発電装置
【課題】駆動機側の駆動トルクが過大となることを防止し、あるいは、万が一、駆動トルクが過大となりそれによる不具合が発生してもその影響を極力小さくせしめ、後のメンテナンスの容易な発電装置を提供する。
【解決手段】第１圧力センサ５２と、第２圧力センサ５６と、蒸気タービン２２への供給圧を調整するための流量調整弁４４と、第１圧力センサ５２によって検出された蒸気供給圧の検出値と第２圧力センサ５６によって検出された蒸気排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された蒸気タービン２２の仕様値とに基づいて、蒸気タービン２２の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように流量調整弁４４を制御するコントローラ２８と、を備えている。
【解決手段】第１圧力センサ５２と、第２圧力センサ５６と、蒸気タービン２２への供給圧を調整するための流量調整弁４４と、第１圧力センサ５２によって検出された蒸気供給圧の検出値と第２圧力センサ５６によって検出された蒸気排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された蒸気タービン２２の仕様値とに基づいて、蒸気タービン２２の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように流量調整弁４４を制御するコントローラ２８と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気等の流体によって駆動される蒸気タービン等の駆動機（駆動源）によって、更に発電機を駆動する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電設備を系統連系するには、発電周波数を商用周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）にする必要がある。このため、商用周波数が６０Ｈｚの場合には、発電機の回転数が３６００ｒｐｍとなるようにしている。
【０００３】
ところで、発電機の駆動源となるタービンにおいて、そのタービンがガスタービンの場合には供給される燃料ガス（及び空気）の量によって駆動トルクが決定され、タービンが蒸気タービンの場合には供給される蒸気量によって駆動トルクが決定される。そして、この駆動トルクと発電機側の負荷トルクによって発電機の回転数が決まることになる。しかしながら、タービンの駆動トルクが十分に大きい場合であっても、前述のように発電機が３６００ｒｐｍとなるように設定する必要があることから、タービンの上流側に燃料ガス量又は蒸気量を調節する調節手段を設けるとともに、タービンの駆動軸に減速機を設けることが行われている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、図４に示すように、燃料供給量を調節する燃料流量制御弁１２０と、タービン回転数を減速させる減速機１２２とが設けられた構成が開示されている。すなわち、圧縮機１２４で圧縮された空気が燃焼用空気として燃焼器１２６に供給される一方、この燃焼器１２６には燃料流量制御弁１２０を介して燃料が供給されて燃焼が行われる。この燃焼器１２６からの燃焼ガスは、タービン１２８に導入されてタービン１２８を回転駆動し、このタービン１２８の駆動軸に設けられた減速機１２２で回転数が減速されて発電機１３０を駆動する構成となっている。
【０００５】
一方、下記特許文献２には、図５に示すように、ガスタービンエンジン１４０を発電機１４２の駆動源とする発電装置において、商用周波数よりも高周波の電力を発電するとともに、この高周波数の電力を電力変換器１４４によって商用周波数の電力に変換する構成が開示されている。すなわち、この発電装置では、発電機１４２を高速回転に耐え得る発電機によって構成するとともに、ガスタービンエンジン１４０に発電機１４２を直結し、このガスタービンエンジン１４０を数万ｒｐｍ〜数十万ｒｐｍの回転速度で駆動することにより、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度の高周波数の電力を発電している。そして、この高周波数の電力を一旦整流回路１４６によって直流電力に変換し、さらにインバータ１４８によって商用周波数に同期する交流出力に変換して系統に連系している。
【特許文献１】特開２０００−１７０５４８号公報
【特許文献２】特開２００２−８４７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のとおり、駆動機側の駆動トルクと発電機側の負荷トルクによって発電機の回転数が決まり、ひいては発電機によって発生される電力が決定される。ところで、通常は、発電機の許容する回転数には上限があり、また発電機側の負荷トルクにも上限があるので、つまりは駆動機側の駆動トルクにも上限があることになる。そのような制約のなかで、駆動トルクを適正に制御し、最大の電力を確保することが発電装置としては重要になる。
【０００７】
しかしながら、駆動トルクを適正に制御することには往々にして困難が伴い、場合によっては、前述の駆動トルクが過大となり、発電機に不具合を及ぼす可能性もあった。しかしながら、前記特許文献１や特許文献２には、そのような駆動トルクが過大になった場合の不具合を回避するための特段の方策は開示されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動機側の駆動トルクが過大となることを防止し、あるいは、万が一、駆動トルクが過大となりそれによる不具合が発生してもその影響を極力小さくせしめ、後のメンテナンスの容易な発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、流体により駆動される駆動機を有し、この駆動機によって発電機を駆動して発電する発電装置であって、前記駆動機への流体の供給圧を検出する供給圧検出手段と、前記駆動機からの流体の排出圧を検出する排出圧検出手段と、前記供給圧又は前記排出圧を調整するための圧力調整手段と、前記供給圧検出手段によって検出された流体の供給圧の検出値と、前記排出圧検出手段によって検出された流体の排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された前記駆動機の仕様値とに基づいて、前記駆動機の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように前記圧力調整手段を制御する制御手段と、を備えている発電装置である。
【００１０】
本発明では、予め設定された発電機の吸収し得る最大負荷トルクに駆動トルクが達すると、圧力調整手段を制御して、供給圧と排出圧との差圧を減少させて駆動トルクを低減するように構成しているので、駆動機側の駆動トルクが過大になることを防止でき、駆動トルクが過大であることに伴う不具合が発生することを防止することができる。また、万が一駆動トルクが過大となる場合があったとしてもそれによる不具合の影響を極力小さくすることができる。この結果、後のメンテナンスを容易なものにすることができる。
【００１１】
ここで、前記圧力調整手段は、前記駆動機の流体供給側の流路に設けられた調整弁であるのが好ましい。この態様では、駆動機へ供給される流体の圧力をダイレクトに調整することができるので、駆動トルクが過大になることを防止し易くすることができる。
【００１２】
また、前記駆動機が蒸気で駆動されるものである場合には、前記駆動機の入口側に接続される導入管と、前記駆動機の出口側に接続される排出管とが設けられ、前記導入管及び前記排出管は、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備に導く主配管に接続可能に構成され、前記導入管及び前記排出管を前記主配管に接続することにより、この主配管を流れる蒸気が前記導入管へ流入して前記駆動機に導入され、この駆動機から排出された蒸気が前記排出管を通して前記主配管に戻されるのが好ましい。
【００１３】
この態様では、蒸気利用設備へ導入される前の蒸気を利用して発電を行うことができるので、駆動機の最大負荷トルク範囲内に調整しつつ、蒸気生成手段で生成された蒸気を有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、駆動機側の駆動トルクが過大となることを防止し、あるいは、万が一、駆動トルクが過大となりそれによる不具合が発生してもその影響を極力小さくせしめ、後のメンテナンスの容易な発電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る発電装置の一実施形態を示している。同図に示すように、この発電装置２０は、蒸気生成手段１０で生成されて蒸気利用設備１２で利用される蒸気のエネルギーを利用して発電を行うものである。以下、具体的に説明する。
【００１７】
前記蒸気生成手段１０と前記蒸気利用設備１２とは、蒸気が流通する主配管１４によって接続されている。この主配管１４には、減圧弁１６が設けられている。
【００１８】
前記蒸気生成手段１０は、主配管１４に並列に接続された複数のボイラー１０ａによって構成されている。これら各ボイラー１０ａは、蒸気発生量が例えば２トン／時間程度のものが用いられており、各ボイラー１０ａは、それぞれ例えば小型貫流ボイラーによって構成されている。
【００１９】
前記蒸気利用設備１２は、例えば給湯器、暖房機、風呂設備、乾燥機、洗浄設備、厨房機器、殺菌器等、例えば１５０〜２００℃程度の蒸気を利用する設備である。
【００２０】
本実施形態に係る発電装置２０は、蒸気タービン２２、発電機２４、周波数変換器２６、コントローラ２８、冷却手段３０等を備えており、これらはケーシング３２内に収納されている。なお、このケーシング３２には、換気ファン３４が配設されている。
【００２１】
前記蒸気タービン２２は、例えばスクリュ膨張機によって構成されている。蒸気タービン２２は、対象となる蒸気の最大供給量から得られる最高回転数が許容回転数の範囲内となるように選定されている。
【００２２】
蒸気タービン２２には、この蒸気タービン２２の入口側に接続される導入管３６と、蒸気タービン２２の出口側に接続される排出管３８とが設けられている。導入管３６は、前記主配管１４における減圧弁１６の上流側に接続され、また排出管３８は、前記主配管１４における減圧弁１６の下流側に接続されている。これにより、蒸気生成手段１０で生成された蒸気の少なくとも一部が蒸気タービン２２に導入され、この蒸気タービン２２から排出された蒸気が主配管１４に戻されるようになっている。
【００２３】
導入管３６には、上流側から順に開閉弁４０、ドレンセパレータ４２、流量調整弁４４及び緊急遮断弁４６が設けられている。開閉弁４０は、前記主配管１４との接続部の近傍に配置されている。ドレンセパレータ４２は、導入管３６を流れる蒸気からドレンを分離するためのものである。流量調整弁４４は、導入管３６を流れる蒸気流量を調整するものであり、コントローラ２８によって開閉制御が可能に構成されている。流量調整弁４４は、蒸気タービン２２への供給圧を調整するための圧力調整手段として機能するものである。緊急遮断弁４６は、導入管３６を完全に遮断するものであり、コントローラ２８によって制御可能となっている。
【００２４】
排出管３８における主配管１４との接続部の近傍には、開閉弁５０が設けられている。この開閉弁５０と前記導入管３６の開閉弁４０は、主配管１４を流れる蒸気を導入管３６へ導入するか否かを切り換える切換手段を構成している。すなわち、蒸気生成手段１０で生成された蒸気をそのまま蒸気利用設備１２へ導くときには、これら開閉弁４０，５０を閉じ、蒸気を利用した発電を行うときにはこれら開閉弁４０，５０を開く。なお、これら開閉弁４０，５０は、全開及び全閉の２状態に切り換え可能な開閉弁、開度調整可能な開閉弁のいずれによって構成することもできる。また、切換手段として、開閉弁４０，５０に代えて、三方切換弁を配設してもよい。この場合、三方切換弁は、主配管１４と導入管３６の接続部及び主配管１４と排出管３８の接続部に配置されることになる。
【００２５】
導入管３６には、蒸気タービン２２へ導入される蒸気の圧力（供給圧）を検出する第１圧力センサ５２が設けられている。また排出管３８には、蒸気タービン２２から排出された蒸気の圧力（排出圧）を検出する第２圧力センサ５６が設けられている。
【００２６】
前記発電機２４の回転軸６０は、カップリング６２を介して蒸気タービン２２の駆動軸６４と結合されている。すなわち、発電機２４の回転軸６０は、蒸気タービン２２の駆動軸６４と減速機を介さないで連結されている。このため、発電機２４の運転回転数は、蒸気タービン２２の回転数と同じになる。
【００２７】
発電機２４で発電された電力は、前記周波数変換器２６に導入されるようになっている。この周波数変換器２６は、発電機２４で発電された電力の周波数を変換するものであり、例えば１０〜１００Ｈｚの電力を６０Ｈｚの商用周波数の電力に変換する。周波数変換器２６は、発電機２４で発電した交流を直流へ変換する。そして、この直流の電力を所望の周波数すなわち商用周波数の電力に変換して出力する。周波数変換器２６から出力された電力は、変圧器６８を通して系統７０に連系される。
【００２８】
前記冷却手段３０は、発電機２４を冷却するためのものであり、冷却液が循環する循環路７２を備えている。この循環路７２には、冷却液タンク７４とポンプ７５と冷却器７６とが設けられている。冷却液タンク７４は、冷却液を貯溜するためのものである。ポンプ７５は、冷却液タンク７４内の冷却液を圧送するためのものであり、このポンプ７５を駆動することにより、冷却液が循環路７２を循環する。冷却器７６は、発電機２４に導入される冷却液を冷却するためのものであり、この冷却器７６には、冷却水が流通する冷却水通路７６ａが設けられていて、この冷却水通路７６ａを流れる冷却水で冷却液を冷却する。冷却液としては、例えば油が用いられている。
【００２９】
前記発電機２４は、図２に示すように、略円筒状に形成された胴部８０ａと、この胴部８０ａの両端部に設けられる端壁部８０ｂとを有する発電機ケーシング８０を備えており、胴部８０ａの軸方向が水平になる姿勢で冷却液タンク７４の上に設置されている。発電機ケーシング８０の両端壁部８０ｂには、内方へ向かって突出する円筒状のボス部８０ｃがそれぞれ設けられ、この両ボス部８０ｃを前記回転軸６０が貫通している。ボス部８０ｃには、軸受８２が配設されていて、回転軸６０は回転自在となっている。
【００３０】
回転軸６０は、水平方向に延びるように配置され、一方のボス部８０ｃ（図２における左側）から外方へ延出されていて、カップリング６２を介して蒸気タービン２２の駆動軸６４に結合されている。
【００３１】
発電機ケーシング８０の端壁部８０ｂには、発電機ケーシング８０の上端部からボス部８０ｃ内へと延びる給油孔８０ｄが形成されている。この給油孔８０ｄを通して潤滑油が軸受８２に供給される。そして、ボス部８０ｃにおける軸受８２よりも軸方向外側には軸封部８４が設けられており、軸受８２の潤滑油がケーシング外へ漏れ出さないようになっている。一方、発電機ケーシング８０の下端部に、発電機ケーシング８０内と冷却液タンク７４の上部開口８６とを連通する連通路８８が設けられており、ボス部８０ｃ内から発電機ケーシング８０内へ流出した潤滑油が、連通路８８を通して冷却タンク７４内へ流下するようになっている。すなわち、この潤滑油は、冷却液として用いられている油と同じものが用いられている。なお、発電機ケーシング８０に連通路８８を形成する構成に代え、発電機ケーシング８０の下端部から外方へ延びる配管（図示省略）を設け、この配管の先端部を冷却液タンク７４に接続する構成にしてもよい。
【００３２】
発電機２４は、内部永久磁石同期発電機（ＩＰＭ）によって構成されている。すなわち、発電機ケーシング８０の胴部８０ａにステータ９０が固定されるとともに、このステータ９０の内周側にロータ９１が設けられている。そして、ロータ９１の内部に永久磁石（図示省略）が嵌め込まれるとともに、このロータ９１は、前記回転軸６０に固定されている。
【００３３】
ステータ９０にはコイル９３が巻装されていて、このコイル９３は、電装ポート９５と結線されている。この電装ポート９５には、周波数変換器２６に繋がる配線が接続されている。また、コイル９３には、図示省略した温度センサが設けられており、この温度センサは電装ポート９６と結線されている。この電装ポート９６には、コントローラ２８に繋がる配線が接続されている。
【００３４】
発電機ケーシング８０の胴部８０ａには、入口ポート９８と出口ポート９９とが設けられており、これら入口ポート９８及び出口ポート９９は、胴部８０ａ内に形成された冷却路１００によって連通されている。入口ポート９８は、胴部８０ａの一方側に設けられ、前記循環路７２における冷却器７６側の端部が接続されている。一方、出口ポート９９は、胴部８０ａの他方側に設けられ、前記循環路７２における冷却液タンク７４側の端部が接続されている。
【００３５】
冷却路１００は、軸方向に間隔をおいて配置されるとともに胴部８０ａ内を周方向に延びる複数の周方向部１００ａと、これら周方向部１００ａを連通するように軸方向に延びる軸方向部１００ｂとを備えている。そして、入口ポート９８を通して導入された冷却液が、出口ポート９９に向かって周方向部１００ａと軸方向部１００ｂを流通するようになっている。これにより、発電機ケーシング８０の胴部８０ａが偏り無く冷却されるようになっている。
【００３６】
ここで、発電装置２０の運転動作について説明する。各ボイラー１０ａの駆動によって生成された蒸気は、主配管１４を流れて減圧弁１６で減圧された後、蒸気利用設備１２へ導入される。そして、発電を行う場合には、導入管３６の開閉弁４０及び排出管３８の開閉弁５０を開き、これにより、各ボイラー１０ａで生成されて主配管１４を流れてきた蒸気の一部が導入管３６に分流される。この場合でも、蒸気利用設備１２へ蒸気が送られるので、蒸気利用設備１２において蒸気を利用することができる。
【００３７】
導入管３６へ分流された蒸気によって蒸気タービン２２が駆動され、それに伴って発電機２４の回転軸６０が回転し、電力が生成される。
【００３８】
前述したとおり、第１圧力センサ５２（すなわち流体の供給圧を検出する供給圧検出手段）によって、蒸気タービン２２へ導入される蒸気の圧力が検出され、第２圧力センサ５６（流体の排出圧を検出する排出圧検出手段）によって、蒸気タービン２２から排出された蒸気の圧力が検出されている。
【００３９】
コントローラ２８（すなわち制御手段）では、それら検出値と予め設定された蒸気タービン２２（すなわち駆動機）の仕様値とに基づいて、蒸気タービン２２の駆動トルクを算出している。さらに、コントローラ２８では、予め設定された発電機２４の吸収しうる最大負荷トルクを駆動トルクが超えないよう、流量調整弁４４（すなわち圧力調整手段）を制御する。すなわち、最大負荷トルクに駆動トルクが近くなった場合、コントローラ２８は、流量調整弁４４の開度を調整して、供給圧と排気圧との差圧を減少させて駆動トルクを低減するように構成されている。
【００４０】
以下、蒸気タービン２２の駆動トルクの算出、及び流量調整弁４４の開度制御について具体的に説明する。
【００４１】
蒸気タービン２２が例えばスクリュ膨張機のような容積形の蒸気タービンの場合には、蒸気タービン２２の軸トルクＴｇは、以下の式（１）
Ｔｇ＝９７４×（Ｎｔｈ−Ｎｍ） ・・・ （１）
で算出される。ここで、Ｎｔｈは理論発生動力（ｋＷ）であり、Ｎｍはメカニカルロス（軸受、軸シール、ギア等の損失動力）（ｋＷ）である。
【００４２】
理論発生動力Ｎｔｈは、以下の式（２）
Ｎｔｈ＝Ｎｔｈｉ＋ＮΔＰ ・・・ （２）
で算出される。ここで、Ｎｔｈｉは内部理論圧縮動力（ｋＷ）であり、ＮΔＰは過不足膨張動力（ｋＷ）であり、それぞれ図３で示される。内部理論圧縮動力Ｎｔｈｉ、過不足膨張動力ＮΔＰは、以下の式（３）、（４）
【００４３】
【数１】
で算出される。ここで、ｎはポリトロープ指数、Ｖｉは内部容積比、Ｖｔｈ２は排気工程体積（ｍ３／ｒｅｖ）、Ｐ１は給気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）、Ｐ２は排気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）、Ｐ２ｉは内部排気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）である。なお、Ｐ２ｉ＝Ｐ１／Ｖｉκである。
【００４４】
前記式（３）、（４）において、給気圧力（供給圧）Ｐ１及び排気圧力（排出圧）Ｐ２以外は、事前に分かっている定数なので、給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２を監視することで、蒸気タービン２２の軸トルクＴｇを計算できることになる。なお、減速機を有する場合には、減速比をｒｇとして、発電機トルクＴは、
Ｔ＝ｒｇ×Ｔｇ ・・・ （５）
として計算することができる。このトルクが、「発電機の許容する軸トルク」を超えないように、流量調整弁４４の開度を調整して、給気圧力Ｐ１を制御する。
【００４５】
つまり、発電機２４の仕様から予め決定される「発電機の許容する軸トルク」の値から最大負荷トルクＴｔｈをコントローラ２８に設定する。最大負荷トルクＴｔｈは「発電機の許容する軸トルク」と等価でもよく、あるいは「発電機の許容する軸トルク」よりも若干低い値でもよい。
【００４６】
そして、コントローラ２８は、入力される給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２とから、前記式（１）〜（５）に基づいて、駆動トルクＴ（又はＴｇ）を算出する。算出された駆動トルクＴ（又はＴｇ）と最大負荷トルクＴｔｈとを比較し、その結果、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が最大負荷トルクＴｔｈよりも大きい場合には、コントローラ２８は、現状の流量調整弁４４の開度の値と、駆動トルクＴ（又はＴｇ）と、最大負荷トルクＴｔｈとからＰＩＤ演算により、調整すべき流量調整弁４４の開度を算出し、相応の制御信号を流量調整弁４４に対して発信する。これにより、流量調整弁４４の開度が調整されて「発電機の許容する軸トルク」の範囲内で蒸気タービン２２が駆動される。
【００４７】
発電機２４の運転中において、発電機２４内での温度が図略の温度センサで検出されていて、冷却液が循環路７２を循環している。すなわち、ポンプ７５の駆動により冷却液タンク７４内の冷却液が送出されて、冷却器７６において冷却水通路７６ａの冷却水によって冷却され、この冷却された冷却液が発電機２４に導入される。そして、冷却液は、入口ポート９８を経由して冷却路１００の周方向部１００ａ及び軸方向部１００ｂを流通し、発電機ケーシング８０の胴部８０ａを均等に冷却する。これにより、発電機２４の発熱を効率的に抑制することができる。そして、冷却路１００を流れた冷却液は、出口ポート９９を経由して循環路７２を流れ、冷却液タンク７４へ戻る。冷却液はこの循環を続ける。
【００４８】
発電機２４で生成された電力は、電装ポート９５を通して周波数変換器２６に出力される。この電力の周波数は、例えば１０〜１００Ｈｚとなっている。そして、この電力は、周波数変換器２６において商用周波数の電力に変換されて出力され、変圧器６８を通して系統７０に連系される。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、予め設定された発電機２４の吸収し得る最大負荷トルクＴｔｈに駆動トルクＴ（又はＴｇ）が達すると、圧力調整手段を制御して、給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２との差圧を減少させて駆動トルクＴ（又はＴｇ）を低減するように構成しているので、蒸気タービン２２側の駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大になることを防止でき、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大であることに伴う不具合が発生することを防止することができる。また、万が一駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大となる場合があったとしてもそれによる不具合の影響を極力小さくすることができる。この結果、後のメンテナンスを容易なものにすることができる。
【００５０】
しかも、本実施形態では、圧力調整手段が蒸気タービン２２の給気側に設けられた流量調整弁４４によって構成されているので、蒸気タービン２２に供給される蒸気の圧力をダイレクトに調整することができる。このため、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大になることを防止し易くすることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、蒸気利用設備１２へ導入される前の蒸気を利用して発電を行うことができるので、蒸気タービン２２の最大負荷トルク範囲内に調整しつつ、蒸気生成手段１０で生成された蒸気を有効利用することができる。
【００５２】
なお、本発明は、本実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態では、発電機を駆動する駆動機を蒸気タービン２２として構成したが、これに限られるものではない。つまり、流体の供給圧と排出圧とによって駆動トルクが変化する駆動機であればよい。例えば、導入管３６に設けられた流量調整弁４４に代え、排出弁３８に流量調整弁を設け、コントローラ２８による開閉制御によって排出弁３８を流れる蒸気流量を調整するものとしてもよい。
【００５３】
また、発電機２４で発電した交流を直流に変換するために、回転軸６０の端部にパルスジェネレータを設け、そのパルスジェネレータからの出力値に応じて周波数変換器２６が上記の変換を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る発電装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】前記発電装置に設けられた発電機及び冷却液タンクを示す断面図である。
【図３】内部理論圧縮動力Ｎｔｈｉ及び過不足膨張動力ＮΔＰを説明するための特製図である。
【図４】従来の発電装置の構成を示す図である。
【図５】従来の発電装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 蒸気生成手段
１２ 蒸気利用設備
１４ 主配管
２０ 発電装置
２２ 蒸気タービン（駆動機の一例）
２４ 発電機
２８ コントローラ（制御手段の一例）
３６ 導入管
３８ 排出管
４４ 流量調整弁（圧力調整手段の一例）
５２ 第１圧力センサ（供給圧検出手段の一例）
５６ 第２圧力センサ（排出圧検出手段の一例）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気等の流体によって駆動される蒸気タービン等の駆動機（駆動源）によって、更に発電機を駆動する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電設備を系統連系するには、発電周波数を商用周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）にする必要がある。このため、商用周波数が６０Ｈｚの場合には、発電機の回転数が３６００ｒｐｍとなるようにしている。
【０００３】
ところで、発電機の駆動源となるタービンにおいて、そのタービンがガスタービンの場合には供給される燃料ガス（及び空気）の量によって駆動トルクが決定され、タービンが蒸気タービンの場合には供給される蒸気量によって駆動トルクが決定される。そして、この駆動トルクと発電機側の負荷トルクによって発電機の回転数が決まることになる。しかしながら、タービンの駆動トルクが十分に大きい場合であっても、前述のように発電機が３６００ｒｐｍとなるように設定する必要があることから、タービンの上流側に燃料ガス量又は蒸気量を調節する調節手段を設けるとともに、タービンの駆動軸に減速機を設けることが行われている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、図４に示すように、燃料供給量を調節する燃料流量制御弁１２０と、タービン回転数を減速させる減速機１２２とが設けられた構成が開示されている。すなわち、圧縮機１２４で圧縮された空気が燃焼用空気として燃焼器１２６に供給される一方、この燃焼器１２６には燃料流量制御弁１２０を介して燃料が供給されて燃焼が行われる。この燃焼器１２６からの燃焼ガスは、タービン１２８に導入されてタービン１２８を回転駆動し、このタービン１２８の駆動軸に設けられた減速機１２２で回転数が減速されて発電機１３０を駆動する構成となっている。
【０００５】
一方、下記特許文献２には、図５に示すように、ガスタービンエンジン１４０を発電機１４２の駆動源とする発電装置において、商用周波数よりも高周波の電力を発電するとともに、この高周波数の電力を電力変換器１４４によって商用周波数の電力に変換する構成が開示されている。すなわち、この発電装置では、発電機１４２を高速回転に耐え得る発電機によって構成するとともに、ガスタービンエンジン１４０に発電機１４２を直結し、このガスタービンエンジン１４０を数万ｒｐｍ〜数十万ｒｐｍの回転速度で駆動することにより、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度の高周波数の電力を発電している。そして、この高周波数の電力を一旦整流回路１４６によって直流電力に変換し、さらにインバータ１４８によって商用周波数に同期する交流出力に変換して系統に連系している。
【特許文献１】特開２０００−１７０５４８号公報
【特許文献２】特開２００２−８４７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のとおり、駆動機側の駆動トルクと発電機側の負荷トルクによって発電機の回転数が決まり、ひいては発電機によって発生される電力が決定される。ところで、通常は、発電機の許容する回転数には上限があり、また発電機側の負荷トルクにも上限があるので、つまりは駆動機側の駆動トルクにも上限があることになる。そのような制約のなかで、駆動トルクを適正に制御し、最大の電力を確保することが発電装置としては重要になる。
【０００７】
しかしながら、駆動トルクを適正に制御することには往々にして困難が伴い、場合によっては、前述の駆動トルクが過大となり、発電機に不具合を及ぼす可能性もあった。しかしながら、前記特許文献１や特許文献２には、そのような駆動トルクが過大になった場合の不具合を回避するための特段の方策は開示されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動機側の駆動トルクが過大となることを防止し、あるいは、万が一、駆動トルクが過大となりそれによる不具合が発生してもその影響を極力小さくせしめ、後のメンテナンスの容易な発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、流体により駆動される駆動機を有し、この駆動機によって発電機を駆動して発電する発電装置であって、前記駆動機への流体の供給圧を検出する供給圧検出手段と、前記駆動機からの流体の排出圧を検出する排出圧検出手段と、前記供給圧又は前記排出圧を調整するための圧力調整手段と、前記供給圧検出手段によって検出された流体の供給圧の検出値と、前記排出圧検出手段によって検出された流体の排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された前記駆動機の仕様値とに基づいて、前記駆動機の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように前記圧力調整手段を制御する制御手段と、を備えている発電装置である。
【００１０】
本発明では、予め設定された発電機の吸収し得る最大負荷トルクに駆動トルクが達すると、圧力調整手段を制御して、供給圧と排出圧との差圧を減少させて駆動トルクを低減するように構成しているので、駆動機側の駆動トルクが過大になることを防止でき、駆動トルクが過大であることに伴う不具合が発生することを防止することができる。また、万が一駆動トルクが過大となる場合があったとしてもそれによる不具合の影響を極力小さくすることができる。この結果、後のメンテナンスを容易なものにすることができる。
【００１１】
ここで、前記圧力調整手段は、前記駆動機の流体供給側の流路に設けられた調整弁であるのが好ましい。この態様では、駆動機へ供給される流体の圧力をダイレクトに調整することができるので、駆動トルクが過大になることを防止し易くすることができる。
【００１２】
また、前記駆動機が蒸気で駆動されるものである場合には、前記駆動機の入口側に接続される導入管と、前記駆動機の出口側に接続される排出管とが設けられ、前記導入管及び前記排出管は、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備に導く主配管に接続可能に構成され、前記導入管及び前記排出管を前記主配管に接続することにより、この主配管を流れる蒸気が前記導入管へ流入して前記駆動機に導入され、この駆動機から排出された蒸気が前記排出管を通して前記主配管に戻されるのが好ましい。
【００１３】
この態様では、蒸気利用設備へ導入される前の蒸気を利用して発電を行うことができるので、駆動機の最大負荷トルク範囲内に調整しつつ、蒸気生成手段で生成された蒸気を有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、駆動機側の駆動トルクが過大となることを防止し、あるいは、万が一、駆動トルクが過大となりそれによる不具合が発生してもその影響を極力小さくせしめ、後のメンテナンスの容易な発電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る発電装置の一実施形態を示している。同図に示すように、この発電装置２０は、蒸気生成手段１０で生成されて蒸気利用設備１２で利用される蒸気のエネルギーを利用して発電を行うものである。以下、具体的に説明する。
【００１７】
前記蒸気生成手段１０と前記蒸気利用設備１２とは、蒸気が流通する主配管１４によって接続されている。この主配管１４には、減圧弁１６が設けられている。
【００１８】
前記蒸気生成手段１０は、主配管１４に並列に接続された複数のボイラー１０ａによって構成されている。これら各ボイラー１０ａは、蒸気発生量が例えば２トン／時間程度のものが用いられており、各ボイラー１０ａは、それぞれ例えば小型貫流ボイラーによって構成されている。
【００１９】
前記蒸気利用設備１２は、例えば給湯器、暖房機、風呂設備、乾燥機、洗浄設備、厨房機器、殺菌器等、例えば１５０〜２００℃程度の蒸気を利用する設備である。
【００２０】
本実施形態に係る発電装置２０は、蒸気タービン２２、発電機２４、周波数変換器２６、コントローラ２８、冷却手段３０等を備えており、これらはケーシング３２内に収納されている。なお、このケーシング３２には、換気ファン３４が配設されている。
【００２１】
前記蒸気タービン２２は、例えばスクリュ膨張機によって構成されている。蒸気タービン２２は、対象となる蒸気の最大供給量から得られる最高回転数が許容回転数の範囲内となるように選定されている。
【００２２】
蒸気タービン２２には、この蒸気タービン２２の入口側に接続される導入管３６と、蒸気タービン２２の出口側に接続される排出管３８とが設けられている。導入管３６は、前記主配管１４における減圧弁１６の上流側に接続され、また排出管３８は、前記主配管１４における減圧弁１６の下流側に接続されている。これにより、蒸気生成手段１０で生成された蒸気の少なくとも一部が蒸気タービン２２に導入され、この蒸気タービン２２から排出された蒸気が主配管１４に戻されるようになっている。
【００２３】
導入管３６には、上流側から順に開閉弁４０、ドレンセパレータ４２、流量調整弁４４及び緊急遮断弁４６が設けられている。開閉弁４０は、前記主配管１４との接続部の近傍に配置されている。ドレンセパレータ４２は、導入管３６を流れる蒸気からドレンを分離するためのものである。流量調整弁４４は、導入管３６を流れる蒸気流量を調整するものであり、コントローラ２８によって開閉制御が可能に構成されている。流量調整弁４４は、蒸気タービン２２への供給圧を調整するための圧力調整手段として機能するものである。緊急遮断弁４６は、導入管３６を完全に遮断するものであり、コントローラ２８によって制御可能となっている。
【００２４】
排出管３８における主配管１４との接続部の近傍には、開閉弁５０が設けられている。この開閉弁５０と前記導入管３６の開閉弁４０は、主配管１４を流れる蒸気を導入管３６へ導入するか否かを切り換える切換手段を構成している。すなわち、蒸気生成手段１０で生成された蒸気をそのまま蒸気利用設備１２へ導くときには、これら開閉弁４０，５０を閉じ、蒸気を利用した発電を行うときにはこれら開閉弁４０，５０を開く。なお、これら開閉弁４０，５０は、全開及び全閉の２状態に切り換え可能な開閉弁、開度調整可能な開閉弁のいずれによって構成することもできる。また、切換手段として、開閉弁４０，５０に代えて、三方切換弁を配設してもよい。この場合、三方切換弁は、主配管１４と導入管３６の接続部及び主配管１４と排出管３８の接続部に配置されることになる。
【００２５】
導入管３６には、蒸気タービン２２へ導入される蒸気の圧力（供給圧）を検出する第１圧力センサ５２が設けられている。また排出管３８には、蒸気タービン２２から排出された蒸気の圧力（排出圧）を検出する第２圧力センサ５６が設けられている。
【００２６】
前記発電機２４の回転軸６０は、カップリング６２を介して蒸気タービン２２の駆動軸６４と結合されている。すなわち、発電機２４の回転軸６０は、蒸気タービン２２の駆動軸６４と減速機を介さないで連結されている。このため、発電機２４の運転回転数は、蒸気タービン２２の回転数と同じになる。
【００２７】
発電機２４で発電された電力は、前記周波数変換器２６に導入されるようになっている。この周波数変換器２６は、発電機２４で発電された電力の周波数を変換するものであり、例えば１０〜１００Ｈｚの電力を６０Ｈｚの商用周波数の電力に変換する。周波数変換器２６は、発電機２４で発電した交流を直流へ変換する。そして、この直流の電力を所望の周波数すなわち商用周波数の電力に変換して出力する。周波数変換器２６から出力された電力は、変圧器６８を通して系統７０に連系される。
【００２８】
前記冷却手段３０は、発電機２４を冷却するためのものであり、冷却液が循環する循環路７２を備えている。この循環路７２には、冷却液タンク７４とポンプ７５と冷却器７６とが設けられている。冷却液タンク７４は、冷却液を貯溜するためのものである。ポンプ７５は、冷却液タンク７４内の冷却液を圧送するためのものであり、このポンプ７５を駆動することにより、冷却液が循環路７２を循環する。冷却器７６は、発電機２４に導入される冷却液を冷却するためのものであり、この冷却器７６には、冷却水が流通する冷却水通路７６ａが設けられていて、この冷却水通路７６ａを流れる冷却水で冷却液を冷却する。冷却液としては、例えば油が用いられている。
【００２９】
前記発電機２４は、図２に示すように、略円筒状に形成された胴部８０ａと、この胴部８０ａの両端部に設けられる端壁部８０ｂとを有する発電機ケーシング８０を備えており、胴部８０ａの軸方向が水平になる姿勢で冷却液タンク７４の上に設置されている。発電機ケーシング８０の両端壁部８０ｂには、内方へ向かって突出する円筒状のボス部８０ｃがそれぞれ設けられ、この両ボス部８０ｃを前記回転軸６０が貫通している。ボス部８０ｃには、軸受８２が配設されていて、回転軸６０は回転自在となっている。
【００３０】
回転軸６０は、水平方向に延びるように配置され、一方のボス部８０ｃ（図２における左側）から外方へ延出されていて、カップリング６２を介して蒸気タービン２２の駆動軸６４に結合されている。
【００３１】
発電機ケーシング８０の端壁部８０ｂには、発電機ケーシング８０の上端部からボス部８０ｃ内へと延びる給油孔８０ｄが形成されている。この給油孔８０ｄを通して潤滑油が軸受８２に供給される。そして、ボス部８０ｃにおける軸受８２よりも軸方向外側には軸封部８４が設けられており、軸受８２の潤滑油がケーシング外へ漏れ出さないようになっている。一方、発電機ケーシング８０の下端部に、発電機ケーシング８０内と冷却液タンク７４の上部開口８６とを連通する連通路８８が設けられており、ボス部８０ｃ内から発電機ケーシング８０内へ流出した潤滑油が、連通路８８を通して冷却タンク７４内へ流下するようになっている。すなわち、この潤滑油は、冷却液として用いられている油と同じものが用いられている。なお、発電機ケーシング８０に連通路８８を形成する構成に代え、発電機ケーシング８０の下端部から外方へ延びる配管（図示省略）を設け、この配管の先端部を冷却液タンク７４に接続する構成にしてもよい。
【００３２】
発電機２４は、内部永久磁石同期発電機（ＩＰＭ）によって構成されている。すなわち、発電機ケーシング８０の胴部８０ａにステータ９０が固定されるとともに、このステータ９０の内周側にロータ９１が設けられている。そして、ロータ９１の内部に永久磁石（図示省略）が嵌め込まれるとともに、このロータ９１は、前記回転軸６０に固定されている。
【００３３】
ステータ９０にはコイル９３が巻装されていて、このコイル９３は、電装ポート９５と結線されている。この電装ポート９５には、周波数変換器２６に繋がる配線が接続されている。また、コイル９３には、図示省略した温度センサが設けられており、この温度センサは電装ポート９６と結線されている。この電装ポート９６には、コントローラ２８に繋がる配線が接続されている。
【００３４】
発電機ケーシング８０の胴部８０ａには、入口ポート９８と出口ポート９９とが設けられており、これら入口ポート９８及び出口ポート９９は、胴部８０ａ内に形成された冷却路１００によって連通されている。入口ポート９８は、胴部８０ａの一方側に設けられ、前記循環路７２における冷却器７６側の端部が接続されている。一方、出口ポート９９は、胴部８０ａの他方側に設けられ、前記循環路７２における冷却液タンク７４側の端部が接続されている。
【００３５】
冷却路１００は、軸方向に間隔をおいて配置されるとともに胴部８０ａ内を周方向に延びる複数の周方向部１００ａと、これら周方向部１００ａを連通するように軸方向に延びる軸方向部１００ｂとを備えている。そして、入口ポート９８を通して導入された冷却液が、出口ポート９９に向かって周方向部１００ａと軸方向部１００ｂを流通するようになっている。これにより、発電機ケーシング８０の胴部８０ａが偏り無く冷却されるようになっている。
【００３６】
ここで、発電装置２０の運転動作について説明する。各ボイラー１０ａの駆動によって生成された蒸気は、主配管１４を流れて減圧弁１６で減圧された後、蒸気利用設備１２へ導入される。そして、発電を行う場合には、導入管３６の開閉弁４０及び排出管３８の開閉弁５０を開き、これにより、各ボイラー１０ａで生成されて主配管１４を流れてきた蒸気の一部が導入管３６に分流される。この場合でも、蒸気利用設備１２へ蒸気が送られるので、蒸気利用設備１２において蒸気を利用することができる。
【００３７】
導入管３６へ分流された蒸気によって蒸気タービン２２が駆動され、それに伴って発電機２４の回転軸６０が回転し、電力が生成される。
【００３８】
前述したとおり、第１圧力センサ５２（すなわち流体の供給圧を検出する供給圧検出手段）によって、蒸気タービン２２へ導入される蒸気の圧力が検出され、第２圧力センサ５６（流体の排出圧を検出する排出圧検出手段）によって、蒸気タービン２２から排出された蒸気の圧力が検出されている。
【００３９】
コントローラ２８（すなわち制御手段）では、それら検出値と予め設定された蒸気タービン２２（すなわち駆動機）の仕様値とに基づいて、蒸気タービン２２の駆動トルクを算出している。さらに、コントローラ２８では、予め設定された発電機２４の吸収しうる最大負荷トルクを駆動トルクが超えないよう、流量調整弁４４（すなわち圧力調整手段）を制御する。すなわち、最大負荷トルクに駆動トルクが近くなった場合、コントローラ２８は、流量調整弁４４の開度を調整して、供給圧と排気圧との差圧を減少させて駆動トルクを低減するように構成されている。
【００４０】
以下、蒸気タービン２２の駆動トルクの算出、及び流量調整弁４４の開度制御について具体的に説明する。
【００４１】
蒸気タービン２２が例えばスクリュ膨張機のような容積形の蒸気タービンの場合には、蒸気タービン２２の軸トルクＴｇは、以下の式（１）
Ｔｇ＝９７４×（Ｎｔｈ−Ｎｍ） ・・・ （１）
で算出される。ここで、Ｎｔｈは理論発生動力（ｋＷ）であり、Ｎｍはメカニカルロス（軸受、軸シール、ギア等の損失動力）（ｋＷ）である。
【００４２】
理論発生動力Ｎｔｈは、以下の式（２）
Ｎｔｈ＝Ｎｔｈｉ＋ＮΔＰ ・・・ （２）
で算出される。ここで、Ｎｔｈｉは内部理論圧縮動力（ｋＷ）であり、ＮΔＰは過不足膨張動力（ｋＷ）であり、それぞれ図３で示される。内部理論圧縮動力Ｎｔｈｉ、過不足膨張動力ＮΔＰは、以下の式（３）、（４）
【００４３】
【数１】
で算出される。ここで、ｎはポリトロープ指数、Ｖｉは内部容積比、Ｖｔｈ２は排気工程体積（ｍ３／ｒｅｖ）、Ｐ１は給気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）、Ｐ２は排気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）、Ｐ２ｉは内部排気圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ａ）である。なお、Ｐ２ｉ＝Ｐ１／Ｖｉκである。
【００４４】
前記式（３）、（４）において、給気圧力（供給圧）Ｐ１及び排気圧力（排出圧）Ｐ２以外は、事前に分かっている定数なので、給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２を監視することで、蒸気タービン２２の軸トルクＴｇを計算できることになる。なお、減速機を有する場合には、減速比をｒｇとして、発電機トルクＴは、
Ｔ＝ｒｇ×Ｔｇ ・・・ （５）
として計算することができる。このトルクが、「発電機の許容する軸トルク」を超えないように、流量調整弁４４の開度を調整して、給気圧力Ｐ１を制御する。
【００４５】
つまり、発電機２４の仕様から予め決定される「発電機の許容する軸トルク」の値から最大負荷トルクＴｔｈをコントローラ２８に設定する。最大負荷トルクＴｔｈは「発電機の許容する軸トルク」と等価でもよく、あるいは「発電機の許容する軸トルク」よりも若干低い値でもよい。
【００４６】
そして、コントローラ２８は、入力される給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２とから、前記式（１）〜（５）に基づいて、駆動トルクＴ（又はＴｇ）を算出する。算出された駆動トルクＴ（又はＴｇ）と最大負荷トルクＴｔｈとを比較し、その結果、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が最大負荷トルクＴｔｈよりも大きい場合には、コントローラ２８は、現状の流量調整弁４４の開度の値と、駆動トルクＴ（又はＴｇ）と、最大負荷トルクＴｔｈとからＰＩＤ演算により、調整すべき流量調整弁４４の開度を算出し、相応の制御信号を流量調整弁４４に対して発信する。これにより、流量調整弁４４の開度が調整されて「発電機の許容する軸トルク」の範囲内で蒸気タービン２２が駆動される。
【００４７】
発電機２４の運転中において、発電機２４内での温度が図略の温度センサで検出されていて、冷却液が循環路７２を循環している。すなわち、ポンプ７５の駆動により冷却液タンク７４内の冷却液が送出されて、冷却器７６において冷却水通路７６ａの冷却水によって冷却され、この冷却された冷却液が発電機２４に導入される。そして、冷却液は、入口ポート９８を経由して冷却路１００の周方向部１００ａ及び軸方向部１００ｂを流通し、発電機ケーシング８０の胴部８０ａを均等に冷却する。これにより、発電機２４の発熱を効率的に抑制することができる。そして、冷却路１００を流れた冷却液は、出口ポート９９を経由して循環路７２を流れ、冷却液タンク７４へ戻る。冷却液はこの循環を続ける。
【００４８】
発電機２４で生成された電力は、電装ポート９５を通して周波数変換器２６に出力される。この電力の周波数は、例えば１０〜１００Ｈｚとなっている。そして、この電力は、周波数変換器２６において商用周波数の電力に変換されて出力され、変圧器６８を通して系統７０に連系される。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、予め設定された発電機２４の吸収し得る最大負荷トルクＴｔｈに駆動トルクＴ（又はＴｇ）が達すると、圧力調整手段を制御して、給気圧力Ｐ１と排気圧力Ｐ２との差圧を減少させて駆動トルクＴ（又はＴｇ）を低減するように構成しているので、蒸気タービン２２側の駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大になることを防止でき、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大であることに伴う不具合が発生することを防止することができる。また、万が一駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大となる場合があったとしてもそれによる不具合の影響を極力小さくすることができる。この結果、後のメンテナンスを容易なものにすることができる。
【００５０】
しかも、本実施形態では、圧力調整手段が蒸気タービン２２の給気側に設けられた流量調整弁４４によって構成されているので、蒸気タービン２２に供給される蒸気の圧力をダイレクトに調整することができる。このため、駆動トルクＴ（又はＴｇ）が過大になることを防止し易くすることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、蒸気利用設備１２へ導入される前の蒸気を利用して発電を行うことができるので、蒸気タービン２２の最大負荷トルク範囲内に調整しつつ、蒸気生成手段１０で生成された蒸気を有効利用することができる。
【００５２】
なお、本発明は、本実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態では、発電機を駆動する駆動機を蒸気タービン２２として構成したが、これに限られるものではない。つまり、流体の供給圧と排出圧とによって駆動トルクが変化する駆動機であればよい。例えば、導入管３６に設けられた流量調整弁４４に代え、排出弁３８に流量調整弁を設け、コントローラ２８による開閉制御によって排出弁３８を流れる蒸気流量を調整するものとしてもよい。
【００５３】
また、発電機２４で発電した交流を直流に変換するために、回転軸６０の端部にパルスジェネレータを設け、そのパルスジェネレータからの出力値に応じて周波数変換器２６が上記の変換を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る発電装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】前記発電装置に設けられた発電機及び冷却液タンクを示す断面図である。
【図３】内部理論圧縮動力Ｎｔｈｉ及び過不足膨張動力ＮΔＰを説明するための特製図である。
【図４】従来の発電装置の構成を示す図である。
【図５】従来の発電装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 蒸気生成手段
１２ 蒸気利用設備
１４ 主配管
２０ 発電装置
２２ 蒸気タービン（駆動機の一例）
２４ 発電機
２８ コントローラ（制御手段の一例）
３６ 導入管
３８ 排出管
４４ 流量調整弁（圧力調整手段の一例）
５２ 第１圧力センサ（供給圧検出手段の一例）
５６ 第２圧力センサ（排出圧検出手段の一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体により駆動される駆動機を有し、この駆動機によって発電機を駆動して発電する発電装置であって、
前記駆動機への流体の供給圧を検出する供給圧検出手段と、
前記駆動機からの流体の排出圧を検出する排出圧検出手段と、
前記供給圧又は前記排出圧を調整するための圧力調整手段と、
前記供給圧検出手段によって検出された流体の供給圧の検出値と、前記排出圧検出手段によって検出された流体の排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された前記駆動機の仕様値とに基づいて、前記駆動機の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように前記圧力調整手段を制御する制御手段と、を備えている発電装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、前記駆動機の流体供給側の流路に設けられた調整弁である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記駆動機は、蒸気で駆動されるものであり、
前記駆動機の入口側に接続される導入管と、前記駆動機の出口側に接続される排出管とが設けられ、
前記導入管及び前記排出管は、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備に導く主配管に接続可能に構成され、
前記導入管及び前記排出管を前記主配管に接続することにより、この主配管を流れる蒸気が前記導入管へ流入して前記駆動機に導入され、この駆動機から排出された蒸気が前記排出管を通して前記主配管に戻されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項１】
流体により駆動される駆動機を有し、この駆動機によって発電機を駆動して発電する発電装置であって、
前記駆動機への流体の供給圧を検出する供給圧検出手段と、
前記駆動機からの流体の排出圧を検出する排出圧検出手段と、
前記供給圧又は前記排出圧を調整するための圧力調整手段と、
前記供給圧検出手段によって検出された流体の供給圧の検出値と、前記排出圧検出手段によって検出された流体の排出圧の検出値とが入力され、それら検出値と予め設定された前記駆動機の仕様値とに基づいて、前記駆動機の駆動トルクを算出し、この駆動トルクが予め設定された最大負荷トルクを超えないように前記圧力調整手段を制御する制御手段と、を備えている発電装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、前記駆動機の流体供給側の流路に設けられた調整弁である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記駆動機は、蒸気で駆動されるものであり、
前記駆動機の入口側に接続される導入管と、前記駆動機の出口側に接続される排出管とが設けられ、
前記導入管及び前記排出管は、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備に導く主配管に接続可能に構成され、
前記導入管及び前記排出管を前記主配管に接続することにより、この主配管を流れる蒸気が前記導入管へ流入して前記駆動機に導入され、この駆動機から排出された蒸気が前記排出管を通して前記主配管に戻されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−６８３６７（Ｐ２００９−６８３６７Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５４５４（Ｐ２００７−２３５４５４）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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