(57)【要約】【課題】従来の発電用プラントにおける非常用ディーゼル発電設備では、燃料油は燃料タンクから自重によりディーゼル機関に供給される。この供給方法では、燃料油の供給速度に限度があり、ディーゼル機関の始動時間を短縮する上での制約事項である。【解決手段】ディーゼル機関１と、ディーゼル機関１により駆動される発電機２と、圧縮空気１３を用いてディーゼル機関１を始動させる始動装置とを備えた非常用ディーゼル発電設備において、ディーゼル機関１の始動時に燃料油１６を加圧して供給するターボ式ポンプと、圧縮空気１３を用いて前記ターボ式ポンプを駆動するエアモータとを備えた燃料油供給ポンプ３９を有することを特徴とする。【選択図】図１
2009174347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関と、前記ディーゼル機関により駆動される発電機と、圧縮空気を用いて前記ディーゼル機関を始動させる始動装置と、を備えた非常用ディーゼル発電設備において、
前記ディーゼル機関の始動時に燃料油を加圧して供給するターボ式ポンプと、
圧縮空気を用いて前記ターボ式ポンプを駆動するエアモータと、
を備えたことを特徴とする非常用ディーゼル発電設備。
【請求項２】
請求項１において、前記エアモータは、圧縮空気によって駆動されるエアタービン式モータであることを特徴とする非常用ディーゼル発電設備。
【請求項３】
請求項２において、前記エアタービン式モータを駆動する前記圧縮空気は、前記始動装置の空気貯槽に蓄えられた圧縮空気であることを特徴とする非常用ディーゼル発電設備。
【請求項４】
ディーゼル機関と、前記ディーゼル機関により駆動される発電機と、空気貯槽に蓄えられた圧縮空気を用いて停電時に前記ディーゼル機関を始動させる始動装置と、前記ディーゼル機関に燃料油を加圧して供給するターボ式ポンプと、前記圧縮空気により作動し前記ターボ式ポンプを駆動するエアモータと、を備えた非常用ディーゼル発電設備であって、
前記ディーゼル機関の始動時に、前記圧縮空気を前記ディーゼル機関に供給すると共に前記ターボ式ポンプを駆動する前記エアモータに供給し、
前記ディーゼル機関の始動後に、前記ディーゼル機関及び前記エアモータへの前記圧縮空気の供給を停止することを特徴とする非常用ディーゼル発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電用プラントにおいて、常用の外部電源を喪失した場合にプラント内に電力を供給するための非常用ディーゼル発電設備に係わり、特にディーゼル機関の始動時に燃料油を供給するための技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
発電用プラントにおいては、常用の外部電源を喪失した非常時にプラント内に電力を供給するため、非常用ディーゼル発電設備が備えられている。
【０００３】
従来の非常用ディーゼル発電設備は、ディーゼル機関、発電機、始動空気系、燃料油系などより構成される。始動空気系は、外部電源が喪失した停電時などの非常の際に、空気貯槽（圧縮空気源）に充填されている圧縮空気をディーゼル機関に供給し、ディーゼル機関及び発電機を始動させる。ディーゼル機関は、シリンダ、ピストン及び吸気配管などを有し、ピストンの動作により発電機に動力を供給する。発電機は、ディーゼル機関の動力により発電を行う。燃料油系は、燃料油を自重により燃料タンクからディーゼル機関に供給する。
【０００４】
従来、非常用ディーゼル発電設備のディーゼル機関の始動は、特許文献１や特許文献２に記載されているような方法で行う。すなわち、非常時には、始動用の圧縮空気がディーゼル機関のシリンダ内に供給され、ピストンを動かす。これと同時に、燃料油が自重により、燃料タンクから燃料噴射装置へ供給され、シリンダ内へ噴射される。シリンダ内に噴射された燃料油は、前記ピストンの動作により、吸気配管から供給された空気と混合して着火し、ディーゼル機関を始動させる。すると、ディーゼル機関と連結している発電機が発電を開始し、プラント内に電力が供給される。ディーゼル機関の回転速度が、定格回転数の３０％など所定の値に達すると、圧縮空気の供給は停止され、燃料油による運転に切り替わる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９２６４０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発電用プラントでは、常用の外部電源を喪失した場合、プラントを制御するために一刻でも早くプラント内に電力を供給しなければならない。このため、非常用ディーゼル発電設備の始動時間を少しでも短縮する必要がある。従来の非常用ディーゼル発電設備では、燃料油は、燃料タンクから自重により燃料噴射装置を介してディーゼル機関に供給される。この供給方法は、燃料油の供給圧力や供給速度に限度があり、着火するのに十分な量の燃料を短時間に供給することができず、始動時間を短縮する際の制約事項となっている。このように、燃料油の供給方法は、ディーゼル機関を急速に始動する上での課題となっている。
【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、本発明の非常用ディーゼル発電設備は基本的には次のような構成をとる。
【０００８】
ディーゼル機関と、前記ディーゼル機関により駆動される発電機と、圧縮空気を用いて前記ディーゼル機関を始動させる始動装置とを備えた非常用ディーゼル発電設備において、前記ディーゼル機関の始動時に燃料油を加圧して供給するターボ式ポンプと、圧縮空気を用いて前記ターボ式ポンプを駆動するエアモータとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記エアモータは、圧縮空気によって駆動されるエアタービン式モータであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記エアタービン式モータを駆動する前記圧縮空気は、前記始動装置の空気貯槽に蓄えられた圧縮空気であることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の非常用ディーゼル発電設備は、次のような構成をとることもできる。
【００１２】
ディーゼル機関と、前記ディーゼル機関により駆動される発電機と、空気貯槽に蓄えられた圧縮空気を用いて停電時に前記ディーゼル機関を始動させる始動装置と、前記ディーゼル機関に燃料油を加圧して供給するターボ式ポンプと、前記圧縮空気により作動し前記ターボ式ポンプを駆動するエアモータとを備えた非常用ディーゼル発電設備であって、前記ディーゼル機関の始動時に、前記圧縮空気を前記ディーゼル機関に供給すると共に前記ターボ式ポンプを駆動する前記エアモータに供給し、前記ディーゼル機関の始動後に、前記ディーゼル機関及び前記エアモータへの前記圧縮空気の供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述の発明によると、非常用ディーゼル発電設備のディーゼル機関始動時に、燃料油を加圧してディーゼル機関に供給することができるので、ディーゼル機関を短時間で始動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による非常用ディーゼル発電設備の構成例を図１に示す。本非常用ディーゼル発電設備は、ディーゼル機関１、発電機２、始動空気系、燃料油系、冷却水系、潤滑油系、及びディーゼル機関１を短時間で始動するための始動促進系から構成される。
【００１５】
ディーゼル機関１は、シリンダ３、ピストン４、シリンダ冷却室（入口）５、シリンダ冷却室（出口）６、クランク軸７、連接棒８、ディーゼル機関軸受９、吸気配管１８、及び排気配管１９を有する。
【００１６】
発電機２は、ロータ１０及び発電機軸受１１を有する。
【００１７】
前記始動空気系は、空気貯槽（圧縮空気源）１２、圧縮空気１３、始動空気配管１４、及び圧縮空気供給弁３７ｂを有し、空気貯槽１２に充填された圧縮空気１３を、始動空気配管１４を介してディーゼル機関１のシリンダ３に供給する。
【００１８】
前記燃料油系は、燃料タンク１５、燃料油１６、燃料油配管１７、及び燃料噴射装置５２を有し、燃料油１６を燃料タンク１５から燃料油配管１７を介して燃料噴射装置５２へ供給し、シリンダ３内へ噴射する。
【００１９】
前記冷却水系は、冷却水冷却器２０、清水２１、冷却水吸込配管２２、機関付清水ポンプ２３、冷却水機関入口配管２４、及び冷却水機関出口配管２５を有し、シリンダ３を冷却する冷却水を循環させる系統である。ディーゼル機関１の運転が開始されクランク軸７が回転し始めると、これに伴い機関付清水ポンプ２３が作動する。機関付清水ポンプ２３は、清水２１を、冷却水冷却器２０から冷却水吸込配管２２を介して吸い込み昇圧し、冷却水機関入口配管２４を介してシリンダ冷却室（入口）５に供給して、シリンダ３を冷却する。シリンダ３を冷却した清水２１は、シリンダ冷却室（出口）６から、冷却水機関出口配管２５を介して冷却水冷却器２０へ戻る。
【００２０】
前記潤滑油系は、機関付潤滑油ポンプ２６、潤滑油タンク２７、潤滑油２８、潤滑油機関出口配管２９、潤滑油タンク出口配管３０、潤滑油冷却器３１、潤滑油冷却器入口配管３２、潤滑油冷却器出口配管３３、潤滑油プライミングポンプ入口配管３４、潤滑油プライミングポンプ３５、及び潤滑油供給配管３６を有し、ディーゼル機関軸受９及び発電機軸受１１に潤滑油２８を供給し、軸受部９、１１の焼付けを防止するための系統である。ディーゼル機関１の運転が開始されクランク軸７が回転し始めると、これに伴い機関付潤滑油ポンプ２６が作動する。機関付潤滑油ポンプ２６は、潤滑油２８を、潤滑油タンク２７から潤滑油タンク出口配管３０を介して吸込み、潤滑油冷却器入口配管３２を介して潤滑油冷却器３１に供給し冷却する。その後、機関付潤滑油ポンプ２６は、潤滑油２８を、潤滑油冷却器出口配管３３と潤滑油供給配管３６を介してディーゼル機関軸受９及び発電機軸受１１に供給し、潤滑油機関出口配管２９を介して潤滑油タンク２７に戻す。
【００２１】
また、前記潤滑油系は、本非常用ディーゼル発電設備が運転待機時、すなわちディーゼル機関１及び発電機２が待機状態である場合には、始動に備えて潤滑油２８を潤滑油プライミングポンプ３５により循環させる。この循環系統では、潤滑油２８を、潤滑油タンク２７から潤滑油プライミングポンプ入口配管３４を介して潤滑油プライミングポンプ３５により吸い込み、潤滑油供給配管３６を介してディーゼル機関軸受９及び発電機軸受１１に供給し、潤滑油機関出口配管２９を介して潤滑油タンク２７に戻す。
【００２２】
前記始動促進系は、圧縮空気供給弁３７ａ、圧縮空気供給配管３８、燃料油供給ポンプ３９、燃料油吸込配管４０、燃料油吐出配管４１、及び空気排出配管４２を有し、燃料油１６を圧縮空気により加圧してディーゼル機関１に供給し、ディーゼル機関１の始動時間を短縮させる系統である。図１に示した本実施例では、本始動促進系で使用する圧縮空気として、前記始動空気系の空気貯槽１２に充填されている圧縮空気１３を使用する。圧縮空気１３は、空気貯槽１２から圧縮空気供給弁３７ａと圧縮空気供給配管３８を介して、燃料油供給ポンプ３９に供給される。
【００２３】
なお、始動促進系と始動空気系は、それぞれ別の空気貯槽に充填されている圧縮空気を使用してもよい。この場合、前記始動促進系の空気貯槽は、前記始動空気系のものとは別に設置し、これに圧縮空気供給弁３７ａと圧縮空気供給配管３８を設けて燃料油供給ポンプ３９に接続する。圧縮空気は、前記別に設置した始動促進系の空気貯槽から、圧縮空気供給弁３７ａと圧縮空気供給配管３８を介して、燃料油供給ポンプ３９に供給される。
【００２４】
ここで、燃料油供給ポンプ３９の例を図２に示す。燃料油供給ポンプ３９は、圧縮空気１３により駆動されるエアモータ部５３と、エアモータ部５３により駆動されるターボ式ポンプ部５４とから構成され、支持脚５０により架台５１に固定される。
【００２５】
エアモータ部５３は、空気タービン４３とタービンケーシング４４とを有し、圧縮空気１３を吸入するための圧縮空気供給配管３８、排出するための空気排出配管４２が接続されている。圧縮空気供給配管３８により、圧縮空気供給弁３７ａを介して、空気貯槽１２から圧縮空気１３が燃料油供給ポンプ３９に供給される。
【００２６】
ターボ式ポンプ部５４は、ポンプインペラ４５とポンプケーシング４６とを有し、燃料油１６を吸入するための燃料油吸込配管４０、吐出するための燃料油吐出配管４１が接続されている。燃料油吸込配管４０により、燃料油１６が燃料タンク１５から燃料油供給ポンプ３９に供給される。また、燃料油吐出配管４１は、燃料油配管１７と接続しており、加圧した燃料油１６を燃料噴射装置５２へ供給する。
【００２７】
空気タービン４３とポンプインペラ４５とは、ポンプ軸受４８により支持されたポンプ軸４７を介して連結しており、ポンプインペラ４５は空気タービン４３により駆動される。タービンケーシング４４とポンプケーシング４６とは連結しているが、圧縮空気１３と燃料油１６とが混ざらないように、シール４９により内部は分離している。
【００２８】
燃料油供給ポンプ３９の動作を説明する。タービンケーシング４４内の空気タービン４３は、圧縮空気供給配管３８を介して供給される圧縮空気１３により駆動される。圧縮空気１３は、空気タービン４３を駆動した後、空気排出配管４２から排出される。空気タービン４３は、圧縮空気１３により駆動されると、ポンプ軸４７を回転させ、ポンプインペラ４５を駆動する。駆動されたポンプインペラ４５は、燃料油吸込配管４０を介して供給される燃料油１６を吸込み、加圧した後、燃料油吐出配管４１へ吐出する。加圧され、燃料油吐出配管４１へ吐出された燃料油１６は、シリンダ３へ供給される。
【００２９】
ここからは、本非常用ディーゼル発電設備の始動時の動作を、始動空気系、燃料油系、及び始動促進系について説明する。
【００３０】
発電用プラントにおいて、停電などで常用の外部電源を喪失した場合は、非常用の直流電源装置（図示せず）が自動的に起動し、これからの電力供給により圧縮空気供給弁３７ｂが開く。すると、圧縮空気１３が、空気貯槽１２から始動空気配管１４を介してディーゼル機関１のシリンダ３に供給され、圧縮空気１３の膨張力によりピストン４を動作させる。ピストン４が動作すると、連接棒８を介してクランク軸７が回転し始める。
【００３１】
また、圧縮空気供給弁３７ｂが開くのと同時かほぼ同時に、前記直流電源装置から供給された電力により圧縮空気供給弁３７ａが開き、圧縮空気１３が、空気貯槽１２から圧縮空気供給配管３８を介して燃料油供給ポンプ３９に供給される。燃料油供給ポンプ３９は、圧縮空気１３により駆動され、燃料油１６を燃料タンク１５から燃料油吸込配管４０を介して吸込む。そして、燃料油１６を加圧して、燃料油吐出配管４１を介して燃料噴射装置５２へ供給する。燃料油１６は、加圧されているために、従来よりも短時間で燃料噴射装置５２へ供給される。
【００３２】
燃料噴射装置５２は、クランク軸７の回転と同期して、燃料油１６をシリンダ３内へ噴射する。噴射された燃料油１６は、吸気配管１８を介してシリンダ３内に供給される空気と混合して高圧化で着火、燃焼し、ピストン４を動作させる。ピストン４の動作に伴い、連接棒８を介してクランク軸７が回転する。燃焼ガスは、排気配管１９を介して排気される。
【００３３】
以上のように、ピストン４が動作しクランク軸７が回転すると、ディーゼル機関１の運転が始まる。すると、発電機２では、クランク軸７と連結しているロータ１０が回転し、発電が開始される。発電された電力は、発電用プラント内に供給され、プラントの制御などに利用される。
【００３４】
燃料油１６の燃焼によりディーゼル機関１の回転速度が上昇していき、定格回転数の３０％など所定の値に達すると、圧縮空気供給弁３７ａ、３７ｂが自動的に閉じられ、圧縮空気１３の供給は停止される。従って、燃料油１６は、加圧されず自重によりディーゼル機関１へ供給されるようになる。また、ディーゼル機関１の運転も、圧縮空気１３を利用せず、燃料油１６の燃焼のみによる運転に自動的に切り替わる。
【００３５】
上述したように、本発明による非常用ディーゼル発電設備の始動時の運転方法では、燃料油１６が加圧されているため、シリンダ３内で着火するのに十分な量が従来よりも短時間で供給され、従って、発電を開始するまでに要する時間も従来よりも短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による非常用ディーゼル発電設備の構成例を示す図である。
【図２】圧縮空気で駆動される燃料油供給ポンプの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ディーゼル機関、２…発電機、３…シリンダ、４…ピストン、５…シリンダ冷却室（入口）、６…シリンダ冷却室（出口）、７…クランク軸、８…連接棒、９…ディーゼル機関軸受、１０…ロータ、１１…発電機軸受、１２…空気貯槽、１３…圧縮空気、１４…始動空気配管、１５…燃料タンク、１６…燃料油、１７…燃料油配管、１８…吸気配管、１９…排気配管、２０…冷却水冷却器、２１…清水、２２…冷却水吸込配管、２３…機関付清水ポンプ、２４…冷却水機関入口配管、２５…冷却水機関出口配管、２６…機関付潤滑油ポンプ、２７…潤滑油タンク、２８…潤滑油、２９…潤滑油機関出口配管、３０…潤滑油タンク出口配管、３１…潤滑油冷却器、３２…潤滑油冷却器入口配管、３３…潤滑油冷却器出口配管、３４…潤滑油プライミングポンプ入口配管、３５…潤滑油プライミングポンプ、３６…潤滑油供給配管、３７ａ、３７ｂ…圧縮空気供給弁、３８…圧縮空気供給配管、３９…燃料油供給ポンプ、４０…燃料油吸込配管、４１…燃料油吐出配管、４２…空気排出配管、４３…空気タービン、４４…タービンケーシング、４５…ポンプインペラ、４６…ポンプケーシング、４７…ポンプ軸、４８…ポンプ軸受、４９…シール、５０…支持脚、５１…架台、５２…燃料噴射装置、５３…エアモータ部、５４…ターボ式ポンプ部。
【図１】
2009174347.tif 000003
【図２】
2009174347.tif 000004