JPS6060002B2 - 船舶用タ−ビン発電機蒸気供給系の調圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は船舶用タービン発電機の蒸気が発電以外の目
的に使用するべく構成された船舶用タービン発電機蒸気
供給系の調圧装置に関する。

〔従来の技術〕

船舶のための発電設備として実開昭５４−１１８９０
１号公報や第１図に示す如き構成のものが考案された。

発電機Ｇは蒸気タービンＴによつて駆動される外、これ
に加えて又は加えずしてディーゼル主機Ｅによる軸駆動
形式でも駆動される。またタービン出力が発電機負荷を
上まわる場合はタービン出力の一部は固定ピッチプロペ
ラＦを駆動する。その蒸気供給系Ｓは、蒸気発生装置５
１から蒸気タービンＴへ蒸気供給管５２が連通されて構
成されているが、この蒸気発生装置５１に発電設備以外
の設備例えば主機燃料油加熱器へ第２の蒸気供給管とし
ての雑用蒸気供給管５３が連通されている。蒸気タービ
ンＴはクラッチＤ及び減速装置Ｂを介して主機Ｅに連結
されているのて、その速度は主機の速度により規定され
るのて、速度ガバナーの機能は失なわれるが蒸気を余す
ことなく使用するため蒸気加減弁が全開となるよう速度
ガバナーは主機回転相当回転より高めに設定される。〔
発明が解決しようとする問題点〕このような制御状態に
おいて、主機圧力が充分にある状態つまり蒸気供給系の
蒸気需要量と平衡するだけの蒸気量を排ガスエコノマイ
ザ１Ｍが発生している状態において、雑用蒸気供給管Ｓ
３で蒸気需要量が減少して来ると蒸気供給系Ｓの蒸気圧
は上昇し、これに伴つて上述の如き制御状態にある蒸気
タービン入口蒸気圧もその最高許容蒸気圧を超え、蒸気
タービン入口から流入する蒸気量も増大する。

従つて、その駆動トルクは蒸気タービンも含めてその駆
動系に許容し得ない過大トルクとなり、その安全性が脅
やかされるに至つている。汽水分離ドラム１Ａを、高い
定格圧力を有する補助ボイラの汽水分離ドラムと共有し
ている場合で、ボイラを使用もしくは排ガスエコノマイ
ザと併用する際も、前記のような状態が生ずる。

上述の蒸気供給系は上述の如き蒸気圧上昇から来る欠点
を有する外、以下に述べる如くして生ずる蒸気圧低下か
ら来る欠点もある。この蒸気圧低下は上述の如き制御状
態において、主機Ｅの出力の大小を問わず、排ガスエコ
ノマイザ１Ｍの蒸気発生量が、雑用蒸気需要設備及び蒸
気タービン側で必要とする全体の蒸気量を下回ればそれ
ぞれの蒸気圧は必要蒸気圧より低下する。この場合、蒸
気タービン側の不足エネルギ分は主機Ｅから供給される
ので問題はないが、雑用蒸気需要設備においてはその設
備稼動に支障を来たす。尚、第１図において、Ａは継手
、Ｂは減速装置、Ｃは増速装置、Ｄはクラッチ、Ｆはプ
ロペラで、Ｂはボイラ水循環ポンプである。

また実開昭５４−１１８９０１号公報に示す従来例にあ
つても、蒸気発生器たる排ガスボイラから蒸気タービン
に連絡される蒸気通路には、何ら圧力調整機構が設けら
れておらず、第１図に示した装置例と同様に蒸気タービ
ン系に過大トルクを生ぜしめる危惧が生ずる。

また、この公報に示す従来例にあつては、雑用蒸気バイ
ブに必要圧以下の蒸気が流れた場合には、圧力コントロ
ールバルブによりこれを遮断することとしているので後
続する雑用蒸気需要設備の稼動に支障を来たすことにな
る。

〔発明の目的〕

本発明は上述のような船舶用発電装置もしくは類似のシ
ステムにおいて発生する問題を解決すべく創案されたも
のであり、その目的は主機出力に変動を生じても雑用蒸
気需要設備の稼動に支障が生することを防止できると共
に蒸気タービン等の駆動系の過大トルクを防止できる船
舶用タービン発電機蒸気供給系の調圧装置を提供するに
ある。

〔発明の概要〕上記目的を達成するために、本発明は蒸
気発生装置から蒸気タービンへ連通される蒸気供給管に
、蒸気タービンで許容される最高蒸気圧以下に蒸気圧を
抑える二次圧力調節弁及び雑用蒸気需要設備で要求され
る最低蒸気圧以上に蒸気圧を保つ一次圧力調節弁をそれ
ぞれ介設して構成することにより、雑用蒸気供給管内の
最低圧力及び蒸気供給管内の最高圧力をそれぞれ超えな
いようにしたことを要旨とする。

ここに一次圧力とは蒸気発生装置（排ガスエコノマイザ
）で発生する蒸気圧を意味し、これとほぼ同圧の蒸気が
雑用蒸気供給管に流れる。

二次圧力とは蒸気タービンに流入する蒸気の圧力を示し
、一次圧力よりも弁の圧損分だけ小さくなる。実施例以
下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する。

第２図は船舶で用いられる船舶用発電装置の構成を示す
。

このタービン発電機の発電機Ｇは蒸気供給系Ｓから給気
される蒸気て駆動される蒸気タービンＴによつて回転さ
れる外、これに加えて又は加えずしてディーゼル主機Ｅ
１継手Ｓ１減速装置Ｂ、多段切換増速装置Ｃ、そしてク
ラッチＤを経て軸駆動発電形式で回転される。また蒸気
タービンの出力が充分にある場合は蒸気タービンＴは発
電機の他に固定ピッチプロペラＦをも駆動する。このよ
うに構成される蒸気タービンの蒸気供給系Ｓは、蒸気発
生装置Ｓ１から蒸気供給管Ｓ２を経て蒸気タービンＴへ
連通され、また、蒸気発生装置Ｓ１から雑用蒸気供給管
Ｓ３を経て雑用蒸気需要設備０へ連通されて構成されて
おり、発生した蒸気の一部を雑用蒸気供給管へ供給する
一方、残留蒸気を蒸気供給管へ供給するようになつてい
る。この蒸気供給系の蒸気供給管Ｓ２に、一次圧力調節
弁Ｖ１及び二次圧力調節弁Ｖ２が並列に介設されて、本
発明の、船舶用タービン発電機蒸気供給系の調圧装置１
が、主に構成されている。一次圧力調節弁Ｖ１はこの弁
の上流側すなわち排ガスエコノマイザ側の圧力を拾つて
制御され、二次圧力調節弁■２はこの弁の下流側すなわ
ち蒸気タービンＴへの流入側の圧力を拾つて制御される
。Ｖ３及びＶ４は夫々、弁■１及び弁Ｖ２に直列に連結
された切換え用元弁である。蒸気発生装置Ｓ１は排ガス
エコノマイザ１Ｍ及び補助ボイラ１Ａから成り、排ガス
エコノマイザ１Ｍの第１の熱交換部Ｍ１及び補助ポイラ
１Ａの蒸発部Ａｓは蒸気供給管Ｓ２へ連通されている。

排ガスエコノマイザ１Ｍの第２の熱交換部Ｍｓの流入側
はボイラ水循環ポンプＰを経て補助ボイラ１Ａの給水部
騒へ連通され、その流出側は補助ボイラ１Ａの蒸発部Ｍ
へ連通されている。従つて、エコノマイザ１Ａで発生し
た蒸気は、その圧力状態で雑用蒸気供給管Ｓ３及び蒸気
供給管Ｓ２に向けて流れるが、蒸気タービンＴには、上
記調節弁Ｖｌ，Ｖ２での圧力損失分だけ低い圧力の蒸気
が流入することになる。

又、蒸気タービンＴには、速度ガバナ−Ｔ１が設けられ
ており、クラッチＤが嵌合されている即ち、主機Ｅの排
ガス熱量が利用されると同時に多段切換増速装置Ｃの切
換えを介しての広主機出力範囲に亘る軸駆動発電もしく
はプロペラ駆動形式が利用されている場合には、速度ガ
バナ−Ｔ１により制御されるタービン蒸気加減弁はその
最高設定値である全開とされ、発電機及び蒸気タービン
の回転速度ディーゼル主機Ｅの速度により規定されるよ
うに構成されている。

又、多段切換増速装置Ｃの切換えをなしても、軸駆動発
電形式による発電機の許容回転数を維持し得ない場合に
は、クラッチＤの嵌合を解き、主機Ｅの熱的出力の不足
分を補うべく補助ボイラ１Ａを併用するように蒸気供給
系が構成される。

次に本発明装置の動作を説明する。船舶が通常の航海中
にある、即ち、そのディーゼル主機Ｅが常用出力（その
高効率に関して設定される範囲の出力）で運転されてい
る場合には、切換用元弁Ｖ３を開弁し（切換え用元弁■
４は閉弁）、一次圧力調節弁■１はその全開に調整され
る一方クラッチＤは嵌合される如くして、発電機Ｇは主
機の十分にある排熱を利用すべく蒸気タービンＴによつ
て回転されているが、このようにして発電機Ｇを回転さ
せている蒸気タービンＴの回転力に不足を来たすと、そ
の不足分は発電機Ｇの許容回転数を保つように多段切換
え増速装置Ｃの切換えをなしつつ主機Ｅから、減速装？
Ｂ１多段切換増速装置Ｃ１そしてクラツテＤを経て発電
機Ｇの回転軸に伝達される。

また逆にタービン出力が発電機負荷を上まわると、Ｄ，
Ｃ，Ｂを介してプロペラＦを駆動する。この時の、蒸気
流量と蒸気圧（一次蒸気圧）とは第３図のＡ−Ａ曲線と
α−α曲線との交点即ちａ点で平衡状態を保つており、
この時の蒸気圧は雑用蒸気需要設備て必要とする最低蒸
気圧Ｐ１以上にある。

第３図のＡ−Ａ曲線は上述の如き動作状態即ちクラッチ
Ｄが嵌合され、タービン蒸気加減弁が全開にある状態に
おける蒸気供給系Ｓの蒸気流量一蒸気圧曲線であり、α
一α曲線はディーゼル主機の常用出力時における排ガス
エコノマイザ１Ｍの発生蒸気量一蒸気圧曲線てある。そ
して、前述の如くエコノマイザ１Ｍて発生した蒸気とほ
ぼ同一の圧力で、雑用蒸気供給管Ｓ３内に蒸気が流れる
。上述のような運転状態において、ディーゼル主機Ｅの
出力がβ−β曲線に相当する如き程度に低下し、その他
の運転条件は変らないとすると、蒸気供給系Ｓの蒸気圧
はｂ点で平衡に達する。

この平衡状態では、雑用蒸気需要設備０で必要な最低蒸
気圧Ｐ１の蒸気を雑用蒸気需要設備０へ給気し得なくな
る。このような最低蒸気圧Ｐ１未満への蒸気供給系Ｓ蒸
気圧の低下に際して、それまて全開乃至所定の弁開度に
あつた一次圧力調節弁Ｖ１はその弁開度を減少するよう
に動作する。

これにより、蒸気供給系Ｓが示す蒸気流量一蒸気圧曲線
はＢ−Ｂ曲線へ移行する。かくして、蒸気供給系Ｓの蒸
気圧は雑用蒸気需要設備０で必要とする最低蒸気圧Ｐ１
に維持される（Ｃ点）。主機出力の低下程度がβ″一β
″曲線又はβ″−β″曲線に相当する如き程度であると
、これに対応して一次圧力調節弁■１が調整され、蒸気
供給系Ｓが示す蒸気流量一蒸気圧曲線の移行も生じさせ
られて蒸気供給系Ｓの蒸気圧をＰ１に保つ（第３図のＣ
″及びＣ″）。

このような調整は第３図の点線の如く生ぜしめられ、蒸
気供給系Ｓの蒸気圧はＰ１以上に維持される。

ここまでの説明は主機出力の減少の場合てあつたが、今
度は主機出力が変らずに、雑用蒸気需要設備の蒸気消費
量が減少したとする。

この場合には、切換え用元弁■４が開弁される。この場
合における排ガスエコノマイザ１Ｍの呈する蒸気流量一
蒸気圧曲線は主機出力は一定なのでα−α曲線で変らな
いが、蒸気供給系Ｓの蒸気流量一蒸気圧曲線はＣ−Ｃ曲
線の方へ移行する。

ここでＣ−Ｃ曲線は雑用蒸気設備の蒸気需要が減少した
時の特性を示している（二次圧力調節弁は全開）。従つ
て、雑用蒸気需要設備の蒸気消費量の減少度合が第３図
のＣ−Ｃ機曲線で表わしうる如きものであるとすると、
蒸気供給系Ｓの蒸気圧（二次蒸気圧）ｄ点で平衡するこ
とになり、そして、蒸気タービンＴへ供給される蒸気圧
力は第４図Ｘ点でバランスすることになる。

ここにＤ−Ｄ曲線は蒸気タービンＴの蒸気流量一蒸気圧
（二次圧力）曲線を示す。この蒸気圧（二次蒸気圧）は
蒸気タービンＴを含む駆動機械系の機械的強度によつて
決められる最高蒸気圧（タービン入口最高圧力）Ｐ２を
超えている。このような蒸気タービンＴ入口蒸気圧の最
高蒸気圧超過に際して、それまて全開乃至所定の弁開度
にあつた二次圧力調節弁■２はその弁開度を減少するよ
うに動作する。

蒸気供給系Ｓの蒸気圧は弁Ｖ２の弁開度減少により移行
せしめられて生する第４図中のＥ上曲線（二次圧力調節
弁を絞つた状態での一次蒸気圧と蒸気流量との関係を示
す）とα一α曲線との交点ｙにおいて平衡に達し、蒸気
タービンＴの蒸気圧はこのｙ点での圧力Ｐｙよりも弁Ｖ
２における蒸気損失分〔Ｐｙ−Ｐｚ〕（Ｐｙはｙ点の蒸
気圧、Ｐｚはｚ点の蒸気圧）だけ低い最高蒸気圧Ｐ２と
なり、蒸気タービンＴへ過多な流量は流入されない。従
つて、タービンＴに過大なトルクを発生させることなく
、回転系の安全性は維持される。尚、この時、圧力Ｐｙ
は雑用蒸気供給管Ｓ３に流れる蒸気の圧力となる。

このような蒸気タービンＴへの蒸気量の過給は雑用蒸気
需要設備での消費減少時に生ずるだけでなく、次のよう
な場合にも生ずる。

発電補助のために用いられる外、特定目的例えば、タン
カーでの不活性ガス補給に用いられる高い定格圧力を有
する補助ホイラ１Ａをその特定目的のために蒸気供給系
Ｓに加入して使用する場合、上述したと同様の問題が生
ずる。

このような場合に上昇する蒸気圧も二次圧力調節弁Ｖ２
を絞り込むことにより蒸気供給系Ｓの呈する蒸気流量一
蒸気圧特性（曲線）を、第４図上てみて、上方から下方
へ移行させることによつて、弁Ｖ２に圧力損失〔Ｐｔ−
Ｐｚ〕を生せしめさせて、蒸気タービン入口での蒸気圧
とその許容最高蒸気圧Ｐ２にまて降下させる。ここで、
図中、蒸気圧Ｐ３は補助ホイラの定格蒸気圧力を示し、
Ｆ−Ｆ曲線は二次圧力調節弁を絞つた状態での一次蒸気
圧力と蒸気流量特性を示す。

また、ＰｚはＺ点での蒸気圧Ｐ２を示す。このように、
蒸気タービン入口での蒸気圧を許容される最高蒸気圧Ｐ
２まで降下させることができるので、補助ボイラ１Ａを
併用して蒸気供給系Ｓを上述の特定目的に起用したとき
の圧力上昇から惹起せしめられる蒸気タービン側の不都
合も解決しうる。上記実施例において、一次圧力調節弁
及び二次圧力調節弁が並列に上記供給管に設けられる場
合について説明したが、これら両弁を蒸気供給管に直列
に介設しても上記実施例と同等の作用効果を得られる。
〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１排
熱により発生された蒸気を発電以外の目的に使用する場
合、その消費量が変動しても、蒸気タービンに流入する
蒸気の圧力を一定値以下に抑制することができ、これに
より蒸気タービンを含む駆動機械系に過大トルクが発生
することを防止でき、この系の安全性を向上し得る。

２蒸気発生装置に蒸気タービンの最高蒸気圧より高い圧
の補助ボイラを併用しても、その高い蒸気圧から蒸気タ
ービン側を保護し得る。

３ディーゼル主機出力が低下しても、発電以外の目的に
用いられる雑用蒸気需要設備への蒸気の供給圧力を、こ
れが要求される一定値以上に維持でき、この設置の稼動
に支障を生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は前述の船舶用発電設備の構成を示す図、第２図
は本発明を実施した船舶用発電設備の構成を示す図、第
３図は蒸気供給系の蒸気流量一蒸気圧曲線と排ガスエコ
ノマイザの発生蒸気量一蒸気曲線とを重ねて示す図、第
４図は補助ボイラの発生蒸気量一蒸気圧曲線、蒸気ター
ビンと調圧装置の蒸気流量一蒸気圧曲線及び排ガスエコ
ノマイザの蒸気流量一蒸気圧曲線を重ねて示す図である
。 図中、１は船舶用タービン発電機蒸気供給系の調圧装置
、Ｓは蒸気供給系、Ｓ１は蒸気発生装置、Ｓ２は蒸気供
給管、Ｓ３は雑用蒸気供給管、■１は一次圧力調節弁、
Ｖ２は二次圧力調節弁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ディーゼル主機から排出される高温排ガスの顕熱を
   蒸気発生装置にて回収して蒸気を発生させ、発生した蒸
   気の一部を雑用蒸気供給管を介して雑用蒸気需要設備へ
   供給する一方、残留蒸気を蒸気供給管を介して発電用の
   蒸気タービンへ供給するようになした船舶用タービン発
   電機蒸気供給系の調圧装置において、上記蒸気供給管に
   、上記雑用蒸気供給管に流入する蒸気の圧力を上記雑用
   蒸気需要設備で必要とする最低蒸気圧以上に維持する一
   次圧力調節弁と、上記蒸気タービンに流入する蒸気の圧
   力を、上記蒸気タービンを含む駆動機械系の機械的強度
   によつて決められる最高蒸気圧以下に維持する二次圧力
   調節弁とを介設したことを特徴とする船舶用タービン発
   電機蒸気供給系の調圧装置。