JPS61196728A - 舶用発電システムの周波数制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主機関連補機に給電する軸駆動発電機を設定
周波数に制御する舶用発電システムの周波数制御方式に
係り、特に主機負荷又は主機回転数に拘らず一定の給電
を主機関連補機に与えるのではなく、設定周波数を変更
して主機負荷に見合った必要な給電を補機に与えるよう
にしたものに関する。

［従来の技術］ 船内発電機としては、次のタイプのものが実用化されて
いる。

（１）　　ディーゼル発電機又はターボ発電機の如く、
主機駆動によらない独立型 （２）　　主機駆動発電機であって、 ■　主機ど直接結合される直結型　　　。

■　主機どの間に多段クラッチ、スリップ継手。

ザイリスタインバータ・コンバータ等を介して間接結合
される周波数一定型 このうち（２）の■、即ち直結型主機駆動発電機では、
発電機周波数は主機回転数に比例するため、プロペラ外
乱による主機回転数の変動が周波数の変動としてそのま
ま現われるという不具合がある。

この不具合を解消したものが、（２）の■、即ち周波数
一定型の主機駆動発電機であり、これは所定回転数領域
下において、主機回転数の変動に拘らず周波数が一定と
なる。

なお、（１）の独立型発電機では、ディーゼル機関又は
ガスタービンに設けた調速機によって、運航時周波・数
は一定に制御されている。

ところで、上述したような船舶発電装置においては、航
行中は発電機負荷の大部分は主機関連補機である。即ち
、発電機負荷は専ら主機冷却用の冷却海水ポンプ、ジャ
ケット冷却清水ポンプ、給気ファン等の駆動モータで占
められる。

これらの関連補機の必要容量は、主機関の出力。

外気温ｉ及び海水温度によって決まり、また定格容量は
主機出力１００％、及びほとんどの航路の外的条件をカ
バーできる温度条件の下に決定される。

したがって、実際にはそのように決定された定・格容量
以下の状態で運航されることが多い。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、主機関を部分負荷にて運航する場合は、限ら
れたエネルギー資源を浪費しないために、主機関連補機
の容量を部分負荷に見合った値に減じて発電機負荷を減
少させて運転することが有効である。

しかしながら、上記従来の周波数一定５１！の光電装置
では、主機出力に関係なく、発電機周波数は一定に制御
され、しかも関連補機の駆動モータが誘導機であるため
に、モータが回転数一定で運転されて発電機負荷も一定
となり、省］−ネルギー化に反する。即ち、従来のもの
では、主機関が部分負荷運転になっても、その主機関を
不必要に過剰冷却して無駄なエネルギーを消費していた
という問題があった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、主機負荷に見合った給電周波数を主機
関連補機に与えて省エネルギー化を図るようにした舶用
発電システムの周波数制御方式を提供することである。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために、本発明は主機回転数−主ｖ
ｓ口荷特性及び発電機負荷となる冷却用ポンプやファン
などの補機回転数−補機負荷が共に３乗特性をもってお
り、回転数の僅かな減少によっても負荷の大幅な低減が
可能なこと、一定周波数に制御された発電機であっても
許容周波数範囲内での変動は認められ、その範囲内で周
波数を減少させれば、主機関連補機負荷を容易に下げら
れ、主機負荷に見合った必要容量を補機に給電すること
ができること等の知見のもとに、次のように構成したも
のである。

節ち、主機関連補機へ給電する主機駆動発電機又はディ
ーゼル・ターボ発電機を、主機負荷の大きさに拘らず設
定周波数に安定制御する舶用発電システムの周波数制御
方式において、主機負荷を主機回転数又は主機出力より
検出し、この検出信号により発電機の許容周波数範囲内
で主機負荷に見合った必要容量を保持し得る補機回転数
となるように許容周波数範囲内で発電機の設定周波数を
変更し、この変更した設定周波数に基づいて発電機の周
波数を制御するようにしたものである。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図〜第３図に基づいて説明すれば
以下の通りである。

第１図は本発明方式を実施するための主機駆動−５＝ 発電機を備えた舶用発電システムの第１実施例を示す。

なお、ここで、Ｆは設定周波数ＦＯを変更した可変後の
設定周波□数として用いる。

同図に示す如く、１は軸駆動発電機としての同期発電機
で、回転制御装＠２より駆動されるようになっており、
この回転制御装置２は例えば、特願昭５８−１５７５２
７号明細書及び特願昭５８−２１４６７７号明細書に示
されているように、主機関３の動力の一部を利用して主
機関３の回転数が変化しても一定の軸回転数を出力する
ものである。

上記発電機１は負荷用母線に接続され、この母線には主
機関冷却用の冷却海水ポンプ、ジャケット冷却清水ポン
プ、給気ファン等の主機関連補機４の駆動用電動機が主
に並列接続されて、これらに発電機出力を給電するよう
になっている。

ところで、上記回転制御装置２のガバナ５の回転数設定
器６には、回転制御装置２の出力の検出周波数ｆと設定
周波数Ｆｏ　　（例えば６叶ｌ）どの偏差が入力され、
この偏差に応じて回転数設定器６が回転制御装置２の出
力を設定周波数ＦＯに制御−〇　− する」：うになっているが、この設定周波数Ｆｏは固定
でなく可変できるようになっている。即ち、可変の設定
周波数Ｆは設定周波数発生回路７によって形成され、こ
の回路７は、適宜の手段により検出された主機関３の回
転数に略比例して、設定周波数Ｆｏを減少できるように
なっている。但し、この減少は発電機１に要求される許
容周波数範囲内に止められる。

さて、上記のようなシステムにおいて、主機関３が全負
荷で運航しているときは、設定周波数Ｆｏで発電機１は
駆動され、補機駆動用電動機に設定周波数Ｆｏの給電を
行うが、主機関３が部分負荷になると設定周波数Ｆｏよ
りも小さい周波数の給電が行われる。即ち、部分負荷運
転となって主機関３の回転数が低下すると、この回転数
の低下が検出され、この検出信号に基づき設定周波数発
生回路７からは設定周波数Ｆｏよりも低い、許容周波数
範囲内の回転数に応じた周波数が出力される。したがっ
て、回転制御装置２の出力回転が低下し、発電機１出力
の周波数が落ちて、補機駆動用電動機の回転数が低下す
る。

ところで、主機関回転数−主機関負荷特性は、一般に第
２図の曲線ａで示すような３乗特性で支配されており、
回転数の僅かな減少により主機負荷を大幅に低下させる
ことができる。この状態で省エネルギー化の達成のため
には、主機駆動発電システムにおいて主機関連補機４の
容量を主機関３０部分負荷に見合った値に減じて発電機
負荷を減少させて運転する必要がある。そのためには同
図右上に重ねた特性直線すで示す直結型発電機を使用す
れば、回転数の低下と共に周波数も低下するので、誘導
負荷が主である発電機負荷が減少して都合がよいが、許
容周波数範囲の制約により使用範囲が狭いという難点が
あり、かといって特性直線Ｃで示す周波数一定型発電機
をそのまま使用することはできない。したがって、発電
システムに求められる特性として特性曲線すとＣどの中
間の特性を必要とする。

しかしながら、本実施例では上述したように周波数一定
型の主機駆動発電機１の設定周波数Ｆ。

を許容周波数範囲内で主機関３の回転数の低下とともに
減少させるようにしたので、回転制御装置２の有効入力
回転数範囲Ｒにて最も有効で、かつ上記中間特性を満た
す周波数制御が行える。即ち、主機関３の負荷に見合っ
た必要容量を保持し得る補・線回転数に発電周波数を変
えることで、補機負荷を下げることができ、その結果、
発電システムの主機関負荷を下げて主機関燃料が低減し
、省エネルギー化を図れる。

このような、発電システムの周波数特性は、回転制御装
置２の有効入力回転数範囲Ｒの下限と許容周波数の下限
との交点を通る特性直線ｄが適切であり、その場合、特
性直線すを示す直結型の負荷減少量Ｐ１よりも大ぎいＰ
２の負荷減少量を得ることができる。

第３図は本発明方式を実施するためのディーゼル発電機
及びターボ発電機を備えた舶用発電システムの第２実施
例を示す。

同図に示す如く、１０．１１は同期発電機１２゜１３を
駆動するディーゼル機関、１４は同期発電−〇　− １１１５を駆動する蒸気タービンであり、これらディー
ゼル機関１０．１１及び蒸気タービン１４にはそれぞれ
ガバナ１６，１７．１８及びガバナモー１１９．２０．
．２１が設けられている。これらのガバナ機構は、同期
投入あるいは並列運転のために設定周波数可変機能を付
加されているが、通常の運航時にはそのような機能はな
く発電機周波数を一定に制御するようになっている。

これらガバナ機構の各ガバナモータ１９．２０゜２１に
は、主機関２２の回転数を検出した設定周波数発生回路
２３から出力される可変設定周波数Ｆと、主機関連補機
２４が接続された母線に設けた電流変成器２５より検、
出した検出周波数ｆとの偏差が並列入ツノされ１．この
偏差に応じてディーゼル機関１０．１１及び蒸気タービ
ン１４の回転制御が行われて、発電機１２，１３．１５
の周波数制御がなされるようになっている。

すなわち、ディーゼル機関１０，１１及び蒸気タービン
１４も第２図に示す３乗負荷特性に支配されていること
から、上記構成によって主機関２２の回転数の減少に応
じて発電機１２．１３゜１５の周波数を低下させ主機関
連補機負荷を下げることができ、ディーゼル機関１０．
１１及び蒸気タービン１４の負荷を大幅に低減させるこ
とができる。その結果、ディーゼル機関１０゜１１及び
蒸気タービン１４用の燃料が低減し、省エネルギー化を
図れる。

［発明の効果］ 以上型するに本発明によれば、主機負荷が低下するとこ
れに合わせて主機関連補機に給電する発電機周波数を下
げて発電機負荷を低減させるようにしたので、発電機周
波数を一定に保持していた従来のものに比して、発電機
用駆動機関の燃料消費を有効に抑制することができ、省
エネルギー化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を実施するための第１実施例を示す
主機駆動発電システムの構成図、第２図は主機負荷特性
図、第３図は本発明方式を実施するための第２実施例を
示すディーゼル機関及び蒸気タービン発電システムの構
成図である。 図中、１は発電機、３は主機関、４は主機関連補機、１
２．１３．１５は発電機、２２は主機関、２４は主機関
連補機、Ｆは可変設定周波数で・ある。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 −１２＝ ”　”）　＋　　ＬＬ ・川に頃４ｉｃｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主機関連補機の給電用軸駆動発電機を主機負荷に拘らず
   設定周波数に制御する舶用発電システムの周波数制御方
   式において、上記主機負荷又は主機回転数を検出し、該
   検出信号で上記発電機の許容周波数範囲内で設定周波数
   を変更し、この変更した設定周波数に基づいて上記発電
   機の周波数を制御して、上記主機関連補機へ主機負荷に
   見合う給電をさせるようにしたことを特徴とする舶用発
   電システムの周波数制御方式。