JPH0372807B2 - - Google Patents
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- JPH0372807B2 JPH0372807B2 JP7056289A JP7056289A JPH0372807B2 JP H0372807 B2 JPH0372807 B2 JP H0372807B2 JP 7056289 A JP7056289 A JP 7056289A JP 7056289 A JP7056289 A JP 7056289A JP H0372807 B2 JPH0372807 B2 JP H0372807B2
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は舶用発電プラントに関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a marine power plant.
従来のこの種のプラントには船舶の主推進機関
(以下主機という)に発電機を直結又は歯車等を
介して連結し、主機により発電機を直接駆動し船
内負荷に給電するものがあるが、このようなプラ
ントでは、主機が停止中又は低速回転の場合は発
電できないという欠点がある。また船舶の航行速
度は主機の回転数を変化させることにより調節す
るのが通常であるから、そのままでは出力周波数
が変動するので、これを一定に保つために主機と
発電機との間に変速接手を挿入するか、又は同期
発電機の出力を周波数変換器を介して一定周波数
の出力として供給するようにするものもあるが、
このようなものはコスト高となる欠点がある。サ
イリスタを使用した周波数変換器もあるが、これ
は一般に無効電力の供給ができないという欠点が
ある。 Some conventional plants of this type have a generator connected directly or via gears to the ship's main propulsion engine (hereinafter referred to as the main engine), and the main engine directly drives the generator to supply power to the ship's load. Such plants have the disadvantage that they cannot generate electricity when the main engine is stopped or rotating at low speed. In addition, since the sailing speed of a ship is normally adjusted by changing the rotation speed of the main engine, the output frequency will fluctuate if this is done, so in order to keep this constant, a variable speed joint is installed between the main engine and the generator. There are some that insert a synchronous generator or supply the output of a synchronous generator as a constant frequency output via a frequency converter.
Such a device has the disadvantage of high cost. Some frequency converters use thyristors, but these generally have the disadvantage of not being able to supply reactive power.
そこで、上記欠点を除去するものとして、主機
からの排気ガスに含まれる排熱を排ガスエコノマ
イザを用いて蒸気の形で回収し、この蒸気により
ターボ発電機を駆動する排ガスターボ発電プラン
トがあるが、従来の排ガスターボ発電プラントに
は下記するような欠点がある。 Therefore, in order to eliminate the above drawbacks, there is an exhaust gas turbo power generation plant that uses an exhaust gas economizer to recover the exhaust heat contained in the exhaust gas from the main engine in the form of steam, and uses this steam to drive a turbo generator. Conventional exhaust gas turbo power plants have the following drawbacks.
すなわち、
(1) 一般に排ガスターボ発電機の容量は通常航行
時における最大船内電力を供給可能なものとさ
れ、一方排ガスエコノマイザの蒸気発生量は海
象、気象の変化、熱交換器の汚れ等の経年変化
を見込んで、航行中常に発生できる蒸気量が排
ガスターボ発電機の容量に見合うものとして設
定される。In other words, (1) In general, the capacity of the exhaust gas turbo generator is considered to be the one that can supply the maximum onboard power during normal navigation, while the amount of steam generated by the exhaust gas economizer depends on changes in sea conditions, weather, dirt on the heat exchanger, etc. over time. Taking into account changes, the amount of steam that can be generated at all times during navigation is set to match the capacity of the exhaust gas turbo generator.
そこで、通常航行中に発生する平均的電力需
要は一般に発電機容量よりもかなり下廻る場合
がほとんどであり、この場合は排ガスエコノマ
イザにより回収される蒸発量(以下電力換算値
をいう)の内、電力需要を上廻るものは余剰蒸
気となるので、コンデンサにて海水と熱交換さ
れ熱エネルギは海水に棄てられ、さらに熱交換
させるための海水の吸入、吐出のためのエネル
ギも損失を増大させる。 Therefore, the average power demand that occurs during normal navigation is generally much lower than the generator capacity, and in this case, the amount of evaporation recovered by the exhaust gas economizer (hereinafter referred to as electric power equivalent value) is Excess steam that exceeds the electricity demand is exchanged with seawater in a condenser, and the heat energy is wasted in the seawater. Furthermore, the energy loss for sucking in and discharging seawater for heat exchange increases.
(2) 船内平均電力が排ガスエコノマイザの蒸発量
を上廻る場合は、船内電力を排ガスエコノマイ
ザで供給することはできないので、排ガスター
ボ発電機が設置されない場合も多いが、この場
合は主機排ガスの有する熱エネルギは回収され
ないまま棄てられてしまう。(2) If the average onboard power exceeds the amount of evaporation from the exhaust gas economizer, the exhaust gas economizer cannot supply the onboard power, so an exhaust gas turbo generator is often not installed. Heat energy is wasted without being recovered.
(3) さらに、平均電力と蒸発量とが見合う形で設
置された排ガスターボ発電プラントは船内最大
電力の需要が生じた場合、例えば発電機容量を
超える大型電動機を始動するに先立ち、まず同
電動機の始動後の電力量を予測し、この予測電
力量に従つて補助のデイーゼル発電機を1台又
は2台始動させ、これを排ガスターボ発電機と
並行運転後に同電動機を始動させる等の複雑な
予測機能を有する制御装置が必要となる。(3) Furthermore, in an exhaust gas turbo power generation plant installed in such a way that average power and evaporation are balanced, when the maximum power demand onboard occurs, for example, before starting a large electric motor that exceeds the generator capacity, the For example, predicting the amount of electricity after starting the engine, starting one or two auxiliary diesel generators according to this predicted amount of electricity, and starting the same motor after running it in parallel with the exhaust gas turbo generator. A control device with predictive functionality is required.
また、負荷電力量によつてはデイーゼル発電
機の台数制御のためデイーゼル発電機の著しい
低負荷運転となり、シリンダの汚れ等好ましく
ない結果を招き、また同電動機の始動は発電機
の並行運転後となる等の時間遅れを伴い、同電
動機の始動後の電力予測が適切でない場合、発
電機の過負荷を招く惧れもあるので、このよう
なプラントは船内電力の変化に対して発電量を
速やかに対応させることができない欠点があ
る。 In addition, depending on the load power amount, the number of diesel generators is controlled, resulting in extremely low load operation of the diesel generator, which can lead to undesirable results such as cylinder dirt, and the motor cannot be started after parallel operation of the generator. If the electric power forecast after the motor starts is not appropriate due to time delays such as power generation, there is a risk of overloading the generator. It has the disadvantage that it cannot be adapted to
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、主機の排ガスの熱エネルギを完全に回収
し、船内負荷電力の変化に対して発電量を常時即
応させ、系統周波数を一定に保つとともに排ガス
エコノマイザのドラム圧力を規定値に制御する舶
用発電プラントを提供することを目的とする。 The present invention was proposed in view of the above circumstances, and is capable of completely recovering the thermal energy of the exhaust gas of the main engine, constantly responding to the amount of power generated in response to changes in the onboard load power, and keeping the system frequency constant. The object of the present invention is to provide a marine power generation plant that controls the drum pressure of an exhaust gas economizer to a specified value.
本願発明による舶用発電プラントは、排ガスエ
コノマイザに接続された排ガスターボ発電機と、
上記排ガスターボ発電機と並列運転され、かつ、
主機との間で電力の授受が自由に制御可能な主機
駆動発電機と、上記排ガスエコノマイザの蒸気ド
ラムの圧力を検出するドラム圧力検出器と、主母
線の周波数を検出する系統周波数検出器と、上記
ドラム圧力を規定値に保つように上記排ガスター
ボ発電機の回転数を制御する排ガスターボ発電機
制御装置と、上記系統周波数を規定値に保つよう
に上記主機駆動発電機の出力(含電動出力)を制
御する主機駆動発電機制御装置とを具えたことを
特徴とする。 A marine power generation plant according to the present invention includes an exhaust gas turbo generator connected to an exhaust gas economizer,
Operated in parallel with the above exhaust gas turbo generator, and
A main engine drive generator that can freely control the transfer of power to and from the main engine, a drum pressure detector that detects the pressure of the steam drum of the exhaust gas economizer, and a grid frequency detector that detects the frequency of the main bus; an exhaust gas turbo generator control device that controls the rotation speed of the exhaust gas turbo generator to keep the drum pressure at a specified value; and an output (including electric power output) of the main engine drive generator to keep the system frequency at the specified value. ) and a main engine drive generator control device.
本発明の一実施例を図面について説明すると、
第1図はその系統図、第2図は第1図の制御系統
を示すブロツク線図、第3図は第1図の排ガスエ
コノマイザと排ガスターボ発電機との関係を示す
説明図、第4図は第1図の主機と主機駆動発電機
との関係を示す説明図、第5図は第1図における
原動機負荷と発電周波数との関係を示す線図、第
6図は本発明による船内電力、蒸気発生量、主機
駆動発電機の電力の変動を示す線図である。 An embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.
Figure 1 is its system diagram, Figure 2 is a block diagram showing the control system in Figure 1, Figure 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the exhaust gas economizer and exhaust gas turbo generator in Figure 1, and Figure 4. is an explanatory diagram showing the relationship between the main engine and the main engine drive generator in FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the prime mover load and the power generation frequency in FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing the amount of steam generated and fluctuations in power of the main engine drive generator.
まず、第1図において、1は主機3に直結され
た主機駆動発電機2の軸により駆動されるプロペ
ラ、5は主機3の排ガスを導く煙筒4に付設され
た排ガスエコノマイザで、水ドラム6、蒸気ドラ
ム7、加熱コイル19よりなる。8は蒸気ドラム
7からの蒸気により駆動する排ガス蒸気タービ
ン、9は排ガス蒸気タービン8に直結された排ガ
スターボ発電機、10はタービン調速弁、11は
蒸気ダンプ弁、12は蒸気ドラム7の圧力を検出
するドラム圧力検出器、13は排ガスターボ発電
機9の出力を検出する排ガスターボ発電機発生電
力検出器、14は主機駆動発電機2の出力を検出
する主機駆動発電機発生電力検出器、15は系統
周波数検出器、16は船内負荷、17は電源プラ
ント制御器、18は主機駆動発電機周波数制御
器、19は加熱コイル、20は主母線、21はコ
ンデンサである。 First, in FIG. 1, 1 is a propeller driven by the shaft of a main engine drive generator 2 directly connected to the main engine 3, 5 is an exhaust gas economizer attached to a smoke tube 4 that guides exhaust gas from the main engine 3, a water drum 6, It consists of a steam drum 7 and a heating coil 19. 8 is an exhaust gas steam turbine driven by steam from the steam drum 7; 9 is an exhaust gas turbo generator directly connected to the exhaust gas steam turbine 8; 10 is a turbine governor valve; 11 is a steam dump valve; 12 is the pressure of the steam drum 7. 13 is an exhaust gas turbo generator generated power detector that detects the output of the exhaust gas turbo generator 9; 14 is a main engine drive generator generated power detector that detects the output of the main engine drive generator 2; 15 is a system frequency detector, 16 is an inboard load, 17 is a power plant controller, 18 is a main engine drive generator frequency controller, 19 is a heating coil, 20 is a main bus, and 21 is a capacitor.
次に、第2図において、22は蒸気ドラム7の
圧力を設定するドラム圧力設定器、23は減算
器、24は関数発生器、25は比例積分型増巾
器、27は減算器、28は比例増巾器、29は系
統周波数設定器、31は減算器、32は比例積分
型増巾器、33は減算器、35は比例増巾器、3
7は減算器、38は排ガス蒸気タービン用速度調
速器、40は減算器、41は主機駆動発電機周波
数制御器であり、またAaはドラム圧力測定値、
Asはドラム圧力設定値、Aeはドラム圧力偏差
値、EBaは排ガスエコノマイザ蒸発量測定値、
ETaは排ガスターボ発電機発生電力測定値、
ETeは排ガスターボ発電機発生電力偏差値、Fs
は系統周波数設定値、Faは系統周波数測定値、
Feは系統周波数偏差値、Eaは系統電力測定値、
ESaは主機駆動発電機発生電力測定値、ESeは系
統電力偏差値、PSsは主機駆動発電機周波数設定
値、PSeは主機駆動発電機周波数偏差値、PSaは
主機駆動発電機周波数測定値、NTsは排ガスタ
ーボ発電機回転数設定値、NTeは排ガスターボ
発電機回転数偏差値、NTaは排ガスターボ発電
機回転数測定値である。 Next, in FIG. 2, 22 is a drum pressure setting device for setting the pressure of the steam drum 7, 23 is a subtracter, 24 is a function generator, 25 is a proportional-integral amplifier, 27 is a subtracter, and 28 is a Proportional amplifier, 29 is a system frequency setter, 31 is a subtracter, 32 is a proportional integral amplifier, 33 is a subtracter, 35 is a proportional amplifier, 3
7 is a subtracter, 38 is a speed governor for the exhaust gas steam turbine, 40 is a subtracter, 41 is a main engine drive generator frequency controller, and Aa is a drum pressure measurement value,
As is drum pressure setting value, Ae is drum pressure deviation value, EBa is exhaust gas economizer evaporation measurement value,
ETa is the measured power generated by the exhaust gas turbo generator,
ETe is the exhaust gas turbo generator power deviation value, Fs
is the grid frequency setting value, Fa is the grid frequency measurement value,
Fe is the grid frequency deviation value, Ea is the grid power measurement value,
ESa is the measured power generated by the main engine drive generator, ESe is the grid power deviation value, PSs is the main engine drive generator frequency setting value, PSe is the main engine drive generator frequency deviation value, PSa is the main engine drive generator frequency measurement value, and NTs is the main engine drive generator frequency measurement value. The exhaust gas turbo generator rotation speed setting value, NTe is the exhaust gas turbo generator rotation speed deviation value, and NTa is the exhaust gas turbo generator rotation speed measurement value.
このようなプラントにおいて、ドラム圧力検出
器12により検出されたドラム圧力測定値Aaは
関数発生器24および減算器27に伝送され、ド
ラム圧力設定器22により設定されたドラム圧力
設定値Asから減算され、ドラム圧力偏差値Ae=
As−Aaを得る。 In such a plant, the drum pressure measurement value Aa detected by the drum pressure detector 12 is transmitted to a function generator 24 and a subtractor 27 and is subtracted from the drum pressure set value As set by the drum pressure setter 22. , drum pressure deviation value Ae=
Obtain As−Aa.
ドラム圧力偏差値Aeは比例積分型増巾器25
により増巾されて排ガスエコノマイザ蒸発量測定
値EBaとなり、EBaはそのまま排ガスターボ発電
機の発生電力の設定値として減算器27に伝送さ
れ、ここで排ガスターボ発電機発生電力検出器1
3により検出された発生電力測定値ETaを減じ、
排ガスターボ発電機発生電力偏差値ETe=EBa−
ETaとなる。ETaは比例増巾器28へ伝送され
その出力NTsは排ガスターボ発電機回転数設定
値として減算器37へ伝送され、ここで排ガスタ
ーボ発電機回転数測定値NTaを減じ、そのまま
排ガス蒸気タービン用速度調整器38へ入力し、
同速度調整器の出力信号は排ガス蒸気タービン8
へ入力し、その出力は同タービンの回転数測定値
NTaとなる。 The drum pressure deviation value Ae is determined by the proportional-integral amplifier 25.
is amplified to become the exhaust gas economizer evaporation measurement value EBa, and EBa is transmitted as it is to the subtractor 27 as the set value of the generated power of the exhaust gas turbo generator, and here the exhaust gas turbo generator generated power detector 1
Subtract the generated power measurement value ETa detected by 3,
Exhaust gas turbo generator power deviation value ETe=EBa−
Becomes ETa. ETa is transmitted to the proportional amplifier 28, and its output NTs is transmitted as the exhaust gas turbo generator rotation speed setting value to the subtractor 37, where the measured exhaust gas turbo generator rotation speed NTa is subtracted, and the output NTs is directly used as the exhaust gas steam turbine speed. Input to regulator 38,
The output signal of the same speed regulator is the exhaust gas steam turbine 8
and its output is the measured rotational speed of the same turbine.
Becomes NTa.
一方、系統周波数検出器15により検出された
系統周波数測定値Faは、系統周波数設定器29
による設定値Fsから減算器31により減算され、
その偏差値Fe=Fs−Fa比例積分型増巾器32に
入力し、出力Eaは系統電力の測定値となる。 On the other hand, the grid frequency measurement value Fa detected by the grid frequency detector 15 is the grid frequency setter 29
is subtracted by the subtractor 31 from the set value Fs by
The deviation value Fe=Fs-Fa is input to the proportional-integral amplifier 32, and the output Ea becomes the measured value of the grid power.
Eaは減算器33により、主機駆動発電機発生
電力検出器14により検出された主機駆動発電機
発生電力測定値ESaおよび排ガスエコノマイザ蒸
発量測定値EBaを減算され系統電力偏差値ESeと
なり、比例増巾器35を経て主機駆動発電機周波
数設定値PSsとなる。 Ea is subtracted by the subtractor 33 from the main engine drive generator generated power measurement value ESa detected by the main engine drive generator generated power detector 14 and the exhaust gas economizer evaporation measurement value EBa, resulting in the grid power deviation value ESe, which is proportionally amplified. 35 and becomes the main engine drive generator frequency set value PSs.
PSsは減算器40により主機駆動発電機周波数
測定値PSaを減算され、主機駆動発電機周波数偏
差値PSeとなり、これは主機駆動発電機周波数制
御器41に入力し、その出力は主機駆動発電機周
波数測定値PSaとなる。 PSs is subtracted by the main engine drive generator frequency measurement value PSa by the subtractor 40, resulting in the main engine drive generator frequency deviation value PSe, which is input to the main engine drive generator frequency controller 41, and its output is the main engine drive generator frequency The measured value is PSa.
さらに、ドラム圧力測定値Aaがドラム蒸気の
異常発生又は排ガスターボ発電機の異常停止等に
より異常上昇した場合にもドラム圧力を規定値に
保つために、Aaは関数発生器24に入力し、も
しAaが規定値以上であれば、その出力は蒸気ダ
ンプ弁11を開き蒸気ドラム7の蒸気をコンデン
サ21へ逃がす。 Furthermore, in order to maintain the drum pressure at a specified value even if the drum pressure measurement value Aa increases abnormally due to an abnormal occurrence of drum steam or an abnormal stop of the exhaust gas turbo generator, Aa is input to the function generator 24. If Aa is above the specified value, the output opens the steam dump valve 11 and releases the steam in the steam drum 7 to the condenser 21.
(1) このような船用発電プラントにおいて、電源
の定常状態においては、下記の関係が成立す
る。(1) In such a marine power plant, the following relationship holds true in the steady state of the power supply.
(a) EBaは排ガスエコノマイザ蒸気発生量(電
力換算値)に比例する。 (a) EBa is proportional to the amount of steam generated by the exhaust gas economizer (electricity equivalent value).
第3図に示すように、排ガスエコノマイザ
の蒸気ドラム7の気相部において(1)式が成立
する。 As shown in FIG. 3, equation (1) holds true in the gas phase portion of the steam drum 7 of the exhaust gas economizer.
Vdγ/dt=Ga−ETa ……(1)
ただし、
V:蒸気ドラム気相部容積、
Ga:蒸発量(電力換算値)、
ETa:排ガスターボ発電機発生電力、
γ:蒸気の比重量、
ここで、定常状態であれば、蒸発蒸気の温
度およびドラム気相部の圧力は一定であるか
ら、dγ/dt=0であり、したがつてGa=ETaと
なる。一方、Aa、As、EBa、ETa、ETe、
NTs、NTe、NTaから構成される制御系統
を考えれば、定常状態であるからETe=EBa
−ETa=0が成立し、したがつて、Ga=
ETa=EBaとなる。 Vdγ/dt=Ga−ETa...(1) Where, V: Volume of steam drum gas phase, Ga: Evaporation amount (power equivalent value), ETa: Electricity generated by exhaust gas turbo generator, γ: Specific weight of steam, Here In a steady state, the temperature of the evaporated vapor and the pressure in the drum gas phase are constant, so dγ/dt=0, and therefore Ga=ETa. On the other hand, Aa, As, EBa, ETa, ETe,
Considering a control system consisting of NTs, NTe, and NTa, since it is in a steady state, ETe = EBa
−ETa=0 holds, therefore Ga=
ETa=EBa.
(b) Eaは負荷電力量に比例する。 (b) Ea is proportional to load power.
第4図に示す主機および主機駆動発電機に
ついては(2)の運動方程式が成立する。 The equation of motion (2) holds true for the main engine and main engine drive generator shown in FIG.
Tj/ωdω/dt=EEa−ESa ……(2)
ただし、
EEa:主機電力
ESa:主機駆動発電機発生電力測定値
ω:角速度
Tj:加速定数
定常状態であるから、角速度ωの変化はな
く、dω/dt=0であるので、EEa=ESaとな
る。 Tj/ωdω/dt=EEa−ESa...(2) However, EEa: Main engine power ESa: Measured power generated by main engine drive generator ω: Angular speed Tj: Acceleration constant Since it is in a steady state, there is no change in angular speed ω, Since dω/dt=0, EEa=ESa.
一方、Fs、Fa、Ea、ESa、ESe、PSs、
PSe、PSa、EBa、ETa、ETe、NTs、
NTe、NTaから構成される制御系を考えれ
ば、定常状態であるから、
ESe=Ea−ESa−ETa=0となり、
Ea=ESa+ETaとなる。 On the other hand, Fs, Fa, Ea, ESa, ESe, PSs,
PSe, PSa, EBa, ETa, ETe, NTs,
Considering a control system composed of NTe and NTa, it is in a steady state, so ESe = Ea - ESa - ETa = 0, and Ea = ESa + ETa.
(2) 以上述べた関係より、定常状態においては、
排ガスターボ発電機は排ガスエコノマイザの蒸
発量に等しい電力を発生し(ETa=Ga)、主機
駆動発電機は負荷電力から排ガスエコノマイザ
蒸発量に相当する電力量を差引いた電力ESa=
Ea−ETaで運転されるよう制御される。(2) From the above relationship, in steady state,
The exhaust gas turbo generator generates electric power equal to the evaporation amount of the exhaust gas economizer (ETa = Ga), and the main engine drive generator generates electric power ESa = the load power minus the electric power equivalent to the evaporation amount of the exhaust gas economizer.
It is controlled to operate at Ea-ETa.
もし、排ガスエコノマイザの蒸発量が負荷電
力を上廻る場合はESa=Ea−ETa<0となり
主機駆動発電機は電動機として排ガスターボ発
電機より電力を受けて主機を駆動する。 If the amount of evaporation from the exhaust gas economizer exceeds the load power, ESa=Ea-ETa<0, and the main engine drive generator receives electric power from the exhaust gas turbo generator as an electric motor to drive the main engine.
一方、dγ/dt=0であるからAs=Aa、また
dω/dt=0であるからFs=Faとなり、排ガスエ
コノマイザの気相部圧力および系統周波数は設
定値に等しく制御される。 On the other hand, since dγ/dt=0, As=Aa, and since dω/dt=0, Fs=Fa, and the gas phase pressure and system frequency of the exhaust gas economizer are controlled to be equal to the set values.
(3) さらに、負荷変化および蒸発量変化の場合の
動作を第5図について説明する。(3) Furthermore, the operation in the case of load change and evaporation amount change will be explained with reference to FIG.
(a) 同図において、主機駆動発電機はS1点、タ
ーボ発電機はT1点でそれぞれ運転中である
とき、排ガスエコノマイザの蒸発量がETa1
からETa2に増加したとする。この増加はド
ラム圧力測定値Aaの増加、ドラム圧力偏差
値Aeの減少、排ガスエコノマイザ蒸発量測
定値EBaの増加、排ガスターボ発電機発生電
力偏差値ETeの増加、ターボ発電機ガバナ周
波数設定値NTsの上昇となり、ターボ発電
機の運転点はT1からT2へと移る。 (a) In the figure, when the main engine drive generator is operating at 1 point S and the turbo generator is operating at 1 point T, the amount of evaporation from the exhaust gas economizer is ETa 1.
Suppose that it increases from ETa 2 . This increase is due to an increase in the drum pressure measurement value Aa, a decrease in the drum pressure deviation value Ae, an increase in the exhaust gas economizer evaporation measurement value EBa, an increase in the exhaust gas turbo generator generated power deviation value ETe, and an increase in the turbo generator governor frequency set value NTs. As a result, the operating point of the turbo generator moves from T 1 to T 2 .
一方、負荷すなわち系統電力測定値Eaは
一定であるので、当初主機駆動発電機発生電
力測定値ESaを一定とすれば、系統電力偏差
値ESeは負となり、主機駆動発電機の運転点
はS1からS2へ移り、この点にて
Ea−EBa−ESa=ESe=0
となり定常状態となる。 On the other hand, the load, that is, the grid power measurement value Ea, is constant, so if the main engine drive generator generated power measurement value ESa is initially constant, the grid power deviation value ESe is negative, and the main engine drive generator operating point is S 1 Then, the process moves to S2 , and at this point, Ea-EBa-ESa=ESe=0 and a steady state is reached.
排ガスターボ発電機の蒸発量が減少した場
合も同様である。 The same applies when the amount of evaporation in the exhaust gas turbo generator decreases.
(b) 排ガスターボ発電機がT1点、主機駆動発
電機がS1点でそれぞれ運転中に系統負荷が零
となつた場合、系統の周波数Faoまで上昇し
始め、Feは減少し、Eaは減少する。しかし、
EBaは依然としてETa1に存在するので、当
初ESa一定としてESeは減少し始め、最終的
にはEa=0、ESa<0、ESe=−ESa−EBa
=0となる。すなわち、主機駆動発電機の運
転点もT1点となり、排ガスターボ発電機の
出力を主機駆動発電機が受けて、主機駆動発
電機が電動機として作用する。 (b) When the system load becomes zero while the exhaust gas turbo generator is operating at 1 point T and the main engine drive generator is at 1 point S, the system frequency begins to rise to Fao, Fe decreases, and Ea decreases. Decrease. but,
Since EBa still exists at ETa 1 , ESe starts to decrease with ESa constant initially, and eventually Ea = 0, ESa < 0, ESe = -ESa - EBa
=0. That is, the operating point of the main engine drive generator also becomes the T1 point, the main engine drive generator receives the output of the exhaust gas turbo generator, and the main engine drive generator acts as an electric motor.
(c) 排ガスターボ発電機がT1点、主機駆動発
電機がS1点にて運転中に系統負荷電力が急増
した場合、系統の周波数FaはFao−T1点、
Fao−S1点に沿つて低下し始め、Feは増加、
Faは増加、当初はESeは増加、ESaは増加と
なり、最終的にはESa=Ea−EBaとなり、
主機駆動発電機の発生電力が増加する。 (c) If the grid load power suddenly increases while the exhaust gas turbo generator is operating at 1 point T and the main engine drive generator is at 1 point S, the frequency Fa of the grid becomes Fao−T 1 point,
Fao−S starts to decrease along one point, Fe increases,
Fa increases, initially ESe increases, ESa increases, and finally ESa = Ea − EBa,
The power generated by the main engine drive generator increases.
第6図は以上述べた船内電力、蒸発量、主機駆
動発電機の発電量の変動の一例で、鎖線は船内需
要電力、実線は排ガスエコノマイザ蒸発量すなわ
ち排ガスターボ発電機発生電力をそれぞれ示し、
P1は主機駆動発電機が電動機として主機を駆動
する電力、P2は主機駆動発電機が発電機として
発電する電力をそれぞれ示す。 Figure 6 shows an example of the fluctuations in the above-mentioned onboard power, evaporation amount, and power generation amount of the main engine drive generator.
P 1 represents the power generated by the main engine drive generator as an electric motor to drive the main engine, and P 2 represents the power generated by the main engine drive generator as a generator.
このような舶用発電プラントによれば、下記効
果が奏せられる。すなわち、
(1) 排ガスエコノマイザの蒸発量が船内需要電力
に等しい場合には、排ガスターボ発電機により
船体電力を供給し、主機駆動発電機は無負荷に
て運転することにより、船舶の主機が発生する
排気熱エネルギは可能な限り電力として回収す
ることができる。 According to such a marine power plant, the following effects can be achieved. In other words, (1) When the amount of evaporation from the exhaust gas economizer is equal to the onboard power demand, the hull power is supplied by the exhaust gas turbo generator, and the main engine drive generator is operated with no load, so that the main engine of the ship generates electricity. As much as possible, the exhaust heat energy can be recovered as electricity.
さらに、ダンプされる余剰蒸気も存在しない
ので、コンデンサの冷却海水量も減少し、した
がつて海水を循環するポンプに要する電力量も
節減される。 Furthermore, since there is no excess steam to be dumped, the amount of seawater used to cool the condenser is also reduced, thereby reducing the amount of power required for the pumps that circulate the seawater.
(2) 排ガスエコノマイザの蒸発量が船内需要電力
を上廻る場合、排ガスターボ発電機により回収
された電力エネルギは主機駆動発電機へ供給さ
れ、同発電機を電動機として主機を駆動するこ
とにより、主機の燃料消費量を軽減することが
できる。(2) When the amount of evaporation from the exhaust gas economizer exceeds the onboard power demand, the electrical energy recovered by the exhaust gas turbo generator is supplied to the main engine drive generator, which uses the generator as an electric motor to drive the main engine. can reduce fuel consumption.
(3) 船内需要電力が排ガスターボ発電機の発電電
力を上廻る際に、瞬時に主機駆動発電機を増加
した船内需要電力への供給源とするように、ま
た船内需要電力が排ガスターボ発電機の発電電
力を下廻る際に瞬時に主機駆動発電機を減少し
た船内需要電力の回収源とするように、常時フ
イードバツク制御を行なうことにより、特別の
操作監視手段なしに、船内需要電力の増減に即
応することができる。(3) When the onboard demand power exceeds the generated power of the exhaust gas turbo generator, the main engine drive generator is instantly used as a supply source for the increased onboard demand power, and the onboard demand power exceeds the exhaust gas turbo generator power generation. By performing constant feedback control so that the main engine drive generator instantly becomes a recovery source for the reduced onboard power demand when the generated power is reduced, it is possible to adjust the increase or decrease of the onboard power demand without special operation monitoring means. Able to respond immediately.
(4) 排ガスエコノマイザの蒸発量が船内電力に比
較して小であるために排ガスターボ発電機によ
る排ガスエネルギの回収を行なつていない舶用
発電プラントでも、本発明を適用して排ガスタ
ーボ発電機、主機駆動発電機の並列運転を行な
うことにより、船内需要電力への即応性が増加
するとともに排ガスエネルギの回収が可能とな
る。(4) Even in marine power plants where exhaust gas energy is not recovered by an exhaust gas turbo generator because the amount of evaporation from the exhaust gas economizer is small compared to the onboard power, the present invention can be applied to generate an exhaust gas turbo generator, Parallel operation of the main engine drive generators increases the responsiveness to onboard power demand and makes it possible to recover exhaust gas energy.
要するに、本発明によれば、排ガスエコノマイ
ザに接続された排ガスターボ発電機と、上記排ガ
スターボ発電機と並列運転され、かつ、主機との
間で電力の授受が自由に制御可能な主機駆動発電
機と、上記排ガスエコノマイザの蒸気ドラムの圧
力を検出するドラム圧力検出器と、主母線の周波
数を検出する系統周波数検出器と、上記ドラム圧
力を規定値に保つように上記排ガスターボ発電機
の回転数を制御する排ガスターボ発電機制御装置
と、上記系統周波数を規定値に保つように上記主
機駆動発電機の出力(含電動出力)を制御する主
機駆動発電機制御装置とを具えたことにより、主
機の排ガスの熱エネルギを完全に回収し、船内需
要電力の変動に対して発電量を常時即応させる舶
用発電プラントを得るから本発明は産業上極めて
有益なものである。 In short, according to the present invention, an exhaust gas turbo generator connected to an exhaust gas economizer, and a main engine drive generator that is operated in parallel with the exhaust gas turbo generator and that can freely control the transfer of electric power between the main engine and the exhaust gas turbo generator. , a drum pressure detector that detects the pressure of the steam drum of the exhaust gas economizer, a system frequency detector that detects the frequency of the main bus, and a rotation speed of the exhaust gas turbo generator to maintain the drum pressure at a specified value. and a main engine drive generator control device that controls the output (including electric power output) of the main engine drive generator so as to maintain the system frequency at a specified value. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is industrially extremely useful because it provides a marine power generation plant that completely recovers the heat energy of the exhaust gas and constantly adapts the amount of power generated to fluctuations in onboard power demand.
第1図は本発明の一実施例を示す系統図、第2
図は第1図の制御系統を示すブロツク線図、第3
図は第1図の排ガスエコノマイザと排ガスターボ
発電機との関係を示す説明図、第4図は第1図の
主機と主機駆動発電機との関係を示す説明図、第
5図は第1図における原動機負荷と発電周波数と
の関係を示す線図、第6図は本発明による船内電
力、蒸気発生器、主機駆動発電機の電力の変動を
示す線図である。
1……プロペラ、2……主機駆動発電機、3…
…主機、4……煙筒、5……排ガスエコノマイ
ザ、6……水ドラム、7……蒸気ドラム、8……
排ガス蒸気タービン、9……排ガスターボ発電
機、10……タービン調速弁、11……蒸気ダン
プ弁、12……ドラム圧力検出器、13……排ガ
スターボ発電機発生電力検出器、14……主機駆
動発電機発生電力検出器、15……系統周波数検
出器、16……船内負荷、17……電源プラント
制御器、18……主機駆動発電機周波数制御器、
19……加熱コイル、20……主母線、21……
コンデンサ、22……ドラム圧力設定器、23…
…減算器、24……関数発生器、25……比例積
分型増巾器、27……減算器、28……比例増巾
器、29……系統周波数設定器、31……減算
器、32……比例積分型増巾器、33……減算
器、35……比例増巾器、37……減算器、38
……排ガス蒸気タービン用速度調速機、40……
減算器、41……主機駆動発電機周波数制御器、
Aa……ドラム圧力測定値、As……ドラム圧力設
定値、Ae……ドラム圧力偏差値、EBa……排ガ
スエコノマイザ蒸発量測定値、ETa……排ガス
ターボ発電機発生電力測定値、ETe……排ガスタ
ーボ発電機発生電力偏差値、Fs……系統周波数
設定値、Fa……系統周波数測定値、Fe……系統
周波数偏差値、Ea……系統電力測定値、ESa…
…主機駆動発電機発生電力測定値、ESe……系統
電力偏差値、PSs……主機駆動発電機周波数設定
値、PSe……主機駆動発電機周波数偏差値、PSa
……主機駆動発電機周波数測定値、NTs……排
ガスターボ発電機回転数設定値、NTe……排ガ
スターボ発電機回転数偏差値、NTa……排ガス
ターボ発電機回転数測定値。
Figure 1 is a system diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure is a block diagram showing the control system in Figure 1, and Figure 3 shows the control system in Figure 1.
The figure is an explanatory diagram showing the relationship between the exhaust gas economizer and the exhaust gas turbo generator in Figure 1, Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the main engine and main engine drive generator in Figure 1, and Figure 5 is the diagram shown in Figure 1. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the prime mover load and the power generation frequency in FIG. 1...Propeller, 2...Main engine drive generator, 3...
... Main engine, 4 ... Smoke tube, 5 ... Exhaust gas economizer, 6 ... Water drum, 7 ... Steam drum, 8 ...
Exhaust gas steam turbine, 9... Exhaust gas turbo generator, 10... Turbine governor valve, 11... Steam dump valve, 12... Drum pressure detector, 13... Exhaust gas turbo generator generated power detector, 14... Main engine drive generator generated power detector, 15...System frequency detector, 16...Inboard load, 17...Power plant controller, 18...Main engine drive generator frequency controller,
19... Heating coil, 20... Main bus bar, 21...
Capacitor, 22...Drum pressure setting device, 23...
...Subtractor, 24...Function generator, 25...Proportional integral amplifier, 27...Subtractor, 28...Proportional amplifier, 29...System frequency setter, 31...Subtractor, 32 ...Proportional integral amplifier, 33...Subtractor, 35...Proportional amplifier, 37...Subtractor, 38
...Speed governor for exhaust gas steam turbine, 40...
Subtractor, 41...Main engine drive generator frequency controller,
Aa...Drum pressure measurement value, As...Drum pressure set value, Ae...Drum pressure deviation value, EBa...Exhaust gas economizer evaporation measurement value, ETa...Exhaust gas turbo generator generated power measurement value, ETe...Exhaust gas Turbo generator generated power deviation value, Fs... Grid frequency setting value, Fa... Grid frequency measurement value, Fe... Grid frequency deviation value, Ea... Grid power measurement value, ESa...
...Main engine drive generator generated power measurement value, ESe...System power deviation value, PSs...Main engine drive generator frequency setting value, PSe...Main engine drive generator frequency deviation value, PSa
...Main engine drive generator frequency measurement value, NTs...Exhaust gas turbo generator rotation speed setting value, NTe...Exhaust gas turbo generator rotation speed deviation value, NTa...Exhaust gas turbo generator rotation speed measurement value.
Claims (1)
ボ発電機と、上記排ガスターボ発電機と並列運転
され、かつ、主機との間で電力の授受が自由に制
御可能な主機駆動発電機と、上記排ガスエコノマ
イザの蒸気ドラムの圧力を検出するドラム圧力検
出器と、主母線の周波数を検出する系統周波数検
出器と、上記ドラム圧力を規定値に保つように上
記排ガスターボ発電機の回転数を制御する排ガス
ターボ発電機制御装置と、上記系統周波数を規定
値に保つように上記主機駆動発電機の出力(含電
動出力)を制御する主機駆動発電機制御装置とを
具えたことを特徴とする舶用発電プラント。1. An exhaust gas turbo generator connected to the exhaust gas economizer, a main engine drive generator that is operated in parallel with the exhaust gas turbo generator and can freely control the transfer of electric power to and from the main engine, and a steam generator of the exhaust gas economizer. A drum pressure detector that detects the pressure of the drum, a system frequency detector that detects the frequency of the main bus, and an exhaust gas turbo generator that controls the rotation speed of the exhaust gas turbo generator to maintain the drum pressure at a specified value. A marine power generation plant comprising: a control device; and a main engine drive generator control device that controls the output (including electric power output) of the main engine drive generator so as to maintain the system frequency at a specified value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056289A JPH0261307A (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Power plant for ship |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056289A JPH0261307A (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Power plant for ship |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55124250A Division JPS5749005A (en) | 1980-09-08 | 1980-09-08 | Marine electric power generation set |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261307A JPH0261307A (en) | 1990-03-01 |
| JPH0372807B2 true JPH0372807B2 (en) | 1991-11-19 |
Family
ID=13435099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056289A Granted JPH0261307A (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Power plant for ship |
Country Status (1)
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-
1989
- 1989-03-24 JP JP7056289A patent/JPH0261307A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0261307A (en) | 1990-03-01 |
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