[发明专利]用于配备有废热回收系统的船舶的控制设备及配备有该控制设备的船舶

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于配备有废热回收系统的船舶的控制设备以及配备有该控制设备的船舶。该废热回收系统包括内燃发动机、经由轴连接到内燃发动机的轴发电机、以及反馈控制设备，该反馈控制设备基于内燃发动机所需的燃料喷射量来执行内燃发动机的转速到内燃发动机的目标转速的反馈控制。

背景技术

作为用于船舶的废热回收系统，存在一种发电系统，其中通过使用发动机的废气利用废气预热器来与从主发动机排出的废气执行热交换来驱动蒸汽轮机；以及一种系统，其中通过借助发动机输出使轴发电机旋转来发电以便补偿船舶内的电负载。鉴于节省船舶中的能量已提出了这些类型的系统。例如，专利文献1(JP2007-001339A)公开了该系统，其中发动机的废气用于驱动燃气轮机并且部分地补偿船舶的电负载。

在配备有燃气轮机的能量回收系统中，取决于发动机负载，在蒸汽轮机、燃气轮机和轴发电机之中确定电力的分配。

配备有燃气轮机的传统废热回收系统的结构在图7中示出。图7的传统废热回收系统包括用于推进船舶的发动机51、用于促动发动机51的轴发电机52、通过发动机51的输出而旋转的推进器53、用于压缩待供应到发动机51的空气的增压器54、用于冷却来自增压器54的空气的冷却器55，由轴发电机52、发电机58和辅助发电机60产生的船内电力61。

另外，在该船舶中，设置废气预热器59以产生蒸汽。从发动机71排出的废气经由增压器或燃气轮机56供应到废气预热器。在废气预热器59中获得的蒸汽用于促动蒸汽轮机57，然后通过蒸汽轮机57和燃气轮机56驱动发电机58。

水和蒸汽管线在图7中用虚线指示。蒸汽在冷凝器62中恢复成水，该冷凝器62布置在蒸汽轮机57的下游侧。随后，水通过冷却器的热和用于冷却发动机51的壁的热被加热，然后供应到废气预热器59。水蒸发，从而产生蒸汽。

参照图8，下文对如何控制配备有上述废热回收系统的船舶的燃料喷射量进行说明。

在图8中，将推进器的目标转速给予控制单元41。控制单元41将推进器的目标转速转换成燃料喷射量并将该目标燃料喷射量发送到发动机的燃料喷射设备42。接下来，将来自轴发电机的辅助转矩加到与该燃料喷射量相对应的发动机输出上，然后将船舶阻力减去以执行推进器的转速计算43。在减法器44中获得推进器的目标转速(从操作者发送的推进器的指令转速)与推进器的实际输出之间的差。将推进器的实际输出修正为已被减掉的推进器的目标转速。基于该减掉的修正值，通过基于已被减掉的修正后的值控制喷射量，来获得推进器的修正目标转速。由此，船舶的推进响应性得以改进。

与此相比，专利文献2(JP2008-126771A)公开了一种改进船舶的转向响应性的船用转舵装置。根据专利文献2，该船用转舵装置包括推进单元，其布置在船尾；控制单元，其用于控制该推进单元的推力；以及转向单元，其通过电促动器驱动用于使船舶转向；手柄，其电连接到该电促动器以便将与操作量相应的驱动信号发送到电促动器并且由船舶驾驶员操作，其中该控制单元包括用于探测手柄操作的状态的转舵状态探测器、用于探测船舶的运行状态的运行状态探测器、用于发现推进单元的状态，诸如安装在船舶上的单元的数量的推进单元状态探测器，以及用于探测电促动器的状态的促动器状态探测器中的至少一个，并且其中该转舵装置进一步包括推进计算单元和推进控制单元，该推进计算单元用于基于由上述单元中的至少一个单元获得的探测状态来计算目标推进，而该推进控制单元用于根据由推进计算单元计算出的目标推进来控制推进单元的推进。

然而，专利文献2的设备改进了船舶的转向响应性，却没有增强船舶的推进响应性或没有响应于推进器的转速来控制发动机的状态。

通过在船舶内增加推进器和电力来确定发动机输出。过去，发动机输出，即发动机的燃料喷射量没有在考虑船舶内的推进器和电力的情况下进行控制。

另外，操作者将推进器的指令转速作为指令发送以便基于该指令转速来控制发动机的燃料喷射量。此外，如有必要，则发电机(轴发电机)布置在发动机的输出轴上。推进器在发动机轴上旋转，因而船舶的速度基本由推进器的转速，即发动机的转速来确定。然而，最终对诸如波浪的状况的干扰阻力进行考虑。过去，在船舶的发动机舱中调节燃料喷射量以实现目标船舶速度。并且发动机控制没有在考虑船舶速度的情况下执行。