液体を送る方法及び装置
本発明は、送り設備を運転する方法及び液体を連続に送る送り設備に関する。この方法及びこの送り設備は、特に水をガスタービンの主流の中に噴射する水噴射設備での使用に適している。送り設備は、互いに平行に連結された多数の送り装置を有する。
最初の方法ステップ（１１）では、送り設備（２０）の送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。引き続き、それぞれ割り当てられた送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）を有するこれらの送り装置群は、液体質量流を送るため期間ごとに交替して休止モードから能動状態に切り替えられる（方法ステップ１３）。したがって、少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに交替する順序で休止モードで運転される。
本発明は、送り設備の送り装置の耐用期間を延ばすために使用される。
最初の方法ステップ（１１）では、送り設備（２０）の送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。引き続き、それぞれ割り当てられた送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）を有するこれらの送り装置群は、液体質量流を送るため期間ごとに交替して休止モードから能動状態に切り替えられる（方法ステップ１３）。したがって、少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに交替する順序で休止モードで運転される。
本発明は、送り設備の送り装置の耐用期間を延ばすために使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の方法に関する。さらに本発明は、請求項１０の上位概念に記載の送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば定置式ガスタービンや可動式ガスタービンのようなガスターボ群は、今日ではその効率及び出力に関して最適化されている。それ故に今日のガスターボ群は、一般に定格出力をほんの僅か上回る供給予備力しか有さない。
【０００３】
定格出力を超える出力に上げるため、水又はその他の適した液体が、注入又は噴射によってガスタービンのコンプレッサの流れの中に注入され得る。これによって得られる出力上昇は、液体が噴射後に蒸発することに基づく。これによって熱が、コンプレッサを貫流する空気から奪い取られる。この連続的に進行する気化過程は、あたかもコンプレッサの流れの連続する媒介冷却を実現する。その結果、コンプレッサの流れを所定の圧力比に圧縮するのに、水を注入しない圧縮動作より僅かな圧縮動作で済む。同時に、コンプレッサを貫流する空気の質量流量が上昇する。したがって、ガスタービンのタービン内の燃焼チャンバの出口温度がほぼ一定である場合、より高い出力が変換され、例えば軸出力として利用される。
【０００４】
ガスタービンの出力を上げるこのよう水の噴射又は注入は、例えばドイツ連邦共和国特許第25 49 790 号明細書又はフランス共和国第1 563 749 号明細書から公知である。
【０００５】
水の噴射又は注入は、コンプレッサの前方で実施できるか又はコンプレッサ段のうちの１つのコンプレッサ段で実施してもよい。簡単なこと及び効率の理由から、水を噴射するため、例えばエアアシスト式噴射ノズルのような補助媒体アシスト式噴射ノズルのほかに、圧力噴射ノズルが使用される。一般に、鉱物質を除去した水が噴射又は注入される。水は、１つ又は多数のポンプを用いて貯蔵容器から汲み出されて噴射ノズルに供給される。これに対してこれらのポンプは、供給すべき水の比較的少ない質量流を高圧で送る。渦巻ポンプは、要求される動作点で全く作動され得ないか又は非常に低い効率でしか作動され得ないので、これらの渦巻ポンプは動作方式には適さない。それ故にここでは多くの場合に、ピストンポンプが使用される。しかしながらピストンポンプは、これらのピストンポンプに作用する機械的に高い負荷に起因して頻繁に整備される必要があり、したがって比較的短い耐用期間しか有さない。ピストンポンプのうちの１つ又は多数の不測の故障の危険も非常に高い。したがって、水噴射によって構成されている最近のガスタービンは、ポンプを整備又は交換できるようにするため多くの場合に出力を低減して又は少なくとも出力を上げる水噴射なしに運転される。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第 25 49 790号明細書
【特許文献２】フランス共和国第 1 563 749号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ここでは対策を提供する。したがって本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法及び装置を提供することにある。従来の技術の欠点が、この方法及びこの装置によって低減又は阻止される。
【０００７】
本発明は、送り装置の耐用期間を延ばすことに寄与する。主流の中に注入されなければならない液体が、これらの送り装置によって送られる。
【０００８】
別の側面によれば、ポンプが、送り装置の動作を中断する必要なしに整備され得る。さらに別の側面では、ポンプが故障した場合でも送り装置を引き続き運転可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明により、請求項１に記載の方法及び請求項１０に記載の送り装置によって解決される。本発明のその他の好適な構成は、従属請求項中に記載されている。
【００１０】
本発明による方法は、送り設備を運転するために使用される。液体質量流が、この送り設備によって供給管から送り管に連続して送られる。これに対して送り設備は、互いに並列に連結されている多数の送り装置を有する。互いに並列に連結されたとは、液体が、送り装置の各々によってその他の送り装置に関係なく供給管から送り管内に送られ得る。この場合、１つの送り装置が、直列に連結された多数の送り要素、例えばポンプを有する。本発明の方法によれば、複数の送り装置が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。液体質量流を送るため、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替えられる。その結果、少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに交替する順序で休止モードで運転される。少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに休止モードで、例えば待機モードで運転されることによって、送り設備の耐用期間が延長される。したがって送り設備の耐用期間は、個々の送り装置の耐用期間によってもはや制限されるのではなくて、個々の送り装置の耐用期間によって延長され得る。
【００１１】
さらにこれらの送り装置は、１つの送り装置が休止モードで運転される期間内に整備及び／又は交換される。したがって、個々の送り装置を整備するために送り設備を停止する必要なしに、送り設備を連続運転することが可能である。
【００１２】
本発明の方法を送り設備に使用することが、特に好ましいことが分かっている。送られる液体質量流をガスターボ群の主流の中に注入するため、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られる。送り設備の好適な構成では、液体質量流が、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。本発明の方法の使用の重要な利点は、送り設備の時間動作が個々の送り装置の耐用期間によってもはや制限されていない送り設備にある。したがって、この送り設備はより長く運転され得る。送り設備を送り装置の整備及び／又は交換のために停止する必要ももはやない。送り装置は、送り設備の連続運転の間に好ましくは相前後して整備及び／又は交換できる。その一方でその都度の該当する送り装置が、休止モードで運転される。
【００１３】
送り装置の各々が、少なくとも１つのポンプを有する。ここでは特にピストンポンプが、要求される運転特性に基づいて使用される。しかし、多数のポンプ又はその他の送り要素をそれぞれの送り装置内で直列に連結してもよい。
【００１４】
本発明の好適なその他の構成では、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、液体質量流を送るため別々に相前後して一期間の開始ごとに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられる。この代わりに、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、液体質量流を送るため多数のグループごとに相前後して一期間の開始ごとに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられてもよい。交換が、これらの両切替方法間で送り設備の運転の間でも実施できる。すなわち、例えばこれらの送り装置群が、最初は別々に起動され得る。これによって最初は、それぞれの送り装置群に割り当てられた数だけの送り装置がその都度起動されて、所定の液体質量流を送る。送られる液体質量流を増大しなければならない場合、送り設備をこれ以上に運転するため、送り装置群が、例えば共通に起動される２つずつの送り装置群に構成され得る。これに応じて、共通に起動される送り装置群に割り当てられているそれぞれの全ての送り装置も起動される。
【００１５】
特に、期間は同じ長さに選択される。一方では全ての送り装置の均等な時間負荷がこれによって保証される。他方では同じ長さの期間を選択した場合、各送り装置の実施された起動運転時間の監視が、実施された期間を加算することによって簡単に可能である。
【００１６】
方法の別の構成では、期間を異なる長さに選択することも有益である。このことは、送り装置群又は送り要素の負荷が変化する時に特に意義がある。このとき、全ての送り要素に対して同じ総負荷が生じるように、期間が選択される。しかしながらこのことは、送り設備の各送り装置群の少なくとも１つの送り装置に対するその都度の運転状態及び負荷状態の監視，記憶及び評価を必要とする。
【００１７】
本発明の方法の好適なその他の構成では、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送るべき液体質量流の関数として確定される。一般にこの確定は、送り装置の運転の開始に実施される。しかし液体質量流が変更される場合、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送り設備の運転の間でも変更された液体質量流に対して新たに確定され得る。
【００１８】
本発明の方法の好適な構成では、送り装置のうちの少なくとも１つの送り装置が、多数の送り装置群に割り当てられる。好ましくは、送り設備の各送り装置が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。これらの送り装置を多数の送り装置群に割り当てると、装置に関する経費が、全ての送り装置群に割り当てるよりも全体で少ない送り装置で済むことによって低減され得る。
【００１９】
本発明の方法の別の好適なその他の構成では、送り設備が、Ｎ個の送り装置を有する。この場合、送り設備のＮ個の送り装置が、それぞれＮ−１個の送り装置を有するＮ個の送り装置群に割り当てられる。１つの送り装置群がその都度交替して起動状態に切り替えられる場合、送り装置が１つずつ同様に交替する順序で休止モードにある。このようにして送り設備が運転される場合、送り装置の寿命が、最小で個々の送り装置の個々の寿命のＮ分の１だけ延びる。休止モードが、それぞれの送り装置の監視又は交換に利用される場合、送り設備が、中断なしに連続にも運転され得る。
【００２０】
本発明の方法の別の好適なその他の構成では、送るべき液体質量流が、ガスターボ群の目標出力基準値から算出される。送るべき液体質量流は、好ましくは送り装置の送り出力を変更することによって変更してもよい。
【００２１】
さらに、例えば噴射要素又は噴射要素群のオン・オフが、送り装置の送り出力に同期して制御されるような、噴射要素の制御が好ましい。液体質量流が、これらの噴射要素又は噴射要素群を通じて主流の中に注入される。この制御は、好ましくは送り設備の中央制御部によって実施される。
【００２２】
本発明の方法は、１つ又は多数の送り装置の故障に対するより高い運転信頼性を保証するために利用され得る。この場合、１つ又は多数の送り装置の不測の故障時に、故障している送り装置が割り当てられていない送り装置群が、起動状態に切り替えられる。
【００２３】
別の側面では、本発明は、ガスターボ群の主流の中に注入されなければならない液体質量流を連続して送るための送り設備を実現する。好適な構成では、送られた液体質量流が、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。
【００２４】
これに対して本発明の送り設備は、１つの供給管，１つの送り管，液体質量流を供給管から送り管に送る多数の送り装置及び送り管に連結している少なくとも１つの噴射要素を有する。送り装置は、互いに並列に配置されている。さらに送り装置は、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段を有する。
【００２５】
コンプレッサの主流の中に噴射するため、一般に鉱物質を除去した水が、液体として使用される。水のほかに、水及びその他の添加剤から成る混合物又はその他の適した液体が、液体として使用され得る。
【００２６】
用語「液体を入れる」は、主流の中への液体の噴射及び液体の注入と解される。
【００２７】
この場合、液体は、中断せずに、すなわち連続して主流の中に入る。これに応じて噴射要素は、液体が噴射手段から主流の中に入る噴射要素の貫流口を閉じる閉鎖手段を有さない。貫流口を断続的に開いて再び閉める、すなわち液体を断続的に主流の中に入れるような閉鎖手段は、従来の技術から公知である。
【００２８】
各送り装置は、好ましくは少なくとも１つのポンプを有する。特にピストンポンプが、その運転特性に起因して送り装置として使用される。液体の比較的小さい質量流を高い圧力で送ることが、ピストンポンプによって可能である。したがって液体の高い圧力が供給管内で実現され得る。特に圧力噴射の場合、液体の良好な噴射特性を得るため、液体の高い圧力が、供給管内で必要である。
【００２９】
送り設備の好適な構成によれば、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、送り設備の制御部内に組み込まれている。
【００３０】
好適なその他の構成では、送り設備は、少なくとも１つの絞り要素をさらに有する。この場合、この絞り要素は、送り装置と少なくとも１つの噴射要素との間の送り管内に配置されている。
【００３１】
少なくとも１つの絞り要素は、好ましくは送り設備の制御部によって制御される。
【００３２】
さらに送り設備は、好ましくは噴射要素を少なくとも１つずつ有する多数の噴射要素群を有する。各噴射要素群は、個別送り管を介して送り管に連結されている。さらに好ましくは、絞り要素が、送り管と噴射要素群の少なくとも１つの噴射要素との間の各個別送り管内に配置されている。
【００３３】
好適な構成では、少なくとも１つの噴射要素が、圧力噴射ノズルとして構成されている。
【００３４】
この代わりに、少なくとも１つの噴射要素が、補助媒体アシスト式ノズルとして、例えばエアアシスト式噴射ノズルとして、いわゆる空気ブラストノズルとして構成され得る。送り設備が、多数のノズルを有する場合、これらのノズルは、特に全てが１つの種類に応じて構成されている。
【００３５】
本発明のもう１つの好適な構成では、噴射要素が、ノズルキャリア上に配置されている。しかし、多数のノズルキャリアを設けてもよい。噴射要素が、これらのノズルキャリア上に分散して配置されている。
【００３６】
本発明の送り設備は、特に好ましくは上述した本発明の方法にしたがって運転される。
【００３７】
以下に、本発明を図中に示された実施の形態に基づいて詳しく説明する：
図１は、本発明の方法の実施形をフローチャートとして示す。
図２は、ガスターボ群の水噴射設備で使用する本発明にしたがって構成された送り装置を示す。
図３は、水噴射部を有するガスタービンを概略的に示す。
【００３８】
これらの図中には、本発明の理解に重要な要素及び構成部材が示されている。示された実施の形態は、純粋に有用であると解されかつより良好に理解するために役に立つものの、本発明の対象を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１中には、本発明の方法の実施形がフローチャートとして示されている。この方法は、送り装置を運転するために使用される。この場合、ここで考慮される送り装置は、５つの送り装置を有する。各送り装置は、ここではピストンポンプを１つだけ有する。基本的には、多数のポンプを送り装置内に設けて、例えば直列に互いに連結してもよい。これらの送り装置は、互いに並列に接続されている。すなわち各送り装置は、供給側で送り装置の供給管に直接連結し、送り側で送り装置の送り管に連結する。
【００４０】
図１中に示された方法は、主に２つの主要な方法ステップに細分されている。方法の開始（図１中の方法ステップ１０）後に、送り設備の５つの送り装置ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４及びＦＥ５が、５つの送り装置群ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４及びＦＧ５に割り当てられる。したがって、例えば、送り装置ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３及びＦＥ４が、第１送り装置群ＦＧ１に割り当てられ、送り装置ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４及びＦＥ５が、第２送り装置群ＦＧ２に割り当てられ、送り装置ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５及びＦＥ１が、第３送り装置群ＦＧ３に割り当てられ、送り装置ＦＥ４，ＦＥ５，ＦＥ１及びＦＥ２が、第４送り装置群ＦＧ４に割り当てられ、送り装置ＦＥ５，ＦＥ１，ＦＥ２及びＦＥ３が、第５送り装置群ＦＧ５に割り当てられる。
【００４１】
送り装置を送り装置群に割り当てた後に、カウント変数Ｎが、１にセットされる（図１中の方法ステップ１２）。別の方法ステップ１３では、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群ＦＧ１〜ＦＧ５が、期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替えられる。カウント変数Ｎに応じて、ここでは、それぞれの割り当てられた送り装置を有するその都度のＮ番目の送り装置群が、１つの期間の初めに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられる。この期間の終了後に初めて、カウント変数Ｎの実際のカウント値が検査される（方法ステップ１４）。カウント変数Ｎが、５より小さい場合、カウント変数Ｎが１だけ増える（方法ステップ１５）。その後に、方法ステップ１３へのリターン１６が実行され、方法ステップ１３が新たに進行する。しかしカウント変数Ｎが、値５に達した場合、カウント変数Ｎが、リターン１７によって方法ステップ１２で再び値１にリセットされる。引き続き方法ステップ１３が、リセットされたカウント変数Ｎに基づいて新たに実行される。
【００４２】
したがって液体質量流が、その都度の期間に対して起動状態に切り替えられた送り装置群に割り当てられているそれぞれの送り装置によって交替して送られる。このことは、その都度の１つの送り装置が各期間に対して交替して休止モードにあることを同時に意味する。図１中に示された実施の形態では、その都度の１つの送り装置とは、その都度の起動状態にある送り装置群ＦＧ１〜ＦＧ５に割り当てられていないその都度の送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５である。
【００４３】
期間は、好ましくは同じ長さに選択されている。それぞれ同じ長さの期間による時間制御を実現するためには、時間計数ユニットだけが制御部として必要である。さらにこれによって、複数の送り装置のほぼ均等に分布した負荷が保証される。この代わりに、送り装置の負荷の均等な分布の条件下で個々の期間を算出するため、これらの送り装置の負荷が、測定技術的に検出され記憶され、その後に評価され得る。
【００４４】
図１中に示された本発明の方法は、送り設備を運転するために特に好ましい。液体質量流を連続運転でガスターボ群の主流の中に注入するため、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られる。特に液体質量流は、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。したがって送り設備は、ガスターボ設備の一部として構成されている。したがって多くの場合、送り装置をガスターボ設備の中央の制御ユニットによって制御することが好ましい。
【００４５】
少なくとも１つの送り装置が、各期間で休止モードで運転され、したがってこの少なくとも１つの送り装置が、この期間内に老朽化せずかつ磨耗しないことによって、送り設備の耐用期間を長くすることができる。送り設備の耐用期間の延長は、最低で送り装置が休止モードで運転される期間に一致する。送り装置が、期間ごとに整備されるか又は交換され、それぞれの送り装置が、この期間内に休止モードで運転される場合、送り設備の耐用期間もさらに延長され得る。
【００４６】
ピストンポンプは、運転の間に発生する高い機械的な負荷に起因して一般に比較的僅かな耐用期間しか有さないので、このことは、特にピストンポンプを使用する場合に有益である。ピストンポンプは、耐用期間の経過後に整備又は完全に交換される必要がある。このことは、既存のガスターボ設備の頻繁な運転停止を招く。送り設備の稼動期間が、本発明によって送り装置の最大耐用期間によってもはや制限されない。
【００４７】
さらに送り装置が、休止モードで運転される期間内に、この送り装置が整備又は交換される。したがって、送り設備の運転を個々の送り装置の整備のために中断する必要なしに、送り設備を連続運転することが可能である。
【００４８】
本発明の方法の別の好ましい構成では、送り装置のうちの１つの送り装置の不測の故障時に、故障している送り装置が割り当てられていない送り装置群が、起動状態に切り替えられ得る。これによって、１つ又は多数の送り装置の故障時でも、送り設備を制限なしに連続運転する可能性が提供されている。特にこれによって、１つ又は多数の送り装置の故障時のガスターボ設備の運転の低下も阻止され得る。
【００４９】
送り装置群の数及び送り装置群に対する送り装置の割り当ては、図１中に示された構成と異なってもよい。例えば、３つの送り装置だけを各送り装置群に割り当ててもよい。このとき送り装置群は、期間ごとに別々に相前後して起動され得る。送られる液体質量流を増大させるため、多数の送り装置群を割り当てられた送り装置と共にそれぞれの期間内に起動することも好ましい。この代わりに又は補足的に、送り装置の送り能力を上げて、送られる液体質量流を増大させてもよい。
【００５０】
図２は、ガスターボ群の水噴射設備内で使用するための本発明にしたがって構成された送り設備を示す。送り設備２０は、供給管２１，送り管２２及び水質量流を供給管２１から送り管２２に送るための互いに並列に配置された５つの送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５を有する。互いに並列に配置された送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５の各々を供給管２１及び送り管２２に連結するため、供給管２１及び送り管２２がそれぞれ、５つの個別管に分岐している。図２中には、供給管２１が、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５に対して反対側の端部で貯蔵タンクに連結されていることが示されていない。鉱物質を除去した水が、この貯蔵タンク内に貯蔵されている。供給を制御するため、絞り要素２３が、供給管にさらに設けられている。
【００５１】
他方で送り管２２は、多数の噴射要素に連結されている。これらの噴射要素は、ここで示された実施形では全てノズルキャリア２６上に配置されている。図２中で示された配置では、圧力噴射ノズル２５が、噴射要素として使用される。これらの圧力噴射ノズル２５は、それぞれ直列に配置されたグループに統合されている。送り管をグループ内に配置された圧力噴射ノズル２５に連結するため、送り管２２が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 に分岐する。さらにそれぞれの絞り要素、ここでは電気制御されるバルブ２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 及び２７5 が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内に配置されている。グループに統合されたノズルが、バルブ２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 及び２７5 によってグループごとに開閉され得る。こうして、個別送り管内のノズルにかかる圧力が個別に制御され得る。圧力測定センサ２８1 ，２８2 ，２８3 ，２８4 及び２８5 がそれぞれ、絞り要素の下流の流れ方向に沿って個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内に配置されている。これらの圧力測定センサ２８1 ，２８2 ，２８3 ，２８4 及び２８5 は、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内の液圧を測定し、送り設備２０の制御部２９に伝える。送り管２２が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 に分岐する上流では、さらに質量流測定点３０が、送り管２２内に配置されている。こうして、送り管２２内の全測定流が、測定されて制御部２９に送られ得る。
【００５２】
送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５はそれぞれ、ここでは電気駆動されるピストンポンプＦＥ１Ｋ〜ＦＥ５Ｋ及びポンプの下流の流れ方向に沿って配置された検査バルブＦＥ１Ｒ〜ＦＥ５Ｒを有する。
【００５３】
本発明にしたがって構成された送り装置は、それぞれ割り当てられた送り装置と共にこれらの送り装置を送り装置群に割り当てる手段及びこれらの送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段をさらに有する。これらの送り装置を送り装置群に割り当て、それぞれ割り当てられた送り装置を有するこれらの送り装置群を期間ごとに交替して起動するこれらの手段は、少なくとも１つの記憶要素，プロセッサ及び入出力要素を有し、図２中の制御部内に組み込まれている。制御部は、データ線３１を通じて送り装置と交信し、データ線３２，３３，３４を通じて質量流測定点３０，バルブ２７1 〜２７5 及び圧力測定センサ２８1 〜２８5 と交信する。
【００５４】
図２中に示された本発明にしたがって構成された送り設備は、好ましくは図１中に示された方法にしたがって運転される。最初の方法ステップでは、制御部内に組み込まれた送り装置を割り当てるための手段が、ピストンポンプを送り装置群に割り当てる。例えば、全部で５つの送り装置群が、４つずつの送り装置に構成されるように、この割り当ては実行できる。第１送り装置群は、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ４を有し、第２送り装置群は、送り装置ＦＥ２〜ＦＥ５を有する、等々。別の方法ステップである実際の送り動作では、これらの送り装置群が、これらの送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段によって期間ごとに交替して起動状態に切り替えられる。例えば、第１送り装置群が、最初の500 運転時間の間に休止モードから起動状態になるように、この切替えは実行される。その結果、主流の中に注入すべき水が、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ４によって送られる。この第１送り装置群は、500 運転時間の経過後に停止される、すなわち待機モードに切り替えられる。第１送り装置群の停止と同時に、第２送り装置群が、起動状態に切り替えられる。次いで第２送り装置群の送り装置ＦＥ２〜ＦＥ５が、送り設備の500 運転時間〜1000運転時間の期間に送る、等々。第５送り装置群が停止すると、第１送り装置群が再び起動し、このサイクルが新たに開始される。
【００５５】
図３中には、当業者に周知であり、多くの場合例えば発電又は定置式駆動部又は飛行機の駆動部のような可動式駆動部で使用されるガスタービン１００が概略図で示されている。例示的に示されたガスタービン１００は、主な構成群としてコンプレッサ１０１，燃焼チャンバ１０２及びタービン１０３を有する。流入した周囲の空気が、コンプレッサ１０２内で圧縮されて燃焼チャンバ１０２に供給される。圧縮された空気が、燃焼チャンバ１０２内で燃料に混入され、その混合物が燃焼される。燃焼チャンバ１０２内で発生した高温ガスが、タービン１０３内で膨張して仕事をする。この場合、ここで示された定置式設備のタービン１０３が、コンプレッサ１０１の横のシャフト１０５を介して電力消費体、ここでは発電する発電機１０４をさらに駆動する。タービン，コンプレッサ及び発電機は、シャフト１０５を介して互いに連結されている。
【００５６】
ガスタービンの出力を上げるため、ここでは水をコンプレッサの流入口１０７内に入れる水噴射装置１０８が、コンプレッサの入口の領域内にさらに配置されている。水噴射装置１０８は、図２中に示されたような送り装置１２０を有する。この送り装置１２０は、供給管１２１，送り管１２２，５つのポンプＦＥ１〜ＦＥ５，バルブ１２７及び多数の個別ノズル１２５を有するノズルキャリア１２６を備える。個別ノズル１２５はそれぞれ、グループに統合されていて、コンプレッサ１０１の流入口１０７内に合流する。
【００５７】
図３によれば、送り装置を割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、ガスタービンの中央制御部１０６内に組み込まれている。この中央制御部１０６は、目標出力基準値Ｐsollを基準値としてプリセットする。燃焼チャンバに供給すべき燃料質量流が、制御部１０６によって目標出力基準値Ｐsollから計算され、データ線を通じて送られる。さらに液体質量流が、ガスタービンの中央制御部によって目標出力基準値Ｐsollから算出される。この液体質量流は、ガスターボ群の出力を上げるためコンプレッサ１０１の流入口１０７内に注入する必要がある。これから、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送るべき液体質量流の関数として確定され、データ線１３１及び１３３を通じてポンプＦＥ１〜ＦＥ５及びバルブ１２７に送られる。
【００５８】
図３中に示されたガスタービンを多数のタービン，中間配置された燃焼チャンバ，多数のコンプレッサ及び中間配置された冷却器等によって多重シャフト式に構成することも明らかに可能である。これらの実施形は、当業者に周知であり、本発明は、使用に関連する内容だけに関する。それ故にこれらの実施形は、この点からさらに説明しない。
【００５９】
図２に関して説明した方法及び図２，３中に示された送り設備は、本発明の例示的な実施形を示す。これらの実施形は、本発明の概念から離れることなしに当業者によって全く多様に簡単に変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法の実施形をフローチャートとして示す。
【図２】ガスターボ群の水噴射設備で使用する本発明にしたがって構成された送り装置を示す。
【図３】水噴射部を有するガスタービンを概略的に示す。
【符号の説明】
【００６１】
１０〜１５ 方法ステップ
１６，１７ 方法のリターン
２０ 送り設備
２１ 供給管
２２ 送り管
２２1 〜２２5 個別送り管
２３ 絞り要素
２５ ノズル
２６ ノズルキャリア
２７1 〜２７5 バルブ
２８1 〜２８5 圧力測定センサ
２９ 制御部
３０ 質量流測定点
３１ データ線
３２ データ線
３３ データ線
３４ データ線
１００ ガスターボ群
１０１ コンプレッサ
１０２ 燃焼チャンバ
１０３ タービン
１０４ 発電機
１０５ シャフト
１０６ ガスターボ群の制御部
１０７ 流入口
１０８ 水噴射装置
１２０ 送り設備
１２１ 供給管
１２２ 送り管
１２５ ノズル
１２６ ノズルキャリア
１２７ バルブ
１３１ データ線
１３３ データ線
ＦＥ１〜ＦＥ５ 送り装置
ＦＥ１Ｋ〜ＦＥ５Ｋ ピストンポンプ
ＦＥ１Ｒ〜ＦＥ５Ｒ 検査バルブ
ＰSOLL 目標出力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の方法に関する。さらに本発明は、請求項１０の上位概念に記載の送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば定置式ガスタービンや可動式ガスタービンのようなガスターボ群は、今日ではその効率及び出力に関して最適化されている。それ故に今日のガスターボ群は、一般に定格出力をほんの僅か上回る供給予備力しか有さない。
【０００３】
定格出力を超える出力に上げるため、水又はその他の適した液体が、注入又は噴射によってガスタービンのコンプレッサの流れの中に注入され得る。これによって得られる出力上昇は、液体が噴射後に蒸発することに基づく。これによって熱が、コンプレッサを貫流する空気から奪い取られる。この連続的に進行する気化過程は、あたかもコンプレッサの流れの連続する媒介冷却を実現する。その結果、コンプレッサの流れを所定の圧力比に圧縮するのに、水を注入しない圧縮動作より僅かな圧縮動作で済む。同時に、コンプレッサを貫流する空気の質量流量が上昇する。したがって、ガスタービンのタービン内の燃焼チャンバの出口温度がほぼ一定である場合、より高い出力が変換され、例えば軸出力として利用される。
【０００４】
ガスタービンの出力を上げるこのよう水の噴射又は注入は、例えばドイツ連邦共和国特許第25 49 790 号明細書又はフランス共和国第1 563 749 号明細書から公知である。
【０００５】
水の噴射又は注入は、コンプレッサの前方で実施できるか又はコンプレッサ段のうちの１つのコンプレッサ段で実施してもよい。簡単なこと及び効率の理由から、水を噴射するため、例えばエアアシスト式噴射ノズルのような補助媒体アシスト式噴射ノズルのほかに、圧力噴射ノズルが使用される。一般に、鉱物質を除去した水が噴射又は注入される。水は、１つ又は多数のポンプを用いて貯蔵容器から汲み出されて噴射ノズルに供給される。これに対してこれらのポンプは、供給すべき水の比較的少ない質量流を高圧で送る。渦巻ポンプは、要求される動作点で全く作動され得ないか又は非常に低い効率でしか作動され得ないので、これらの渦巻ポンプは動作方式には適さない。それ故にここでは多くの場合に、ピストンポンプが使用される。しかしながらピストンポンプは、これらのピストンポンプに作用する機械的に高い負荷に起因して頻繁に整備される必要があり、したがって比較的短い耐用期間しか有さない。ピストンポンプのうちの１つ又は多数の不測の故障の危険も非常に高い。したがって、水噴射によって構成されている最近のガスタービンは、ポンプを整備又は交換できるようにするため多くの場合に出力を低減して又は少なくとも出力を上げる水噴射なしに運転される。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第 25 49 790号明細書
【特許文献２】フランス共和国第 1 563 749号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ここでは対策を提供する。したがって本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法及び装置を提供することにある。従来の技術の欠点が、この方法及びこの装置によって低減又は阻止される。
【０００７】
本発明は、送り装置の耐用期間を延ばすことに寄与する。主流の中に注入されなければならない液体が、これらの送り装置によって送られる。
【０００８】
別の側面によれば、ポンプが、送り装置の動作を中断する必要なしに整備され得る。さらに別の側面では、ポンプが故障した場合でも送り装置を引き続き運転可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明により、請求項１に記載の方法及び請求項１０に記載の送り装置によって解決される。本発明のその他の好適な構成は、従属請求項中に記載されている。
【００１０】
本発明による方法は、送り設備を運転するために使用される。液体質量流が、この送り設備によって供給管から送り管に連続して送られる。これに対して送り設備は、互いに並列に連結されている多数の送り装置を有する。互いに並列に連結されたとは、液体が、送り装置の各々によってその他の送り装置に関係なく供給管から送り管内に送られ得る。この場合、１つの送り装置が、直列に連結された多数の送り要素、例えばポンプを有する。本発明の方法によれば、複数の送り装置が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。液体質量流を送るため、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替えられる。その結果、少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに交替する順序で休止モードで運転される。少なくとも１つの送り装置が、期間ごとに休止モードで、例えば待機モードで運転されることによって、送り設備の耐用期間が延長される。したがって送り設備の耐用期間は、個々の送り装置の耐用期間によってもはや制限されるのではなくて、個々の送り装置の耐用期間によって延長され得る。
【００１１】
さらにこれらの送り装置は、１つの送り装置が休止モードで運転される期間内に整備及び／又は交換される。したがって、個々の送り装置を整備するために送り設備を停止する必要なしに、送り設備を連続運転することが可能である。
【００１２】
本発明の方法を送り設備に使用することが、特に好ましいことが分かっている。送られる液体質量流をガスターボ群の主流の中に注入するため、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られる。送り設備の好適な構成では、液体質量流が、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。本発明の方法の使用の重要な利点は、送り設備の時間動作が個々の送り装置の耐用期間によってもはや制限されていない送り設備にある。したがって、この送り設備はより長く運転され得る。送り設備を送り装置の整備及び／又は交換のために停止する必要ももはやない。送り装置は、送り設備の連続運転の間に好ましくは相前後して整備及び／又は交換できる。その一方でその都度の該当する送り装置が、休止モードで運転される。
【００１３】
送り装置の各々が、少なくとも１つのポンプを有する。ここでは特にピストンポンプが、要求される運転特性に基づいて使用される。しかし、多数のポンプ又はその他の送り要素をそれぞれの送り装置内で直列に連結してもよい。
【００１４】
本発明の好適なその他の構成では、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、液体質量流を送るため別々に相前後して一期間の開始ごとに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられる。この代わりに、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群が、液体質量流を送るため多数のグループごとに相前後して一期間の開始ごとに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられてもよい。交換が、これらの両切替方法間で送り設備の運転の間でも実施できる。すなわち、例えばこれらの送り装置群が、最初は別々に起動され得る。これによって最初は、それぞれの送り装置群に割り当てられた数だけの送り装置がその都度起動されて、所定の液体質量流を送る。送られる液体質量流を増大しなければならない場合、送り設備をこれ以上に運転するため、送り装置群が、例えば共通に起動される２つずつの送り装置群に構成され得る。これに応じて、共通に起動される送り装置群に割り当てられているそれぞれの全ての送り装置も起動される。
【００１５】
特に、期間は同じ長さに選択される。一方では全ての送り装置の均等な時間負荷がこれによって保証される。他方では同じ長さの期間を選択した場合、各送り装置の実施された起動運転時間の監視が、実施された期間を加算することによって簡単に可能である。
【００１６】
方法の別の構成では、期間を異なる長さに選択することも有益である。このことは、送り装置群又は送り要素の負荷が変化する時に特に意義がある。このとき、全ての送り要素に対して同じ総負荷が生じるように、期間が選択される。しかしながらこのことは、送り設備の各送り装置群の少なくとも１つの送り装置に対するその都度の運転状態及び負荷状態の監視，記憶及び評価を必要とする。
【００１７】
本発明の方法の好適なその他の構成では、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送るべき液体質量流の関数として確定される。一般にこの確定は、送り装置の運転の開始に実施される。しかし液体質量流が変更される場合、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送り設備の運転の間でも変更された液体質量流に対して新たに確定され得る。
【００１８】
本発明の方法の好適な構成では、送り装置のうちの少なくとも１つの送り装置が、多数の送り装置群に割り当てられる。好ましくは、送り設備の各送り装置が、少なくとも２つの送り装置群に割り当てられる。これらの送り装置を多数の送り装置群に割り当てると、装置に関する経費が、全ての送り装置群に割り当てるよりも全体で少ない送り装置で済むことによって低減され得る。
【００１９】
本発明の方法の別の好適なその他の構成では、送り設備が、Ｎ個の送り装置を有する。この場合、送り設備のＮ個の送り装置が、それぞれＮ−１個の送り装置を有するＮ個の送り装置群に割り当てられる。１つの送り装置群がその都度交替して起動状態に切り替えられる場合、送り装置が１つずつ同様に交替する順序で休止モードにある。このようにして送り設備が運転される場合、送り装置の寿命が、最小で個々の送り装置の個々の寿命のＮ分の１だけ延びる。休止モードが、それぞれの送り装置の監視又は交換に利用される場合、送り設備が、中断なしに連続にも運転され得る。
【００２０】
本発明の方法の別の好適なその他の構成では、送るべき液体質量流が、ガスターボ群の目標出力基準値から算出される。送るべき液体質量流は、好ましくは送り装置の送り出力を変更することによって変更してもよい。
【００２１】
さらに、例えば噴射要素又は噴射要素群のオン・オフが、送り装置の送り出力に同期して制御されるような、噴射要素の制御が好ましい。液体質量流が、これらの噴射要素又は噴射要素群を通じて主流の中に注入される。この制御は、好ましくは送り設備の中央制御部によって実施される。
【００２２】
本発明の方法は、１つ又は多数の送り装置の故障に対するより高い運転信頼性を保証するために利用され得る。この場合、１つ又は多数の送り装置の不測の故障時に、故障している送り装置が割り当てられていない送り装置群が、起動状態に切り替えられる。
【００２３】
別の側面では、本発明は、ガスターボ群の主流の中に注入されなければならない液体質量流を連続して送るための送り設備を実現する。好適な構成では、送られた液体質量流が、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。
【００２４】
これに対して本発明の送り設備は、１つの供給管，１つの送り管，液体質量流を供給管から送り管に送る多数の送り装置及び送り管に連結している少なくとも１つの噴射要素を有する。送り装置は、互いに並列に配置されている。さらに送り装置は、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段を有する。
【００２５】
コンプレッサの主流の中に噴射するため、一般に鉱物質を除去した水が、液体として使用される。水のほかに、水及びその他の添加剤から成る混合物又はその他の適した液体が、液体として使用され得る。
【００２６】
用語「液体を入れる」は、主流の中への液体の噴射及び液体の注入と解される。
【００２７】
この場合、液体は、中断せずに、すなわち連続して主流の中に入る。これに応じて噴射要素は、液体が噴射手段から主流の中に入る噴射要素の貫流口を閉じる閉鎖手段を有さない。貫流口を断続的に開いて再び閉める、すなわち液体を断続的に主流の中に入れるような閉鎖手段は、従来の技術から公知である。
【００２８】
各送り装置は、好ましくは少なくとも１つのポンプを有する。特にピストンポンプが、その運転特性に起因して送り装置として使用される。液体の比較的小さい質量流を高い圧力で送ることが、ピストンポンプによって可能である。したがって液体の高い圧力が供給管内で実現され得る。特に圧力噴射の場合、液体の良好な噴射特性を得るため、液体の高い圧力が、供給管内で必要である。
【００２９】
送り設備の好適な構成によれば、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、送り設備の制御部内に組み込まれている。
【００３０】
好適なその他の構成では、送り設備は、少なくとも１つの絞り要素をさらに有する。この場合、この絞り要素は、送り装置と少なくとも１つの噴射要素との間の送り管内に配置されている。
【００３１】
少なくとも１つの絞り要素は、好ましくは送り設備の制御部によって制御される。
【００３２】
さらに送り設備は、好ましくは噴射要素を少なくとも１つずつ有する多数の噴射要素群を有する。各噴射要素群は、個別送り管を介して送り管に連結されている。さらに好ましくは、絞り要素が、送り管と噴射要素群の少なくとも１つの噴射要素との間の各個別送り管内に配置されている。
【００３３】
好適な構成では、少なくとも１つの噴射要素が、圧力噴射ノズルとして構成されている。
【００３４】
この代わりに、少なくとも１つの噴射要素が、補助媒体アシスト式ノズルとして、例えばエアアシスト式噴射ノズルとして、いわゆる空気ブラストノズルとして構成され得る。送り設備が、多数のノズルを有する場合、これらのノズルは、特に全てが１つの種類に応じて構成されている。
【００３５】
本発明のもう１つの好適な構成では、噴射要素が、ノズルキャリア上に配置されている。しかし、多数のノズルキャリアを設けてもよい。噴射要素が、これらのノズルキャリア上に分散して配置されている。
【００３６】
本発明の送り設備は、特に好ましくは上述した本発明の方法にしたがって運転される。
【００３７】
以下に、本発明を図中に示された実施の形態に基づいて詳しく説明する：
図１は、本発明の方法の実施形をフローチャートとして示す。
図２は、ガスターボ群の水噴射設備で使用する本発明にしたがって構成された送り装置を示す。
図３は、水噴射部を有するガスタービンを概略的に示す。
【００３８】
これらの図中には、本発明の理解に重要な要素及び構成部材が示されている。示された実施の形態は、純粋に有用であると解されかつより良好に理解するために役に立つものの、本発明の対象を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１中には、本発明の方法の実施形がフローチャートとして示されている。この方法は、送り装置を運転するために使用される。この場合、ここで考慮される送り装置は、５つの送り装置を有する。各送り装置は、ここではピストンポンプを１つだけ有する。基本的には、多数のポンプを送り装置内に設けて、例えば直列に互いに連結してもよい。これらの送り装置は、互いに並列に接続されている。すなわち各送り装置は、供給側で送り装置の供給管に直接連結し、送り側で送り装置の送り管に連結する。
【００４０】
図１中に示された方法は、主に２つの主要な方法ステップに細分されている。方法の開始（図１中の方法ステップ１０）後に、送り設備の５つの送り装置ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４及びＦＥ５が、５つの送り装置群ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４及びＦＧ５に割り当てられる。したがって、例えば、送り装置ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３及びＦＥ４が、第１送り装置群ＦＧ１に割り当てられ、送り装置ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４及びＦＥ５が、第２送り装置群ＦＧ２に割り当てられ、送り装置ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５及びＦＥ１が、第３送り装置群ＦＧ３に割り当てられ、送り装置ＦＥ４，ＦＥ５，ＦＥ１及びＦＥ２が、第４送り装置群ＦＧ４に割り当てられ、送り装置ＦＥ５，ＦＥ１，ＦＥ２及びＦＥ３が、第５送り装置群ＦＧ５に割り当てられる。
【００４１】
送り装置を送り装置群に割り当てた後に、カウント変数Ｎが、１にセットされる（図１中の方法ステップ１２）。別の方法ステップ１３では、それぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群ＦＧ１〜ＦＧ５が、期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替えられる。カウント変数Ｎに応じて、ここでは、それぞれの割り当てられた送り装置を有するその都度のＮ番目の送り装置群が、１つの期間の初めに休止モードから起動状態に切り替えられ、この期間の終了時に再び休止モードに切り替えられる。この期間の終了後に初めて、カウント変数Ｎの実際のカウント値が検査される（方法ステップ１４）。カウント変数Ｎが、５より小さい場合、カウント変数Ｎが１だけ増える（方法ステップ１５）。その後に、方法ステップ１３へのリターン１６が実行され、方法ステップ１３が新たに進行する。しかしカウント変数Ｎが、値５に達した場合、カウント変数Ｎが、リターン１７によって方法ステップ１２で再び値１にリセットされる。引き続き方法ステップ１３が、リセットされたカウント変数Ｎに基づいて新たに実行される。
【００４２】
したがって液体質量流が、その都度の期間に対して起動状態に切り替えられた送り装置群に割り当てられているそれぞれの送り装置によって交替して送られる。このことは、その都度の１つの送り装置が各期間に対して交替して休止モードにあることを同時に意味する。図１中に示された実施の形態では、その都度の１つの送り装置とは、その都度の起動状態にある送り装置群ＦＧ１〜ＦＧ５に割り当てられていないその都度の送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５である。
【００４３】
期間は、好ましくは同じ長さに選択されている。それぞれ同じ長さの期間による時間制御を実現するためには、時間計数ユニットだけが制御部として必要である。さらにこれによって、複数の送り装置のほぼ均等に分布した負荷が保証される。この代わりに、送り装置の負荷の均等な分布の条件下で個々の期間を算出するため、これらの送り装置の負荷が、測定技術的に検出され記憶され、その後に評価され得る。
【００４４】
図１中に示された本発明の方法は、送り設備を運転するために特に好ましい。液体質量流を連続運転でガスターボ群の主流の中に注入するため、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られる。特に液体質量流は、ガスターボ群のコンプレッサの流入口内に注入される。したがって送り設備は、ガスターボ設備の一部として構成されている。したがって多くの場合、送り装置をガスターボ設備の中央の制御ユニットによって制御することが好ましい。
【００４５】
少なくとも１つの送り装置が、各期間で休止モードで運転され、したがってこの少なくとも１つの送り装置が、この期間内に老朽化せずかつ磨耗しないことによって、送り設備の耐用期間を長くすることができる。送り設備の耐用期間の延長は、最低で送り装置が休止モードで運転される期間に一致する。送り装置が、期間ごとに整備されるか又は交換され、それぞれの送り装置が、この期間内に休止モードで運転される場合、送り設備の耐用期間もさらに延長され得る。
【００４６】
ピストンポンプは、運転の間に発生する高い機械的な負荷に起因して一般に比較的僅かな耐用期間しか有さないので、このことは、特にピストンポンプを使用する場合に有益である。ピストンポンプは、耐用期間の経過後に整備又は完全に交換される必要がある。このことは、既存のガスターボ設備の頻繁な運転停止を招く。送り設備の稼動期間が、本発明によって送り装置の最大耐用期間によってもはや制限されない。
【００４７】
さらに送り装置が、休止モードで運転される期間内に、この送り装置が整備又は交換される。したがって、送り設備の運転を個々の送り装置の整備のために中断する必要なしに、送り設備を連続運転することが可能である。
【００４８】
本発明の方法の別の好ましい構成では、送り装置のうちの１つの送り装置の不測の故障時に、故障している送り装置が割り当てられていない送り装置群が、起動状態に切り替えられ得る。これによって、１つ又は多数の送り装置の故障時でも、送り設備を制限なしに連続運転する可能性が提供されている。特にこれによって、１つ又は多数の送り装置の故障時のガスターボ設備の運転の低下も阻止され得る。
【００４９】
送り装置群の数及び送り装置群に対する送り装置の割り当ては、図１中に示された構成と異なってもよい。例えば、３つの送り装置だけを各送り装置群に割り当ててもよい。このとき送り装置群は、期間ごとに別々に相前後して起動され得る。送られる液体質量流を増大させるため、多数の送り装置群を割り当てられた送り装置と共にそれぞれの期間内に起動することも好ましい。この代わりに又は補足的に、送り装置の送り能力を上げて、送られる液体質量流を増大させてもよい。
【００５０】
図２は、ガスターボ群の水噴射設備内で使用するための本発明にしたがって構成された送り設備を示す。送り設備２０は、供給管２１，送り管２２及び水質量流を供給管２１から送り管２２に送るための互いに並列に配置された５つの送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５を有する。互いに並列に配置された送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５の各々を供給管２１及び送り管２２に連結するため、供給管２１及び送り管２２がそれぞれ、５つの個別管に分岐している。図２中には、供給管２１が、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５に対して反対側の端部で貯蔵タンクに連結されていることが示されていない。鉱物質を除去した水が、この貯蔵タンク内に貯蔵されている。供給を制御するため、絞り要素２３が、供給管にさらに設けられている。
【００５１】
他方で送り管２２は、多数の噴射要素に連結されている。これらの噴射要素は、ここで示された実施形では全てノズルキャリア２６上に配置されている。図２中で示された配置では、圧力噴射ノズル２５が、噴射要素として使用される。これらの圧力噴射ノズル２５は、それぞれ直列に配置されたグループに統合されている。送り管をグループ内に配置された圧力噴射ノズル２５に連結するため、送り管２２が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 に分岐する。さらにそれぞれの絞り要素、ここでは電気制御されるバルブ２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 及び２７5 が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内に配置されている。グループに統合されたノズルが、バルブ２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 及び２７5 によってグループごとに開閉され得る。こうして、個別送り管内のノズルにかかる圧力が個別に制御され得る。圧力測定センサ２８1 ，２８2 ，２８3 ，２８4 及び２８5 がそれぞれ、絞り要素の下流の流れ方向に沿って個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内に配置されている。これらの圧力測定センサ２８1 ，２８2 ，２８3 ，２８4 及び２８5 は、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 内の液圧を測定し、送り設備２０の制御部２９に伝える。送り管２２が、個別送り管２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 及び２２5 に分岐する上流では、さらに質量流測定点３０が、送り管２２内に配置されている。こうして、送り管２２内の全測定流が、測定されて制御部２９に送られ得る。
【００５２】
送り装置ＦＥ１〜ＦＥ５はそれぞれ、ここでは電気駆動されるピストンポンプＦＥ１Ｋ〜ＦＥ５Ｋ及びポンプの下流の流れ方向に沿って配置された検査バルブＦＥ１Ｒ〜ＦＥ５Ｒを有する。
【００５３】
本発明にしたがって構成された送り装置は、それぞれ割り当てられた送り装置と共にこれらの送り装置を送り装置群に割り当てる手段及びこれらの送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段をさらに有する。これらの送り装置を送り装置群に割り当て、それぞれ割り当てられた送り装置を有するこれらの送り装置群を期間ごとに交替して起動するこれらの手段は、少なくとも１つの記憶要素，プロセッサ及び入出力要素を有し、図２中の制御部内に組み込まれている。制御部は、データ線３１を通じて送り装置と交信し、データ線３２，３３，３４を通じて質量流測定点３０，バルブ２７1 〜２７5 及び圧力測定センサ２８1 〜２８5 と交信する。
【００５４】
図２中に示された本発明にしたがって構成された送り設備は、好ましくは図１中に示された方法にしたがって運転される。最初の方法ステップでは、制御部内に組み込まれた送り装置を割り当てるための手段が、ピストンポンプを送り装置群に割り当てる。例えば、全部で５つの送り装置群が、４つずつの送り装置に構成されるように、この割り当ては実行できる。第１送り装置群は、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ４を有し、第２送り装置群は、送り装置ＦＥ２〜ＦＥ５を有する、等々。別の方法ステップである実際の送り動作では、これらの送り装置群が、これらの送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段によって期間ごとに交替して起動状態に切り替えられる。例えば、第１送り装置群が、最初の500 運転時間の間に休止モードから起動状態になるように、この切替えは実行される。その結果、主流の中に注入すべき水が、送り装置ＦＥ１〜ＦＥ４によって送られる。この第１送り装置群は、500 運転時間の経過後に停止される、すなわち待機モードに切り替えられる。第１送り装置群の停止と同時に、第２送り装置群が、起動状態に切り替えられる。次いで第２送り装置群の送り装置ＦＥ２〜ＦＥ５が、送り設備の500 運転時間〜1000運転時間の期間に送る、等々。第５送り装置群が停止すると、第１送り装置群が再び起動し、このサイクルが新たに開始される。
【００５５】
図３中には、当業者に周知であり、多くの場合例えば発電又は定置式駆動部又は飛行機の駆動部のような可動式駆動部で使用されるガスタービン１００が概略図で示されている。例示的に示されたガスタービン１００は、主な構成群としてコンプレッサ１０１，燃焼チャンバ１０２及びタービン１０３を有する。流入した周囲の空気が、コンプレッサ１０２内で圧縮されて燃焼チャンバ１０２に供給される。圧縮された空気が、燃焼チャンバ１０２内で燃料に混入され、その混合物が燃焼される。燃焼チャンバ１０２内で発生した高温ガスが、タービン１０３内で膨張して仕事をする。この場合、ここで示された定置式設備のタービン１０３が、コンプレッサ１０１の横のシャフト１０５を介して電力消費体、ここでは発電する発電機１０４をさらに駆動する。タービン，コンプレッサ及び発電機は、シャフト１０５を介して互いに連結されている。
【００５６】
ガスタービンの出力を上げるため、ここでは水をコンプレッサの流入口１０７内に入れる水噴射装置１０８が、コンプレッサの入口の領域内にさらに配置されている。水噴射装置１０８は、図２中に示されたような送り装置１２０を有する。この送り装置１２０は、供給管１２１，送り管１２２，５つのポンプＦＥ１〜ＦＥ５，バルブ１２７及び多数の個別ノズル１２５を有するノズルキャリア１２６を備える。個別ノズル１２５はそれぞれ、グループに統合されていて、コンプレッサ１０１の流入口１０７内に合流する。
【００５７】
図３によれば、送り装置を割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、ガスタービンの中央制御部１０６内に組み込まれている。この中央制御部１０６は、目標出力基準値Ｐsollを基準値としてプリセットする。燃焼チャンバに供給すべき燃料質量流が、制御部１０６によって目標出力基準値Ｐsollから計算され、データ線を通じて送られる。さらに液体質量流が、ガスタービンの中央制御部によって目標出力基準値Ｐsollから算出される。この液体質量流は、ガスターボ群の出力を上げるためコンプレッサ１０１の流入口１０７内に注入する必要がある。これから、送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てが、送るべき液体質量流の関数として確定され、データ線１３１及び１３３を通じてポンプＦＥ１〜ＦＥ５及びバルブ１２７に送られる。
【００５８】
図３中に示されたガスタービンを多数のタービン，中間配置された燃焼チャンバ，多数のコンプレッサ及び中間配置された冷却器等によって多重シャフト式に構成することも明らかに可能である。これらの実施形は、当業者に周知であり、本発明は、使用に関連する内容だけに関する。それ故にこれらの実施形は、この点からさらに説明しない。
【００５９】
図２に関して説明した方法及び図２，３中に示された送り設備は、本発明の例示的な実施形を示す。これらの実施形は、本発明の概念から離れることなしに当業者によって全く多様に簡単に変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法の実施形をフローチャートとして示す。
【図２】ガスターボ群の水噴射設備で使用する本発明にしたがって構成された送り装置を示す。
【図３】水噴射部を有するガスタービンを概略的に示す。
【符号の説明】
【００６１】
１０〜１５ 方法ステップ
１６，１７ 方法のリターン
２０ 送り設備
２１ 供給管
２２ 送り管
２２1 〜２２5 個別送り管
２３ 絞り要素
２５ ノズル
２６ ノズルキャリア
２７1 〜２７5 バルブ
２８1 〜２８5 圧力測定センサ
２９ 制御部
３０ 質量流測定点
３１ データ線
３２ データ線
３３ データ線
３４ データ線
１００ ガスターボ群
１０１ コンプレッサ
１０２ 燃焼チャンバ
１０３ タービン
１０４ 発電機
１０５ シャフト
１０６ ガスターボ群の制御部
１０７ 流入口
１０８ 水噴射装置
１２０ 送り設備
１２１ 供給管
１２２ 送り管
１２５ ノズル
１２６ ノズルキャリア
１２７ バルブ
１３１ データ線
１３３ データ線
ＦＥ１〜ＦＥ５ 送り装置
ＦＥ１Ｋ〜ＦＥ５Ｋ ピストンポンプ
ＦＥ１Ｒ〜ＦＥ５Ｒ 検査バルブ
ＰSOLL 目標出力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送り設備を運転する方法にあって、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られて、この液体質量流をガスターボ群の主流の中に、特にガスターボ群のコンプレッサの流入口内に入れ、
この場合、送り設備は、互いに並列に連結された多数の送り装置を有し、
送り設備の送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当て、液体質量流を送るそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替える方法から成り、その結果、少なくとも１つの送り装置が、交替する順序で期間ごとに休止モードで運転されることを特徴とする方法。
【請求項２】
液体質量流を送るそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を、別々に及び／又はグループ分けして１つの期間の開始ごとに休止モードから起動状態に相前後して切り替え、再び休止モードに切り替える方法からさらに成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
同じ総負荷が、送り装置群の全ての送り要素に対して生じるように、期間を送り装置群の個々の負荷に応じて可変に選択する方法からさらに成る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てを、送るべき液体質量流の関数として確定する方法からさらに成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
送り装置のうちの少なくとも１つの送り装置を多数の送り装置群に割り当てる方法からさらに成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
送り設備が、Ｎ個の送り装置を有し、方法は、送り設備のＮ個の送り装置を、送り装置をＮ−１個ずつ有するＮ個の送り装置群に割り当てる方法からさらに成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
さらに送るべき液体質量流をガスターボ群の目標出力基準値から算出する方法から成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
休止モードにある１つの送り装置又は休止モードにある複数の送り装置を休止モードの間に整備又は交換する方法からさらに成る請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
１つの送り装置の不測の故障時に、故障していない送り装置が割り当てられている１つの送り装置群を起動状態に切り替える方法からさらに成る請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体質量流を連続に送って、液体質量流をガスターボ群の主流、特にガスターボ群のコンプレッサの流入口の中に入れる送り設備（２０）にあって、
この送り設備（２０）は、１つの供給管（２１），１つの送り管（２２），液体質量流を供給管（２１）から送り管（２２）内に送る多数の送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）及び送り管（２２）に連結している少なくとも１つの噴射要素（２５）を有し、
この場合、送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）は、互いに平行に配置されている送り設備において、
送り装置（２０）は、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段をさらに有することを特徴とする送り設備。
【請求項１１】
送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、送り設備（２０）の制御部（２９）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１０に記載の送り設備。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の送り設備（１２０）を有するガスターボ群（１００）において、この場合、送り管（１２２）に連結している少なくとも１つの噴射要素（１２５）が、ガスターボ群（１００）のコンプレッサ（１０１）の上流に配置されているガスターボ群。
【請求項１】
送り設備を運転する方法にあって、液体質量流が、この送り設備によって連続して送られて、この液体質量流をガスターボ群の主流の中に、特にガスターボ群のコンプレッサの流入口内に入れ、
この場合、送り設備は、互いに並列に連結された多数の送り装置を有し、
送り設備の送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当て、液体質量流を送るそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して休止モードから起動状態に切り替える方法から成り、その結果、少なくとも１つの送り装置が、交替する順序で期間ごとに休止モードで運転されることを特徴とする方法。
【請求項２】
液体質量流を送るそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を、別々に及び／又はグループ分けして１つの期間の開始ごとに休止モードから起動状態に相前後して切り替え、再び休止モードに切り替える方法からさらに成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
同じ総負荷が、送り装置群の全ての送り要素に対して生じるように、期間を送り装置群の個々の負荷に応じて可変に選択する方法からさらに成る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
送り装置群の数及び／又は送り装置群ごとの送り装置の数及び／又は送り装置群に対する送り装置の割り当てを、送るべき液体質量流の関数として確定する方法からさらに成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
送り装置のうちの少なくとも１つの送り装置を多数の送り装置群に割り当てる方法からさらに成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
送り設備が、Ｎ個の送り装置を有し、方法は、送り設備のＮ個の送り装置を、送り装置をＮ−１個ずつ有するＮ個の送り装置群に割り当てる方法からさらに成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
さらに送るべき液体質量流をガスターボ群の目標出力基準値から算出する方法から成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
休止モードにある１つの送り装置又は休止モードにある複数の送り装置を休止モードの間に整備又は交換する方法からさらに成る請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
１つの送り装置の不測の故障時に、故障していない送り装置が割り当てられている１つの送り装置群を起動状態に切り替える方法からさらに成る請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体質量流を連続に送って、液体質量流をガスターボ群の主流、特にガスターボ群のコンプレッサの流入口の中に入れる送り設備（２０）にあって、
この送り設備（２０）は、１つの供給管（２１），１つの送り管（２２），液体質量流を供給管（２１）から送り管（２２）内に送る多数の送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）及び送り管（２２）に連結している少なくとも１つの噴射要素（２５）を有し、
この場合、送り装置（ＦＥ１，ＦＥ２，ＦＥ３，ＦＥ４，ＦＥ５）は、互いに平行に配置されている送り設備において、
送り装置（２０）は、送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段をさらに有することを特徴とする送り設備。
【請求項１１】
送り装置を少なくとも２つの送り装置群に割り当てる手段及びそれぞれ割り当てられた送り装置を有する送り装置群を期間ごとに交替して起動する手段が、送り設備（２０）の制御部（２９）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１０に記載の送り設備。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の送り設備（１２０）を有するガスターボ群（１００）において、この場合、送り管（１２２）に連結している少なくとも１つの噴射要素（１２５）が、ガスターボ群（１００）のコンプレッサ（１０１）の上流に配置されているガスターボ群。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５３２８１６（Ｐ２００７−５３２８１６Ａ）
【公表日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０６７７７（Ｐ２００７−５０６７７７）
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５１５２１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８２１７
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【公表日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５１５２１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８２１７
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
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