説明

発電所を改造するための方法

【課題】大きな電力のグレードアップと、同時に空間の制約にも応じている発電所を改造するための方法を提供する。
【解決手段】この方法が以下の工程、すなわち元の能動部分7を撤去する工程と、元の非能動部分9,28を撤去する工程と、元の能動部分7よりも大きな新しい能動部分を備える工程と、少なくとも一部が、元の能動部分7によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分を備える工程と、少なくとも一部が、元の非能動部分9,28によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分を備える工程と、土台6の中に収容されている新しい能動部分を備えている工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発電所を改造するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図1に対する言及を以下に行う。発電所は発電機を駆動する原動力あるいはモータを有するのが伝統的である。特に図1にはガスタービンである第一のモータ2と蒸気タービンである第二のモータ3を備えた発電所1の実例が示してある。ガスタービン2と蒸気タービン3は両方共、発電機4の対向した側で連結している。
【0003】
ガスタービン2と蒸気タービン3は基底部(basement)5上にあり、発電機4は土台(foundation)6の中に収容されている。
【0004】
発電機4は能動部分と非能動部分を備えている。
【0005】
能動部分は電力を発生し、かつ一般的にはステータ巻線を有するステータと界磁巻線を有するロータを備えている。以下に能動部分を参照番号7で呼ぶことにする。
【0006】
非能動部分は能動部分7の適切な運転に必要な補助装置を備えている。例えば図1にはガスタービン2を発電機4のロータに機械式に接続するためのギアボックス8と、電力(一般的には直流電力)を界磁巻線に供給するための励振器(exciter)9と冷却器10が示してある。
【0007】
他の補助装置が設けられていてもよく、あるいは例として挙げた補助装置が設けられていなくてもよく、あるいは発電機の必要性と特徴に応じた異なる場所に設けられていてもよい。これに関して、非能動部分は(圧縮空気を能動部分内に案内しかつ能動部分冷却するための)圧縮機および/またはブッシング構造体であってもよい。
【0008】
一般的に(大きな発電機に関して)、土台6はステータと軸受のための、および発電機4のロータのための、コンクリートの土台基底部12を備えたピット11を備えている(図16)。
【0009】
基底部12(特に構造とその材料)と軸受13(特に位置とその互いの間隔)は、安全なロータ動力学を保証するために、そして特にロータに関する共振周波数(50〜60Hzで運転している発電機に関しては一般的に約100〜120Hz)を回避するために設計しなければならない。なぜなら共振周波数は有害でありかつ発電機の信頼性を厳しく制限するからである。
【0010】
運転中、ガスタービン2と蒸気タービン4は、発電機4が電力を発生するように
発電機を駆動する。次いでこの電力は(図示していない)送電網に供給されるのが一般的である。
【0011】
発生した電力を増やすために、発電所は改造してグレードアップすることができる。
【0012】
例えば、ガスタービン2および/または蒸気タービン3は、より大きな力のモータによって置換えることができる。代わりに、ガスタービンおよび/または蒸気タービンのステータブレードおよび/またはロータブレードを置換えても、あるいはガスタービンの中で膨張した高温ガスの温度を上げてもよくおよび/または蒸気タービンの中で膨張した蒸気の特徴を改善してもよい(すなわち後者の場合、運転上のグレードアップだけが行われるにすぎない)。
【0013】
したがって、数多くの可能性が、モータが電力を発電するための発電機に供給する機械動力を増大させるために存在している。モータのグレードアップと協働して(すなわちガスタービンおよび/または蒸気タービンのグレードアップ)、発電機が利用できる増大した機械動力と協働することができるように発電機のグレードアップも必要とされる。
【0014】
時間と費用を節約するために、基底部と軸受を備えた土台(あるいは軸受が置き換えられた場合の軸受の少なくとも取付け部あるいは位置)は、再利用されることがよくある。さらに、(これが可能であるか必要とされた場合)モータも再利用できる。
【0015】
これにより、かなり多くの空間の制約が生じる。なぜなら新しい発電機は元の土台の中に収容されており、数多くのケースにおいて、新しい発電機は現行のモータと接続しなければならないからである。
【0016】
これらも理由により、発電機のグレードアップは、単純にステータを巻き直しかつロータを巻き直すことによって達せられるのが普通である。
【0017】
このような発電機の改造により、発電機が電力に変換できる機械動力の達成可能な増加量は限られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明の課題は、大きな電力のグレードアップが達せられるが、同時に空間の制約にも応じている発電所を改造するための方法を提供することである。
【0019】
特に本発明の課題は、発電所が大きな電力の増加を達成するために改造することができる一方で、少なくともその土台を再利用している方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
この課題および他の課題は、従属請求項による方法を提供することにより、本発明により達せられる。
【0021】
本発明の別の特徴および長所は、添付の図面において、限定していない実例の目的で図示した、好ましいが限定はされていない本方法の実施形態の記載からさらに明らかにある。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】改造前の発電所の概略側面図である。
【図2】改造前の発電所の概略平面図である。
【図3】改造中の発電所の概略図である。
【図4】改造後の発電所の概略側面図である。
【図5】改造後の発電所の概略平面図である。
【図6】改造後の発電機(実線が新しい発電機)と一緒に、改造前の発電機(破線が元の発電機)を概略的に示した側面図である。
【図7】改造後の発電機(実線が新しい発電機)と一緒に、改造前の発電機(破線が元の発電機)を概略的に示した平面図である。
【図8】本方法の異なる実施形態を示した図である。
【図9】本方法の異なる実施形態を示した図である。
【図10】本方法の異なる別の実施形態を示した図である。
【図11】本方法の異なる別の実施形態を示した図である。
【図12】本方法の好ましい実施形態を示した図である。
【図13】本方法の好ましい実施形態を示した図である。
【図14】本方法の別の実施形態を示した図である。
【図15】本方法の別の実施形態を示した図である。
【図16】発電機のための土台を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0023】
本方法の第一の実施形態を図1〜7に示した。
【0024】
特に図1および2は、改造前の発電所1を示す。
【0025】
明らかにしかつすでに記載したように、発電機4は、電力を生む元の能動的部分7を備えており、元の非能動的部分は元の能動的部分7と協働している。
【0026】
元の非能動的部分は、例えばギアボックス8、励振器9および冷却器10を備えており、他の例では、元の非能動的部分は圧縮機、一つあるは複数のファンおよび/またはブッシングシステムを備えていてもよい。発電所1の実施形態においては、異なる非能動的部分および/または異なる組合せおよび/またはそれらについての位置決め(location)も可能であることは当然である。
【0027】
この例では、励振器9の特別な言及がなされており、それはスリップリングを備えた励振器である。明らかなように、元の能動的部分7と励振器9である元の非能動的部分は、互いに隣接している。
【0028】
元の能動的部分7と励振器9である元の非能動的部分は、土台6の中に収容されており、この土台はステータのための土台基底部12と発電機4のロータのための軸受13を有するピット(11)を備えている。
【0029】
本方法によれば、発電機4の元の能動的部分7は撤去される。
【0030】
したがって、励振器9である元の非能動的部分も撤去される(当然ながら、ギアボックス8と冷却器10も撤去される)。
【0031】
図3には発電機4を備えていない、発電所による方法の中間工程が示してある。
【0032】
したがって本方法は、元の能動的部分7より大きな新しい能動的部分15を設ける工程を備えている。
【0033】
新しい能動的部分15は、元の能動的部分7により以前占有されていた領域にわたり延在しており、かつ励振器9である元の非能動的部分により以前占有されていた領域にわたり延在している。
【0034】
この点で、図7には元の能動的部分7の設置占有場所(footprint)16と、新しい能動的部分15の設置占有場所17と、励振器9である元の非能動的部分の設置占有場所18が示してある。
【0035】
新しい能動的部分は元の能動的部分7が収容されていたのと同じ土台である土台6の中に収容されているのが有利である。
【0036】
さらに、軸受13は元の軸受と同じであるか、あるいは軸受が置きかられる場合、軸受の取付部あるいは位置は同じである。言い換えると、軸受13間の相互間隔は変わらず、従ってロータの動的挙動は元のロータに対して大きくは変わらない。これにより、新しいロータの共振周波数は元のロータの共振周波数とほぼ同等であることが可能になり、いずれにせよ、土台6の共振周波数からはかけ離れている。これにより、土台6を再設計せずに新しい発電機の信頼性の高い運転を行うことができる。
【0037】
従って、新しい非能動的部分も設けられる(特に新しい励振器19)。
【0038】
この例において、新しい励振器19は元の励振器9よりも小さい(新しい励振器はブラシレス励振きである)。この点で、図7には励振器19である新しい非能動的部分の設置占有場所20も示してある。
【0039】
元のギアボックス8と元の冷却器10は、置換えることもできるが(参照符号21と22は、各々元のギアボックス8と元の冷却器10を表す)、この例において、これらの形状は新しい能動的部分15のための場所を作るために変わっていない。
【0040】
このようにして、発電機の能動的部分は、改造の前後に同じ土台の中に収容されているが、改造後の能動的部分(すなわち新しい発電機の能動的部分)は、改造前の能動的部分(すなわち元の能動的部分)よりも大きい。これにより、改造後の発電機は、改造前に比べて大きな電力を発生することができ、かつモータからのより増大した機械的力に対応することができる。
【0041】
図8と9には、本方法の異なる実施形態が示してある。この例において、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表す。
【0042】
特に図8には改造前の発電所1が示してある。この場合、発電所はガスタービン2である一つのシングルモータを有しており、その形状が大きな新しい能動的部分のための場所を作るために変えられた元の非能動部分はギアボックス8である。特に図8には土台6の中のギアボックス8が示してある。
【0043】
図9には土台6の中に収容された新しい能動的部分15と、土台6の外側に収容された新しいギアボックス21を備えた、改造後の図8の発電所が示してある。
【0044】
図10および11には、本方法の別の実例が示してある。この実例においても、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【0045】
特にこの実例において、二つ以上の非能動部分の寸法および/または位置は、能動部分にとって利用できる場所を増やすために変えられた。
【0046】
図10には能動部分7と非能動部分を備えた改造前の発電所1が示してあり、前記非能動部分は、垂直冷却器10、励振器9、二つの冷却ファン24(ロータの各軸方向側の一つ)及び(発電機ケーシングの外側の発電機により発生した電力を供給するための)ブッシングシステム25を備えている。
【0047】
図11には改造後の発電所1が示してある。
【0048】
新しい能動的部分15と新しい冷却器22である新しい非能動的部分はオーバーラップしている。特に新しい冷却器22(水平冷却器)は新しい能動的部分15の上方に配置されている。
【0049】
さらに、新しいブッシングシステム26と新しい励振器19が設けられている。これらは元のブッシングシステム25と元の励振器9よりも短い。
【0050】
さらに、図10に示した発電機の二つの元のファン24は、一つのシングルファン27によって置換えられた。すなわち、ファン24の一方は一つのファン27によって置換えられ、他方のファン24は置換えられなかった。
【0051】
上記の実例から、元の能動部分7と(ギアボックス8、励振器9、冷却器10、ファン24、ブッシングシステム25のような)元の非能動部分は、軸方向で連結しているのが好ましい。
【0052】
この場合、新しいより大きな能動部分15は、元の能動部分7に比べて軸方向に長い。
【0053】
新しい非能動部分が元の非能動部分よりも小さいと、新しい非能動部分は(図1〜7の励振器および図10〜11の励振器のために示したように)元の非能動部分よりも軸方向に短くてもよい。
【0054】
新しい能動部分15と新しい非能動部分がオーバーラップしていると、新しい非能動部分は(図10〜11の冷却器のような)新しい能動部分15の上方に配置されているのが好ましい。
【0055】
図12と13には、本発明の好ましい実施形態が示してある。この実施例においても、
同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【0056】
この実施形において、元の発電機(図12)は圧縮機28(あるいはファン)を備えた、能動部分7の中の圧縮空気が元の発電機を冷却するのを推進する能動部分7を有している。能動部分7は蒸気タービン3と励振器9に連結している。示したように、
能動部分7と圧縮機28は、土台6の中に収容されているが、励振器9と蒸気タービン3は土台6の外側にある。
【0057】
図13には改造後の発電機を示してある。
【0058】
この場合、元の能動部分7は新しいより大きな能動部分のよって置換えられ、元の圧縮機28は例えば、新しい能動部分15と上方で接続された水平冷却器22のような冷却器で置換えられた。
【0059】
従ってこの実例において、圧縮機28である元の非能動部分は、同じ冷却機能を備えた冷却器22である異なる非能動部分で置換えられた。
【0060】
元の励振器9は置換えられても、あるいは置換えられなくてもよく、いずれにしてもこの励振器は土台6の外側にある。同様に、蒸気タービン3も置換えられても、あるいは置換えられなくてもよく、この蒸気タービンも土台6の外側にある。
【0061】
図14と15には本方法の別の実施形態が示してある。この実施形態においても、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【0062】
特に図14には、元の能動部分7と土台6の中に収容された元の非能動部分(励振器9)を備えた、改造前の発電機4の実例が示してある。
【0063】
図15には土台6の中に収容された新しい能動部分15と土台6の外側にある新しい非能動部分(新しい励振器19)を備えた改造後の発電機が示してある。
【0064】
モータのグレードアップはモータの運転の改善、例えばガスタービン内で循環している高温ガスの温度あるいは蒸気タービン内で循環している蒸気の特徴を改善することにより達せられる。
【0065】
その代わりに、モータの構成部品を置換えてもよい。例えばガスタービンおよび/または蒸気タービンの、ステータブレードおよび/またはロータブレードを置換えてもよく、および/またはガスタービン圧縮機のステータブレードおよび/またはロータブレード置換えてもよい。
【0066】
いずれにしても、好ましい実施形態において、モータのグレードアップはモータの置換えによって達せられる(すなわちモータはすべて置換えられる)。
【0067】
この方法による発電所の改造は、時間とコストが極めて効果的であるとわかった。これは土台が再使用できるか、あるいは(再使用されない場合)再設計する必要がないからである。
【0068】
記載された特徴が次々と独立して設けられてもよいのは当然である。
【0069】
実際問題として、使用される材料と寸法は要求と従来技術に応じて意のままに選定できる。
【符号の説明】
【0070】
1 発電所
2 ガスタービン
3 蒸気タービン
4 発電機
5 基底部
6 土台
7 能動部分
8 ギアボックス
9 励振器
10 冷却器
11 ピット
12 土台の基底部
13 軸受
15 新しい能動部分
16 7の設置占有場所
17 15の設置占有場所
18 9の設置占有場所
19 新しい励振器
20 19の設置占有場所
21 新しいギアボックス
22 新しい冷却器
24 ファン
25 元のブッシングシステム
26 新しいブッシングシステム
27 新しいファン
28 新しいファン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つのモータ(2,3)に接続された発電機(4)を備えた発電所(1)を改造するための方法であって、
前記発電機(4)が、
−電力を発電するための元の能動部分(7)と、
−元の能動部分(7)と協働している元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)と、
−元の能動部分(7)と元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)が収容されている土台(6)とを備えている方法において、
この方法が以下の工程、すなわち
−元の能動部分(7)を撤去する工程と、
−元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)を撤去する工程と、
−元の能動部分(7)よりも大きな新しい能動部分(15)を備える工程と、
−少なくとも一部が、元の能動部分(7)によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分(15)を備える工程と、
−少なくとも一部が、元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分(15)を備える工程と、
−土台(6)の中に収容されている新しい能動部分(15)を備えている工程とを備えている ことを特徴とする方法。
【請求項2】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)を置換えている新しい非能動部分(19,21,22,26,27)を備えており、新しい非能動部分(19,21,22,26,27)が元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項3】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)を置換えている新しい非能動部分(19,21,22,26,27)を備えており、新しい能動部分(15)と新しい非能動部分(19,21,22,26,27)の少なくとも一部がオーバーラップしていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)を置換えている新しい非能動部分(19,21,22,26,27)を備えており、新しい非能動部分(19,21,22,26,27)の少なくとも一部が土台(6)の外側にあることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項5】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)が置換えられないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項6】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)が、元の能動部分(7)に隣接していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項7】
元の能動部分(7)と元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)が、軸方向で連結していることを特徴とする請求項6に記載の方法。
【請求項8】
新しいより大きな新しい能動部分(15)が、元の能動部分(7)よりも軸方向で長いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項9】
新しいより小さな非能動部分(19,21,22,26,27)が、元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)よりも軸方向で小さいことを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項10】
少なくとも一部がオーバーラップした新しい能動部分(15)と、新しい非能動部分(19,21,22,26,27)が、少なくとも一部が新しい能動部分(15)の上方に配置された新しい非能動部分(19,21,22,26,27)を有していることを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項11】
新しい非能動部分(19,21,22,26,27)が土台(6)の中にあることを特徴とする請求項2または3に記載の方法。
【請求項12】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)と新しい非能動部分(19,21,22,26,27)が、
−能動部分のための冷却器および/または
−励振器および/または
−ギアボックスおよび/または
−ファン(24)および/または
−圧縮機および/または
−ブッシング構造体を備えていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項13】
元の非能動部分(8,9,10,24,25,28)が、同じ機能を有する、異なる新しい非能動部分(19,21,22,26,27)によって置換えられることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項14】
土台(6)がステータのための土台基底部(12)と発電機(4)のロータのための軸受(13)を有するピット(11)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項15】
少なくとも一つのモータ(2,3)をグレードアップすることを特徴とする請求項1に記載の方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate


【公開番号】特開2012−157240(P2012−157240A)
【公開日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−12915(P2012−12915)
【出願日】平成24年1月25日(2012.1.25)
【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−5400 Baden, Switzerland
【Fターム(参考)】