船舶推进系统和船舶、以及船舶推进系统的运转方法_2

文档序号:9835630阅读:来源:国知局
从经由压缩机14被吐出后流入发动机10之前的增压空气中回收热能。
[0027]第2热交换器44被设置于循环流路54中第I热交换器42的下游侧的部位。第2热交换器44使工作介质与从废气经济器24流出的水蒸气的一部分进行热交换,从而加热工作介质。另外,从废气经济器24流出的水蒸气的剩余部分被引导至蒸汽负荷管路。
[0028]膨胀机46被设置于循环流路54中第2热交换器44的下游侧的部位。膨胀机46使从第2热交换器44流出的气态的工作介质膨胀。在本实施方式中,将螺杆膨胀机用作膨胀机46。另外,膨胀机46也可以采用离心式或涡旋型等。
[0029]发电部48与膨胀机46相连接。发电部48具备与膨胀机46的一对螺杆转子中的至少一方相连接的转轴。发电部48通过让所述转轴伴随所述螺杆转子的旋转而旋转,从而产生电力。由发电部48产生的电力经由输出管路49被输出到船舶内的电力系统。
[0030]凝结器50在循环流路54中设置于膨胀机46的下游侧的部位。凝结器50利用冷却流体对从膨胀机46流出的工作介质进行冷却,使其凝结(液化)。在本实施方式中,将海水用作在凝结器50中与工作介质进行热交换的流体。
[0031]栗52被设置于循环流路54中凝结器50的下游侧的部位(凝结器50与第I热交换器42之间的部位)。栗52将从凝结器50流出的液态的工作介质加压到规定压力后向第I热交换器42送出。对于栗52,采用具备叶轮来作为转子的离心栗、转子由一对齿轮构成的齿轮栗、螺杆栗、余摆线栗(trochoid pump)等。
[0032]供电单元40在第2负荷段L2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,而在第3负荷段L3与第2发电机72—起向辅助鼓风机20以外的其它电气设备提供电力。
[0033]在驱动船舶推进系统I时,从增压机12的压缩机14吐出的增压空气在第I热交换器42及空气冷却器22被冷却后流入发动机10。然后,从发动机10流出的废气在驱动涡轮16之后在废气经济器24产生水蒸气。另一方面,对于供电单元40而言,在第I热交换器42被增压空气加热后在第2热交换器44再被水蒸气加热的工作介质(蒸汽)流入膨胀机46并在此膨胀,由此驱动发电部48。
[0034]图2是表不与发动机10的输出负荷相对应的供电单兀40的发电量、以及利用供电单元40所带来的燃料费削减效果的试验结果的图。其中,图2的纵轴表示费用削减效果的金额(单位:万日元)。横轴表示发动机负荷的比例。
[0035]由图2可知,在船舶推进系统I中,随着发动机负荷的增加,S卩,随着扫气管路17中的增压空气的量增加,由供电单元40的发电量及费用削减效果都逐渐增加。如上所述,在发动机负荷的第3负荷段L3,第2发电机72及供电单元40被驱动,向辅助鼓风机20以外的其它电气设备提供电力。由于供电单元40的发电量随着发动机负荷的增加而增加,即使在燃料消耗量多的第3负荷段L3,也能够抑制燃料费上涨。
[0036]在船舶推进系统I中,在发动机10的第2负荷段L2驱动辅助鼓风机20。第2发电机72及供电单元40向辅助鼓风机20及其它电气设备提供电力。由图2可知,在发动机负荷为50%时的供电单元40的输出为44kW,其与辅助鼓风机20所消耗的电力(45kW)大致相同。因而,能够由供电单元40提供大致相当于辅助鼓风机20消耗的电力的电力。另外,稍微不足的电力由第2发电机72来补充。
[0037]在发动机10的第I负荷段LI,第I发电机71及第2发电机72被驱动,向辅助鼓风机20及其它电气设备提供电力。在第I负荷段LI,由于发动机负荷的输出降低使得增压空气的热量减少,因此供电单元40被停止。
[0038]下面,对搭载有船舶推进系统I的船舶的运转进行说明。当船舶从出发地出港时,发动机10以使发动机负荷成为第3负荷段L3的方式被驱动,优选的是以使发动机负荷成为70%以上85%以下的负荷段的方式被驱动。在一段时间,发动机10在第3负荷段L3被驱动,当被判断为到目的地的预测到达时间充分短于目标到达时间时,发动机负荷被降低到第2负荷段L2。此时,辅助鼓风机20被驱动。在本实施方式中,在维持发动机负荷于大致50 %不变的状态下驱动发动机10。当船舶接近目的地时,使发动机负荷从50%逐渐降低到第I负荷段LI,船舶在减速的状态下到达目的地。
[0039]以上,对船舶推进系统I及船舶进行了说明,在鼓风机驱动范围之中负荷较高的范围即第2负荷段L2,利用供电单元40及第2发电机72的电力驱动辅助鼓风机。这样,以使对应于发动机负荷的供电单元40的驱动范围的一部分与鼓风机驱动范围相重叠的方式驱动供电单元40及辅助鼓风机20,从而与在整个鼓风机驱动范围一直从第I发电机71及第2发电机72向辅助鼓风机20提供电力的情况相比,能够抑制两个发电机71、72的燃料消耗量。另外,在负荷比第2负荷段L2低的范围即第I负荷段LI,从第I发电机71及第2发电机72向辅助鼓风机20提供电力,从而与从供电单元40及第2发电机72向辅助鼓风机20提供电力的情况相比,能更可靠地驱动辅助鼓风机20。如上所述,船舶推进系统I既能抑制辅助鼓风机20的驱动所需要的燃料消耗,又能可靠地驱动辅助鼓风机20。
[0040]在船舶推进系统中,为了抑制燃料消耗,会考虑到在鼓风机驱动范围内仅用第2发电机7 2向包含辅助鼓风机的全部电气设备提供电力。但是,如上所述,第2发电机72的最大输出为400kW,而辅助鼓风机20的耗电量为45kW,在仅用第2发电机72供电的情况下,辅助鼓风机20将会消耗第2发电机72的输出的10%以上,这样有可能超过第2发电机72被容许的输出(以下称为“容许输出”)。与此相对,在船舶推进系统I中,由于供电单元40在第2负荷段L2的输出为41kW至44kW,也就是,供电单元40提供辅助鼓风机20在第2负荷段L2消耗的电力的90%以上的电力,因此能够抑制第2发电机72超过其容许输出。
[0041]在船舶推进系统I中,由供电单元40及第2发电机72向辅助鼓风机20提供电力,因此,即使在供电单元40产生的电力稍微小于辅助鼓风机20消耗的电力的情况下,只要不超过第2发电机72的容许输出,就能驱动辅助鼓风机20。由此,能够减小第I发电机71及第2发电机72都被驱动的第I负荷段LI,可以更多地削减燃料消耗量。
[0042]这样,可以理解第2负荷段L2是鼓风机驱动范围,且是第2发电机72的容许输出与供电单元40的输出的总量为辅助鼓风机20及其它电气设备(S卩,全部电气设备)所消耗的电力量以上的范围。另外,可以理解第I负荷段LI是第2发电机72的容许输出与供电单元40的输出的总量小于辅助鼓风机20及其它电气设备所消耗的电力量的范围。
[0043]此外,通过设置供电单元40,可以回收增压空气的热,因此能够降低空气冷却器22对增压空气的冷却负荷,能进一步提高船舶的油耗性能。在供电单元40中,通过回收来自废气经济器24的热,与仅用增压空气的热来发电的情况相比,能够增加发电量,扩大供电单元40的驱动范围。
[0044]由于船舶推进系统I被搭载于大型船舶,能更有效地实现利用供电单元40的燃料削减。
[0045](第2实施方式)
[0046]参照图3,对本发明的第2实施方式的船舶推进系统I进行说明。在第2实施方式中,仅说明与第I实施方式不同的部分,省略与第I实施方式同样的结构、作用及效果的说明。
[0047]在本实施方式中,供电单元40的结构不同于第I实施方式。具体而言,本实施方式的供电单元40具备利用从废气经济器24流出的水蒸气直接被驱动的膨胀机62、与膨胀机62连接的发电机64、以及用于向辅助鼓风机20提供通过发电机64产生的电力的输出管路65。另外,膨胀机62、发电机64及输出管路65的结构与第I实施方式的膨胀机46、发电部48及输出管路49的各结构大致相同。
[0048]即使采用这样的方式,也利用
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