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1、(10)申请公布号 CN 104005799 A (43)申请公布日 2014.08.27 C N 1 0 4 0 0 5 7 9 9 A (21)申请号 201410232985.0 (22)申请日 2010.09.29 2009-228595 2009.09.30 JP 201080039288.3 2010.09.29 F01K 23/06(2006.01) F01N 5/02(2006.01) F01N 5/04(2006.01) F02B 37/00(2006.01) F02B 41/10(2006.01) F02G 5/02(2006.01) F22B 1/18(2006.01) 。
2、(71)申请人三菱重工业株式会社 地址日本东京都 (72)发明人市来芳弘 西川佳彦 小林永司 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人岳雪兰 (54) 发明名称 发电系统的控制装置及发电系统及发电系统 的控制方法 (57) 摘要 本发明提供一种发电系统的控制装置，将从 柴油引擎目前的运转状态得到的蒸汽轮机(9)的 可供给输出作为蒸汽轮机可供给输出而得到，将 蒸汽轮机(9)的输出设为需要电力与动力涡轮机 最小输出及柴油引擎发电机最小输出的差值，由 此以接近蒸汽轮机可供给输出的方式决定蒸汽轮 机输出，以补偿蒸汽轮机(9)的输出与需要电力 的差值的方式决定动力涡轮机(7)的输出。。
3、 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书12页 附图9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书12页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104005799 A CN 104005799 A 1/3页 2 1.一种发电系统，包括： 利用从主引擎的增压器的上游侧抽气的排气进行驱动的动力涡轮机； 使用所述主引擎的排气来生成蒸汽的排气锅炉； 被由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机； 与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 该发电系统的特征在于， 从所述主引擎的运转状态计算出蒸汽轮机可供给输出， 。
4、确定所述蒸汽轮机的输出，使蒸汽轮机的输出在所述蒸汽轮机可供给输出以下， 确定所述动力涡轮机的输出，使动力涡轮机的输出补偿所述蒸汽轮机的输出与需要电 力的差值。 2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于， 从所述主引擎的负荷计算出所述蒸汽轮机可供给输出。 3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于， 通过所述排气锅炉的入口的排气温度修正所述蒸汽轮机可供给输出。 4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于， 从所述主引擎的运转状态计算出动力涡轮机可供给输出， 确定所述动力涡轮机的输出，使动力涡轮机的输出不超过所述动力涡轮机可供给输 出。 5.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于， 从所。
5、述主引擎的负荷计算出所述动力涡轮机可供给输出。 6.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于， 通过所述增压器的入口的空气温度修正所述动力涡轮机可供给输出。 7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于， 进一步包括发电用柴油引擎和柴油引擎发电机， 确定所述发电用柴油引擎的输出，使发电用柴油引擎的输出补偿所述蒸汽轮机及所述 动力涡轮机的总输出与需要电力的差值。 8.一种发电系统，包括： 利用从主引擎的增压器的上游侧抽气的排气进行驱动的动力涡轮机； 使用所述主引擎的排气来生成蒸汽的排气锅炉； 被由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机； 与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 该发电系统的特。
6、征在于， 具有运算部，该运算部 从需要电力及动力涡轮机最小输出计算出蒸汽轮机负荷率， 从所述需要电力及蒸汽轮机实际输出计算出动力涡轮机负荷率， 从所述蒸汽轮机负荷率及所述动力涡轮机负荷率计算出可供给输出，从所述可供给输 出计算出蒸汽轮机目标输出及动力涡轮机目标输出。 9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于， 从发电机输出与所述蒸汽轮机实际输出的差值计算出所述动力涡轮机实际输出。 权 利 要 求 书CN 104005799 A 2/3页 3 10.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于， 从所述蒸汽轮机的第一阶段压力计算出所述蒸汽轮机实际输出。 11.根据权利要求8所述的发电系统，其特征。
7、在于， 根据连结所述动力涡轮机和蒸汽轮机的离合器嵌脱的转速的输出，决定所述动力涡轮 机最小输出。 12.一种发电系统，包括： 利用从主引擎的增压器的上游侧抽气的排气进行驱动的动力涡轮机； 使用所述主引擎的排气来生成蒸汽的排气锅炉； 被由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机； 与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 被发电用柴油引擎驱动的柴油引擎发电机； 该发电系统的特征在于， 具有运算部，该运算部 从需要电力、柴油引擎发电机最小输出、动力涡轮机最小输出计算出蒸汽轮机负荷率， 从所述需要电力、所述柴油引擎发电机最小输出、蒸汽轮机实际输出计算出动力涡轮机负 荷率，从所述需要电力、蒸汽轮机实际。
8、输出、动力涡轮机实际输出计算出柴油引擎发电机负 荷率， 从所述蒸汽轮机负荷率、所述动力涡轮机负荷率、所述柴油引擎发电机负荷率计算出 可供给输出， 从所述可供给输出计算出蒸汽轮机目标输出、动力涡轮机目标输出、柴油引擎发电机 目标输出。 13.一种发电系统的控制装置，其特征在于，控制权利要求1至12中任一项所述的发电 系统。 14.一种发电方法，包括以下步骤： 驱动主引擎，从而排出排气； 利用从所述主引擎排出的排气驱动动力涡轮机； 将所述主引擎的排气导入排气锅炉，生成蒸汽； 利用由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动蒸汽轮机； 驱动与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 该发电方法的特征在于，包括下述。
9、步骤： 从所述主引擎的运转状态计算出蒸汽轮机可供给输出； 确定所述蒸汽轮机的输出，使蒸汽轮机的输出在所述蒸汽轮机可供给输出以下； 确定所述动力涡轮机的输出，使动力涡轮机的输出补偿所述蒸汽轮机的输出和需要电 力的差值。 15.一种发电方法，包括以下步骤： 驱动主引擎，从而排出排气； 利用从所述主引擎排出的排气驱动动力涡轮机； 将所述主引擎的排气导入排气锅炉，生成蒸汽； 利用由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动蒸汽轮机； 权 利 要 求 书CN 104005799 A 3/3页 4 驱动与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 该发电方法的特征在于，包括下述步骤： 从需要电力及动力涡轮机最小输出计算出。
10、蒸汽轮机负荷率； 从所述需要电力及蒸汽轮机实际输出计算出动力涡轮机负荷率； 从所述蒸汽轮机负荷率及所述动力涡轮机负荷率计算出可供给输出； 从所述可供给输出计算出蒸汽轮机目标输出及动力涡轮机目标输出。 16.一种发电方法，包括以下步骤： 驱动主引擎，从而排出排气； 利用从所述主引擎排出的排气驱动动力涡轮机； 将所述主引擎的排气导入排气锅炉，生成蒸汽； 利用由所述排气锅炉生成的蒸汽驱动蒸汽轮机； 驱动与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机连接的发电机； 驱动柴油引擎发电机； 该发电方法的特征在于，包括下述步骤： 从需要电力、柴油引擎发电机最小输出、动力涡轮机最小输出计算出蒸汽轮机负荷 率； 从所述需要电力。
11、、所述柴油引擎发电机最小输出、蒸汽轮机实际输出计算出动力涡轮 机负荷率； 从所述需要电力、蒸汽轮机实际输出、动力涡轮机实际输出计算出柴油引擎发电机负 荷率； 从所述蒸汽轮机负荷率、所述动力涡轮机负荷率、所述柴油引擎发电机负荷率计算出 可供给输出； 从所述可供给输出计算出蒸汽轮机目标输出、动力涡轮机目标输出、柴油引擎发电机 目标输出。 权 利 要 求 书CN 104005799 A 1/12页 5 发电系统的控制装置及发电系统及发电系统的控制方法 0001 本申请是申请日为2010年9月29日、发明名称为“发电系统的控制装置及发电系 统及发电系统的控制方法”、申请号为201080039288.3。
12、的发明专利申请的分案申请。 技术领域 0002 本发明涉及具备利用从作为船舶用柴油引擎及陆地上发电机用柴油引擎等的主 引擎排出的排气的排出能量的蒸汽轮机及动力涡轮机的发电系统的控制装置及发电系统 及发电系统的控制方法。 背景技术 0003 已知有将船舶驱动用柴油引擎(主引擎)的排气一部分抽气并导入动力涡轮机作 为发电输出利用，并且将在使用了同一柴油引擎排气的排气锅炉生成的蒸汽导入蒸汽轮机 作为发电输出利用的发电系统。目前，该发电系统中，控制向动力涡轮机的排气供给量的进 气阀为ONOFF的开关阀。 0004 另一方面，专利文献1中公开有不将柴油引擎排气的一部分送至增压器而导向动 力涡轮机等，以排。
13、出能量为动力进行回收的技术。另外，在排气进入动力涡轮机时以缩小从 柴油引擎送至增压器的排气量的变化幅度的方式对排气量进行调整。进入动力涡轮机的排 气量的调整如下进行：利用多条通路形成动力涡轮机的气体入口并在各自的通路设置旁通 阀。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：(日本)特开昭63186916号公报 发明内容 0008 发明所要解决的问题 0009 但是，上述发电系统中，由于向动力涡轮机导入排气的进气阀为ONOFF开关阀， 因此不能向动力涡轮机供给任意的排气量。因此，即使在需要电力产生变化的情况下，为向 动力涡轮机供给一定的排气量，也不能使动力涡轮机的输出任意。
14、变化。因此，为了与需要电 力的变化对应，不得不调整蒸汽轮机的输出，在排气锅炉中产生的蒸汽超过蒸汽轮机所需 要的蒸汽量的情况下，将不对发电起作用的剩余蒸汽部分排出(清除)到空气。因此，形成 从柴油引擎的排气回收的蒸汽能量的浪费丢弃，成为柴油引擎燃料的浪费。 0010 另一方面，上述专利文献1中公开有对供给到动力涡轮机的排气量进行阶段性地 调整的发明，但是记载于同一专利文献1的动力涡轮机作为柴油引擎的动力回收所使用， 在将动力涡轮机的输出作为发电使用的情况下应该以哪种方式调整排气量的公开完全没 有。 0011 本发明是鉴于该情况而研发的，其目的在于提供一种不使用蒸汽轮机就可以抑制 废弃的剩余蒸汽并。
15、提高主引擎的燃料效率的发电系统的控制装置及发电系统及发电系统 说 明 书CN 104005799 A 2/12页 6 的控制方法。 0012 解决问题的技术方案 0013 为了解决所述课题，本发明的发电系统的控制装置及发电系统及发电系统的控制 方法采用下面的装置。 0014 即，本发明第一方面提供一种发电系统的控制装置，对涡轮发电机，控制所述动力 涡轮机及所述蒸汽轮机的输出，所述涡轮发电机具备：通过从主引擎的增压器的上游侧抽 气的排气进行驱动的动力涡轮机、与该动力涡轮机串联连接并通过使用所述主引擎排气的 排气锅炉生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机、与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机串联连接的发电 机，其特征。
16、在于，将从所述主引擎目前的运转状态得到的所述蒸汽轮机的可供给输出作为 蒸汽轮机可供给输出而得到，根据与需要电力的关系以接近所述蒸汽轮机可供给输出的方 式决定所述蒸汽轮机输出，以补偿所述蒸汽轮机输出与所述需要电力的差值的方式决定所 述动力涡轮机的输出。 0015 由于以接近蒸汽轮机可供给输出的方式决定蒸汽轮机的输出，因此，经由排气锅 炉可以在蒸汽轮机有效地利用从主引擎得到的排气能量。因此，在蒸汽轮机不使用排气锅 炉中生成的蒸汽，可以尽可能地防止作为剩余蒸汽废弃。由此，通过有效地进行主引擎的排 热回收，可以使主引擎的燃料效率提高。另外，作为蒸汽轮机可供给输出典型性地使用从主 引擎的排气能量得到的最。
17、大蒸汽轮机输出。 0016 蒸汽轮机输出根据与需要电力的关系决定。即，在需要电力超过蒸汽轮机可供给 输出的情况下，优选蒸汽轮机输出设为与蒸汽轮机可供给输出相等或蒸汽轮机可供给输出 以下的邻近值(例如由需要电力减去动力涡轮机最小输出的值)。在需要电力成为蒸汽轮 机可供给输出以下的情况下，优选以满足需要电力的方式形成可供给输出以下的蒸汽轮机 输出。 0017 另外，动力涡轮机的输出以补偿蒸汽轮机输出(例如反馈的目前值输出)与需要 电力的差值的方式决定。具体而言，以使动力涡轮机分担满足需要电力的剩余负荷量的方 式调整由动力涡轮机供给的排气量。由此，相对于需要电力能够使蒸汽轮机优选分担蒸汽 轮机可负担。
18、的输出。 0018 另外，作为主引擎，典型性地列举船舶驱动用的柴油引擎。 0019 另外，本发明第一方式的发电系统的控制装置中，优选所述蒸汽轮机可供给输出 相对于所述主引擎的负荷预先决定。 0020 由于蒸汽轮机可供给输出相对于主引擎的负荷预先决定，因此即使主引擎负荷变 化，也能够从变化的主引擎负荷立刻得到蒸汽轮机可供给输出。根据如此得到的可供给输 出可以确定蒸汽轮机的输出，因此能够使蒸汽轮机相对于主引擎的负荷变化随动性良好地 运转。 0021 另外，主引擎负荷反映排气流量及排气压力，因此适于得到蒸汽轮机可供给输出。 0022 另外，本发明第一方面的发电系统的控制装置中，优选所述蒸汽轮机可供给。
19、输出 根据所述排气锅炉入口的排气温度修正。 0023 由于若排气锅炉入口的排气温度变化，则通过排气锅炉生成的产生蒸汽量也变 化，因此，通过排气锅炉入口的排气温度对蒸汽轮机可供给输出进行修正。具体而言，与标 准温度(例如300)相比，如果排气温度成为高温则使可供给输出增大，与标准温度相比， 说 明 书CN 104005799 A 3/12页 7 如果排气温度成为低温则使可供给输出减少。 0024 另外，本发明第一方式的发电系统的控制装置中，优选将从所述主引擎目前的运 转状态得到的所述动力涡轮机的可供给输出作为动力涡轮机可供给输出而得到，所述动力 涡轮机的输出以不超过所述动力涡轮机可供给输出的方式。
20、决定。 0025 由于以不超过从主引擎目前的运转状态确定的可供给输出的方式决定动力涡轮 机的输出，因此不会过量设定动力涡轮机的输出，因此可以防止过量的排气抽气并抑制对 增压器及主引擎运转的影响。另外，作为动力涡轮机可供给输出，典型性地使用从主引擎的 排气能量得到的最大动力涡轮机输出。 0026 另外，本发明第一方式的发电系统的控制装置中，优选所述动力涡轮机可供给输 出相对于所述主引擎的负荷预先决定。 0027 由于动力涡轮机可供给输出相对于所述主引擎的负荷预先决定，因此即使主引擎 负荷变化，也能够从变化的主引擎负荷立刻得到可供给输出。根据如此得到的可供给输出 可以确定动力涡轮机的输出，因此能够。
21、使动力涡轮机相对于主引擎负荷变化随动性良好地 运转。 0028 另外，主引擎负荷反映排气流量及排气压力，因此适于得到动力涡轮机可供给输 出。 0029 另外，本发明第一方式的发电系统的控制装置中，优选所述动力涡轮机可供给输 出根据所述增压器入口的空气温度修正。 0030 若增压器入口的空气温度变化，则由于空气密度变化来自主引擎的排气能量变 化，因此形成通过增压器入口的空气温度对动力涡轮机可供给输出进行修正。具体而言，与 标准温度(例如25)相比，如果空气温度成为高温则空气密度下降，因此使可供给输出减 少，与标准温度相比，如果空气温度成为低温则空气密度提高，因此使可供给输出增大。 0031 另外。
22、，本发明第一方面的发电系统的控制装置中，优选在决定与所述涡轮发电机 另外设置的柴油引擎发电机的发电用柴油引擎的输出时，以补偿所述蒸汽轮机的输出及所 述动力涡轮机的输出与需要电力的差值的方式决定所述发电用柴油引擎输出。 0032 在设有柴油引擎的情况下，以补偿蒸汽轮机的输出(例如反馈的目前值输出)及 动力涡轮机的输出(例如反馈的目前值输出)与需要电力的差值的方式决定发电用柴油引 擎的输出。即，将发电用柴油引擎设为分担负荷的优先顺序，将蒸汽轮机及动力涡轮机设为 之后的顺序。由此，可以主要使用蒸汽轮机及动力涡轮机并以补偿它们的方式使用柴油引 擎，因此可以使发电用柴油引擎的启动时间及负荷减少，作为发电。
23、系统整体可以提高能量 效率。 0033 另外，本发明第二方面提供一种发电系统，其特征在于，具备所述任一项中所述的 发电系统的控制装置和通过该控制装置来控制的蒸汽轮机及动力涡轮机。 0034 由于通过所述控制装置来控制蒸汽轮机及动力涡轮机，因此可以提供使主引擎的 燃料效率提高的发电系统。 0035 另外，本发明第三方面提供一种发电系统的控制方法，对涡轮发电机，控制所述动 力涡轮机及所述蒸汽轮机的输出，所述涡轮发电机具备：通过从主引擎的增压器的上游侧 抽气的排气进行驱动的动力涡轮机、与该动力涡轮机串联连接并通过使用了所述主引擎排 气的排气锅炉生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机、与所述动力涡轮机及所述蒸汽轮机。
24、串联连接的 说 明 书CN 104005799 A 4/12页 8 发电机，其特征在于，将从所述主引擎目前的运转状态得到的所述蒸汽轮机的可供给输出 作为蒸汽轮机可供给输出而得到，根据与需要电力的关系以接近所述蒸汽轮机可供给输出 的方式决定所述蒸汽轮机输出，以补偿所述蒸汽轮机输出与所述需要电力的差值的方式决 定所述动力涡轮机的输出。 0036 由于以接近蒸汽轮机可供给输出的方式决定蒸汽轮机的输出，因此，经由排气锅 炉可以在蒸汽轮机有效地利用从主引擎得到的排气能量。因此，在蒸汽轮机不使用排气锅 炉中生成的蒸汽，可以尽可能地防止作为剩余蒸汽废弃。由此，通过有效地进行主引擎的排 热回收，可以使主引擎的。
25、燃料效率提高。另外，作为蒸汽轮机可供给输出典型性地使用从主 引擎的排气能量得到的最大蒸汽轮机输出。 0037 蒸汽轮机输出根据与需要电力的关系确定。即，在需要电力超过蒸汽轮机可供给 输出的情况下，优选蒸汽轮机输出设为与蒸汽轮机可供给输出相等或蒸汽轮机可供给输出 以下的邻近值(例如从需要电力减去动力涡轮机最小输出的值)。在需要电力成为蒸汽轮 机可供给输出以下的情况下，优选以满足需要电力的方式形成可供给输出以下的蒸汽轮机 输出。 0038 另外，动力涡轮机的输出以补偿蒸汽轮机输出(例如反馈的目前值输出)与需要 电力的差值的方式决定。具体而言，以使动力涡轮机分担满足需要电力的剩余负荷量的方 式调整由。
26、动力涡轮机供给的排气量。由此，相对于需要电力能够使蒸汽轮机优选分担蒸汽 轮机可负担的输出。 0039 另外，作为主引擎，典型性地列举船舶驱动用的柴油引擎。 0040 发明的效果 0041 根据本发明，通过抑制剩余蒸汽的产生，可以使主引擎的燃料效率提高。 附图说明 0042 图1是表示本发明一实施方式的发电系统涡轮发电机的概略构成图； 0043 图2表示具有图1所示的涡轮发电机的发电系统控制装置概略构成； 0044 图3是表示本发明一实施方式的发电系统控制装置局部的控制方框图； 0045 图4是表示本发明一实施方式的发电系统控制装置的图3其它局部的控制方框 图； 0046 图5是表示本发明一实施。
27、方式的发电系统控制装置的图3其它局部的控制方框 图； 0047 图6是表示本发明一实施方式的发电系统控制装置的图3其它局部的控制方框 图； 0048 图7是表示本发明一实施方式的发电系统控制装置的图3其它局部的控制方框 图； 0049 图8是表示本发明一实施方式的发电系统控制装置动作流程的流程图； 0050 图9是表示本发明一实施方式的发电系统负荷分担比例的图。 具体实施方式 0051 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 说 明 书CN 104005799 A 5/12页 9 0052 图1表示本实施方式的发电系统的涡轮发电机的概略构成。本实施方式中，使用 船舶驱动用的柴油引擎3作为主。
28、引擎。 0053 涡轮发电机1具备：船舶驱动用的柴油引擎(主引擎)3、通过柴油引擎3的排气 进行驱动的排气涡轮增压器5、通过从排气涡轮增压器5的上游侧抽气的柴油引擎3的排气 进行驱动的动力涡轮机(燃气轮机)7、通过柴油引擎3的排气生成蒸汽的排气节能器(排 气锅炉)11、由通过排气节能器11生成的蒸汽驱动的蒸汽轮机9。 0054 来自柴油引擎3的输出经由推进轴与螺旋推进器直接或间接地连接。另外，柴油 引擎3的各气缸的气缸部13的排气口与作为排气集合管的排气歧管15连接，排气歧管15 经由第一排气管L1与排气涡轮增压器5的涡轮部5a入口侧连接，另外，排气歧管15经由 第二排气管L2(抽气通路)与动。
29、力涡轮机7的入口侧连接，在将排气的一部分供给到排气 涡轮增压器5之前进行抽气并将其供给到动力涡轮机7。 0055 另一方面，各气缸部13的供气口与供气歧管17连接，供气歧管17经由供气管K1 与排气涡轮增压器5的压缩机部5b连接。另外，在供气管K1设置有空气冷却器(中间冷 却器)19。 0056 排气涡轮增压器5由涡轮部5a、压缩机部5b、将涡轮部5a和压缩机部5b连结的 旋转轴5c构成。 0057 动力涡轮机7通过经由第二排气管L2从排气歧管15抽气的排气进行驱动旋转， 另外，蒸汽轮机9通过排气节能器11供给生成的蒸汽被驱动旋转。 0058 该排气节能器11将从排气涡轮增压器5的涡轮部5a的。
30、出口侧经由第三排气管L3 排出的排气和从动力涡轮机7的出口侧经由第四排气管L4排出的排气导入并通过热交换 部21利用排气的热使利用供水管23供给的水蒸发，产生蒸汽。而且，在排气节能器11生 成的蒸汽经由第一蒸汽管J1被导入蒸汽轮机9，另外，在该蒸汽轮机9完成工作的蒸汽通过 第二蒸汽管J2排出并导向未图示的冷凝器(冷凝器)。 0059 将动力涡轮机7和蒸汽轮机9串联地结合来驱动发电机25。蒸汽轮机9的旋转 轴29经由未图示的减速机及联轴器与发电机25连接，另外，动力涡轮机7的旋转轴27经 由未图示的减速机及离合器31与蒸汽轮机9的旋转轴29连结。作为离合器31使用以规 定转速嵌脱的离合器，例如适。
31、合使用SSS(SynchroSelfShifting)离合器。 0060 另外，在第二排气管L2设有控制导入到动力涡轮机7的气体量的排气量调整阀33 和在非常时截止向动力涡轮机7的排气供给的非常停止用非常截止阀35。另外，在非常停 止用非常截止阀35截止时，为了防止向排气涡轮增压器5的涡轮部5a的过增压(超过发 动机的最佳运转压力的增压)，在与第四排气管L4之间设有旁通阀34。 0061 另外，在第一蒸汽管J1设有控制导入到蒸汽轮机9的蒸汽量的蒸汽量调整阀37 和在非常时截止向蒸汽轮机9的蒸汽供给的非常停止用非常截止阀39。上述排气量调整阀 33及蒸汽量调整阀37通过后述的控制装置43控制其开。
32、度。 0062 如上，发电机25将船舶驱动用的柴油引擎3的排气(燃烧气体)排出能量作为动 力驱动，构成排出能量回收装置。 0063 图2表示具有图1所示的涡轮发电机1的发电系统的控制装置的概略构成。 0064 发电系统除具备涡轮发电机1外还具备另外设置于船内的多个(本实施方式中2 台)柴油引擎发电机60。 说 明 书CN 104005799 A 6/12页 10 0065 向控制装置43输入来自检测发电机25输出电力的电传感器45的信号，并输入来 自检测蒸汽轮机9的旋转轴29的转速的旋转传感器49的信号作为发电机25的转速。还 向控制装置43输入来自柴油引擎发电机60的输出信号和来自检测船内消。
33、耗电力的船内消 耗电传感器51的信号。 0066 另外，控制装置43具备负荷分担控制部53、动力涡轮机用调节器部55、蒸汽轮机 用调节器部57、柴油引擎发电机60用调节器部(未图示)。 0067 与由负荷分担控制部53设定的负荷率对应的输出的指示信号分别被输出到动力 涡轮机用调节器部55、蒸汽轮机用调节器部57及柴油引擎发电机60用调节器部。 0068 动力涡轮机用调节器部55基于根据从负荷分担控制部53指示的动力涡轮机7的 输出设定的转速降低控制(比例控制)的控制函数，以相对于发电机25的转速变动稳定在 目标转速的方式基于与由旋转传感器49检测的实际转速的偏差计算控制信号。而且，将该 控制信。
34、号输出于排气量调整阀33，来控制排气量调整阀33的开度并控制供给向动力涡轮 机7的排气流量。该转速降低控制函数是通过在转速目标值和实际控制的目前的转速的偏 差乘以比例增益来运算控制量的函数。 0069 另外，蒸汽轮机用调节器部57也与动力涡轮机用调节器部55一样，基于根据从负 荷分担控制部53指示的蒸汽轮机9的输出负担比例设定的转速降低控制(比例控制)的 控制函数，以相对于发电机25的转速变动稳定在目标转速的方式基于与由旋转传感器49 检测的实际转速的偏差计算控制信号。而且，将该控制信号输出向蒸汽量调整阀37，控制该 蒸汽量调整阀37的开度而控制由蒸汽轮机9供给的蒸汽量。 0070 接着，使用。
35、图3图7对控制装置43的详情进行说明。控制装置43在图3图 7的5个图中分割地表示，通过使这些图组合而成为控制装置43的概略整体构成。图3及 图4所示的动力管理系统70位于将图3图7并排时的上方，图5及图6所示的控制器部 72位于将图3图7并排时图3及图4的下方，图7所示的设备73位于将图3图7并排 时图5及图6的下方。 0071 控制装置43主要由动力管理系统70和控制器部72构成。 0072 图3及图4表示动力管理系统70的构成，成为图3位于左侧、图4位于右侧的关 系，分别连接有信号线A1A8。 0073 图5及图6表示控制器部72的构成，成为图5位于左侧、图6位于右侧的关系，连 接有信号。
36、线A9。另外，图5及图6成为位于表示动力管理系统70的图3及图4的下方的关 系，分别连接有信号线B1B9。另外，图5中为了图示的方便，显示有柴油引擎发电机60， 但这属于图7所示的设备74的构成。另外，在图6的下方表示从设备74侧得到的各种信 号。 0074 图7表示发电系统的设备74，且表示图1及图2中说明的动力涡轮机7和蒸汽轮 机9等。图7成为位于图5及图6的下方的关系，分别连接有信号线C1C3、B5及AA、及 电线E1。 0075 蒸汽轮机可供给输出Av(ST) 0076 将运算蒸汽轮机9的可供给输出Av(ST)时所使用的图在图6的图M1中表示。该 图M1存储在设于控制器部72的存储器。。
37、图M1将蒸汽轮机可供给输出Av(ST)设为纵轴， 将柴油引擎3的负荷(ME Load)设为横轴，根据设计时数据和试运转数据预先作成。另外， 说 明 书CN 104005799 A 10 7/12页 11 使用从柴油引擎3的排气能量得到的最大蒸汽轮机输出作为蒸汽轮机可供给输出Av(ST)。 0077 将柴油引擎3的负荷从图5的柴油引擎负荷检测器78(Main Engine Load)经由信 号线A9输入，由该输入值和图M1得到蒸汽轮机可供给输出Av(ST)。如此得到的蒸汽轮机 可供给输出Av(ST)经由信号线B7向图4所示的动力管理系统70输出。 0078 从图M1得到的蒸汽轮机可供给输出Av(。
38、ST)通过排气节能器11(参照图1)的入 口(上游)的排气温度(ECO.GAS Inlet Temp.)进行修正(Compensation)。这是因为若排 气节能器11入口的排气温度变化，则通过排气锅炉生成的产生蒸汽量变化。具体而言，与 标准温度(例如300)相比，如果排气温度成为高温则使可供给输出增大，与标准温度相 比，如果排气温度成为低温则使可供给输出减少。 0079 动力涡轮机可供给输出(Av(PT) 0080 将运算动力涡轮机7的可供给输出Av(PT)时所使用的图在图6的图M2中表示。 该图M2存储在设于控制器部72的存储器。图M2将动力涡轮机可供给输出Av(PT)设为纵 轴，将柴油引。
39、擎3的负荷(ME Load)设为横轴，根据设计时数据和试运转数据预先作成。另 外，使用从柴油引擎3的排气能量得到的最大动力涡轮机输出作为动力涡轮机可供给输出 Av(PT)。 0081 将柴油引擎3的负荷从图5的柴油引擎负荷检测器78(Main Engine Load)经由信 号线A9输入，由该输入值和图M2得到动力涡轮机可供给输出Av(PT)。如此得到的动力涡 轮机可供给输出Av(PT)经由信号线B8向图4所示的动力管理系统70输出。 0082 从图M2得到的动力涡轮机可供给输出Av(PT)通过排气涡轮增压器5(参照图1) 入口的空气温度进行修正(Compensation)。这是因为若排气涡轮。
40、增压器5的入口的空气温 度变化，则空气密度发生变化，来自柴油引擎3的排气能量发生变化。具体而言，与标准温 度(例如25)相比，如果空气温度成为高温则空气密度下降，因此使可供给输出减少，与 标准温度相比，如果空气温度成为低温则空气密度提高，因此使可供给输出增大。另外，排 气涡轮增压器5的入口空气温度虽然没有在图6的图M2中表示，但输入于图M2。 0083 蒸汽轮机实际输出ST(kW) 0084 蒸汽轮机9目前输出的实际输出(目前值输出)从图6所示的图M3得到。该图 M3存储在设于控制器部72的存储器。图M3将蒸汽轮机实际输出ST(kW)设为纵轴，将蒸 汽轮机9的第一阶段压力(First Stag。
41、e Pressure；FSP)设为横轴。如图7所示，蒸汽轮机 9的第一阶段压力FSP从设于蒸汽轮机9的第一阶段涡轮(高压涡轮)的下游侧的压力传 感器(PT)经由信号线AA得到。另外，如图6所示，根据蒸汽轮机设备的冷凝器压力(Cond Vacuum Press.)、入口蒸汽温度(Inlet Steam Temp.)、入口蒸汽压力(Inlet Steam Press.) 修正图M3。由图M3得到的蒸汽轮机实际输出ST(kW)经由信号线B6向图4所示的动力管 理系统70输出，并且向下面说明的运算部F1输出。 0085 动力涡轮机实际输出PT(kW) 0086 动力涡轮机7目前输出的实际输出(目前值输。
42、出)从图6所示的运算部F1得到。 在该运算部F1使用的运算公式存储在设于控制器部72的存储器。如下面公式(1)所示， 运算部F1中，由从检测发电机25(参照图7)的输出电力的电传感器45得到的涡轮发电机 输出STG(kW)和在图M3得到的蒸汽轮机实际输出ST(kW)的差值得到动力涡轮机实际输出 PT(kW)。 说 明 书CN 104005799 A 11 8/12页 12 0087 PT(kW)STG(kW)ST(kW)(1) 0088 在运算部F1得到的动力涡轮机实际输出PT(kW)经由信号线B9向图4所示的动 力管理系统70输出。 0089 蒸汽轮机负荷率R(ST) 0090 如图4所示，。
43、在动力管理系统70的运算部F2运算蒸汽轮机9的负荷率R(ST)。蒸 汽轮机负荷率R(ST)通过下面公式(2)得到。 0091 R(ST)LD(kW)DG(min)+PT(min)/Av(ST)(2) 0092 在此，LD(kW)为船内需要电力，如图3的运算部F5所示，由柴油引擎输出DG(kW) 和涡轮发电机输出STG(kW)之和得到。DG(min)为柴油引擎发电机60(参照图5)的最小输 出，意思是发电用柴油引擎稳定地进行动作的最小输出。PT(min)为动力涡轮机7的最小输 出，意思是动力涡轮机可稳定地运转的最小输出，具体而言，根据连结动力涡轮机7和蒸汽 轮机9的离合器31嵌脱的转速的输出决定。
44、，例如设为动力涡轮机额定的10。 0093 如公式(2)所示，将由船内需要电力LD(kW)减去柴油引擎发电机最小输出 DG(min)及动力涡轮机最小输出PT(min)的公式设为运算公式的分子，由此，与柴油引擎发 电机60和动力涡轮机7相比，可以优先确定蒸汽轮机9的要求输出，在蒸汽轮机9最大限 度地得到输出。另外，将蒸汽轮机可供给输出Av(ST)设为运算公式的分母，由此将蒸汽轮 机9的要求输出以对于蒸汽轮机可供给输出Av(ST)的比例表示，可以最大限度地有效地利 用蒸汽轮机9的输出。 0094 另外，如运算部F2所示，蒸汽轮机负荷率R(ST)设为1以下，不要求超过蒸汽轮机 可供给输出Av(ST)。
45、地输出。另外，蒸汽轮机负荷率R(ST)设为ST(min)/Av(ST)以上，不要 求低于蒸汽轮机9可稳定地运转的最小输出的输出。 0095 动力涡轮机负荷率R(PT) 0096 如图4所示，在动力管理系统70的运算部F3运算动力涡轮机7的负荷率R(PT)。 动力涡轮机负荷率R(PT)通过下面公式(3)得到。 0097 R(PT)LD(kW)DG(min)+ST(kW)/Av(PT)(3) 0098 如公式(3)所示，将从船内需要电力LD(kW)减去柴油引擎发电机最小输出 DG(min)及蒸汽轮机实际输出ST(kW)的公式设为运算公式的分子，由此，对蒸汽轮机9优先 进行，并且与柴油引擎发电机60。
46、相比，可以优先决定蒸汽轮机9的要求输出，最大限度地进 行柴油引擎3的排热回收。另外，将动力涡轮机可供给输出Av(PT)设为运算公式的分母， 由此将动力涡轮机7的要求输出以对于动力涡轮机可供给输出Av(PT)的比例表示，可以最 大限度地有效地利用动力涡轮机7的输出。 0099 另外，如运算部F3所示，动力涡轮机负荷率R(PT)设为1以下，不要求超过动力涡 轮机可供给输出Av(PT)地输出。另外，动力涡轮机负荷率R(PT)设为PT(min)/Av(PT)以 上，不要求低于动力涡轮机9可稳定地运转的最小输出的输出。 0100 柴油引擎发电机负荷率R(DG) 0101 如图4所示，在动力管理系统70的。
47、运算部F4运算柴油引擎发电机负荷率R(DG)。 柴油引擎发电机负荷率R(DG)通过下面公式(4)得到。 0102 R(DG)LD(kW)ST(kW)+PT(kW)/Av(DG)(4) 0103 在此，柴油引擎发电机可供给输出Av(DG)使用柴油引擎发电机的额定输出 说 明 书CN 104005799 A 12 9/12页 13 Rated(DG)。 0104 如公式(4)所示，将从船内需要电力LD(kW)减去蒸汽轮机实际输出ST(kW)及动 力涡轮机实际输出PT(kW)的公式设为运算公式的分子，由此，对蒸汽轮机9及动力涡轮机 7优先进行，尽可能抑制柴油引擎发电机60的旋转。另外，将柴油引擎发电。
48、机可供给输出 Av(DG)设为运算公式的分母，由此将柴油引擎发电机60的要求输出以对于柴油引擎发电 机可供给输出Av(DG)的比例表示，可以最大限度地有效地利用柴油引擎发电机60的输出。 0105 另外，如运算部F4所示，柴油引擎发电机负荷率R(DG)设为1以下，不要求超过 柴油引擎发电机可供给输出Av(DG)地输出。另外，柴油引擎发电机负荷率R(DG)设为 DG(min)/Av(DG)以上，不要求低于柴油引擎发电机可稳定地运转的最小输出的输出。 0106 合计可供给输出Ta(kW) 0107 图4所示的运算部F6中，根据在各运算部F2、F3、F4得到的结果，通过下面公式 (5)，求得合计可供给输出Ta(kW)。 0108 Ta(kW)R(DG)Av(DG)+R(ST)Av(ST)+R(PT)Av(PT)(5) 0109 蒸汽轮机目标输出LT(ST) 0110 如图3所示，蒸汽轮机9所要求的目标输出LT(ST)使用上述的各运输值通过运算 部F7根据下面公式(6)运算。 0111 LT(ST)LD(kW)R(ST)Av(ST)/Ta(kW)(6) 0112 根据上面公式(6)得到的蒸汽轮机目标输出LT(ST)与蒸汽轮机实际输出ST(kW) 比较运算后，利用频率控制器79在混合器81调整为规定频率的信号，并作为增减信号 (INC/DEC)经由信号线B2输出向图5所示的控制器部72的蒸。