專利名稱：渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將從構(gòu)成船用柴油發(fā)動機(jī)、陸地發(fā)電機(jī)用柴油發(fā)動機(jī)等的發(fā)動機(jī)主體排出的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力源而被驅(qū)動的動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)及蒸汽渦輪串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及控制裝置。
背景技術(shù)：
不將柴油發(fā)動機(jī)的廢氣的一部分向增壓器輸送而導(dǎo)入動力渦輪等并將排氣能量作為動力回收的技術(shù)已經(jīng)被專利文獻(xiàn)I (日本特開昭63-186916號公報(bào))公開。另外，該專利文獻(xiàn)I公開了在廢氣進(jìn)入動力渦輪時(shí)調(diào)整廢氣量、并減小從柴油發(fā)動機(jī)向增壓器輸送的廢氣量的變化幅度的技術(shù)。而且，進(jìn)入動力渦輪的廢氣量的調(diào)整是由 多個(gè)通路形成動力渦輪的氣體入口并在各個(gè)通路上設(shè)置旁通閥來實(shí)施?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開昭63-186916號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題在所述專利文獻(xiàn)I中，進(jìn)入動力渦輪的廢氣量通過旁通閥的開閉控制而被進(jìn)行控制。另外，一種排熱回收系統(tǒng)，抽出柴油發(fā)動機(jī)的廢氣的一部分，將該抽出氣體導(dǎo)入動力渦輪，并且將利用廢氣的排熱而生成的蒸汽導(dǎo)入蒸汽渦輪來進(jìn)行發(fā)電，其中，以往控制廢氣向動力渦輪的導(dǎo)入量的入口閥一般是ON、OFF的開閉閥，不具有對任意的氣體量進(jìn)行控制的功能。另一方面，根據(jù)船舶的航運(yùn)狀況，有時(shí)所述動力渦輪及蒸汽渦輪的合計(jì)輸出相對于船內(nèi)需要電力來說有剩余，但動力渦輪及蒸汽渦輪的發(fā)生輸出依賴于柴油發(fā)動機(jī)的輸出，從而適當(dāng)?shù)貙?shí)施剩余電力對策，對于柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗率的提高是極其有效的。作為所述剩余電力對策，以往采用如下對策，并列設(shè)置多個(gè)軸發(fā)電機(jī)等，有選擇地控制工作發(fā)電機(jī)，或者設(shè)置并消耗阻力，并放棄所產(chǎn)生的蒸汽的剩余量，使蒸汽渦輪的輸出降低等。但是，并列設(shè)置多個(gè)軸發(fā)電機(jī)等使設(shè)置費(fèi)用增大，另外，伴隨除此以外的剩余電力的調(diào)整導(dǎo)致的能量向系統(tǒng)外的放出也會導(dǎo)致柴油發(fā)動機(jī)的燃料的浪費(fèi)。本發(fā)明鑒于上述問題，其課題是提供一種渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及裝置，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，能夠不浪費(fèi)不柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗地抑制發(fā)電電力。解決問題的技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)所述課題，本申請發(fā)明的第一發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，是將從柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力源被驅(qū)動的動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)及蒸汽渦輪串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述柴油發(fā)動機(jī)具有廢氣渦輪增壓器，抽出被供給到該廢氣渦輪增壓器之前的廢氣(燃燒氣體)的一部分，將該抽出的廢氣通過調(diào)整供給量而供給到所述動力渦輪，將由廢氣熱交換器生成的蒸汽通過調(diào)整供給量而供給到所述蒸汽渦輪，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，使向動力渦輪的供給量減少，動力渦輪的輸出成為最小之后，使向所述蒸汽渦輪的供給量減少。另外，關(guān)于實(shí)施第一發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法的裝置發(fā)明即第二發(fā)明是，在所述渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置中，所述柴油發(fā)動機(jī)具有廢氣渦輪增壓器，所述渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置具有抽出通路，抽出被供給到該廢氣渦輪增壓器之前的廢氣的一部分并將該抽出氣體供給到所述動力渦輪；廢氣量調(diào)節(jié)閥，被設(shè)置在該抽出通路上并調(diào)整供給量；蒸汽供給通路，將通過廢氣熱交換器與廢氣的排熱進(jìn)行熱交換而生成的蒸汽供給到蒸汽渦輪； 蒸汽量調(diào)整閥，被設(shè)置在該蒸汽供給通路上并調(diào)整供給量；控制器，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，縮小所述廢氣量調(diào)節(jié)閥使向動力渦輪的供給量減少并使動力渦輪的輸出成為最小之后，縮小所述蒸汽量調(diào)整閥而使向蒸汽渦輪的供給量減少。根據(jù)所述第一發(fā)明、第二發(fā)明，在發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，首先，使動力渦輪的輸出減少，即，使抽出氣體量減少，由此，向廢氣渦輪增壓器的渦輪部的廢氣量增大并被壓縮部加壓，從而向柴油發(fā)動機(jī)的燃燒室的進(jìn)氣量增大，發(fā)動機(jī)的燃燒效率提高，燃料消耗率被改善。先從蒸汽渦輪進(jìn)行輸出減少的情況下，舍棄(卸載)由廢氣熱交換器生成的蒸汽，由此必須實(shí)施蒸汽渦輪的輸出減少。該情況下，浪費(fèi)地舍棄由廢氣熱交換器生成的蒸汽，對于柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗率的改善是不優(yōu)選的，但在本發(fā)明中，以提高進(jìn)氣壓力的方式施加影響，從而能夠有效果地獲得發(fā)動機(jī)的燃燒效率的改善。而且，由于能夠使動力渦輪及蒸汽渦輪都實(shí)現(xiàn)迅速的輸出控制，所以能夠?qū)l(fā)電機(jī)的急劇的負(fù)荷變動時(shí)的頻率、電壓變動抑制到最小。另外，在第一發(fā)明中，優(yōu)選的是，預(yù)先設(shè)定所述動力渦輪能夠供給的電力和所述蒸汽渦輪能夠供給的電力，使所述動力渦輪能夠供給的電力成為最小之后，使所述蒸汽渦輪的供給電力減少即可。在第二發(fā)明中，優(yōu)選的是，在所述控制器中，具有預(yù)先設(shè)定動力渦輪能夠供給的電力和所述蒸汽渦輪能夠供給的電力的負(fù)荷分擔(dān)控制部，用于設(shè)定能夠供給的電力比例即可。根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)，通過預(yù)先設(shè)定所述動力渦輪能夠供給的電力和所述蒸汽渦輪能夠供給的電力，能夠預(yù)先設(shè)定動力渦輪的輸出控制范圍，能夠改善燃料消耗量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有可靠性的剩余電力的抑制。另外，由于能夠預(yù)先設(shè)定發(fā)電能力，所以具有與發(fā)電機(jī)的使用用途相應(yīng)的設(shè)計(jì)自由度。另外，在第一發(fā)明中，優(yōu)選的是，通過來自具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的動力渦輪用調(diào)速器的控制信號控制廢氣向所述動力渦輪的供給量，并通過來自具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的蒸汽渦輪用調(diào)速器的信號控制蒸汽向所述蒸汽渦輪的供給量即可。在第二發(fā)明中，優(yōu)選的是，在所述控制器中，分別地設(shè)有具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的動力渦輪用調(diào)速器和蒸汽渦輪用調(diào)速器，通過來自所述動力渦輪用調(diào)速器的控制信號控制所述廢氣量調(diào)節(jié)閥，通過來自所述蒸汽渦輪用調(diào)速器的控制信號控制所述蒸汽量調(diào)整閥即可。根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)，由于分別使用獨(dú)立的動力渦輪用調(diào)速器及蒸汽渦輪用調(diào)速器控制動力渦輪的輸出控制和蒸汽渦輪的輸出控制，所以能夠沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系地分別獨(dú)自地控制動力渦輪的輸出控制和蒸汽渦輪的輸出控制，最初能夠僅使動力渦輪的輸出減少。此外，轉(zhuǎn)速下降控制是指在通過動力渦輪及蒸汽渦輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)中，作為控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制方法之一使用的控制方法，并使用通過對轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和實(shí)際被控制的當(dāng)前的轉(zhuǎn)速之間的偏差施加比例增益計(jì)算的控制量進(jìn)行控制。另外，在第二發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述渦輪發(fā)電機(jī)通過船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)的排氣能量被驅(qū)動，并且與所述渦輪發(fā)電機(jī)分別地設(shè)有其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)，在所述控制器的負(fù)荷分擔(dān)控制部中，設(shè)定所述渦輪發(fā)電機(jī)的動力渦輪能夠供給的電力、蒸汽渦輪能夠供給的電力和所述其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)能夠供給的電力，在船舶內(nèi)的在需要電力減少而發(fā)電電力處于剩余狀態(tài)時(shí)，所述控制器使所述其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出成為最小，然后使所述動力渦輪的輸出成為最小，最后使所述蒸汽渦輪的輸出成為最小即可。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，在供給電力處于剩余狀態(tài)時(shí)，最初，使其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出成為最小，在依然處于剩余狀態(tài)的情況下，使渦輪發(fā)電機(jī)的動力渦輪的輸出成為最小，在還是剩余狀態(tài)的情況下，使蒸汽渦輪的輸出成為最小，即，將蒸汽渦輪的輸出的減少作為最終步驟，由此，在供給電力的過剩時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)以及其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)消耗的燃料消耗率的改善。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，首先使相對于發(fā)電機(jī)串聯(lián)連接的動力渦輪的輸出減少，然后使蒸汽渦輪的輸出減少，從而最初伴隨動力渦輪的輸出減少，向柴油發(fā)動機(jī)的廢氣渦輪增壓器的渦輪部的廢氣量增大，因廢氣渦輪增壓器的加壓進(jìn)氣的增大，柴油發(fā)動機(jī)的燃燒效率提高，燃料消耗率被改善，由此，能夠提供能夠不浪費(fèi)柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗地抑制剩余電力的產(chǎn)生的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及裝置。


圖I是本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的控制裝置整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是第一實(shí)施方式的流程圖。圖4是表示第一實(shí)施方式的供給電力的剩余抑制狀態(tài)的說明圖。圖5是表示第二實(shí)施方式的控制裝置整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖6是第二實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖所示的實(shí)施方式詳細(xì)說明本發(fā)明。但是，本實(shí)施方式記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對配置等只要沒有特別的記載，本發(fā)明的范圍就不僅限于此。(第一實(shí)施方式)圖I是本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖。以適用于船用柴油發(fā)動機(jī)的情況為例
5進(jìn)行說明。渦輪發(fā)電機(jī)I具有船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)3 ;廢氣渦輪增壓器5 ;動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)7 ;蒸汽渦輪9 ;作為廢氣熱交換器的廢氣節(jié)能器11。來自柴油發(fā)動機(jī)3的輸出經(jīng)由推進(jìn)軸直接或間接地與螺旋槳連接。另外，柴油發(fā)動機(jī)3的各氣缸的缸部13的排氣口與作為廢氣集合管的排氣歧管15連接，排氣歧管15經(jīng)由第一排氣管LI與廢氣渦輪增壓器5的渦輪部5a的入口側(cè)連接，另外，排氣歧管15經(jīng)由第二排氣管L2 (抽出通路)與動力渦輪7的入口側(cè)連接，廢氣的一部分在被供給到廢氣渦輪增壓器5之前被抽出而被供給到動力渦輪7。另一方面，各缸部13的進(jìn)氣口被連接在進(jìn)氣歧管17，進(jìn)氣歧管17經(jīng)由進(jìn)氣管Kl與廢氣渦輪增壓器5的壓縮部5b連接。另外，在進(jìn)氣管Kl上設(shè)有空氣冷卻器(中冷器)19。廢氣渦輪增壓器5由渦輪部5a、壓縮部5b、以及連結(jié)渦輪部5a和壓縮部5b的旋轉(zhuǎn)軸5c構(gòu)成。動力渦輪7通過經(jīng)由第二排氣管L2從排氣歧管15被抽出的廢氣被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，另外，蒸汽渦輪9被供給由廢氣節(jié)能器11生成的蒸汽而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該廢氣節(jié)能器11是被導(dǎo)入了從廢氣渦輪增壓器5的渦輪部5a的出口側(cè)經(jīng)由第三排氣管L3被排出的廢氣、和從動力渦輪7的出口側(cè)經(jīng)由第四排氣管L4被排出的廢氣，并通過熱交換部21利用廢氣的熱量使由給水管23供給的水蒸發(fā)而產(chǎn)生蒸汽。而且，由廢氣節(jié)能器11生成的蒸汽經(jīng)由第一蒸汽管Jl被導(dǎo)入蒸汽渦輪9，另外，在該蒸汽渦輪9中做功后的蒸汽通過第二蒸汽管J2被排出并被導(dǎo)入未圖示的冷凝器(凝結(jié)器)。動力渦輪7和蒸汽渦輪9被串聯(lián)結(jié)合并驅(qū)動發(fā)電機(jī)25。蒸汽渦輪9的旋轉(zhuǎn)軸29經(jīng)由未圖示的減速機(jī)及聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)25連接，另外，動力渦輪7的旋轉(zhuǎn)軸27經(jīng)由未圖示的減速機(jī)及離合器31與蒸汽渦輪9的旋轉(zhuǎn)軸29連結(jié)。另外，在第二排氣管L2上設(shè)有對導(dǎo)入動力渦輪7的氣體量進(jìn)行控制的廢氣量調(diào)節(jié)閥33、和緊急時(shí)切斷廢氣向動力渦輪7的供給的緊急停止用緊急切斷閥35。另外，緊急停止用緊急切斷閥35被切斷時(shí)，為防止廢氣渦輪增壓器5向渦輪部5a的過增壓(超過發(fā)動機(jī)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的增壓)，在其與第四排氣管L4之間設(shè)有旁通閥34。而且，在第一蒸汽管Jl上設(shè)有對導(dǎo)入蒸汽渦輪9的蒸汽量進(jìn)行控制的蒸汽量調(diào)整閥37、和緊急時(shí)切斷蒸汽向蒸汽渦輪9的供給的緊急停止用緊急切斷閥39。所述廢氣量調(diào)節(jié)閥33及蒸汽量調(diào)整閥37的開度通過后述的控制器41被控制。如上所述，發(fā)電機(jī)25是將船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)3的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力而被驅(qū)動的，構(gòu)成了排氣能量回收裝置。如圖2所示，來自檢測發(fā)電機(jī)25的輸出電力的電力傳感器45的信號被輸入控制器43，作為發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速將來自檢測蒸汽渦輪9的旋轉(zhuǎn)軸29的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器49的信號輸入控制器43。而且,來自檢測船內(nèi)消耗電力的船內(nèi)消耗電力傳感器51的信號被輸入控制器43。另外，在控制器43中具有負(fù)荷分擔(dān)控制部53、動力渦輪用調(diào)速器55和蒸汽渦輪用調(diào)速器57，在負(fù)荷分擔(dān)控制部53中，預(yù)先將動力渦輪7能夠供給的電力(輸出分擔(dān)比例)設(shè)定成例如A (KW)，將蒸汽渦輪9能夠供給的電力(輸出分擔(dān)比例)設(shè)定成例如B (Kff)(參照圖3)。
而且，與由負(fù)荷分擔(dān)控制部53設(shè)定的分擔(dān)比例相應(yīng)的發(fā)電能力的指示信號分別被輸出到動力渦輪用調(diào)速器55、蒸汽渦輪用調(diào)速器57。動力渦輪用調(diào)速器55根據(jù)預(yù)先設(shè)定的來自所述負(fù)荷分擔(dān)控制部53的動力渦輪7的輸出分擔(dān)比例，基于由所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下降控制(比例控制)產(chǎn)生的控制函數(shù)，以使發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速變動穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方式，以與由旋轉(zhuǎn)傳感器49檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差為基礎(chǔ)算出控制信號。而且，該控制信號被輸出到廢氣量調(diào)節(jié)閥33，該廢氣量調(diào)節(jié)閥33的開度被控制，從而向動力渦輪7供給的廢氣流量被控制。該轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)是指對于轉(zhuǎn)速目標(biāo)值與實(shí)際被控制的當(dāng)前轉(zhuǎn)速之間的偏差，施加比例增益來計(jì)算控制量的函數(shù)。另外，在蒸汽渦輪用調(diào)速器57中，也與所述動力渦輪用調(diào)速器55同樣地，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的來自所述負(fù)荷分擔(dān)控制部53的蒸汽渦輪9的輸出負(fù)擔(dān)比例，基于由所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下降控制(比例控制)產(chǎn)生的控制函數(shù)，以使發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速變動穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方式，以與由旋轉(zhuǎn)傳感器49檢測的實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差為基礎(chǔ)算出控制信號。而且，該控制信號被輸出到蒸汽量調(diào)整閥37，該蒸汽量調(diào)整閥37的開度被控制，從而向蒸汽渦輪9供給的蒸汽量被控制。以下，關(guān)于需要電力減少、且在發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)的輸出抑制方法，以圖3的流程圖及圖4的供給電力說明圖為基礎(chǔ)進(jìn)行說明。首先，在步驟SI中，開始控制時(shí)，在步驟S2中，基于來自船內(nèi)消耗電力傳感器51的信號和來自發(fā)電機(jī)25的電力傳感器45的信號，判定來自發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力是否超過船內(nèi)消耗電力成為剩余狀態(tài)。超過的情況下，在步驟S3中，使動力渦輪7的輸出減少并降低到最小。使該動力渦輪7的輸出減少并降低到最小是指降低到預(yù)先設(shè)定的最小輸出，并且使動力渦輪7的輸出為零。而且，在步驟S4中，再次判定來自發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力是否超過船內(nèi)消耗電力而成為剩余狀態(tài)。此外，使動力渦輪7的輸出減少并降低到最小時(shí)，可以階段性地降低到最小，也可以連續(xù)地降低，當(dāng)然也可以在達(dá)到最小之前，進(jìn)行步驟S4的判定，判定是否處于剩余狀態(tài)的同時(shí)向最小降低。對于使動力渦輪7的輸出成為最小，具體來說，根據(jù)來自控制器43所具有的動力渦輪用調(diào)速器55的信號調(diào)整廢氣量調(diào)節(jié)閥33的開度。由于發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速和發(fā)電電力處于大致正比例關(guān)系，所以在剩余電力的情況下，以基于船內(nèi)消耗電力成為與目標(biāo)發(fā)電電力相當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)25的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方式，使動力渦輪7的輸出降低。在步驟S4中，來自發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力超過船內(nèi)消耗電力成為剩余狀態(tài)的情況下，由于動力渦輪7已經(jīng)降低到最小，所以進(jìn)入下一步驟S5，使蒸汽渦輪9的輸出減少，在步驟S6中結(jié)束。在步驟S6中結(jié)束后，再返回步驟SI，重復(fù)進(jìn)行從步驟S2開始的處理。該重復(fù)以一定時(shí)間間隔進(jìn)行。在表示所述供給電力的抑制狀態(tài)的圖4中，對于由負(fù)荷分擔(dān)控制部53初期設(shè)定的動力渦輪(PT) 7的輸出A (KW)、和蒸汽渦輪(ST) 9的輸出B (KW)，僅僅動力渦輪7被抑制輸出，并使電力降低到作為最小值設(shè)定的A- Δ A。根據(jù)以上的第一實(shí)施方式，在發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，首先，通過控制器43使動力渦輪7的輸出減少，即，從排氣歧管15抽出的廢氣量減少，向廢氣渦輪增壓器5的渦輪部5a的廢氣量增大，被壓縮部5b加壓并向柴油發(fā)動機(jī)3的燃燒室的進(jìn)氣量增大，發(fā)動機(jī)的燃燒效率提高，燃料消耗率被改善。先從蒸汽渦輪9進(jìn)行輸出降低的情況下，舍棄(卸載)由廢氣節(jié)能器11生成的蒸汽，由此，必須實(shí)施蒸汽渦輪9的輸出的降低。該情況下，由廢氣節(jié)能器11生成的蒸汽被浪費(fèi)地舍棄，對于柴油發(fā)動機(jī)3的燃料消耗率的改善來說是不優(yōu)選的。在本發(fā)明中，由于以提高向燃燒室的進(jìn)氣壓力的方式施加影響，所以有效地獲得發(fā)動機(jī)的燃燒效率的改善。而且，由于動力渦輪7及蒸汽渦輪9都能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的輸出控制，所以能夠?qū)l(fā)電機(jī)25的急劇的負(fù)荷變動時(shí)的頻率、電壓變動抑制到最小。另外，通過預(yù)先設(shè)定動力渦輪7能夠供給的電力和蒸汽渦輪9能夠供給的電力，能夠預(yù)先設(shè)定動力渦輪7的輸出控制范圍，能夠改善燃料消耗量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有可靠性的剩余電力的抑制。另外，由于能夠預(yù)先設(shè)定發(fā)電能力，所以具有與發(fā)電機(jī)的使用用途相應(yīng)的設(shè)計(jì)自由度。而且，根據(jù)第一實(shí)施方式，由于分別使用獨(dú)立的動力渦輪用調(diào)速器55及蒸汽渦輪用調(diào)速器57控制動力渦輪7的輸出控制和蒸汽渦輪9的輸出控制，所以能夠沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系地分別獨(dú)自地控制動力渦輪7的輸出控制和蒸汽渦輪9的輸出控制，最初能夠僅使動力渦輪7的輸出減少。(第二實(shí)施方式)以下，關(guān)于第二實(shí)施方式參照圖5、6進(jìn)行說明。如圖5所示，第二實(shí)施方式是將由發(fā)電機(jī)25產(chǎn)生的電力向船內(nèi)供給，并且與來自在船內(nèi)另外設(shè)置的多個(gè)柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)(其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī))60的電力合流而作為船內(nèi)電源使用。S卩，第一實(shí)施方式中說明的發(fā)電機(jī)25回收利用來自經(jīng)由推進(jìn)軸直接或間接地與螺旋槳連接的船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)3的廢氣而發(fā)電，但在第二實(shí)施方式中，除了該發(fā)電機(jī)25以外，還另外設(shè)置了發(fā)電專用的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60。在控制器62的負(fù)荷分擔(dān)控制部64中，預(yù)先設(shè)定了動力渦輪7能夠供給的電力(輸出分擔(dān)比例)、蒸汽渦輪9能夠供給的電力(輸出分擔(dān)比例)、以及另外設(shè)置在船內(nèi)的多個(gè)柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60能夠供給的電力(輸出分擔(dān)比例)。而且，從負(fù)荷分擔(dān)控制部64將從所述設(shè)定的比例算出的能夠供給的電力或所設(shè)定的能夠供給的電力對動力渦輪用調(diào)速器55、蒸汽渦輪用調(diào)速器57和柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60的調(diào)速器(未圖示)進(jìn)行指示。以下，關(guān)于發(fā)電機(jī)25及柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60的發(fā)電輸出超過船內(nèi)消耗電力，發(fā)電輸出處于剩余狀態(tài)的時(shí)的輸出抑制方法，參照圖6的流程圖進(jìn)行說明。相對于第一實(shí)施方式的圖3的流程圖追加了步驟S12、S13，步驟S14至S18與第一實(shí)施方式相同。首先，在步驟SI I中，開始控制時(shí)，在步驟S12中，基于來自船內(nèi)消耗電力傳感器51的信號、來自發(fā)電機(jī)25的電力傳感器45的電力信號、和來自柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60的電力信號，判定來自發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力和來自柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60的發(fā)電電力的合計(jì)發(fā)電電力是否超過船內(nèi)消耗電力成為剩余狀態(tài)。超過的情況下，在步驟S13中，使柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)(其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī))60的輸出成為最小。而且，在步驟S14中，再次判定來自發(fā)電機(jī)25的發(fā)電電力和來自柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60的發(fā)電電力的合計(jì)發(fā)電電力是否超過船內(nèi)消耗電力成為剩余狀態(tài)。超過的情況下，在步驟S15中，使動力渦輪7的輸出成為最小。步驟S14以后與第一實(shí)施方式相同。根據(jù)所述第二實(shí)施方式，在供給電力處于剩余狀態(tài)時(shí)，最初，使柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī) 60的輸出成為最小，依然為剩余狀態(tài)的情況下，使動力渦輪7的輸出成為最小，還是剩余狀態(tài)的情況下，使蒸汽渦輪9的輸出成為最小，即，將蒸汽渦輪9的輸出的降低作為最終步驟，由此，在供給電力的過剩時(shí)，能夠有效率地實(shí)現(xiàn)渦輪發(fā)電用的柴油發(fā)動機(jī)3以及柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)60消耗的燃料消耗率的改善。關(guān)于其他方面，具有與所述第一實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)及作用效果。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，在將從構(gòu)成船用柴油發(fā)動機(jī)或陸地發(fā)電機(jī)用柴油發(fā)動機(jī)等的發(fā)動機(jī)主體排出的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力源驅(qū)動的動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)及蒸汽渦輪串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)中，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，能夠不浪費(fèi)柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗地抑制發(fā)電電力，從而適用于渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及裝置。
權(quán)利要求
1.一種渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，其是將從柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力源被驅(qū)動的動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)及蒸汽渦輪串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于， 所述柴油發(fā)動機(jī)具有廢氣渦輪增壓器，抽出被供給到該廢氣渦輪增壓器之前的廢氣(燃燒氣體)的一部分，將該抽出的廢氣通過調(diào)整供給量而供給到所述動力渦輪，將由廢氣熱交換器生成的蒸汽通過調(diào)整供給量而供給到所述蒸汽渦輪，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，使向動力渦輪的供給量減少，動力渦輪的輸出成為最小之后，使向所述蒸汽渦輪的供給量減少。
2.如權(quán)利要求I所述的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)定所述動力渦輪能夠供給的電力和所述蒸汽渦輪能夠供給的電力，使所述動力渦輪能夠供給的電力成為最小之后，使所述蒸汽渦輪的供給電力減少。
3.如權(quán)利要求I所述的渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于，通過來自具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的動力渦輪用調(diào)速器的控制信號控制廢氣向所述動力渦輪的供給量，并通過來自具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的蒸汽渦輪用調(diào)速器的信號控制蒸汽向所述蒸汽渦輪的供給量。
4.一種渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置，是將從柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣(燃燒氣體)的排氣能量作為動力源被驅(qū)動的動力渦輪(燃?xì)鉁u輪)及蒸汽渦輪串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述柴油發(fā)動機(jī)具有廢氣渦輪增壓器，所述渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置具有抽出通路，抽出被供給到該廢氣渦輪增壓器之前的廢氣的一部分并將該抽出氣體供給到所述動力渦輪；廢氣量調(diào)節(jié)閥，被設(shè)置在該抽出通路上并調(diào)整供給量；蒸汽供給通路，將通過廢氣熱交換器與廢氣的排熱進(jìn)行熱交換而生成的蒸汽供給到蒸汽渦輪；蒸汽量調(diào)整閥，被設(shè)置在該蒸汽供給通路上并調(diào)整供給量；控制器，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，縮小所述廢氣量調(diào)節(jié)閥使向動力渦輪的供給量減少并使動力渦輪的輸出成為最小之后，縮小所述蒸汽量調(diào)整閥而使向蒸汽渦輪的供給量減少。
5.如權(quán)利要求4所述的渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，在所述控制器中，具有預(yù)先設(shè)定動力渦輪能夠供給的電力和所述蒸汽渦輪能夠供給的電力的負(fù)荷分擔(dān)控制部，并且設(shè)定能夠供給的電力比例。
6.如權(quán)利要求4所述的渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，在所述控制器中，分別地設(shè)有具有轉(zhuǎn)速下降控制函數(shù)的動力渦輪用調(diào)速器和蒸汽渦輪用調(diào)速器，通過來自所述動力渦輪用調(diào)速器的控制信號控制所述廢氣量調(diào)節(jié)閥，通過來自所述蒸汽渦輪用調(diào)速器的控制信號控制所述蒸汽量調(diào)整閥。
7.如權(quán)利要求4所述的渦輪發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述渦輪發(fā)電機(jī)通過船舶推進(jìn)用的柴油發(fā)動機(jī)的排氣能量被驅(qū)動，并且與所述渦輪發(fā)電機(jī)分別地設(shè)有其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)，在所述控制器的負(fù)荷分擔(dān)控制部中，設(shè)定所述渦輪發(fā)電機(jī)的動力渦輪能夠供給的電力、蒸汽渦輪能夠供給的電力和所述其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)能夠供給的電力，在船舶內(nèi)的在需要電力減少而發(fā)電電力處于剩余狀態(tài)時(shí)，所述控制器使所述其他的柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出成為最小，然后使所述動力渦輪的輸出成為最小，最后使所述蒸汽渦輪的輸出成為最小。
全文摘要
本發(fā)明是提供渦輪發(fā)電機(jī)的控制方法及裝置，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余狀態(tài)時(shí)，能夠不浪費(fèi)柴油發(fā)動機(jī)的燃料消耗地抑制發(fā)電電力。在將從柴油發(fā)動機(jī)(3)排出的廢氣的排氣能量作為動力源被驅(qū)動的動力渦輪(7)和蒸汽渦輪(9)串聯(lián)結(jié)合而成的渦輪發(fā)電機(jī)中，柴油發(fā)動機(jī)(3)具有廢氣渦輪增壓器(5)，抽出被供給到該廢氣渦輪增壓器(5)之前的廢氣的一部分并將廢氣通過調(diào)整供給量而供給到動力渦輪(7)，將由節(jié)能器(11)生成的蒸汽通過調(diào)整供給量而供給到蒸汽渦輪(9)，在需要電力減少而發(fā)電電力成為剩余時(shí)，使向動力渦輪(7)的廢氣供給量減少而使動力渦輪(7)的輸出成為最小之后，使向蒸汽渦輪(9)的蒸汽供給量減少。
文檔編號F01K23/12GK102959185SQ20108006773
公開日2013年3月6日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者市來芳弘, 白石啟一, 西川佳彥 申請人:三菱重工業(yè)株式會社