-10-25 Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system KR101660655B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-237053 2012-10-26
JP2012237053A JP5976498B2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEM, SHIP HAVING THE SAME, AND METHOD FOR OPERATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEM
PCT/JP2013/078944 WO2014065397A1 (en) 2012-10-26 2013-10-25 Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150027796A KR20150027796A (en) 2015-03-12
KR101660655B1 true KR101660655B1 (en) 2016-09-27

Family

ID=50544768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157000777A KR101660655B1 (en) 2012-10-26 2013-10-25 Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5976498B2 (en)
KR (1) KR101660655B1 (en)
CN (1) CN104487661B (en)
WO (1) WO2014065397A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6498433B2 (en) * 2014-12-19 2019-04-10 三菱重工業株式会社 Exhaust heat recovery system, ship equipped with the same, and exhaust heat recovery method
JP6389794B2 (en) * 2015-04-09 2018-09-12 株式会社神戸製鋼所 Thermal energy recovery device
JP6700860B2 (en) * 2016-02-29 2020-05-27 三菱重工業株式会社 Control device for internal combustion engine and internal combustion engine
JP6723791B2 (en) * 2016-03-31 2020-07-15 三菱重工マリンマシナリ株式会社 Exhaust heat recovery device, internal combustion engine system and ship, and control method for exhaust heat recovery device
RU2635425C1 (en) * 2017-02-09 2017-11-13 Никишин ГмбХ Device to control turbocharged internal combustion engine
EP3594569A1 (en) * 2018-07-12 2020-01-15 Repsol, S.A. Heat recovery device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513766A (en) 2007-05-03 2010-04-30 エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド Large turbocharged diesel engine with SCR reactor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58150009A (en) * 1982-03-03 1983-09-06 Toshiba Corp Combined cycle control device
JPH0329523Y2 (en) * 1985-12-11 1991-06-24
JP3587630B2 (en) * 1996-09-20 2004-11-10 日立造船株式会社 Power generation equipment and power equipment
GB0500253D0 (en) * 2005-01-07 2005-02-16 Peter Brotherhood Ltd Energy recovery system
KR101238728B1 (en) * 2006-04-12 2013-03-05 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드 A large turbocharged diesel engine with energy recovery arrangement
JP4648347B2 (en) * 2007-02-23 2011-03-09 三菱重工業株式会社 Hybrid exhaust turbine turbocharger
JP5222274B2 (en) * 2009-02-18 2013-06-26 三菱重工業株式会社 Turbocharger with axial turbine
JP5138643B2 (en) * 2009-07-28 2013-02-06 三菱重工業株式会社 Turbine generator, turbine generator control method, control device, and ship equipped with the turbine generator
JP5155980B2 (en) * 2009-10-23 2013-03-06 三菱重工業株式会社 Turbo compound system and operation method thereof
JP2011149332A (en) * 2010-01-21 2011-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust heat recovery power generating device and ship with the same
JP2011231636A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust heat recovery power generator and ship provided with exhaust heat recovery power generator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513766A (en) 2007-05-03 2010-04-30 エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド Large turbocharged diesel engine with SCR reactor

Also Published As

Publication number Publication date
CN104487661B (en) 2016-06-08
WO2014065397A1 (en) 2014-05-01
KR20150027796A (en) 2015-03-12
JP5976498B2 (en) 2016-08-23
JP2014084853A (en) 2014-05-12
CN104487661A (en) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101660655B1 (en) Internal combustion engine system, ship provided with same, and method for operating internal combustion engine system
US9926813B2 (en) Heat energy distribution systems and methods for power recovery
US8991180B2 (en) Device and method for the recovery of waste heat from an internal combustion engine
US10323546B2 (en) Method for recovering heat from internal combustion engines and for converting the recovered heat into mechanical energy
KR101422990B1 (en) Power plant facility, ship provided with same, and method for operating power plant facility
US10066532B2 (en) Electric supercharging device utilizing waste heat of internal combustion engine and power supplying method thereof
US20120260654A1 (en) Driving device
EP2527615A1 (en) Engine exhaust energy recovery device, ship provided therewith, and power generation plant provided with said engine exhaust energy recovery device
EP2492458B1 (en) Turbo compound system and method for operating same
US9096116B2 (en) Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return
EP2620605B1 (en) Control method and device for turbine generator
CN112392626B (en) Waste heat comprehensive energy recovery device for diesel engine
JP2010285995A (en) Large turbocharged diesel engine with energy recovery configuration
US20140150426A1 (en) Device and method for using the waste heat of an internal combustion engine
KR101692173B1 (en) Exhaust heat recovery system and exhaust heat recovery method
JP5377532B2 (en) Large turbocharged diesel engine with energy recovery configuration
JP5232766B2 (en) Ship engine control system
RU2635425C1 (en) Device to control turbocharged internal combustion engine
KR101613227B1 (en) Apparatus and method for power production using waste heat in a ship
JP6090898B2 (en) Internal combustion engine system, ship equipped with the same, and control method for internal combustion engine system
KR20130106495A (en) Turbo compound system with improved structure
WO2017191676A1 (en) Heat supply system
GB2463641A (en) Making use of the waste heat from an internal combustion engine
JPS60212621A (en) Supercharger of internal-combustion engine
CN115289494A (en) Thermodynamic system and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190903

Year of fee payment: 4