CH700797A1 - Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere der Stromerzeugung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere der Stromerzeugung, vorzugsweise in Form von Gasturbinenanlagen, unter Verwendung von vorgefertigten Modulen (11), werden die Module (11) an einem Herstellungsort als separate Einheiten hergestellt und geprüft, dann zu Lande, zu Wasser oder durch die Luft an einen vom Herstellungsort verschiedenen Aufstellungsort transportiert und schliesslich am Aufstellungsort in die zu erstellende Anlage integriert. Die notwendige Überprüfung der Module vor Ort wird dadurch auf ein Minimum reduziert, dass in die Module (11) am Herstellungsort Mittel (13) zur Überwachung der Beschleunigungskräfte, die beim Transport der Module (11) auf diese einwirken, eingebaut werden, dass beim oder nach erfolgtem Transport der Module (11) anhand der eingebauten Überwachungsmittel (13) festgestellt wird, ob die Module (11) während des Transports Beschleunigungskräften ausgesetzt waren, die eine kritische Grenze überschritten haben, und dass die Module (11) nach dem Transport einer Überprüfung unterzogen werden, wenn festgestellt worden ist, dass die kritische Grenze überschritten worden ist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Anlagenbaus. Sie betrifft ein Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere der Stromerzeugung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

[0002] Beim Aufbau von Anlagen zur Stromerzeugung, insbesondere von Gasturbinenanlagen, die im Wesentlichen eine Gasturbine mit Verdichter, Brennkammer und Turbine sowie einen Generator und eine Anzahl von mechanischen und elektrischen Hilfssystemen umfassen, werden zur Vereinfachung und Kostenreduktion zunehmend Funktionsmodule als separate Einheiten an einem Herstellungsort (in der Fabrik) vorgefertigt, zusammengebaut und auf ihre Funktion getestet. Je höher der Anteil der vorgefertigten und vorgestesteten Module bzw. Einheiten ist, umso geringer sind die Kosten für den Zusammenbau, die Verkabelung, die Leitungsverbindungen und die Inbetriebnahme vor Ort.

[0003] In Fig. 1 ist eine beispielhafte Gasturbinenanlage 10 dargestellt, die eine Gasturbine 21 mit Ansaugsystem 22 und Abgassystem 23 umfasst. Der unterhalb des Ansaugsystems 22 platzierte Generator ist durch eine 3-phasige Generatorableitung 24 mit einem Maschinentransformator 25 verbunden, von welchem aus der erzeugte Strom in ein Netz eingespeist oder an einen lokalen Verbraucher abgegeben wird. Zu der Anlage gehört eine Vielzahl von Hilfssystemen, Rohrleitungsverbindungen, Zusatzaggregaten und dgl., die zumindest teilweise zu Funktionseinheiten bzw. Modulen zusammengefasst sind und als standardisierte Container-Module auf den üblichen Transportwegen leicht transportierbar sind. Zwei dieser Container-Module sind in Fig. 1 ausgewählt und mit den Bezugszeichen 11 und 12 versehen.

[0004] Der modulare Aufbau der Anlage soll einen hohen Grad an werksseitiger Abnahme sicherstellen, so dass die Module bereits im abgenommenen Zustand direkt an den Aufstellungsort transportiert werden können. Durch die daraus resultierende verkürzte Abnahmezeit vor Ort lässt sich die Zeit für den Aufbau der Anlage stark reduzieren. Die Container-Module können nach Ankunft am Aufstellungsort per «plug and play» installiert und in die Gesamtanlage integriert werden. Um diese Vorteile der vorabgenommenen Module wirklich nutzen zu können, muss der Einbau vor Ort ohne zusätzliche Überprüfungen der Module möglich sein, um vorgenommen werden zu können. Dies setzt jedoch voraus, dass die Module auf ihrem Transport keinen Stossbelastungen (Beschleunigungen auf der g-Skala der Erdbeschleunigung) ausgesetzt werden, die eine bestimmte Obergrenze überschreiten. Sollten die Module wider Erwarten dennoch derartigen grenzüberschreitenden Belastungen ausgesetzt gewesen sein, müssten sie nach dem Transport vor Ort überprüft werden, um ihre Funktionstüchtigkeit für den späteren Betrieb nachzuweisen bzw. sicherzustellen.

Darstellung der Erfindung

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau grosstechnischer, teilweise in Modulbauweise erstellbarer Anlagen, insbesondere der Energieerzeugung, anzugeben, durch das die Vorteile der werksseitigen Vor-Abnahme der Module optimal genutzt werden können, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

[0006] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Wesentlich für die Erfindung ist, dass in die Module am Herstellungsort Mittel zur Überwachung der Beschleunigungskräfte und/oder andere Kräfte sowie von physikalischen Belastungen, die beim Transport der Module auf diese einwirken, eingebaut werden, dass beim oder nach erfolgtem Transport der Module anhand der eingebauten Überwachungsmittel festgestellt wird, ob die Module während des Transports Kräften und/oder Faktoren ausgesetzt waren, die eine kritische Grenze überschritten haben, und dass die Module nach dem Transport einer Überprüfung unterzogen werden, wenn festgestellt worden ist, dass die kritische Grenze überschritten worden ist.

[0007] Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass von einer Überprüfung der Module abgesehen wird, wenn die kritische Grenze nicht überschritten worden ist.

[0008] Besonders einfach ist das Verfahren nach der Erfindung, wenn gemäss einer anderen Ausgestaltung Überwachungsmittel eingebaut werden, welche das Überschreiten insbesondere der kritischen Grenze der Beschleunigungskräfte durch eine dauerhafte Zustandsänderung anzeigen. Hierdurch entsteht eine nicht verlierbare Information, die nach dem Transport ohne Probleme aus- oder abgelesen werden kann.

[0009] Besonders einfach ist das Verfahren, wenn die dauerhafte Zustandsänderung der Überwachungsmittel mit dem blossen Auge optisch erkennbar ist, weil dann keine weiteren Hilfsmittel oder komplizierte Apparaturen zur Bestimmung des Zustandes nötig sind.

[0010] Es hat sich dabei bewährt, dass die kritische Grenze der Beschleunigungskräfte beim etwa 2-fachen der Erdbeschleunigung (2g) liegt.

[0011] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Form eines Transportstoss-Detektionssystems zeichnet sich dadurch aus, dass das Transportstoss-Detektionssystem dauerhaft und sichtbar seinen Zustand ändert, wenn es Beschleunigungskräften ausgesetzt wird, die eine vorgegebene Grenze überschreiten.

[0012] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung Sensormittel, welche auf Beschleunigungskräfte in allen drei unabhängigen Raumrichtungen ansprechen.

[0013] Eine Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel Sensorelemente umfassen, welche an einer Sollbruchstelle definiert brechen, wenn sie Beschleunigungskräften ausgesetzt sind, die die vorgegebene Grenze überschreiten.

[0014] Hierbei ist es zweckmässig, wenn für jede unabhängige Raumrichtung ein Sensorelement vorgesehen ist.

[0015] Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensorelemente als Glasstäbe ausgebildet.

Kurze Erläuterung der Figuren

[0016] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Elemente sind fortgelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine teilweise aus Funktionsmodulen aufgebaute Gasturbinenanlage, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt, und die zur Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist; <tb>Fig. 2<sep>das Beispiel eines einzelnen Container-Moduls, in das eine Vorrichtung nach der Erfindung eingebaut ist und <tb>Fig. 3<sep>den stark schematisierten Aufbau einer (passiven) Vorrichtung zur Anzeige eines eine Beschleunigungsgrenze überschreitenden Transportstosses gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0017] Für die einzelnen Komponenten, die zusammengebauten mechanischen und elektrischen Hilfssysteme und alle für die Lagerung, den Transport und den Aufbau der Anlage gebildeten Untereinheiten einer Anlage, wie sie in Fig. 1gezeigt ist, gelten in etwa die folgenden Anforderungen: <tb>–<sep>Sie müssen (ausserbetrieblich) ohne Nachteil Temperaturen im Bereich zwischen -20°C bis +70°C aushalten können.Sie müssen (ausserbetrieblich) ohne Nachteil Stösse mit Beschleunigungen ≤ 2g = 19,62 m/s<2> <tb>–<sep> aushalten können. Sind grössere Beschleunigungen zugelassen, wird die Detektierung entsprechend ausgelegt. <tb>–<sep>Die Module sollten aus Transportgründen (einschliesslich der Verpackung) eine Länge von 12 m, eine Breite von 3,7 m (vorzugsweise 3,0 m) und eine Höhe von 3,7 m nicht überschreiten. Bevorzugt würden ISO-Standardcontainer von 20 oder 30 Fuss Länge. <tb>–<sep>Das Gewicht des kompletten Moduls sollte 30 000 kg nicht überschreiten. <tb>–<sep>Die Module sollten mindestens eine Lagerzeit von 4 Monaten nach Fertigstellung überstehen.

[0018] Zur Überwachung der Beschleunigungskräfte/physikalische Belastungen soll es auch möglich sein, Beschleunigung/Stösse unterschiedlicher Grössenordnungen zu detektieren. Die Grenzbelastungen hierfür werden von Komponentenhersteller im Speziellen angegeben, welche für bestimmte Elemente und Vorrichtungen auch einen Grenzwert ≤ 2g haben können. Diese speziellen Grenzwerte werden im Rahmen der hier zugrundegelegten Systeme im Zusammenarbeit mit den Lieferfirmen bestimmt. Somit ist eine mehrfache Kombination von Transportstoss-Detektierungssystemen sinnvoll, um eine Abstufung von Schadenfällen richtig einzuschätzen, so dass daraus die Vorteile entstehen, dass nur noch Teilequipments einer genaueren Untersuchung unterzogen werden müssen.

[0019] Um sicherzustellen, dass derartige im Werk geprüfte und abgenommene Container-Module nach ihrem Transport nur dann noch einmal unter Inkaufnahme eines Zeitverlustes überprüft werden, wenn sie während des Transports übermässigen, die Funktionstüchtigkeit gefährdenden Belastungen, insbesondere Stossbelastungen ausgesetzt waren, wird vorgeschlagen, in ein solches Container-Modul 11 gemäss Fig. 2wenigstens ein Transportstoss-Detektionssystem 13 einzubauen. Ein solches Transportstoss-Detektionssystem 13 wird an zentraler Stelle in den Container eingebaut und registriert, ob der Container insgesamt während des Transportes zum Aufstellungsort der Anlage Stossbelastungen ausgesetzt war, die eine vorgegebene Grenze, im vorliegenden Fall eine Beschleunigung von 2g (g = Erdbeschleunigung) überschritten haben. Es kann aber auch nötig und sinnvoll sein, mehrere solcher Transportstoss-Detektionssysteme 13 an unterschiedlichen Stellen im Container anzubringen, um allfällige lokal höhere Stossbelastungen an besondere empfindlichen Elementen des Moduls detektieren zu können. Indessen ist es ohne weiteres möglich, auch andere Detektionssysteme resp. Überwachungsmittel einzubauen, welche Auskunft über anderweitige auftretende Kräfte oder über entstandene physikalische Belastungen geben können. Ziel ist hier immer, die einmal erkannten kritischen Grenzen festzulegen und diese durch entsprechende Überwachungsmittel integral sicher zu erfassen.

[0020] Bevorzugt umfasst ein solches Transportstoss-Detektionssystem 13 gemäss Fig. 3 eine Mehrzahl von Sensorelementen 15, 16 und 17 in Form von in drei orthogonalen Raumrichtungen x, y und z orientierten, an einem Ende fixierten Glasstäben, die jeweils mit einer (in einer Richtung wirkenden) Sollbruchstelle 18, 19, 20, z.B. in Form einer Einkerbung oder lokalen Querschnittsreduktion ausgestattet sind. Es versteht sich von selbst, dass diese Glasstäbe bzw. Sensorelemente nicht nur - wie in Fig. 3 gezeigt - in einem gemeinsamen Gehäuse 14 untergebracht sein können, sondern dass es bei Bedarf auch möglich ist, die Sensorelemente 15, 16 und 17 einzeln und im (oder am) Container verteilt anzubringen.

[0021] Die Sensorelemente bzw. Glasstäbe 15, 16 und 17 haben die Aufgabe, Stösse zu detektieren, denen das Container-Modul 11 während des Transports ausgesetzt ist. Wenn die Glasstäbe (oder wenigstens einer der Glasstäbe) bei Ankunft des Container-Moduls 11 am Aufstellungsort an der Sollbruchstelle 18, 19, 20 abgebrochen ist, hat der Container während des Transport in der entsprechenden Raumrichtung einen die vorgegebene Grenze überschreitenden Stoss erlitten. Das bedeutet, dass der Container vor seinem endgültigen Einsatz einer Überprüfung unterzogen werden muss. Ist keiner der Stäbe zerbrochen, ist eine Überprüfung nicht notwendig.

[0022] Die Bruchbelastung der Glasstäbe kann durch die Wahl der Glassorte, Form und Querschnitt des Stabes sowie Form und Anordnung der Sollbruchstelle eingestellt und genau definiert werden. Ein derart aufgebautes Transportstoss-Detektionssystem 13 ist zuverlässig in der Funktion, einfach und billig im Aufbau, unkompliziert in der Anwendung, benötigt keine Stromquellen und andere Hilfsmittel und kann sehr einfach mit blossem Auge erfasst rep. abgelesen werden. Es ist auch möglich, durch unterschiedliche Auslegung der Sensorelemente 15, 16, 17 unterschiedliche Stossbelastungsgrenzen anzuzeigen. Das Ablesen des Zustandes der Glasstäbe kann bei geschlossenem Gehäuse 14 durch ein dafür vorgesehenes Fenster erfolgen. Es kann aber auch das Gehäuse 14 insgesamt durchsichtig oder mit einem abnehmbaren Deckel ausgestattet sein. Die Unterbringung in einem Gehäuse 14 empfiehlt sich, um ein unerwünschtes Abbrechen der Glasstäbe durch versehentliche Berührung zu vermeiden, wenn der Container beispielsweise - wie in Fig. 2 zu erkennen - begehbar ausgebildet ist.

[0023] Durch den Einsatz des Transportstoss-Detektionssystems 13 können Überprüfungen der Container-Module vor Ort auf ein Minimum beschränkt werden, was den Aufbau der Anlage beschleunigt und die Kosten reduziert.

Bezugszeichenliste

[0024] <tb>10<sep>Gasturbinenanlage <tb>11,12<sep>Container-Modul <tb>13<sep>Transportstoss-Detektionssystem <tb>14<sep>Gehäuse <tb>15,..,17<sep>Sensorelement <tb>18,..,20<sep>Sollbruchstelle <tb>21<sep>Gasturbine <tb>22<sep>Ansaugsystem <tb>23<sep>Abgassystem <tb>24<sep>Generatorableitung <tb>25<sep>Maschinentransformator <tb>x, y, z<sep>Koordinate

Claims (11)

1. Verfahren zum Erstellen von Anlagen, insbesondere für die Stromerzeugung, vorzugsweise in Form von Gasturbinenanlagen (10), unter Verwendung von vorgefertigten Modulen (11, 12), bei welchem Verfahren die Module (11, 12) an einem Herstellungsort als separate Einheiten hergestellt und geprüft, dann zu Lande, zu Wasser oder durch die Luft an einen vom Herstellungsort verschiedenen Aufstellungsort transportiert und schliesslich am Aufstellungsort in die zu erstellende Anlage integriert werden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Module (11, 12) am Herstellungsort Mittel (13) zur Überwachung der Kräfte und/oder Belastungen, die beim Transport der Module (11, 12) auf diese einwirken, eingebaut werden, dass beim oder nach erfolgtem Transport der Module (11, 12) anhand der eingebauten Überwachungsmittel (13) festgestellt wird, ob die Module (11, 12) während des Transports Beschleunigungskräften und/oder anderen Kräfteeinwirkungen und/oder anderweitigen physikalischen Belastungen ausgesetzt waren, die eine kritische festgelegte Grenze überschritten haben, und dass die Module (11, 12) nach dem Transport einer Überprüfung unterzogen werden, wenn festgestellt worden ist, dass die Überwachungsmittel (13) anzeigen, dass eine kritische Grenze überschritten worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Überprüfung der Module (11, 12) abgesehen wird, wenn die kritische Grenze nicht überschritten worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Überwachungsmittel (13) eingebaut werden, welche das Überschreiten der kritischen Grenze der zu erfassenden Kräfte und/oder anderweitiger physikalischer Belastungen durch eine dauerhafte Zustandsänderung anzeigen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dauerhafte Zustandsänderung der Überwachungsmittel mit dem blossen Auge optisch erkennbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kritische Grenze der Beschleunigungskräfte beim etwa 2-fachen der Erdbeschleunigung (2g) liegt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalischen Belastungen überkritische während des Transports aufgetretene Temperaturen und/oder Luftzusammensetzung sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Form eines Transportstoss-Detektionssystems (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Transportstoss-Detektionssystem (13) dauerhaft und sichtbar seinen Zustand ändert, wenn es Beschleunigungskräften und/oder anderen Kräften und/oder anderweitigen physikalischen Belastungen ausgesetzt wird, die eine vorgegebene Grenze überschreiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sensormittel (15, 16, 17) umfasst, welche auf Beschleunigungskräfte in allen drei unabhängigen Raumrichtungen (x, y, z) ansprechen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel Sensorelemente (15, 16, 17) umfassen, welche an einer Sollbruchstelle definiert brechen, wenn sie Beschleunigungskräften ausgesetzt sind, die die vorgegebene Grenze überschreiten.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jede unabhängige Raumrichtung ein Sensorelement (15, 16, 17) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (15, 16, 17) als Glasstäbe ausgebildet sind.