KR102149138B1 - 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법 - Google Patents

배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

주증기를 생성하는 배기 가스 이코노마이저 (10) 와, 배기 가스 이코노마이저 (10) 로부터 주증기가 유도되는 기수 분리기 (20) 와, 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈 (30) 과, 기수 분리기 (20) 로부터 증기 터빈 (30) 으로 유입되는 상기 주증기의 유량을 조정하는 거버너 밸브 (35) 와, 기수 분리기 (20) 에 접속되는 증기 덤프 밸브 (60) 와, 기수 분리기 (20) 의 주증기의 압력인 제 1 압력을 검출하는 압력 센서 (27) 와, 압력 센서 (27) 가 출력하는 주증기의 압력이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하도록 증기 덤프 밸브 (60) 를 제어하는 제어부 (90) 를 구비하고, 제어부 (90) 가, 제 1 압력 이상 또한 제 1 압력에 일정 압력을 가산한 제 2 압력 이하가 되도록 제 1 압력에 따라 변동되는 설정 압력을 설정하는 배열 회수 장치 (300) 를 제공한다.

Description

배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법
본 발명은 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 디젤 기관의 배기 가스에 의해 주(主)증기를 발생시키는 배기 가스 이코노마이저와, 배기 가스 이코노마이저로부터 주증기가 유도되는 기수 (汽水) 분리기와, 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비한 배열 회수 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조.).
특허문헌 1 에 개시된 배열 회수 장치는, 기수 분리기에 접속되는 증기 덤프 밸브를 구비한다. 증기 덤프 밸브는, 압력 센서에 의해 얻어진 주증기의 압력이 소정값 이상이 된 경우에 전체 개방이 된다. 이로써, 기수 분리기 내의 주증기의 압력이 소정값 이상이 되어 기수 분리기 등에 문제가 발생하는 것이 방지된다.
일본 특허공보 제5374465호
예를 들어, 특허문헌 1 에 개시된 배열 회수 장치에 있어서, 증기 터빈은, 기수 분리기로부터 주증기의 공급이 개시됨으로써 기동된다. 이 경우, 기수 분리기로부터 증기 터빈으로 유도되는 주증기의 유량을 조정하는 조정 밸브의 개도를 급격하게 증대시키면, 주증기의 압력이 급격하게 저하되는 한편 기수 분리기 내의 물의 온도가 높은 상태로 유지된 채로 있게 된다. 이로써, 기수 분리기 내의 물의 압력이 그 물의 온도에 있어서의 포화 증기압을 하회하여, 캐비테이션 (액체 중에 기포의 발생과 소멸이 일어나는 물리 현상) 이 발생한다. 캐비테이션이 발생하면, 기수 분리기의 물을 배기 가스 이코노마이저로 보내는 펌프의 흡입구에 생기는 기포에 의해 펌프의 토출 압력이 저하됨과 함께 펌프에 부식 등의 문제가 발생해 버린다.
캐비테이션의 발생을 방지하기 위해서는, 주증기의 유량을 조정하는 조정 밸브의 개도의 단위 시간당 증가량을 일정량 이하로 제한하여, 기수 분리기의 주증기의 단위 시간당 압력 변동을 억제하는 것이 유효하다. 이로써, 기수 분리기 내의 물의 압력을, 그 물의 온도에 있어서의 포화 증기압을 하회하지 않도록 유지할 수 있다.
그러나, 조정 밸브의 개도의 단위 시간당 증가량을 제한하면, 증기 터빈의 기동 시간 (조정 밸브의 개도가 전체 폐쇄에서부터 전체 개방에 이르는 시간) 이 길어져 버린다. 특히, 증기 덤프 밸브가 개방 상태가 되는 설정 압력을 디젤 기관의 출력에 상관없이 일정값으로 설정하는 경우, 증기 터빈의 기동 시간이 길어져 버린다. 이것은, 증기 터빈의 통상 운전 중에 증기 덤프 밸브가 개방 상태가 되어 증기가 낭비되지 않도록 하기 위해, 증기 덤프 밸브의 설정 압력이 비교적 높게 설정되기 때문이다. 증기 덤프 밸브의 설정 압력이 높고, 그에 따라 기수 분리기 내의 주증기의 압력이 높게 유지되고 있는 경우, 증기 터빈의 기동 시간이 길어져 버린다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 조정 밸브의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈의 기동 시간을 단축시킬 수 있게 한 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치는, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스로부터 열 회수함으로써 생성된 주증기가 유도되는 기수 분리기와, 상기 기수 분리기로부터 유도되는 상기 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 기수 분리기로부터 상기 증기 터빈으로 유입되는 상기 주증기의 유량을 조정하는 조정 밸브와, 상기 기수 분리기에 접속되는 증기 덤프 밸브와, 상기 기수 분리기의 상기 주증기의 압력인 제 1 압력을 출력하는 출력부와, 상기 출력부가 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하고, 상기 출력부가 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태로 하도록 상기 증기 덤프 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가, 상기 제 1 압력 이상 또한 그 제 1 압력에 일정 압력을 가산한 제 2 압력 이하가 되도록 상기 제 1 압력에 따라 변동되는 상기 설정 압력을 설정한다.
본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치에 의하면, 기수 분리기의 주증기의 압력은, 출력부가 출력하는 제 1 압력과 동일하거나 그것보다 일정 압력이 가산된 제 2 압력 이하의 범위로 유지된다. 기수 분리기의 주증기의 압력은 내연 기관의 출력에 따라 변동되지만, 제어부가 주증기의 압력에 따라 증기 덤프 밸브의 설정 압력을 적절히 설정한다. 그 때문에, 기수 분리기의 주증기의 압력은, 내연 기관의 출력에 따른 적절한 범위 내로 유지된다. 이로써, 증기 덤프 밸브의 설정 압력을 내연 기관의 출력에 상관없이 일정값으로 설정하는 경우에 비해, 내연 기관의 출력에 비해 기수 분리기 내의 주증기의 압력이 높게 유지되는 것이 방지된다. 따라서, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 조정 밸브의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈의 기동 시간의 단축이 가능해진다.
본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치에 있어서는, 상기 제어부가, 상기 출력부가 출력하는 상기 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 상기 거버너 밸브의 개도를 제어하는 것이어도 된다.
이와 같이 함으로써, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되기 때문에, 기수 분리기 내의 물의 압력이 그 물의 온도에 있어서의 포화 증기압을 하회하지 않도록 유지되어, 캐비테이션의 발생이 억제된다.
본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치에 있어서, 상기 출력부는, 상기 주증기의 압력을 검출하는 압력 센서여도 된다.
이와 같이 함으로써, 압력 센서로 검출한 주증기의 압력에 따라 증기 덤프 밸브의 설정 압력을 적절히 설정할 수 있다.
본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치에 있어서, 상기 출력부는, 상기 내연 기관의 출력과 그 출력에 따라 변동되는 설계 증기 압력의 대응 관계를 나타내는 테이블 정보에 기초하여, 상기 내연 기관의 출력에 대응하는 상기 설계 증기 압력을 상기 제 1 압력으로서 출력하는 것이어도 된다.
이와 같이 함으로써, 예를 들어, 증기 터빈의 정지시 등의 주증기의 압력을 직접적으로 검출할 수 없는 경우라 하더라도, 미리 작성한 테이블 정보를 참조하여 현재의 내연 기관의 출력에 대응하는 설계 증기 압력을 적절히 설정할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태의 내연 기관 시스템은, 내연 기관과, 상기 서술한 배열 회수 장치를 구비하고 있다.
상기 서술한 배열 회수 장치를 구비하고 있기 때문에, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 조정 밸브의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈의 기동 시간을 단축시킬 수 있는 내연 기관 시스템을 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 선박은, 상기 서술한 내연 기관 시스템을 구비하고 있다.
상기 서술한 내연 기관 시스템을 구비하고 있기 때문에, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 조정 밸브의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈의 기동 시간을 단축시킬 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태의 배열 회수 장치의 제어 방법은, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스로부터 열 회수함으로써 생성되는 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비하는 배열 회수 장치의 제어 방법으로서, 기수 분리기로 유도되는 상기 주증기의 압력인 제 1 압력을 출력하는 출력 공정과, 상기 출력 공정이 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하고, 상기 출력 공정이 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태로 하도록 상기 기수 분리기에 접속되는 증기 덤프 밸브를 제어하는 제어 공정을 구비하고, 상기 제어 공정이, 상기 제 1 압력 이상 또한 그 제 1 압력에 일정 압력을 가산한 제 2 압력 이하가 되도록 상기 제 1 압력에 따라 변동되는 상기 설정 압력을 설정한다.
본 발명에 의하면, 기수 분리기의 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 조정 밸브의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈의 기동 시간을 단축시킬 수 있게 한 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 내연 기관 시스템의 일 실시형태를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 는 디젤 주기 (主機) 출력에 대한 거버너 밸브 및 증기 덤프 밸브의 개도를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 1 에 나타내는 제어부가 실행하는 증기 덤프 밸브의 설정 압력의 설정 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 4 는 증기 터빈의 운전 중에 디젤 주기 출력에 대해 설정되는 증기 덤프 밸브의 설정 압력을 나타내는 도면이다.
도 5 는 증기 터빈의 정지 중에 디젤 주기 출력에 대해 설정되는 증기 덤프 밸브의 설정 압력을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명에 관련된 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 선박에 설치된 디젤 기관 시스템 (내연 기관 시스템) 은, 디젤 주기 (내연 기관) (100) 와, 디젤 주기 (100) 의 배기 가스에 의해 구동되는 과급기 (200) 와, 디젤 주기 (100) 로부터 배출되는 열을 회수하여 발전하는 배열 회수 장치 (300) 를 구비한다.
디젤 주기 (100) 는, 선박 추진용의 프로펠러 (110) 를 구동시킨다. 디젤 주기 (100) 에 공급되는 압축 공기는, 디젤 주기 (100) 의 배기 가스에 의해 구동되는 과급기 (200) 로부터 유도된다.
과급기 (200) 는, 동축 상에 형성된 터빈 (210) 과 압축기 (220) 를 갖는다. 터빈 (210) 은, 디젤 주기 (100) 로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 터빈 (210) 이 구동되면, 동축 상에 형성된 압축기 (220) 가 회전하여 공기를 압축한다.
터빈 (210) 의 하류측은, 배기 가스관 (L1) 에 의해 후술하는 배기 가스 이코노마이저 (10) 에 접속되어 있다.
배열 회수 장치 (300) 는, 배기 가스 이코노마이저 (10) 와, 기수 분리기 (20) 와, 보일러 수 순환 펌프 (25) 와, 압력 센서 (출력부) (27) 와, 증기 터빈 (30) 과, 거버너 밸브 (조정 밸브) (35) 와, 발전기 (40) 와, 복수기 (復水器) (50) 와, 복수 펌프 (55) 와, 증기 덤프 밸브 (60) 와, 선내 잡용 (雜用) 증기 조정 밸브 (70) 와, 차단기 (80) 와, 제어부 (90) 를 구비한다.
배기 가스 이코노마이저 (10) 는, 디젤 주기 (100) 로부터 배출된 배기 가스로부터 열 회수함으로써 증기 터빈 (30) 을 구동시키는 주증기가 되는 과열 증기를 생성하는 장치이다. 배기 가스 이코노마이저 (10) 는, 그 연도 (煙道) 내에 과열기 (11) 와 증발기 (12) 를 가지고 있다. 과열기 (11) 및 증발기 (12) 는, 배기 가스 이코노마이저 (10) 내를 아래에서 위 (배기 가스 흐름의 상류측에서 하류측) 를 향하여 차례대로 평행하게 설치된 전열관에 의해 구성되어 있다. 배기 가스 이코노마이저 (10) 의 연도 내에는, 고온의 배기 가스가 흐르고, 그 하류측에 접속된 연돌 (도시 생략) 을 거쳐 대기로 방출된다. 과열기 (11) 에는, 기수 분리기 (20) 의 상부로부터 포화 증기가 유도된다. 증발기 (12) 에는, 기수 분리기 (20) 의 하부로부터 보일러 수 순환 펌프 (25) 에 의해 물이 유도된다.
기수 분리기 (20) 는, 증발기 (12) 로부터 유도되는 수분을 포함하는 습한 증기를, 증기와 물로 분리하는 장치이다. 기수 분리기 (20) 안은, 물과 증기가 상하로 각각 분리되어 수용되어 있다. 기수 분리기 (20) 에는, 복수기 (50) 로부터 복수 펌프 (55) 를 통해 물이 공급된다. 기수 분리기 (20) 내의 물은, 보일러 수 순환 펌프 (25) 에 의해 증발기 (12) 로 유도된다. 기수 분리기 (20) 에는, 증발기 (12) 로부터의 수분을 포함한 습한 증기가 유도되어 물과 증기로 분리된다. 분리된 포화 증기는, 과열기 (11) 로 유도되어 과열 증기가 된다. 과열기 (11) 에서 생성된 과열 증기는, 과열 증기 공급관 (L2) 을 통해 증기 터빈 (30) 으로 유도된다.
압력 센서 (27) 는, 과열 증기 공급관 (L2) 에 형성되어 있으며, 과열 증기 공급관 (L2) 내의 과열 증기의 압력을 검출한다. 도 1 에 나타내는 압력 센서 (27) 는, 과열기 (11) 로부터 유도되는 과열 증기의 압력을 검출하는 것이지만, 과열 증기의 압력은 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력과 거의 동등하다. 그 때문에, 압력 센서 (27) 는, 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력 (제 1 압력) 을 출력하는 것이다.
또한, 과열 증기 압력을 검출하는 압력 센서 (27) 의 설치 위치는, 배기 가스 이코노마이저 (10) 에서 생성된 과열 증기의 압력을 검출할 수 있는 위치이면 된다.
증기 터빈 (30) 의 상류측에는, 거버너 밸브 (35) 가 형성되고, 그 상류측에 추가로 주(主)스톱 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 증기 터빈 (30) 을 운전하는 경우에는, 주스톱 밸브가 개방 상태가 되고, 증기 터빈 (30) 을 운전하지 않는 경우에는 주스톱 밸브가 폐쇄 상태가 된다.
거버너 밸브 (35) 는, 증기 터빈 (30) 을 운전하는 경우에, 기수 분리기 (20) 로부터 증기 터빈 (30) 으로 유입되는 과열 증기의 유량을 조정하는 장치이다. 거버너 밸브 (35) 의 개도는, 제어부 (90) 에 의해 제어된다.
증기 터빈 (30) 은, 거버너 밸브 (35) 를 통해 유도된 과열 증기에 의해 회전 구동되는 장치이다. 증기 터빈 (30) 의 회전축 (도시 생략) 에 부여된 회전 출력은, 회전축에 연결된 발전기 (40) 에 전달된다.
발전기 (40) 는, 증기 터빈 (30) 으로부터 전달된 회전 출력에 의해 구동되어 발전한다. 발전기 (40) 의 전기 출력은, 출력 전선 (41) 및 차단기 (80) 를 통해 선내 전력 계통 (400) 으로 유도된다. 차단기 (80) 가 출력 전선 (41) 과 선내 전력 계통 (400) 을 접속하는 공급 상태 (온 상태) 와, 차단기 (80) 가 출력 전선 (41) 과 선내 전력 계통 (400) 의 접속을 차단하는 공급 정지 상태 (오프 상태) 는, 제어부 (90) 에 의해 전환된다. 제어부 (90) 는, 발전기 (40) 가 발생시키는 전력의 주파수가 선내 전력 계통 (400) 의 계통 주파수에 도달한 경우에, 차단기 (80) 를 오프 상태에서 온 상태로 전환한다.
복수기 (50) 는, 증기 터빈 (30) 에서 일을 끝낸 증기와 증기 덤프 밸브 (60) 로부터 유도되는 증기를 응축하여 액화시키는 장치이다. 복수기 (50) 에 의해 액화된 복수는, 복수 펌프 (55) 에 의해 기수 분리기 (20) 로 유도된다.
증기 덤프 밸브 (60) 는, 증기 배관 (L3) 을 통해 기수 분리기 (20) 의 상부에 접속되어 있다. 증기 덤프 밸브 (60) 는, 제어부 (90) 에 의해, 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력 (제 1 압력) 이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태가 되고, 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력이 설정 압력 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태가 되도록 제어된다. 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력은, 제어부 (90) 에 의해 설정된다. 증기 덤프 밸브 (60) 는, 증기 배관 (L3) 내의 증기 즉 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력이 설정 압력 미만이 되도록 과잉의 증기를 복수기 (50) 로 유도한다.
선내 잡용 증기 조정 밸브 (70) 는, 증기 배관 (L3) 을 통해 기수 분리기 (20) 의 상부에 접속되어 있다. 선내 잡용 증기 조정 밸브 (70) 는, 기수 분리기 (20) 내의 증기를 추기 (抽氣) 하여 선내 잡용 증기로서 공급한다. 선내 잡용 증기 조정 밸브 (70) 의 개도는, 제어부 (90) 에 의해 제어된다.
제어부 (90) 는, 배열 회수 장치 (300) 의 각 부를 제어하는 장치이다. 제어부 (90) 에는, 압력 센서 (27) 가 출력하는 압력 신호가 전달된다. 또, 제어부 (90) 는, 거버너 밸브 (35) 와 증기 덤프 밸브 (60) 와 선내 잡용 증기 조정 밸브 (70) 에 제어 신호를 전달하고, 이들 밸브의 개도를 제어한다.
제어부 (90) 는, 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 을 설정하여, 압력 센서 (27) 가 출력하는 과열 증기의 압력이 설정 압력 (Ps) 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하고, 압력 센서 (27) 가 출력하는 과열 증기의 압력이 설정 압력 (Ps) 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태로 하도록 증기 덤프 밸브 (60) 를 제어한다. 제어부 (90) 에 의한 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 의 설정 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 제어부 (90) 는, 예를 들어, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 등으로 구성되어 있다. 그리고, 각종 기능을 실현시키기 위한 일련의 처리는, 일례로서, 프로그램의 형식으로 기억 매체 등에 기억되어 있으며, 이 프로그램을 CPU 가 RAM 등에 판독 출력하여, 정보의 가공ㆍ연산 처리를 실행함으로써, 각종 기능이 실현된다. 또한, 프로그램은, ROM 이나 그 밖의 기억 매체에 미리 인스톨해 두는 형태나, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기억된 상태로 제공되는 형태, 유선 또는 무선에 의한 통신 수단을 통해 배신 (配信) 되는 형태 등이 적용되어도 된다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등이다.
다음으로, 상기 서술한 내연 기관 시스템의 제어 방법에 대하여 설명한다.
디젤 주기 (100) 가 운전을 개시하면, 과급기 (200) 에서 압축된 압축 공기가 디젤 주기 (100) 로 공급되어, 도시되지 않은 연료와 함께 통 내에서 연소가 행해진다. 디젤 주기 (100) 에서 연소가 행해진 후의 배기 가스는, 과급기 (200) 의 터빈 (210) 을 거쳐 배기 가스관 (L1) 을 지나 배기 가스 이코노마이저 (10) 로 유도된다. 배기 가스는, 배기 가스 이코노마이저 (10) 내를 통과할 때에 과열기 (11) 및 증발기 (12) 와 열 교환을 한다. 증발기 (12) 로 유도된 물은, 배기 가스와 열 교환함으로써 습한 증기가 된다. 이 습한 증기는, 기수 분리기 (20) 로 유도되어 수분이 분리된 후, 배기 가스 이코노마이저 (10) 의 과열기 (11) 로 유도된다. 과열기 (11) 로 유도된 증기는, 배기 가스와 열 교환함으로써 과열 증기가 된다.
과열기 (11) 에 의해 생성된 과열 증기는, 과열 증기 공급관 (L2) 으로 유도된다. 과열 증기 공급관 (L2) 으로 유도된 과열 증기는, 주스톱 밸브 (도시 생략) 및 거버너 밸브 (35) 를 거쳐 증기 터빈 (30) 에 공급된다. 증기 터빈 (30) 은, 유도된 증기에 의해 회전 구동되고, 이 회전 출력이 발전기 (40) 로 전달된다. 발전기 (40) 에서는, 증기 터빈 (30) 으로부터 얻어진 회전 출력에 의해 발전하고, 그 발전 출력을 출력 전선 (41) 및 차단기 (80) 를 통해 선내 전력 계통 (400) 으로 공급한다.
다음으로, 제어부 (90) 에 의한 거버너 밸브 (35) 및 증기 덤프 밸브 (60) 의 개도 제어에 대하여 설명한다.
제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 가 운전을 개시하여 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력이 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 에 도달하면, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력을 설정 압력 (Ps) 미만으로 하기 위해 증기 덤프 밸브 (60) 를 개방 상태로 한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력 (최대 출력을 100 ％ 로 한 경우의 출력의 비율) 이 40 ％ 에 이를 때까지는, 증기 덤프 밸브 (60) 의 개도를 전체 개방 상태가 되는 100 ％ 로 유지한다. 이것은, 디젤 주기 (100) 의 출력이 30 ％ 미만인 경우에 거버너 밸브 (35) 가 폐쇄 상태가 되어 기수 분리기 (20) 로부터 증기 터빈 (30) 으로 증기가 유도되지 않아, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력이 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력에 도달해 있기 때문이다.
한편, 제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 40 ％ 를 초과하면, 디젤 주기 (100) 의 출력의 증가에 따라 증기 덤프 밸브 (60) 의 개도를 점차 감소시킨다. 제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 45 ％ 이상이 되는 영역에서는, 증기 덤프 밸브 (60) 의 개도를 전체 폐쇄 상태가 되는 0 ％ 로 유지한다.
또한, 도 2 에 나타내는 예는, 증기 터빈 (30) 의 급정지 등이 발생하지 않는 통상의 운전 상태에 있어서의 증기 덤프 밸브 (60) 의 개도를 나타낸 것이다. 증기 터빈 (30) 의 급정지 등이 발생하여, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력이 급상승하는 경우에는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 45 ％ 이상이 되는 영역이라 하더라도 증기 덤프 밸브 (60) 가 개방 상태가 된다.
제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 소정 출력 (도 2 에 나타내는 예에서는 30 ％) 에 도달하면, 거버너 밸브 (35) 의 개도를 전체 폐쇄 상태의 0 ％ 에서부터 서서히 증가시킨다.
여기에서, 제어부 (90) 는, 1 분간 (단위 시간) 당 개도의 증가량을 일정량 이하로 제한하도록 거버너 밸브 (35) 를 제어한다. 이것은, 기수 분리기 (20) 의 증기의 단위 시간당 압력 저하를 일정량 이하로 제한하여, 캐비테이션의 발생을 방지하기 위해서이다. 이와 같이, 본 실시형태의 제어부 (90) 는, 압력 센서 (27) 가 출력하는 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어하는 것이다.
또한, 기수 분리기 (20) 의 증기의 1 분간 (단위 시간) 당 압력 저하량의 상한값은, 예를 들어, 0.1 ㎏/㎠ 로 하는 것이 바람직하다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 증가함에 따라, 1 분간 (단위 시간) 당 개도의 증가량을 일정량 이하로 유지하면서 거버너 밸브 (35) 의 개도를 점차 증가시킨다. 도 2 에 나타내는 예에서, 제어부 (90) 는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 를 초과하는 경우에, 전체 개방 상태인 100 ％ 의 개도가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어한다.
디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 를 초과하는 경우에, 거버너 밸브 (35) 를 전체 개방으로 하고 있는 것은, 거버너 밸브 (35) 의 개도를 100 ％ 미만으로 하는 경우에 발생하는 스로틀 손실 (스로틀 로스) 을 없애기 위해서이다. 일반적으로, 스로틀 손실 (스로틀 로스) 을 없애기 위해 거버너 밸브 (35) 를 전체 개방하여 운전하는 것을, 변압 운전이라고 부른다. 변압 운전에 있어서는, 디젤 주기 (100) 의 출력이 일정 출력 (예를 들어, 55 ％) 을 초과하는 경우에 디젤 주기 (100) 의 출력에 따라 증기 터빈 (30) 에 유입되는 과열 증기의 압력이 변화한다.
다음으로, 도 3 의 플로차트 및 도 4, 도 5 를 참조하여, 도 1 에 나타내는 제어부 (90) 가 실행하는 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 의 설정 처리를 설명한다.
스텝 S301 에 있어서, 제어부 (90) 는, 발전기 (40) 가 발생시키는 전력의 주파수가 선내 전력 계통 (400) 의 계통 주파수에 도달하여, 차단기 (80) 를 오프 상태에서 온 상태로 전환했는지 여부를 판정한다. 제어부 (90) 는, 차단기 (80) 가 온 상태라고 판단한 경우 (스텝 S301 에서 '예'), 스텝 S302 로 처리를 진행시킨다. 차단기 (80) 가 온 상태가 되는 경우에는, 거버너 밸브 (35) 가 개방 상태가 되어 증기 터빈 (30) 의 기동이 개시되어 있다.
스텝 S302 에 있어서, 제어부 (90) 는, 증기 덤프 밸브 (60) 가 전체 폐쇄 상태인지 여부를 판정한다. 제어부 (90) 는, 증기 덤프 밸브 (60) 가 전체 폐쇄 상태라고 판단한 경우 (스텝 S302 에서 '예'), 스텝 S303 으로 처리를 진행시킨다. 증기 덤프 밸브 (60) 가 전체 폐쇄 상태인 경우에는, 거버너 밸브 (35) 가 개방 상태가 되어 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력이 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 미만으로 되어 있다.
스텝 S303 에 있어서, 제어부 (90) 는, 차단기 (80) 가 온 상태이고, 또한 증기 덤프 밸브 (60) 가 전체 폐쇄 상태인 것으로부터, 증기 터빈 (30) 이 운전 중이라고 판단한다. 제어부 (90) 는, 운전 모드에 의해 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 을 설정한다.
스텝 S304 에 있어서, 제어부 (90) 는, 차단기 (80) 가 오프 상태이거나, 혹은 증기 덤프 밸브 (60) 가 개방 상태인 것으로부터, 증기 터빈 (30) 이 정지 중이라고 판단한다. 제어부 (90) 는, 정지 모드에 의해 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps) 을 설정한다.
또한, 제어부 (90) 는, 증기 터빈 (30) 이 긴급 정지하여 차단기 (80) 가 온 상태에서 오프 상태로 전환된 경우에는, 스텝 S301 에서 '아니오' 라고 판정하여 운전 모드를 정지 모드로 전환한다. 즉, 제어부 (90) 는, 도 5 에 나타내는 설정 압력 (Ps2) 과 실(實)증기 압력 (Pa) 에 의해 증기 덤프 밸브 (60) 의 개폐 상태를 제어하는 모드를, 도 4 에 나타내는 설정 압력 (Ps1) 과 설계 증기 압력 (Pd) 에 의해 증기 덤프 밸브 (60) 의 개폐 상태를 제어하는 모드로 전환한다.
이하, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Ps) 을 설정하는 운전 모드 및 정지 모드에 대하여 설명한다.
먼저 처음에, 도 4 를 참조하여 정지 모드에 대하여 설명한다.
도 4 에 실선으로 나타내는 압력 (이하, 설정 압력 (Ps1) 이라고 한다.) 은, 제어부 (90) 가 정지 모드에 있어서 설정하는 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력이다. 도 4 에 일점 쇄선으로 나타내는 압력 (이하, 설계 증기 압력 (Pd) 이라고 한다.) 은, 디젤 주기 (100) 의 출력과 출력에 따라 변동되는 설계 증기 압력 (Pd) 의 대응 관계를 나타내는 테이블 정보로부터 얻어지는 압력의 일례이다. 도 4 에 이점 쇄선으로 나타내는 압력 (이하, 설정 압력 (Pref) 이라고 한다.) 은, 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력의 비교예이다. 도 4 에 나타내는 비교예는, 증기 덤프 밸브 (60) 가 개방 상태가 되는 설정 압력을 디젤 주기 (100) 의 출력에 상관없이 일정값으로 설정하는 예이다.
또한, 설정 압력 (Pref) 은, 디젤 주기 (100) 의 출력이 100 ％ 가 되는 경우의 설계 증기 압력 (Pd) 보다 더욱 충분히 높은 압력값 (P3) 으로 되어 있다. 이것은, 배열 회수 장치 (300) 가 통상 운전하는 경우의 설계 증기 압력 (Pd) 보다 충분히 높은 압력값 (P3) 으로 설정 압력 (Pref) 을 설정함으로써, 배열 회수 장치 (300) 의 통상 운전 중에 증기가 증기 덤프 밸브 (60) 로부터 유출되지 않도록 하기 위해서이다. 이것은, 배열 회수 장치 (300) 에 이상 (증기 압력의 급상승) 이 발생하지 않는 한은, 증기를 낭비하지 않는다고 하는 설계 사상에 기초하는 것이다. 이 종래의 설계 사상은, 기수 분리기로부터 유도되는 증기를 복수기 등으로 유도하지 않고, 증기의 전체량을 선내 잡용 증기 등으로서 이용한다고 하는 사상이다.
여기에서, 설계 증기 압력 (Pd) 은, 디젤 주기 (100) 의 출력과 출력에 따라 변동되는 설계 증기 압력 (Pd) 의 대응 관계를 나타내는 테이블 정보로부터 얻어지는 압력이다. 이 테이블 정보는, 일정한 환경 조건에 있어서 미리 측정한 디젤 주기 (100) 의 출력과 그 출력에 대해 얻어지는 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 관계를 대응시키는 정보이다. 테이블 정보는, 제어부 (90) 의 기억부 (도시 생략) 에 미리 기억되어 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (90) 가 증기 터빈 (30) 의 정지 중에 증기 덤프 밸브 (60) 에 설정하는 설정 압력 (Ps1) 은, 설계 증기 압력 (제 1 압력) (Pd) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력 (제 2 압력) 으로 되어 있다. 도 4 에 나타내는 예에서는, 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 상관없이, 항상 설계 증기 압력 (Pd) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력을 설정 압력 (Ps1) 으로 하고 있다.
여기에서, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Pref) 을 설정하는 경우와, 설정 압력 (Ps1) 을 설정하는 경우의 차이에 대하여 설명한다. 여기에서는, 일례로서, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 에 도달함에 따라 증기 터빈 (30) 을 기동하는 경우에 대하여 설명한다.
제어부 (90) 가 설정 압력 (Pref) 을 설정하는 경우, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 에 도달하고 나서 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태로부터 열기 시작하지만, 이 시점에 있어서의 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력은 압력값 (P3) 으로 되어 있다. 따라서, 캐비테이션의 발생을 방지하기 위해 기수 분리기 (20) 의 증기의 1 분간 (단위 시간) 당 압력 저하량을 Pdif [㎏/㎠] 로 한 경우, 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 전환하는 데에 필요로 하는 시간은, (P3 － P1)/Pdif [분] 이 된다. 여기에서, P1 은, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 인 경우의 설계 증기 압력 (Pd) 의 압력값이다.
한편, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Ps1) 을 설정하는 경우, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 에 도달하고 나서 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태로부터 열기 시작하지만, 이 시점에 있어서의 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력은 압력값 (P2) 으로 되어 있다. 이것은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 디젤 주기 (100) 의 출력이 55 ％ 인 경우의 설정 압력 (Ps1) 이 압력값 (P2) 으로 되어 있기 때문이다.
따라서, 캐비테이션의 발생을 방지하기 위해 기수 분리기 (20) 의 증기의 1 분간 (단위 시간) 당 압력 저하량을 Pdif [㎏/㎠] 로 한 경우, 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 전환하는 데에 필요로 하는 시간은, (P2 － P1)/Pdif [분] 이 된다.
이와 같이, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Pref) 을 설정하는 경우에 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 전환하는 데에 필요로 하는 시간이 (P3 － P1)/Pdif [분] 이다. 한편, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Ps1) 을 설정하는 경우에 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 전환하는 데에 필요로 하는 시간이 (P2 － P1)/Pdif [분] 이다. 따라서, 제어부 (90) 가 설정 압력 (Ps1) 을 설정하는 경우의 쪽이, 거버너 밸브 (35) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 전환하는 데에 필요로 하는 시간이, (P3 － P2)/Pdif [분] 만큼 단축된다.
또, 도 4 에 나타내는 예에서는, 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 상관없이, 항상 설계 증기 압력 (Pd) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력을 설정 압력 (Ps1) 으로 하는 것으로 하였지만, 다른 양태여도 된다. 예를 들어, 설계 증기 압력 (Pd) 의 값 그 자체를 설정 압력 (Ps1) 으로서 설정해도 된다.
또 예를 들어, 설계 증기 압력 (Pd) 에 가산하는 압력을 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 따라 상이하게 하도록 해도 된다. 이 경우, 설계 증기 압력 (Pd) 에 가산하는 압력은, 0 이상 또한 일정 압력 (Pc) 이하의 범위로 한다. 요컨대, 제어부 (90) 는, 설계 증기 압력 (Pd) 이상 또한 설계 증기 압력 (Pd) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력 이하가 되도록, 설계 증기 압력 (Pd) 에 따라 변동되는 설정 압력 (Ps1) 을 설정하도록 해도 된다.
또한, 일정 압력 (Pc) 을 0 보다 큰 적절한 값으로 설정함으로써, 설계 증기 압력 (Pd) 의 값과 설정 압력 (Ps1) 의 값이 일치 또는 근접함으로써 헌팅 현상 (증기 덤프 밸브 (60) 가 개폐를 반복함에 따른 진동 현상) 이 발생하는 문제를 억제할 수 있다.
다음으로, 도 5 를 참조하여 운전 모드에 대하여 설명한다.
제어부 (90) 가 설정하는 운전 모드는, 증기 터빈 (30) 의 운전 중에 증기 덤프 밸브 (60) 에 설정 압력 (Ps) 을 설정하는 모드이다.
도 5 에 실선으로 나타내는 압력 (이하, 설정 압력 (Ps2) 이라고 한다.) 은, 제어부 (90) 가 운전 모드에서 설정하는 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력이다. 도 5 에 일점 쇄선으로 나타내는 압력 (이하, 실증기 압력 (Pa) 이라고 한다.) 은, 압력 센서 (27) 로부터 제어부 (90) 에 출력되는 압력의 일례이다. 도 5 에 이점 쇄선으로 나타내는 압력 (이하, 설정 압력 (Pref) 이라고 한다.) 은, 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력의 비교예이다. 도 5 에 나타내는 비교예는, 도 4 에 나타내는 비교예와 동일하다.
또한, 설정 압력 (Pref) 은, 디젤 주기 (100) 의 출력이 100 ％ 가 되는 경우의 실증기 압력 (Pa) 보다도 더욱 충분히 높은 압력값 (P3) 으로 되어 있다. 이것은, 배열 회수 장치 (300) 가 통상 운전하는 경우의 실증기 압력 (Pa) 보다 충분히 높은 압력값 (P3) 으로 설정 압력 (Pref) 을 설정함으로써, 배열 회수 장치 (300) 의 통상 운전 중에 증기가 증기 덤프 밸브 (60) 로부터 유출되지 않도록 하기 위해서이다. 이것은, 배열 회수 장치 (300) 에 이상 (증기 압력의 급상승) 이 발생하지 않는 한은, 증기를 낭비하지 않는다고 하는 설계 사상에 기초하는 것이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (90) 가 증기 터빈 (30) 의 운전 중에 증기 덤프 밸브 (60) 에 설정하는 설정 압력 (Ps2) 은, 실증기 압력 (제 1 압력) (Pa) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력 (제 2 압력) 으로 되어 있다. 도 5 에 나타내는 예에서는, 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 상관없이, 항상 실증기 압력 (Pa) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력을 설정 압력 (Ps2) 으로 하고 있다.
또한, 이상에 있어서, 제어부 (90) 는, 실증기 압력 (Pa) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력을 설정 압력 (Ps2) 으로서 설정하는 것으로 하였다. 여기에서 제어부 (90) 는, 설정 압력 (Ps2) 을 적어도 일정 시간 내에는 갱신하지 않는 것으로 한다. 이것은, 설정 압력 (Ps2) 을 실시간으로 갱신함으로써, 실증기 압력 (Pa) 의 급상승에 수반하여 설정 압력 (Ps2) 이 급상승하여, 증기 덤프 밸브 (60) 에 의한 과잉 증기의 배출이 이루어지지 않는 문제를 피하기 위해서이다.
또, 도 5 에 나타내는 예에서는, 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 상관없이, 항상 실증기 압력 (Pa) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력을 설정 압력 (Ps2) 으로 하는 것으로 하였지만, 다른 양태여도 된다.
예를 들어, 실증기 압력 (Pa) 의 값 그 자체를 설정 압력 (Ps2) 으로서 설정해도 된다.
또 예를 들어, 실증기 압력 (Pa) 에 가산하는 압력을 디젤 주기 (100) 의 출력의 값에 따라 상이하게 하도록 해도 된다. 이 경우, 실증기 압력 (Pa) 에 가산하는 압력은, 0 이상 또한 일정 압력 (Pc) 이하의 범위로 한다. 요컨대, 제어부 (90) 는, 실증기 압력 (Pa) 이상 또한 실증기 압력 (Pa) 에 일정 압력 (Pc) 을 가산한 압력 이하가 되도록, 실증기 압력 (Pa) 에 따라 변동되는 설정 압력 (Ps2) 을 설정하도록 해도 된다.
또한, 일정 압력 (Pc) 을 0 보다 큰 적절한 값으로 설정함으로써, 실증기 압력 (Pa) 의 값과 설정 압력 (Ps2) 의 값이 일치 또는 근접함으로써 헌팅 현상 (증기 덤프 밸브 (60) 가 개폐를 반복함에 따른 진동 현상) 이 발생하는 문제를 억제할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5 에서 설명한 압력값 (P1, P2, P3) 의 값은, 예를 들어, P1 ＝ 5.5 [㎏/㎠], P2 ＝ 7.0 [㎏/㎠], P3 ＝ 13.0 [㎏/㎠] 이다. 또, 일정 압력 (Pc) 의 값으로서, 2.5 [㎏/㎠] 이하 범위의 임의의 값 (예를 들어, 1.5 [㎏/㎠]) 을 채용할 수 있다. 또한, 1.5 [㎏/㎠] 의 값은, 헌팅 현상이 발생하는 문제를 확실하게 억제하는 것이 가능한 값의 일례이다.
이상 설명한 본 실시형태가 나타내는 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 배열 회수 장치 (300) 에 의하면, 기수 분리기 (20) 의 증기 (주증기) 의 압력은, 제어부 (90) 가 테이블 정보로부터 취득하는 설계 증기 압력 (Pd) 혹은 압력 센서 (27) 가 출력하는 실증기 압력 (Pa) 과 동일하거나 그것보다 일정 압력 (Pc) 이 가산된 압력 (제 2 압력) 이하의 범위로 유지된다. 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력은 디젤 주기 (100) 의 출력에 따라 변동되지만, 제어부 (90) 가 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력에 따라 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps1, Ps2) 을 적절히 설정한다. 그 때문에, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력은, 디젤 주기 (100) 의 출력에 따른 적절한 범위 내로 유지된다. 이로써, 증기 덤프 밸브 (60) 의 설정 압력 (Ps1, Ps2) 을 디젤 주기 (100) 의 출력에 상관없이 일정값으로 설정하는 경우에 비해, 디젤 주기 (100) 의 출력에 대해 기수 분리기 (20) 내의 증기의 압력이 높게 유지되는 것이 방지된다. 따라서, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈 (30) 의 기동 시간의 단축이 가능해진다.
본 실시형태의 배열 회수 장치 (300) 에 있어서는, 제어부 (90) 가, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어한다.
이와 같이 함으로써, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되기 때문에, 기수 분리기 (20) 내의 물의 압력이 그 물의 온도에 있어서의 포화 증기압을 하회하지 않도록 유지되어, 캐비테이션의 발생이 억제된다.
또, 본 실시형태의 내연 기관 시스템은, 디젤 주기 (100) 와, 상기 서술한 배열 회수 장치 (300) 를 구비하고 있다.
상기 서술한 배열 회수 장치 (300) 를 구비하고 있기 때문에, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈 (30) 의 기동 시간을 단축시킬 수 있는 내연 기관 시스템을 제공할 수 있다.
또, 본 실시형태의 선박은, 상기 서술한 내연 기관 시스템을 구비하고 있다.
상기 서술한 내연 기관 시스템을 구비하고 있기 때문에, 기수 분리기 (20) 의 증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 거버너 밸브 (35) 의 개도를 제어하는 경우라 하더라도, 증기 터빈 (30) 의 기동 시간을 단축시킬 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
10 : 배기 가스 이코노마이저
20 : 기수 분리기
25 : 보일러 수 순환 펌프
27 : 압력 센서 (출력부)
30 : 증기 터빈
35 : 거버너 밸브 (조정 밸브)
40 : 발전기
50 : 복수기
55 : 복수 펌프
60 : 증기 덤프 밸브
70 : 선내 잡용 증기 조정 밸브
80 : 차단기
90 : 제어부
100 : 디젤 주기 (내연 기관)
200 : 과급기
300 : 배열 회수 장치
400 : 선내 전력 계통
L1 : 배기 가스관
L2 : 과열 증기 공급관
L3 : 증기 배관
Pa : 실증기 압력
Pd : 설계 증기 압력
Ps1, Ps2 : 설정 압력

Claims (7)

  1. 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스로부터 열 회수함으로써 생성된 주증기가 유도되는 기수 분리기와,
    상기 기수 분리기로부터 유도되는 상기 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
    상기 기수 분리기로부터 상기 증기 터빈으로 유입되는 상기 주증기의 유량을 조정하는 조정 밸브와,
    상기 기수 분리기에 접속되는 증기 덤프 밸브와,
    상기 기수 분리기의 상기 주증기의 압력인 제 1 압력을 출력하는 출력부와,
    상기 출력부가 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하고, 상기 출력부가 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태로 하도록 상기 증기 덤프 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부가, 상기 기수 분리기에 있어서의 캐비테이션의 발생을 방지하기 위해, 상기 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 상기 조정 밸브의 개도를 제어하고,
    상기 제어부가, 상기 제 1 압력 이상 또한 그 제 1 압력에 일정 압력을 가산한 제 2 압력 이하가 되도록 상기 제 1 압력에 따라 변동되는 상기 설정 압력을 설정하는 배열 회수 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 주증기의 압력을 검출하는 압력 센서인 배열 회수 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 내연 기관의 출력과 그 출력에 따라 변동되는 설계 증기 압력의 대응 관계를 나타내는 테이블 정보에 기초하여, 상기 내연 기관의 출력에 대응하는 상기 설계 증기 압력을 상기 제 1 압력으로서 출력하는 배열 회수 장치.
  5. 상기 내연 기관과,
    제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 배열 회수 장치를 구비하는 내연 기관 시스템.
  6. 제 5 항에 기재된 내연 기관 시스템을 구비하고 있는 선박.
  7. 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스로부터 열 회수함으로써 생성되는 주증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비하는 배열 회수 장치의 제어 방법으로서,
    기수 분리기로 유도되는 상기 주증기의 압력인 제 1 압력을 출력하는 출력 공정과,
    상기 출력 공정이 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 이상이 되는 경우에 개방 상태로 하고, 상기 출력 공정이 출력하는 상기 주증기의 압력이 설정 압력 미만이 되는 경우에 폐쇄 상태로 하도록 상기 기수 분리기에 접속되는 증기 덤프 밸브를 제어하는 제어 공정을 구비하고,
    상기 제어 공정이, 상기 기수 분리기에 있어서의 캐비테이션의 발생을 방지하기 위해, 상기 주증기의 압력의 단위 시간당 변동이 소정 압력 이하가 되도록 상기 기수 분리기로부터 상기 증기 터빈에 유입되는 상기 주증기의 유량을 조정하는 조정 밸브의 개도를 제어하고,
    상기 제어 공정이, 상기 제 1 압력 이상 또한 그 제 1 압력에 일정 압력을 가산한 제 2 압력 이하가 되도록 상기 제 1 압력에 따라 변동되는 상기 설정 압력을 설정하는 배열 회수 장치의 제어 방법.
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