JP2014125991A - Operation monitoring system of exhaust heat recovery power generation apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent step-out of a magnet coupling.SOLUTION: An operation monitoring system of an exhaust heat recovery power generation apparatus includes: a driving-side rotating shaft 32 provided with a turbine 14 at one end, and a plurality of driving-side magnets 34 at the other end, and rotating together with the turbine; a driven-side rotating shaft 40 that is provided with on one end, a supporting member 36 in which a plurality of driven-side magnets 38 opposed to the plurality of driving-side magnets through a partition 37 are arranged, and that transmits a rotation output of the turbine to a power generator 16 through a transmission torque acting between the driving-side rotating shaft and the driven-side rotating shaft; a torsion angle detecting portion 112 for detecting a torsion angle between the driving-side rotating shaft and the driven-side rotating shaft; an allowable torque setting portion 116 for setting an allowable torque being a maximum value of the transmission torque of the magnet coupling; a torque aptitude determining portion 118 for determining whether the transmission torque is within a range of the allowable torque or not based on at least the torsion angle; and a load adjustment portion 120 for reducing rotary output of the turbine when the torque aptitude determining portion determines that the transmission torque is over the allowable torque.

Description

本発明は、マグネットカップリングでタービンの回転出力を発電機に伝達して電力を発生させる排熱回収発電装置の運転監視システムに関する。   The present invention relates to an operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator that generates electric power by transmitting a rotational output of a turbine to a generator by a magnet coupling.

従来より、ＣＯ_２排出削減の社会的、国策的ニーズに基づいて、各種産業用プラント、船舶や車両用の動力源の排ガス等の排熱を回収して発電する技術として、有機ランキンサイクル（ Organic Rankine Cycle ）によって発電する排熱回収発電装置がある。例えば、船舶用の排熱回収発電装置では、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの熱によって、水よりも沸点の低い代替フロン（例えば、Ｒ２４５ｆａ）等の有機流体を加圧した状態で加熱して沸騰させ、その蒸気によってタービンを駆動し、発電を行っている。このように、水よりも沸点の低い有機流体をタービン駆動用の作動流体とすることにより、１５０℃以下の比較的温度の低い排熱まで回収して発電エネルギーに変換できるため、排熱回収発電装置による発電効率が向上する。 Conventionally, the organic Rankine cycle (Organic Rankine Cycle) has been developed as a technology to recover exhaust heat from exhaust gases from various industrial plants, power sources for ships and vehicles, based on social and national needs for CO ₂ emission reduction. There is a waste heat recovery power generation system that generates electricity by Rankine Cycle). For example, in an exhaust heat recovery power generation apparatus for ships, boiling is performed by heating an organic fluid such as an alternative chlorofluorocarbon (for example, R245fa) having a boiling point lower than that of water by heat of exhaust gas discharged from a diesel engine. The turbine is driven by the steam to generate electricity. In this way, by using an organic fluid having a boiling point lower than that of water as a working fluid for driving a turbine, it is possible to recover exhaust heat at a relatively low temperature of 150 ° C. or lower and convert it into power generation energy. The power generation efficiency by the device is improved.

上記の排熱回収発電装置では、タービンの回転軸がハウジングの隔壁を貫通して隔壁の外部に導設されるため、タービンを回転させる作動流体である代替フロンが回転軸とその軸受との間から外部に漏れるおそれがある。当該作動流体の外部漏れを防止するために、駆動側から受動側に非接触式で回転力を伝達できるマグネットカップリングを用いて、気密性を保持したまま回転力を伝達する技術が開発されている。マグネットカップリングは、許容トルクを超えて使用すると、駆動側から受動側への接続がスリッピングする脱調が起きる。当該脱調が起きると、駆動側の回転を伝達不能になり、また、タービンがオーバースピードとなり装置が損傷するおそれがある。マグネットカップリングの動力伝動部の脱調を防止する従来技術として、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて、動力伝動時の動作を監視する運転監視装置が特許文献１に開示されている。   In the exhaust heat recovery power generator described above, the rotating shaft of the turbine passes through the partition wall of the housing and is guided to the outside of the partition wall, so that an alternative chlorofluorocarbon, which is a working fluid that rotates the turbine, is interposed between the rotating shaft and its bearing. May leak to the outside. In order to prevent external leakage of the working fluid, a technology has been developed to transmit rotational force while maintaining airtightness using a magnetic coupling that can transmit rotational force in a non-contact manner from the drive side to the passive side. Yes. When the magnetic coupling is used exceeding the allowable torque, a step-out occurs in which the connection from the drive side to the passive side slips. When the step-out occurs, it becomes impossible to transmit the rotation on the driving side, and the turbine may be overspeeded and the device may be damaged. As a conventional technique for preventing the power transmission portion of the magnet coupling from being stepped out, Patent Document 1 discloses an operation monitoring device that provides a sensor and a sensor sensing body on each of the drive side and the passive side to monitor the operation during power transmission. It is disclosed.

特開昭６０−１６４０６６号公報JP 60-164066 A

特許文献１に開示されている回転伝動機構における運転監視装置では、スリッピングを防止するために、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて動力伝動時の運転動作を監視している。しかしながら、センサによる位相差の検出結果に基づいて、スリッピング防止するための具体的な方策について言及していない。   In the operation monitoring device in the rotation transmission mechanism disclosed in Patent Document 1, in order to prevent slipping, a sensor and a sensor sensing body are provided on each of the driving side and the passive side to monitor the driving operation during power transmission. ing. However, there is no mention of a specific measure for preventing slipping based on the detection result of the phase difference by the sensor.

マグネットカップリングは、上述したように、許容トルクを超えて使用すると、脱調する危険性がある。すなわち、マグネットカップリングで動力伝動する際には、動力の駆動側と受動側との間に作用する伝達トルクが最大トルク値となる許容トルクを越えない範囲で使用することが重要となる。   As described above, when the magnet coupling is used exceeding the allowable torque, there is a risk of stepping out. In other words, when power is transmitted by the magnet coupling, it is important to use the power transmission within a range in which the transmission torque acting between the driving side and the passive side of the power does not exceed the allowable torque that is the maximum torque value.

例えば、駆動側のインナー軸外周面と受動側のアウター支持部材の内周面の周方向に、永久磁石をＮ極とＳ極のそれぞれ１０個ずつを交互になるように設けると、図１４に示すように、インナーとアウターとのねじれ角が１８度のときに、伝達トルクが最大値となる。すなわち、動力の駆動側と受動側とのねじれ角が１８度を越えると、双方間に作用する伝達トルクが下がり、脱調するリスクが高まる。このことから、駆動側と受動側との間のねじれ角が最大トルク値Ｍ１を示すねじれ角を閾値として、この閾値を越えない範囲にマグネットカップリングの動力伝動動作を制御することが必要となる。   For example, when 10 permanent magnets are alternately provided in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the inner shaft on the drive side and the inner peripheral surface of the outer support member on the passive side, as shown in FIG. As shown, when the torsion angle between the inner and outer is 18 degrees, the transmission torque becomes the maximum value. That is, when the twist angle between the driving side and the passive side of the power exceeds 18 degrees, the transmission torque acting between the two decreases, and the risk of stepping out increases. For this reason, it is necessary to control the power transmission operation of the magnet coupling within a range in which the torsion angle between the driving side and the passive side has a torsion angle at which the maximum torque value M1 is shown as a threshold value and does not exceed this threshold value. .

また、マグネットカップリングは、図１５に示すように、マグネットの温度上昇により、許容トルクが低下することが判明している。排熱回収発電装置のタービンからの動力伝動の際に、熱が発生することから、マグネットカップリングでの動力伝動の際に脱調するリスクが高まる。すなわち、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、排熱回収発電装置の動作時における温度上昇による許容トルク低下の対策も必要となる。   In addition, as shown in FIG. 15, it has been found that the allowable torque of the magnet coupling decreases as the temperature of the magnet increases. Since heat is generated during power transmission from the turbine of the exhaust heat recovery power generation device, the risk of stepping out during power transmission through the magnet coupling increases. That is, taking into account the temperature characteristics of the magnet coupling, it is also necessary to take measures against a decrease in allowable torque due to a temperature increase during the operation of the exhaust heat recovery power generator.

本発明は、従来の回転伝動機構における運転監視装置が有する上記課題に鑑みてなされたものであり、動力の駆動側と受動側との間に作用する伝達トルクと温度特性を踏まえて、マグネットカップリングの脱調を防止可能な、新規かつ改良された排熱回収発電装置の運転監視システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of an operation monitoring device in a conventional rotational transmission mechanism, and is based on the transmission torque and temperature characteristics acting between the driving side and the passive side of the power. It is an object of the present invention to provide a new and improved operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator capable of preventing ring out-of-step.

本発明の一態様は、作動流体により回転するタービンが一端に設けられる駆動側回転軸の他端に複数の駆動側磁石が配置され、該複数の駆動側磁石と隔壁を介して対向する複数の受動側磁石が配置される支持部材を一端に設けられる受動側回転軸に、前記隔壁を介して前記駆動側磁石と前記受動側磁石との間に作用する伝達トルクを伝えるマグネットカップリングで前記タービンの回転出力を発電機に伝達する排熱回収発電装置の運転監視システムであって、前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を検出するねじれ角検出部と、前記マグネットカップリングの伝達トルクの最大値となる許容トルクを設定する許容トルク設定部と、少なくとも前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクが前記許容トルクの範囲内にあるか否かを判定するトルク適性判定部と、前記トルク適性判定部で前記伝達トルクが前記許容トルクを越えると判定されると、前記タービンの回転出力を低減させる負荷調整部と、を備えることを特徴とする排熱回収発電装置の運転監視システムに関係する。   In one aspect of the present invention, a plurality of drive-side magnets are disposed on the other end of a drive-side rotating shaft provided with a turbine that is rotated by a working fluid at one end, and the plurality of drive-side magnets are opposed to each other via a partition wall. The turbine is provided with a magnet coupling that transmits a transmission torque acting between the drive-side magnet and the passive-side magnet via the partition wall to a passive-side rotating shaft provided at one end with a support member on which the passive-side magnet is disposed. An exhaust heat recovery power generator operation monitoring system for transmitting the rotational output of the motor to a generator, a torsion angle detecting unit for detecting a torsion angle between the driving side rotating shaft and the passive side rotating shaft, and the magnet coupling And determining whether or not the transmission torque is within the range of the allowable torque based on at least the torsion angle and an allowable torque setting unit that sets an allowable torque that is a maximum value of the transmission torque. And a load adjusting unit that reduces the rotational output of the turbine when the torque aptitude determining unit determines that the transmission torque exceeds the allowable torque. It relates to the operation monitoring system of the recovered power generation equipment.

本発明の一態様によれば、マグネットカップリングのインナーとアウターとの間に作用する伝達トルクが許容トルクを超えると、伝達トルクが下がるように、タービンの回転出力を低減させるので、マグネットカップリングの脱調を防止できる。   According to one aspect of the present invention, when the transmission torque acting between the inner and outer of the magnet coupling exceeds the allowable torque, the rotational output of the turbine is reduced so that the transmission torque decreases. Can be prevented from stepping out.

このとき、本発明の一態様では、前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の近傍の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定結果に基づいて、少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石何れかの温度による磁力変化を示す温度特性を判定する温度特性判定部と、を更に備え、前記許容トルク設定部は、少なくとも前記温度特性に基づいて、前記許容トルクを設定することとしてもよい。   At this time, according to an aspect of the present invention, at least the driving magnet and the passive magnet based on the temperature sensor that measures the temperature in the vicinity of the driving magnet and the passive magnet, and the measurement result of the temperature sensor. A temperature characteristic determination unit that determines a temperature characteristic indicating a magnetic force change due to any temperature, and the allowable torque setting unit may set the allowable torque based on at least the temperature characteristic.

このようにすれば、マグネットカップリングの磁力の温度特性も踏まえた上で許容トルクを越えないようにマグネットカップリングの駆動伝達を制御するので、マグネットカップリングの脱調を防止できる。   In this way, since the drive transmission of the magnet coupling is controlled so as not to exceed the allowable torque in consideration of the temperature characteristics of the magnetic force of the magnet coupling, the step-out of the magnet coupling can be prevented.

また、本発明の一態様では、前記駆動側回転軸の一部に設けた被検知体を検出して前記駆動側回転軸の回転に応じたパルス波形を計測する駆動側センサと、前記受動側回転軸の一部に設けた被検知体を検出して前記受動側回転軸の回転に応じたパルス波形を計測する受動側センサと、を更に備え、前記ねじれ角検出部は、前記駆動側センサと前記受動側センサでそれぞれ計測した前記パルス波形の位相差に基づいて、前記ねじれ角を検出することとしてもよい。   In one aspect of the present invention, a drive-side sensor that detects a detected object provided on a part of the drive-side rotation shaft and measures a pulse waveform according to the rotation of the drive-side rotation shaft; and the passive side A passive sensor that detects a detected object provided on a part of the rotating shaft and measures a pulse waveform according to the rotation of the passive rotating shaft, and the torsion angle detector includes the driving sensor The twist angle may be detected based on the phase difference between the pulse waveforms measured by the passive sensor and the passive sensor.

このようにすれば、駆動側センサと受動側センサで計測したパルス波形の位相差に基づいて、駆動側回転軸と受動側回転軸とのねじれ角を検出することができる。   If it does in this way, based on the phase difference of the pulse waveform measured with the drive side sensor and the passive side sensor, the twist angle of a drive side rotating shaft and a passive side rotating shaft can be detected.

また、本発明の一態様では、前記駆動側回転軸の他端側又は前記支持部材の何れかに前記受動側磁石又は前記駆動側磁石の磁力を検出する磁力センサを更に備え、前記ねじれ角検出部は、前記磁力センサが検出する前記受動側磁石又は前記駆動側磁石の磁力変化に基づいて、前記ねじれ角を検出することとしてもよい。   In one aspect of the present invention, the torsion angle detection further includes a magnetic force sensor for detecting the magnetic force of the passive side magnet or the driving side magnet on either the other end side of the driving side rotating shaft or the support member. The unit may detect the torsion angle based on a change in magnetic force of the passive magnet or the driving magnet detected by the magnetic sensor.

このようにすれば、磁力センサで検出した磁力の変化に基づいて、駆動側回転軸と受動側回転軸とのねじれ角を検出することができる。   If it does in this way, the twist angle of a drive side rotating shaft and a passive side rotating shaft can be detected based on the change of the magnetic force detected with the magnetic sensor.

また、本発明の一態様では、前記支持部材の外側に前記受動側磁石と前記駆動側磁石との間で発生する漏れ磁力を検出する外部磁力センサを更に備え、前記ねじれ角検出部は、前記外部磁力センサで検出する前記漏れ磁力に基づいて、前記ねじれ角を検出することとしてもよい。   In one aspect of the present invention, the magnetic sensor further includes an external magnetic sensor that detects a leakage magnetic force generated between the passive magnet and the driving magnet on the outside of the support member, and the torsion angle detection unit includes The twist angle may be detected based on the leakage magnetic force detected by an external magnetic sensor.

このようにすれば、外部磁気センサで検出した漏れ磁力の変化に基づいて、駆動側回転軸と受動側回転軸とのねじれ角を検出することができる。   If it does in this way, based on the change of the leakage magnetic force detected with the external magnetic sensor, the twist angle of a drive side rotating shaft and a passive side rotating shaft can be detected.

また、本発明の一態様では、前記タービンに送る前記作動流体の流量を調整する流量調整部が更に備わり、前記負荷調整部は、前記流量調整部を制御することによって、前記作動流体の流量を調整することとしてもよい。   In one aspect of the present invention, a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the working fluid to be sent to the turbine is further provided, and the load adjusting unit controls the flow rate adjusting unit to control the flow rate of the working fluid. It is good also as adjusting.

このようにすれば、マグネットカップリングのインナーとアウターとの間に作用する伝達トルクが許容トルクを超えると、作動流体の流量を調整することによって、タービンの回転出力を低減させるので、マグネットカップリングの脱調を防止できる。   In this way, if the transmission torque acting between the inner and outer of the magnet coupling exceeds the allowable torque, the rotational output of the turbine is reduced by adjusting the flow rate of the working fluid, so the magnet coupling Can be prevented from stepping out.

以上説明したように本発明によれば、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、マグネットカップリングが伝達する動力の駆動側と受動側との間に作用する伝達トルクに基づいて、発電機の負荷を調整するので、マグネットカップリングの脱調を防止できる。   As described above, according to the present invention, based on the temperature characteristics of the magnet coupling, the load on the generator is determined based on the transmission torque acting between the driving side and the passive side of the power transmitted by the magnet coupling. Since the adjustment is made, the step-out of the magnetic coupling can be prevented.

本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムが適用される排熱回収発電装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust heat recovery power generator to which an operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator of the present invention is applied. 本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第１の実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator according to the present invention. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムにおける回転パルス波形からねじれ角検出の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of a twist angle detection from the rotation pulse waveform in the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery electric power generating apparatus of this embodiment. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムで使用されるマグネットカップリングの温度特性を示すマップの一例である。It is an example of the map which shows the temperature characteristic of the magnet coupling used with the driving | operation monitoring system of the waste heat recovery electric power generating apparatus of this embodiment. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of the operation monitoring by the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery power generation device of this embodiment. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムで温度変化がない場合における発電機への負荷変動動作を説明する図である。It is a figure explaining the load fluctuation | variation operation | movement to a generator in case there is no temperature change with the driving | operation monitoring system of the waste heat recovery power generation device of this embodiment. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムで温度変化がある場合における発電機への負荷変動動作を説明する図である。It is a figure explaining the load fluctuation | variation operation | movement to a generator in case there exists a temperature change in the driving | operation monitoring system of the waste heat recovery power generation device of this embodiment. 本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第２の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of 2nd Embodiment of the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery electric power generating apparatus of this invention. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of the operation monitoring by the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery power generation device of this embodiment. 本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第３の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of 3rd Embodiment of the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery electric power generating apparatus of this invention. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる漏れ磁力を検出する動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement which detects the leakage magnetic force by the driving | operation monitoring system of the waste heat recovery electric power generating apparatus of this embodiment. 本実施形態におけるマグネットカップリングの漏れ磁力がある場合と無い場合における磁力波形を示す図である。It is a figure which shows the magnetic force waveform in the case where there is no leakage magnetic force of the magnet coupling in this embodiment. 本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of the operation monitoring by the operation | movement monitoring system of the waste heat recovery power generation device of this embodiment. マグネットカップリングのねじれ角とトルクとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the twist angle of a magnet coupling, and a torque. マグネットカップリングに備わる永久磁石の温度と伝達トルクとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of the permanent magnet with which a magnet coupling is equipped, and transmission torque.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.

（排熱回収発電装置の構成）
まず、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの各実施形態で適用される排熱回収発電装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムが適用される排熱回収発電装置の概略構成図である。本実施形態では、船舶のディーゼルエンジンの排ガスの排熱を回収して発電する排熱回収発電装置を例に説明する。なお、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムは、船舶の排ガス以外にも、マグネットカップリングでタービンの回転出力を発電機側に伝達するものであれば、各種産業用プラントや車両用の動力源の排ガス等の排熱を回収して発電する排熱回収発電装置にも適用できる。 (Configuration of exhaust heat recovery generator)
First, the configuration of the exhaust heat recovery power generator applied in each embodiment of the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust heat recovery power generation apparatus to which an operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generation apparatus of the present invention is applied. In the present embodiment, an exhaust heat recovery power generation device that recovers exhaust heat from exhaust gas from a diesel engine of a ship and generates power will be described as an example. Note that the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator of the present invention can be used for various industrial plants and vehicles as long as it can transmit the rotational output of the turbine to the generator side by magnet coupling in addition to the exhaust gas from the ship. The present invention can also be applied to an exhaust heat recovery power generation apparatus that recovers exhaust heat such as exhaust gas from the power source of the power source and generates power.

本発明の排熱回収発電装置１０は、ランキンサイクルを用いた温度差発電装置（バイナリー発電装置）である。配管２６−１を流れる高温蒸気を介して、加熱用熱交換器１２（後述）において不図示の船舶用ディーゼルエンジン等で発生した高温の排ガスの排熱を受け取る。その排熱は、水よりも沸点の低い代替フロン等の有機流体を加圧した状態で加熱して沸騰させ、その蒸気を作動流体としてタービンを駆動し、発電を行っている。一方、排熱回収発電装置１０での発電により発生した熱は、放熱用熱交換器１８（後述）において、海水で冷却される。   The exhaust heat recovery power generation apparatus 10 of the present invention is a temperature difference power generation apparatus (binary power generation apparatus) using a Rankine cycle. The exhaust heat of the high-temperature exhaust gas generated by a marine diesel engine (not shown) or the like is received in the heat exchanger 12 (described later) via the high-temperature steam flowing through the pipe 26-1. The exhaust heat is heated by boiling an organic fluid such as alternative chlorofluorocarbon having a lower boiling point than water, and the turbine is driven using the steam as a working fluid to generate electricity. On the other hand, the heat generated by the power generation in the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 is cooled by seawater in a heat dissipation heat exchanger 18 (described later).

排熱回収発電装置１０は、図１に示すように、加熱用熱交換器１２、タービン１４、発電機１６、放熱用熱交換器１８、ポンプ２０、インバータ２２、配管２４−１〜２４−４、マグネットカップリング３０、流量調整バルブ５０を備える。   As shown in FIG. 1, the exhaust heat recovery power generator 10 includes a heating heat exchanger 12, a turbine 14, a generator 16, a heat dissipation heat exchanger 18, a pump 20, an inverter 22, and pipes 24-1 to 24-4. , A magnetic coupling 30 and a flow rate adjusting valve 50 are provided.

加熱用熱交換器１２は、蒸発器としての機能を果たす熱交換器である。加熱用熱交換器１２の高温側に供給されるものは、加熱用配管２６−１を介して供給される高温蒸気である。高温蒸気は、ディーゼルエンジンの排ガスで発生した排熱を吸収して高温になっているボイラーの蒸気である。そして、配管２４−１から送られる作動流体は、加熱用配管２６−１から送られる高温蒸気と熱交換を行ない、昇温されて等圧加熱、蒸発、過熱され、気相で高圧、高温の第１状態の作動流体となる。第１状態の作動流体は、配管２４−２へ送出される。   The heat exchanger 12 for heating is a heat exchanger that functions as an evaporator. What is supplied to the high temperature side of the heating heat exchanger 12 is high temperature steam supplied via the heating pipe 26-1. The high-temperature steam is boiler steam that has become high temperature by absorbing exhaust heat generated in exhaust gas from a diesel engine. Then, the working fluid sent from the pipe 24-1 exchanges heat with the high-temperature steam sent from the heating pipe 26-1, and is heated to be isobaric heated, evaporated, and superheated. The working fluid is in the first state. The working fluid in the first state is sent to the pipe 24-2.

タービン１４は、配管２４−２経由で供給される気相で高圧、高温の第２状態の作動流体を断熱膨張させて、そのとき仕事を得る。その仕事により、タービン１４が回転する。そして、第２状態の作動流体は、気相で低圧、低温の第３状態の作動流体となる。タービン１４は、発電機１６とマグネットカップリング３０を介して同軸に連結されている。第３状態の作動流体は、配管２４−３へ送出される。   The turbine 14 adiabatically expands the high-pressure, high-temperature second state working fluid in the gas phase supplied via the pipe 24-2, and then obtains work. Due to the work, the turbine 14 rotates. Then, the working fluid in the second state becomes a working fluid in the third state that is low pressure and low temperature in the gas phase. The turbine 14 is coaxially connected to the generator 16 via a magnet coupling 30. The working fluid in the third state is sent to the pipe 24-3.

放熱用熱交換器１８は、凝縮器としての機能を果たす熱交換器である。放熱用熱交換器１８の高温側に供給されるものは、配管２４−３経由で供給される第３状態の作動流体である。放熱用熱交換器１８の低温側に供給されるものは、海水である。すなわち、排熱回収発電装置１０の耐圧容器の外側に配管が飛び出しており、その配管の周囲を流れる海水、湖水又は川水がその配管内を流れる第３状態の作動流体を冷却する。そして、第３状態の作動流体は、海水と熱交換を行ない、等圧で冷却されて、液相で低圧、低温の第４状態の作動流体となる。第４状態の作動流体は、配管２４−４へ送出される。   The heat dissipation heat exchanger 18 is a heat exchanger that functions as a condenser. What is supplied to the high temperature side of the heat-dissipating heat exchanger 18 is the working fluid in the third state supplied via the pipe 24-3. What is supplied to the low temperature side of the heat dissipation heat exchanger 18 is seawater. That is, a pipe protrudes outside the pressure vessel of the exhaust heat recovery power generation apparatus 10, and seawater, lake water, or river water flowing around the pipe cools the working fluid in the third state flowing in the pipe. Then, the working fluid in the third state exchanges heat with seawater, is cooled at an equal pressure, and becomes a working fluid in the fourth state at a low pressure and a low temperature in the liquid phase. The working fluid in the fourth state is sent to the pipe 24-4.

ポンプ２０は、配管２４−４経由で供給される液相で低圧、低温の第４状態の作動流体を加圧して、液相で高圧、やや高温の第１状態の作動流体とする。第１状態の作動流体は、配管２４−１へ送出される。発電機１６は、タービン１４の回転により回転し、発電を行なう。発電機１６は、同期発電機や誘導発電機に例示される。発電された電力は、インバータ２２により所定の直流電力に変換されて、船舶の各種動作等に用いられる。   The pump 20 pressurizes the low-pressure and low-temperature working fluid in the fourth state in the liquid phase supplied via the pipe 24-4 to obtain the high-pressure and slightly high-temperature working fluid in the first state in the liquid phase. The working fluid in the first state is sent to the pipe 24-1. The generator 16 is rotated by the rotation of the turbine 14 to generate power. The generator 16 is exemplified by a synchronous generator or an induction generator. The generated electric power is converted into predetermined DC power by the inverter 22 and used for various operations of the ship.

マグネットカップリング３０は、排ガスの排熱によって生成される作動流体により回転するタービン１４の回転出力を発電機１６に伝達する動力伝達機構である。本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムでは、タービン１４の回転出力を発電機１６に伝達するマグネットカップリング３０のスリッピング、脱調を防止するためのシステムである。すなわち、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムにおける第１の実施形態のシステム１００では、マグネットカップリング３０の伝達トルクを監視しながら、適宜、タービン１４に送る作動流体の流量を調整する流量調整バルブ５０を制御して、マグネットカップリングの脱調を防止する。   The magnet coupling 30 is a power transmission mechanism that transmits the rotational output of the turbine 14 rotated by the working fluid generated by the exhaust heat of the exhaust gas to the generator 16. In the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to the present invention, the magnet coupling 30 that transmits the rotational output of the turbine 14 to the generator 16 is prevented from slipping and stepping out. That is, in the system 100 of the first embodiment in the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator of the present invention, the flow rate of the working fluid sent to the turbine 14 is adjusted as appropriate while monitoring the transmission torque of the magnet coupling 30. The flow adjustment valve 50 is controlled to prevent the magnetic coupling from stepping out.

なお、作動流体としては、水よりも沸点の低い代替フロンやアンモニア、プロパンガス等が例示される。代替フロンとしては、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ、ＨＣＦＣ−１２３（ＣＦ３ＣＨＣｌ２）、ＨＣＦＣ−１４１ｂ（ＣＨ３ＣＣｌ２Ｆ）、ＨＣＦＣ−２２５ｃａ（ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＣｌ２）、ＨＣＦＣ−２２５ｃｂ（ＣＣｌＦ２ＣＦ２ＣＨＣｌＦ）等が例示される。   Examples of the working fluid include alternative chlorofluorocarbon having lower boiling point than water, ammonia, propane gas, and the like. Examples of alternative chlorofluorocarbons include R134a, R245fa, HCFC-123 (CF3CHCl2), HCFC-141b (CH3CCl2F), HCFC-225ca (CH3CF2CHCl2), HCFC-225cb (CCIF2CF2CHClF), and the like.

（第１の実施形態）
次に、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第１の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第１の実施形態の概略構成図である。 (First embodiment)
Next, the configuration of the first embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the first embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention.

本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システム１００は、流量調整部５０、タービン１４、駆動側回転軸３２、マグネットカップリング３０、受動側回転軸４０、減速ギア４２、４４、発電機側回転軸４６、発電機１６、中央制御装置１１０、記憶部１２２を備える。   The operation monitoring system 100 of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment includes a flow rate adjusting unit 50, a turbine 14, a drive side rotary shaft 32, a magnet coupling 30, a passive side rotary shaft 40, reduction gears 42 and 44, and a generator side. The rotating shaft 46, the generator 16, the central controller 110, and the memory | storage part 122 are provided.

マグネットカップリング３０は、タービン１４の回転出力を発電機１６に伝達するための動力伝動機構である。本実施形態では、マグネットカップリング３０は、タービン１４の駆動側回転軸３２の他端側に配置される複数の駆動側磁石３４が、隔壁３７を介して受動側回転軸４０の一端側に配置される複数の受動側磁石３８と対向される構成となっている。すなわち、駆動側磁石３４が設けられている駆動側回転軸３２の他端側をマグネットカップリングのインナーとし、受動側磁石３８が設けられている受動側回転軸４０の一端側をマグネットカップリングのアウターとする。なお、マグネットカップリング３０の周辺は、風損による発熱対策として、代替フロン等の冷媒で冷却している。   The magnet coupling 30 is a power transmission mechanism for transmitting the rotational output of the turbine 14 to the generator 16. In the present embodiment, in the magnet coupling 30, a plurality of drive-side magnets 34 disposed on the other end side of the drive-side rotation shaft 32 of the turbine 14 are disposed on one end side of the passive-side rotation shaft 40 via the partition wall 37. The plurality of passive side magnets 38 are configured to face each other. That is, the other end side of the driving side rotating shaft 32 provided with the driving side magnet 34 is used as an inner of the magnet coupling, and one end side of the passive side rotating shaft 40 provided with the passive side magnet 38 is used as the magnet coupling. The outer. In addition, the periphery of the magnet coupling 30 is cooled with a refrigerant such as alternative chlorofluorocarbon as a countermeasure against heat generated by windage damage.

駆動側磁石３４は、一端にタービン１４が設けられ、タービンと共に回転する駆動側回転軸３２の他端側の外周面に複数配置されている。受動側磁石３８は、駆動側磁石３４と非磁性体の隔壁３７を介して対向するように、受動側回転軸４０の一端に設けられる支持部材３６に複数配置される。マグネットカップリング３０は、先端側のタービン１４の回転出力を駆動側回転軸３６の他端側に配置される駆動側磁石３４と、受動側回転軸４０の先端側の支持部材３６に配置される受動側磁石３８との間に作用する伝達トルクを受動側回転軸４０に伝達する。そして、受動側回転軸４０の回転出力は、減速ギア４２、４４で減速されて、発電機側回転軸４６を介して、発電機に伝達される。本実施形態では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２の減速ピニオン軸である。   The drive side magnet 34 is provided with a turbine 14 at one end, and a plurality of the drive side magnets 34 are arranged on the outer peripheral surface of the drive side rotating shaft 32 that rotates together with the turbine. A plurality of passive-side magnets 38 are arranged on a support member 36 provided at one end of the passive-side rotating shaft 40 so as to face the driving-side magnet 34 via a nonmagnetic partition wall 37. The magnet coupling 30 is arranged on the driving side magnet 34 arranged on the other end side of the driving side rotating shaft 36 and the supporting member 36 on the tip side of the passive side rotating shaft 40 with respect to the rotation output of the turbine 14 on the leading end side. A transmission torque acting between the passive side magnet 38 and the passive side rotating shaft 40 is transmitted. The rotational output of the passive side rotating shaft 40 is decelerated by the reduction gears 42 and 44 and transmitted to the generator via the generator side rotating shaft 46. In the present embodiment, the passive rotation shaft 40 is a reduction pinion shaft of the reduction gear 42.

なお、本実施形態では、マグネットカップリング３０は、駆動側回転軸３２の他端側に配置される駆動側磁石３４を受動側磁石３８が配置される支持部材３６が隔壁３７を介して外から覆うイン・アウトタイプのものであるが、円盤状のディスクタイプのものでもよい。また、図２では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２、４４、発電機側回転軸４６を介して、発電機１６に回転出力を減速させて伝達する構成となっているが、受動側回転軸４０の回転出力を発電機１６に直接伝達する構成としてもよい。   In the present embodiment, the magnet coupling 30 is configured such that the driving side magnet 34 disposed on the other end side of the driving side rotating shaft 32 is supported by the support member 36 on which the passive side magnet 38 is disposed from the outside via the partition wall 37. Although it is an in / out type of covering, it may be a disc-shaped type. In FIG. 2, the passive-side rotating shaft 40 is configured to decelerate and transmit the rotational output to the generator 16 via the reduction gears 42 and 44 and the generator-side rotating shaft 46. The rotation output of the rotation shaft 40 may be directly transmitted to the generator 16.

本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システム１００では、駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を検出して、その検出したねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクを確認して、その脱調防止を図ることを特徴とする。すなわち、本実施形態では、駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を検出するために、駆動側センサ１０２と、受動側センサ１０４がそれぞれ駆動側回転軸側と、受動側回転軸側に設けられている。   In the operation monitoring system 100 for the exhaust heat recovery power generator according to the present embodiment, the twist angle between the drive-side rotating shaft 32 and the passive-side rotating shaft 40 is detected, and the magnet coupling 30 is detected based on the detected twist angle. It is characterized by checking the transmission torque and preventing the step-out. That is, in this embodiment, in order to detect the torsional angle between the drive side rotary shaft 32 and the passive side rotary shaft 40, the drive side sensor 102 and the passive side sensor 104 are respectively connected to the drive side rotary shaft side and the passive side rotary shaft. It is provided on the shaft side.

駆動側センサ１０２は、駆動側回転軸３２の一部に設けた被検知体となる切り欠き部３３を検出することによって、駆動側回転軸３２の回転に応じたパルス波形を計測する渦電流式ＧＡＰセンサである。受動側センサ１０４は、受動側回転軸４０の一部に設けた被検知体となる切り欠き部４１を検出して受動側回転軸４０の回転パルスを計測する渦電流式ＧＡＰセンサである。なお、本実施形態では、駆動側回転軸３２及び受動側回転軸４０の回転動作のキーフェーザーとして、切り欠き部３３、４１を設けているが、駆動側センサ１０２、受動側センサ１０４の被検知体は、キーフェーザーとなるものであれば、他の形態のものでもよい。   The drive-side sensor 102 measures the pulse waveform according to the rotation of the drive-side rotary shaft 32 by detecting a notch 33 serving as a detection object provided on a part of the drive-side rotary shaft 32. GAP sensor. The passive side sensor 104 is an eddy current type GAP sensor that detects a notch 41 serving as a detection target provided in a part of the passive side rotation shaft 40 and measures a rotation pulse of the passive side rotation shaft 40. In the present embodiment, the cutout portions 33 and 41 are provided as key phasers for rotating the drive side rotary shaft 32 and the passive side rotary shaft 40. However, the drive side sensor 102 and the passive side sensor 104 are detected. As long as the body becomes a key phaser, it may be in other forms.

また、本実施形態では、駆動側磁石３４と受動側磁石３８の近傍の温度を測定する温度センサ１０６が更に設けられている。すなわち、マグネットカップリング３０の周辺温度を熱電対等の温度センサ１０６で計測して、運転中の温度変化を監視する。   In the present embodiment, a temperature sensor 106 for measuring the temperature in the vicinity of the drive side magnet 34 and the passive side magnet 38 is further provided. That is, the temperature around the magnet coupling 30 is measured by a temperature sensor 106 such as a thermocouple, and the temperature change during operation is monitored.

本実施形態では、駆動側センサ１０２と、受動側センサ１０４の検出結果を元に、中央制御装置１１０で駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を検出する。そして、温度センサ１０６で検出したマグネットカップリング３０の温度特性も踏まえて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの適性を判定する。その後、中央制御装置１１０は、当該判定結果に基づいて、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整する流量調整部となるバルブ５０を調整する。そして、中央制御装置１１０は、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整することによって、発電機１６への負荷を調整して、マグネットカップリング３０の脱調を防止している。   In the present embodiment, based on the detection results of the drive side sensor 102 and the passive side sensor 104, the central control device 110 detects the twist angle between the drive side rotary shaft 32 and the passive side rotary shaft 40. Then, the suitability of the transmission torque of the magnet coupling 30 is determined based on the temperature characteristics of the magnet coupling 30 detected by the temperature sensor 106. Thereafter, the central controller 110 adjusts the valve 50 serving as a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 based on the determination result. The central controller 110 adjusts the load on the generator 16 by adjusting the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 to prevent the magnet coupling 30 from stepping out.

本実施形態では、中央制御装置１１０は、図２に示すように、ねじれ角検出部１１２と、温度特性判定部１１４と、許容トルク設定部１１６と、トルク適性判定部１１８と、負荷調整部１２０とを備える。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the central controller 110 includes a torsion angle detection unit 112, a temperature characteristic determination unit 114, an allowable torque setting unit 116, a torque suitability determination unit 118, and a load adjustment unit 120. With.

ねじれ角検出部１１２は、駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を検出する。本実施形態では、ねじれ角検出部１１２は、図３に示すように、駆動側センサ１０２と受動側センサ１０４でそれぞれ計測したパルス波形Ｐｉｎ、Ｐｏｕｔの位相差θに基づいて、無負荷時の位相差をねじれ角ゼロの基準として、運転時の位相差をねじれ角として検出する。このようにして、マグネットカップリング３０のインナーとなる駆動側回転軸３２の他端と、アウターとなる受動側回転軸４０の一端との位相を計測して、ねじれ角を求める。   The torsion angle detection unit 112 detects the torsion angle between the drive side rotation shaft 32 and the passive side rotation shaft 40. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the torsion angle detection unit 112 is based on the phase difference θ between the pulse waveforms Pin and Pout respectively measured by the drive side sensor 102 and the passive side sensor 104, so The phase difference during operation is detected as the torsion angle with the phase difference as a reference for zero torsion angle. In this way, the phase between the other end of the drive-side rotary shaft 32 that is the inner side of the magnet coupling 30 and one end of the passive-side rotary shaft 40 that is the outer side is measured to determine the twist angle.

温度特性判定部１１４は、温度センサ１０６の測定結果に基づいて、少なくとも駆動側磁石３４及び前記受動側磁石３８の何れかの温度による磁力変化を示す温度特性を判定する。マグネットカップリング３０を構成する駆動側磁石３４と受動側磁石３８は、永久磁石であり、前述したように、温度の上昇に伴って磁力が下がるので、許容トルクが低下する（図１５参照）。このため、本実施形態では、事前にマグネットカップリング３０の温度特性を踏まえて、マグネットカップリング３０の周辺温度によって許容トルクを設定する。   Based on the measurement result of the temperature sensor 106, the temperature characteristic determination unit 114 determines a temperature characteristic indicating a change in magnetic force due to the temperature of at least one of the drive side magnet 34 and the passive side magnet 38. The drive-side magnet 34 and the passive-side magnet 38 that constitute the magnet coupling 30 are permanent magnets, and as described above, the magnetic force decreases as the temperature increases, so that the allowable torque decreases (see FIG. 15). For this reason, in this embodiment, the allowable torque is set according to the ambient temperature of the magnet coupling 30 based on the temperature characteristics of the magnet coupling 30 in advance.

許容トルク設定部１１６は、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを設定する。マグネットカップリング３０の許容トルクは、少なくともマグネットカップリング３０に配置される永久磁石３４、３８の個数と配置、及びマグネットカップリング３０が使用される温度に基づいて定められる。本実施形態では、マグネットカップリング３０の温度特性を示す指標として、図４に示すように、マグネットカップリング３０を構成する永久磁石３４、３８の温度に応じて、通常運転範囲Ｒ１と運転条件調整領域Ｒ２を分けるマップが記憶部１２２に保存されている。上述したように、マグネットカップリング３０を構成する永久磁石３４、３８は、温度の上昇に伴って磁力が下がるので、許容トルクが低下する。このため、本実施形態では、マグネットカップリング３０の許容トルクを設定する際には、図４に示すような温度特性マップを用いて、マグネットカップリング３０が使用される温度条件における許容トルクを設定する。   The allowable torque setting unit 116 sets an allowable torque that is the maximum value of the transmission torque of the magnet coupling 30. The allowable torque of the magnet coupling 30 is determined based on at least the number and arrangement of the permanent magnets 34 and 38 arranged in the magnet coupling 30 and the temperature at which the magnet coupling 30 is used. In the present embodiment, as an index indicating the temperature characteristics of the magnet coupling 30, as shown in FIG. 4, the normal operating range R1 and the operating condition adjustment are performed according to the temperatures of the permanent magnets 34 and 38 constituting the magnet coupling 30. A map for dividing the region R2 is stored in the storage unit 122. As described above, since the magnetic force of the permanent magnets 34 and 38 constituting the magnet coupling 30 decreases as the temperature increases, the allowable torque decreases. For this reason, in this embodiment, when setting the allowable torque of the magnet coupling 30, the allowable torque in the temperature condition in which the magnet coupling 30 is used is set using a temperature characteristic map as shown in FIG. To do.

トルク適性判定部１１８は、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内にあるか否かを判定する。本実施形態では、トルク適性判定部１１８は、ねじれ角検出部１１２で検出されたねじれ角が、許容トルク時のねじれ角より大きいか否かに基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、トルク適性判定部１１８は、伝達トルクが最大となる許容トルクを示すときのねじれ角を閾値として、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内にあるか否かを判定する。   The torque suitability determination unit 118 determines whether or not the transmission torque of the magnet coupling 30 is within the allowable torque range. In the present embodiment, the torque suitability determination unit 118 determines whether the transmission torque of the magnet coupling 30 is the allowable torque based on whether the torsion angle detected by the torsion angle detection unit 112 is larger than the torsion angle at the allowable torque. It is determined whether it is within the range. That is, the torque suitability determination unit 118 determines whether or not the transmission torque of the magnet coupling 30 is within the range of the allowable torque, with the twist angle when the transmission torque indicates the maximum allowable torque as a threshold value.

負荷調整部１２０は、トルク適性判定部１１８で伝達トルクが許容トルクを越えると判定されると、タービン１４の回転出力を低減させる。本実施形態では、負荷調整部１２０は、タービン１４に送る作動流体Ｆ１の流量を調整する流量調整部５０を制御することによって、作動流体Ｆ１の流量を調整する。このように、マグネットカップリング３０のインナーとアウターとの間に作用する伝達トルクが許容トルクを超えると、作動流体の流量を調整することによって、タービン１４の回転出力を低減させて、マグネットカップリング３０の脱調を防止する。すなわち、本実施形態では、タービン１４のガバナ調整をすることによって発電機１６の負荷を調整し、マグネットカップリング３０の脱調を防止する。換言すると、ねじれ角が許容値を超えると、伝達トルクが低下するように運転条件を調整して、脱調を未然に防ぐ。   When the torque suitability determination unit 118 determines that the transmission torque exceeds the allowable torque, the load adjustment unit 120 reduces the rotational output of the turbine 14. In the present embodiment, the load adjusting unit 120 adjusts the flow rate of the working fluid F1 by controlling the flow rate adjusting unit 50 that adjusts the flow rate of the working fluid F1 sent to the turbine 14. As described above, when the transmission torque acting between the inner and outer sides of the magnet coupling 30 exceeds the allowable torque, the rotational output of the turbine 14 is reduced by adjusting the flow rate of the working fluid, and the magnet coupling. 30 step-out is prevented. That is, in this embodiment, the load of the generator 16 is adjusted by adjusting the governor of the turbine 14 to prevent the magnet coupling 30 from being stepped out. In other words, when the twist angle exceeds the allowable value, the operating condition is adjusted so that the transmission torque is reduced, thereby preventing step-out.

上述したように、本実施形態では、マグネットカップリング３０のインナーとアウターとの間に作用する伝達トルクが許容トルクを超えると、伝達トルクが下がるように、タービン１４の回転出力を低減させるので、マグネットカップリング３０の脱調を防止できる。また、マグネットカップリング３０の磁力の温度特性も踏まえた上で、マグネットカップリング３０の許容トルクを越えないように、マグネットカップリング３０の駆動伝達を制御することにより、マグネットカップリング３０の脱調を防止する。すなわち、マグネットカップリング３０の温度変化をフィードフォワード制御することによって、発電機１６の負荷調整を行うので、温度変化も踏まえた上でマグネットカップリング３０の脱調のリスクをより確実に低減できる。   As described above, in the present embodiment, when the transmission torque acting between the inner and outer of the magnet coupling 30 exceeds the allowable torque, the rotational output of the turbine 14 is reduced so that the transmission torque decreases. The step-out of the magnet coupling 30 can be prevented. Further, in consideration of the temperature characteristics of the magnetic force of the magnetic coupling 30, the step-out of the magnetic coupling 30 is controlled by controlling the drive transmission of the magnetic coupling 30 so that the allowable torque of the magnetic coupling 30 is not exceeded. To prevent. That is, since the load adjustment of the generator 16 is performed by feedforward control of the temperature change of the magnet coupling 30, the risk of step-out of the magnet coupling 30 can be more reliably reduced in consideration of the temperature change.

次に、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作について、図面を使用しながら説明する。図５は、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。   Next, the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment.

まず、タービン１４の定格回転数を設定してから（工程Ｓ１１）、発電機１６の負荷を負荷調整部１２０で設定して（工程Ｓ１２）、排熱回収発電装置１０の定格運転を開始する。   First, after setting the rated rotation speed of the turbine 14 (step S11), the load of the generator 16 is set by the load adjustment unit 120 (step S12), and the rated operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is started.

次に、マグネットカップリング３０のインナー側となる駆動側回転軸３２（タービン軸）と、アウター側となる受動側回転軸４０の支持部材３６（減速機ピニオン軸）それぞれの軸の回転パルスを計測する（工程Ｓ１３）。回転パルスの計測方法としては、例えば、各軸３２、４０に設けた切り欠き３３、４１や段差を渦電流式のGAPセンサで検出し、各軸３２、４０の回転に応じたパルス波形を計測する。そして、無負荷時の位相差を基準として運転時の位相差をねじれ角として求める。   Next, the rotation pulses of the shafts of the drive side rotation shaft 32 (turbine shaft) serving as the inner side of the magnet coupling 30 and the support member 36 (reduction gear pinion shaft) of the passive side rotation shaft 40 serving as the outer side are measured. (Step S13). As a method for measuring the rotation pulse, for example, the notches 33 and 41 and the steps provided on the shafts 32 and 40 are detected by an eddy current type GAP sensor, and a pulse waveform corresponding to the rotation of the shafts 32 and 40 is measured. To do. Then, the phase difference during operation is obtained as a twist angle with reference to the phase difference during no load.

工程Ｓ１３でねじれ角を検出したら、次に、マグネットカップリング３０の周辺温度を熱電対等の温度センサ１０６で計測して（工程Ｓ１４）、排熱回収発電装置１０の運転中の温度変化を監視する。その後、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内となる許容値内にあるか否かが判定される（工程Ｓ１５）。工程Ｓ１５で伝達トルクが許容値内にあると判定されると、排熱回収発電装置１０の運転継続の要否が確認され（工程Ｓ１６）、運転継続が必要な場合は、工程Ｓ１２に戻り、運転継続が不要な場合は、排熱回収発電装置１０の運転を終了する。   If the twist angle is detected in step S13, then the ambient temperature of the magnet coupling 30 is measured by the temperature sensor 106 such as a thermocouple (step S14), and the temperature change during operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is monitored. . Thereafter, it is determined whether or not the transmission torque of the magnet coupling 30 is within an allowable value within the allowable torque range (step S15). If it is determined in step S15 that the transmission torque is within the allowable value, whether or not it is necessary to continue the operation of the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 is confirmed (step S16), and if it is necessary to continue the operation, the process returns to step S12. When it is not necessary to continue the operation, the operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is terminated.

一方、工程Ｓ１５で伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷設定値を補正する（工程Ｓ１７）。具体的には、マグネットカップリング３０のねじれ角が閾値となる許容値を超えると、発電機１６の負荷を下げるように負荷設定値を補正する。このように、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷を下げることによって、マグネットカップリング３０の伝達トルクが許容トルクを越えることが無くなるので、マグネットカップリング３０の脱調を防止できる。   On the other hand, when it is determined in step S15 that the transmission torque is not within the allowable value, the load set value of the generator 16 is corrected (step S17). Specifically, when the twist angle of the magnet coupling 30 exceeds an allowable value that is a threshold value, the load setting value is corrected so as to reduce the load on the generator 16. Thus, if it is determined that the transmission torque of the magnet coupling 30 is not within the allowable value, the transmission torque of the magnet coupling 30 does not exceed the allowable torque by reducing the load of the generator 16. The step-out of the magnet coupling 30 can be prevented.

ここで、工程Ｓ１４で温度変化が検出されない場合、図６に示すように、排熱回収発電装置１０が定格運転に入った後は、マグネットカップリング３０のねじれ角の許容値に上限Ａ１max、下限Ａ１minを設ける。そして、工程S１７で上限値Ａ１maxを超えると発電機負荷を下げ、下限値Ａ１minを下回ると発電機負荷を上げることで、排熱回収発電装置１０の最大伝達動力の付近での連続運転を可能にする。すなわち、マグネットカップリング３０のねじれ角の許容値の上限値Ａ１max、下限値Ａ１minとの間になるように、マグネットカップリング３０の伝達トルクを調整することによって、マグネットカップリング３０を脱調させることなく、発電機１６が定格運転に移行した後の運転を安定化できる。このため、排熱回収発電装置１０の発電効率を向上させることができる。   Here, when no temperature change is detected in step S14, as shown in FIG. 6, after the exhaust heat recovery power generator 10 enters the rated operation, the upper limit A1max and the lower limit are set for the allowable value of the torsion angle of the magnet coupling 30. A1min is provided. Then, if the upper limit value A1max is exceeded in step S17, the generator load is reduced, and if it is less than the lower limit value A1min, the generator load is increased to enable continuous operation near the maximum transmission power of the exhaust heat recovery power generator 10. To do. That is, the magnet coupling 30 is stepped out by adjusting the transmission torque of the magnet coupling 30 so that it is between the upper limit value A1max and the lower limit value A1min of the allowable value of the torsion angle of the magnet coupling 30. In addition, the operation after the generator 16 shifts to the rated operation can be stabilized. For this reason, the power generation efficiency of the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 can be improved.

一方、工程Ｓ１４で温度変化が検出される場合、図７に示すように、排熱回収発電装置１０が定格運転に入った後は、マグネットカップリング３０のねじれ角の許容値に上限Ａ２max、下限Ａ２minを設ける。そして、工程S１７で上限値Ａ２maxを超えると発電機負荷を下げ、下限値Ａ２minを下回ると発電機負荷を上げることで、排熱回収発電装置１０の最大伝達動力の付近での連続運転を可能にする。このとき、ねじれ角の許容値は、マグネットカップリング３０の周辺温度により可変できるものとする。   On the other hand, when a temperature change is detected in step S14, as shown in FIG. 7, after the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 enters the rated operation, the allowable value of the twist angle of the magnet coupling 30 is set to the upper limit A2max and the lower limit. A2min is provided. Then, if the upper limit value A2max is exceeded in step S17, the generator load is reduced, and if it is less than the lower limit value A2min, the generator load is increased, thereby enabling continuous operation near the maximum transmission power of the exhaust heat recovery power generator 10. To do. At this time, it is assumed that the allowable value of the twist angle can be varied depending on the ambient temperature of the magnet coupling 30.

例えば、図７に示すように、マグネットカップリング３０の温度が上昇傾向にあれば（符合Ｔ１）、発電機の負荷を低い値にする（符号Ｐ１）。このように、発電機の負荷を下げることによって、マグネットカップリング３０のねじれ角の許容値の上限値Ａ２max、下限値Ａ２minとの間になるように、マグネットカップリング３０の伝達トルクを調整する。このため、マグネットカップリング３０の温度上昇による磁力低下に伴って、マグネットカップリング３０が脱調する危険性を回避できる。すなわち、温度変化をフィードフォワードで発電機の負荷調整を行うことで、急激な温度上昇によりマグネットカップリングの磁力（伝達トルク）が低下して、脱調する危険性を防止することができる。   For example, as shown in FIG. 7, if the temperature of the magnet coupling 30 tends to increase (reference T1), the load on the generator is set to a low value (reference P1). In this way, by reducing the load on the generator, the transmission torque of the magnet coupling 30 is adjusted to be between the upper limit value A2max and the lower limit value A2min of the allowable value of the torsion angle of the magnet coupling 30. For this reason, it is possible to avoid the risk that the magnet coupling 30 will step out as the magnetic force decreases due to the temperature rise of the magnet coupling 30. That is, by adjusting the load of the generator by feedforward the temperature change, the magnetic force (transmission torque) of the magnet coupling decreases due to a rapid temperature rise, and the risk of stepping out can be prevented.

一方、マグネットカップリング３０の温度が下降傾向にあれば（符合Ｔ２）、発電機の負荷を高い値にする（符号Ｐ２）。このように、発電機の負荷を上げることによって、マグネットカップリング３０のねじれ角の許容値の上限値Ａ２max、下限値Ａ２minとの間になるように（符号Ｑ２）、マグネットカップリング３０の伝達トルクを調整する。このため、マグネットカップリング３０の温度下降による磁力上昇に伴って、マグネットカップリング３０が脱調する危険性を回避できる。すなわち、温度変化をフィードフォワードで発電機の負荷調整を行うことで、急激な温度下降によりマグネットカップリングの磁力（伝達トルク）が上昇して、脱調する危険性を防止することができる。   On the other hand, if the temperature of the magnet coupling 30 tends to decrease (sign T2), the load on the generator is increased (sign P2). In this way, by increasing the load of the generator, the transmission torque of the magnet coupling 30 is set so that it is between the upper limit value A2max and the lower limit value A2min of the allowable value of the torsion angle of the magnet coupling 30 (reference numeral Q2). Adjust. For this reason, it is possible to avoid the risk that the magnet coupling 30 will step out as the magnetic force increases due to the temperature drop of the magnet coupling 30. That is, by adjusting the generator load by feedforward the temperature change, the magnetic force (transmission torque) of the magnet coupling increases due to a sudden temperature drop, and the risk of stepping out can be prevented.

このように、本実施形態では、温度変化の履歴によりマグネットカップリング３０のねじれ角が許容値の上限値Ａ２max、下限値Ａ２minとの間になるように、マグネットカップリング３０の伝達トルクを調整して、マグネットカップリング３０の脱調を防止する。すなわち、マグネットカップリング３０の温度変化をフィードフォワードで発電機の負荷調整を行うことで、発電機１６が定格運転に移行した後の運転を装置最大の伝達動力付近で安定化できるので、排熱回収発電装置１０の発電効率を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the transmission torque of the magnet coupling 30 is adjusted so that the twist angle of the magnet coupling 30 is between the upper limit value A2max and the lower limit value A2min of the allowable value based on the history of temperature change. Thus, step-out of the magnet coupling 30 is prevented. That is, by adjusting the load of the generator by feedforward the temperature change of the magnet coupling 30, the operation after the generator 16 shifts to the rated operation can be stabilized in the vicinity of the maximum transmission power of the apparatus. The power generation efficiency of the recovered power generation apparatus 10 can be improved.

（第２の実施形態）
次に、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第２の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図８は、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第２の実施形態の概略構成図である。 (Second Embodiment)
Next, the configuration of the second embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention.

本実施形態では、マグネットカップリング２３０のねじれ角計測方法が第１の実施形態と異なる。すなわち、図８に示す排熱回収発電装置の運転監視システム２００では、マグネットカップリング２３０のアウター側の支持部材２３６に磁力センサ２０２が埋め込まれている。そして、マグネットカップリング２３０の捩れに伴って、磁力センサ２０２がインナー側の駆動側回転軸２３２の駆動側磁石２３４の位相変化による磁力変化を検出して、マグネットカップリング２３０のねじれ角を求める。   In the present embodiment, the method for measuring the twist angle of the magnet coupling 230 is different from that of the first embodiment. That is, in the operation monitoring system 200 for the exhaust heat recovery power generator shown in FIG. 8, the magnetic force sensor 202 is embedded in the outer support member 236 of the magnet coupling 230. As the magnet coupling 230 is twisted, the magnetic force sensor 202 detects a magnetic force change due to a phase change of the drive side magnet 234 of the inner drive side rotation shaft 232 and obtains a twist angle of the magnet coupling 230.

本実施形態では、磁力センサ２０２の検出結果を元に、中央制御装置２１０のねじれ角検出部２１２が駆動側回転軸２３２と受動側回転軸２４０とのねじれ角を検出する。そして、温度特性判定部２１４で判定したマグネットカップリング２３０の温度特性も踏まえて、トルク適性判定部２１８が伝達トルクの適性を判定する。その後、中央制御装置２１０の負荷調整部２２０は、当該判定結果に基づいて、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整する流量調整部となるバルブ２５０を調整する。そして、中央制御装置２１０は、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整することによって、発電機１６への負荷を調整して、マグネットカップリング２３０の脱調を防止している。すなわち、本実施形態では、中央制御装置２１０は、第１の実施形態と同様に、ねじれ角検出部２１２と、温度特性判定部２１４と、許容トルク設定部２１６と、トルク適性判定部２１８と、負荷調整部２２０とを備え、第１の実施形態と同様に機能する。   In the present embodiment, based on the detection result of the magnetic force sensor 202, the torsion angle detection unit 212 of the central controller 210 detects the torsion angle between the drive side rotation shaft 232 and the passive side rotation shaft 240. Then, based on the temperature characteristics of the magnet coupling 230 determined by the temperature characteristic determination unit 214, the torque suitability determination unit 218 determines the suitability of the transmission torque. Thereafter, the load adjustment unit 220 of the central controller 210 adjusts the valve 250 serving as a flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 based on the determination result. The central controller 210 adjusts the load on the generator 16 by adjusting the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 to prevent the magnet coupling 230 from stepping out. That is, in the present embodiment, the central controller 210, like the first embodiment, the torsion angle detection unit 212, the temperature characteristic determination unit 214, the allowable torque setting unit 216, the torque suitability determination unit 218, The load adjustment unit 220 is provided and functions in the same manner as in the first embodiment.

なお、図８では、アウター側の支持部材２３６に磁力センサ２０２を埋め込んでいるが、インナー側に磁力センサを埋め込んで、アウター側の受動側磁石２３８位相変化による磁力変化を検出してもよい。すなわち、相手側の磁力や磁石位置を計測することによって、マグネットカップリング２３０のねじれ角を求めるようにして、マグネットカップリング２３０のねじれることで相手側の磁石の位相が変わることによる磁力変化を検出できるようになっていればよい。   In FIG. 8, the magnetic force sensor 202 is embedded in the outer support member 236, but a magnetic force sensor may be embedded in the inner side to detect a magnetic force change due to a phase change of the outer passive side magnet 238. That is, by measuring the magnetic force and magnet position of the other side, the torsion angle of the magnet coupling 230 is obtained, and the magnetic force change due to the phase of the opposite side magnet being changed by twisting the magnet coupling 230 is detected. It only has to be able to do it.

このように、本実施形態では、マグネットカップリング２３０のインナー又はアウターの何れか一方のみに磁力センサ２０２を設けることで、当該磁力センサ２０２で検出した磁力の変化に基づいて、マグネットカップリング２３０のねじれ角を検出できる。また、本実施形態では、アウター側から計測することでセンサ取出し部のシールが不要となるので、メンテナンスが容易となる。さらに、温度センサ２０６も設けているので、事前にマグネットカップリング２３０の温度特性から、マグネットカップリング２３０の周辺温度により許容トルクを設定することが出来るので、マグネットカップリング２３０の温度特性も踏まえた脱調防止ができる。   Thus, in the present embodiment, by providing the magnetic sensor 202 only on either the inner or outer side of the magnet coupling 230, the magnetic coupling 230 can be changed based on the change in magnetic force detected by the magnetic sensor 202. The twist angle can be detected. Moreover, in this embodiment, since the seal | sticker of a sensor taking-out part becomes unnecessary by measuring from an outer side, a maintenance becomes easy. Furthermore, since the temperature sensor 206 is also provided, the allowable torque can be set in advance from the temperature characteristics of the magnet coupling 230 based on the ambient temperature of the magnet coupling 230. Therefore, the temperature characteristics of the magnet coupling 230 are also taken into consideration. Step out can be prevented.

次に、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作について、図面を使用しながら説明する。図９は、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。   Next, the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment.

まず、タービン１４の定格回転数を設定してから（工程Ｓ２１）、発電機１６の負荷を負荷調整部２２０で設定して（工程Ｓ２２）、排熱回収発電装置１０の定格運転を開始する。   First, after setting the rated rotational speed of the turbine 14 (step S21), the load of the generator 16 is set by the load adjustment unit 220 (step S22), and the rated operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is started.

次に、磁力センサ２０２がマグネットカップリング２３０の捩れに伴ってインナー側の駆動側回転軸２３２の駆動側磁石２３４の位相変化による磁力変化を検出して、マグネットカップリング２３０のねじれ角を検出する（工程Ｓ２３）。   Next, the magnetic force sensor 202 detects a change in magnetic force due to a phase change of the drive side magnet 234 of the inner drive side rotation shaft 232 as the magnet coupling 230 is twisted, and detects a twist angle of the magnet coupling 230. (Step S23).

工程Ｓ２３でねじれ角を検出したら、次に、マグネットカップリング２３０の周辺温度を熱電対等の温度センサ２０６で計測して（工程Ｓ２４）、排熱回収発電装置１０の運転中の温度変化を監視する。その後、マグネットカップリング２３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内となる許容値内にあるか否かが判定される（工程Ｓ２５）。工程Ｓ２５で伝達トルクが許容値内にあると判定されると、排熱回収発電装置１０の運転継続の要否が確認され（工程２６）、運転継続が必要な場合は、工程Ｓ２２に戻り、運転継続が不要な場合は、排熱回収発電装置１０の運転を終了する。   If the twist angle is detected in step S23, the ambient temperature of the magnet coupling 230 is then measured by a temperature sensor 206 such as a thermocouple (step S24), and the temperature change during operation of the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 is monitored. . Thereafter, it is determined whether or not the transmission torque of the magnet coupling 230 is within an allowable value that falls within the allowable torque range (step S25). If it is determined in step S25 that the transmission torque is within the allowable value, whether or not it is necessary to continue the operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is confirmed (step 26). When it is not necessary to continue the operation, the operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is terminated.

一方、工程Ｓ２５で伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷設定値を補正する（工程Ｓ２７）。具体的には、マグネットカップリング２３０のねじれ角が閾値となる許容値を超えると、発電機１６の負荷を下げるように負荷設定値を補正する。このように、マグネットカップリング２３０の伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷を下げることによって、マグネットカップリング２３０の伝達トルクが許容トルクを越えることが無くなるので、マグネットカップリング２３０の脱調を防止できる。   On the other hand, if it is determined in step S25 that the transmission torque is not within the allowable value, the load set value of the generator 16 is corrected (step S27). Specifically, when the twist angle of the magnet coupling 230 exceeds an allowable value that is a threshold value, the load setting value is corrected so as to reduce the load of the generator 16. Thus, if it is determined that the transmission torque of the magnet coupling 230 is not within the allowable value, the transmission torque of the magnet coupling 230 does not exceed the allowable torque by reducing the load on the generator 16, The step-out of the magnet coupling 230 can be prevented.

また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、温度変化の履歴によりマグネットカップリング２３０のねじれ角が許容値の上限値、下限値との間になるように、マグネットカップリング２３０の伝達トルクを調整して、マグネットカップリング２３０の脱調を防止する。すなわち、マグネットカップリング２３０の温度変化をフィードフォワードで発電機の負荷調整を行うことで、発電機１６が定格運転に移行した後の運転を装置最大の伝達動力付近で安定化できるので、排熱回収発電装置１０の発電効率を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the magnet coupling 230 is configured such that the torsion angle of the magnet coupling 230 is between the upper limit value and the lower limit value of the allowable value due to the history of temperature change. The transmission torque is adjusted to prevent the magnetic coupling 230 from stepping out. That is, by adjusting the load of the generator by feed-forwarding the temperature change of the magnet coupling 230, the operation after the generator 16 shifts to the rated operation can be stabilized near the maximum transmission power of the device, so that the exhaust heat The power generation efficiency of the recovered power generation apparatus 10 can be improved.

（第３の実施形態）
次に、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第３の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１０は、本発明の排熱回収発電装置の運転監視システムの第３の実施形態の概略構成図である。 (Third embodiment)
Next, the configuration of the third embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the operation monitoring system for the exhaust heat recovery power generator according to the present invention.

本実施形態では、マグネットカップリング３３０のねじれ角計測方法が第１及び第２の実施形態と異なる。すなわち、図１０に示す排熱回収発電装置の運転監視システム３００では、マグネットカップリング３３０のアウター側の支持部材３３６の外側に受動側磁石３３８と駆動側磁石３３４との間で発生する漏れ磁力を検出する外部磁力センサ３０２が設けられている。   In the present embodiment, the method for measuring the twist angle of the magnet coupling 330 is different from those in the first and second embodiments. That is, in the operation monitoring system 300 for the exhaust heat recovery power generator shown in FIG. 10, the leakage magnetic force generated between the passive magnet 338 and the drive magnet 334 is generated outside the outer support member 336 of the magnet coupling 330. An external magnetic force sensor 302 for detection is provided.

すなわち、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、マグネットカップリング３３０が捩れると、アウター側の受動側磁石３３８−１、３３８−２、３３８−３がインナー側の駆動側磁石３３４−１、３３４−２、３３４−３からずれる。このため、図１２に示すように、外部磁力センサ３０２で検出される磁力波形が捩れ前の波形Ｗ１から捩れ後の波形Ｗ２に変化する。本実施形態では、外部磁力センサ３０２がマグネットカップリング３３０の外側より漏れ磁力の変化を計測するので、ねじれ角検出部３１２は、外部磁力センサ３０２で検出する漏れ磁力の変化に基づいて、マグネットカップリング３３０のねじれ角を求める。このように、本実施形態では、外部からのマグネットカップリング３３０のねじれ角を計測できるので、センサ取出し部のシール及び設置が容易になる。   That is, as shown in FIGS. 11A and 11B, when the magnet coupling 330 is twisted, the outer passive magnets 338-1, 338-2, and 338-3 become the inner drive side magnet 334. -1, 334-2, 334-3. For this reason, as shown in FIG. 12, the magnetic force waveform detected by the external magnetic force sensor 302 changes from the waveform W1 before twisting to the waveform W2 after twisting. In this embodiment, since the external magnetic sensor 302 measures a change in leakage magnetic force from the outside of the magnet coupling 330, the torsion angle detection unit 312 is based on the change in leakage magnetic force detected by the external magnetic sensor 302. The twist angle of the ring 330 is obtained. Thus, in this embodiment, since the torsion angle of the magnet coupling 330 from the outside can be measured, the sensor extraction part can be easily sealed and installed.

本実施形態では、外部磁力センサ３０２の検出結果を元に、中央制御装置３１０のねじれ角検出部３１２が駆動側回転軸３３２と受動側回転軸３４０とのねじれ角を検出する。そして、温度特性判定部３１４で判定したマグネットカップリング３３０の温度特性も踏まえて、トルク適性判定部３１８が伝達トルクの適性を判定する。その後、中央制御装置３１０の負荷調整部３２０は、当該判定結果に基づいて、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整する流量調整部となるバルブ３５０を調整する。そして、中央制御装置３１０は、タービン１４への作用流体Ｆ１の流量を調整することによって、発電機１６への負荷を調整して、マグネットカップリング３３０の脱調を防止している。すなわち、本実施形態では、中央制御装置３１０は、第１及び第２の実施形態と同様に、ねじれ角検出部３１２と、温度特性判定部３１４と、許容トルク設定部３１６と、トルク適性判定部３１８と、負荷調整部３２０とを備え、第１及び第２の実施形態と同様に機能する。   In the present embodiment, based on the detection result of the external magnetic force sensor 302, the torsion angle detection unit 312 of the central controller 310 detects the torsion angle between the drive side rotation shaft 332 and the passive side rotation shaft 340. Then, based on the temperature characteristics of the magnet coupling 330 determined by the temperature characteristics determination unit 314, the torque aptitude determination unit 318 determines the aptitude of the transmission torque. Thereafter, the load adjustment unit 320 of the central control device 310 adjusts the valve 350 serving as a flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 based on the determination result. The central control device 310 adjusts the load on the generator 16 by adjusting the flow rate of the working fluid F1 to the turbine 14 to prevent the magnet coupling 330 from stepping out. That is, in the present embodiment, the central controller 310 is similar to the first and second embodiments in that the torsion angle detection unit 312, the temperature characteristic determination unit 314, the allowable torque setting unit 316, and the torque suitability determination unit. 318 and a load adjustment unit 320, which function in the same manner as in the first and second embodiments.

次に、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作について、図面を使用しながら説明する。図１３は、本実施形態の排熱回収発電装置の運転監視システムによる運転監視の動作を説明するフローチャートである。   Next, the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation monitoring operation by the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generator according to this embodiment.

まず、タービン１４の定格回転数を設定してから（工程Ｓ３１）、発電機１６の負荷を負荷調整部３２０で設定して（工程Ｓ３２）、排熱回収発電装置１０の定格運転を開始する。   First, after setting the rated rotational speed of the turbine 14 (step S31), the load of the generator 16 is set by the load adjustment unit 320 (step S32), and the rated operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is started.

次に、磁力センサ３０２がマグネットカップリング３３０の捩れに伴って、外部磁力センサ３０２が漏れ磁力変化を検出して、マグネットカップリング３３０のねじれ角を検出する（工程Ｓ３３）。   Next, as the magnetic sensor 302 twists the magnet coupling 330, the external magnetic sensor 302 detects a leakage magnetic force change, and detects the twist angle of the magnet coupling 330 (step S33).

工程Ｓ３３でねじれ角を検出したら、次に、マグネットカップリング３３０の周辺温度を熱電対等の温度センサ３０６で計測して（工程Ｓ３４）、排熱回収発電装置１０の運転中の温度変化を監視する。その後、マグネットカップリング３３０の伝達トルクが許容トルクの範囲内となる許容値内にあるか否かが判定される（工程Ｓ３５）。工程Ｓ３５で伝達トルクが許容値内にあると判定されると、排熱回収発電装置１０の運転継続の要否が確認され（工程３６）、運転継続が必要な場合は、工程Ｓ３２に戻り、運転継続が不要な場合は、排熱回収発電装置１０の運転を終了する。   If the twist angle is detected in step S33, the ambient temperature of the magnet coupling 330 is then measured by a temperature sensor 306 such as a thermocouple (step S34), and the temperature change during operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is monitored. . Thereafter, it is determined whether or not the transmission torque of the magnet coupling 330 is within an allowable value within the allowable torque range (step S35). When it is determined in step S35 that the transmission torque is within the allowable value, it is confirmed whether or not it is necessary to continue the operation of the exhaust heat recovery power generation apparatus 10 (step 36). When it is not necessary to continue the operation, the operation of the exhaust heat recovery power generator 10 is terminated.

一方、工程Ｓ３５で伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷設定値を補正する（工程Ｓ３７）。具体的には、マグネットカップリング３３０のねじれ角が閾値となる許容値を超えると、発電機１６の負荷を下げるように負荷設定値を補正する。このように、マグネットカップリング３３０の伝達トルクが許容値内にないと判定されると、発電機１６の負荷を下げることによって、マグネットカップリング３３０の伝達トルクが許容トルクを越えることが無くなるので、マグネットカップリング３３０の脱調を防止できる。   On the other hand, when it is determined in step S35 that the transmission torque is not within the allowable value, the load set value of the generator 16 is corrected (step S37). Specifically, when the torsion angle of the magnet coupling 330 exceeds an allowable value that is a threshold value, the load setting value is corrected so as to reduce the load on the generator 16. Thus, when it is determined that the transmission torque of the magnet coupling 330 is not within the allowable value, the transmission torque of the magnet coupling 330 does not exceed the allowable torque by reducing the load of the generator 16. The step-out of the magnet coupling 330 can be prevented.

また、本実施形態では、第１及び第２の実施形態と同様に、温度変化の履歴によりマグネットカップリング３３０のねじれ角が許容値の上限値、下限値との間になるように、マグネットカップリング３３０の伝達トルクを調整して、マグネットカップリング３３０の脱調を防止する。すなわち、マグネットカップリング３３０の温度変化をフィードフォワードで発電機の負荷調整を行うことで、発電機１６が定格運転に移行した後の運転を装置最大の伝達動力付近で安定化できるので、排熱回収発電装置１０の発電効率を向上させることができる。   In the present embodiment, similarly to the first and second embodiments, the magnet cup is configured such that the torsion angle of the magnet coupling 330 is between the upper limit value and the lower limit value of the allowable value based on the history of temperature change. The transmission torque of the ring 330 is adjusted to prevent the magnet coupling 330 from stepping out. That is, by adjusting the load of the generator by feed-forwarding the temperature change of the magnet coupling 330, the operation after the generator 16 shifts to the rated operation can be stabilized in the vicinity of the maximum transmission power of the apparatus. The power generation efficiency of the recovered power generation apparatus 10 can be improved.

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。   Although each embodiment of the present invention has been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. It will be possible. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、排熱回収発電装置、及び排熱回収発電装置の運転監視システムの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the exhaust heat recovery power generation apparatus and the operation monitoring system of the exhaust heat recovery power generation apparatus are not limited to those described in the embodiments of the present invention, and various modifications can be made.

１０ 排熱回収発電装置
１２ 加熱用熱交換器
１４ タービン
１６ 発電機
１８ 放熱用熱交換器
２０ ポンプ
２２ インバータ
２４−１〜２４−４ 配管
３０ マグネットカップリング
３２ 駆動側回転軸
３４ 駆動側磁石
３６ 支持部材
３７ 隔壁
３８ 受動側磁石
４０ 受動側回転軸
４６ 発電機側回転軸
５０ 流量調整部（流量調整バルブ）
１００ 運転監視システム
１１０ 中央制御装置
１１２ ねじれ角検出部
１１４ 温度特性判定部
１１６ 許容トルク設定部
１１８ トルク適性判定部
１２０ 負荷調整部
１２２ 記憶部
Ｆ１ 作動流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Waste heat recovery power generator 12 Heating heat exchanger 14 Turbine 16 Generator 18 Heat radiation heat exchanger 20 Pump 22 Inverter 24-1-24-4 Piping 30 Magnet coupling 32 Drive side rotating shaft 34 Drive side magnet 36 Support Member 37 Bulkhead 38 Passive side magnet 40 Passive side rotating shaft 46 Generator side rotating shaft 50 Flow rate adjusting unit (flow rate adjusting valve)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Operation monitoring system 110 Central controller 112 Torsion angle detection part 114 Temperature characteristic determination part 116 Permissible torque setting part 118 Torque aptitude determination part 120 Load adjustment part 122 Memory | storage part F1 Working fluid

Claims (6)

作動流体により回転するタービンが一端に設けられる駆動側回転軸の他端に複数の駆動側磁石が配置され、該複数の駆動側磁石と隔壁を介して対向する複数の受動側磁石が配置される支持部材を一端に設けられる受動側回転軸に、前記隔壁を介して前記駆動側磁石と前記受動側磁石との間に作用する伝達トルクを伝えるマグネットカップリングで前記タービンの回転出力を発電機に伝達する排熱回収発電装置の運転監視システムであって、
前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を検出するねじれ角検出部と、
前記マグネットカップリングの伝達トルクの最大値となる許容トルクを設定する許容トルク設定部と、
少なくとも前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクが前記許容トルクの範囲内にあるか否かを判定するトルク適性判定部と、
前記トルク適性判定部で前記伝達トルクが前記許容トルクを越えると判定されると、前記タービンの回転出力を低減させる負荷調整部と、を備えることを特徴とする排熱回収発電装置の運転監視システム。 A plurality of drive-side magnets are arranged at the other end of a drive-side rotating shaft provided at one end with a turbine rotated by a working fluid, and a plurality of passive-side magnets facing the plurality of drive-side magnets through a partition wall are arranged. A rotating output of the turbine is supplied to the generator by a magnet coupling that transmits a transmission torque acting between the drive side magnet and the passive side magnet to the passive side rotation shaft provided at one end via the partition wall. An operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generation device to transmit,
A torsion angle detector for detecting a torsion angle between the drive side rotation axis and the passive side rotation axis;
An allowable torque setting unit for setting an allowable torque that is a maximum value of the transmission torque of the magnet coupling;
A torque aptitude determination unit that determines whether or not the transmission torque is within the allowable torque range based on at least the twist angle;
An operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator, comprising: a load adjustment unit that reduces a rotational output of the turbine when the torque aptitude determination unit determines that the transmission torque exceeds the allowable torque. . 前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の近傍の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定結果に基づいて、少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石何れかの温度による磁力変化を示す温度特性を判定する温度特性判定部と、を更に備え、
前記許容トルク設定部は、少なくとも前記温度特性に基づいて、前記許容トルクを設定することを特徴とする請求項１に記載の排熱回収発電装置の運転監視システム。 A temperature sensor for measuring the temperature in the vicinity of the drive side magnet and the passive side magnet;
A temperature characteristic determination unit that determines a temperature characteristic indicating a magnetic force change due to the temperature of at least one of the driving side magnet and the passive side magnet based on the measurement result of the temperature sensor;
The operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator according to claim 1, wherein the allowable torque setting unit sets the allowable torque based on at least the temperature characteristic. 前記駆動側回転軸の一部に設けた被検知体を検出して前記駆動側回転軸の回転に応じたパルス波形を計測する駆動側センサと、
前記受動側回転軸の一部に設けた被検知体を検出して前記受動側回転軸の回転に応じたパルス波形を計測する受動側センサと、を更に備え、
前記ねじれ角検出部は、前記駆動側センサと前記受動側センサでそれぞれ計測した前記パルス波形の位相差に基づいて、前記ねじれ角を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収発電装置の運転監視システム。 A drive-side sensor that detects a detected object provided on a part of the drive-side rotation shaft and measures a pulse waveform according to the rotation of the drive-side rotation shaft;
A passive sensor that detects a detection object provided on a part of the passive rotation axis and measures a pulse waveform according to the rotation of the passive rotation axis; and
The exhaust angle according to claim 1 or 2, wherein the torsion angle detection unit detects the torsion angle based on a phase difference between the pulse waveforms respectively measured by the driving side sensor and the passive side sensor. Operation monitoring system for heat recovery generator. 前記駆動側回転軸の他端側又は前記支持部材の何れかに前記受動側磁石又は前記駆動側磁石の磁力を検出する磁力センサを更に備え、
前記ねじれ角検出部は、前記磁力センサが検出する前記受動側磁石又は前記駆動側磁石の磁力変化に基づいて、前記ねじれ角を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収発電装置の運転監視システム。 A magnetic force sensor for detecting the magnetic force of the passive side magnet or the driving side magnet on either the other end side of the driving side rotating shaft or the support member;
3. The exhaust heat according to claim 1, wherein the twist angle detection unit detects the twist angle based on a change in magnetic force of the passive magnet or the drive magnet detected by the magnetic sensor. Operation monitoring system for recovered power generation equipment. 前記支持部材の外側に前記受動側磁石と前記駆動側磁石との間で発生する漏れ磁力を検出する外部磁力センサを更に備え、
前記ねじれ角検出部は、前記外部磁力センサで検出する前記漏れ磁力に基づいて、前記ねじれ角を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収発電装置の運転監視システム。 An external magnetic force sensor for detecting a leakage magnetic force generated between the passive magnet and the driving magnet on the outside of the support member;
The operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator according to claim 1 or 2, wherein the torsion angle detection unit detects the torsion angle based on the leakage magnetic force detected by the external magnetic force sensor. 前記タービンに送る前記作動流体の流量を調整する流量調整部が更に備わり、
前記負荷調整部は、前記流量調整部を制御することによって、前記作動流体の流量を調整することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の排熱回収発電装置の運転監視システム。 A flow rate adjusting unit for adjusting a flow rate of the working fluid to be sent to the turbine;
The operation monitoring system for an exhaust heat recovery power generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the load adjustment unit adjusts the flow rate of the working fluid by controlling the flow rate adjustment unit.

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