船舶の機関制御システム
【課題】排熱回収効率が高く且つ船舶の速度や加速度を安定的に制御できる船舶の機関制御システムを提供する。
【解決手段】内燃機関から排出された一部の排ガスが過給機に導入される内燃機関設備と、過給機を通過した排ガスにより蒸気を生成し、蒸気タービンに導入して発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、排熱回収設備は、蒸気タービンに連結され内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、プロペラ回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差から内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部５１と、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関負荷とから内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部５２と、基本燃料噴射量に補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部５３とを有する内燃機関制御手段を備える。
【解決手段】内燃機関から排出された一部の排ガスが過給機に導入される内燃機関設備と、過給機を通過した排ガスにより蒸気を生成し、蒸気タービンに導入して発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、排熱回収設備は、蒸気タービンに連結され内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、プロペラ回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差から内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部５１と、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関負荷とから内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部５２と、基本燃料噴射量に補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部５３とを有する内燃機関制御手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラに直結された内燃機関の排熱を利用して発電する排熱回収設備を備えた船舶の機関制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は、主機である内燃機関によりプロペラを駆動して推進力を得ているが、主機の排熱を有効利用するために、排熱を利用して発電を行い、発電した電力で船内負荷電力等を賄っていた。
例えば、特許文献１（特開２００７−１３３９号公報）には、主機と電気推進との複合推進システムを有する船舶の排熱回収設備において、主機の排熱により高圧蒸気と低圧蒸気とを生成し、船舶の電気推進用の電力を発電するタービンに高圧蒸気と低圧蒸気とを分割して導入する構成が開示されている。
【０００３】
図６は、従来の船舶の機関制御システムの一例である。船舶には、主機設備６１と排熱回収設備７１とが搭載されている。主機設備６１では、ターボチャージャ６４の圧縮側で圧縮された吸気が吸気冷却器６５で冷却されて主機６２に供給され、主機６２によりプロペラ６３を駆動している。主機６２から排出された排ガスは、ターボチャージャ６４のタービン側に導入される。排熱回収設備７１では、主機６２から排出された排ガスは、ターボチャージャ６４を通った後に排ガスエコノマイザ７２に導入され、排ガスエコノマイザ７２で排ガスの排熱により蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気タービン７３に導入され、蒸気タービン７３に連結した発電機７４を駆動して発電する。発電した電力は、例えば、貨物室の冷凍機、居住区の空調設備などの船内電力利用設備で利用される。蒸気タービン７３から排出された蒸気は、コンデンサ７３で復水された後に排ガスエコノマイザ７２に戻される。
【０００４】
排ガスエコノマイザ７２に導入される排ガス流量は、ターボチャージャ６４から排ガスエコノマイザ７２に排ガスを送るライン上に設けられた排ガス流量調整弁８１と、排ガスエコノマイザ７２をバイパスして排ガスを排出するライン上に設けられたバイパス量調整弁８２とにより調整される。また、排ガスエコノマイザ７２から蒸気タービン７３に蒸気を送るライン上には、蒸気タービン７３に導入される蒸気流量を制御する蒸気流量調整弁８３が設けられ、蒸気流量調整弁８３はガバナ８４により開度制御される。
【０００５】
船舶の機関制御システムは、主機６２の燃料噴射量制御等の制御を行なう主機制御装置６６と、排熱回収設備７１の排ガス流量調整弁８１、バイパス量調整弁８２、またはガバナ８４等の各制御を行なうＰＭＳ（パワーマネジメントシステム）７６とを備えている。従来は、主機制御装置６６とＰＭＳ７６とはそれぞれ独立して制御されていた。
図７に示すように、主機制御装置６６では、センサによりプロペラ回転数を検出するとともに、船舶が所望の船速となるような目標値であるプロペラ回転数指令値を算出し、プロペラ回転数指令値からプロペラ回転数検出値を減算して制御偏差を求め、制御偏差に基づいて制御器によりＰＩＤ制御演算を行い、燃料噴射量を導出して主機の燃料噴射装置を制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３３９号公報
【特許文献１】特開２００５−０４２６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したシステムにおいて、一般に船舶では大型の内燃機関が用いられることが多いため、内燃機関から排出される排ガスの熱量も大きい。そこで、より発電効率を向上させるためには、発電機の駆動手段として従来用いられていた蒸気タービンに加えて、蒸気タービンよりも発電効率の高いガスタービンを併設することが好ましい。しかし、蒸気タービンとガスタービンとを併設した排熱回収設備は陸用発電設備などで従来から用いられているが、単にこの排熱回収設備を船舶に援用するだけでは、船内負荷電力の変動による制御システムの応答遅れなどにより船舶の速度や加速度が不安定となるおそれがある。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、排熱回収効率が高く、且つ船内負荷電力に変動があった場合にも船舶の速度や加速度を安定的に制御できる船舶の機関制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の船舶の機関制御システムは、プロペラを駆動する内燃機関の吸気系統に過給機の圧縮側が配置され、前記内燃機関から排出された一部の排ガスが前記過給機のタービン側に導入される内燃機関設備と、前記過給機のタービン側を通過した排ガスを用いて蒸気生成手段で蒸気を生成し、前記蒸気を蒸気タービンに導入して該蒸気タービンに連結した発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、前記排熱回収設備は、前記蒸気タービンに軸を介して連結され前記内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、前記プロペラの回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値と、前記プロペラから検出されたプロペラ回転数検出値との偏差に基づいて前記内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部と、前記ガスタービンの発電量指令値と、前記内燃機関の負荷とから前記内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部と、前記基本燃料噴射量に前記補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部とを有する内燃機関制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、蒸気タービンに軸を介して連結され、内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを備えることにより、蒸気タービンのみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
しかし、過給機に導入される排ガスとは別に、内燃機関の排ガスをガスタービンに送り込む構成とすると、発電機の急激な負荷変動により過給機のタービン側に送られる排ガスの流量が変動し、内燃機関の掃気圧が変動してしまうことがある。これにより、内燃機関の掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保できずに、エンジン出力が不安定になってしまい、船舶の速度や加速度が不安定に変動してしまうおそれがある。
【００１１】
これに対して本発明では、内燃機関制御手段が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して、実際に制御される燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機に急激な負荷変動があった場合においても掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
なお、プロペラ回転数検出値は、プロペラに設置したセンサにより検出してもよいし、内燃機関の回転数から算出してもよい。
【００１２】
また、前記排熱回収設備は、前記内燃機関から排出された他の排ガスを前記ガスタービンに送るライン上に設けられ、前記ガスタービンに導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁と、前記内燃機関から排出された他の排ガスを分岐し、この分岐した排ガスを前記蒸気生成手段に送るバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバイパス量調整弁とを含むことが好ましい。
【００１３】
このように、排熱回収設備が排ガス流量調整弁とバイパス量調整弁とを含むことにより、排熱回収設備側に送られる他の排ガスの流量（抽気量）が一定となるように調整でき、これにより内燃機関の掃気圧を一定に維持することができる。ただし、弁の応答性の遅れにより制御の切り替え時に掃気圧が変動することがあるが、上記したように基本燃料噴射量に補正値を加算するフィードフォワード制御を行なうことにより、エンジン出力を安定させることが可能である。
【００１４】
また、前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップが予め設定されており、前記マップに基づいて前記補正値を導出することが好ましい。
このように、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップを用いることにより、簡単に補正値を導出することが可能となる。なお、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係は、実験的に求めてもよいし、シミュレーションにより求めてもよい。
【００１５】
さらに、前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との関係式が予め設定されており、前記関係式に基づいて前記補正値を導出することが好ましい。
このように、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との関係式を用いることにより、内燃機関制御手段に予め設定しておくデータ量を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、蒸気タービンに軸を介して連結され、内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを備えることにより、蒸気タービンのみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
また、内燃機関制御手段が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機の急激な負荷変動により過給機のタービン側に送られる排ガス量が変動し、内燃機関の掃気圧が変動した場合であっても、掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る主機設備と排熱回収設備とを含む全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る機関制御システムの構成図である。
【図３】主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【図４】主機制御装置の演算処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の変形例で、主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【図６】従来の主機設備と排熱回収設備を含む全体構成図である。
【図７】従来の主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る主機設備１と排熱回収設備１０とを含む全体構成図である。
主機設備１は、主に、内燃機関である主機２と、主機２に連結されたプロペラ３と、主機２の吸気系統に配設されたターボチャージャ（過給機）５と、主機２を冷却する主機冷却器８と、吸気を冷却する吸気冷却器９とを備える。
【００２０】
主機２は、プロペラ軸を介して連結されたプロペラ３を回転駆動し、船舶の主たる推進力を得る。主機２とプロペラ３の間に減速機を介装していてもよい。また、主機２は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料を供給する燃料噴射ポンプを含み（図示略）、燃料噴射ポンプによって制御される燃料噴射量に基づいて出力が決定される。
【００２１】
ターボチャージャ５は、主機２の吸気ライン３１に配設された圧縮機６と、排気ライン（第１の排ガスライン）３２に配設されたタービン７とが軸を介して連結した構成を有し、排ガスのエネルギによりタービン７を回転し、この回転力により圧縮機６で吸気を圧縮して主機２に送給する。
主機冷却器８は、主機２のジャケットに冷却水を流して主機２を冷却する。
吸気冷却器９は、主機冷却器８から排出された冷却水を用いて、圧縮機６から主機２に送給される吸気を冷却する。
【００２２】
排熱回収設備１０は、主に、主機２の排ガスにより蒸気を生成する排ガスエコノマイザ１１と、排ガスエコノマイザ１１に具備される蒸気ドラム１２と、排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気により駆動する蒸気タービン１５と、蒸気タービン１５により駆動される発電機１６と、主機２の排ガスにより駆動するパワータービン２１とを備える。
【００２３】
排ガスエコノマイザ１１は、タービン７を通過した排ガスやパワータービン２１を通過した排ガス等が導入され、これらの排ガスにより水を加熱して蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気ドラム１２で気水分離され、蒸気の一部は船内蒸気利用設備４８に送られ、水は排ガスエコノマイザ１１に戻される。他の蒸気は、排ガスエコノマイザ１１に戻されて過熱され、過熱蒸気が生成される。
蒸気タービン１５は、排ガスエコノマイザ１１で生成された過熱蒸気が導入され、この蒸気により回転駆動する。
【００２４】
発電機１６は、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、蒸気タービン１５により駆動されて発電する。発電機１６と蒸気タービン１５の間には減速機１７が介装されている。発電機１６で発電した電力は、船内電力利用設備４９に送られる。船内電力利用設備４９とは、例えば、貨物室の冷凍機、居住区の空調設備などが挙げられる。
パワータービン２１は、排ガスにより駆動する大型のガスタービンであり、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、蒸気タービン１５とともに発電機１６を駆動する。パワータービン２１と蒸気タービン１５の間には減速機２２、クラッチ２３が介装されている。なお、蒸気タービン１５とパワータービン２１とのそれぞれの電力配分は、主機２のエンジン負荷に応じて決定されるようにしてもよい。
【００２５】
上記した排熱回収設備１０において、主機２から排出された一部の排ガスは、第１の排ガスライン３２を通ってタービン７に導入された後、排ガスライン３６を通って排ガスエコノマイザ１１に導入される。
主機２から排出された他の排ガスは、第２の排ガスライン３３を通ってパワータービン２１に導入された後、排ガスライン３６を通って排ガスエコノマイザ１１に導入される。なお、主機２から排出される排ガスの大部分は、第１の排ガスライン３２に排出される。
【００２６】
排ガスエコノマイザ１１に向かう排ガスライン３６は途中で分岐され、排ガスエコノマイザ１１をバイパスするバイパスライン３７が設けられている。
排ガスライン３６を通る排ガスは、排ガス流量調整弁４４で排ガスエコノマイザ１１に導入される排ガス流量が調整されるとともに、バイパス量調整弁４５により調整された排ガス流量がバイパスライン３７を通り、排ガスエコノマイザ１１を迂回して排出される。排ガスのバイパス量は、排ガスエコノマイザ１１の能力、排ガスエコノマイザ１１で生成する蒸気量等に基づいて設定される。
【００２７】
排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気の一部は、蒸気ドラム１２を介して船内蒸気利用設備４８に送られる。他の蒸気は、蒸気ドラム１２を介して排ガスエコノマイザ１１に戻され、排ガスエコノマイザ１１で過熱されて過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は蒸気タービン１５に送られる。
蒸気タービン１５に導入される蒸気流量は、ガバナ４７で制御される蒸気流量調整弁４６により調整される。
蒸気タービン１５から排出された蒸気は、コンデンサ１８で復水されてドレンタンク１９に貯留され、船内蒸気利用設備４８から回収された水とともに、主機冷却器８、吸気冷却器９を通って排ガスエコノマイザ１１に戻される。
【００２８】
また、第２の排ガスライン３３は途中で分岐され、パワータービン２１をバイパスして排ガスエコノマイザ１１に接続されるバイパスライン３５が設けられている。
バイパスライン３５の分岐点より上流側の第２の排ガスライン３３には、パワータービン２１側への排ガスの送給を遮断可能な遮断弁４１が設けられている。分岐点より下流側の第２の排ガスライン３３には、パワータービン２１に導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁４２が設けられている。バイパスライン３５には排ガスのバイパス量を調整するバイパス量調整弁４３が設けられている。
【００２９】
このように、排熱回収設備１０が排ガス流量調整弁４２とバイパス量調整弁４３とを有することにより、排熱回収設備１０側に送られる他の排ガスの流量（抽気量）が一定となるように調整でき、これにより主機２の掃気圧を一定に維持することができる。ただし、弁の応答性の遅れにより制御の切り替え時に掃気圧が変動することがあるが、後述するように基本燃料噴射量に補正値を加算するフィードフォワード制御を行なうことにより、エンジン出力を安定させることが可能である。
【００３０】
次に、図２を参照して、主機設備１を制御する主機制御装置５０と、排熱回収設備１０を制御するＰＭＳ（パワーマネジメントシステム）５５を備えた機関制御システムについて説明する。図２において、破線は制御ラインを示す。
ＰＭＳ５５は、ＳＴ発電量指令値および発電機回転数に基づいてガバナ４７を制御し、蒸気タービン１５に導入される蒸気流量を調整するとともに、パワータービン発電量指令値（以下、ＰＴ発電量指令値と称する）および発電機回転数に基づいて排ガス流量調整弁４２を制御し、パワータービン２１に導入される排ガス流量を調整する。なお、発電機１６の負荷とエンジン負荷状態に応じて予めパワータービン２１と蒸気タービン１５の発電比率が設定されており、この発電比率に基づいてＳＴ発電量指令値及びＰＴ発電量指令値が設定されるようになっている。さらに、発電機１６の発電需要が０になったとき、または排ガス熱量が低減して蒸気タービン１５のみで発電を行なうとき、遮断弁４１を閉に制御してパワータービン２１に導入される排ガスを遮断する。
【００３１】
主機制御装置５０は、主機設備１の制御対象を制御する装置で、主に燃料噴射ポンプを制御して主機２の気筒内に噴射される燃料噴射量を調整する。また、主機制御装置５０は、フィードバック制御部５１と補正値演算部５２とフィードフォワード制御部５３とを有する。
【００３２】
図３及び図４を参照して、主機制御装置５０の演算処理について以下に説明する。図３は主機制御装置５０の演算処理を説明するブロック図で、図４は主機制御装置の演算処理を示すフローチャートである。
主機制御装置５０は、プロペラ３に配置したセンサによりプロペラ回転数を検出するとともに（Ｓ１）、プロペラ３の回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値を算出する（Ｓ２）。そして、フィードバック制御部５１で、プロペラ回転数指令値からプロペラ回転数検出値を減算して制御偏差を求め（Ｓ３）、制御偏差をもとに制御器５１ａでＰＩＤ制御演算し、主機２の基本燃料噴射量を導出する（Ｓ４）。なお、プロペラ回転数検出値は、プロペラに設置したセンサにより検出してもよいし、内燃機関の回転数から算出してもよい。
【００３３】
一方、ＰＭＳ５５からＰＴ発電量指令値を取得するとともに（Ｓ５）、主機２のエンジン負荷を計算し（Ｓ６）、補正値演算部５２で、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷とから燃料噴射量の補正値を導出する（Ｓ７）。これは、図３に示すように、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷と燃料噴射量補正値との最適な相関関係を表すマップを予め設定しておき、このマップに基づいて、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷とから燃料噴射量の補正値を導出することが好ましい。なお、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との相関関係は、実験的に求めてもよいし、シミュレーションにより求めてもよい。
さらに、フィードフォワード制御部５３にて、フィードバック制御部５１で導出された基本燃料噴射量に補正値演算部５２で導出された補正値を加算し、実際に制御される燃料噴射量を導出する（Ｓ８）。そして、導出された燃料噴射量に基づいて主機２の燃料噴射ポンプを制御する。
【００３４】
本実施形態によれば、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、主機２から排出された他の排ガスが導入されるパワータービン２１を備えることにより、蒸気タービン１５のみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
また、主機制御装置５０が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機１６の急激な負荷変動によりターボチャージャ５のタービン７に送られる排ガス量が変動し、主機２の掃気圧が変動した場合であっても、掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
さらに、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップを用いることにより、簡単に補正値を導出することが可能となる。
【００３５】
図５は図３の変形例で、主機制御装置５０の演算処理を説明するブロック図である。
図５の変形例では、補正値演算部５２で、主機２のエンジン負荷とＰＴ発電量指令値とから燃料噴射量の補正値を導出する際に、マップではなく、ＰＴ発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との最適な相関関係を示す関係式に基づいて、燃料噴射量補正値を導出するようになっている。
【００３６】
この関係式は、例えば以下の式が用いられる。
Ｑ＝Ｅ（Ｌ＋ＫＰ×Ｐ）
ここで、Ｑ：燃料噴射量補正値、Ｌ：主機のエンジン負荷、Ｐ：ＰＴ発電量指令値、ＫＰ：係数またはテーブル関数、Ｅ（Ｌ）：熱力学に準じた関数（圧力、エンジン形状、効率などがパラメータになる）である。
このように、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との関係式を用いることにより、主機制御装置５０に予め設定しておくデータ量を小さくすることができる。
なお、上記した実施形態においては、主機制御装置５０とＰＭＳ５５とを別に設けた例を示しているが、それぞれの装置に含まれる機能を有していれば、その分割形態は限定されず、また同一の制御装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１ 主機設備
２ 主機（内燃機関）
３ プロペラ
５ ターボチャージャ（過給機）
１１ 排ガスエコノマイザ
１５ 蒸気タービン
１６ 発電機
２１ パワータービン（ガスタービン）
３２ 第１の排ガスライン
３３ 第２の排ガスライン
３５ バイパスライン
４１ 遮断弁
４２ 排ガス流量調整弁
４３ バイパス量調整弁
４６ 蒸気流量調整弁
４７ ガバナ
５０ 主機制御装置
５１ フィードバック制御部
５２ 補正値演算部
５３ フィードフォワード制御部
５５ ＰＭＳ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラに直結された内燃機関の排熱を利用して発電する排熱回収設備を備えた船舶の機関制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は、主機である内燃機関によりプロペラを駆動して推進力を得ているが、主機の排熱を有効利用するために、排熱を利用して発電を行い、発電した電力で船内負荷電力等を賄っていた。
例えば、特許文献１（特開２００７−１３３９号公報）には、主機と電気推進との複合推進システムを有する船舶の排熱回収設備において、主機の排熱により高圧蒸気と低圧蒸気とを生成し、船舶の電気推進用の電力を発電するタービンに高圧蒸気と低圧蒸気とを分割して導入する構成が開示されている。
【０００３】
図６は、従来の船舶の機関制御システムの一例である。船舶には、主機設備６１と排熱回収設備７１とが搭載されている。主機設備６１では、ターボチャージャ６４の圧縮側で圧縮された吸気が吸気冷却器６５で冷却されて主機６２に供給され、主機６２によりプロペラ６３を駆動している。主機６２から排出された排ガスは、ターボチャージャ６４のタービン側に導入される。排熱回収設備７１では、主機６２から排出された排ガスは、ターボチャージャ６４を通った後に排ガスエコノマイザ７２に導入され、排ガスエコノマイザ７２で排ガスの排熱により蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気タービン７３に導入され、蒸気タービン７３に連結した発電機７４を駆動して発電する。発電した電力は、例えば、貨物室の冷凍機、居住区の空調設備などの船内電力利用設備で利用される。蒸気タービン７３から排出された蒸気は、コンデンサ７３で復水された後に排ガスエコノマイザ７２に戻される。
【０００４】
排ガスエコノマイザ７２に導入される排ガス流量は、ターボチャージャ６４から排ガスエコノマイザ７２に排ガスを送るライン上に設けられた排ガス流量調整弁８１と、排ガスエコノマイザ７２をバイパスして排ガスを排出するライン上に設けられたバイパス量調整弁８２とにより調整される。また、排ガスエコノマイザ７２から蒸気タービン７３に蒸気を送るライン上には、蒸気タービン７３に導入される蒸気流量を制御する蒸気流量調整弁８３が設けられ、蒸気流量調整弁８３はガバナ８４により開度制御される。
【０００５】
船舶の機関制御システムは、主機６２の燃料噴射量制御等の制御を行なう主機制御装置６６と、排熱回収設備７１の排ガス流量調整弁８１、バイパス量調整弁８２、またはガバナ８４等の各制御を行なうＰＭＳ（パワーマネジメントシステム）７６とを備えている。従来は、主機制御装置６６とＰＭＳ７６とはそれぞれ独立して制御されていた。
図７に示すように、主機制御装置６６では、センサによりプロペラ回転数を検出するとともに、船舶が所望の船速となるような目標値であるプロペラ回転数指令値を算出し、プロペラ回転数指令値からプロペラ回転数検出値を減算して制御偏差を求め、制御偏差に基づいて制御器によりＰＩＤ制御演算を行い、燃料噴射量を導出して主機の燃料噴射装置を制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３３９号公報
【特許文献１】特開２００５−０４２６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したシステムにおいて、一般に船舶では大型の内燃機関が用いられることが多いため、内燃機関から排出される排ガスの熱量も大きい。そこで、より発電効率を向上させるためには、発電機の駆動手段として従来用いられていた蒸気タービンに加えて、蒸気タービンよりも発電効率の高いガスタービンを併設することが好ましい。しかし、蒸気タービンとガスタービンとを併設した排熱回収設備は陸用発電設備などで従来から用いられているが、単にこの排熱回収設備を船舶に援用するだけでは、船内負荷電力の変動による制御システムの応答遅れなどにより船舶の速度や加速度が不安定となるおそれがある。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、排熱回収効率が高く、且つ船内負荷電力に変動があった場合にも船舶の速度や加速度を安定的に制御できる船舶の機関制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の船舶の機関制御システムは、プロペラを駆動する内燃機関の吸気系統に過給機の圧縮側が配置され、前記内燃機関から排出された一部の排ガスが前記過給機のタービン側に導入される内燃機関設備と、前記過給機のタービン側を通過した排ガスを用いて蒸気生成手段で蒸気を生成し、前記蒸気を蒸気タービンに導入して該蒸気タービンに連結した発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、前記排熱回収設備は、前記蒸気タービンに軸を介して連結され前記内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、前記プロペラの回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値と、前記プロペラから検出されたプロペラ回転数検出値との偏差に基づいて前記内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部と、前記ガスタービンの発電量指令値と、前記内燃機関の負荷とから前記内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部と、前記基本燃料噴射量に前記補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部とを有する内燃機関制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、蒸気タービンに軸を介して連結され、内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを備えることにより、蒸気タービンのみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
しかし、過給機に導入される排ガスとは別に、内燃機関の排ガスをガスタービンに送り込む構成とすると、発電機の急激な負荷変動により過給機のタービン側に送られる排ガスの流量が変動し、内燃機関の掃気圧が変動してしまうことがある。これにより、内燃機関の掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保できずに、エンジン出力が不安定になってしまい、船舶の速度や加速度が不安定に変動してしまうおそれがある。
【００１１】
これに対して本発明では、内燃機関制御手段が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して、実際に制御される燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機に急激な負荷変動があった場合においても掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
なお、プロペラ回転数検出値は、プロペラに設置したセンサにより検出してもよいし、内燃機関の回転数から算出してもよい。
【００１２】
また、前記排熱回収設備は、前記内燃機関から排出された他の排ガスを前記ガスタービンに送るライン上に設けられ、前記ガスタービンに導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁と、前記内燃機関から排出された他の排ガスを分岐し、この分岐した排ガスを前記蒸気生成手段に送るバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバイパス量調整弁とを含むことが好ましい。
【００１３】
このように、排熱回収設備が排ガス流量調整弁とバイパス量調整弁とを含むことにより、排熱回収設備側に送られる他の排ガスの流量（抽気量）が一定となるように調整でき、これにより内燃機関の掃気圧を一定に維持することができる。ただし、弁の応答性の遅れにより制御の切り替え時に掃気圧が変動することがあるが、上記したように基本燃料噴射量に補正値を加算するフィードフォワード制御を行なうことにより、エンジン出力を安定させることが可能である。
【００１４】
また、前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップが予め設定されており、前記マップに基づいて前記補正値を導出することが好ましい。
このように、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップを用いることにより、簡単に補正値を導出することが可能となる。なお、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係は、実験的に求めてもよいし、シミュレーションにより求めてもよい。
【００１５】
さらに、前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との関係式が予め設定されており、前記関係式に基づいて前記補正値を導出することが好ましい。
このように、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷と燃料噴射量の補正値との関係式を用いることにより、内燃機関制御手段に予め設定しておくデータ量を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、蒸気タービンに軸を介して連結され、内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを備えることにより、蒸気タービンのみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
また、内燃機関制御手段が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機の急激な負荷変動により過給機のタービン側に送られる排ガス量が変動し、内燃機関の掃気圧が変動した場合であっても、掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る主機設備と排熱回収設備とを含む全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る機関制御システムの構成図である。
【図３】主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【図４】主機制御装置の演算処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の変形例で、主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【図６】従来の主機設備と排熱回収設備を含む全体構成図である。
【図７】従来の主機制御装置の演算処理を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る主機設備１と排熱回収設備１０とを含む全体構成図である。
主機設備１は、主に、内燃機関である主機２と、主機２に連結されたプロペラ３と、主機２の吸気系統に配設されたターボチャージャ（過給機）５と、主機２を冷却する主機冷却器８と、吸気を冷却する吸気冷却器９とを備える。
【００２０】
主機２は、プロペラ軸を介して連結されたプロペラ３を回転駆動し、船舶の主たる推進力を得る。主機２とプロペラ３の間に減速機を介装していてもよい。また、主機２は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料を供給する燃料噴射ポンプを含み（図示略）、燃料噴射ポンプによって制御される燃料噴射量に基づいて出力が決定される。
【００２１】
ターボチャージャ５は、主機２の吸気ライン３１に配設された圧縮機６と、排気ライン（第１の排ガスライン）３２に配設されたタービン７とが軸を介して連結した構成を有し、排ガスのエネルギによりタービン７を回転し、この回転力により圧縮機６で吸気を圧縮して主機２に送給する。
主機冷却器８は、主機２のジャケットに冷却水を流して主機２を冷却する。
吸気冷却器９は、主機冷却器８から排出された冷却水を用いて、圧縮機６から主機２に送給される吸気を冷却する。
【００２２】
排熱回収設備１０は、主に、主機２の排ガスにより蒸気を生成する排ガスエコノマイザ１１と、排ガスエコノマイザ１１に具備される蒸気ドラム１２と、排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気により駆動する蒸気タービン１５と、蒸気タービン１５により駆動される発電機１６と、主機２の排ガスにより駆動するパワータービン２１とを備える。
【００２３】
排ガスエコノマイザ１１は、タービン７を通過した排ガスやパワータービン２１を通過した排ガス等が導入され、これらの排ガスにより水を加熱して蒸気を生成する。生成された蒸気は、蒸気ドラム１２で気水分離され、蒸気の一部は船内蒸気利用設備４８に送られ、水は排ガスエコノマイザ１１に戻される。他の蒸気は、排ガスエコノマイザ１１に戻されて過熱され、過熱蒸気が生成される。
蒸気タービン１５は、排ガスエコノマイザ１１で生成された過熱蒸気が導入され、この蒸気により回転駆動する。
【００２４】
発電機１６は、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、蒸気タービン１５により駆動されて発電する。発電機１６と蒸気タービン１５の間には減速機１７が介装されている。発電機１６で発電した電力は、船内電力利用設備４９に送られる。船内電力利用設備４９とは、例えば、貨物室の冷凍機、居住区の空調設備などが挙げられる。
パワータービン２１は、排ガスにより駆動する大型のガスタービンであり、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、蒸気タービン１５とともに発電機１６を駆動する。パワータービン２１と蒸気タービン１５の間には減速機２２、クラッチ２３が介装されている。なお、蒸気タービン１５とパワータービン２１とのそれぞれの電力配分は、主機２のエンジン負荷に応じて決定されるようにしてもよい。
【００２５】
上記した排熱回収設備１０において、主機２から排出された一部の排ガスは、第１の排ガスライン３２を通ってタービン７に導入された後、排ガスライン３６を通って排ガスエコノマイザ１１に導入される。
主機２から排出された他の排ガスは、第２の排ガスライン３３を通ってパワータービン２１に導入された後、排ガスライン３６を通って排ガスエコノマイザ１１に導入される。なお、主機２から排出される排ガスの大部分は、第１の排ガスライン３２に排出される。
【００２６】
排ガスエコノマイザ１１に向かう排ガスライン３６は途中で分岐され、排ガスエコノマイザ１１をバイパスするバイパスライン３７が設けられている。
排ガスライン３６を通る排ガスは、排ガス流量調整弁４４で排ガスエコノマイザ１１に導入される排ガス流量が調整されるとともに、バイパス量調整弁４５により調整された排ガス流量がバイパスライン３７を通り、排ガスエコノマイザ１１を迂回して排出される。排ガスのバイパス量は、排ガスエコノマイザ１１の能力、排ガスエコノマイザ１１で生成する蒸気量等に基づいて設定される。
【００２７】
排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気の一部は、蒸気ドラム１２を介して船内蒸気利用設備４８に送られる。他の蒸気は、蒸気ドラム１２を介して排ガスエコノマイザ１１に戻され、排ガスエコノマイザ１１で過熱されて過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は蒸気タービン１５に送られる。
蒸気タービン１５に導入される蒸気流量は、ガバナ４７で制御される蒸気流量調整弁４６により調整される。
蒸気タービン１５から排出された蒸気は、コンデンサ１８で復水されてドレンタンク１９に貯留され、船内蒸気利用設備４８から回収された水とともに、主機冷却器８、吸気冷却器９を通って排ガスエコノマイザ１１に戻される。
【００２８】
また、第２の排ガスライン３３は途中で分岐され、パワータービン２１をバイパスして排ガスエコノマイザ１１に接続されるバイパスライン３５が設けられている。
バイパスライン３５の分岐点より上流側の第２の排ガスライン３３には、パワータービン２１側への排ガスの送給を遮断可能な遮断弁４１が設けられている。分岐点より下流側の第２の排ガスライン３３には、パワータービン２１に導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁４２が設けられている。バイパスライン３５には排ガスのバイパス量を調整するバイパス量調整弁４３が設けられている。
【００２９】
このように、排熱回収設備１０が排ガス流量調整弁４２とバイパス量調整弁４３とを有することにより、排熱回収設備１０側に送られる他の排ガスの流量（抽気量）が一定となるように調整でき、これにより主機２の掃気圧を一定に維持することができる。ただし、弁の応答性の遅れにより制御の切り替え時に掃気圧が変動することがあるが、後述するように基本燃料噴射量に補正値を加算するフィードフォワード制御を行なうことにより、エンジン出力を安定させることが可能である。
【００３０】
次に、図２を参照して、主機設備１を制御する主機制御装置５０と、排熱回収設備１０を制御するＰＭＳ（パワーマネジメントシステム）５５を備えた機関制御システムについて説明する。図２において、破線は制御ラインを示す。
ＰＭＳ５５は、ＳＴ発電量指令値および発電機回転数に基づいてガバナ４７を制御し、蒸気タービン１５に導入される蒸気流量を調整するとともに、パワータービン発電量指令値（以下、ＰＴ発電量指令値と称する）および発電機回転数に基づいて排ガス流量調整弁４２を制御し、パワータービン２１に導入される排ガス流量を調整する。なお、発電機１６の負荷とエンジン負荷状態に応じて予めパワータービン２１と蒸気タービン１５の発電比率が設定されており、この発電比率に基づいてＳＴ発電量指令値及びＰＴ発電量指令値が設定されるようになっている。さらに、発電機１６の発電需要が０になったとき、または排ガス熱量が低減して蒸気タービン１５のみで発電を行なうとき、遮断弁４１を閉に制御してパワータービン２１に導入される排ガスを遮断する。
【００３１】
主機制御装置５０は、主機設備１の制御対象を制御する装置で、主に燃料噴射ポンプを制御して主機２の気筒内に噴射される燃料噴射量を調整する。また、主機制御装置５０は、フィードバック制御部５１と補正値演算部５２とフィードフォワード制御部５３とを有する。
【００３２】
図３及び図４を参照して、主機制御装置５０の演算処理について以下に説明する。図３は主機制御装置５０の演算処理を説明するブロック図で、図４は主機制御装置の演算処理を示すフローチャートである。
主機制御装置５０は、プロペラ３に配置したセンサによりプロペラ回転数を検出するとともに（Ｓ１）、プロペラ３の回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値を算出する（Ｓ２）。そして、フィードバック制御部５１で、プロペラ回転数指令値からプロペラ回転数検出値を減算して制御偏差を求め（Ｓ３）、制御偏差をもとに制御器５１ａでＰＩＤ制御演算し、主機２の基本燃料噴射量を導出する（Ｓ４）。なお、プロペラ回転数検出値は、プロペラに設置したセンサにより検出してもよいし、内燃機関の回転数から算出してもよい。
【００３３】
一方、ＰＭＳ５５からＰＴ発電量指令値を取得するとともに（Ｓ５）、主機２のエンジン負荷を計算し（Ｓ６）、補正値演算部５２で、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷とから燃料噴射量の補正値を導出する（Ｓ７）。これは、図３に示すように、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷と燃料噴射量補正値との最適な相関関係を表すマップを予め設定しておき、このマップに基づいて、ＰＴ発電量指令値とエンジン負荷とから燃料噴射量の補正値を導出することが好ましい。なお、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との相関関係は、実験的に求めてもよいし、シミュレーションにより求めてもよい。
さらに、フィードフォワード制御部５３にて、フィードバック制御部５１で導出された基本燃料噴射量に補正値演算部５２で導出された補正値を加算し、実際に制御される燃料噴射量を導出する（Ｓ８）。そして、導出された燃料噴射量に基づいて主機２の燃料噴射ポンプを制御する。
【００３４】
本実施形態によれば、蒸気タービン１５に軸を介して連結され、主機２から排出された他の排ガスが導入されるパワータービン２１を備えることにより、蒸気タービン１５のみで発電する場合に比べて排熱回収効率を向上させることが可能となる。
また、主機制御装置５０が、プロペラの回転数指令値とプロペラ回転数検出値との偏差に基づき導出される基本燃料噴射量に対して、ガスタービンの発電量指令値と内燃機関の負荷とに基づいて導出された補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出する構成としたため、発電機１６の急激な負荷変動によりターボチャージャ５のタービン７に送られる排ガス量が変動し、主機２の掃気圧が変動した場合であっても、掃気圧に対して適切な燃料噴射量を確保でき、エンジン出力が不安定に変動することを防止できる。したがって、船舶の速度や加速度を安定的に制御することが可能である。
さらに、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップを用いることにより、簡単に補正値を導出することが可能となる。
【００３５】
図５は図３の変形例で、主機制御装置５０の演算処理を説明するブロック図である。
図５の変形例では、補正値演算部５２で、主機２のエンジン負荷とＰＴ発電量指令値とから燃料噴射量の補正値を導出する際に、マップではなく、ＰＴ発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との最適な相関関係を示す関係式に基づいて、燃料噴射量補正値を導出するようになっている。
【００３６】
この関係式は、例えば以下の式が用いられる。
Ｑ＝Ｅ（Ｌ＋ＫＰ×Ｐ）
ここで、Ｑ：燃料噴射量補正値、Ｌ：主機のエンジン負荷、Ｐ：ＰＴ発電量指令値、ＫＰ：係数またはテーブル関数、Ｅ（Ｌ）：熱力学に準じた関数（圧力、エンジン形状、効率などがパラメータになる）である。
このように、パワータービン２１の発電量指令値と主機２のエンジン負荷と燃料噴射量補正値との関係式を用いることにより、主機制御装置５０に予め設定しておくデータ量を小さくすることができる。
なお、上記した実施形態においては、主機制御装置５０とＰＭＳ５５とを別に設けた例を示しているが、それぞれの装置に含まれる機能を有していれば、その分割形態は限定されず、また同一の制御装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１ 主機設備
２ 主機（内燃機関）
３ プロペラ
５ ターボチャージャ（過給機）
１１ 排ガスエコノマイザ
１５ 蒸気タービン
１６ 発電機
２１ パワータービン（ガスタービン）
３２ 第１の排ガスライン
３３ 第２の排ガスライン
３５ バイパスライン
４１ 遮断弁
４２ 排ガス流量調整弁
４３ バイパス量調整弁
４６ 蒸気流量調整弁
４７ ガバナ
５０ 主機制御装置
５１ フィードバック制御部
５２ 補正値演算部
５３ フィードフォワード制御部
５５ ＰＭＳ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラを駆動する内燃機関の吸気系統に過給機の圧縮側が配置され、前記内燃機関から排出された一部の排ガスが前記過給機のタービン側に導入される内燃機関設備と、前記過給機のタービン側を通過した排ガスを用いて蒸気生成手段で蒸気を生成し、前記蒸気を蒸気タービンに導入して該蒸気タービンに連結した発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、
前記排熱回収設備は、前記蒸気タービンに軸を介して連結され前記内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、
前記プロペラの回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値と、前記プロペラから検出されたプロペラ回転数検出値との偏差に基づいて前記内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部と、
前記ガスタービンの発電量指令値と、前記内燃機関の負荷とから前記内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部と、
前記基本燃料噴射量に前記補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部とを有する内燃機関制御手段を備えたことを特徴とする船舶の機関制御システム。
【請求項２】
前記排熱回収設備は、前記内燃機関から排出された他の排ガスを前記ガスタービンに送るライン上に設けられ、前記ガスタービンに導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁と、前記内燃機関から排出された他の排ガスを分岐し、この分岐した排ガスを前記蒸気生成手段に送るバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバイパス量調整弁とを含むことを特徴とする請求項１に記載の船舶の機関制御システム。
【請求項３】
前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップが予め設定されており、前記マップに基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の機関制御システム。
【請求項４】
前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との関係式が予め設定されており、前記関係式に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の機関制御システム。
【請求項１】
プロペラを駆動する内燃機関の吸気系統に過給機の圧縮側が配置され、前記内燃機関から排出された一部の排ガスが前記過給機のタービン側に導入される内燃機関設備と、前記過給機のタービン側を通過した排ガスを用いて蒸気生成手段で蒸気を生成し、前記蒸気を蒸気タービンに導入して該蒸気タービンに連結した発電機を駆動する排熱回収設備とを搭載した船舶の機関制御システムにおいて、
前記排熱回収設備は、前記蒸気タービンに軸を介して連結され前記内燃機関から排出された他の排ガスが導入されるガスタービンを含み、
前記プロペラの回転数の目標値であるプロペラ回転数指令値と、前記プロペラから検出されたプロペラ回転数検出値との偏差に基づいて前記内燃機関の基本燃料噴射量を導出するフィードバック制御部と、
前記ガスタービンの発電量指令値と、前記内燃機関の負荷とから前記内燃機関の燃料噴射量の補正値を導出する補正値演算部と、
前記基本燃料噴射量に前記補正値を加算して実際の燃料噴射量を導出するフィードフォワード制御部とを有する内燃機関制御手段を備えたことを特徴とする船舶の機関制御システム。
【請求項２】
前記排熱回収設備は、前記内燃機関から排出された他の排ガスを前記ガスタービンに送るライン上に設けられ、前記ガスタービンに導入される排ガス流量を調整する排ガス流量調整弁と、前記内燃機関から排出された他の排ガスを分岐し、この分岐した排ガスを前記蒸気生成手段に送るバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバイパス量調整弁とを含むことを特徴とする請求項１に記載の船舶の機関制御システム。
【請求項３】
前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との相関関係を表すマップが予め設定されており、前記マップに基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の機関制御システム。
【請求項４】
前記補正値演算部には、前記ガスタービンの発電量指令値と前記内燃機関の負荷と前記燃料噴射量の補正値との関係式が予め設定されており、前記関係式に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の機関制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１３１６９２（Ｐ２０１１−１３１６９２Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２１３２（Ｐ２００９−２９２１３２）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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