KR20200048260A - Hybrid propulsion system capable of sailing at optimal efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박의 추진시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반류계측기와 축계센서에 의한 계측정보에 따라 운항모드별 최적운항이 가능하도록 할 수 있는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a propulsion system of a ship, and more particularly, to a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation, which enables optimum operation for each operation mode according to measurement information by a backflow measuring instrument and a shaft sensor. .
대형선박은 주기엔진에 의한 추진시스템과 발전기에 의한 발전시스템으로 분리 운영되고 있으며, 에너지효율을 향상시키기 위해, 추진시스템과, 폐열회수장치(WHRS) 및 축발전기모터(SGM)를 연계하여 추진력을 재활용하도록 하는 구조의 선박이 건조되는 추세이다.Large ships are operated separately from the propulsion system by the main engine and the power generation system by the generator, and in order to improve energy efficiency, the propulsion system, the waste heat recovery device (WHRS), and the shaft generator motor (SGM) are linked to drive power It is a trend that ships with structures to be recycled are built.
추진시스템과 발전시스템의 연동은, 선박운항에 필요한 추진력과 전력을 생성하기 위해 정해진 시퀀스에 따라 구동하도록 하여 추진력과 전력을 충당하고 있으나, 최적효율운항의 관점에서, 주기엔진에 의한 최적의 운항과 최적의 전력생산을 고려하지 못하는 측면이 있다.The interlocking of the propulsion system and the power generation system drives the motor in accordance with a predetermined sequence to generate the propulsive power and electric power required for ship operation. There is a side that does not consider optimal power generation.
예컨대, 주기엔진의 부하를 상대적으로 높여 전력을 필요이상으로 생산하여서 발전기의 부하를 낮추거나, 반대로 주기엔진의 부하를 상대적으로 낮춰 발전기의 부하를 필요이상으로 높이는 시퀀스에 의해서만 구동되는 방식은 단순하고 통제와 제어가 쉽다는 장점이 있으나 에너지 소비관점에서 비효율적일 수 있다.For example, the method driven only by the sequence of increasing the load of the generator by increasing the load of the cycle engine more than necessary to lower the load of the generator or, on the contrary, reducing the load of the cycle engine by increasing the load of the generator more than necessary is simple. It has the advantage of being easy to control and control, but can be inefficient in terms of energy consumption.
이에 따라, 추진시스템과 연계하여, 최소의 연료소비율로 선박운항에 요구되는 최적의 추진력과 전력을 충당할 수 있는 추진시스템과 발전시스템의 효율적인 연계 구성을 구현할 필요성이 제기된다.Accordingly, in connection with the propulsion system, there is a need to implement an efficient connection configuration of the propulsion system and the power generation system that can cover the optimal propulsion power and electric power required for ship operation with minimum fuel consumption.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주기엔진의 운전영역을 최적효율 운전점에서 제어하고, 축발전기모터와 에너지저장시스템과 폐열회수장치를 발전기와 연계하여 에너지저감을 통한 최소의 연료소비율을 구현할 수 있는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the spirit of the present invention is to control the operation area of the main engine at the optimum efficiency point of operation, and connect the shaft generator motor, energy storage system, and waste heat recovery device with the generator to minimize the fuel consumption rate through energy reduction. The object of the present invention is to provide a hybrid propulsion system capable of realizing optimal efficiency.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 프로펠러 영역의 반류를 계측하는 반류계측기와, 상기 프로펠러를 구동하는 구동축의 토크 및 속도를 감지하는 축계센서와, 상기 구동축을 회전구동하는 주기엔진으로 구성되는 추진부; 선내전력망에 전력을 공급하는 보기엔진과, 폐열회수장치와, 상기 구동축과 연동하는 축발전기모터와, 배터리로 구성되는 선내전력공급부; 및 운항모드에 따른 반류정보에 따라서, 상기 주기엔진의 최종출력을 제어하고, 상기 선내전력망과 상기 선내전력공급부와의 스위칭 및 출력방향을 제어하는 제어부;를 포함하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is composed of a counter-current measuring instrument for measuring the reverse flow of the propeller area, an axis system sensor for sensing the torque and speed of the drive shaft driving the propeller, and a cycle engine rotating the drive shaft. Propulsion unit; An in-board power supply consisting of a bogie engine for supplying power to the on-board power grid, a waste heat recovery device, a shaft generator motor interworking with the drive shaft, and a battery; And a control unit controlling a final output of the main engine and switching and output direction between the in-board power network and the in-board power supply unit according to the return information according to the operation mode. Provide a system.
여기서, 상기 추진부는, 제1 및 제2 프로펠러를 해당 구동축을 통해 각각 회전구동하는 제1 및 제2 주기엔진과, 상기 구동축의 토크 및 속도를 각각 감지하는 제1 및 제2 축계센서와, 상기 제1 및 제2 프로펠러 영역의 반류를 각각 계측하는 제1 및 제2 반류계측기로 구성될 수 있다.Here, the propulsion unit, the first and second cycle engines for driving the first and second propellers through the corresponding drive shaft, respectively, the first and second shaft system sensors for sensing the torque and speed of the drive shaft, respectively, It may be composed of first and second countercurrent measuring devices for measuring the countercurrent of the first and second propeller regions, respectively.
또한, 상기 선내전력공급부는, 상기 구동축과 각각 연결되는 제1 및 제2 축발전기모터와, 상기 제1 및 제2 주기엔진으로부터 배출되는 폐열을 회수하여 전력을 생산하는 폐열회수장치와, 이중연료 디젤전기 발전기와, 상기 축발전기모터와 상기 폐열회수장치와 상기 이중연료 디젤전기 발전기로부터 생산되는 전력을 선내에 공급하는 선내전력망과, 상기 선내전력망과 연결되어 유휴전력으로 축전되는 배터리로 구성될 수 있다.In addition, the in-board power supply unit includes first and second shaft generator motors respectively connected to the drive shaft, a waste heat recovery device for recovering waste heat discharged from the first and second cycle engines, and producing electric power, and dual fuel It may be composed of a diesel electric generator, an on-board electric power network that supplies electric power produced by the shaft generator motor, the waste heat recovery device, and the dual-fuel diesel electric generator on board, and a battery that is connected to the on-board electric power network and is stored as idle power. have.
또한, 상기 제어부는, 운항모드별로, 상기 반류정보와 토크와 속도에 따라, 상기 제1 및 제2 주기엔진과 상기 제1 및 제2 축발전기모터에 의한 추진력과 선내전력의 출력비율과 출력방향을 제어하고, 상기 제1 및 제2 축발전기모터, 상기 폐열회수장치, 상기 이중연료 디젤전기 발전기 및 상기 배터리의 상기 선내전력망과의 연결을 스위칭 제어하고 출력방향을 제어할 수 있다.In addition, the control unit, according to the operation mode, according to the backflow information, torque and speed, the output ratio and output direction of the propulsive force and onboard power by the first and second cycle engines and the first and second shaft generator motors The first and second shaft generator motors, the waste heat recovery device, the dual-fuel diesel electric generator, and the battery can be switched to control the connection to the on-board power grid and control the output direction.
또한, 상기 배터리와 상기 선내전력망과 각각 스위칭 연결되는 육상전력공급설비를 더 포함하여, 선적/하적시, 상기 육상전력공급설비를 통해, 상기 선내전력망으로 선내전체전력을 공급하고 상기 배터리를 축전할 수 있다.In addition, the battery and the on-board power grid further includes a land power supply facility that is switched and connected to each other, during shipment / loading, through the land power supply facility, to supply the total power on board to the on-board power grid and to store the battery. Can be.
또한, 공선운항모드, 만선운항모드 및 배출규제해역 운항모드시에, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 주기엔진을 상용출력모드로 출력하도록 하며, 상기 폐열회수장치 및 상기 축발전기모터를 통해 상기 선내전력망으로 전력을 공급하도록 하고, 유휴전력으로 상기 배터리를 축전하도록 할 수 있다.In addition, in the air mode, the mode of full line operation and the operation mode of the emission control area, the control unit outputs the first and second cycle engines in a commercial output mode, and through the waste heat recovery device and the accumulator motor. It is possible to supply power to the on-board power grid, and to store the battery with idle power.
또한, 포트 인/아웃 운항모드시에, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 주기엔진과 상기 보기엔진의 가동을 중지하도록 하며, 상기 제1 및 제2 축발전기모터에 의해 상기 제1 및 제2 프로펠러로 추진력을 제공하고, 상기 배터리를 통해 상기 선내전력망으로 전력을 공급하도록 할 수 있다.In addition, in the port in / out operation mode, the control unit causes the first and second main engines and the viewing engine to stop operation, and the first and second accelerator motors are used to stop the operation. 2 It is possible to provide propulsion with a propeller and supply power to the in-board power grid through the battery.
본 발명에 의하면, 주기엔진 운전시, RPM과 토크를 감지하는 축계센서 및 프로펠러영역의 반류변화를 계측하는 반류계측기를 설치하여 해상상태에 따른 미세 제어를 실현하여 최적운항 효율을 달성하고 이를 통해 연료소비율을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, during the operation of the main engine, a shaft system sensor that detects RPM and torque and a counter flow meter that measures the countercurrent change in the propeller area are installed to realize fine control according to the maritime condition to achieve optimum operating efficiency and through this fuel It has the effect of reducing the consumption rate.
또한, 축발전기모터와 에너지저장시스템과 폐열회수장치와 육상전원공급장치를 활용하여 선내전력공급에 필요한 발전기의 설치대수를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can reduce the number of generators required for power supply on board by utilizing a shaft generator motor, an energy storage system, a waste heat recovery device, and a land power supply.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템의 고속운항구간에서의 스위칭 및 출력방향 구성을 예시한 것이다.
도 3은 도 1의 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템의 저속운항구간에서의 스위칭 및 출력방향 구성을 예시한 것이다.
도 4는 도 1의 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템의 선적/하적 운항구간에서의 스위칭 및 출력방향 구성을 예시한 것이다.
도 5는 도 1의 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템을 적용한 개념도를 예시한 것이다.1 is a schematic configuration diagram of a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates the switching and output direction configuration in the high-speed operation section of the hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation of FIG. 1.
FIG. 3 illustrates the switching and output direction configuration in the low-speed operation section of the hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation in FIG. 1.
FIG. 4 illustrates the switching and output direction configuration in the loading / unloading operation section of the hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation of FIG. 1.
FIG. 5 illustrates a conceptual diagram to which a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation of FIG. 1 is applied.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 일 실시 예에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시 예로 구현될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described by specific embodiments illustrated in the accompanying drawings. Differences in the embodiments should be understood as not mutually exclusive, without departing from the spirit and scope of the present invention, specific shapes, structures, and properties described in connection with one embodiment may be implemented in other embodiments .
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템의 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 1의 최적효율운항이 가능한 하이브리드 시스템을 적용한 개념도를 예시한 것이다.1 is a schematic configuration diagram of a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 illustrates a conceptual diagram to which a hybrid system capable of optimal efficiency operation of FIG. 1 is applied.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템은, 전체적으로, 추진부(110A,110B), 선내전력공급부(120), 및 제어부(130)를 포함하여, 반류계측기(111)와 축계센서(112)에 의한 계측정보에 따라 운항모드별 최적운항이 가능하도록 선박추진력과 선박추진력을 제공하여서, 주기엔진의 운전영역을 최적효율운전점인 NCR에서 제어하고, 연료소비율(FOC;Fuel Oil Consumption)를 최소화하는 것을 요지로 한다.1 and 5, the hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation according to the present invention includes a propulsion unit 110A, 110B, an onboard power supply unit 120, and a
즉, 본 발명은, 프로펠러(10) 영역의 반류를 계측하는 반류계측기(111)와, 프로펠러(10)를 구동하는 구동축의 토크 및 속도를 감지하는 축계센서(112)와, 구동축을 회전구동하는 주기엔진(113)으로 구성되는 추진부(110A,110B); 선내전력망(125)에 전력을 공급하는 보기엔진(121)과, 폐열회수장치(122)와, 구동축과 연동하는 축발전기모터(123)와, 에너지저장시스템(ESS;Energy Storage System)인 배터리(124)로 구성되는 선내전력공급부(120); 및 운항모드에 따른 반류정보에 따라서, 주기엔진(113)의 최종출력을 제어하고, 선내전력망(125)과 선내전력공급부(120)와의 스위칭 및 출력방향을 제어하는 제어부(130);를 포함하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템을 제공한다.That is, the present invention, a counter
구체적으로, 추진부(110A,110B)와, 선내전력공급부(120)와, 제어부(130)를 상술하면 다음과 같다. 참고로, 아래의 제1 과 제2 구분은 동일한 구성으로 우현 추진부(110A) 및 좌현 추진부(110B)와 관련된 구성을 구분하기 위한 것이다.Specifically, the propulsion unit 110A, 110B, the ship power supply unit 120, and the
우선, 추진부(110A,110B)는, 제1 및 제2 프로펠러(10)를 해당 구동축을 통해 각각 회전구동하는 제1 및 제2 주기엔진(113)과, 구동축의 토크 및 속도(rpm)를 각각 감지하는 제1 및 제2 축계센서(112)와, 제1 및 제2 프로펠러 영역의 반류를 각각 계측하는 제1 및 제2 반류계측기(111)로 구성된다.First, the propulsion unit 110A, 110B, the first and
여기서, 반류계측기(111)는 해상상태, 예컨대 해저지형, 해상날씨, 또는 해류에 따른 파도와 조류와 풍향에 따른 프로펠러 영역의 반류정보를 계측하여 제어부(130)로 전송한다.Here, the
다음, 선내전력공급부(120)는, 구동축과 각각 연결되는 제1 및 제2 축발전기모터(SGM;Shaft Generator Motor)(123)와, 제1 및 제2 주기엔진(113)으로부터 배출되는 배기가스 또는 냉각수로부터 폐열을 회수하여 전력을 생산하는 폐열회수장치(WHRS;Waste Heat Recovery System)(122)와, 이중연료 디젤전기 발전기(DFDE;Dual Fuel Dissel Electric)(121)와, 축발전기모터(123)와 폐열회수장치(122)와 이중연료 디젤전기 발전기(121)로부터 생산되는 전력을 선내에 공급하는 선내전력망(125)과, 선내전력망(125)과 연결되어 유휴전력으로 축전되는 배터리(124)로 구성된다.Next, the ship power supply unit 120, the first and second shaft generator motor (SGM; Shaft Generator Motor) 123 and the exhaust gas discharged from the first and second
여기서, 제1 및 제2 축발전기모터(123)는 PTI모드(발전모드)로 전력을 생산하고 PTO모드(추진모드)로 프로펠러(10)를 구동하고, 배터리(124)는 납축전지 또는 리튬이온전지일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 전력을 축전할 수 있는 다른 배터리를 포함할 수 있다.Here, the first and second
다음, 제어부(130)는, 운항모드별로, 반류정보와 토크와 속도에 따라, 제1 및 제2 주기엔진(113)과 제1 및 제2 축발전기모터(123)에 의한 추진력과 선내전력의 출력비율과 출력방향을 제어하고, 제1 및 제2 축발전기모터(123), 폐열회수장치(122), 이중연료 디젤전기 발전기(121) 및 배터리(124)의 선내전력망(125)과의 연결을 스위칭 제어하고 출력방향을 제어할 수 있다.Next, the
여기서, 제1 및 제2 주기엔진(113)은 각각 12.5MW의 추진력을 제공하며, 제1 및 제2 축발전기모터(123)는 각각 2.5MW의 전력을 제공하며, 폐열회수장치(122)는 3.5MW의 전력을 제공하고, 이중연료 디젤전기 발전기(121)는 3.5MW의 전력을 제공할 수 있다.Here, the first and second
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 고속운항구간인, 공선운항(ballast voyage)모드, 만선운항(laden voyage)모드 및 배출규제해역(ECA;Emission Control Areas) 운항모드시에, 제어부(130)는, 제1 및 제2 주기엔진(113)을 상용출력(NCR;Normal Continuous Rating)모드로 출력하도록 하며, 폐열회수장치(122) 및 축발전기모터(123)를 통해 선내전력망(125)으로 전력을 공급하도록 하고, 유휴전력으로 배터리(124)를 축전하도록 할 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, the
구체적으로, 공선운항모드시에, 제어부(130)는, 제1 및 제2 주기엔진(113)은 20MW를 제공하는데, 5MW로 제1 및 제2 축발전기모터(123)를 가동하여 폐열회수장치(122)와 함께 선내전력망(125)을 통해 선내전력을 공급하고 여분의 유휴전력으로 배터리(124)를 축전할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 축발전기모터(123)는 제1 및 제2 주기엔진(113)으로부터 2.5MW를 각각 제공받는다.Specifically, in the air navigation mode, the
즉, 제1 및 제2 주기엔진(113)이 20MW의 추진력을 제공하면 19.5노트(knot)로 운항이 가능하며, 공선운항모드에 따른 접안하역장비(cargo handling equipment)(미도시)의 0.4MW 사용으로 전체부하(total load)는 1.8MW일 수 있는데, 20MW 중 5MW에 의한 제1 및 제2 축발전기모터(123)의 PTO(Power Take Out)(발전모드)로 선내전력망(125)을 통해 전력을 제공하고 15MW의 추진력으로 17노트로 운항가능하도록 하여서, 제1 및 제2 주기엔진(113)의 최적효율점, 즉 상용출력영역인 80% 출력에서 최적의 운항속도를 제공할 수 있다.That is, if the first and second
또한, 만선운항모드시에, 제어부(130)는, 제1 및 제2 주기엔진(113)은 20MW를 제공하는데, 5MW로 제1 및 제2 축발전기모터(123)를 가동하여 폐열회수장치(122)와 함께 선내전력망(125)을 통해 선내전력을 공급하고 여분의 유휴전력으로 배터리(124)를 축전할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 축발전기모터(123)는 제1 및 제2 주기엔진(113)으로부터 2.5MW를 각각 제공받는다.In addition, in full operation mode, the
즉, 제1 및 제2 주기엔진(113)이 20MW의 추진력을 제공하면 19.5노트(knot)로 운항이 가능하며, 만선운항모드에 따른 접안하역장비의 1.9MW 사용으로 전체부하는 3.3MW일 수 있는데, 20MW 중 5MW에 의한 제1 및 제2 축발전기모터(123)의 PTO(Power Take Out)(발전모드)로 선내전력망(125)을 통해 전력을 제공하고 15MW의 추진력으로 17노트로 운항가능하도록 하여서, 제1 및 제2 주기엔진(113)의 최적효율점, 즉 상용출력영역인 80% 출력에서 최적의 운항속도를 제공할 수 있다.That is, if the first and second
또한, 배출규제해역 운항모드시에, 제어부(130)는, 제1 및 제2 주기엔진(113)은 20MW를 제공하는데, 5MW로 제1 및 제2 축발전기모터(123)를 가동하여 폐열회수장치(122)와 함께 선내전력망(125)을 통해 선내전력을 공급하고 여분의 유휴전력으로 배터리(124)를 축전할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 축발전기모터(123)는 제1 및 제2 주기엔진(113)으로부터 2.5MW를 각각 제공받는다.In addition, in the operation mode of the emission control area, the
즉, 제1 및 제2 주기엔진(113)이 20MW의 추진력을 제공하면 19.5노트(knot)로 운항이 가능하며, 배출규제해역 운항모드에 따른 전체부하는 1.8MW 내지 3.3MW일 수 있는데, 20MW 중 5MW에 의한 제1 및 제2 축발전기모터(123)의 PTO(Power Take Out)(발전모드)로 선내전력망(125)을 통해 전력을 제공하고 15MW의 추진력으로 17노트로 운항가능하도록 하여서, 제1 및 제2 주기엔진(113)의 최적효율점, 즉 상용출력영역인 80% 출력에서 최적의 운항속도를 제공할 수 있다.That is, if the first and second
참고로, 공선운항모드, 만선운항모드 및 배출규제해역 운항모드에 따라 전체부하가 상이한데, 이는 운항모드별로 사용되는 장비(equipment)의 차이로 인한 것이다.For reference, the total load is different depending on the air mode, the full mode, and the emission control area operation mode, which is due to the difference in equipment used for each operation mode.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 저속운항구간인, 포트 인/아웃(Port In/Out) 운항모드시에, 즉 항구영역(port limit) 진출입시에는, 제어부(130)는, 제1 및 제2 주기엔진(113)과 보기엔진(121)의 가동을 중지하도록 하며, 제1 및 제2 축발전기모터(123)의 PTI(Power Take In)(추진모드)에 의해 제1 및 제2 프로펠러(10)로 추진력을 제공하고, 배터리(124)를 통해 선내전력망(125)으로 전력을 공급하도록 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, in a low-speed operation section, in a port in / out operation mode, that is, in a port limit entry / exit, the
여기서, 포트 인/아웃 운항모드에 따른 선내전력 사용량은 2MW이며, 제1 및 제2 축발전기모터(123)를 5MW의 추진력을 제공하여 11.95노트의 선속으로 운항하도록 하고, 전체부하는 7MW일 수 있다.Here, the onboard power consumption according to the port in / out operation mode is 2MW, and the first and second
또한, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(124)와 선내전력망(125)과 각각 스위칭 연결되는 육상전력공급설비(On-Shore Power) 또는 대체해상전력공급설비(AMP;Alternative Maritime Power)(140)를 더 포함하여, LNG의 선적/하적시(Loading/Unloading), 육상전력공급설비(140)를 통해, 선내전력망(125)으로 선내전체전력을 공급하고 배터리(124)를 축전할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 and 4, the
따라서, 전술한 바와 같은 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템에 의해서, 주기엔진 운전시, RPM과 토크를 감지하는 축계센서 및 프로펠러영역의 반류변화를 계측하는 반류계측기를 설치하여 해상상태에 따른 미세 제어를 실현하여 최적운항 효율을 달성하고 이를 통해 연료소비율을 줄일 수 있고, 축발전기모터와 에너지저장시스템과 폐열회수장치와 육상전원공급장치를 활용하여 선내전력공급에 필요한 발전기의 설치대수를 저감시킬 수 있다.Therefore, by using a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation as described above, a fine control according to the maritime state is provided by installing a shaft gauge sensor that detects RPM and torque and a counter flow gauge that measures the reverse flow change in the propeller area during cycle engine operation. By achieving the optimum operating efficiency, the fuel consumption rate can be reduced, and the number of generator installations required to supply power to the ship can be reduced by utilizing the generator motor, energy storage system, waste heat recovery device, and land power supply. have.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The configurations shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents can be substituted at the time of the application. It should be understood that there may be water and variations.
10 : 프로펠러
110A,B : 추진부
111 : 반류계측기
112 : 축계센서
113 : 주기엔진
120 : 선내전력공급부
121 : 보기엔진
122 : 폐열회수장치
123 : 축발전기모터
124 : 배터리
125 : 선내전력망
130 : 제어부
140 : 육상전력공급설비10: propeller 110A, B: propulsion unit
111: countercurrent measuring instrument 112: shaft sensor
113: main engine 120: onboard power supply
121: Bogie engine 122: Waste heat recovery device
123: accumulator motor 124: battery
125: Onboard power grid 130: Control unit
140: land power supply facility
Claims (7)
선내전력망에 전력을 공급하는 보기엔진과, 폐열회수장치와, 상기 구동축과 연동하는 축발전기모터와, 배터리로 구성되는 선내전력공급부; 및
운항모드에 따른 반류정보에 따라서, 상기 주기엔진의 최종출력을 제어하고, 상기 선내전력망과 상기 선내전력공급부와의 스위칭 및 출력방향을 제어하는 제어부;를 포함하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.A propulsion unit consisting of a countercurrent measuring instrument for measuring the reverse flow of the propeller area, an axis sensor for sensing the torque and speed of the drive shaft driving the propeller, and a cycle engine rotating the drive shaft;
An in-board power supply consisting of a bogie engine for supplying power to the on-board power grid, a waste heat recovery device, a shaft generator motor interworking with the drive shaft, and a battery; And
In accordance with the return information according to the operation mode, the control unit for controlling the final output of the main engine and controlling the switching and output direction between the in-board power network and the in-board power supply unit; including, a hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation .
상기 추진부는, 제1 및 제2 프로펠러를 해당 구동축을 통해 각각 회전구동하는 제1 및 제2 주기엔진과, 상기 구동축의 토크 및 속도를 각각 감지하는 제1 및 제2 축계센서와, 상기 제1 및 제2 프로펠러 영역의 반류를 각각 계측하는 제1 및 제2 반류계측기로 구성되는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.According to claim 1,
The propulsion unit includes first and second cycle engines that respectively drive the first and second propellers through a corresponding drive shaft, first and second shaft system sensors that sense torque and speed of the drive shaft, respectively, and the first. And a first and second countercurrent measuring devices for measuring the countercurrent of the second propeller area, respectively.
상기 선내전력공급부는, 상기 구동축과 각각 연결되는 제1 및 제2 축발전기모터와, 상기 제1 및 제2 주기엔진으로부터 배출되는 폐열을 회수하여 전력을 생산하는 폐열회수장치와, 이중연료 디젤전기 발전기와, 상기 축발전기모터와 상기 폐열회수장치와 상기 이중연료 디젤전기 발전기로부터 생산되는 전력을 선내에 공급하는 선내전력망과, 상기 선내전력망과 연결되어 유휴전력으로 축전되는 배터리로 구성되는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.According to claim 2,
The in-board power supply unit includes first and second shaft generator motors respectively connected to the drive shaft, a waste heat recovery device for recovering waste heat discharged from the first and second main engines, and producing electric power, and dual-fuel diesel electricity Optimal efficiency, consisting of a generator, an on-board power grid that supplies power generated from the shaft generator motor, the waste heat recovery device, and the dual-fuel diesel electric generator on board, and a battery connected to the on-board power grid to accumulate idle power. Hybrid propulsion system capable of operation.
상기 제어부는, 운항모드별로, 상기 반류정보와 토크와 속도에 따라, 상기 제1 및 제2 주기엔진과 상기 제1 및 제2 축발전기모터에 의한 추진력과 선내전력의 출력비율과 출력방향을 제어하고, 상기 제1 및 제2 축발전기모터, 상기 폐열회수장치, 상기 이중연료 디젤전기 발전기 및 상기 배터리의 상기 선내전력망과의 연결을 스위칭 제어하고 출력방향을 제어하는 것을 특징으로 하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.The method of claim 3,
The control unit controls, according to the operation mode, the output ratio and output direction of propulsive force and onboard power by the first and second cycle engines and the first and second shaft generator motors according to the backflow information, torque, and speed. And switching control of the first and second shaft generator motors, the waste heat recovery device, the dual fuel diesel electric generator and the battery to the on-board power grid, and controlling the output direction. Hybrid propulsion system possible.
상기 배터리와 상기 선내전력망과 각각 스위칭 연결되는 육상전력공급설비를 더 포함하여, 선적/하적시, 상기 육상전력공급설비를 통해, 상기 선내전력망으로 선내전체전력을 공급하고 상기 배터리를 축전하는 것을 특징으로 하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.The method of claim 4,
It characterized in that it further comprises a land power supply facility that is switched and connected to the battery and the ship power network, and when loading / unloading, supplies the ship's total power to the ship's power network through the land power supply facility and accumulates the battery. A hybrid propulsion system capable of optimal efficiency operation.
공선운항모드, 만선운항모드 및 배출규제해역 운항모드시에, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 주기엔진을 상용출력모드로 출력하도록 하며, 상기 폐열회수장치 및 상기 축발전기모터를 통해 상기 선내전력망으로 전력을 공급하도록 하고, 유휴전력으로 상기 배터리를 축전하도록 하는 것을 특징으로 하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.The method of claim 4,
In the air navigation mode, the full line operation mode and the emission control area operating mode, the control unit outputs the first and second periodic engines to a commercial output mode, and is on board the ship through the waste heat recovery device and the accumulator motor. A hybrid propulsion system capable of operating at optimum efficiency, characterized in that power is supplied to the power grid and the battery is stored at idle power.
포트 인/아웃 운항모드시에, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 주기엔진과 상기 보기엔진의 가동을 중지하도록 하며, 상기 제1 및 제2 축발전기모터에 의해 상기 제1 및 제2 프로펠러로 추진력을 제공하고, 상기 배터리를 통해 상기 선내전력망으로 전력을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는, 최적효율운항이 가능한 하이브리드 추진시스템.The method of claim 4,
In the port in / out operation mode, the control unit causes the first and second main engines and the viewing engine to stop, and the first and second propellers are driven by the first and second power generator motors. A hybrid propulsion system capable of providing optimum propulsion, characterized in that it provides the propulsion power and supplies power to the in-board power grid through the battery.
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