船舶用发电系统的制作方法
船舶用发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明的船舶用发电系统（100）具备：利用带有增压器的主机（1）的排气热产生蒸汽的废热回收系统（3）；通过在废热回收系统（3）中产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮发电机（4）；用于检测主机（1）的进气或排气的温度的温度检测单元（61）；用于检测主机（1）的负荷的负荷检测单元（62）；用于调节在旁通通路（46）中流动的排气的流量和输送至增压器（2）的排气的流量的流量调节单元（47）；和根据温度及负荷控制流量调节单元（47）以使蒸汽涡轮发电机（4）能够产生船内需求电力以上的电力的控制单元（50）。
【专利说明】船舶用发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过蒸汽涡轮驱动发电机的船舶用发电系统，尤其涉及具备利用带有增压器的主机的排气热并产生蒸汽的废热回收系统的船舶用发电系统。
【背景技术】
[0002]大型的船舶装载产生在运航中所需的电力的发电系统。近年来，为了迎合针对节能化的要求而存在如下情况，即，在船舶用发电系统中增设回收主机周围的废热从而产生蒸汽的废热回收系统，通过在废热回收系统中产生的蒸汽驱动蒸汽涡轮，并且基于该驱动涡轮的输出驱动发电机(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2011-27053号公报。
【发明内容】
[0004]发明要解决的问题:
通过废热回收系统回收的回收热量随着主机的负荷而变化。即，发电机的可产生电力随着主机的负荷而变化。以往，关于将废热回收系统及发电机因与主机的负荷及船内需求电力之间的关系而设计为怎样的方法，大概有两种途径。
[0005]第一种是，以即使主机在低负荷域内运行也使发电机可产生满足船内需求电力(demand)的量的电力的方式设计废热回收系统及发电机。此时，如果主机以常用输出运行，则发电机会产生剩余电力。在用于长期航海的船舶中，大部分期间主机以常用输出运行，因此没必要的燃料消耗会增加，系统的整体尺寸因与船内需求电力之间的关系而大型化。
[0006]第二种是，以在主机以常用输出运行时使发电机产生满足船内需求电力的量的电力的方式设计废热回收系统及发电机。此时，如果主机以部分负荷运行，则发电机不能够产生满足船内需求电力的量的电力。因此，必须补充加热辅助锅炉等使蒸汽产生量随着石化燃料的燃烧而提高。像这样，即使根据两种途径，也难以充分足够地得到在发电系统中增设废热回收系统而得到的节能效果。
[0007]因此本发明的目的在于在增设废热回收系统的船舶用发电系统中，使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内。
[0008]解决问题的手段:
本案发明人得到了通过废热回收系统回收的热量随着主机的负荷而变化的这种见解，并一起得到了通过废热回收系统回收的热量随着主机的进气或排气的温度而变化，且即使处于温度及负荷相同的条件下通过废热回收系统回收的热量也会随着输送至增压器的排气的流量而变化的这种见解。因此，构想到根据温度及负荷调节输送至增压器的排气的流量，以此使通过废热回收系统可回收的热量与温度及负荷的变化无关地大致保持不变，借助于此可以使发电机的可产生电力大致保持不变。本案发明人由这样的见解及构想发明了下述的船舶用发电系统。
[0009]S卩，根据本发明的船舶用发电系统具备:利用带有增压器的主机的排气热产生蒸汽的废热回收系统；通过在所述废热回收系统中产生的蒸汽驱动的发电机；用于检测所述主机的进气或排气的温度的温度检测单元；用于检测所述主机的负荷的负荷检测单元；来自于所述主机的排气流动的排气通路；与所述排气通路连接，绕过所述增压器并流动着排气的旁通通路；用于调节在所述旁通通路中流动的排气的流量和输送至所述增压器的排气的流量的流量调节单元；和根据由所述温度检测单元检测的温度及由所述负荷检测单元检测的负荷控制所述流量调节单元以使所述发电机产生船内需求电力以上的电力的控制单
J Li ο
[0010]根据上述结构，根据温度和负荷调节输送至增压器的排气的流量及绕过增压器的排气的流量。而且，废热回收系统能够接收为了使发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热的供给。像这样，根据本发明即使主机的进气或排气的温度变化，又，即使主机的负荷变化，也可以使发电机稳定地产生船内需求电力以上的电力。因此,即使温度及负荷变化，也可以减少产生剩余电力或者使辅助锅炉工作的状况，可以很好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0011]也可以是所述温度检测单元检测供给至所述增压器的进气的温度、从所述增压器向所述主机供给的进气的温度、从所述主机向所述增压器供给的排气的温度、或者在所述废热回收系统的入口处的排气的温度。根据上述结构，可以很好地执行根据温度的流量调节控制乃至可产生电力的稳定化控制。
[0012]又，也可以是所述负荷检测单元检测包含所述主机的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、所述增压器的转速、向所述主机的燃料喷射量、或者来自于所述主机的排气的流量。根据所述结构，可以很好地执行根据负荷的流量调节控制乃至可产生电力的稳定化控制。
[0013]也可以是所述流量调节单元具有开度可变地设置于所述旁通通路上的排气旁通阀；所述控制单元根据温度及负荷控制所述排气旁通阀的开度以使所述发电机能产生船内需求电力以上的电力。根据上述结构，仅控制排气旁通阀的开度，便可以很好地执行根据温度及负荷的可产生电力的稳定化控制。
[0014]也可以是所述控制单元具有预先存储控制规则的存储部，该控制规则规定了温度及负荷与能够将为了使所述发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热供给至所述废热回收系统的所述排气旁通阀的开度之间的关系。根据所述结构，可以很好地执行根据温度及负荷的可产生电力的稳定化控制。
[0015]也可以是在所述控制规则中规定了比常用负荷靠近低负荷域的负荷与所述排气旁通阀的开度之间的关系。根据上述结构，即使主机以部分负荷运行，发电机也可以产生船内需求电力以上的电力。可以减少不得不补充加热辅助锅炉的状况，可以提高燃料消耗率。
[0016]也可以是所述控制单元形成为温度越低使所述排气旁通阀的开度越大的结构。根据上述结构，即使因温度的降低而使供给至废热回收系统的排气热量逐渐减少，但是绕过增压器的排气的流量增多，借助于此能够补偿因温度降低导致的排气热量的减少量。因此即使温度下降，也使发电机的可产生电力稳定在船内需求电力以上的电力上。[0017]也可以是所述控制单元形成为负荷越低使所述排气旁通阀的开度越大的结构。根据上述结构，即使因负荷的降低而使供给至废热回收系统的排气热量逐渐减少，但是绕过增压器的排气的流量增多，借助于此能够补偿因负荷降低导致的排气热量的减少量。因此即使负荷下降，也使发电机的可产生电力稳定在船内需求电力以上的电力上。
[0018]也可以是所述带有增压器的主机由第一主机及第二主机构成，所述流量调节单元由分别与所述第一主机及所述第二主机对应地设置的第一流量调节单元及第二流量调节单元构成；所述控制单元控制所述第一流量调节单元及所述第二流量调节单元以使利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半，并且使利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半。根据上述结构，可以将船舶用发电系统装载在所谓的双机双轴型的船舶中，并且可以良好地抑制该船舶的燃料消耗率的恶化。
[0019]也可以是所述控制单元在利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力不到所述船内需求电力的一半时，以将利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力从所述船内需求电力的一半的值开始增大校正的方式控制所述第二流量调节单元。根据上述结构，即使在主机中的可产生电力低于目标值(例如船内需求电力的一半)，也可以使在另一方的主机中的可产生电力从目标值(例如船内需求电力的一半)开始增大，由此可以补充该一方的可产生电力的不足的量。因此，通过发电机的发电完全能够满足船内需求电力，所以可以很好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0020]发明效果:
根据本发明在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此可以将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内。本发明的上述目的、其他目的、特征及优点是参照附图的基础上，由以下的优选的实施形态的详细说明得以明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是示出根据本发明的第一实施形态的船舶用发电系统的整体结构的概念图； 图2是示出图1所示的船舶用发电系统的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念
图；
图3是示意性地示出存储在图2所示的控制映射图(map)存储部中的控制映射图的一个示例的图表；
图4是示出通过图2所示的控制器执行的控制的处理内容的一个示例的流程图；
图5是示出根据本发明的第二实施形态的船舶用发电系统的整体结构的概念图；
图6是示出图5所示的船舶用发电系统的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念
图；
图7是示意性地示出存储在图6所示的控制映射图存储部中的控制映射图的一个示例的图表；
图8是示出通过图6所示的控制器执行的控制的处理内容的一个示例的流程图。【具体实施方式】[0022]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施形态。对于相同或对应的要素在所有附图中标以相同的符号，并省略其重复的详细说明。图1是示出根据本发明的实施形态的船舶用发电系统100的整体结构的概念图。图1所示的船舶用发电系统100装载在以船舶用柴油发动机为主机I的船舶上。在主机I中具备通过排气驱动的增压器2。
[0023]船舶用发电系统100具备废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4。废热回收系统3回收主机I的废热，产生蒸汽。在该废热中主要含有主体I的排气热，除此以外还含有主机I的进气或扫气的热。蒸汽涡轮发电机4具备:通过在废热回收系统3中产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮5、和通过蒸汽涡轮5驱动而产生交流电力的发电机6。
[0024]废热回收系统3主要具备排气经济器10、复水器21、供水系统22、供水加热器23a、23b、高压汽包(高压汽水分离器)24、中压汽包(中压汽水分离器)25、低压汽包(低压汽水分离器)26、高压循环水系统27、蒸汽系统28、中压循环水系统29、中压混气系统30、低压循环水系统31、低压蒸发器32及低压混气系统33。
[0025]排气经济器10介于增压器2和排气出口之间，构成主机I的排气系统的一部分。排气系统具备绕过排气经济器10的旁通管7。排气经济器10的入口部及旁通管7的入口部分别由第一阻尼器8及第二阻尼器9开闭。通过控制第一阻尼器8及第二阻尼器9的动作，以此可以调节供给至排气经济器10的排气的流量及热量。
[0026]排气经济器10从上游侧依次具备入口管11、高压蒸发器12、中间管13、中压蒸发器14及出口管15。入口管11将排气导入至高压蒸发器12中。中间管13将高压蒸发器12中的热交换后的排气导入至中压蒸发器14中。出口管15将中压蒸发器14中的热交换后的排气导入至排气出口。
[0027]复水器21与蒸汽涡轮5的蒸汽出口 5a连接，从而冷凝从蒸汽出口 5a流出的蒸汽。供水系统22将复水器21与各汽包24?26连接，从而将在复水器21中产生的复水作为供水输送至各汽包24?26。供水系统22具有从复水器21延伸的管路2la、和从管路22a分叉的管路22b、22c、22d。管路22b、22c、22d分别与高压汽包24、中压汽包25及低压汽包26连接。第一供水加热器23a及第二供水加热器23b分别设置于管路22a及管路22b上。第一供水加热器23a使输送至各汽包24?26的供水和主机I的扫气之间进行热交换，借助于此加热该供水并冷却该扫气。第二供水加热器23b使输送至高压汽包24的供水和主机I的进气之间进行热交换，借助于此加热该供水并冷却该进气。各汽包24?26将供水作为循环水进行贮留且将通过循环水得到的蒸汽进行贮留。
[0028]高压循环水系统27具有将高压汽包24与高压蒸发器12连接的管路27a、和将高压蒸发器12与高压汽包24连接的管路27b。蒸汽系统28将高压汽包24与蒸汽涡轮5的蒸汽入口 5b连接。当管路27a上的泵工作时，高压汽包24内的循环水通过管路27a输送至高压蒸发器12内，被输送的循环水在高压蒸发器12内通过与排气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路27b返回至高压汽包24内，返回的循环水在高压汽包24内分离为蒸汽和液体。高压汽包24内的蒸汽通过蒸汽系统28供给至蒸汽入口 5b。中压循环水系统29具有将中压汽包25与中压蒸发器14连接的管路29a、和将中压蒸发器14与中压汽包25连接的管路29b。中压混气系统30将中压汽包25与蒸汽涡轮5的中压混气入口 5c连接。当管路29a上的泵工作时，中压汽包25内的循环水通过管路29a输送至中压蒸发器14内，被输送的循环水在中压蒸发器14内通过与排气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路29b返回至中压汽包25内，返回的循环水在中压汽包25内分离为蒸汽和液体。中压汽包25内的蒸汽通过中压混气系统30供给至中压混气入口 5c。低压循环水系统31具有将低压汽包26与低压蒸发器32连接的管路31a、和将低压蒸发器32与低压汽包26连接的管路31b。低压混气系统33将低压汽包26与蒸汽涡轮5的低压混气入口 5d连接。当管路31a上的泵工作时，低压汽包26内的循环水通过管路31a输送至低压蒸发器32内。在本实施形态中，用于冷却进气的空气冷却器适用于低压蒸发器32，并且被输送的循环水在低压蒸发器32内通过与进气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路31b返回至低压汽包26内，返回的循环水在低压汽包26内分离为蒸汽和液体。低压汽包26内的蒸汽通过低压混气系统33供给至低压混气入口 5d。
[0029]蒸汽涡轮5是具有多个转动叶片的多级式蒸汽涡轮。蒸汽涡轮5通过供给至蒸汽入口 5b、中压混气入口 5c以及低压混气入口 5d的蒸汽及混气而旋转转动叶片，借助于此在输出轴上产生旋转输出。发电机6根据蒸汽涡轮5的输出，即，根据供给至蒸汽涡轮5的蒸汽及混气的流量和压力等而产生交流电力。
[0030]另外，蒸汽系统28具备高压汽包24侧的上游管路28a和蒸汽涡轮5侧的下游管路28b。过热器35介于上游管路28a和下游管路28b之间。蒸汽系统28还具备绕过过热器35并连接上游管路28a及下游管路28b的旁通管路28c。废热回收系统3具备对来自于高压汽包24的蒸汽被输送至蒸汽入口 5b之前是否经由过热器35进行控制的阀单元34。阀单元34具备允许或阻止通过旁通管路28c的蒸汽的流通的第一开闭阀34a、允许或阻止通过过热器35的蒸汽的流通的第二开闭阀34b、和用于部分地排出已流通过热器35的蒸汽的排出阀34c。过热器35设置于排气经济器10的入口管11内。在蒸汽经由过热器35时，可以通过与排气的热交换而使蒸汽过热(superheated),并且借助于此可以增大蒸汽润轮5的输出。又，低压混气系统32具备入口阀36。根据入口阀36的开度调节供给至低压混气入口 5d的混气的流量。在使入口阀36以增大供给至低压混气入口 5d的混气的流量的方式工作时，可以增大蒸汽涡轮5的输出。
[0031]高压汽包24具备辅助锅炉24a。辅助锅炉24a通过石化燃料的燃烧所产生的热加热高压汽包24内的循环水，借助于此可在高压汽包24内产生蒸汽。通过该辅助锅炉24a的补充加热也可以增大蒸汽涡轮5的输出。中压汽包25及低压汽包25分别具备加热器25a、26a。各加热器25a、26a，通过蒸汽系统28接收来自于高压汽包24的蒸汽的供给(参照图1中米字型符号)，借助于此可以加热汽包25、26内的循环水。
[0032]在以下说明中，可以将不依赖辅助锅炉24a的补充加热而通过仅基于回收的废热所产生的蒸汽而产生的蒸汽涡轮5的输出称为“通过废热产生的蒸汽涡轮5的输出”，或者将基于该通过废热产生的蒸汽涡轮5的输出驱动发电机6时蒸汽涡轮发电机4可产生的电力称为“通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力”。
[0033]船舶用发电系统I具备控制器50。控制器50控制阀单元34、入口阀36、第一风门8及第二风门9等的动作，并且根据运行状态控制通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。尤其是，根据本实施形态的控制器50控制设置于绕过增压器2并流动着排气的旁通通路46上的排气旁通阀48的动作。控制器50通过控制排气旁通阀48，根据运行状态控制输送至增压器2的排气的流量和绕过增压器2的排气的流量，从而调节供给至排气经济器10的排气的温度及热量。借助于此，即使运行状态发生变化，也可以将通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力稳定地维持在船内需求电力或与其相比高的值上。在这里所说的“船内需求电力”是指在船舶的航行中需要的电力量，即是在船舶的航行中总是需要的电力量(所谓的连续电力)加上暂时需要的电力量而得的电力量。另外，暂时需要的电力量是在启动装载在船舶上的冷冻装置的压缩器等时产生的。
[0034]图2是示出图1所示的船舶用发电系统100的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念图。如图2所示，主机I与进气通路41及排气通路42连接。进气通路41是用于将由进气口取入后通过增压器2增压的进气输送至主机I的燃烧室(未图示)的通路。排气通路42是来自于主机I的燃烧室(未图示)的排气流动的通路。增压器2具备设置于排气通路42上的涡轮43、设置于进气通路41上的压缩器44、和连接涡轮43及压缩器44而使其一体地旋转的转子45。
[0035]上述的旁通通路46绕过增压器2并与排气通路42连接。S卩，旁通通路46的上游端部与排气通路42中比涡轮43靠近上游侧的部分连接。旁通通路46的下游端部与排气通路42中比涡轮43靠近下游侧且与指向排气经济器10的通路和指向旁通管7的通路的分叉点相比靠近上游侧的部分连接。因此，在旁通通路46中，排气绕过增压器2流动，并且该排气能够供给至排气经济器10中。
[0036]在旁通通路46中设置有用于调节在旁通通路46中流动的排气的流量、和输送至增压器2的排气的流量的流量调节单元47。换句话说，流量调节单元47调节在旁通通路46中流动的排气的流量相对于来自主机I的排气的全部流量的比例。以下，将该比例称为“增压器旁通率”来进行说明。
[0037]流量调节单元47具备开度可变地设置于旁通通路46上的排气旁通阀48、和设置于旁通通路46上的孔49。当排气旁通阀48的开度增大时，则增压器旁通率增大。S卩，通过调节排气旁通阀48的开度，以此调节在旁通通路46中流动的排气的流量，从而被动地调节输送至增压器2的排气的流量。孔49是限制增压器旁通率超过某一值的要素，从而发挥作为增压器旁通率的限制器的功能。借助于此，排气适当地输送至增压器2，可以防止主机I的输出下降至不期望的值的情况。另外，在图2中，孔49配置在排气旁通阀48的下游侧处，但是也可以配置在排气旁通阀48的上游侧处。
[0038]控制器50是以CPU、ROM、RAM及输入输出接口( interface)为主体而构成的微型计算机。控制器50的输入侧与温度传感器61及增压器转速传感器62连接。温度传感器61检测沿着进气通路41流向增压器2的进气的温度。增压器转速传感器62检测增压器2的转速。控制器50的输出侧如上所述与排气旁通阀48、第一风门8、第二风门9及辅助锅炉24a连接。控制器50的ROM存储控制程序。控制器50的CPU执行预先存储于ROM的控制程序，并且根据主机I的进气的温度及主机I的负荷操作排气旁通阀48、第一风门8、第二风门9及辅助锅炉24a，借助于此控制增压器旁通率及由蒸汽涡轮发电机4产生的电力。
[0039]控制器50具有作为执行这样的控制的功能部的、温度测定部51、负荷测定部52、控制映射图存储部53、旁通率算出部54、旁通阀控制部55、风门控制部56及辅助锅炉控制部57。
[0040]温度测定部51根据来自于温度传感器61的输入测定主机I的进气的温度。负荷测定部52根据来自于增压器转速传感器62的输入测定主机I的负荷。通过负荷测定部52测定的负荷的测定值是例如将额定负荷作为100%的百分比。控制映射图存储部53存储控制映射图65(参照图3)，该控制映射图65规定了主机I的进气的温度及主机的负荷与为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到作为船内需求电力以上的值的目标产生电力而所需要的增压器旁通率之间的对应关系。旁通率算出部54根据通过温度测定部51测定的主机I的进气的温度、和通过负荷测定部52测定的主机I的负荷导出增压器旁通率的算出值。旁通阀控制部55根据增压器旁通率的算出值控制排气旁通阀48。风门控制部56根据增压器旁通率的算出值控制第一风门8及第二风门9。辅助锅炉控制部57根据增压器旁通率的算出值控制辅助锅炉24a。
[0041]图3是示意性地示出存储在图2所示的控制映射图存储部中的控制映射图65的一个不例的图表。图3的下侧是不意性地不出控制映射图65的图表。图3的上侧是用于说明如何导出控制映射图65的图表。任意一个图表都显示在二维正交坐标系中，并且任意一个图表的横轴都是使额定负荷为100%的主机负荷的百分比。控制映射图65的纵轴如图3右侧所示为增压器旁通率。用于说明的图表的纵轴如图3左侧所示为蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。细线表示进气的温度T为Tl的情况，虚线表示进气的温度T为T2的情况，粗线表示进气的温度T为T3的情况，Tl、T2及T3的关系满足Tl < T2 < T3。另外，Tl例如也可以是依照国际标准规格的25摄氏度。棱形状的标示符(plot) (peater)所通过的线表示增压器旁通率为0%的情况，圆形状的标示符(.)所通过的线表示增压器旁通率为最大值的情况。如上所述，最大值是根据孔49的规格而机械地决定。正方形状的标示符()所通过的线、三角形状的标示符()所通过的线及十字叉形的标示符(X )所通过的线分别表示增压器旁通率取0%至最大值之间的值的情况。
[0042]参照图3上侧所示的用于说明的图表，说明随着运行状态的变化而产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的变化。参照构成用于说明的图表的多个线中的任意一条即可知，在相同温度且相同增压器旁通率的条件下，负荷越高蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。那是因为主机I的负荷越高，排气的流量越增加，与此相应地通过该废热回收系统3可回收的热量越增加。将构成用于说明的图表的线相互对比即可知，随着负荷的变化而产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的变化的倾向对温度及增压器旁通率的依赖性低，与温度及增压器旁通率无关地大致相同。
[0043]将在构成用于说明的图表的多个线中通过相同形状的标示符的线相互对比可知，在相同负荷且相同增压器旁通率的条件下，进气的温度越高，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。可以认为是因为供给至排气经济器10中的排气的温度及热量依赖于进气的温度。在构成用于说明的图表的多个线中，将相同种类的线相互对比可知，在相同温度且相同负荷条件下，增压器旁通率越高，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。可以认为是因为与经由增压器2相比，绕过增压器2直至供给至排气经济器10的排气的热损失小。
[0044]—直以来，一般在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，蒸汽涡轮发电机4的额定输出设定为比船内需求电力高的值。而且，在主机I以常用输出(80-90%负荷)运行且进气的温度为规定温度(例如依照国际标准规格的25摄氏度)时，以使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力完全满足船内需求电力的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。以往，如果主机I以小于常用输出来运行，则通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力不能满足船内需求电力，并且需要立即补充加热辅助锅炉24a。又，在主机I以常用输出运行时，如果进气的温度与上述规定温度相比增大，则蒸汽涡轮发电机4会产生剩余电力。像这样，当运行状态变化时，通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力会发生变化，容易发生相对于船内需求电力的过多或不足。
[0045]针对这一点，根据本实施形态，基于不仅负荷而且温度及增压器旁通率也是对通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力产生影响的因子这样的见解，导出对应关系，该对应关系是表示在温度及负荷变化时使增压器旁通率如何变化才能使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到船内需求电力以上的目标产生电力的对应关系，并将规定导出的对应关系的控制映射图65预先存储在控制映射图存储部53中。
[0046]与导出该对应关系的步骤的一个示例一起说明该对应关系是怎样的关系。首先，得到图3上侧所示的线图。即，使温度及增压器旁通率固定，并且解析相对于负荷的通过废热的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。该解析在改变温度及增压器旁通率的值下多次进行。解析既可以是基于通过数值模拟算出的数据的解析，也可以是基于从实际设备中取得的数据的解析。解析的结果是，在横轴作为负荷且纵轴作为通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的二维正交坐标系中，可以得到多个向右方上升的线(参照图3上侧)。当然，得到的线的趋势和位置等根据主机1、增压器2、废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格而变化。
[0047]而且，关于得到的每条线，各自导出用于得到目标产生电力的负荷的值。之后，在横轴作为负荷且纵轴作为增压器旁通率的二维正交坐标系中，标示出相对于导出的负荷的值的增压器旁通率(参照图3下侧)。然后，使用相同温度条件下的标示符，导出相对于负荷的增压器旁通率的对应关系。该对应关系是可以近似于向右方下降的直线地表示。即，在使温度固定的状况下，在增压器旁通率随着负荷的变化而大致以线形变化时，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力。在将不同的温度条件相互对比时，近似直线的倾向是大致相同(参照图3下侧)。即，只要将某一温度条件下的近似直线向横轴方向平行移动，即可导出另一温度条件下的负荷与增压器旁通率之间的对应关系。因此，预先导出几个温度条件下的近似直线即可导出用于根据负荷及温度求出为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持目标产生电力而所需的增压器旁通率的如下式(I)。
[0048]Y=aX+f (T)…(I);
在这里，a为近似直线的倾向，T为温度，X为负荷，Y为增压器旁通率。f (T)为近似直线的校正项，是将与温度相对应的近似直线的横轴方向的平行移动量加入斜率a而考虑的。根据上述式(1)，当负荷X及温度T已决定时，可以导出为了将通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力所需的增压器旁通率Y。由于斜率a为负的值，因此负荷越低，增压器旁通率Y越大。又，温度T越低，增压器旁通率Y越大。然而，增压器旁通率Y不能取小于零的值，又，不能取大于由孔49限定的最大值MAX的值。因此，控制器50根据增压器旁通率Y的算出值，如下述那样控制排气旁通阀48、风门8、9及辅助锅炉 24a。
[0049]图4是示出通过图2所示的控制器50执行的控制的处理内容的一个示例的流程图。图4所示的处理是在航行中以规定的周期重复执行。如图4所示，首先，根据来自于温度传感器61的输入，温度测定部51测定温度T (步骤SI)。接着，根据来自于增压器转速传感器62的输入，负荷测定部52测定主机I的负荷(步骤S2)。接着，旁通率算出部54根据由温度测定部51测定的温度和由负荷测定部52测定的负荷，参照存储在控制映射图存储部53中的控制映射图65算出为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到目标产生电力所需的增压器旁通率Y (步骤S3)。接着，旁通率算出部54判断增压器旁通率的算出值是否大于由孔规定的最大值MAX、及是否为小于零(步骤S4、S5)。
[0050]如果算出值为零以上且最大值MAX以下(S4:否，S5:否)，则旁通阀控制部55算出与增压器旁通率的算出值相对应的排气旁通阀48的开度，并且控制排气旁通阀48的开度以达到算出的值(步骤S6)。
[0051]像这样，通过根据本实施形态的船舶用发电系统100，在按照式(I)算出的增压器旁通率Y的算出值满足零以上且最大值MAX以下的条件的运行状态下，可以使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力。在满足该条件的运行状态下，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力相对于船内需求电力也不会过量地增大，因此可以抑制无用的燃料消耗率的恶化。而且，在本实施形态中，在温度T为Tl、T2或T3的三个条件的任意一个条件下，增压器旁通率Y取最大值MAX时的主机I的负荷都小于常用输出下的负荷XN (参照图3)。像这样，可以将即使不实施辅助锅炉24a的补充加热也能使蒸汽涡轮发电机4的可产生电力满足船内需求电力的运行区域扩大至与常用输出XN相比靠近低负荷侧的区域，从而可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0052]如果算出值Y小于零(S5:是)，则旁通阀控制部55使排气旁通阀48的开度为全闭(步骤S7)。借助于此，增压器旁通率成为零。然而，如果是这样的状态，则通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力超过船内需求电力。因此，风门控制部57根据算出值Y和零之间的偏差控制风门8、9 (步骤S8)。例如，以偏差越大使第二风门9的开度越大和/或第一风门8的开度越小的方式控制第一风门8及第二风门9。借助于此，可以避免蒸汽涡轮发电机4产生剩余电力的情况。另外，在图3中用P1、P2表示算出值Y为小于零的值的运行区域的一个示例。Pl是表示在温度为T3的情况下，增压器旁通率Y的算出值小于零的负荷的范围，P2是表示在温度为T2的情况下，增压器旁通率Y的算出值小于零的负荷的范围。
[0053]如果算出值Y大于最大值MAX(S4:是)，则旁通阀控制部55将排气旁通阀48的开度控制为全开(步骤S9)。借助于此，增压器旁通率达到由孔49限定的最大值MAX。然而，在该状态下，通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力变得不能满足船内需求电力。因此，辅助锅炉控制部46为了补充电力的不足的量，而实施辅助锅炉24a的补充加热(步骤S10)。辅助锅炉24a产生的热量也可以根据算出值和最大值之间的偏差而决定。通过这样做，在补充加热辅助锅炉24a时，可以尽可能抑制超过船内需求电力的剩余电力的产生，并且可以良好地抑制无用的燃料消耗。另外，在图3中用Q1、Q2表示算出值Y大于最大值MAX的运行区域的一个示例。Ql表示在温度为Tl的情况下，增压器旁通率Y的算出值大于最大值MAX的负荷的范围，Q2表示在温度为T2的情况下，增压器旁通率Y的算出值大于最大值MAX的负荷的范围。
[0054]像这样根据本实施形态，可以扩大通过废热产生的蒸汽涡轮发电机的可产生电力维持在船内需求电力以上的值的运行区域，从而可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0055]表示图3下侧所示的控制映射图65的图表是可以以图3上侧所示的图表为基础制作，并且图3上侧的图表的趋势及位置随着主机1、增压器2、废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格而变化。换言之，如果主机I及增压器2的规格已被决定，则可以调节废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格以使图3下侧所示的图表良好地发挥上述作用效果。即，在将图3下侧所示的控制映射图65的最佳化作为首要任务的设计理念之下，可以基于最佳化的控制映射图65以逆运算的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。像这样，控制映射图65作为用于支援废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的设计的工具也是非常有用的。
[0056]进气的温度很大程度上依赖于船舶的使用状况。因此，在预计航行于高纬度地区的机会较多的船舶中，优选的是使图3下侧所示的图表向左侧转移以在进气温度较低的情况下也使蒸汽涡轮发电机4满足船内需求电力。相反地，在预计航行于低纬度地区的机会较多的船舶中，进气的温度下降的机会较少，因此可以使图3下侧所示的图表向右侧转移。像这样，也可以在决定图3下侧的控制映射图65的规格的基础上，以逆运算的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。因此，根据装载对象的船舶所假定的使用状况，可以容易地最佳地设计船舶用发电系统100的规格。
[0057]像这样，因考虑到使蒸汽涡轮发电机4满足船内需求电力的运行区域可扩大至低负荷侧、和如果决定主机I及增压器2的规格和最佳的控制映射图65则可以以逆运算的方式最佳地设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格，而在以往认为难以装载增设了废热回收系统的船舶用发电系统的比较小型的船舶中，也可以容易应用上述船舶用发电系统。借助于此，可以广泛地推进船舶业的节能化。
[0058]图5是示出根据本发明的第二实施形态的船舶用发电系统200的整体结构的概念图。本实施形态很好地应用于装载了所谓的双机双轴型的推进系统的船舶中。以下，存在对与一方的主机IA对应的构成要素的名称标以序数“第一”，并且对该构成要素的参考符号标以“A”的情况。以下，存在对与另一方的主机IB对应的构成要素的名称标以序数“第二”，并且对该构成要素的参考符号标以“B”的情况。
[0059]如图5所示，根据本实施形态的发电系统200装载在具备两台主机1A、1B的船舶上，并且具备废热回收系统203及蒸汽涡轮发电机204。蒸汽涡轮发电机204与第一实施形态的蒸汽涡轮发电机大致相同，具备通过由废热回收系统203产生的蒸汽驱动的一台蒸汽涡轮205、和由该蒸汽涡轮205驱动而产生交流电力的一台发电机206。在两台主机1A、IB上,各自设置有增压器2A、2B和排气系统。各排气系统与第一实施形态的排气系统相同地具备排气经济器10A、10B、旁通管7A、7B、排气通路42A、42B及旁通通路46A、46B。各排气经济器10AU0B与第一实施形态相同地具备入口管11A、11B、高压蒸发器12A、12B、中间管13A、13B、中压蒸发器14A、14B及出口管15A、15B。
[0060]废热回收系统203具备排气经济器10A、10B、高压汽包(高压汽水分离器)224、中压汽包225、高压循环水系统227、蒸汽系统228、中压循环水系统229、和中压混气系统230。为了便于说明而在图5中省略图示，但是废热回收系统203与第一实施形态相同地具备复水器、供水系统、供水加热器、低压汽包、低压循环水系统及低压混气系统。高压汽包224与第一实施形态的高压汽包大致相同，具备辅助锅炉224a。中压汽包225也与第一实施形态的中压汽包大致相同。
[0061 ] 高压循环水系统227具备将高压汽包224与第一排气经济器IOA的第一高压蒸发器12A连接的管路227a、将第一高压蒸发器12A与高压汽包224连接的管路227b、从管路227a分叉并与第二排气经济器IOB的第二高压蒸发器12B连接的管路227c、和将第二高压蒸发器12B与高压汽包224连接的管路227d。像这样，高压汽包224的高压循环水系统227将第一高压蒸发器12A及第二高压蒸发器12B与高压汽包224并列连接。
[0062]蒸汽系统228具有从高压汽包224延伸的管路228a、从管路228a分叉的管路228b、和管路228a、228b集合而成的管路228c，管路228c与蒸汽涡轮205的蒸汽入口连接。管路228a、228b分别与第一过热器35A及第二过热器35B连接。
[0063]当管路227a上的泵工作时，高压汽包224内的循环水的一部分通过管路227a向第一高压蒸发器12A输送，被输送的循环水在第一高压蒸发器12A内通过与排气的热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合的状态通过管路227b回流至高压汽包224。又，高压汽包224内的循环水的一部分通过管路227c向第二高压蒸发器12B输送，被输送的循环水在第二高压蒸发器12B内通过与排气的热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路227d回流至高压汽包224。高压汽包224内的蒸汽的一部分经由管路228a及管路228c供给至蒸汽涡轮205的蒸汽入口。又，高压汽包224内的蒸汽的一部分经由管路228b及管路228c供给至蒸汽涡轮205的蒸汽入口。
[0064]中压循环水系统229具有将中压汽包225与第一排气经济器IOA的第一中压蒸发器14A连接的管路229a、将第一低压蒸发器14A与中压汽包225连接的管路22%、从管路229a分叉并与第二排气经济器IOB的第二中压蒸发器14B连接的管路229c、和将第二中压蒸发器14B与中压汽包225连接的管路229d。像这样，中压循环水系统229将第一中压蒸发器14A及第二中压蒸发器14B与中压汽包225并列连接。当管路229a上的泵工作时，与高压循环水系统227相同地，中压汽包225内的循环水通过第一中压蒸发器14A或第二中压蒸发器14B变成蒸汽，并且循环水以气液混合状态回流至中压汽包225。中压混气系统230与第一实施形态的中压混气系统大致相同。中压汽包225内的蒸汽通过中压混气系统230供给至蒸汽涡轮205的中压混气入口。
[0065]像这样在本实施形态中，来自于两台主机1A、1B的排气热通过两个排气经济器10A、IOB独立地被回收。而且，两个排气经济器10AU0B通过高压循环水系统227与单一的高压汽包224并列连接，并且通过中压循环水系统229与单一的中压汽包225并列连接。通过该结构，与在两个排气经济器10AU0B上独立地设置高压汽包224及中压汽包225组合的情况相比，可以使废热回收系统203的结构变得紧凑。另外，尽管图示省略，但是低压循环水系统也将独立地设置于各主机1A、1B的两个低压蒸发器与低压汽包并列连接，并且发挥同样的作用效果。
[0066]图6是示出图5所示的船舶用发电系统200的增压器2A、2B周围的结构及控制系统的结构的概念图。如图6所示，两台主机1A、1B分别与进气通路41A、41B及排气通路42A、42B连接。各增压器2A、2B具备设置于排气通路42A、42B上的涡轮43A、43B、设置于进气通路41A、41B上的压缩器44A、44B、和与涡轮43A、43B及压缩器44A、44B连接而一体地旋转的转子45A、45B。各排气通路42A、42B与旁通通路46A、46B连接。在各旁通通路46A、46B上设置有流量调节单元47A、47B，各流量调节单元47A、47B具备排气旁通阀48A、48B和孔 49A、49B。
[0067]控制器250的输入侧与第一温度传感器61A、第二温度传感器61B、第一增压器转速传感器62A及第二增压器转速传感器62B连接。第一温度传感器61A检测流向第一增压器2A的进气的温度，第二温度传感器61B检测流向第二增压器2B的进气的温度。第一增压器转速传感器62A检测第一增压器2A的转速，第二增压器转速传感器62B检测第二增压器2B的转速。控制器250的输出侧与第一排气旁通阀48A、第二排气旁通阀48B、辅助锅炉224a (参照图5)等连接。控制器250的输出侧还与对应于第一排气经济器IOA的风门8A、对应于第一旁通管7A的风门9A、对应于第二排气经济器IOB的风门SB、对应于第二旁通管7B的风门9B连接。
[0068]控制器250根据各主机1A、1B的进气的温度及各主机1A、1B的负荷控制第一排气旁通阀48A及第二排气旁通阀48B，由此控制增压器旁通率和由蒸汽涡轮发电机204产生的电力等。控制器250与第一实施形态相同地具有作为执行这样的控制的功能部的、温度测定部251、负荷测定部252、控制映射图存储部253、旁通率算出部254、旁通阀控制部255、风门控制部256及辅助锅炉控制部257。
[0069]图7是示意性地示出存储在图6所示的控制映射图存储部253中的控制映射图265的一个示例的图表。旁通率算出部254参照图7所示的控制映射图265，根据温度及负荷对两台主机1A、1B的每台(两个排气旁通阀48A、48B的每个)算出增压器旁通率。通过参照该控制映射图265，控制器250控制排气旁通阀48A、48B的开度以使通过来自于第一主机IA的废热产生的可产生电力(以下，第一可产生电力)相当于船内需求电力的一半，并且使通过来自于第二主机IB的废热产生的可产生电力(以下，第二可产生电力)相当于船内需求电力的一半。即，在本实施形态中，两个排气旁通阀48A、48B的开度尽管使用共通的控制映射图265但是独立地被控制，借助于此使通过各主机1A、1B的废热产生的可产生电力分配为船内需求电力Wd的各一半，而使通过两台全部的废热产生的可产生电力为船内需求电力W。
[0070]图8是示出通过图6所示的控制器250执行的控制内容的流程图。图8所示的处理在航行中以规定的周期重复执行。如图8所示，首先，温度测定部251根据来自于第一温度传感器61A的输入测定与第一增压器2A对应的进气温度Tl，并且根据来自于第二温度传感器61B的输入测定与第二增压器2B对应的进气温度T2 (步骤SlOl )。接着，负荷测定部252根据来自于第一增压器转速传感器62A的输入测定第一主机IA的负荷XI,并且根据来自于第二增压器转速传感器62B的输入测定第二主机IB的负荷X2 (步骤S102)。
[0071]接着，旁通率算出部254参照控制映射图265，根据进气温度Tl及负荷Xl算出为了使第一可产生电力Wl达到船内需求电力Wd的一半以上而所需的第一增压器旁通率Yl(步骤S103)。旁通率算出部254参照控制映射图265，根据进气温度T2及负荷X2算出为了使第二可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半以上而所需的第二增压器旁通率Y2(步骤 S103)。
[0072]接着，旁通率算出部254判断第一可产生电力Wl和第二可产生电力W2之和是否达到船内需求电力Wd (步骤S104)。如果达到(S104:是)，则停止辅助锅炉224a和柴油发电机等的辅助设备，并分别驱动第一排气旁通阀48A及第二排气旁通阀48B以使第一增压器旁通率Yl及第二增压器旁通率Y2各自达到在步骤S103中得到的值(步骤S105)。借助于此,通过来自于两台的主机1A、1B的废热产生的可产生电力能够满足船内需求电力。
[0073]如果未达到(S104:否)，则判断第一可产生电力Wl是否小于船内需求电力Wd的一半且第二可产生电力W2是否小于船内需求电力Wd的一半(步骤S106)。又，如果只有任意一方小于一半(S106:是)，则判断其是第一可产生电力Wl还是第二可产生电力W2 (步骤S107)。
[0074]另外，在第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半时，意味着尽管第一增压器旁通率Yl达到由孔49A限定的最大值MAX，但是第一可产生电力Wl仍不能满足船内需求电力Wd的一半。因此，在第一可产生电力Wl不能满足船内需求电力Wd的一半时，已经没有增加第一排气旁通阀48A的开度的余地。对于第二可产生电力也是同样的。
[0075]如果第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半且第二可产生电力W2小于船内需求电力Wd的一半(S106:是)，则通过两台主机1A、IB全部的废热产生的可产生电力不能满足船内需求电力Wd，因此为了补充不足的量而驱动辅助设备(步骤S108)。
[0076]如果第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半，另一方面第二可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半(S106:否，S107:是)，则使第二增压器旁通率Y2从步骤S103中得到的值开始增大(步骤S109)。借助于此，第二可产生电力W2从船内需求电力Wd的一半的值开始增大，由此可以补充第一可产生电力Wl的不足的量。接着，判断第一可产生电力Wl和增大校正后的第二可产生电力W2之后是否达到船内需求电力Wd(步骤SI 10)。如果达到，则进行步骤S105，在停止辅助设备的状态下驱动蒸汽涡轮发电机。如果未达到，则判断第二增压器旁通率Y2是否达到最大值MAX(即，是否还有增大第二可产生电力W2的余地)(步骤S111)。如果未达到最大值MAX (SI 11:否)，则返回至步骤S109，进一步增大第二增压器旁通率Y2，重复处理。如果达到最大值MAX (S111:是)，则进行步骤S108，驱动辅助设备而补充不足的量。
[0077]如果第二可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半，另一方面第一可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半(S106:否，S107:否)，则在调换第一增压器旁通率和第二增压器旁通率下进行与上述相同的处理(步骤S112?S114)。S卩，通过第一可产生电力Wl的增大校正(第一增压器旁通率Yl的扩大校正)尽可能补充第二可产生电力W2的不足的量。在即使第一可产生电力Wl被最大限度地增大校正，但是第一可产生电力Wl和第二可产生电力W2之后仍不能满足船内需求电力Wd时(S114:否)，通过驱动辅助设备而补充其不足的量。
[0078]像这样根据本实施形态，即使通过来自于一方的主机的废热产生的可产生电力低于目标值(船内需求电力的一半)，但是使通过来自于另一方的主机的废热产生的可产生电力从目标值(船内需求电力的一半)开始增大，借助于此可以补充上述一方的可产生电力的不足的量。因此，使辅助设备尽量处于停止的状态且蒸汽涡轮发电机204可以满足船内需求电力，因此可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0079]通过上述说明，本领域技术人员来明了本发明的较多的改良和其他的实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的优选的形态为目的提供的。在不脱离本发明的主旨的范围内可以实质性地变更其结构和/或功能的具体内容。例如，温度传感器并不限于检测供给至增压器2的进气的温度，也可以检测从增压器2供给至主机I的进气的温度、从主机I供给至增压器2的排气的温度或在废热回收系统3的入口(排气经济器10的入口)处的排气的温度。主机I的负荷并不限于基于增压器的转速进行测定，也可以基于包含主机I的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、向主机I的燃料喷射量、来自于主机I的排气的流量进行测定。
[0080]控制映射图65只要是规定相对于温度及负荷的增压器旁通率的对应关系的控制规则，则可以是任何形态，并不限于如图3所示在正交坐标系中示出的图表或表示该图表的运算式，也可以是例如查询表那样的形态。
[0081]工业应用性:
本发明在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，发挥使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此能够将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内的作用效果，并且以广泛地应用于装载了带有增压器的主机的船舶中。
[0082]符号说明:
100船舶用发电系统；
1主机；
2增压器；
3废热回收系统；
4蒸汽涡轮发电机；
41进气通路；
46芳通通路；
47流量调节单元；
48排气旁通阀；
50控制器；
51温度测定部；
52负荷测定部；
53控制映射图存储部；
61温度传感器；
62增压器转速传感器；
65控制映射图。
【权利要求】
1.一种船舶用发电系统，具备: 利用带有增压器的主机的排气热产生蒸汽的废热回收系统； 通过在所述废热回收系统中产生的蒸汽驱动的发电机； 用于检测所述主机的进气或排气的温度的温度检测单元； 用于检测所述主机的负荷的负荷检测单元； 来自于所述主机的排气流动的排气通路； 与所述排气通路连接，绕过所述增压器并流动着排气的旁通通路； 用于调节在所述旁通通路中流动的排气的流量和输送至所述增压器的排气的流量的流量调节单元；和 根据由所述温度检测单元检测的温度及由所述负荷检测单元检测的负荷控制所述流量调节单元以使所述发电机能够产生船内需求电力以上的电力的控制单元。
2.根据权利 要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述温度检测单元检测供给至所述增压器的进气的温度、从所述增压器向所述主机供给的进气的温度、从所述主机向所述增压器供给的排气的温度、或者在所述废热回收系统的入口处的排气的温度。
3.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述负荷检测单元检测包含所述主机的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、所述增压器的转速、向所述主机的燃料喷射量、或者来自于所述主机的排气的流量。
4.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于， 所述流量调节单元具有开度可变地设置于所述旁通通路上的排气旁通阀； 所述控制单元根据温度及负荷控制所述排气旁通阀的开度以使所述发电机能产生船内需求电力以上的电力。
5.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元具有预先存储控制规则的存储部，该控制规则规定了温度及负荷与能够将为了使所述发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热供给至所述废热回收系统的所述排气旁通阀的开度之间的关系。
6.根据权利要求5所述的船舶用发电系统，其特征在于，在所述控制规则中规定了比常用输出靠近低负荷域的负荷、与所述排气旁通阀的开度之间的关系。
7.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元形成为温度越低，使所述排气旁通阀的开度越大的结构。
8.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元形成为负荷越低，使所述排气旁通阀的开度越大的结构。
9.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于， 所述带有增压器的主机由第一主机及第二主机构成，所述流量调节单元由分别与所述第一主机及所述第二主机对应地设置的第一流量调节单元及第二流量调节单元构成；所述控制单元控制所述第一流量调节单元及所述第二流量调节单元以使利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半，并且使利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半。
10.根据权利要求9所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元在利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力不到所述船内需求电力的一半时，以将利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力从所述船内需求电力的一半的值开始增大校正的方式控制所述第二流量调节单元。 ·
【文档编号】F01N5/02GK103459786SQ201280017561
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月6日 优先权日:2011年4月25日
【发明者】福田俊一郎, 大井明, 丸山谦介 申请人:川崎重工业株式会社
【专利摘要】本发明的船舶用发电系统（100）具备：利用带有增压器的主机（1）的排气热产生蒸汽的废热回收系统（3）；通过在废热回收系统（3）中产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮发电机（4）；用于检测主机（1）的进气或排气的温度的温度检测单元（61）；用于检测主机（1）的负荷的负荷检测单元（62）；用于调节在旁通通路（46）中流动的排气的流量和输送至增压器（2）的排气的流量的流量调节单元（47）；和根据温度及负荷控制流量调节单元（47）以使蒸汽涡轮发电机（4）能够产生船内需求电力以上的电力的控制单元（50）。
【专利说明】船舶用发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过蒸汽涡轮驱动发电机的船舶用发电系统，尤其涉及具备利用带有增压器的主机的排气热并产生蒸汽的废热回收系统的船舶用发电系统。
【背景技术】
[0002]大型的船舶装载产生在运航中所需的电力的发电系统。近年来，为了迎合针对节能化的要求而存在如下情况，即，在船舶用发电系统中增设回收主机周围的废热从而产生蒸汽的废热回收系统，通过在废热回收系统中产生的蒸汽驱动蒸汽涡轮，并且基于该驱动涡轮的输出驱动发电机(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2011-27053号公报。
【发明内容】
[0004]发明要解决的问题:
通过废热回收系统回收的回收热量随着主机的负荷而变化。即，发电机的可产生电力随着主机的负荷而变化。以往，关于将废热回收系统及发电机因与主机的负荷及船内需求电力之间的关系而设计为怎样的方法，大概有两种途径。
[0005]第一种是，以即使主机在低负荷域内运行也使发电机可产生满足船内需求电力(demand)的量的电力的方式设计废热回收系统及发电机。此时，如果主机以常用输出运行，则发电机会产生剩余电力。在用于长期航海的船舶中，大部分期间主机以常用输出运行，因此没必要的燃料消耗会增加，系统的整体尺寸因与船内需求电力之间的关系而大型化。
[0006]第二种是，以在主机以常用输出运行时使发电机产生满足船内需求电力的量的电力的方式设计废热回收系统及发电机。此时，如果主机以部分负荷运行，则发电机不能够产生满足船内需求电力的量的电力。因此，必须补充加热辅助锅炉等使蒸汽产生量随着石化燃料的燃烧而提高。像这样，即使根据两种途径，也难以充分足够地得到在发电系统中增设废热回收系统而得到的节能效果。
[0007]因此本发明的目的在于在增设废热回收系统的船舶用发电系统中，使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内。
[0008]解决问题的手段:
本案发明人得到了通过废热回收系统回收的热量随着主机的负荷而变化的这种见解，并一起得到了通过废热回收系统回收的热量随着主机的进气或排气的温度而变化，且即使处于温度及负荷相同的条件下通过废热回收系统回收的热量也会随着输送至增压器的排气的流量而变化的这种见解。因此，构想到根据温度及负荷调节输送至增压器的排气的流量，以此使通过废热回收系统可回收的热量与温度及负荷的变化无关地大致保持不变，借助于此可以使发电机的可产生电力大致保持不变。本案发明人由这样的见解及构想发明了下述的船舶用发电系统。
[0009]S卩，根据本发明的船舶用发电系统具备:利用带有增压器的主机的排气热产生蒸汽的废热回收系统；通过在所述废热回收系统中产生的蒸汽驱动的发电机；用于检测所述主机的进气或排气的温度的温度检测单元；用于检测所述主机的负荷的负荷检测单元；来自于所述主机的排气流动的排气通路；与所述排气通路连接，绕过所述增压器并流动着排气的旁通通路；用于调节在所述旁通通路中流动的排气的流量和输送至所述增压器的排气的流量的流量调节单元；和根据由所述温度检测单元检测的温度及由所述负荷检测单元检测的负荷控制所述流量调节单元以使所述发电机产生船内需求电力以上的电力的控制单
J Li ο
[0010]根据上述结构，根据温度和负荷调节输送至增压器的排气的流量及绕过增压器的排气的流量。而且，废热回收系统能够接收为了使发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热的供给。像这样，根据本发明即使主机的进气或排气的温度变化，又，即使主机的负荷变化，也可以使发电机稳定地产生船内需求电力以上的电力。因此,即使温度及负荷变化，也可以减少产生剩余电力或者使辅助锅炉工作的状况，可以很好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0011]也可以是所述温度检测单元检测供给至所述增压器的进气的温度、从所述增压器向所述主机供给的进气的温度、从所述主机向所述增压器供给的排气的温度、或者在所述废热回收系统的入口处的排气的温度。根据上述结构，可以很好地执行根据温度的流量调节控制乃至可产生电力的稳定化控制。
[0012]又，也可以是所述负荷检测单元检测包含所述主机的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、所述增压器的转速、向所述主机的燃料喷射量、或者来自于所述主机的排气的流量。根据所述结构，可以很好地执行根据负荷的流量调节控制乃至可产生电力的稳定化控制。
[0013]也可以是所述流量调节单元具有开度可变地设置于所述旁通通路上的排气旁通阀；所述控制单元根据温度及负荷控制所述排气旁通阀的开度以使所述发电机能产生船内需求电力以上的电力。根据上述结构，仅控制排气旁通阀的开度，便可以很好地执行根据温度及负荷的可产生电力的稳定化控制。
[0014]也可以是所述控制单元具有预先存储控制规则的存储部，该控制规则规定了温度及负荷与能够将为了使所述发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热供给至所述废热回收系统的所述排气旁通阀的开度之间的关系。根据所述结构，可以很好地执行根据温度及负荷的可产生电力的稳定化控制。
[0015]也可以是在所述控制规则中规定了比常用负荷靠近低负荷域的负荷与所述排气旁通阀的开度之间的关系。根据上述结构，即使主机以部分负荷运行，发电机也可以产生船内需求电力以上的电力。可以减少不得不补充加热辅助锅炉的状况，可以提高燃料消耗率。
[0016]也可以是所述控制单元形成为温度越低使所述排气旁通阀的开度越大的结构。根据上述结构，即使因温度的降低而使供给至废热回收系统的排气热量逐渐减少，但是绕过增压器的排气的流量增多，借助于此能够补偿因温度降低导致的排气热量的减少量。因此即使温度下降，也使发电机的可产生电力稳定在船内需求电力以上的电力上。[0017]也可以是所述控制单元形成为负荷越低使所述排气旁通阀的开度越大的结构。根据上述结构，即使因负荷的降低而使供给至废热回收系统的排气热量逐渐减少，但是绕过增压器的排气的流量增多，借助于此能够补偿因负荷降低导致的排气热量的减少量。因此即使负荷下降，也使发电机的可产生电力稳定在船内需求电力以上的电力上。
[0018]也可以是所述带有增压器的主机由第一主机及第二主机构成，所述流量调节单元由分别与所述第一主机及所述第二主机对应地设置的第一流量调节单元及第二流量调节单元构成；所述控制单元控制所述第一流量调节单元及所述第二流量调节单元以使利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半，并且使利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半。根据上述结构，可以将船舶用发电系统装载在所谓的双机双轴型的船舶中，并且可以良好地抑制该船舶的燃料消耗率的恶化。
[0019]也可以是所述控制单元在利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力不到所述船内需求电力的一半时，以将利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力从所述船内需求电力的一半的值开始增大校正的方式控制所述第二流量调节单元。根据上述结构，即使在主机中的可产生电力低于目标值(例如船内需求电力的一半)，也可以使在另一方的主机中的可产生电力从目标值(例如船内需求电力的一半)开始增大，由此可以补充该一方的可产生电力的不足的量。因此，通过发电机的发电完全能够满足船内需求电力，所以可以很好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0020]发明效果:
根据本发明在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此可以将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内。本发明的上述目的、其他目的、特征及优点是参照附图的基础上，由以下的优选的实施形态的详细说明得以明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是示出根据本发明的第一实施形态的船舶用发电系统的整体结构的概念图； 图2是示出图1所示的船舶用发电系统的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念
图；
图3是示意性地示出存储在图2所示的控制映射图(map)存储部中的控制映射图的一个示例的图表；
图4是示出通过图2所示的控制器执行的控制的处理内容的一个示例的流程图；
图5是示出根据本发明的第二实施形态的船舶用发电系统的整体结构的概念图；
图6是示出图5所示的船舶用发电系统的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念
图；
图7是示意性地示出存储在图6所示的控制映射图存储部中的控制映射图的一个示例的图表；
图8是示出通过图6所示的控制器执行的控制的处理内容的一个示例的流程图。【具体实施方式】[0022]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施形态。对于相同或对应的要素在所有附图中标以相同的符号，并省略其重复的详细说明。图1是示出根据本发明的实施形态的船舶用发电系统100的整体结构的概念图。图1所示的船舶用发电系统100装载在以船舶用柴油发动机为主机I的船舶上。在主机I中具备通过排气驱动的增压器2。
[0023]船舶用发电系统100具备废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4。废热回收系统3回收主机I的废热，产生蒸汽。在该废热中主要含有主体I的排气热，除此以外还含有主机I的进气或扫气的热。蒸汽涡轮发电机4具备:通过在废热回收系统3中产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮5、和通过蒸汽涡轮5驱动而产生交流电力的发电机6。
[0024]废热回收系统3主要具备排气经济器10、复水器21、供水系统22、供水加热器23a、23b、高压汽包(高压汽水分离器)24、中压汽包(中压汽水分离器)25、低压汽包(低压汽水分离器)26、高压循环水系统27、蒸汽系统28、中压循环水系统29、中压混气系统30、低压循环水系统31、低压蒸发器32及低压混气系统33。
[0025]排气经济器10介于增压器2和排气出口之间，构成主机I的排气系统的一部分。排气系统具备绕过排气经济器10的旁通管7。排气经济器10的入口部及旁通管7的入口部分别由第一阻尼器8及第二阻尼器9开闭。通过控制第一阻尼器8及第二阻尼器9的动作，以此可以调节供给至排气经济器10的排气的流量及热量。
[0026]排气经济器10从上游侧依次具备入口管11、高压蒸发器12、中间管13、中压蒸发器14及出口管15。入口管11将排气导入至高压蒸发器12中。中间管13将高压蒸发器12中的热交换后的排气导入至中压蒸发器14中。出口管15将中压蒸发器14中的热交换后的排气导入至排气出口。
[0027]复水器21与蒸汽涡轮5的蒸汽出口 5a连接，从而冷凝从蒸汽出口 5a流出的蒸汽。供水系统22将复水器21与各汽包24?26连接，从而将在复水器21中产生的复水作为供水输送至各汽包24?26。供水系统22具有从复水器21延伸的管路2la、和从管路22a分叉的管路22b、22c、22d。管路22b、22c、22d分别与高压汽包24、中压汽包25及低压汽包26连接。第一供水加热器23a及第二供水加热器23b分别设置于管路22a及管路22b上。第一供水加热器23a使输送至各汽包24?26的供水和主机I的扫气之间进行热交换，借助于此加热该供水并冷却该扫气。第二供水加热器23b使输送至高压汽包24的供水和主机I的进气之间进行热交换，借助于此加热该供水并冷却该进气。各汽包24?26将供水作为循环水进行贮留且将通过循环水得到的蒸汽进行贮留。
[0028]高压循环水系统27具有将高压汽包24与高压蒸发器12连接的管路27a、和将高压蒸发器12与高压汽包24连接的管路27b。蒸汽系统28将高压汽包24与蒸汽涡轮5的蒸汽入口 5b连接。当管路27a上的泵工作时，高压汽包24内的循环水通过管路27a输送至高压蒸发器12内，被输送的循环水在高压蒸发器12内通过与排气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路27b返回至高压汽包24内，返回的循环水在高压汽包24内分离为蒸汽和液体。高压汽包24内的蒸汽通过蒸汽系统28供给至蒸汽入口 5b。中压循环水系统29具有将中压汽包25与中压蒸发器14连接的管路29a、和将中压蒸发器14与中压汽包25连接的管路29b。中压混气系统30将中压汽包25与蒸汽涡轮5的中压混气入口 5c连接。当管路29a上的泵工作时，中压汽包25内的循环水通过管路29a输送至中压蒸发器14内，被输送的循环水在中压蒸发器14内通过与排气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路29b返回至中压汽包25内，返回的循环水在中压汽包25内分离为蒸汽和液体。中压汽包25内的蒸汽通过中压混气系统30供给至中压混气入口 5c。低压循环水系统31具有将低压汽包26与低压蒸发器32连接的管路31a、和将低压蒸发器32与低压汽包26连接的管路31b。低压混气系统33将低压汽包26与蒸汽涡轮5的低压混气入口 5d连接。当管路31a上的泵工作时，低压汽包26内的循环水通过管路31a输送至低压蒸发器32内。在本实施形态中，用于冷却进气的空气冷却器适用于低压蒸发器32，并且被输送的循环水在低压蒸发器32内通过与进气热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路31b返回至低压汽包26内，返回的循环水在低压汽包26内分离为蒸汽和液体。低压汽包26内的蒸汽通过低压混气系统33供给至低压混气入口 5d。
[0029]蒸汽涡轮5是具有多个转动叶片的多级式蒸汽涡轮。蒸汽涡轮5通过供给至蒸汽入口 5b、中压混气入口 5c以及低压混气入口 5d的蒸汽及混气而旋转转动叶片，借助于此在输出轴上产生旋转输出。发电机6根据蒸汽涡轮5的输出，即，根据供给至蒸汽涡轮5的蒸汽及混气的流量和压力等而产生交流电力。
[0030]另外，蒸汽系统28具备高压汽包24侧的上游管路28a和蒸汽涡轮5侧的下游管路28b。过热器35介于上游管路28a和下游管路28b之间。蒸汽系统28还具备绕过过热器35并连接上游管路28a及下游管路28b的旁通管路28c。废热回收系统3具备对来自于高压汽包24的蒸汽被输送至蒸汽入口 5b之前是否经由过热器35进行控制的阀单元34。阀单元34具备允许或阻止通过旁通管路28c的蒸汽的流通的第一开闭阀34a、允许或阻止通过过热器35的蒸汽的流通的第二开闭阀34b、和用于部分地排出已流通过热器35的蒸汽的排出阀34c。过热器35设置于排气经济器10的入口管11内。在蒸汽经由过热器35时，可以通过与排气的热交换而使蒸汽过热(superheated),并且借助于此可以增大蒸汽润轮5的输出。又，低压混气系统32具备入口阀36。根据入口阀36的开度调节供给至低压混气入口 5d的混气的流量。在使入口阀36以增大供给至低压混气入口 5d的混气的流量的方式工作时，可以增大蒸汽涡轮5的输出。
[0031]高压汽包24具备辅助锅炉24a。辅助锅炉24a通过石化燃料的燃烧所产生的热加热高压汽包24内的循环水，借助于此可在高压汽包24内产生蒸汽。通过该辅助锅炉24a的补充加热也可以增大蒸汽涡轮5的输出。中压汽包25及低压汽包25分别具备加热器25a、26a。各加热器25a、26a，通过蒸汽系统28接收来自于高压汽包24的蒸汽的供给(参照图1中米字型符号)，借助于此可以加热汽包25、26内的循环水。
[0032]在以下说明中，可以将不依赖辅助锅炉24a的补充加热而通过仅基于回收的废热所产生的蒸汽而产生的蒸汽涡轮5的输出称为“通过废热产生的蒸汽涡轮5的输出”，或者将基于该通过废热产生的蒸汽涡轮5的输出驱动发电机6时蒸汽涡轮发电机4可产生的电力称为“通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力”。
[0033]船舶用发电系统I具备控制器50。控制器50控制阀单元34、入口阀36、第一风门8及第二风门9等的动作，并且根据运行状态控制通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。尤其是，根据本实施形态的控制器50控制设置于绕过增压器2并流动着排气的旁通通路46上的排气旁通阀48的动作。控制器50通过控制排气旁通阀48，根据运行状态控制输送至增压器2的排气的流量和绕过增压器2的排气的流量，从而调节供给至排气经济器10的排气的温度及热量。借助于此，即使运行状态发生变化，也可以将通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力稳定地维持在船内需求电力或与其相比高的值上。在这里所说的“船内需求电力”是指在船舶的航行中需要的电力量，即是在船舶的航行中总是需要的电力量(所谓的连续电力)加上暂时需要的电力量而得的电力量。另外，暂时需要的电力量是在启动装载在船舶上的冷冻装置的压缩器等时产生的。
[0034]图2是示出图1所示的船舶用发电系统100的增压器周围的结构及控制系统的结构的概念图。如图2所示，主机I与进气通路41及排气通路42连接。进气通路41是用于将由进气口取入后通过增压器2增压的进气输送至主机I的燃烧室(未图示)的通路。排气通路42是来自于主机I的燃烧室(未图示)的排气流动的通路。增压器2具备设置于排气通路42上的涡轮43、设置于进气通路41上的压缩器44、和连接涡轮43及压缩器44而使其一体地旋转的转子45。
[0035]上述的旁通通路46绕过增压器2并与排气通路42连接。S卩，旁通通路46的上游端部与排气通路42中比涡轮43靠近上游侧的部分连接。旁通通路46的下游端部与排气通路42中比涡轮43靠近下游侧且与指向排气经济器10的通路和指向旁通管7的通路的分叉点相比靠近上游侧的部分连接。因此，在旁通通路46中，排气绕过增压器2流动，并且该排气能够供给至排气经济器10中。
[0036]在旁通通路46中设置有用于调节在旁通通路46中流动的排气的流量、和输送至增压器2的排气的流量的流量调节单元47。换句话说，流量调节单元47调节在旁通通路46中流动的排气的流量相对于来自主机I的排气的全部流量的比例。以下，将该比例称为“增压器旁通率”来进行说明。
[0037]流量调节单元47具备开度可变地设置于旁通通路46上的排气旁通阀48、和设置于旁通通路46上的孔49。当排气旁通阀48的开度增大时，则增压器旁通率增大。S卩，通过调节排气旁通阀48的开度，以此调节在旁通通路46中流动的排气的流量，从而被动地调节输送至增压器2的排气的流量。孔49是限制增压器旁通率超过某一值的要素，从而发挥作为增压器旁通率的限制器的功能。借助于此，排气适当地输送至增压器2，可以防止主机I的输出下降至不期望的值的情况。另外，在图2中，孔49配置在排气旁通阀48的下游侧处，但是也可以配置在排气旁通阀48的上游侧处。
[0038]控制器50是以CPU、ROM、RAM及输入输出接口( interface)为主体而构成的微型计算机。控制器50的输入侧与温度传感器61及增压器转速传感器62连接。温度传感器61检测沿着进气通路41流向增压器2的进气的温度。增压器转速传感器62检测增压器2的转速。控制器50的输出侧如上所述与排气旁通阀48、第一风门8、第二风门9及辅助锅炉24a连接。控制器50的ROM存储控制程序。控制器50的CPU执行预先存储于ROM的控制程序，并且根据主机I的进气的温度及主机I的负荷操作排气旁通阀48、第一风门8、第二风门9及辅助锅炉24a，借助于此控制增压器旁通率及由蒸汽涡轮发电机4产生的电力。
[0039]控制器50具有作为执行这样的控制的功能部的、温度测定部51、负荷测定部52、控制映射图存储部53、旁通率算出部54、旁通阀控制部55、风门控制部56及辅助锅炉控制部57。
[0040]温度测定部51根据来自于温度传感器61的输入测定主机I的进气的温度。负荷测定部52根据来自于增压器转速传感器62的输入测定主机I的负荷。通过负荷测定部52测定的负荷的测定值是例如将额定负荷作为100%的百分比。控制映射图存储部53存储控制映射图65(参照图3)，该控制映射图65规定了主机I的进气的温度及主机的负荷与为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到作为船内需求电力以上的值的目标产生电力而所需要的增压器旁通率之间的对应关系。旁通率算出部54根据通过温度测定部51测定的主机I的进气的温度、和通过负荷测定部52测定的主机I的负荷导出增压器旁通率的算出值。旁通阀控制部55根据增压器旁通率的算出值控制排气旁通阀48。风门控制部56根据增压器旁通率的算出值控制第一风门8及第二风门9。辅助锅炉控制部57根据增压器旁通率的算出值控制辅助锅炉24a。
[0041]图3是示意性地示出存储在图2所示的控制映射图存储部中的控制映射图65的一个不例的图表。图3的下侧是不意性地不出控制映射图65的图表。图3的上侧是用于说明如何导出控制映射图65的图表。任意一个图表都显示在二维正交坐标系中，并且任意一个图表的横轴都是使额定负荷为100%的主机负荷的百分比。控制映射图65的纵轴如图3右侧所示为增压器旁通率。用于说明的图表的纵轴如图3左侧所示为蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。细线表示进气的温度T为Tl的情况，虚线表示进气的温度T为T2的情况，粗线表示进气的温度T为T3的情况，Tl、T2及T3的关系满足Tl < T2 < T3。另外，Tl例如也可以是依照国际标准规格的25摄氏度。棱形状的标示符(plot) (peater)所通过的线表示增压器旁通率为0%的情况，圆形状的标示符(.)所通过的线表示增压器旁通率为最大值的情况。如上所述，最大值是根据孔49的规格而机械地决定。正方形状的标示符()所通过的线、三角形状的标示符()所通过的线及十字叉形的标示符(X )所通过的线分别表示增压器旁通率取0%至最大值之间的值的情况。
[0042]参照图3上侧所示的用于说明的图表，说明随着运行状态的变化而产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的变化。参照构成用于说明的图表的多个线中的任意一条即可知，在相同温度且相同增压器旁通率的条件下，负荷越高蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。那是因为主机I的负荷越高，排气的流量越增加，与此相应地通过该废热回收系统3可回收的热量越增加。将构成用于说明的图表的线相互对比即可知，随着负荷的变化而产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的变化的倾向对温度及增压器旁通率的依赖性低，与温度及增压器旁通率无关地大致相同。
[0043]将在构成用于说明的图表的多个线中通过相同形状的标示符的线相互对比可知，在相同负荷且相同增压器旁通率的条件下，进气的温度越高，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。可以认为是因为供给至排气经济器10中的排气的温度及热量依赖于进气的温度。在构成用于说明的图表的多个线中，将相同种类的线相互对比可知，在相同温度且相同负荷条件下，增压器旁通率越高，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力越高。可以认为是因为与经由增压器2相比，绕过增压器2直至供给至排气经济器10的排气的热损失小。
[0044]—直以来，一般在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，蒸汽涡轮发电机4的额定输出设定为比船内需求电力高的值。而且，在主机I以常用输出(80-90%负荷)运行且进气的温度为规定温度(例如依照国际标准规格的25摄氏度)时，以使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力完全满足船内需求电力的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。以往，如果主机I以小于常用输出来运行，则通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力不能满足船内需求电力，并且需要立即补充加热辅助锅炉24a。又，在主机I以常用输出运行时，如果进气的温度与上述规定温度相比增大，则蒸汽涡轮发电机4会产生剩余电力。像这样，当运行状态变化时，通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力会发生变化，容易发生相对于船内需求电力的过多或不足。
[0045]针对这一点，根据本实施形态，基于不仅负荷而且温度及增压器旁通率也是对通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力产生影响的因子这样的见解，导出对应关系，该对应关系是表示在温度及负荷变化时使增压器旁通率如何变化才能使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到船内需求电力以上的目标产生电力的对应关系，并将规定导出的对应关系的控制映射图65预先存储在控制映射图存储部53中。
[0046]与导出该对应关系的步骤的一个示例一起说明该对应关系是怎样的关系。首先，得到图3上侧所示的线图。即，使温度及增压器旁通率固定，并且解析相对于负荷的通过废热的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力。该解析在改变温度及增压器旁通率的值下多次进行。解析既可以是基于通过数值模拟算出的数据的解析，也可以是基于从实际设备中取得的数据的解析。解析的结果是，在横轴作为负荷且纵轴作为通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力的二维正交坐标系中，可以得到多个向右方上升的线(参照图3上侧)。当然，得到的线的趋势和位置等根据主机1、增压器2、废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格而变化。
[0047]而且，关于得到的每条线，各自导出用于得到目标产生电力的负荷的值。之后，在横轴作为负荷且纵轴作为增压器旁通率的二维正交坐标系中，标示出相对于导出的负荷的值的增压器旁通率(参照图3下侧)。然后，使用相同温度条件下的标示符，导出相对于负荷的增压器旁通率的对应关系。该对应关系是可以近似于向右方下降的直线地表示。即，在使温度固定的状况下，在增压器旁通率随着负荷的变化而大致以线形变化时，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力。在将不同的温度条件相互对比时，近似直线的倾向是大致相同(参照图3下侧)。即，只要将某一温度条件下的近似直线向横轴方向平行移动，即可导出另一温度条件下的负荷与增压器旁通率之间的对应关系。因此，预先导出几个温度条件下的近似直线即可导出用于根据负荷及温度求出为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持目标产生电力而所需的增压器旁通率的如下式(I)。
[0048]Y=aX+f (T)…(I);
在这里，a为近似直线的倾向，T为温度，X为负荷，Y为增压器旁通率。f (T)为近似直线的校正项，是将与温度相对应的近似直线的横轴方向的平行移动量加入斜率a而考虑的。根据上述式(1)，当负荷X及温度T已决定时，可以导出为了将通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力所需的增压器旁通率Y。由于斜率a为负的值，因此负荷越低，增压器旁通率Y越大。又，温度T越低，增压器旁通率Y越大。然而，增压器旁通率Y不能取小于零的值，又，不能取大于由孔49限定的最大值MAX的值。因此，控制器50根据增压器旁通率Y的算出值，如下述那样控制排气旁通阀48、风门8、9及辅助锅炉 24a。
[0049]图4是示出通过图2所示的控制器50执行的控制的处理内容的一个示例的流程图。图4所示的处理是在航行中以规定的周期重复执行。如图4所示，首先，根据来自于温度传感器61的输入，温度测定部51测定温度T (步骤SI)。接着，根据来自于增压器转速传感器62的输入，负荷测定部52测定主机I的负荷(步骤S2)。接着，旁通率算出部54根据由温度测定部51测定的温度和由负荷测定部52测定的负荷，参照存储在控制映射图存储部53中的控制映射图65算出为了使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力达到目标产生电力所需的增压器旁通率Y (步骤S3)。接着，旁通率算出部54判断增压器旁通率的算出值是否大于由孔规定的最大值MAX、及是否为小于零(步骤S4、S5)。
[0050]如果算出值为零以上且最大值MAX以下(S4:否，S5:否)，则旁通阀控制部55算出与增压器旁通率的算出值相对应的排气旁通阀48的开度，并且控制排气旁通阀48的开度以达到算出的值(步骤S6)。
[0051]像这样，通过根据本实施形态的船舶用发电系统100，在按照式(I)算出的增压器旁通率Y的算出值满足零以上且最大值MAX以下的条件的运行状态下，可以使通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力维持在目标产生电力。在满足该条件的运行状态下，蒸汽涡轮发电机4的可产生电力相对于船内需求电力也不会过量地增大，因此可以抑制无用的燃料消耗率的恶化。而且，在本实施形态中，在温度T为Tl、T2或T3的三个条件的任意一个条件下，增压器旁通率Y取最大值MAX时的主机I的负荷都小于常用输出下的负荷XN (参照图3)。像这样，可以将即使不实施辅助锅炉24a的补充加热也能使蒸汽涡轮发电机4的可产生电力满足船内需求电力的运行区域扩大至与常用输出XN相比靠近低负荷侧的区域，从而可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0052]如果算出值Y小于零(S5:是)，则旁通阀控制部55使排气旁通阀48的开度为全闭(步骤S7)。借助于此，增压器旁通率成为零。然而，如果是这样的状态，则通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力超过船内需求电力。因此，风门控制部57根据算出值Y和零之间的偏差控制风门8、9 (步骤S8)。例如，以偏差越大使第二风门9的开度越大和/或第一风门8的开度越小的方式控制第一风门8及第二风门9。借助于此，可以避免蒸汽涡轮发电机4产生剩余电力的情况。另外，在图3中用P1、P2表示算出值Y为小于零的值的运行区域的一个示例。Pl是表示在温度为T3的情况下，增压器旁通率Y的算出值小于零的负荷的范围，P2是表示在温度为T2的情况下，增压器旁通率Y的算出值小于零的负荷的范围。
[0053]如果算出值Y大于最大值MAX(S4:是)，则旁通阀控制部55将排气旁通阀48的开度控制为全开(步骤S9)。借助于此，增压器旁通率达到由孔49限定的最大值MAX。然而，在该状态下，通过废热产生的蒸汽涡轮发电机4的可产生电力变得不能满足船内需求电力。因此，辅助锅炉控制部46为了补充电力的不足的量，而实施辅助锅炉24a的补充加热(步骤S10)。辅助锅炉24a产生的热量也可以根据算出值和最大值之间的偏差而决定。通过这样做，在补充加热辅助锅炉24a时，可以尽可能抑制超过船内需求电力的剩余电力的产生，并且可以良好地抑制无用的燃料消耗。另外，在图3中用Q1、Q2表示算出值Y大于最大值MAX的运行区域的一个示例。Ql表示在温度为Tl的情况下，增压器旁通率Y的算出值大于最大值MAX的负荷的范围，Q2表示在温度为T2的情况下，增压器旁通率Y的算出值大于最大值MAX的负荷的范围。
[0054]像这样根据本实施形态，可以扩大通过废热产生的蒸汽涡轮发电机的可产生电力维持在船内需求电力以上的值的运行区域，从而可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0055]表示图3下侧所示的控制映射图65的图表是可以以图3上侧所示的图表为基础制作，并且图3上侧的图表的趋势及位置随着主机1、增压器2、废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格而变化。换言之，如果主机I及增压器2的规格已被决定，则可以调节废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格以使图3下侧所示的图表良好地发挥上述作用效果。即，在将图3下侧所示的控制映射图65的最佳化作为首要任务的设计理念之下，可以基于最佳化的控制映射图65以逆运算的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。像这样，控制映射图65作为用于支援废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的设计的工具也是非常有用的。
[0056]进气的温度很大程度上依赖于船舶的使用状况。因此，在预计航行于高纬度地区的机会较多的船舶中，优选的是使图3下侧所示的图表向左侧转移以在进气温度较低的情况下也使蒸汽涡轮发电机4满足船内需求电力。相反地，在预计航行于低纬度地区的机会较多的船舶中，进气的温度下降的机会较少，因此可以使图3下侧所示的图表向右侧转移。像这样，也可以在决定图3下侧的控制映射图65的规格的基础上，以逆运算的方式设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格。因此，根据装载对象的船舶所假定的使用状况，可以容易地最佳地设计船舶用发电系统100的规格。
[0057]像这样，因考虑到使蒸汽涡轮发电机4满足船内需求电力的运行区域可扩大至低负荷侧、和如果决定主机I及增压器2的规格和最佳的控制映射图65则可以以逆运算的方式最佳地设计废热回收系统3及蒸汽涡轮发电机4的规格，而在以往认为难以装载增设了废热回收系统的船舶用发电系统的比较小型的船舶中，也可以容易应用上述船舶用发电系统。借助于此，可以广泛地推进船舶业的节能化。
[0058]图5是示出根据本发明的第二实施形态的船舶用发电系统200的整体结构的概念图。本实施形态很好地应用于装载了所谓的双机双轴型的推进系统的船舶中。以下，存在对与一方的主机IA对应的构成要素的名称标以序数“第一”，并且对该构成要素的参考符号标以“A”的情况。以下，存在对与另一方的主机IB对应的构成要素的名称标以序数“第二”，并且对该构成要素的参考符号标以“B”的情况。
[0059]如图5所示，根据本实施形态的发电系统200装载在具备两台主机1A、1B的船舶上，并且具备废热回收系统203及蒸汽涡轮发电机204。蒸汽涡轮发电机204与第一实施形态的蒸汽涡轮发电机大致相同，具备通过由废热回收系统203产生的蒸汽驱动的一台蒸汽涡轮205、和由该蒸汽涡轮205驱动而产生交流电力的一台发电机206。在两台主机1A、IB上,各自设置有增压器2A、2B和排气系统。各排气系统与第一实施形态的排气系统相同地具备排气经济器10A、10B、旁通管7A、7B、排气通路42A、42B及旁通通路46A、46B。各排气经济器10AU0B与第一实施形态相同地具备入口管11A、11B、高压蒸发器12A、12B、中间管13A、13B、中压蒸发器14A、14B及出口管15A、15B。
[0060]废热回收系统203具备排气经济器10A、10B、高压汽包(高压汽水分离器)224、中压汽包225、高压循环水系统227、蒸汽系统228、中压循环水系统229、和中压混气系统230。为了便于说明而在图5中省略图示，但是废热回收系统203与第一实施形态相同地具备复水器、供水系统、供水加热器、低压汽包、低压循环水系统及低压混气系统。高压汽包224与第一实施形态的高压汽包大致相同，具备辅助锅炉224a。中压汽包225也与第一实施形态的中压汽包大致相同。
[0061 ] 高压循环水系统227具备将高压汽包224与第一排气经济器IOA的第一高压蒸发器12A连接的管路227a、将第一高压蒸发器12A与高压汽包224连接的管路227b、从管路227a分叉并与第二排气经济器IOB的第二高压蒸发器12B连接的管路227c、和将第二高压蒸发器12B与高压汽包224连接的管路227d。像这样，高压汽包224的高压循环水系统227将第一高压蒸发器12A及第二高压蒸发器12B与高压汽包224并列连接。
[0062]蒸汽系统228具有从高压汽包224延伸的管路228a、从管路228a分叉的管路228b、和管路228a、228b集合而成的管路228c，管路228c与蒸汽涡轮205的蒸汽入口连接。管路228a、228b分别与第一过热器35A及第二过热器35B连接。
[0063]当管路227a上的泵工作时，高压汽包224内的循环水的一部分通过管路227a向第一高压蒸发器12A输送，被输送的循环水在第一高压蒸发器12A内通过与排气的热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合的状态通过管路227b回流至高压汽包224。又，高压汽包224内的循环水的一部分通过管路227c向第二高压蒸发器12B输送，被输送的循环水在第二高压蒸发器12B内通过与排气的热交换而变成蒸汽。循环水以气液混合状态通过管路227d回流至高压汽包224。高压汽包224内的蒸汽的一部分经由管路228a及管路228c供给至蒸汽涡轮205的蒸汽入口。又，高压汽包224内的蒸汽的一部分经由管路228b及管路228c供给至蒸汽涡轮205的蒸汽入口。
[0064]中压循环水系统229具有将中压汽包225与第一排气经济器IOA的第一中压蒸发器14A连接的管路229a、将第一低压蒸发器14A与中压汽包225连接的管路22%、从管路229a分叉并与第二排气经济器IOB的第二中压蒸发器14B连接的管路229c、和将第二中压蒸发器14B与中压汽包225连接的管路229d。像这样，中压循环水系统229将第一中压蒸发器14A及第二中压蒸发器14B与中压汽包225并列连接。当管路229a上的泵工作时，与高压循环水系统227相同地，中压汽包225内的循环水通过第一中压蒸发器14A或第二中压蒸发器14B变成蒸汽，并且循环水以气液混合状态回流至中压汽包225。中压混气系统230与第一实施形态的中压混气系统大致相同。中压汽包225内的蒸汽通过中压混气系统230供给至蒸汽涡轮205的中压混气入口。
[0065]像这样在本实施形态中，来自于两台主机1A、1B的排气热通过两个排气经济器10A、IOB独立地被回收。而且，两个排气经济器10AU0B通过高压循环水系统227与单一的高压汽包224并列连接，并且通过中压循环水系统229与单一的中压汽包225并列连接。通过该结构，与在两个排气经济器10AU0B上独立地设置高压汽包224及中压汽包225组合的情况相比，可以使废热回收系统203的结构变得紧凑。另外，尽管图示省略，但是低压循环水系统也将独立地设置于各主机1A、1B的两个低压蒸发器与低压汽包并列连接，并且发挥同样的作用效果。
[0066]图6是示出图5所示的船舶用发电系统200的增压器2A、2B周围的结构及控制系统的结构的概念图。如图6所示，两台主机1A、1B分别与进气通路41A、41B及排气通路42A、42B连接。各增压器2A、2B具备设置于排气通路42A、42B上的涡轮43A、43B、设置于进气通路41A、41B上的压缩器44A、44B、和与涡轮43A、43B及压缩器44A、44B连接而一体地旋转的转子45A、45B。各排气通路42A、42B与旁通通路46A、46B连接。在各旁通通路46A、46B上设置有流量调节单元47A、47B，各流量调节单元47A、47B具备排气旁通阀48A、48B和孔 49A、49B。
[0067]控制器250的输入侧与第一温度传感器61A、第二温度传感器61B、第一增压器转速传感器62A及第二增压器转速传感器62B连接。第一温度传感器61A检测流向第一增压器2A的进气的温度，第二温度传感器61B检测流向第二增压器2B的进气的温度。第一增压器转速传感器62A检测第一增压器2A的转速，第二增压器转速传感器62B检测第二增压器2B的转速。控制器250的输出侧与第一排气旁通阀48A、第二排气旁通阀48B、辅助锅炉224a (参照图5)等连接。控制器250的输出侧还与对应于第一排气经济器IOA的风门8A、对应于第一旁通管7A的风门9A、对应于第二排气经济器IOB的风门SB、对应于第二旁通管7B的风门9B连接。
[0068]控制器250根据各主机1A、1B的进气的温度及各主机1A、1B的负荷控制第一排气旁通阀48A及第二排气旁通阀48B，由此控制增压器旁通率和由蒸汽涡轮发电机204产生的电力等。控制器250与第一实施形态相同地具有作为执行这样的控制的功能部的、温度测定部251、负荷测定部252、控制映射图存储部253、旁通率算出部254、旁通阀控制部255、风门控制部256及辅助锅炉控制部257。
[0069]图7是示意性地示出存储在图6所示的控制映射图存储部253中的控制映射图265的一个示例的图表。旁通率算出部254参照图7所示的控制映射图265，根据温度及负荷对两台主机1A、1B的每台(两个排气旁通阀48A、48B的每个)算出增压器旁通率。通过参照该控制映射图265，控制器250控制排气旁通阀48A、48B的开度以使通过来自于第一主机IA的废热产生的可产生电力(以下，第一可产生电力)相当于船内需求电力的一半，并且使通过来自于第二主机IB的废热产生的可产生电力(以下，第二可产生电力)相当于船内需求电力的一半。即，在本实施形态中，两个排气旁通阀48A、48B的开度尽管使用共通的控制映射图265但是独立地被控制，借助于此使通过各主机1A、1B的废热产生的可产生电力分配为船内需求电力Wd的各一半，而使通过两台全部的废热产生的可产生电力为船内需求电力W。
[0070]图8是示出通过图6所示的控制器250执行的控制内容的流程图。图8所示的处理在航行中以规定的周期重复执行。如图8所示，首先，温度测定部251根据来自于第一温度传感器61A的输入测定与第一增压器2A对应的进气温度Tl，并且根据来自于第二温度传感器61B的输入测定与第二增压器2B对应的进气温度T2 (步骤SlOl )。接着，负荷测定部252根据来自于第一增压器转速传感器62A的输入测定第一主机IA的负荷XI,并且根据来自于第二增压器转速传感器62B的输入测定第二主机IB的负荷X2 (步骤S102)。
[0071]接着，旁通率算出部254参照控制映射图265，根据进气温度Tl及负荷Xl算出为了使第一可产生电力Wl达到船内需求电力Wd的一半以上而所需的第一增压器旁通率Yl(步骤S103)。旁通率算出部254参照控制映射图265，根据进气温度T2及负荷X2算出为了使第二可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半以上而所需的第二增压器旁通率Y2(步骤 S103)。
[0072]接着，旁通率算出部254判断第一可产生电力Wl和第二可产生电力W2之和是否达到船内需求电力Wd (步骤S104)。如果达到(S104:是)，则停止辅助锅炉224a和柴油发电机等的辅助设备，并分别驱动第一排气旁通阀48A及第二排气旁通阀48B以使第一增压器旁通率Yl及第二增压器旁通率Y2各自达到在步骤S103中得到的值(步骤S105)。借助于此,通过来自于两台的主机1A、1B的废热产生的可产生电力能够满足船内需求电力。
[0073]如果未达到(S104:否)，则判断第一可产生电力Wl是否小于船内需求电力Wd的一半且第二可产生电力W2是否小于船内需求电力Wd的一半(步骤S106)。又，如果只有任意一方小于一半(S106:是)，则判断其是第一可产生电力Wl还是第二可产生电力W2 (步骤S107)。
[0074]另外，在第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半时，意味着尽管第一增压器旁通率Yl达到由孔49A限定的最大值MAX，但是第一可产生电力Wl仍不能满足船内需求电力Wd的一半。因此，在第一可产生电力Wl不能满足船内需求电力Wd的一半时，已经没有增加第一排气旁通阀48A的开度的余地。对于第二可产生电力也是同样的。
[0075]如果第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半且第二可产生电力W2小于船内需求电力Wd的一半(S106:是)，则通过两台主机1A、IB全部的废热产生的可产生电力不能满足船内需求电力Wd，因此为了补充不足的量而驱动辅助设备(步骤S108)。
[0076]如果第一可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半，另一方面第二可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半(S106:否，S107:是)，则使第二增压器旁通率Y2从步骤S103中得到的值开始增大(步骤S109)。借助于此，第二可产生电力W2从船内需求电力Wd的一半的值开始增大，由此可以补充第一可产生电力Wl的不足的量。接着，判断第一可产生电力Wl和增大校正后的第二可产生电力W2之后是否达到船内需求电力Wd(步骤SI 10)。如果达到，则进行步骤S105，在停止辅助设备的状态下驱动蒸汽涡轮发电机。如果未达到，则判断第二增压器旁通率Y2是否达到最大值MAX(即，是否还有增大第二可产生电力W2的余地)(步骤S111)。如果未达到最大值MAX (SI 11:否)，则返回至步骤S109，进一步增大第二增压器旁通率Y2，重复处理。如果达到最大值MAX (S111:是)，则进行步骤S108，驱动辅助设备而补充不足的量。
[0077]如果第二可产生电力Wl小于船内需求电力Wd的一半，另一方面第一可产生电力W2达到船内需求电力Wd的一半(S106:否，S107:否)，则在调换第一增压器旁通率和第二增压器旁通率下进行与上述相同的处理(步骤S112?S114)。S卩，通过第一可产生电力Wl的增大校正(第一增压器旁通率Yl的扩大校正)尽可能补充第二可产生电力W2的不足的量。在即使第一可产生电力Wl被最大限度地增大校正，但是第一可产生电力Wl和第二可产生电力W2之后仍不能满足船内需求电力Wd时(S114:否)，通过驱动辅助设备而补充其不足的量。
[0078]像这样根据本实施形态，即使通过来自于一方的主机的废热产生的可产生电力低于目标值(船内需求电力的一半)，但是使通过来自于另一方的主机的废热产生的可产生电力从目标值(船内需求电力的一半)开始增大，借助于此可以补充上述一方的可产生电力的不足的量。因此，使辅助设备尽量处于停止的状态且蒸汽涡轮发电机204可以满足船内需求电力，因此可以良好地抑制燃料消耗率的恶化。
[0079]通过上述说明，本领域技术人员来明了本发明的较多的改良和其他的实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的优选的形态为目的提供的。在不脱离本发明的主旨的范围内可以实质性地变更其结构和/或功能的具体内容。例如，温度传感器并不限于检测供给至增压器2的进气的温度，也可以检测从增压器2供给至主机I的进气的温度、从主机I供给至增压器2的排气的温度或在废热回收系统3的入口(排气经济器10的入口)处的排气的温度。主机I的负荷并不限于基于增压器的转速进行测定，也可以基于包含主机I的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、向主机I的燃料喷射量、来自于主机I的排气的流量进行测定。
[0080]控制映射图65只要是规定相对于温度及负荷的增压器旁通率的对应关系的控制规则，则可以是任何形态，并不限于如图3所示在正交坐标系中示出的图表或表示该图表的运算式，也可以是例如查询表那样的形态。
[0081]工业应用性:
本发明在增设了废热回收系统的船舶用发电系统中，发挥使无过多或不足地可产生船内需求电力的船的状况尽可能成为广泛的状况，由此能够将燃料消耗率的恶化限制在所必要的最小限度内的作用效果，并且以广泛地应用于装载了带有增压器的主机的船舶中。
[0082]符号说明:
100船舶用发电系统；
1主机；
2增压器；
3废热回收系统；
4蒸汽涡轮发电机；
41进气通路；
46芳通通路；
47流量调节单元；
48排气旁通阀；
50控制器；
51温度测定部；
52负荷测定部；
53控制映射图存储部；
61温度传感器；
62增压器转速传感器；
65控制映射图。
【权利要求】
1.一种船舶用发电系统，具备: 利用带有增压器的主机的排气热产生蒸汽的废热回收系统； 通过在所述废热回收系统中产生的蒸汽驱动的发电机； 用于检测所述主机的进气或排气的温度的温度检测单元； 用于检测所述主机的负荷的负荷检测单元； 来自于所述主机的排气流动的排气通路； 与所述排气通路连接，绕过所述增压器并流动着排气的旁通通路； 用于调节在所述旁通通路中流动的排气的流量和输送至所述增压器的排气的流量的流量调节单元；和 根据由所述温度检测单元检测的温度及由所述负荷检测单元检测的负荷控制所述流量调节单元以使所述发电机能够产生船内需求电力以上的电力的控制单元。
2.根据权利 要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述温度检测单元检测供给至所述增压器的进气的温度、从所述增压器向所述主机供给的进气的温度、从所述主机向所述增压器供给的排气的温度、或者在所述废热回收系统的入口处的排气的温度。
3.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述负荷检测单元检测包含所述主机的输出轴及与它一起旋转的旋转轴的轴动力系统的转速、所述增压器的转速、向所述主机的燃料喷射量、或者来自于所述主机的排气的流量。
4.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于， 所述流量调节单元具有开度可变地设置于所述旁通通路上的排气旁通阀； 所述控制单元根据温度及负荷控制所述排气旁通阀的开度以使所述发电机能产生船内需求电力以上的电力。
5.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元具有预先存储控制规则的存储部，该控制规则规定了温度及负荷与能够将为了使所述发电机产生船内需求电力以上的电力而所需的排气热供给至所述废热回收系统的所述排气旁通阀的开度之间的关系。
6.根据权利要求5所述的船舶用发电系统，其特征在于，在所述控制规则中规定了比常用输出靠近低负荷域的负荷、与所述排气旁通阀的开度之间的关系。
7.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元形成为温度越低，使所述排气旁通阀的开度越大的结构。
8.根据权利要求4所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元形成为负荷越低，使所述排气旁通阀的开度越大的结构。
9.根据权利要求1所述的船舶用发电系统，其特征在于， 所述带有增压器的主机由第一主机及第二主机构成，所述流量调节单元由分别与所述第一主机及所述第二主机对应地设置的第一流量调节单元及第二流量调节单元构成；所述控制单元控制所述第一流量调节单元及所述第二流量调节单元以使利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半，并且使利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力为所述船内需求电力的一半。
10.根据权利要求9所述的船舶用发电系统，其特征在于，所述控制单元在利用所述第一主机的排气热得到的可产生电力不到所述船内需求电力的一半时，以将利用所述第二主机的排气热得到的可产生电力从所述船内需求电力的一半的值开始增大校正的方式控制所述第二流量调节单元。 ·
【文档编号】F01N5/02GK103459786SQ201280017561
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月6日 优先权日:2011年4月25日
【发明者】福田俊一郎, 大井明, 丸山谦介 申请人:川崎重工业株式会社
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