JP6185338B2 - Power generator - Google Patents

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Description

本発明は、作動流体を利用した発電装置に関するものである。   The present invention relates to a power generation device using a working fluid.

一般に、ディーゼル機関による発電プラント設備において、ディーゼル機関用発電機とは別に、ディーゼル機関からの排熱によって生成した蒸気を用いて発電する蒸気タービンを備えた発電設備が知られている。   Generally, in a power plant facility using a diesel engine, a power generation facility including a steam turbine that generates power using steam generated by exhaust heat from the diesel engine is known separately from a generator for a diesel engine.

従来より、このような廃熱によって生成した蒸気を用いて発電する蒸気タービンを備えた発電設備としては、蒸気タービンが非常停止した場合に過熱蒸気管内の蒸気圧力が過剰に大きくなって蒸気タービンを壊してしまうことを防止するために、バイパス配管を設けて蒸気を復水器へと逃がすように構成されたものが提案されている。   Conventionally, as a power generation facility equipped with a steam turbine that generates power using steam generated by such waste heat, the steam pressure in the superheated steam pipe becomes excessively large when the steam turbine stops in an emergency. In order to prevent breakage, there has been proposed a structure in which a bypass pipe is provided to allow steam to escape to the condenser.

この発電設備は、過熱蒸気管とバイパス配管との分岐点よりも下流側の過熱蒸気管に、圧力制御弁および蒸気流量調整弁を設けているので、これら圧力制御弁および蒸気流量調整弁を閉じ、バイパス配管に設けたダンプ弁を開くことで、過熱蒸気管を介して供給される蒸気は、バイパス配管に逃がすことを可能にしていた（例えば、特許文献１参照）。   In this power generation facility, a pressure control valve and a steam flow rate adjusting valve are provided in the superheated steam tube downstream of the branch point between the superheated steam tube and the bypass pipe. Therefore, the pressure control valve and the steam flow rate adjusting valve are closed. The steam supplied through the superheated steam pipe can be released to the bypass pipe by opening a dump valve provided in the bypass pipe (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第２０１２／１８００４号International Publication No. 2012/180404

しかし、上記従来の発電設備は、蒸気をバイパス配管に逃がす際、分岐点よりも下流側の過熱蒸気管に設けられた圧力調整弁および蒸気流量調整弁を閉じるので、これら圧力調整弁および蒸気流量調整弁よりも下流側の蒸気は蒸気タービンに流入してしまうため、蒸気タービンの破損を招く可能性がある。   However, the conventional power generation equipment closes the pressure regulating valve and the steam flow regulating valve provided in the superheated steam pipe downstream from the branch point when the steam is released to the bypass pipe. Since the steam on the downstream side of the regulating valve flows into the steam turbine, the steam turbine may be damaged.

本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、膨張機の非常停止を要する緊急時に、故障することなく作動流体を逃がすことができる発電装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a power generator that can release a working fluid without failure in an emergency that requires an emergency stop of an expander.

上記課題を解決するための本発明に係る発電装置は、供給経路を流れる作動流体が膨張機に供給されて膨張機が駆動されることで、当該膨張機に接続された発電機による発電が行われる発電装置であって、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、供給経路における、当該供給経路を流れる作動流体の供給量を調整する調量弁よりも下流側であって、当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられたものである。 The power generation device according to the present invention for solving the above-described problems is such that the working fluid flowing through the supply path is supplied to the expander and the expander is driven to generate power by the generator connected to the expander. A bypass path that bypasses the supply path to the discharge path is provided between the supply path and the discharge path of the expander, and the supply amount of the working fluid that flows through the supply path in the supply path The first shut-off valve is provided on the downstream side of the metering valve for adjusting the flow rate and upstream of the branch point between the supply route and the bypass route, and the bypass valve is provided on the bypass route. Is.

上記発電装置において、排出経路における当該排出経路とバイパス経路との合流点よりも上流側には、第二遮断弁が設けられたものであってもよい。   In the power generation device, a second shut-off valve may be provided on the upstream side of the junction point between the discharge path and the bypass path in the discharge path.

上記発電装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも下流側には、第三遮断弁が設けられたものであってもよい。   In the above power generator, a third shut-off valve may be provided on the downstream side of a branch point between the supply path and the bypass path in the supply path.

上記発電装置において、緊急時に、バイパス弁を開け、このバイパス弁を開けるのと同時またはバイパス弁を開けた後に第一遮断弁を閉じるように制御する制御部を有するものであってもよい。   The power generator may include a control unit that controls to open the bypass valve and close the first shut-off valve simultaneously with opening the bypass valve or after opening the bypass valve in an emergency.

上記発電装置において、緊急時に、バイパス弁を開け、このバイパス弁を開けるのと同時またはバイパス弁を開けた後に第一遮断弁および第二遮断弁を閉じるように制御する制御部を有するものであってもよい。   The power generator has a control unit that controls to open the bypass valve and close the first shut-off valve and the second shut-off valve simultaneously with opening the bypass valve or after opening the bypass valve in an emergency. May be.

上記発電装置において、始動時に、第三遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開けて配管に溜まったドレン水を排水するように制御する制御部を有するものであってもよい。   The power generator may include a control unit that controls to close the third shut-off valve and open the bypass valve to drain the drain water accumulated in the pipe at the time of starting.

上記発電装置において、作動流体が水蒸気となされたものであってもよい。   In the above power generator, the working fluid may be steam.

上記発電装置において、発電機が誘導発電機であってもよい。   In the power generator, the generator may be an induction generator.

上記発電装置において、膨張機が発電機と直結されたスクロールであってもよい。   In the power generator, the expander may be a scroll directly connected to the generator.

本発明によると、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路を設け、供給経路における、当該供給経路を流れる作動流体の供給量を調整する調量弁よりも下流側であって、当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側には、第一遮断弁を設け、バイパス経路には、バイパス弁を設けているので、発電機の緊急停止時にバイパス弁を開け、第一遮断弁を閉じても、この第一遮断弁よりも下流側の供給経路は、バイパス経路によってバイパスされるので、第一遮断弁を閉じた後に作動流体が膨張機に流入することによって膨張機が壊れるようなことを避けることができる。 According to the present invention, a bypass path that bypasses the supply path to the discharge path is provided between the supply path and the discharge path of the expander, and the supply amount of the working fluid that flows through the supply path in the supply path is adjusted. Since the first shutoff valve is provided downstream of the metering valve and upstream of the branch point between the supply route and the bypass route, the bypass valve is provided in the bypass route. Even if the bypass valve is opened and the first shut-off valve is closed during an emergency stop, the supply path downstream from the first shut-off valve is bypassed by the bypass path. It is possible to prevent the expander from being broken by flowing into the expander.

本発明に係る発電装置の全体構成の概略図である。It is the schematic of the whole structure of the electric power generating apparatus which concerns on this invention. 本発明の他の実施の形態に係る発電装置の全体構成の概略図である。It is the schematic of the whole structure of the electric power generating apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態に係る発電装置の全体構成の概略図である。It is the schematic of the whole structure of the electric power generating apparatus which concerns on further another embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明に係る発電装置１の全体構成の概略を示している。   FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of a power generator 1 according to the present invention.

この発電装置１は、供給経路１１を流れる水蒸気がスクロール膨張機２に供給されてスクロール膨張機２が駆動されることで、当該スクロール膨張機２に接続された誘導発電機３による発電が行われる発電装置１であって、スクロール膨張機２の供給経路１１と排出経路１２との間には、供給経路１１から排出経路１２へとバイパスするバイパス経路１３が設けられ、供給経路１１における当該供給経路１１とバイパス経路１３との分岐点Ａよりも上流側には、第一遮断弁４１が設けられ、バイパス経路１３には、バイパス弁４２が設けられたものである。   In this power generator 1, the steam flowing through the supply path 11 is supplied to the scroll expander 2 and the scroll expander 2 is driven, so that the induction generator 3 connected to the scroll expander 2 generates power. In the power generation apparatus 1, a bypass path 13 that bypasses the supply path 11 to the discharge path 12 is provided between the supply path 11 and the discharge path 12 of the scroll expander 2. The first shutoff valve 41 is provided upstream of the branch point A between the first and second bypass passages 13 and 13, and the bypass valve 42 is provided in the bypass passage 13.

供給経路１１は、水蒸気の供給源からスクロール膨張機２の供給口に接続されており、この供給経路１１の上流側から供給される水蒸気によってスクロール膨張機２を駆動するように構成されている。この供給経路１１には、調量弁４０が設けられており、スクロール膨張機２の駆動源となる水蒸気の供給量は、制御部１０によって調量弁４０の開閉度を制御することで調整される。この際、制御部１０は、供給経路１１における調量弁４０の入口側（上流側）に設けた圧力センサＰ１およびスクロール膨張機２の入口側（上流側）に設けた圧力センサＰ２によって圧力を管理しながら調量弁４０の開閉制御を行うようになされている。また、供給経路１１の最上流側には、当該供給経路１１を流れる水蒸気中の異物を濾過するためのストレーナ１１ａが設けられている。また、供給経路１１は、調量弁４０の下流側であって、バイパス経路１３との分岐点Ａの上流側に、第一遮断弁４１が設けられている。この第一遮断弁４１は、通常時は開いた状態となっており、スクロール膨張機２への水蒸気を遮断する必要が生じた場合には、制御部１０による制御によって閉じた状態となって供給経路１１を流れる水蒸気を遮断できるようになされている。   The supply path 11 is connected to a supply port of the scroll expander 2 from a supply source of water vapor, and is configured to drive the scroll expander 2 with water vapor supplied from the upstream side of the supply path 11. The supply path 11 is provided with a metering valve 40, and the supply amount of water vapor serving as a drive source for the scroll expander 2 is adjusted by the controller 10 by controlling the degree of opening and closing of the metering valve 40. The At this time, the control unit 10 controls the pressure by the pressure sensor P1 provided on the inlet side (upstream side) of the metering valve 40 in the supply path 11 and the pressure sensor P2 provided on the inlet side (upstream side) of the scroll expander 2. Opening / closing control of the metering valve 40 is performed while managing. Further, a strainer 11 a for filtering foreign matter in the water vapor flowing through the supply path 11 is provided on the most upstream side of the supply path 11. The supply path 11 is provided downstream of the metering valve 40 and upstream of the branch point A with the bypass path 13. The first shut-off valve 41 is normally open, and when it becomes necessary to shut off the water vapor to the scroll expander 2, the first shut-off valve 41 is closed by the control of the control unit 10 and supplied. The water vapor flowing through the path 11 can be blocked.

排出経路１２は、その一端が、スクロール膨張機２の排出口に接続されている。この排出経路１２は、その他端が、バイパス経路１３との合流点Ｂの下流側に、凝縮器５を経て復水タンク６に接続されている。これにより、スクロール膨張機２を通過後の水蒸気は、凝縮器５で二次冷却水と熱交換により凝縮液化された後、復水タンク６に貯留される。排出経路１２における凝縮器５の出口には、温度センサＴ１が設けられ、二次冷却水経路５１における凝縮器５の出口には、温度センサＴ２が設けられている。制御部１０は、温度センサＴ１から排出経路１２を通過する凝縮水の温度を測定し、温度センサＴ２から二次冷却水経路５１を通過する熱交換後の二次冷却水の温度を測定し、凝縮器５による水蒸気と二次冷却水との熱交換具合を制御できるようになされている。   One end of the discharge path 12 is connected to the discharge port of the scroll expander 2. The other end of the discharge path 12 is connected to the condensate tank 6 via the condenser 5 on the downstream side of the junction B with the bypass path 13. Thereby, the water vapor after passing through the scroll expander 2 is condensed and liquefied by the condenser 5 by heat exchange with the secondary cooling water, and then stored in the condensate tank 6. A temperature sensor T1 is provided at the outlet of the condenser 5 in the discharge path 12, and a temperature sensor T2 is provided at the outlet of the condenser 5 in the secondary cooling water path 51. The control unit 10 measures the temperature of the condensed water passing through the discharge path 12 from the temperature sensor T1, measures the temperature of the secondary cooling water after heat exchange passing through the secondary cooling water path 51 from the temperature sensor T2, The heat exchange between the water vapor and the secondary cooling water by the condenser 5 can be controlled.

バイパス経路１３は、その一端が、供給経路１１に設けられた第一遮断弁４１の下流側とスクロール膨張機２の供給口との間に接続され、他端が、スクロール膨張機２の排出口の下流側と凝縮器5の入口の上流側との間に接続されている。これによってバイパス経路１３は、供給経路１１と排出経路１２との間をバイパスするように設けられている。また、バイパス経路１３には、バイパス弁４２が設けられている。このバイパス弁４２は、通常時は閉じた状態となっており、供給経路１１の水蒸気をスクロール膨張機２に供給せずに排出経路１２へ排出させたい場合には、制御部１０による制御によって開いた状態となり、供給経路１１を流れる水蒸気を、排出経路１２へと排出できるようになされている。   One end of the bypass path 13 is connected between the downstream side of the first shut-off valve 41 provided in the supply path 11 and the supply port of the scroll expander 2, and the other end is the discharge port of the scroll expander 2. Is connected to the upstream side of the inlet of the condenser 5. Thus, the bypass path 13 is provided so as to bypass between the supply path 11 and the discharge path 12. Further, a bypass valve 42 is provided in the bypass path 13. The bypass valve 42 is normally closed. When the water vapor in the supply path 11 is discharged to the discharge path 12 without being supplied to the scroll expander 2, the bypass valve 42 is opened by the control of the control unit 10. In this state, water vapor flowing through the supply path 11 can be discharged to the discharge path 12.

復水タンク６に貯留された凝縮水は、給水経路１４に設けられたポンプ７により、エンジン排熱を利用する蒸発器９でエンジン排熱の吸収に利用された後、再度、水蒸気となって供給経路１１へと供給される。この復水タンク６には、圧力センサＰ４および液レベルセンサＬが設けられており、制御部１０は、圧力センサＰ４によって凝縮具合をチェックするとともに、液レベルセンサＬによって復水タンク６内の凝縮水の量をチェックすることができるようになされている。   The condensed water stored in the condensate tank 6 is used to absorb the engine exhaust heat by the evaporator 9 that uses the engine exhaust heat by the pump 7 provided in the water supply path 14, and then becomes water vapor again. It is supplied to the supply path 11. The condensate tank 6 is provided with a pressure sensor P4 and a liquid level sensor L. The control unit 10 checks the degree of condensation by the pressure sensor P4 and condenses in the condensate tank 6 by the liquid level sensor L. It is designed so that the amount of water can be checked.

スクロール膨張機２は、当該スクロール膨張機２に定められた定格回転数、例えば１８００〜３６００ｒｐｍで回転するように構成されており、誘導発電機３と直結できるようになされている。   The scroll expander 2 is configured to rotate at a rated rotation speed determined for the scroll expander 2, for example, 1800 to 3600 rpm, and can be directly connected to the induction generator 3.

誘導発電機３は、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクよりも、当該誘導発電機３に直結されたスクロール膨張機２の回転による回転トルクが大きくなると、すべりが発生して発電機として機能することとなる。この誘導発電機３は、前記回転トルクが負荷トルクよりも小さくなると電動機として機能する。誘導発電機３は、電磁開閉器８１によって、電気系統８に接続および切断できるように構成されている。   When the rotational torque generated by the rotation of the scroll expander 2 directly connected to the induction generator 3 becomes larger than the load torque of the rotating magnetic field generated by the supply of the excitation current, the induction generator 3 generates slip and the generator Will function as. The induction generator 3 functions as an electric motor when the rotational torque becomes smaller than the load torque. The induction generator 3 is configured to be connected to and disconnected from the electrical system 8 by an electromagnetic switch 81.

このようにして構成される発電装置１は、供給経路１１から供給される水蒸気を、調量弁４０によって調整してスクロール膨張機２に供給し、当該スクロール膨張機２と直結された誘導発電機３を発電機として作動させることで、発電される。発電によって得られた電力は、電磁開閉器８１を介して電気系統８へと給電される。   The power generator 1 configured as described above adjusts the water vapor supplied from the supply path 11 by the metering valve 40 and supplies it to the scroll expander 2, and the induction generator directly connected to the scroll expander 2. Electric power is generated by operating 3 as a generator. The electric power obtained by the power generation is fed to the electric system 8 via the electromagnetic switch 81.

スクロール膨張機２に供給され、当該スクロール膨張機２を駆動させた後の水蒸気は、凝縮器５で凝縮水とした後、復水タンク６に貯留される。この貯留された凝縮水は、復水タンク6に接続された排水経路１４からポンプ７によって、エンジン排熱を利用する蒸発器９へと供給され、エンジン排熱の吸収に利用された後、再度、水蒸気となって供給経路１１へと供給される。この際、エンジン発熱は、例えば、主発電機となるディーゼル機関などのエンジンから排出された排ガスから回収することができる。なお、蒸発器９は、エンジン排熱を利用するものに限定されるものではなく、地熱や太陽熱、工場廃熱などを利用するものであってもよい。   The water vapor supplied to the scroll expander 2 and driving the scroll expander 2 is condensed in the condenser 5 and then stored in the condensate tank 6. The stored condensed water is supplied from the drainage path 14 connected to the condensate tank 6 to the evaporator 9 using the engine exhaust heat by the pump 7 and used for absorbing the engine exhaust heat. The water vapor is supplied to the supply path 11. At this time, the engine heat can be recovered from exhaust gas discharged from an engine such as a diesel engine serving as a main generator. The evaporator 9 is not limited to the one that uses engine exhaust heat, and may use geothermal heat, solar heat, factory waste heat, or the like.

以後、上記動作が繰り返されて発電が継続される。   Thereafter, the above operation is repeated and power generation is continued.

この発電装置１の運転状態において、スクロール膨張機２には、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクが発生している。したがって、このような運転状況から、急に停電になったり、系統解列を起こしたりして励磁電流が遮断されてしまうと、スクロール膨張機２は、負荷トルクが無くなって暴走してしまい、定格回転数を超えて過剰に回転してしまうことが懸念されるので、スクロール膨張機２の非常停止が必要となる。   In the operating state of the power generator 1, the scroll expander 2 generates a load torque of a rotating magnetic field generated by supplying an excitation current. Accordingly, if the excitation current is interrupted due to a sudden power failure or system disconnection from such an operating situation, the scroll expander 2 runs out of control with no load torque. Since there is a concern that the rotation will exceed the number of rotations, the scroll expander 2 needs to be emergency stopped.

そこで、本発明の発電装置１の制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、バイパス経路１３のバイパス弁４２を開き、このバイパス弁４２を開くタイミングと同じか少し遅れて第一遮断弁４１を閉じるようになされている。   In view of this, the controller 10 of the power generator 1 of the present invention opens the bypass valve 42 of the bypass path 13 in the event of an emergency in which the excitation current is interrupted due to a power failure or disconnection of the system. The first shut-off valve 41 is closed at the same timing or a little later than the opening timing.

すなわち、バイパス弁４２を開くことで、スクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁４２が設けられたバイパス経路１３から排出経路１２へと逃がすことができ、スクロール膨張機２の暴走を抑えることができることとなる。また、第一遮断弁４１を閉じることにより、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を完全に停止することができることとなり、当該スクロール膨張機２の暴走による故障を防止することができることとなる。この第一遮断弁４１は、供給経路１１における分岐点Ａよりも上流側に設けているので、第一遮断弁４１を遮断しても、供給経路１１における分岐点Ａよりも下流側の水蒸気は、バイパス経路１３を介して排出経路１２側へと逃がすことができる。したがって、第一遮断弁４１を閉じることによって、その下流側に残存している水蒸気がスクロール膨張機２へ流入することも防止することができる。   That is, by opening the bypass valve 42, water vapor supplied to the scroll expander 2 can be released from the bypass path 13 provided with the bypass valve 42 to the discharge path 12, and the scroll expander 2 can be runaway. It can be suppressed. Further, by closing the first shutoff valve 41, the supply of water vapor to the scroll expander 2 can be completely stopped, and failure due to the runaway of the scroll expander 2 can be prevented. Since the first shutoff valve 41 is provided on the upstream side of the branch point A in the supply path 11, even if the first shutoff valve 41 is shut off, the water vapor on the downstream side of the branch point A in the supply path 11 remains. Then, it can escape to the discharge path 12 side via the bypass path 13. Therefore, by closing the first shutoff valve 41, it is possible to prevent the water vapor remaining on the downstream side from flowing into the scroll expander 2.

なお、バイパス弁４２を開けるよりも先に第一遮断弁４１を閉じてしまうと、第一遮断弁４１よりも下流側の供給経路１１に溜まる水蒸気がスクロール膨張機２へ流入して暴走を引き起こすことが懸念される。したがって、制御部１０は、バイパス弁４２を開けると同時か少し遅れて第一遮断弁４１を閉じるように制御するようになされている。   If the first shutoff valve 41 is closed before the bypass valve 42 is opened, water vapor accumulated in the supply path 11 on the downstream side of the first shutoff valve 41 flows into the scroll expander 2 and causes a runaway. There is concern. Therefore, the control unit 10 controls to close the first shut-off valve 41 at the same time or after a slight delay when the bypass valve 42 is opened.

このように制御することで、急に停電になったり、系統解列を起こしたりするような緊急時になった場合であっても、スクロール膨張機２の過剰回転による故障を防止することができる。   By controlling in this way, it is possible to prevent a malfunction due to excessive rotation of the scroll expander 2 even in the case of an emergency such as a sudden power failure or system disconnection.

図２は、本発明の他の実施の形態に係る発電装置１ａを示している。図２において、図１に示す発電装置１と同部材については同符号を付して説明を省略する。   FIG. 2 shows a power generator 1a according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same members as those of the power generation apparatus 1 shown in FIG.

この発電装置１ａは、排出経路１２における、当該排出経路１２とバイパス経路１３との合流点Ｂよりも上流側に、すなわち、スクロール膨張機２の排出口と合流点Ｂとの間の排出経路１２に、第二遮断弁４３が設けられている。   This power generator 1a is located upstream of the junction B of the discharge path 12 and bypass path 13 in the discharge path 12, that is, the discharge path 12 between the outlet of the scroll expander 2 and the junction B. In addition, a second shut-off valve 43 is provided.

この第二遮断弁４３は、制御部１０によって、以下のように制御される。   The second shutoff valve 43 is controlled by the control unit 10 as follows.

すなわち、本発明の発電装置１ａの制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、バイパス経路１３のバイパス弁４２を開き、このバイパス弁４２を開くタイミングと同じか少し遅れて第一遮断弁４１および第二遮断弁４３を閉じるようになされている。すなわち、バイパス弁４２を開くことで、スクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁４２が設けられたバイパス経路１３から排出経路１２へと逃がすことができ、スクロール膨張機２の暴走を抑えることができることとなる。また、第一遮断弁４１を閉じることにより、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を完全に停止することができることとなり、当該スクロール膨張機２の暴走による故障を防止することができることとなる。さらに、第二遮断弁４３を閉じることにより、スクロール膨張機２の排出側への水蒸気の抜けを防止し、当該スクロール膨張機２の回転にブレーキを掛ける役割を果たすこととなる。   That is, the control unit 10 of the power generator 1a according to the present invention opens the bypass valve 42 of the bypass path 13 in the case of an emergency in which the excitation current is interrupted due to a power failure or disconnection of the system. The first shut-off valve 41 and the second shut-off valve 43 are closed at the same timing or slightly later than the opening timing. That is, by opening the bypass valve 42, water vapor supplied to the scroll expander 2 can be released from the bypass path 13 provided with the bypass valve 42 to the discharge path 12, and the scroll expander 2 can be runaway. It can be suppressed. Further, by closing the first shutoff valve 41, the supply of water vapor to the scroll expander 2 can be completely stopped, and failure due to the runaway of the scroll expander 2 can be prevented. Furthermore, by closing the second shut-off valve 43, water vapor is prevented from escaping to the discharge side of the scroll expander 2, and the rotation of the scroll expander 2 is braked.

なお、バイパス弁４２を開けるよりも先に第一遮断弁４１を閉じてしまうと、第一遮断弁４１よりも下流側の供給経路１１に溜まる水蒸気がスクロール膨張機２へ流入して暴走を引き起こすことが懸念される。また、バイパス弁４２を開けるよりも先に第二遮断弁４３を閉じてしまうと、当該第二遮断弁４３よりも上流側の排出経路１２に溜まる水蒸気の圧力が過剰に上昇してしまうことになる。したがって、制御部１０は、バイパス弁４２を開けると同時か少し遅れて、第一遮断弁４１および第二遮断弁４３を閉じるように制御するようになされている。   If the first shutoff valve 41 is closed before the bypass valve 42 is opened, water vapor accumulated in the supply path 11 on the downstream side of the first shutoff valve 41 flows into the scroll expander 2 and causes a runaway. There is concern. In addition, if the second shutoff valve 43 is closed before the bypass valve 42 is opened, the pressure of water vapor accumulated in the discharge path 12 upstream of the second shutoff valve 43 is excessively increased. Become. Therefore, the control unit 10 controls to close the first shut-off valve 41 and the second shut-off valve 43 at the same time or slightly after the bypass valve 42 is opened.

このように制御することで、急に停電になったり、系統解列を起こしたりするような緊急時になった場合であっても、スクロール膨張機２の故障を防止することができる。   By controlling in this way, it is possible to prevent a failure of the scroll expander 2 even in the case of an emergency such as a sudden power failure or system disconnection.

図３は、本発明のさらに他の実施の形態に係る発電装置１ｂを示している。図３において、図１に示す発電装置１と同部材については同符号を付して説明を省略する。   FIG. 3 shows a power generator 1b according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those of the power generation apparatus 1 shown in FIG.

この発電装置１ｂは、供給経路１１における、当該供給経路１１とバイパス経路１３との分岐点Ａよりも下流側に、すなわち、スクロール膨張機２の供給口と分岐点Ａとの間の供給経路１１に、第三遮断弁４４が設けられている。   The power generation device 1b is provided downstream of the branch point A between the supply path 11 and the bypass path 13 in the supply path 11, that is, the supply path 11 between the supply port of the scroll expander 2 and the branch point A. In addition, a third shut-off valve 44 is provided.

供給経路１１の上流側には、ストレーナ１１ａを設けているが、ストレーナ１１ａよりも下流側の供給経路１１は、発電装置１ｂの停止によって配管内部に錆やコンタミなどの異物が発生することがある。また、このような異物とともに配管内に溜まっていた凝縮水は、始動時にスクロール膨張機２ｂへと供給される高圧の水蒸気によって、ウォーターハンマーとなり、スクロール膨張機２を壊してしまうことが懸念される。   Although the strainer 11a is provided on the upstream side of the supply path 11, the supply path 11 on the downstream side of the strainer 11a may generate foreign matters such as rust and contamination in the pipe due to the stop of the power generation device 1b. . Moreover, there is a concern that the condensed water accumulated in the pipe together with such foreign substances becomes a water hammer due to the high-pressure steam supplied to the scroll expander 2b at the time of starting and breaks the scroll expander 2. .

そこで、本発明に係る発電装置１ｂの制御部１０は、始動時に、以下のように制御するようになされている。   Therefore, the control unit 10 of the power generator 1b according to the present invention is controlled as follows at the time of starting.

すなわち、発電装置１ｂの制御部１０は、始動時に第三遮断弁４４を閉じるとともに、バイパス弁４２を開き、スクロール膨張機２に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路１３から排出経路１２へと流す。そして、バイパス経路１３へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁４２を閉じ、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２への水蒸気の供給を開始する。   That is, the control unit 10 of the power generator 1b closes the third shut-off valve 44 at the time of start-up, opens the bypass valve 42, does not supply water vapor to the scroll expander 2, and discharges water vapor from the bypass path 13 for a while. Flow to path 12. Then, after sufficiently flowing water vapor into the bypass path 13, the bypass valve 42 is closed, the third shut-off valve 44 is opened, and supply of water vapor to the scroll expander 2 is started.

これにより、発電装置１ｂは、異物がスクロール膨張機２へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機２を壊してしまうことを防止できる。   Thereby, the power generator 1b can prevent foreign matter from entering the scroll expander 2, and can also prevent the condensed water from becoming a water hammer and destroying the scroll expander 2.

なお、この発電装置１ｂは、上記した図２に示す発電装置１ａに設けられた第二遮断弁４３が設けられた構成としてもよい。   In addition, this electric power generating apparatus 1b is good also as a structure provided with the 2nd cutoff valve 43 provided in the above-mentioned electric power generating apparatus 1a shown in FIG.

なお、上記した各実施の形態において、発電装置１、1ａ、１bは、スクロール膨張機２を用いているが、この膨張機としては、蒸気タービンであってもよい。   In each of the above-described embodiments, the power generators 1, 1a, 1b use the scroll expander 2, but the expander may be a steam turbine.

また、上記した各実施の形態において、発電装置１、1ａ、１bは、水蒸気を作動流体としているが、作動流体としてはこのような水蒸気に限定されるものではなく、この種の排熱発電に使用される各種の作動流体であってもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the power generators 1, 1a, and 1b use steam as a working fluid, but the working fluid is not limited to such steam, and this kind of exhaust heat power generation is used. Various working fluids may be used.

さらに、上記した各実施の形態において、発電装置１、1ａ、１bは、誘導発電機３を使用しているが、発電機としては、このような誘導発電機３に限定されるものではなく、停電や系統解列などの緊急時に負荷トルクが無くなってしまうような発電機であれば、他の誘導発電機や同期発電機であってもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the power generators 1, 1a, 1b use the induction generator 3, but the generator is not limited to such an induction generator 3, Any other induction generator or synchronous generator may be used as long as the generator loses the load torque in the event of an emergency such as a power failure or system disconnection.

さらに、上記した各実施の形態において、発電装置１、1ａ、１bは、供給経路１１における分岐点Ａよりも上流側に第一遮断弁４１を設けることで、バイパス経路１３におけるバイパス弁４２を開いた際に、分岐点Ａよりも下流側の供給経路１１の水蒸気の圧力を、バイパス経路１３を介して排出経路１２へと逃がすように構成されているが、この分岐点Ａよりも下流側の供給経路１１における水蒸気の圧力を逃がすことを考慮する必要がなければ、第一遮断弁４１に代えて、分岐点Ａの位置に切替弁（図示省略）を設けてもよい。この場合、切替弁（図示省略）は、通常時は分岐点Ａの上流側の供給経路１１と下流側の供給経路１１とを連絡し、緊急時には分岐点Ａの下流側とバイパス経路１３とを連絡するように切り替えられるように構成されたものであってもよいし、通常時は分岐点Ａの上流側の供給経路１１と下流側の供給経路１１とを連絡し、緊急時には分岐点Ａの上流側とバイパス経路１３とを連絡するように切り替えられるように構成されたものであってもよい。前者の切替弁（図示省略）の場合、緊急時に切り替えた後は、供給経路１１の上流側からの水蒸気の供給を止めることができるとともに、分岐点Ａの下流側の供給経路１１の水蒸気の圧力を、バイパス経路１３を介して排出経路１２に逃がすことができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the power generators 1, 1 a, 1 b open the bypass valve 42 in the bypass path 13 by providing the first cutoff valve 41 upstream of the branch point A in the supply path 11. In this case, the water vapor pressure in the supply path 11 downstream from the branch point A is configured to escape to the discharge path 12 via the bypass path 13. If it is not necessary to consider releasing the water vapor pressure in the supply path 11, a switching valve (not shown) may be provided at the position of the branch point A instead of the first shutoff valve 41. In this case, the switching valve (not shown) normally connects the supply path 11 on the upstream side of the branch point A and the supply path 11 on the downstream side, and connects the downstream side of the branch point A and the bypass path 13 in an emergency. It may be configured to be switched so as to communicate with each other. In normal times, the supply path 11 on the upstream side of the branch point A is connected to the supply path 11 on the downstream side. It may be configured to be switched so as to connect the upstream side and the bypass path 13. In the case of the former switching valve (not shown), after switching in an emergency, the supply of water vapor from the upstream side of the supply path 11 can be stopped, and the water vapor pressure in the supply path 11 downstream of the branch point A Can be released to the discharge path 12 via the bypass path 13.

１ 発電装置
１ａ 発電装置
１ｂ 発電装置
１０ 制御部
１１ 供給経路
１２ 排出経路
１３ バイパス経路
２ スクロール膨張機（膨張機）
３ 誘導発電機（発電機）
４１ 第一遮断弁
４２ バイパス弁
４３ 第二遮断弁
４４ 第三遮断弁
Ａ 分岐点
Ｂ 合流点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 1a Power generator 1b Power generator 10 Control part 11 Supply path 12 Discharge path 13 Bypass path 2 Scroll expander (expander)
3 Induction generator (generator)
41 First shut-off valve 42 Bypass valve 43 Second shut-off valve 44 Third shut-off valve A Branch point B Junction point

Claims (9)

供給経路を流れる作動流体が膨張機に供給されて膨張機が駆動されることで、当該膨張機に接続された発電機による発電が行われる発電装置であって、
膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、供給経路における、当該供給経路を流れる作動流体の供給量を調整する調量弁よりも下流側であって、当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられたことを特徴とする発電装置。 The working fluid flowing through the supply path is supplied to the expander, and the expander is driven to generate power by the generator connected to the expander,
A bypass path that bypasses the supply path to the discharge path is provided between the supply path and the discharge path of the expander. From the metering valve that adjusts the supply amount of the working fluid that flows through the supply path in the supply path A first shutoff valve is provided on the downstream side of the supply path and the bypass path, and a bypass valve is provided on the bypass path. . 排出経路における当該排出経路とバイパス経路との合流点よりも上流側には、第二遮断弁が設けられた請求項１に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein a second shut-off valve is provided upstream of the junction of the discharge path and the bypass path in the discharge path. 供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも下流側には、第三遮断弁が設けられた請求項１または２に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1 or 2, wherein a third shut-off valve is provided downstream of a branch point between the supply path and the bypass path in the supply path. 緊急時に、バイパス弁を開け、このバイパス弁を開けるのと同時またはバイパス弁を開けた後に第一遮断弁を閉じるように制御する制御部を有する請求項１ないし３の何れか一に記載の発電装置。   The power generation according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that controls to open the bypass valve and close the first shutoff valve simultaneously with opening the bypass valve or after opening the bypass valve in an emergency. apparatus. 緊急時に、バイパス弁を開け、このバイパス弁を開けるのと同時またはバイパス弁を開けた後に第一遮断弁および第二遮断弁を閉じるように制御する制御部を有する請求項２または３に記載の発電装置。   4. The control unit according to claim 2, further comprising a control unit configured to control the first shut-off valve and the second shut-off valve to be closed simultaneously with the opening of the bypass valve or after the bypass valve is opened in an emergency. 5. Power generation device. 始動時に、第三遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開けて配管に溜まったドレン水を排水するように制御する制御部を有する請求項３に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 3, further comprising a control unit that controls to close the third shut-off valve and open the bypass valve to drain the drain water accumulated in the piping at the time of starting. 作動流体が水蒸気となされた請求項１ないし６の何れか一に記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the working fluid is water vapor. 発電機が誘導発電機である請求項１ないし７の何れか一に記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the generator is an induction generator. 膨張機が発電機と直結されたスクロールである請求項１ないし８の何れか一に記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the expander is a scroll directly connected to the generator.
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