专利名称：船舶用废热回收系统的控制方法及控制装置的制作方法
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
发明内容
鉴于以上现有技术问题，本发明的目的在于，提供一种能够防止因主驱动装置的负载急剧变化而导致船内发生停电的废热回收系统的控制方法及控制装置。为了解决上述课题，在本发明的废热回收系统的控制方法中，所述废热回收系统包括废气节能器，由船的主驱动装置(发动机)产生的废气经由增压器被导入该废气节能器；蒸汽涡轮，其从该废气节能器产生的蒸汽获得动力；燃气涡轮，其与该蒸汽涡轮一同驱动发电机；辅助发电机，其根据该发电机的发电量对船内电力进行补给；将由所述主驱动装置产生的废气的一部分供给至所述燃气涡轮，将该燃气涡轮排出的废气的热量导入所述废气节能器，所述废热回收系统的控制方法的特征在于，在获得基于所述废气节能器的热能检测信号推定或计算出的当前存储热量Q以及基于所述辅助发电机的运转状态与船内的负载电力获得在该辅助发电机的起动时间之前维持必要电力所需的基准热量Qmin后，将所述当前存储热量Q与所述基准热量Qmin进行比较，基于该比较结果，从停止、待机或驱动运转中选择所述辅助发电机的一种运转状态。在此，废气节能器是船舶特有的装置，安装在例如船的烟囱中。该废气节能器是如下的装置；例如在烟囱中设置密集的热交换管，使水在其中流动并与船舶主机做功后产生的废气的热量进行热交换，从而产生蒸汽或将水加热。而且，废气节能器的当前存储热量Q是通过如下计算获得的，即根据“通过冷却器 (图1的附图标记20)注入废气节能器的冷却水(量、温度)，来自增压器22的废气(量、温度)”的输入能量、废气节能器的传热效率、自废气节能器作为蒸汽而排出的排出蒸汽(量、 温度)以及自废气节能器作为废气而排出的出口处的废气(量、温度)来计算出当前存储热量Q，但也可使用根据蒸汽出口温度Ts以及/或废气出口温度Tg推定废气节能器的当前存储热量Q的推定公式，或测定废气节能器的配管等的金属温度而进行推定。并且，辅助发电机是指在辅助发电机主体上直接或间接连结有用于驱动其的驱动装置(例如，柴油发动机)，使辅助发电机的运转状态停止是指使驱动装置停止，辅助发电机待机是指驱动装置与辅助发电机主体的连结解除(空转运转)的状态，辅助发电机的驱动运转是指驱动装置与辅助发电机主体连结而使驱动装置侧的能量传递至辅助发电机主体侧的状态。根据本发明，由于将所述当前存储热量Q与所述基准热量Qmin进行比较，并基于该比较结果，从停止、待机或运转中选择辅助发电机的一种运转状态以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于该基准热量Qmin，因此，即使在主驱动装置的输出急剧降低的情况下也能够在降低至必要电力之前使辅助发电机起动，从而能够确保必要发电量(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)，避免船内发生停电(熄灯)。具体地说，作为第一具体实施例，当所述当前存储热量Q大于所述基准热量Qmin， 并且存储在所述废气节能器中的当前存储热量Q大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量1_时，使所述辅助发电机停止(Q 彡 Qstop > Qfflin)。由此，能够维持必要发电量而不会使船内电力出现剩余，因此能够防止辅助发电机无谓运转。并且，作为第二具体实施例，当存储在所述废气节能器中的热量Q小于所述存储热量Qst。p，并且大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从待机状态转为能够发电状态的时间的存储热量Qstby时，使所述辅助发电机为待机状态(Qst。p > Q > Qstby >
Qmin) 。如此，能够使辅助发电机处于待机状态而缩短上升时间，即使在主驱动装置的输出急剧降低的情况下也能够避免船内发生停电。另外，作为第三具体实施例，当存储在所述废气节能器中的热量Q小于所述存储热量Qst。p，并且小于所述存储热量Qstby时，使辅助发电机运转。当存储在所述废气节能器中的热量Q小于所述存储热量Qstop，并且小于所述存储热量Qstby时，使辅助发电机立即从待机状态转为运转，从而可以避免船内发生停电(Qstop >
Qstby ≥ Q ^≥Qmin)。因此，该基本发明的主旨在于，1.在主驱动装置(突然停止前)正常运转期间，对所述辅助发电机进行运转控制， 使存储在废气节能器中的热量Q不成为“Qmin ^ Q”，从而，即使主驱动装置停止(因废气能量急剧减少而导致主发电机的输出急剧降低)，也能够迅速地获得为了避免停电而与在安保方面所需要的船内最低需求电量对应的发电量。此情况下，在主驱动装置正常运转期间，对存储在所述废气节能器中的热量Q进行计算或推定，判断该计算或推定出的Q是否处于以下2 4中的某一状态，并选择该运转状态。其中2 4的状态为
2. (Qstop > Qstby 彡 Q 彡 Qfflin)—继续驱动运转3. (Qstop > Q 彡 Qstby > Qmin)—中止运转(空转运转)4. (Q 彡 Qstop > Qfflin)—停止运转而且，在上述基本发明的基础上，还具有旁通流路，其绕过所述燃气涡轮，使所述主驱动装置产生的废气的一部分不经过该燃气涡轮而供给至所述废气节能器；旁通阀，其设置在该旁通流路中，使废气的流量增减；调节该旁通阀的开度以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于所述基准热量Olin(第二发明)。由此，即使在主驱动装置的输出急剧降低的情况下也能够使“存储在废气节能器中的热量Q”增加，其结果是，在辅助发电机起动之前，能够维持必要电力，从而能够防止船内发生停电。并且，作为第二发明的第一具体实施例，当存储在所述废气节能器中的热量Q大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量At。p时，使所述旁通阀的开度减小。由此，能够维持必要发电量而不会使船内电力出现剩余。另外，作为第二发明的第二具体实施例，当存储在所述废气节能器中的当前存储热量Q小于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量1_时，使所述旁通阀的开度增大。由此，能够增大存储在所述废气节能器中的热量Q的值而提高蒸汽涡轮的热回收量，从而能够延长使主驱动装置停止的时间，降低能耗。此外，作为适于实施以上发明的装置，本发明的废热回收系统的控制装置包括废气节能器，由船的主驱动装置产生的废气经由增压器被导入该废气节能器；蒸汽涡轮，其从该废气节能器产生的蒸汽获得动力； 燃气涡轮，其与该蒸汽涡轮一同驱动发电机；辅助发电机，其根据该发电机的发电量对船内电力进行补给；将由所述主驱动装置产生的废气的一部分供给至所述燃气涡轮，将该燃气涡轮排出的废气的热量导入所述废气节能器，所述废热回收系统的控制装置的特征在于， 具有基于所述废气节能器的热能检测信号，通过推定或计算来获得当前存储热量Q的机构；基于所述辅助发电机的运转状态与船内的负载电力获得在该辅助发电机的起动时间之前维持必要电力所需的基准热量Qmin的机构；以及从停止、待机或运转中选择所述辅助发电机的一种运转状态以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于该基准热量Qmin的辅助发电机控制机构。并且，所述辅助发电机控制机构的特征在于，具有调节该旁通阀开度以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于所述基准热量Olin的旁通阀调节机构。由此，与以上发明同样，能够缩短辅助发电机的上升时间或在辅助发电机起动之前维持必要电力，从而能够防止因主驱动装置的负载急剧变化而导致船内发生停电。如上所述，根据本发明，由于船舶即使在发动机突然停止的情况下也能够通过存储在废气节能器中的热量运转一段时间，因此能够使存储在废气节能器中的存储热量保持在一定值以上以防止船内发生停电，从而能够提供一种防止因主驱动装置的负载急剧变化而导致船内发生停电的废热回收系统的控制方法及控制装置。
图1是表示本发明第一及第二实施例所适用的、安装有废热回收系统的船舶的电力系统的结构框图。图2是表示废气节能器的存储热量与辅助发电机的备用时间之间的关系的曲线图(纵轴备用时间，横轴存储热量)。图3是表示本发明第一实施方式的发动机突然停止时船内电力的经时变化的曲线图(纵轴电量，横轴时间)。图4是表示第一实施方式的控制逻辑动作的流程图。 图5是表示本发明第二实施方式的发动机突然停止时船内电力的经时变化的曲线图(纵轴电量，横轴时间)。图6是表示第二实施方式的控制逻辑的流程图。图7是表示现有技术的发动机突然停止时船内电力的经时变化的曲线图(纵轴 电量，横轴时间)。
具体实施例方式以下，通过图示的实施例对本发明进行详细说明。另外，该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特定的记载，仅为说明例而并非将本发明的范围限定于此。首先，参照表示本发明第一及第二实施例所适用的、安装有废热回收系统的船舶的电力系统的结构框图即图1对本发明的废热回收系统的结构进行说明。图1所示的废热回收系统包括使船推进的发动机18 ；由发动机18起动的轴带发电机16 ；通过发动机18的输出而旋转的螺旋桨14 ；对供给至发动机18的空气进行压缩的增压器22 ；对来自增压器 22的空气进行冷却的冷却器20;由轴带发电机16、发电机6、辅助发电机4供给的船内电力 2。另外，尽管未图示，但本发明的废热回收系统也可不设置轴带发电机16。并且，本发明的废热回收系统还包括废气节能器24，从发动机18排出的废气经由增压器22或燃气涡轮10而供给至废气节能器24，在该废气节能器24产生的蒸汽使蒸汽涡轮8驱动，与燃气涡轮10的动力一同使发电机6旋转。图1中的虚线表示蒸汽与水的流路，蒸汽在设置在蒸汽涡轮8下游的冷凝器中凝结成水，该水在利用冷却器20的热量或用于冷却发动机18的壁的热量加热后，被供给至废气节能器24，蒸发而生成蒸汽。并且，辅助发电机4作为柴油内燃机与发电机主体相连结的备用柴油发电机(DG) 起作用，其具有3种运转状态，即使柴油内燃机停止的停止运转状态；发电机主体与柴油内燃机的连结解除而仅柴油内燃机被驱动且发电机主体不旋转(通常为低速的空转运转) 的待机运转状态；发电机主体与柴油内燃机相连结而进行发电的驱动运转状态。而且，在辅助发电机4实际驱动运转时，其发电输出在安保方面所需要的最低需求电量或其以上的电量，以避免发生停电。附图标记30为所述辅助发电机的控制电路，包括运算电路31，其基于所述辅助发电机的运转状态与船内维护所需的设定电力(以下称为必要电力)设定辅助发电机的起动时间，并求出获得蒸汽涡轮的驱动蒸汽能量所需的所述排气节能器的基准热量Qmin，其中蒸汽涡轮的驱动蒸汽能量为在该设定的起动时间内使主发电机驱动所需的蒸汽能量；Q推定电路32，其根据所述废气节能器的蒸汽出口温度Ts以及/或(该废气节能器的)废气出口温度Tg推定出废气节能器M的当前存储热量Q ；比较器33，其将所述当前存储热量Q与所述基准热量Olin进行比较；判定电路34，所述比较器33的比较结果被发送至该判定电路 34 ；辅助发电机运转控制机构35和旁通阀开度控制机构36，根据该判定电路34的控制，利用所述辅助发电机运转控制机构35和旁通阀开度控制机构36选择规定的驱动状态。在主驱动装置(突然停止前)正常运转期间，辅助发电机运转控制机构35对所述辅助发电机进行运转控制以使存储在废气节能器中的热量Q不成为“Qmin ^ Q”，从停止、待机或运转中选择所述辅助发电机4的一种运转状态，并且，在发动机侧设有检测船舶主机 (发动机18)是否突然停止的检测传感器(未图示)，基于其检测信号使所述辅助发电机在发动机切换到突然停止的时间点强制起动(实际驱动)。另外，由于利用船的主驱动装置(发动机)的废热发电来供给船内的电力，如果负载(船内电力需求)急剧减少，则所发出的电力出现剩余。由此，存在燃气涡轮转速上升而产生损伤的危险。因此，为了防止上述所发出的电力出现剩余，旁通阀开度控制机构36根据船内电力需求而使旁通阀11完全打开/或进行开度控制以使船的主驱动装置(柴油发动机)产生的废气绕过燃气涡轮而流动，并且，将此时推定出的当前存储热量Q与At。p进行比较，进行图6所示的后述控制。为了防止具有如上所述的废热回收系统的船舶因负载突然变化(船舶主机(发动机18)突然停止)而导致船内发生停电，需要预先求出以下的控制数值并进行设定。Pfflin 为了避免停电而在安保方面所需的船内最低需求电量。Sstop 辅助发电机从停止状态到能够发电的状态(从起动到达到与必要电力Pmin对应的驱动负载)经过的时间。Sstby 辅助发电机从空转状态到能够发电的状态(从空转状态到实际驱动并达到与必要电力Pmin对应的驱动负载)经过的时间。Qstop 能够确保从发动机停止到蒸汽涡轮的发电量Ps减小至Pmin的时间在&t。p以上的存储热量。Qstby 能够确保从发动机停止到蒸汽涡轮的发电量Ps减小至Pmin的时间在&tby以上的存储热量。将辅助发电机设为备用柴油发电机(DG)，纵轴为辅助发电机的备用时间，横轴为废气节能器的存储热量，此时，所述控制数值如图2中所示。如图2所示，可理解为&t。p > Sstby Qstop〉Q stby 存在比例相关关系。第一实施方式下面，参照图3、4对基于所述控制数值的第一实施方式的废热回收系统的控制方法进行说明。本实施方式的废热回收系统为图1所示的系统，因此，省略对其结构进行说明。图3示出了第一实施方式的发动机突然停止时船内电力的经时变化(具体地说， 本图按时间序列表示主驱动装置(主发电机)停止后的船内电力减少的状态，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。)。船内电力由通过发动机的动力进行工作的轴带发电机、通过燃气涡轮及蒸汽涡轮的动力而驱动的发电机、备用柴油发电机(辅助发电机)提供。在此，对因主发动机突然停止而导致负载急剧变化的情况进行控制的方法进行说明。如图3所示，发动机突然停止后，燃气涡轮(GT)、蒸汽涡轮(ST)的发电量都降低， 船内电力即船内负载急剧降低。并且，蒸汽涡轮由于废气节能器的存储热量，相比燃气涡轮，发电量缓慢下降。由此，在本实施方式中，以使图3的箭头S所示的辅助发电机(DG)的上升时间缩短的方式进行控制。在为了避免停电而降低至在安保方面所需的船内最低需求电量Pmin之前使辅助发电机起动，因此着眼于存储在废热节能器中的存储热量Q来进行控制。该存储热量Q的计算或推定方法如前所述。参照图4对该第一实施方式的废热回收系统的控制方法进行说明。将存储在废热节能器中的热量(存储热量)记作Q，将到该辅助发电机起动时间为止维持必要电力(Pmin) 所需的热量记作Qmin。Qmin是根据船内的必要电力Pmin(为了避免停电，与在安保方面所需的船内最低需求电量对应的发电量)与停止或空转等辅助发电机的运转(待机)种类状态而获得，辅助发电机4停止时，Qfflin = Qstop,空转时，Qfflin = (istby。辅助发电机在船舶主机(发动机18)驱动时处于待机或停止状态，在船内电力的负载需求大时辅助性发电。首先，在步骤Sl中根据蒸汽温度Ts或废气出口温度Tg推定出废气节能器的当前存储热量Q。如图1所示，所述蒸汽温度Ts与废气出口温度Tg是在废气节能器M的出口侧测得的温度。另外，尽管未图示，但当前存储热量Q也可通过测定废气节能器的配管等的金属温度而推定出。在步骤S2中，将在步骤Sl中推定出的当前存储热量Q与(ist。p进行比较，当满足Q > Qstop时，在步骤S3中使辅助发电机停止。接着，在步骤S4中进行计时后返回步骤Si。在步骤S2中，当不满足Q > Qstop时，在步骤S5中，对Q与G^by进行比较。在步骤 S5中，当满足Q > Qstby时，在步骤S6中，使辅助发电机为空转状态，在步骤S4中进行计时后返回步骤Si。并且，在步骤S5中，当不满足Q > Qstby时，在步骤S7中，使辅助发电机发电运转， 在步骤S4中进行计时后返回步骤Si。如此，使辅助发电机的运转状态在停止、待机、发电运转之间变换使得Q > Qmin，由此，即使产生突然停止等之类的发动机输出急剧降低的情况，也能够缩短辅助发电机的上升时间，如图3所示在降低至必要电力Pmin之前使辅助发电机起动，从而可以避免船内发生停电。第二实施方式下面，参照图5、6对第二实施方式的废热回收系统的控制方法进行说明。本实施方式的废热回收系统为图1所示的系统，故与第一实施方式同样地省略对其结构进行说明。由于利用船的主驱动装置(发动机)的废热来发电从而提供船内的电力，因此当负载(船内电力需求)急剧减少时，所发出的电力出现剩余。因此，存在燃气涡轮转速上升而产生损伤的危险。因此，为了防止上述所发出的电力出现剩余，旁通阀开度控制机构36 根据船内电力需求而使旁通阀11完全打开/或进行开度控制以使船的主驱动装置(柴油发动机)产生的废气绕过燃气涡轮而流 动。并且，在该状态下将所述废气节能器24的推定出的当前存储热量Q与Qstop进行比较，进行图6所示的后述控制。图5示出了发动机突然停止时船内电力的经时变化。与第一实施方式同样，按时间序列表示主驱动装置(主发电机)停止后的船内电力减少的状态，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。蒸汽涡轮由于废气节能器的存储热量，相比燃气涡轮，发电量下降缓慢。由此，在本实施方式中，进行控制以便在图5的箭头 S所示的辅助发电机的上升时间之前维持必要电力Pmin。参照图6对该第二实施方式的废热回收系统的控制方法进行说明。与第一实施方式同样，将存储在废热节能器中的热量(存储热量)记作Q，将到该辅助发电机的起动时间为止维持必要电力Pmin所需的热量记作Qmin。Qmin是根据船内的电力负载与停止或空转等辅助发电机的待机状态而获得，辅助发电机停止时，Qfflin = Qst。p，空转时，Qfflin = Qstby。首先，在步骤Sll中，根据蒸汽温度Ts或废气出口温度Tg推定出废气节能器的当前存储热量Q。在步骤S12中，将在步骤Sll中推定出的当前存储热量Q与Qst。p进行比较，当满足 Q > Qstop时，在步骤S13中使旁通阀开度减小。旁通阀是在图1中示出的燃气涡轮旁通阀 11，为了使从发动机18排出的废气不经过燃气涡轮10而供给至废气节能器24而设置该旁通阀。接着，在步骤S14中，使辅助发电机停止，在步骤S15中进行计时后返回步骤S11。在步骤S12中，当不满足Q > Qstop时，在步骤S16中，将Q与Qstby进行比较。在步骤S16中，当满足(Qst。p >)Q> Qstby时，在步骤S17中，判定燃气涡轮旁通阀11是否完全打开。在判定为燃气涡轮旁通阀11完全打开的情况下，在步骤S18中使辅助发电机处于空转状态，在步骤S15中对时间Sstby进行计时后返回步骤S11，使供电量达到必要发电量Pmin。并且，在步骤S16中，当不满足Q > Qstby时，在步骤S19中，判定燃气涡轮旁通阀 11是否完全打开。在判定为燃气涡轮旁通阀11完全打开的情况下，在步骤S20中，使辅助发电机处于驱动(驱动备用柴油发动机并与发电机主体连结)发电状态，在步骤S15中对时间Sst。p进行计时后返回步骤S11，使供电量达到必要发电量Pmin。另一方面，在步骤S17与步骤S19中判定为燃气涡轮旁通阀11不是完全打开的情况下，在步骤S21中使旁通阀的开度增大，在步骤S15中进行计时后返回步骤S11，使供电量达到必要发电量？_。如此，使辅助发电机的运转状态在停止、待机、发电运转之间变换以使Q > Qfflin0并且，为了使废热节能器的当前存储热量Q大于Qst。p，使燃气涡轮旁通阀的开度增大，以增加蒸汽涡轮的热回收量，使蒸汽涡轮在燃气涡轮与蒸汽涡轮的发电量中所占比例增大。由此，如图5所示，到辅助发电机起动为止能够维持必要电力，从而能够避免船内发生停电，并且，由于能够使辅助发电机停止的时间延长，因此能够降低能耗。另外，由于在船内负载急剧减少时第一实施方式、第二实施方式中都出现船内电力剩余的情况，因此，通过控制燃气涡轮入口阀13 (参照图1)的开度来抑制燃气涡轮的输出或释放剩余电量，从而能够降低转速，防止涡轮停机。工业实用性根据本发明，由于能够防止因主驱动装置的负载急剧变化而导致船内停电，因此在适用于废热回收系统的控制方法及控制装置时是有用的。
权利要求
1.一种废热回收系统的控制方法，所述废热回收系统包括废气节能器，由船的主驱动装置(发动机)产生的废气经由增压器被导入该废气节能器；蒸汽涡轮，其从该废气节能器产生的蒸汽获得动力；燃气涡轮，其与该蒸汽涡轮一同驱动发电机；辅助发电机，其根据该发电机的发电量对船内电力进行补给；将由所述主驱动装置产生的废气的一部分供给至所述燃气涡轮，将该燃气涡轮排出的废气的热量导入所述废气节能器，所述废热回收系统的控制方法的特征在于，在获得基于所述废气节能器的热能检测信号推定或计算出的当前存储热量Q以及基于所述辅助发电机的运转状态与船内的负载电力获得在该辅助发电机的起动时间之前维持必要电力所需的基准热量Qoin后，将所述当前存储热量Q与所述基准热量Qmin进行比较， 基于该比较结果，从停止、待机或驱动运转中选择所述辅助发电机的一种运转状态。
2.根据权利要求1所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，当存储在所述废气节能器中的热量Q大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量Qstop时，使所述辅助发电机停止。
3.根据权利要求2所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，当存储在所述废气节能器中的热量Q小于所述存储热量At。p，并且大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从待机状态转为能够发电状态的时间的存储热量Itby时，使所述辅助发电机为待机状态。
4.根据权利要求3所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，当存储在所述废气节能器中的热量Q小于所述存储热量At。p，并且小于所述存储热量Atby时，使所述辅助发电机运转。
5.根据权利要求1所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，所述废热回收系统包括旁通流路，其绕过所述燃气涡轮，使所述主驱动装置产生的废气的一部分不经过该燃气涡轮而供给至所述废气节能器；旁通阀，其设置在该旁通流路中，使废气的流量增减；调节该旁通阀的开度以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于所述基准热量Qmin。
6.根据权利要求5所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，当存储在所述废气节能器中的热量Q大于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量At。p时，使所述旁通阀的开度减小。
7.根据权利要求5所述的废热回收系统的控制方法，其特征在于，当存储在所述废气节能器中的热量Q小于能够确保当所述主驱动装置停止时所述辅助发电机从停止状态转为能够发电状态的时间的存储热量At。p时，使所述旁通阀的开度增大。
8.一种废热回收系统的控制装置，所述废热回收系统包括废气节能器，由船的主驱动装置产生的废气经由增压器被导入该废气节能器；蒸汽涡轮，其从该废气节能器产生的蒸汽获得动力；燃气涡轮，其与该蒸汽涡轮一同驱动发电机；辅助发电机，其根据该发电机的发电量对船内电力进行补给；将由所述主驱动装置产生的废气的一部分供给至所述燃气涡轮，将该燃气涡轮排出的废气的热量导入所述废气节能器，所述废热回收系统的控制装置的特征在于，具有基于所述废气节能器的热能检测信号，通过推定或计算来获得当前存储热量Q的机构；基于所述辅助发电机的运转状态与船内的负载电力获得在该辅助发电机的起动时间之前维持必要电力所需的基准热量Qmin的机构；以及从停止、待机或运转中选择所述辅助发电机的一种运转状态以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于该基准热量Qmin的辅助发电机控制机构。
9.根据权利要求8所述的废热回收系统的控制装置，其特征在于，包括 旁通流路，其绕过所述燃气涡轮，使所述主驱动装置产生的废气的一部分不经过该燃气涡轮而供给至所述废气节能器；旁通阀，其设置在该旁通流路中，使废气的流量增减；旁通阀调节机构，其调节该旁通阀的开度以使存储在所述废气节能器中的热量Q大于所述基准热量Qmin。
全文摘要
本发明提供一种废热回收系统的控制方法及控制装置，能够防止因主驱动装置的负载急剧变化而导致船内发生停电。将由船的主驱动装置产生的废气的一部分供给至燃气涡轮，将该燃气涡轮排出的废气的热量导入废气节能器。在如上所述的废热回收系统的控制方法及控制装置中，在基于所述废气节能器的热能检测信号获得推定或计算出的当前存储热量(Q)以及基于所述辅助发电机的运转状态与船内的负载电力获得在该辅助发电机的起动时间之前维持必要电力所需的基准热量(Qmin)后，将所述当前存储热量(Q)与所述基准热量(Qmin)进行比较，基于该比较结果，从停止、待机或驱动运转中选择所述辅助发电机的一种运转状态。
文档编号F02B41/10GK102265003SQ20098015242
公开日2011年11月30日 申请日期2009年12月16日 优先权日2008年12月25日
发明者太田裕二, 键本良实 申请人:三菱重工业株式会社