船舶推进系统和船舶、以及船舶推进系统的运转方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及搭载于船舶的船舶推进系统。
【背景技术】
[0002]以往，已知一种船舶推进系统，其不仅能从增压机向船舶用发动机供气，还能利用辅助鼓风机进行供气。一般而言，在这样的船舶推进系统中，当发动机在低负荷段运转时，即从增压机向发动机的供气量较少时，由辅助鼓风机向发动机供气。
[0003]例如，日本专利公开公报特开2011-001961号(以下，称为专利文献I)记载在具备船舶用柴油机、涡轮增压机和辅助鼓风机的推进系统中，当发动机负荷降低到30%至40%时启动辅助鼓风机。为了驱动辅助鼓风机，往往使用搭载于船舶内的柴油发电机所产生的电力。
[0004]另一方面，日本专利公开公报特开2013-167241号(以下，称为专利文献2)公开一种回收作为船用原动机的带增压机原动机的余热的余热回收装置。在余热回收装置中进行所谓的有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)。余热回收装置的热交换器将流动在扫气道内的扫气作为热源来加热工作流体使其汽化。汽轮机利用在热交换器中汽化的工作流体的膨胀能量旋转驱动。汽轮机的轴连接于发电机，通过汽轮机被驱动，发电机进行发电。
[0005]此外，在驱动柴油发电机而向辅助鼓风机提供电力的情况下，消耗大量燃料。因此，有时导致与驱动辅助鼓风机实现的发动机的油耗性能的提高相比，柴油发电机的燃料消耗量相对较多的情况发生。
[0006]于是，为了削减柴油发电机的燃料消耗，正在推进开发用于将专利文献2公开的余热回收装置所产生的电力向辅助鼓风机提供的技术。然而，在发动机负荷成为低负荷的区段(一般是指发动机负荷低于60%的区段)，由于增压机的扫气量减少，余热回收装置回收的热量也降低，因此不能确保充分的发电量。这样，不能单纯地将余热回收装置用作在发动机的低负荷段被驱动的辅助鼓风机的电源。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供船舶推进系统和船舶、以及船舶推进系统的运转方法，当需要从辅助鼓风机向发动机供气时，既能抑制辅助鼓风机的驱动所需要的燃料消耗，又能可靠地驱动辅助鼓风机。
[0008]本发明的一方面所涉及的船舶推进系统包括:发动机;增压机，向所述发动机提供增压空气;辅助鼓风机，向所述发动机供气;发电机，在所述发动机的发动机负荷中的第I负荷段向所述辅助鼓风机提供电力，并在第2负荷段停止，该第2负荷段是负荷比所述第I负荷段高的范围；以及供电单元，是不同于所述发电机的电源，在所述第2负荷段，向所述辅助鼓风机提供利用所述发动机驱动时发生的余热而产生的电力。
[0009]本发明的另一方面所涉及的船舶包括:如上所述的船舶推进系统，其中，所述发动机的输出功率为5000kW以上30000kW以下。
[0010]本发明的其它方面所涉及的船舶推进系统的运转方法中，所述船舶推进系统具备:发动机:增压机，向所述发动机提供增压空气;辅助鼓风机，向所述发动机供气；以及供电单元，利用所述发动机驱动时发生的余热来产生电力，其中，以使对应于发动机负荷的所述供电单元的驱动范围的一部分与所述辅助鼓风机的驱动范围相重叠的方式驱动所述供电单元及所述辅助鼓风机，向所述辅助鼓风机提供所述供电单元的电力。
[0011]根据本发明，当需要从辅助鼓风机向发动机供气时，既能抑制辅助鼓风机的驱动所需要的燃料消耗，又能可靠地驱动辅助鼓风机。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的船舶推进系统的概略结构的图。
[0013]图2是表示与发动机负荷相对应的供电单元的发电量、以及利用供电单元所带来的燃料费削减效果的试验结果的图。
[0014]图3是表示本发明的第2实施方式所涉及的船舶推进系统的概略结构的图。
【具体实施方式】
[0015]下面，参照附图对本发明的较佳实施方式进行说明。
[0016](第丨实施方式)
[0017]参照图1，对本发明的第I实施方式的船舶推进系统I进行说明。如图1所示，该船舶推进系统I具备船舶用发动机10、增压机12、辅助鼓风机20、供电单元40、第I发电机71以及作为其它发电机的第2发电机72。供电单元40是不同于第I发电机71及第2发电机72的电源，是利用发动机10驱动时发生的余热来产生电力的装置。船舶推进系统I被搭载于发动机10的输出功率为5000kW以上30000kW以下的船舶。
[0018]增压机12具备压缩机14和连接于压缩机14的涡轮16。
[0019]压缩机14压缩空气。在压缩机14中被压缩的增压空气经过将压缩机14与发动机10相连接的扫气管路17被提供给发动机10。
[0020]在本实施方式中，在扫气管路17设有利用从外部提供的冷却流体对增压空气进行冷却的空气冷却器22。在本实施方式中，将海水用作冷却流体。
[0021]从发动机10排出的废气经过将发动机10与涡轮16相连接的排气管路18流入涡轮
16。涡轮16利用废气的膨胀能量驱动，通过该涡轮16的驱动力使压缩机14驱动。
[0022]在本实施方式中，从涡轮16流出的废气流入设置于涡轮16的排气管路上的废气经济器(exhaust gas economizer)24。废气经济器24让从外部提供的水与从祸轮16流出的废气进行热交换，从而产生水蒸气。另外，在废气经济器24中也可以将水以外的流体用作与废气进行热交换的工作流体。
[0023]辅助鼓风机20向发动机10供气。当发动机10在低负荷段运转时，即从增压机12向发动机10的供气量较少时，辅助鼓风机20被驱动。具体而言，辅助鼓风机20在发动机负荷(即，发动机的输出)大于0%且50%以下的范围时被驱动。以下，将该范围称为“鼓风机驱动范围”。另外，将鼓风机驱动范围中发动机负荷大于0%且小于40%的范围称为“第I负荷段LI”。而将负荷比第I负荷段LI高的范围、即发动机负荷在40%以上50%以下的范围称为“第2负荷段L2”。在本实施方式中，可以根据增压机12的转速求出发动机负荷。此外，也可以通过其它方法求出转速，例如根据燃料消耗量计算转速等。通过驱动辅助鼓风机20，可以抑制在发动机10中发生煤烟，而且能够提高发动机10的油耗性能。在本实施方式中，由辅助鼓风机20消耗的电力为45kW。在负荷比第2负荷段L2高的范围(大于50%且100%以下的范围，以下称为“第3负荷段L3”)，从增压机12向发动机10提供充分的增压空气，因此使辅助鼓风机20停止。
[0024]第I发电机71及第2发电机72是柴油发电机，消耗储存在船内的燃料来发电。在本实施方式中，第I发电机71及第2发电机72的最大发电量分别是400kW。由第I发电机71及第2发电机72产生的电力被输出到船舶内的电力系统。实际上，可以仅靠第I发电机71及第2发电机72中的任一方提供除了辅助鼓风机20以外的船舶内的电气设备(消耗电力的辅助机械等设备，以下称为“其它电气设备”)所消耗的电力。在本实施方式中，不管发动机负荷如何，都驱动第2发电机72，由第2发电机72产生的电力被提供给其它电气设备。第I发电机71在第I负荷段LI被驱动，与第2发电机72—起向辅助鼓风机20及其它电气设备提供电力。在第2负荷段L2及第3负荷段L3，使第I发电机71停止。
[0025]供电单元40是利用工作介质的朗肯循环的发电系统。供电单元40具备第I热交换器42、第2热交换器44、膨胀机46、发电部48、输出管路49、凝结器50、栗52和循环流路54。循环流路54将第I热交换器42、第2热交换器44、膨胀机46、凝结器50及栗52按此顺序相互连接。在本实施方式中，将R245fa等沸点比水低的有机流体用作工作介质。
[0026]第I热交换器42被设置于扫气管路17中压缩机14与空气冷却器22之间的部位。在第I热交换器42中，工作介质