特許 7039173 舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法

(51)【国際特許分類】

   B63H 21/16 20060101AFI20220314BHJP

   B63H 21/06 20060101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

B63H21/16

B63H21/06

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017033583

(22)【出願日】2017-02-24

(65)【公開番号】P2018138428

(43)【公開日】2018-09-06

【審査請求日】2019-12-09

(73)【特許権者】

【識別番号】518131296

【氏名又は名称】三菱重工マリンマシナリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】西尾 直希

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特許第４４４６９９２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開昭５０－４３６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４５－２８９２２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭４８－８７２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－２７０６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】丸山謙介ら，“LNG船の安全性向上に貢献 －舶用主機蒸気タービン暖気システム－”，川崎重工技報，日本，川崎重工業株式会社技術研究所，2008年05月，第167号，p.46-49，ISSN 0387-7906

【文献】“Part 5 Main Turbine Remote Control System”，LNGC GLACE ACACIA Machinery Operating Manual，KR，HYUNDAI HEAVY INDUSTRIES CO., LTD.，2007年，p.5-1～5-10

【文献】“LNG船用主機タービン新暖気装置”，川崎重工技報，日本，川崎重工業株式会社技術研究所，2004年01月01日，第154号，p.68-69，ISSN 0387-7906

【文献】“蒸気タービンプラント暖気作業（テキスト）”，日本，財団法人海技振興センター，2010年，p.2-21

【文献】今井善信，“舶用主機タービンの過去と新型タービンの開発”，日本ガスタービン学会誌，日本，日本ガスタービン学会，2010年07月，Vol.38 No.4，p.253-258，ISSN 0387-4168

【文献】今井善信，雪下和大，“舶用主機蒸気タービン技術の変遷”，日本マリンエンジニアリング学会誌，日本，日本マリンエンジニアリング学会，2016年09月01日，第51巻 第５号，p.669-670，DOI:10.5988/jime.51.669，ISSN 1884-3778(online),1346-1427(print)

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｈ ２１／１６，２１／０６，

Ｆ０１Ｄ １９／００，１７／００，１５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前進操縦弁と後進操縦弁とを備えた舶用主機タービンの制御を行う舶用主機タービン制御装置であって、
前記舶用主機タービンの主軸は、プロペラに接続されており、
前記舶用主機タービンが停止すると、前記前進操縦弁を開とし、
前記前進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記前進操縦弁が開の場合に前記舶用主機タービンの主軸回転数が第１閾値に到達すると前記前進操縦弁を全閉とすると同時に前記後進操縦弁を開とし、
前記後進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記後進操縦弁が開の場合に前記舶用主機タービンの主軸回転数が第２閾値に到達すると前記後進操縦弁を全閉とすると同時に前記前進操縦弁を開とし、
前記前進操縦弁と前記後進操縦弁の開閉を交互に切り替える制御を行う舶用主機タービン制御装置。

【請求項2】

前記第２閾値は０より大きく前記第１閾値よりも小さい値である請求項１に記載の舶用主機タービン制御装置。

【請求項3】

前記前進操縦弁が前進操縦弁最大開度に達しても前記第１閾値に到達しない、または前記後進操縦弁が後進操縦弁最大開度に達しても前記第２閾値に到達しない場合は、アラームを通知する請求項２に記載の舶用主機タービン制御装置。

【請求項4】

舶用主機タービンと、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の舶用主機タービン制御装置と、
を備えた舶用主機タービン設備。

【請求項5】

前進操縦弁と後進操縦弁とを備えた舶用主機タービンの制御を行う舶用主機タービン制御方法であって、
前記舶用主機タービンの主軸は、プロペラに接続されており、
前記舶用主機タービンが停止すると、前進方向に制御する工程と、
前進方向に制御している場合に前記前進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記舶用主機タービンの主軸回転数が第１閾値に到達すると前進方向の制御を停止すると同時に後進方向に制御を行い、
後進方向に制御している場合に前記後進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記舶用主機タービンの主軸回転数が第２閾値に到達すると後進方向の制御を停止すると同時に前進方向に制御を行い、
前進方向の制御と後進方向の制御を交互に切り替える制御を行う舶用主機タービン制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

船舶に搭載される舶用主機タービンにおいて、航行後に船舶を長時間停止させると、高温状態のタービンロータにその自重によって変形が生じる可能性がある。
この変形を防ぐために、一般的には「オートスピン」が行われている。オートスピンとは、次のような処理を示す。
舶用主機タービンの主軸の回転停止が所定の時間以上となったことを検知すると、自動的に前進操縦弁が開となり、タービンロータを回転させる。さらに、タービンロータが所定の回転数に到達すると、前進操縦弁は閉となり、再び主軸が回転停止する。この回転停止が所定の時間以上となったことを検知すると、自動的に後進操縦弁が開となり、再びタービンロータを回転させる。
このように、前進操縦弁及び後進操縦弁の開閉を繰り返すことによりタービンロータを回転させるオートスピンにより、停止中のタービンロータの変形の防止を行っている。

【0003】

このオートスピンは、上述したように停止中のタービンロータの変形防止を目的として実施するものであり、前進操縦弁または後進操縦弁が閉となってから主軸が回転停止するまでの間に蒸気は投入されない。そのため、ボイラの負荷は上がらず、これにより温度の低い蒸気がタービン車室内に入ることでタービン車室は冷却されることとなる。
またタービン車室が冷却されているため、主機タービンを起動させる際、オペレータの直接制御によって手動で弁を開け蒸気を投入する等、主機タービンの暖機を実施する必要がある。
そこで、オートスピンに暖機効果を持たせることが検討されている。例えば、特許文献１には、オートスピン時に前進操縦弁または後進操縦弁を所定の弁開度に一定時間保つことで蒸気投入量を多くし、オートスピンに暖機効果を持たせることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４４４６９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、前進弁及び後進弁の開閉の切り替えを行う際、所定の弁開度を定め、その弁開度に基づいて切替の制御を行っているため、例えば外力によって主軸の回転が阻害されると、前進操縦弁または後進操縦弁を所定の弁開度にて開いたとしてもタービンロータの回転が阻害される可能性があり、ひいてはタービンロータが回転しないまま前進操縦弁及び後進操縦弁の開閉が行われ、結果として暖機されない場合があるという問題があった。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タービンロータを確実に回転させ暖機効果のあるオートスピンを行う舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法は以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る舶用主機タービン制御装置は、前進操縦弁と後進操縦弁とを備えた舶用主機タービンの制御を行う舶用主機タービン制御装置であって、前記舶用主機タービンの主軸は、プロペラに接続されており、前記舶用主機タービンが停止すると、前記前進操縦弁を開とし、前記前進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記前進操縦弁が開の場合に前記舶用主機タービンの主軸回転数が第１閾値に到達すると前記前進操縦弁を全閉とすると同時に前記後進操縦弁を開とし、前記後進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記後進操縦弁が開の場合に前記舶用主機タービンの主軸回転数が第２閾値に到達すると前記後進操縦弁を全閉とすると同時に前記前進操縦弁を開とし、前記前進操縦弁と前記後進操縦弁の開閉を交互に切り替える制御を行う。

【0008】

舶用主機タービン停止、すなわち舶用主機タービンの主軸回転数が０ｒｐｍとなったことを検知すると、前進操縦弁を主軸回転数が第１閾値となるまで開き、第１閾値に到達すると前進操縦弁を全閉とし、同時に後進操縦弁を主軸回転数が第２閾値となるまで開く。次に主軸回転数が第２閾値に到達すると後進操縦弁を全閉とし、同時に前進操縦弁を主軸回転数が第１閾値となるまで開く。本構成によれば、このように前進操縦弁と後進操縦弁の開閉を交互に切り替える制御を行うことにより、舶用主機タービンの車室に対して蒸気を連続的に投入することができる。このように蒸気投入量を多くすることでタービン車室温度を保つように暖機効果を持たせることにより、ボイラの負荷を一定に保つことができるとともに、舶用主機タービンの起動の際に起動時間を短縮することができる。
また、前進操縦弁と後進操縦弁の開閉の切替を、主軸回転数に基づき実施することから、外力によって主軸の回転が阻害される状況であってもタービンロータが回転するまで弁を開け続けることができ、これにより確実にタービンロータを回転させることができる。
舶用主機タービンにおいては、停止時のタービンロータの自重による変形を防ぐために、自動的にタービンロータを回転させている（以下、「オートスピン」とする。）。このオートスピンに本構成を組み合わせることにより、オートスピンにさらに暖機効果を持たせることができる。

【0009】

上記第一態様では、前記第２閾値は０より大きく前記第１閾値よりも小さい値であるとしてもよい。

【0010】

前進操縦弁を閉とする基準として用いられる第１閾値が、後進操縦弁を閉とする基準として用いられる第２閾値よりも大きいことから、高温高圧蒸気を用いる前進用の高圧タービンに対してより多くの蒸気を投入し、高圧タービンと比べて多くの蒸気量を必要としない低圧タービンである後進用の低圧タービンに対しての蒸気の投入は前進用の高圧タービンよりも少なくする。これにより、前進用の高圧タービンの暖機を重点的に行うことができ、効率のよい暖機効果が得られる。
また、後進用の低圧タービンに対し、過剰な蒸気の投入を防止することができる。後進用の低圧タービンは、多量の蒸気が投入されることを想定した設計となっておらず、過剰に蒸気が投入されると熱による変形が発生する可能性がある。よって、後進用の低圧タービンのケーシングの熱変形や、熱変形を起因とするタービンロータと静止部との干渉、及び干渉による異常振動を防止することができる。

【0011】

上記第一態様では、前記前進操縦弁が前進操縦弁最大開度に達しても前記第１閾値に到達しない、または前記後進操縦弁が後進操縦弁最大開度に達しても前記第２閾値に到達しない場合は、アラームを通知するとしてもよい。

【0012】

何らかの要因、例えば潮流や漂流物等の外力により主軸が回転しないことにより、回転するまで弁を開け続けると、その要因が取り除かれることによってタービンロータが急速回転してしまう虞があり、故障の原因となり得る。
本構成によれば、前進操縦弁または後進操縦弁が最大開度に達しても主軸回転数が各閾値に到達しない場合にアラームを通知するため、アラームにより急速回転が発生する前にその虞があることをオペレータ通知できる。アラームの通知を受けたオペレータは、例えば、ターニング装置を起動させタービン各部の異常の確認を行う、乗務員の監視の下で手作業にて弁を徐々に開ける、等の対応を行う。これらオペレータの対応により、タービンロータの急速回転を防止することができる。

【0013】

本発明の第二態様に係る舶用主機タービン設備は、舶用主機タービンと、前述のいずれかに記載の舶用主機タービン制御装置と、を備える。

【0014】

本発明の第三態様に係る舶用主機タービン制御方法は、前進操縦弁と後進操縦弁とを備えた舶用主機タービンの制御を行う舶用主機タービン制御方法であって、前記舶用主機タービンの主軸は、プロペラに接続されており、前記舶用主機タービンが停止すると、前進方向に制御する工程と、前進方向に制御している場合に前記前進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記舶用主機タービンの主軸回転数が第１閾値に到達すると前進方向の制御を停止すると同時に後進方向に制御を行い、後進方向に制御している場合に前記後進操縦弁が開とされてからの経過時間にかかわらず、前記舶用主機タービンの主軸回転数が第２閾値に到達すると後進方向の制御を停止すると同時に前進方向に制御を行い、前進方向の制御と後進方向の制御を交互に切り替える制御を行う。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、主機タービンの主軸の回転数に基づき蒸気投入量を多くしたオートスピンを行うので、タービンロータを確実に回転させて暖機することができ、またオートスピンに暖機効果を持たせることができる。また、停止時に暖機を行うことで主機タービンの起動時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る舶用主機タービン設備を示した概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る舶用主機タービン制御装置による制御を示したフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態に係る舶用主機タービンの主軸回転数、前進操縦弁開度、及び後進操縦弁開度を示したタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係る舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至３を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る舶用主機タービン設備の概略構成が示されている。
図１に示されるように、本実施形態に係る舶用主機タービン設備１は、例えば、ＬＮＧ
船等の船舶の推進用に用いられる。この舶用主機タービン設備１は、主機とされる蒸気タービン２と、減速機２８と、プロペラ２９と、を備えている。

【0018】

蒸気タービン２は、舶用主機タービン設備１の主動力機として用いられる、例えば、再熱３圧式の蒸気タービンであり、ＨＰタービン２１と、ＩＰタービン２２と、ＬＰタービン２３と、ＡＳＴタービン２４と、再熱器２５と、を備えている。

【0019】

ＨＰタービン２１には、主蒸気管３１を介して主ボイラ３２からの主蒸気が供給され、これによりＨＰタービン２１が回転駆動される。
再熱器２５は、ＨＰタービン２１とＩＰタービン２２との間に配置され、ＨＰタービン２１から排気されて（低温）再熱蒸気管３３を介して導かれた蒸気を加熱する。再熱器２５にて加熱された蒸気は、（高温）再熱蒸気管３４を介してＩＰタービン２２へと供給される。

【0020】

ＩＰタービン２２には、再熱器２５にて加熱された再熱蒸気が供給され、これによりＩＰタービン２２は回転駆動される。ＩＰタービン２２とＨＰタービン２１とは共通の第１軸２６に設けられている。

【0021】

ＬＰタービン２３には、ＩＰタービン２２から排気されて蒸気管３５を介して導かれた蒸気が供給され、これによりＬＰタービン２３が回転駆動される。ＬＰタービン２３から排気されて復水管３６を介して主復水器３７に導かれた蒸気は、主復水器３７で凝縮し、復水となる。
ＡＳＴタービン２４は、船舶が後進する際に用いられ、主蒸気管３１の途中から枝分かれした後進用主蒸気管３８を介して主ボイラ３２からの主蒸気が直接供給され、これによりＡＳＴタービン２４が回転駆動されるようになっている。また、ＡＳＴタービン２４とＬＰタービン２３とは共通の第２軸２７に設けられている。

【0022】

減速機２８には、上述した第１軸２６および第２軸２７が入力軸として接続され、減速機２８の出力側には、主軸３０が接続されている。また、この主軸３０には、プロペラ２９が接続され、主軸３０によってプロペラ２９が回転させられる。そして、このプロペラ２９の回転によって船舶の推進力が得られるようになっている。

【0023】

なお、図１中の符号４１，４２は、主蒸気管３１の途中に設けられた前進締切弁、前進操縦弁、符号４３は、（高温）再熱蒸気管３４の途中に設けられた再熱蒸気止弁、符号４４，４５は、後進用主蒸気管３８の途中に設けられた後進操縦弁、後進中間弁である。
また、図１中の符号４６は、主復水器３７で凝縮した復水を主ボイラ３２に導く給水管であり、符号４７は、給水管４６の途中に設けられた復水ポンプである。

【0024】

舶用主機タービン制御装置１００は、主軸３０の回転数を取得し、前進操縦弁４２の弁開度及び後進操縦弁４４の弁開度の制御を行う。

【0025】

舶用主機タービン制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0026】

図２には、本実施形態に係る舶用主機タービン制御装置による制御がフローチャートに示されている。
また図３には、本実施形態に係る舶用主機タービンの主軸回転数、前進操縦弁開度、及び後進操縦弁開度がタイムチャートに示されている。図３の縦軸の矢印方向は前進操縦弁の開度および主軸の前進方向回転時の回転数、縦軸の矢印とは逆の方向は後進操縦弁の開度および主軸の後進方向回転時の回転数、横軸は時間である。また実線は前進操縦弁または後進操縦弁の開度を表し、一点鎖線は主軸の回転数を表す。
図２及び図３を用い、本実施形態における舶用主機タービン制御装置による制御について以下に説明する。
ここで、前進操縦弁４２を閉とする基準として用いられる主軸３０の回転数を第１閾値、後進操縦弁を閉とする基準として用いられる主軸３０の回転数を第２閾値とする。第２閾値は、０より大きく第１閾値よりも小さい値であり、絶対値である。本実施形態においては、第１閾値には５ｒｐｍを、第２閾値には３ｒｐｍをそれぞれ設定するものとする。

【0027】

船舶が停止すると、蒸気タービン２の主軸３０は徐々に回転数を落とし、図２のステップＳ２０１に示されるように、舶用主機タービン制御装置１００によって蒸気タービン２の主軸３０の回転停止が検知される。主軸３０の回転停止とは、図３の時間ｔ１の一点鎖線に示されるように、主軸回転数が０ｒｐｍとなることである。舶用主機タービン制御装置１００によって主軸３０の回転停止が検知されると、ステップＳ２０２へ遷移する。

【0028】

ステップＳ２０２では、舶用主機タービン制御装置１００は事前に設定されたタイムスケジュールに沿って、図３の時間ｔ１からｔ２の実線に表されるように前進操縦弁４２を徐々に開ける。これにより、主ボイラ３２から主蒸気管３１を通じてＨＰタービン２１に主蒸気が徐々に投入される。よって、ＨＰタービン２１の回転により、図３の時間ｔ１からｔ２の一点鎖線に表されるように主軸３０の回転数も徐々に上がる。

【0029】

次に、舶用主機タービン制御装置１００によって主軸３０の回転数が５ｒｐｍ以上であるか否かの判定が行われる（Ｓ２０３）。主軸３０の回転数が５ｒｐｍ以上であると判定されると、ステップＳ２０４へ遷移する。主軸３０の回転数が５ｒｐｍ未満であると判定されると、ステップＳ２１１へ遷移する。

【0030】

主軸３０の回転数が５ｒｐｍ以上、すなわち主軸３０の回転数が５ｒｐｍに到達すると、図３の時間ｔ２の実線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００は前進操縦弁４２を閉とする（Ｓ２０４）。

【0031】

図３の時間ｔ３の実線に示されるように前進操縦弁４２が全閉となると、同時に後進操縦弁４４が開とされ、事前に設定されたタイムスケジュールに沿って、図３の時間ｔ３からｔ４の実線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００は後進操縦弁４４を徐々に開ける（Ｓ２０５）。これにより、主ボイラ３２から後進用主蒸気管３８を通じてＡＳＴタービン２４に主蒸気が徐々に投入される。よって、ＡＳＴタービン２４の回転により、図３の時間ｔ３からｔ４の一点鎖線に示されるように、主軸３０は前進方向の回転が徐々に停止し後進方向の回転へと推移し、後進方向の回転による回転数が徐々に上がる。

【0032】

ステップＳ２０３において、主軸３０の回転数が５ｒｐｍ未満であると判定された場合は、舶用主機タービン制御装置１００によって前進操縦弁４２の開度が最大開度であるか否かの判定が行われる（Ｓ２１１）。ここで、前進操縦弁４２の最大開度とは、前進操縦弁４２の開度の上限値である。何らかの要因により主軸の回転が阻害される場合、主軸回転数が５ｒｐｍとなるように弁を開け続けると、その要因が取り除かれることによってタービンロータが急速回転してしまう虞があり、故障の原因となり得る。よって、開度に制限を設けることにより、急速回転を防止する。
前進操縦弁４２の開度が最大開度であると判定された場合はステップＳ２１２へ遷移する。前進操縦弁４２の開度が最大開度でないと判定された場合は、ステップＳ２０２へ戻る。

【0033】

前進操縦弁４２の開度が最大開度であると判定された場合は、主軸３０の回転数が５ｒｐｍに到達していないにもかかわらず最大開度となっており、何らかの要因によりタービンロータが回転していない可能性がある。そこで、急速回転を防止するために、舶用主機タービン制御装置１００はアラームを通知する（Ｓ２１２）。アラームを通知することで、オペレータに注意を喚起することができる。アラームの通知を受けたオペレータは、例えば、ターニング装置を起動させタービン各部の異常の確認を行う、乗務員の監視の下で手作業にて弁を徐々に開ける、等の対応を行う。これらオペレータの対応により、タービンロータの急速回転を防止することができる。
前進操縦弁４２の開度が最大開度でないと判定された場合は、ステップＳ２０２へ戻り、図３の時間ｔ２の点線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００によって前進操縦弁４２がさらに開かれる。この場合、前進操縦弁４２は主軸３０の回転数が５ｒｐｍに到達する、または前進操縦弁４２の開度が最大開度となるまで、前進操縦弁４２は開かれる。

【0034】

ステップＳ２０５において舶用主機タービン制御装置１００によって後進操縦弁４４が徐々に開かれることにより、主軸３０の回転数が上がる。
次に、舶用主機タービン制御装置１００によって主軸３０の回転数が３ｒｐｍ以上であるか否かの判定が行われる（Ｓ２０６）。主軸３０の回転数が３ｒｐｍ以上であると判定されると、ステップＳ２０７へ遷移する。主軸３０の回転数が３ｒｐｍ未満であると判定されると、ステップＳ２２１へ遷移する。

【0035】

主軸３０の回転数が３ｒｐｍ以上、すなわち主軸３０の回転数が３ｒｐｍに到達すると、図３の時間ｔ４の実線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００は後進操縦弁４４を閉とする（Ｓ２０７）。

【0036】

図３の時間ｔ５の実線に示されるように後進操縦弁４４が全閉となると、同時に前進操縦弁４２が開とされ、事前に設定されたタイムスケジュールに沿って、図３の時間ｔ５からｔ６の実線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００は前進操縦弁４２を徐々に開ける（Ｓ２０８）。これにより、主ボイラ３２から主蒸気管３１を通じてＨＰタービン２１に主蒸気が徐々に投入される。よって、ＨＰタービン２１の回転により、図３の時間ｔ５からｔ６の一点鎖線に示されるように、主軸３０は後進方向の回転が徐々に停止し前進方向の回転へと推移し、前進方向の回転による回転数が徐々に上がる。

【0037】

ステップＳ２０６において、主軸３０の回転数が３ｒｐｍ未満であると判定された場合は、舶用主機タービン制御装置１００によって後進操縦弁４４の開度が最大開度であるか否かの判定が行われる（Ｓ２２１）。ここで、後進操縦弁４４の最大開度とは、後進操縦弁４４の開度の上限値である。最大開度を設けることにより、急速回転を防止する。
後進操縦弁４４の開度が最大開度であると判定された場合はステップＳ２２２へ遷移する。後進操縦弁４４の開度が最大開度でないと判定された場合は、ステップＳ２０５へ戻る。

【0038】

後進操縦弁４４の開度が最大開度であると判定された場合は、主軸３０の回転数が３ｒｐｍに到達していないにもかかわらず最大開度となっており、何らかの要因によりタービンロータが回転していない可能性がある。そこで、急速回転を防止するために、舶用主機タービン制御装置１００はアラームを通知する（Ｓ２２２）。アラームを通知することで、オペレータに注意を喚起することができる。アラームの通知を受けたオペレータは、例えば、ターニング装置を起動させタービン各部の異常の確認を行う、乗務員の監視の下で手作業にて弁を徐々に開ける、等の対応を行う。これらオペレータの対応により、タービンロータの急速回転を防止することができる。
後進操縦弁４４の開度が最大開度でないと判定された場合は、ステップＳ２０５へ戻り、図３の時間ｔ４の点線に示されるように舶用主機タービン制御装置１００によって後進操縦弁４４がさらに開かれる。この場合、後進操縦弁４４は主軸３０の回転数が３ｒｐｍに到達する、または後進操縦弁４４の開度が最大開度となるまで、後進操縦弁４４は開かれる。

【0039】

ステップＳ２０８において前進操縦弁４２が徐々に開かれることにより、主軸３０の回転数が上がり、ステップＳ２０３へ戻り、再度主軸３０の回転数が５ｒｐｍ以上であるか否かの判定が行われる。
引き続き、図３の時間ｔ６以降に示されるように、舶用主機タービン制御装置１００によって前進操縦弁４２及び後進操縦弁４４の開閉が交互に実施される。
以上の制御により、舶用主機タービン制御装置１００は、主軸３０の回転数に基づき前進操縦弁４２と後進操縦弁４４の開閉を間をおかず実施する。

【0040】

以上、説明してきたように、本実施形態に係る舶用主機タービン制御装置、舶用主機タービン設備、及び、舶用主機タービン制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
蒸気タービン２が停止、すなわち蒸気タービン２の主軸３０の回転数が０ｒｐｍとなったことを検知すると、前進操縦弁４２を主軸回転数が第１閾値である５ｒｐｍとなるまで開き、５ｒｐｍに到達すると前進操縦弁４２を全閉とし、同時に後進操縦弁４４を主軸回転数が第２閾値である３ｒｐｍとなるまで開く。次に主軸回転数が３ｒｐｍに到達すると後進操縦弁４４を全閉とし、同時に前進操縦弁４２を主軸回転数が５ｒｐｍとなるまで開く。本構成によれば、このように前進操縦弁４２と後進操縦弁４４の開閉を交互に切り替える制御を行うことにより、蒸気タービン２の車室に対して蒸気を連続的に投入することができる。このように蒸気投入量を多くすることでタービン車室温度を保つように暖機効果を持たせることにより、主ボイラ３２の負荷を一定に保つことができるとともに、蒸気タービン２の起動の際に起動時間を短縮することができる。
また、前進操縦弁４２と後進操縦弁４４の開閉の切替を、主軸回転数に基づき実施することから、外力によって主軸の回転が阻害される状況であってもタービンロータが回転するまで弁を開け続けることができ、これにより確実にタービンロータを回転させることができる。
蒸気タービン２においては、停止時のタービンロータの自重による変形を防ぐために、自動的にタービンロータを回転させるオートスピンを行っている。このオートスピンに本構成を組み合わせることにより、オートスピンにさらに暖機効果を持たせることができる。

【0041】

また本実施形態によれば、前進操縦弁４２を閉とする基準として用いられる第１閾値が、後進操縦弁４４を閉とする基準として用いられる第２閾値よりも大きいことから、高温高圧蒸気を用いるＨＰタービン２１に対してより多くの蒸気を投入し、ＨＰタービン２１と比べて多くの蒸気量を必要としない低圧タービンであるＡＳＴタービン２４に対しての蒸気の投入はＨＰタービンよりも少なくする。これにより、ＨＰタービン２１の暖機を重点的に行うことができ、効率のよい暖機効果が得られる。
また、ＡＳＴタービン２４に対し、過剰な蒸気の投入を防止することができる。ＡＳＴタービン２４は、多量の蒸気が投入されることを想定した設計となっておらず、過剰に蒸気が投入されると熱による変形が発生する可能性がある。よって、ＡＳＴタービン２４のケーシングの熱変形や、熱変形を起因とするタービンロータと静止部との干渉、及び干渉による異常振動を防止することができる。

【0042】

また本実施形態によれば、前進操縦弁４２または後進操縦弁４４が最大開度に達しても主軸回転数が各閾値に到達しない場合にアラームを通知するため、アラームにより急速回転が発生する前にその虞があることをオペレータに通知できる。アラームの通知を受けたオペレータは、例えば、ターニング装置を起動させタービン各部の異常の確認を行う、乗務員の監視の下で手作業にて弁を徐々に開ける、等の対応を行う。これらオペレータの対応により、タービンロータの急速回転を防止することができる。

【0043】

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。

【0044】

たとえば、上述した実施形態においては前進操縦弁４２を閉とする基準として用いられる主軸３０の回転数である第１閾値を５ｒｐｍ、後進操縦弁４４を閉とする基準として用いられる主軸３０の回転数である第２閾値を３ｒｐｍとしたが、船舶が移動しない程度の回転数であればそれぞれ任意の値を設定するとしてもよい。

【0045】

また、上述した実施形態においては前進操縦弁４２及び後進操縦弁４４の開度のタイムスケジュールは図３に示すものとしたが、他の任意のタイムスケジュールを設定するとしてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ 舶用主機タービン設備
２ 蒸気タービン（舶用主機タービン）
２１ ＨＰタービン
２２ ＩＰタービン
２３ ＬＰタービン
２４ ＡＳＴタービン
２５ 再熱器
３０ 主軸
３２ 主ボイラ
４２ 前進操縦弁
４４ 後進操縦弁
１００ 舶用主機タービン制御装置

【図1】

【図2】

【図3】