KR20130012750A - Power generation system for ships - Google Patents

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KR20130012750A
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유경남
유홍성
박동훈
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대우조선해양 주식회사
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Abstract

PURPOSE: A power generation system for a ship can provide electricity which has a converted voltage and frequency to a proper level when a main engine operates with variable RPM by containing a frequency-variable drive. CONSTITUTION: A power generation system for a ship comprises a reduction gear(20), a shaft generator(40), and a frequency-variable drive(50). The reduction gear is connected to a main engine(10), controls the speed of a rotary shaft of the main engine, and provides the controlled speed to a pitch-controllable propeller(30). The shaft generator is connected to the reduction gear and generates electricity when the main engine operates. The frequency-variable drive is connected to the shaft generator and controls frequency and voltage when the main engine operates with variable RPM. The frequency-variable drive comprises a filter part(52), a converter(53), and an inverter(54).

Description

선박용 전력 생산 시스템{Power generation system for ships}Power generation system for ships {Power generation system for ships}

본 발명은 선박용 전력 생산 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 메인 엔진의 알피엠이 가변 구동되더라도, 안정적인 전력 생산이 가능하도록 하여, 생산된 전력을 선박의 부하에 제공하는 선박용 전력 생산 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a power generation system for ships, and more particularly, to a power generation system for ships to provide a stable load of power, so that the produced power to the load of the ship, even if the ALPM of the main engine is variable drive.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 10-2010-0046794 (2010. 06. 15)에 기재된 '선박 추진용 엔진을 이용한 발전장치'들 수 있으며, 종래 선박의 메인 엔진에 연결되어, 프로펠러에 회전동력을 전달하는 출력 샤프트와 선박에 필요한 전력을 생산하기 위해 출력 샤프트에 발전기를 설치하는 기술이다.The background art of the present invention may be a 'generating device using a ship propulsion engine' described in Republic of Korea Patent Publication 10-2010-0046794 (2010. 06. 15), and is connected to the main engine of the conventional ship, This is a technology that installs a generator on the output shaft to produce the power required for the ship and an output shaft that transmits rotational power to the ship.

즉, 메인 엔진의 동력을 이용하여, 전력을 생산하여, 선박의 각종 부하에 공급함에 따라 에너지 절감의 효과를 가지는 것이다.In other words, by using the power of the main engine to produce power, supplying to the various loads of the ship has the effect of energy saving.

종래 메인 엔진의 동력을 이용한 전력 생산 시스템은 [도 3]에 도시된 바와 같이, 메인 엔진(10)의 회전 속도를 제어하는 감속 기어(20)에 축 발전기(40)를 설치하게 되는데 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상기 메인 엔진이 750RPM으로 일정하게 구동되어야, 상기 축 발전기(40)가 1500RPM으로 구동되어 안정적인 전력 생산이 가능해진다.In the conventional power generation system using the power of the main engine, as shown in FIG. 3, the shaft generator 40 is installed in the reduction gear 20 that controls the rotational speed of the main engine 10 [FIG. 2]. ], The main engine must be constantly driven at 750 RPM, so that the shaft generator 40 is driven at 1500 RPM to enable stable power production.

하지만, 종래 메인 엔진의 동력을 이용한 전력 생산 시스템에 있어, 메인 엔진의 RPM이 가변 구동되면, 전압과 주파수가 변화하여, 전력 생산이 불가능한 문제점이 있다.However, in the conventional power generation system using the power of the main engine, when the RPM of the main engine is variably driven, there is a problem that the power generation is impossible because the voltage and frequency change.

더불어, 해상 조건에 따라 메인 엔진의 RPM이 가변 시, 전력 생산이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
In addition, when the RPM of the main engine is variable according to the sea conditions, there is a problem that the power production is not made smoothly.

대한민국 등록특허 공보, 10-2010-0046794A, 2010. 06. 15, 3쪽 문단번호 [0013] 내지 [0014] 및 4쪽 문단번호 [0025] , 도면 2.Republic of Korea Patent Publication, 10-2010-0046794A, 2010. 06. 15, page 3 paragraph number [0013] to [0014] and page 4 paragraph number [0025], Figure 2.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,The present invention has been proposed to solve the above conventional problems,

본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템의 목적은 전력을 생산하는 축 발전기에 주파수가변드라이브(VFD)를 연결하여, 메인 엔진의 RPM가변 구동 시 및 외부 환경 변화 (heavy Weather Condition) 에도 안정적인 전력을 생산하는데 있다.The purpose of the marine power production system according to the present invention is to connect a frequency variable drive (VFD) to the shaft generator for producing power, to produce a stable power even when the RPM variable drive of the main engine and external weather conditions (heavy weather conditions) have.

다른 목적은, 주파수가변드라이브를 포함하여, 메인 엔진의 가변 알피엠 구동 시, 전압과 주파수를 적정 수준으로 변환한 전력을 제공하는데 있다.Another object is to provide a power that converts the voltage and frequency to an appropriate level when the variable AL drive of the main engine, including the frequency variable drive.

또 다른 목적은, 전원차단기를 더 포함하여, 축발전기에서 생산하는 전력을 연결 또는 차단을 용이하게 하는데 있다.Another object is to further include a power circuit breaker, to facilitate the connection or disconnection of the power produced by the generator.

또 다른 목적은, 메인 엔진이 일정 범위 내 RPM으로 가변 구동이 가능하도록 하는데 있다.Another object is to allow the main engine to be variable drive at a certain range of RPM.

또 다른 목적은, 감속 기어가 가변 구동이 가동하더라도, 안정적인 전력을 생산하는데 있다.
Another object is to produce a stable electric power, even if the reduction gear is operated.

본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템은 메인 엔진(Main Engine)과 연결되어, 상기 메인 엔진의 회전축 속도를 제어하여, 가변피치프로펠러(CPP-Controllable Pitch Propeller)에 제공하는 감속 기어(Reduction Gear), 상기 감속 기어와 연결되어, 상기 메인 엔진의 구동 시, 전력을 생산하는 축 발전기(Shaft Generator) 및 상기 축발전기와 연결되어, 상기 메인 엔진의 가변 알피엠(RPM-Revolution Per Minute)으로 구동 시, 주파수 및 전압을 조절하는 주파수가변드라이브(VFD-Variable Frequency Driver)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Marine power production system according to the present invention is connected to the main engine (Main Engine), controlling the speed of the rotation axis of the main engine, the reduction gear (Reduction Gear) for providing a variable pitch propeller (CPP-Controllable Pitch Propeller), the It is connected to the reduction gear, and is connected to the shaft generator (shaft generator) for producing power when the main engine is driven, and the shaft generator, when driving with a variable RPM (RPM-Revolution Per Minute) of the main engine, frequency and Characterized in that it includes a variable frequency drive (VFD-Variable Frequency Driver) for adjusting the voltage.

또한, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템에 있어, 주파수가변드라이브는 교류 전압을 입력하는 필터부, 상기 필터부와 연결되어, 교류전력을 직류전력으로 변환시키는 컨버터, 상기 컨버터와 연결되어, 직류전력의 전압과 주파수를 조절하여, 교류전력으로 변환시키는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the marine power production system according to the present invention, the frequency variable drive is connected to the filter unit for inputting an AC voltage, the filter unit, converting the AC power to DC power, connected to the converter, DC power By adjusting the voltage and frequency of the inverter, characterized in that it comprises an inverter to convert to AC power.

또한, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템에 있어, 주파수가변드라이브는 상기 필터부의 입력단과 상기 인버터의 출력단 중 어느 한 곳 이상에 전원차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the marine power production system according to the present invention, the variable frequency drive is characterized in that it further comprises a power circuit breaker at any one or more of the input terminal of the filter unit and the output terminal of the inverter.

또한, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템에 있어, 메인 엔진은 500~750 RPM으로 가변 구동 되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the marine power production system according to the present invention, the main engine is characterized in that the variable drive at 500 ~ 750 RPM.

또한, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템에 있어, 감속 기어는 1200~1500 RPM으로 가변 구동 되는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the marine power production system according to the present invention, the reduction gear is characterized in that the variable drive at 1200 ~ 1500 RPM.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템은 전력을 생산하는 축 발전기에 주파수가변드라이브(VFD)를 연결함으로써, 메인 엔진의 RPM가변 구동 시에도 안정적인 전력을 생산할 수 있으며, 선박 전력을 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the ship power production system according to the present invention by connecting the variable frequency drive (VFD) to the shaft generator for producing power, can produce a stable power even when the RPM variable drive of the main engine, It is effective to operate efficiently.

또한, 주파수가변드라이브를 포함함으로써, 메인 엔진의 가변 알피엠 구동 시, 전압과 주파수를 적정 수준으로 변환한 전력을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, by including the variable frequency drive, there is an effect that can provide the power to convert the voltage and frequency to the appropriate level when the variable AL drive of the main engine.

또한, 전원차단기를 더 포함함으로써, 축발전기에서 생산하는 전력을 연결 또는 차단을 용이하게 하는 효과가 있다.In addition, by further including a power circuit breaker, there is an effect of facilitating connection or disconnection of the power produced by the generator.

또한, 메인 엔진 및 감속 기어가 가변 구동이 가동하더라도, 안정적인 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
In addition, even if the variable drive of the main engine and the reduction gear operates, there is an effect that can produce a stable power.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템의 전체 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템의 메인 엔진, 축 발전기, 및 가변피치프로펠러의 구동 조건을 나타내는 개념도.
도 3은 종래 선박용 전력 생산 시스템의 전체 개념도.
도 4는 종래 선박용 전력 생산 시스템의 메인 엔진, 축 발전기, 및 가변피치프로펠러의 구동 조건을 나타내는 개념도.1 is an overall conceptual diagram of a marine power production system according to the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the driving conditions of the main engine, shaft generator, and variable pitch propeller of the ship power production system according to the present invention.
3 is an overall conceptual diagram of a conventional marine power production system.
4 is a conceptual diagram showing driving conditions of a main engine, a shaft generator, and a variable pitch propeller of a conventional ship power generation system.

이하, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, specific details for implementing the ship power production system according to the present invention.

[도 1]은 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템의 전체 개념도를 나타내는 도면으로, 메인 엔진(10), 감속 기어(20), 가변피치프로펠러(30), 축 발전기(40), 주파수가변드라이브(50) 및 메인스위치보드(60)를 포함한다.
1 is a view showing the overall conceptual diagram of the ship power production system according to the present invention, the main engine 10, reduction gear 20, variable pitch propeller 30, shaft generator 40, frequency variable drive ( 50) and the main switch board 60.

상기 메인 엔진(10, Main Engine)은 선박의 추진을 위해 동력을 발생시키고, 상기 가변피치프로펠러(30, CPP-Controllable Pitch Propeller)는 상기 메인 엔진(10)의 동력으로 회전 구동된다.The main engine (10) generates power for propulsion of the ship, and the variable pitch propeller (30, CPP-Controllable Pitch Propeller) is rotationally driven by the power of the main engine (10).

본 발명에 따른 상기 메인 엔진(10)은 500~750RPM의 범위 내에서 구동하는 것이 가능하다.
The main engine 10 according to the present invention can be driven within the range of 500 ~ 750RPM.

상기 감속 기어(20, Reduction Gear)는 상기 메인 엔진(10)과 연결되어, 상기 메인 엔진(10)의 회전축 속도를 제어하여, 상기 가변피치프로펠러(30)에 제공하는 역할을 한다.
The reduction gear 20 is connected to the main engine 10 to control the speed of the rotation shaft of the main engine 10 to serve the variable pitch propeller 30.

상기 축 발전기(40, Shaft Generator)는 상기 감속 기어(20)와 연결되어, 상기 메인 엔진(10)의 구동 시, 전력을 생산하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 축 발전기(40)의 구동으로, 생산된 전력은 선박의 각종 부하에 공급할 수 있어, 선박 전력 운용의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.The shaft generator 40 is connected to the reduction gear 20, and serves to produce power when the main engine 10 is driven, and is driven by the shaft generator 40 according to the present invention. In addition, the generated power can be supplied to various loads of the ship, and there is an advantage that can increase the efficiency of the ship power operation.

본 발명에 따른 상기 축 발전기(40)는 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상기 메인 엔진(10)의 RPM가변 구동에 따라, 1200~1500RPM으로 구동된다.
The shaft generator 40 according to the present invention, as shown in Figure 2, is driven at 1200 ~ 1500 RPM, depending on the RPM variable drive of the main engine 10.

상기 주파수가변드라이브(50, VFD-Variable Frequency Driver)는 상기 축 발전기와 연결되어, 상기 메인 엔진의 가변 알피엠(RPM-Revolution Per Minute)으로 구동 시, 주파수 및 전압을 조절하는 역할을 한다.The frequency variable drive 50 (VFD-Variable Frequency Driver) is connected to the shaft generator, and controls the frequency and voltage when driven by the variable RPM (RPM-Revolution Per Minute) of the main engine.

본 발명에 따른 상기 주파수가변드라이브(50)는 제1전원차단기(51), 필터부(52), 컨버터(53), 인버터(54) 및 제2전원차단기(55)를 포함한다.The frequency variable drive 50 according to the present invention includes a first power circuit breaker 51, a filter unit 52, a converter 53, an inverter 54, and a second power circuit breaker 55.

상기 제1전원차단기(51)는 상기 축 발전기(40)에서 전달되는 전력을 공급 또는 차단하는 역할을 하며, 상기 필터부(51)는 일측이 상기 제1전원차단기(51)와 연결되어, 상기 컨버터(53)에 교류 전압을 입력하는 역할을 한다.The first power circuit breaker 51 serves to supply or block power transmitted from the shaft generator 40, and the filter unit 51 is connected to the first power circuit breaker 51 on one side thereof. It serves to input an AC voltage to the converter 53.

본 발명의 실시예에서 상기 제1전원차단기(51)는 기중차단기(ACB-air circuit breaker)로 구현하였다.In the embodiment of the present invention, the first power circuit breaker 51 is implemented as an ACB-air circuit breaker.

상기 컨버터(53)는 상기 필터부(53)와 연결되어, 교류(AC)전력을 직류(DC)전력으로 변환시키는 역할을 하며, 상기 인버터(54)는 상기 컨버터(53)와 DC 버스(DC bus)로 연결되어, 직류전력의 전압과 주파수를 조절하여, 교류전력으로 변환시키는 역할을 한다.The converter 53 is connected to the filter unit 53 to convert AC power to DC power, and the inverter 54 is connected to the converter 53 and the DC bus. bus), and controls the voltage and frequency of DC power, and converts it into AC power.

즉, 본 발명에 따른 상기 인버터(54)를 포함함으로써, 상기 메인 엔진(10) 및 감속 기어(20)의 알피엠(RPM)이 가변되더라도 주파수 및 전압의 조절이 가능함에 따라 선박에 안정적인 전력의 공급이 가능한 것이다.That is, by including the inverter 54 according to the present invention, even if the RPM (RPM) of the main engine 10 and the reduction gear 20 is variable, it is possible to adjust the frequency and voltage supply of stable power to the ship This would be possible.

또한, 본 발명에 따른 상기 주파수가변드라이브(50)는 상기 메인스위치보드(60, MSBD-main switchboard)와 연결되는 지점에 제2전원차단기(55)를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 제2전원차단기(55)를 이용하여, 상기 축 발전기(40)에서 생산된 전력을 공급 또는 차단하는 것이다.
In addition, the frequency variable drive 50 according to the present invention preferably includes a second power circuit breaker 55 at a point connected to the main switchboard 60 (MSBD-main switchboard), the second power circuit breaker Using 55, to supply or cut off the power produced by the shaft generator 40.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 전력 생산 시스템을 적용하면, 전력을 생산하는 축 발전기에 주파수가변드라이브(VFD)를 연결함으로써, 메인 엔진의 RPM가변 구동 시에도 안정적인 전력을 생산할 수 있으며, 선박 전력을 효율적으로 운용할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.
As described above, by applying the marine power production system according to the present invention, by connecting the frequency variable drive (VFD) to the shaft generator for producing power, it is possible to produce a stable power even when the RPM variable drive of the main engine, It will be able to enjoy the efficient operation of ship power.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 선박용 전력 생산 시스템으로 구현할 수 있다.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and various power generation systems for ships may be implemented in a range without departing from the technical idea of the present invention.

10 : 메인 엔진
20 : 감속 기어
30 : 가변피치프로펠러
40 : 축 발전기
50 : 주파수가변드라이브
51 : 제1전원차단기
52 : 필터부
53 : 컨버터
54 : 인버터
55 : 제2전원차단기
60 : 메인스위치보드10: main engine
20: reduction gear
30: variable pitch propeller
40: shaft generator
50: Frequency variable drive
51: first power circuit breaker
52: filter unit
53: converter
54: inverter
55: second power circuit breaker
60: main switch board

Claims (5)

여객선 메인 추진 시스템에 있어서,
메인 엔진(Main Engine)과 연결되어, 상기 메인 엔진의 회전축 속도를 제어하여, 가변피치프로펠러(CPP-Controllable Pitch Propeller)에 제공하는 감속 기어(Reduction Gear);
상기 감속 기어와 연결되어, 상기 메인 엔진의 구동 시, 전력을 생산하는 축 발전기(Shaft Generator) 및
상기 축발전기와 연결되어, 상기 메인 엔진의 가변 알피엠(RPM-Revolution Per Minute)으로 구동 시, 주파수 및 전압을 조절하는 주파수가변드라이브(VFD-Variable Frequency Driver)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 전력 생산 시스템.
In the passenger ship main propulsion system,
A reduction gear connected to a main engine and controlling a rotational shaft speed of the main engine and providing the variable pitch propeller to a controllable pitch propeller;
A shaft generator connected to the reduction gear to generate electric power when the main engine is driven;
Ship power is characterized in that it is connected to the shaft generator, a variable frequency drive (VFD-Variable Frequency Driver) for controlling the frequency and voltage when driven by a variable RPM (RPM-Revolution Per Minute) of the main engine system.
제1항에 있어서,
상기 주파수가변드라이브는
교류 전압을 입력하는 필터부;
상기 필터부와 연결되어, 교류전력을 직류전력으로 변환시키는 컨버터;
상기 컨버터와 연결되어, 직류전력의 전압과 주파수를 조절하여, 교류전력으로 변환시키는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 전력 생산 시스템.
The method of claim 1,
The frequency variable drive is
A filter unit for inputting an AC voltage;
A converter connected to the filter unit to convert AC power into DC power;
And an inverter connected to the converter and controlling the voltage and frequency of the DC power to convert the power to AC power.
제2항에 있어서,
상기 주파수가변드라이브는,
상기 필터부의 입력단과 상기 인버터의 출력단 중 어느 한 곳 이상에 전원차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 전력 생산 시스템.
The method of claim 2,
The frequency variable drive,
Ship power generation system further comprises a power circuit breaker in any one or more of the input terminal of the filter unit and the output terminal of the inverter.
제1항에 있어서,
상기 메인 엔진은 500~750 RPM으로 가변 구동 되는 것을 특징으로 하는 선박용 전력 생산 시스템.
The method of claim 1,
The main engine is a marine power production system characterized in that the variable drive at 500 ~ 750 RPM.
제4항에 있어서,
상기 감속 기어는 1200~1500 RPM으로 가변 구동 되는 것을 특징으로 하는 선박용 전력 생산 시스템.
5. The method of claim 4,
The reduction gear is a marine power production system characterized in that the variable drive at 1200 ~ 1500 RPM.
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