JP5739225B2 - Engine power generator and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、動力源としてのエンジンと、そのエンジンに連動連結されて駆動される発電機を備え、その発電機からの電力と商用電力を電力負荷へ給電するように構成されているエンジン発電装置とその運転方法に関する。 The present invention includes an engine as a power source and a generator that is linked to and driven by the engine, and is configured to supply electric power from the generator and commercial power to an electric power load. And its driving method.
このようなエンジン発電装置では、電力負荷投入時にエンジンの回転数が急激に低下し、場合によっては、エンジン停止にまで至る可能性がある。
そこで、従来、希薄ガスエンジンにおいて、電力負荷投入時に、通常の燃焼用空気に加えて補充空気を供給し、それによってエンジンの燃焼を安定させて、比較的大きな電力負荷を投入できるようにした技術が提案された(例えば、特許文献1参照)。
In such an engine power generation device, when the power load is turned on, the engine speed rapidly decreases, and in some cases, the engine may stop.
Therefore, conventionally, in a lean gas engine, when a power load is applied, supplementary air is supplied in addition to normal combustion air, thereby stabilizing the combustion of the engine and allowing a relatively large power load to be input. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところが、上記特許文献に開示の技術では、投入できる電力負荷に限りがあるため、より大きな電力負荷を投入しようとすると、例えば、エンジンのフライホイールや発電機の回転子の重量を増やして、慣性モーメントを大きくする必要がある。
しかし、単に、重量の増加により慣性モーメントを大きくするだけでは、エンジンの動力軸や発電機の動力軸により大きなねじり力が作用するため、当然、エンジンや発電機の動力軸を太くして強度アップを図る必要があり、それに伴って、動力軸を支持する軸受類も大きなものが必要となって、装置そのものが大型化するという問題がある。
However, in the technique disclosed in the above patent document, there is a limit to the power load that can be input. It is necessary to increase the moment.
However, simply increasing the moment of inertia by increasing the weight causes a large torsional force to act on the power shaft of the engine and the power shaft of the generator. Along with this, there is a problem that the bearings supporting the power shaft are also required to be large, and the apparatus itself is enlarged.
本発明は、このような問題点に着目したもので、その目的は、装置そのものを極端に大型化することなく、より大きな電力負荷の投入が可能なエンジン発電装置とその運転方法を提供することにある。 The present invention pays attention to such problems, and an object thereof is to provide an engine power generator capable of supplying a larger power load without extremely increasing the size of the apparatus itself, and an operating method thereof. It is in.
その目的を達成するため、本発明において、動力源としてのエンジンと、そのエンジンに連動連結されて駆動される発電機を備え、その発電機からの電力と商用電力を電力負荷へ給電するように構成されているエンジン発電装置の特徴構成は、
前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対しクラッチを介して連動連結自在な回転体と、前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し前記回転体を連動連結して前記エンジンを運転する第1運転状態と、前記クラッチを切って前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸と前記回転体を切り離して運転する第2運転状態とに切り換える切り換え手段と、前記発電機からの電力のみを電力負荷へ給電する際、前記発電機と前記電力負荷とを接続する遮断機が切り操作された状態で、前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し回転体を連動連結し、前記エンジンを始動して前記第1運転状態にて運転し、前記発電機を駆動し、その後、前記遮断機を入り操作して前記発電機を前記電力負荷に接続し電力負荷への給電を開始して、発電機の発電周波数が安定した後、前記第2運転状態で運転する制御装置とを備えているところにある。
In order to achieve the object, in the present invention, an engine as a power source and a generator driven in conjunction with the engine are provided, and power from the generator and commercial power are supplied to the power load. The characteristic configuration of the engine power generator is
A rotating body that can be linked and connected via a clutch to the power shaft of the engine or the power shaft of the generator, and the rotating body linked to the power shaft of the engine or the power shaft of the generator by inserting the clutch. A switching means for switching between a first operating state in which the engine is operated by being coupled and a second operating state in which the clutch is disengaged and the engine is driven with the power shaft of the engine or the power shaft of the generator disconnected from the rotating body; When supplying only the electric power from the generator to the electric power load, the engine is connected to the power shaft of the engine or the electric power generation by putting the clutch in a state where the circuit breaker for connecting the electric generator and the electric power load is turned off. A rotating body is interlocked and connected to the power shaft of the machine, the engine is started and operated in the first operating state, the generator is driven, and then the breaker is turned on and operated. The serial generator and starts to supply power to the connected electrical load to the power load, after the power generation frequency of the generator becomes stable, there is to have a control device for operating at the second operating condition.
上記構成によれば、クラッチを入れてエンジンまたは発電機の動力軸に対し回転体を連動連結することで、実質的に、エンジンのフライホイールや発電機の回転子の重量を増やしたのと同じ結果となり、慣性モーメントを大きくすることができる。したがって、より大きな電力負荷の投入が可能となり、また、慣性モーメントを大きくして電力負荷を投入するので、比較的短時間のうちにエンジンの回転数が安定する。
そして、電力負荷の投入後、例えば、エンジンの回転数がある程度安定するのを待って、クラッチを切ってエンジンまたは発電機の動力軸と回転体を切り離して運転することになり、エンジンや発電機の動力軸に対して大負荷が作用する時間を短時間に制限することができ、エンジンや発電機の動力軸を極端に太くして強度アップを図る必要もなく、したがって、装置そのものを極端に大型化することなく、より大きな電力負荷の投入が可能となる。
さらに、切り換え手段が、クラッチの入り切り操作を自動的に行って、第1運転状態と第2運転状態との切り換えを的確に実行することになり、エンジンや発電機の動力軸に対して大負荷が作用する時間を必要最小限に抑えることができ、その結果、装置の大型化を更に抑制することができる。
According to the above configuration, the weight of the engine flywheel or generator rotor is substantially increased by inserting a clutch and interlockingly connecting the rotor to the power shaft of the engine or generator. As a result, the moment of inertia can be increased. Therefore, it is possible to input a larger power load, and since the power load is input with a large moment of inertia, the engine speed is stabilized within a relatively short time.
After the power load is applied, for example, after the engine speed has stabilized to some extent, the clutch is disengaged and the engine or generator power shaft and the rotating body are separated, and the engine or generator is operated. The time during which a large load acts on the power shaft of the engine can be limited to a short time, and it is not necessary to increase the strength by making the power shaft of the engine or generator extremely thick. A larger power load can be input without increasing the size.
Further, the switching means automatically performs on / off operation of the clutch to accurately execute switching between the first operating state and the second operating state, and a heavy load is applied to the power shaft of the engine or the generator. Can be kept to a minimum necessary time, and as a result, enlargement of the apparatus can be further suppressed.
上記構成を備えたエンジン発電装置において、前記制御装置は、前記発電機からの電力と前記商用電力を前記電力負荷へ給電する際、前記クラッチを切って前記エンジンを始動して、前記第2運転状態で電力負荷への給電を開始するように構成することが好ましい。
電力負荷に対し発電機からの電力に加えて商用電力も給電される場合、その商用電力が、投入される電力負荷の一部を負担するので、エンジン発電装置を第2運転状態で運転して給電を開始しても、エンジンが大きな影響を受けることはなく、エンジン回転数の低下が抑制され、その結果、エンジンの動力軸または発電機の動力軸に不必要な負荷が作用するのを回避することができる。
In the engine power generator having the above-described configuration, when the power from the generator and the commercial power are supplied to the power load, the control device disengages the clutch and starts the engine to perform the second operation. It is preferable that the power supply to the power load is started in the state .
When commercial power is supplied to the electric power load in addition to the electric power from the generator, the commercial electric power bears a part of the input electric power load, so the engine power generator is operated in the second operation state. Even if the power supply is started, the engine is not greatly affected, and the engine speed is prevented from being lowered. As a result, unnecessary load on the engine power shaft or generator power shaft is avoided. can do.
上記構成を備えたエンジン発電装置において、前記回転体が、前記エンジンの動力軸に対し前記クラッチを介して直結されていることが好ましい。
たとえ動力軸を若干太くして強度アップを図る必要があっても、実質的にエンジンの動力軸だけで済み、装置の大型化を抑制することができるとともに、最も大型で重量のあるエンジンを中央にして、その両側に発電機と回転体を配置することが可能となり、装置全体として安定した回転を得ることができる。
In the engine power generator having the above-described configuration, it is preferable that the rotating body is directly connected to the power shaft of the engine via the clutch .
Even if it is necessary to increase the strength by slightly thickening the power shaft, only the power shaft of the engine can be used, and the enlargement of the device can be suppressed, and the largest and heaviest engine is placed in the center. Thus, it is possible to dispose a generator and a rotating body on both sides thereof, and the apparatus as a whole can obtain a stable rotation.
そして、上記切り換え手段を備えたエンジン発電装置の運転方法の特徴構成は、
前記発電機からの電力のみを電力負荷へ給電する際、前記発電機と前記電力負荷とを接続する遮断機が切り操作された状態で、前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し回転体を連動連結し、前記エンジンを始動して前記第1運転状態で運転し、前記発電機を駆動し、その後、前記遮断機を入り操作して前記発電機を前記電力負荷に接続し電力負荷への給電を開始して、発電機の発電周波数が安定した後、前記第2運転状態で運転するところにある。
And the characteristic structure of the operation method of the engine power generator provided with the switching means is as follows:
When supplying only the electric power from the generator to the electric power load, the clutch is inserted and the engine power shaft or the electric generator or the electric generator in a state where the circuit breaker connecting the electric generator and the electric power load is turned off. A rotating body is interlocked to the power shaft of the engine, the engine is started and operated in the first operating state, the generator is driven, and then the breaker is turned on to operate the generator. starting power supply to be connected to a load power load, after the power generation frequency of the generator becomes stable, there is to be operated at the second operating condition.
上記運転方法によれば、発電機からの電力のみを給電する場合、第1運転状態で運転するので、つまり、エンジンまたは発電機の動力軸に回転体を連動連結して運転するので、慣性モーメントが大きくなって大きな電力負荷の投入が可能となり、また、比較的短時間のうちにエンジンの回転数の安定化を図ることができる。
そして、発電機の発電周波数が安定した後、第2運転状態で運転するので、つまり、エンジンまたは発電機の動力軸と回転体を切り離して運転するので、比較的小さな負荷状態となり、その結果、エンジンや発電機の動力軸に対して大負荷が作用する時間を短時間に制限することができる。
According to the above operation method, when only the electric power from the generator is supplied, the operation is performed in the first operation state, that is, the operation is performed by interlocking the rotating body with the power shaft of the engine or the generator. As a result, the power load can be increased and the engine speed can be stabilized in a relatively short time.
And, since the power generation frequency of the generator is stabilized, it is operated in the second operation state, that is, the engine or the power shaft of the generator and the rotating body are operated separately, so that a relatively small load state is obtained. The time during which a large load acts on the power shaft of the engine or generator can be limited to a short time.
上記エンジン発電装置の運転方法において、前記発電機からの電力と商用電力を電力負荷へ給電する際、前記クラッチを切って前記エンジンを始動して、前記第2運転状態で電力負荷への給電を開始するのが好ましい。
電力負荷に対し発電機からの電力に加えて商用電力も給電される場合、その商用電力が、投入される電力負荷の一部を負担するので、エンジン発電装置を第2運転状態で運転して給電を開始しても、エンジンが大きな影響を受けることはなく、エンジン回転数の低下が抑制され、その結果、エンジンまたは発電機の動力軸に不必要な負荷が作用するのを回避することができる。
In the operation method of the engine power generator, when power and commercial power from the generator are supplied to the power load, the clutch is disengaged to start the engine, and power is supplied to the power load in the second operation state. It is preferable to start.
When commercial power is supplied to the electric power load in addition to the electric power from the generator, the commercial electric power bears a part of the input electric power load, so the engine power generator is operated in the second operation state. Even if the power supply is started, the engine is not significantly affected, and the decrease in the engine speed is suppressed. As a result, it is possible to avoid unnecessary load from acting on the power shaft of the engine or the generator. it can.
(第1実施形態)
本発明によるエンジン発電装置とその運転方法につき、その第1実施形態を図面に基づいて説明する。
第1実施形態によるエンジン発電装置は、図1に示すように、動力源としてのエンジンの一例であるガスエンジン1と、そのガスエンジン1により駆動される発電機2を備え、ガスエンジン1の動力軸1aと発電機2の動力軸2aが、カップリング3を介して直結状態で連動連結されている。
ガスエンジン1は、13Aなどの都市ガスを燃料として運転されるもので、そのガスエンジン1の動力軸1aには、クラッチ4を介して回転体5の回転軸5aが直結状態で連動連結され、最も大型で重量のあるガスエンジン1を中央にして、発電機2と回転体5が、そのガスエンジン1の両側に配置されている。
(First embodiment)
A first embodiment of an engine power generator and an operation method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the engine power generation apparatus according to the first embodiment includes a gas engine 1 which is an example of an engine as a power source, and a
The gas engine 1 is operated by using city gas such as 13A as fuel, and the
回転体5は、ガスエンジン1および発電機2の慣性モーメントを増大させるもので、クラッチ4を入り操作することで、ガスエンジン1の動力軸1aと連動連結されて一体的に回転し、クラッチ4を切り操作することで、ガスエンジン1の動力軸1aと切り離されて連動が絶たれるように構成されている。
回転体5は、その慣性モーメントを種々の条件に対応して設定することになるが、一例を挙げると、ガスエンジン1の慣性モーメントの30%程度、発電機2の慣性モーメントの20〜30%程度に設定するのが好ましい。この程度の慣性モーメントに設定することにより、ガスエンジン1や発電機2の運転に大きな悪影響を及ぼすことなく、所望する慣性モーメントを得ることができる。
The rotating
The rotating
発電機2により発電される電力は、商用電力系統6からの商用電力と一緒に電力負荷7へ給電されるように構成され、発電機2と電力負荷7が、第1遮断機8を介して接続されるとともに、商用電力系統6と電力負荷7が、第2遮断機9と第1遮断機8を介して接続されている。
このエンジン発電装置は、制御装置10による制御の基で運転され、クラッチ4を入れてガスエンジン1の動力軸1aに対し回転体5を連動連結してガスエンジン1を運転する第1運転状態と、クラッチ4を切ってガスエンジン1の動力軸1aと回転体5を切り離して運転する第2運転状態とに切り換えるように構成され、制御装置10が、そのための切り換え手段として機能する。
The power generated by the
This engine power generator is operated under the control of the
(第2実施形態)
つぎに、第2実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、第1実施形態で説明した構成については、同じ符号を付すことで説明を省略し、主として第1実施形態と異なる構成について説明する。
第2実施形態のエンジン発電装置は、図2に示すように、回転体5の回転軸5aが、ガスエンジン1の動力軸1aではなく、発電機2の動力軸2aにクラッチ4を介して直結状態で連動連結されている。そのため、発電機2を中央にして、ガスエンジン1と回転体5が、その発電機2の両側に配置されることになり、発電機2が大型で重量のある場合、このような配置にすることで、装置全体として安定した回転を得ることができる。
そして、この第2実施形態においては、切り換え手段としての制御装置10が、クラッチ4を入れて発電機2の動力軸2aに対し回転体5を連動連結してガスエンジン1を運転する第1運転状態と、クラッチ4を切って発電機2の動力軸2aと回転体5を切り離して運転する第2運転状態とに切り換えることになる。
(Second Embodiment)
Next, although the second embodiment will be described, in order to avoid redundant description, the description of the configuration described in the first embodiment is omitted by assigning the same reference numerals, and the description mainly focuses on the configuration different from the first embodiment. To do.
In the engine power generator of the second embodiment, as shown in FIG. 2, the
And in this 2nd Embodiment, the
つぎに、第1と第2実施形態によるエンジン発電装置の運転方法に関し、商用電力系統からの給電を受けない場合と受ける場合について、その負荷電力投入時の運転方法について説明する。 Next, regarding the operation method of the engine power generator according to the first and second embodiments, the operation method at the time of turning on the load power will be described for the case where the power supply from the commercial power system is not received and the case where it is received.
[商用電力系統からの給電を受けない場合の負荷電力投入]
電力負荷7に対して発電機2からの電力のみで給電を開始する際、例えば、商用電力系統6が停電した際には、エンジン発電装置を第1運転状態で運転する。
具体的には、図3に示すように、商用電力系統6からの信号情報に基づいて、制御装置10が、クラッチ4を入り操作し、第1実施形態ではガスエンジン1の動力軸1aと回転体5を連動連結し、第2実施形態では発電機2の動力軸2aと回転体5を連動連結して、ガスエンジン1を始動して運転し、それによって、発電機2が駆動される。
その後、第1遮断機8を入り操作して電力負荷を投入し、電力負荷7に対する発電機2からの電力供給が開始される。そして、発電機2において、その発電周波数が所定の周波数になって安定すると、制御装置10が、クラッチを切り操作し、第1運転状態を終了して、第2運転状態に切り換える。
[Load power input when not receiving power from the commercial power system]
When power supply to the power load 7 is started only with power from the
Specifically, as shown in FIG. 3, based on signal information from the
Thereafter, the
[商用電力系統からの給電を受ける場合の負荷電力投入]
それに対し、電力負荷7に対して発電機2からの電力と商用電力系統6からの商用電力との両電力で給電を開始する際には、当初から第2運転状態で運転する。
すなわち、制御装置10が、クラッチ4を切り操作し、第1実施形態ではガスエンジン1の動力軸1aと回転体5を切り離し、第2実施形態では発電機2の動力軸2aと回転体5を切り離してガスエンジン1を始動するとともに、電力負荷7に対して発電機2からの給電を開始し、かつ、続行することになる。
[Load power input when receiving power from the commercial power system]
On the other hand, when power supply to the power load 7 is started with both the power from the
That is, the
〔別実施形態〕
(1)先の実施形態では、回転体5が、クラッチ4を介してガスエンジン1の動力軸1aまたは発電機2の動力軸2aに対して直結された構成を示したが、例えば、回転体5とガスエンジン1の動力軸1aまたは発電機2の動力軸2aとを複数のギヤや回転軸を介して連動連結し、その間にクラッチ4を設けて実施することもできる。
(2)先の実施形態では、切り換え手段としての制御装置10によって、第1運転状態と第2運転状態とに自動的に切り換える構成を示したが、人為操作によって第1運転状態と第2運転状態とに切り換えるように構成して実施することもできる。
また、エンジン1としては、特にガスエンジンに限るものではなく、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの各種のエンジンを使用して実施することができる。
[Another embodiment]
(1) In the previous embodiment, the configuration in which the
(2) In the previous embodiment, the configuration in which the
The engine 1 is not particularly limited to a gas engine, and can be implemented using various engines such as a diesel engine and a gasoline engine.
1 エンジン
1a エンジンの動力軸
2 発電機
2a 発電機の動力軸
4 クラッチ
5 回転体
7 電力負荷
10 切り換え手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対しクラッチを介して連動連結自在な回転体と、
前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し前記回転体を連動連結して前記エンジンを運転する第1運転状態と、前記クラッチを切って前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸と前記回転体を切り離して運転する第2運転状態とに切り換える切り換え手段と、
前記発電機からの電力のみを電力負荷へ給電する際、前記発電機と前記電力負荷とを接続する遮断機が切り操作された状態で、前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し回転体を連動連結し、前記エンジンを始動して前記第1運転状態にて運転し、前記発電機を駆動し、その後、前記遮断機を入り操作して前記発電機を前記電力負荷に接続し電力負荷への給電を開始して、発電機の発電周波数が安定した後、前記第2運転状態で運転する制御装置とを備えているエンジン発電装置。 An engine power generator comprising an engine as a power source and a generator driven in conjunction with the engine, and configured to supply electric power from the generator and commercial power to an electric power load,
A rotating body that can be linked and connected via a clutch to the power shaft of the engine or the power shaft of the generator ;
A first operating state in which the clutch is engaged and the engine is operated by interlockingly connecting the rotating body to the engine power shaft or the power shaft of the generator; and the engine power shaft or the Switching means for switching between a power shaft of the generator and a second operating state in which the rotating body is separated and operated;
When supplying only the electric power from the generator to the electric power load, the clutch is inserted and the engine power shaft or the electric generator or the electric generator in a state where the circuit breaker connecting the electric generator and the electric power load is turned off. The rotating body is interlocked and connected to the power shaft of the engine, the engine is started and operated in the first operating state, the generator is driven, and then the breaker is turned on to operate the generator. An engine power generator comprising: a control device that is connected to the power load and starts power feeding to the power load and operates in the second operation state after the power generation frequency of the generator is stabilized .
前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対しクラッチを介して連動連結自在な回転体と、
前記クラッチを入れてエンジンの動力軸または発電機の動力軸に対し回転体を連動連結してエンジンを運転する第1運転状態と、前記クラッチを切ってエンジンの動力軸または発電機の動力軸と回転体を切り離して運転する第2運転状態とに切り換える切り換え手段とを備えているエンジン発電装置の運転方法であって、
前記発電機からの電力のみを電力負荷へ給電する際、前記発電機と前記電力負荷とを接続する遮断機が切り操作された状態で、前記クラッチを入れて前記エンジンの動力軸または前記発電機の動力軸に対し回転体を連動連結し、前記エンジンを始動して前記第1運転状態にて運転し、前記発電機を駆動し、
その後、前記遮断機を入り操作して前記発電機を前記電力負荷に接続し電力負荷への給電を開始して、発電機の発電周波数が安定した後、前記第2運転状態で運転するエンジン発電装置の運転方法。 An engine as a power source and a generator that is driven by being linked to the engine are configured to supply power and commercial power from the generator to the power load.
A rotating body that can be linked and connected via a clutch to the power shaft of the engine or the power shaft of the generator;
A first operating state in which the clutch is engaged and the engine is operated by linking a rotating body to the engine power shaft or the generator power shaft; and the engine power shaft or the generator power shaft is disengaged from the clutch. An operation method for an engine power generator comprising switching means for switching to a second operating state in which the rotating body is separated and operated ,
When supplying only the electric power from the generator to the electric power load, the clutch is inserted and the engine power shaft or the electric generator or the electric generator in a state where the circuit breaker connecting the electric generator and the electric power load is turned off. Linking the rotating body to the power shaft of the engine, starting the engine and operating in the first operating state, driving the generator,
Thereafter, the engine is operated in the second operating state after the circuit breaker is turned on , the generator is connected to the power load, power supply to the power load is started, and the power generation frequency of the generator is stabilized. How to operate the device.
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