[发明专利]船舶用废热回收系统的控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及船舶用废热回收系统的控制方法及控制装置，特别是，涉及基于存储在废气节能器中的热量来变更辅助发电机的运转状态的船舶用废热回收系统的控制方法及控制装置。

背景技术

目前，作为船舶用废热回收系统，已知有为利用发动机的废气而设置废气节能器并使其与船舶主机做功后产生的废气的热量进行热交换来驱动蒸汽涡轮进行发电的系统，以及在发动机上设置轴带发电机而利用该发动机的输出使轴带发电机旋转来提供船内负载的电力的系统。作为船舶的节能化技术，这样的废热回收系统已公开。

由于所述废热回收系统利用船的主驱动装置(发动机)的废热进行发电来提供船内的电力，当负载(船内电力需求)急剧减少时，所发出的电力出现剩余。因此，存在蒸汽涡轮、燃气涡轮转速上升而产生损伤的危险。

另一方面，如果发动机突然停止则导致电力不足，最坏的情况是导致船内停电(熄灯)。

作为防止上述所发出的电力出现剩余的对策，可使船的主驱动装置(柴油发动机)的废气从旁通流路排出，或将废气节能器产生的多余的蒸汽直接排放至冷凝器，以此来抑制发电量。在发动机突然停止而出现电力不足的情况下，作为防止发电量的急剧降低的对策，可将必要性低的电力负载切断，等待备用柴油发电机起动后开始供电。但是，上述对策存在如下问题：如果废热回收系统的发电量在柴油发电机开始供电之前降低则不能避免停电。

图7示出了主驱动装置(发动机)突然停止后船内电力的经时变化。船内电力由通过主驱动装置(发动机)的动力而工作的轴带发电机、通过燃气涡轮及蒸汽涡轮的动力而驱动的发电机(主发电机)、备用柴油发电机(辅助发电机)提供，在此，对因发动机突然停止而导致轴带发电机与发电机的供电停止或下降的情况进行说明。

图7示出了主驱动装置(主发电机也因由主驱动装置的废气驱动而与其一并停止。)停止后船内电力降低状态的时序变化，图中，ST表示与蒸汽涡轮转速对应的主发电机的发电量变化，GT表示与燃气涡轮转速对应的主发电机的发电量变化，DG表示备用柴油发电机(DG)的起动发电量变化，对于由所述燃气涡轮及蒸汽涡轮的动力驱动的发电机(主发电机)的发电量降低而言，由燃气涡轮(GT)产生的发电量的降低较迅速，与此相对，由蒸汽涡轮(ST)产生的发电量的降低较缓慢。这是因为废热回收系统所具有的废气节能器的热容量大。在正常的控制状态下，存储在该废气节能器中的热量(以下，称为存储热量)因运转条件而异，该存储热量或大或小。因此，在发电机(主发电机)的发电量急剧降低时，若存储有规定量以上的存储热量，则在备用柴油发电机(DG)起动之前，即在箭头S所示的备用柴油发电机的上升时间(在进行有助于辅助发电机发电的负载运转之前的时间S)之前，能够维持必要的发电量。但是，如果所述存储热量Q较小，则不能满足必要发电量(为了避免停电，与在安保方面所需要的船内最低需求电量对应的发电量)，导致发生停电。

因此，可考虑进行用于防止因发电机(与所述主发电机对应)的发电量突然变动而引起停电的控制。例如，在专利文献1(日本特许第3804693号公报)中公开了一种着眼于随废热回收量的增减而变化的冷却水的水温来抑制控制滞后的发生而进行控制的技术。具体地说，包括：负载侧循环水温度传感器，其配置于负载侧循环配管的所述废热回收负载下游侧，测定在此处流过的负载侧循环水的温度；废热回收量检测部，其将所述负载侧循环水温度传感器测出的负载侧循环水的温度与第一设定温度进行比较，在负载侧循环水的温度在第一设定温度以上时，输出散热信号；流动状态检测部，其设置于所述负载侧循环配管，检测负载侧循环水的流动状态是规定的流动状态还是其他的异常流动状态，在检测出为异常流动状态时，输出散热信号；保持部，其基于所述散热信号，在所述冷却水温度传感器测定出的冷却水的测定温度低于第二设定温度之前输出散热信号；前馈侧控制部，其响应所述散热信号，以使所述散热量变更部的阀开度达到预先设定的、小于所述发动机额定运转且所述废热回收负载的废热需求为零时流过应供给至所述散热用热交换器的冷却水量的阀开度的设定阀开度的方式输出控制输出；反馈侧控制部，其基于所述冷却水温度传感器测定出的冷却水的测定温度，输出以该测定温度越高则散热量越增大的方式对所述散热量变更部进行控制的控制输出。通过来自所述前馈侧控制部的控制输出与来自所述反馈侧控制部的控制输出相加后的控制输出来控制所述散热量变更部。

但是，所述专利文献1公开的废热回收系统是着眼于冷却水的温度进行控制，而不是着眼于存储在船舶的废气节能器中的热量(存储热量)进行控制。

专利文献1：(日本)特许第3804693号公报