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Hintergrund der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind wasserstoffgekühlte elektrische Generatoren und speziell ein System zum Steuern des Wasserstoffflusses und der Reinheit in einem wasserstoffgekühlten elektrischen Generator.
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Einige Kraftwerksysteme, beispielsweise bestimmte Kernkraftwerkwerksysteme mit einfachem Kreisprozess oder kombiniertem Kreisprozess nutzen Wasserstoff als Kühlmittel für Generatoren, welche während ihres Betriebs große Wärmemengen erzeugen. Die hohe Wärmekapazität von Wasserstoff, seine niedrige Dichte und Fähigkeit, Wicklungsverluste zu verringern, verbessert die Ausgangsleistung des elektrischen Generators und des Wirkungsgrades des Gesamtsystems. Diese Eigenschaften machen es wünschenswert, einen hohen Grad an Wasserstoffreinheit in dem Generator aufrechtzuerhalten. Jedoch ist die Aufrechterhaltung der Reinheit des Wasserstoffs in diesen Generatoren typischerweise teuer. Einige Kraftwerkssysteme entnehmen Wasserstoff mittels eines Spülsystems, das einen Anteil eines Gasgemisches aus dem Generatorinneren oder Wärmeverteilern entzieht, führt den Anteil des Gasgemisches an die Umgebung ab und ersetzt ihn durch sauberen Wasserstoff. Diese Systeme verwenden einen Satz von manuell betätigten Nadelventilen, die den Gasstrom durch das Spülsystem regeln. Diese manuell betätigten Nadelventile können den Wasserstofffluss aus dem Generator nicht genau steuern, was einen ineffizienten Betrieb des Generators bewirken kann.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Es werden Systeme zum Steuern der Wasserstoffreinheit in einem Kraftwerksystem beschrieben. In einer Ausführungsform enthält ein Wasserstoff-Steuerungssystem für ein Generatorgehäuse: ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem, das mit dem Generatorgehäuse fluidführend verbunden ist, wobei das Mengendurchfluss-Steuerungssystem dafür eingerichtet ist, einen Durchfluss eines aus dem Generatorgehäuse entzogenen Gasgemisches zu messen und den Durchfluss des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen zu modifizieren; und einen Abzugskanal, der mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem fluidführend verbunden ist, wobei der Abzugskanal dazu dient, einen Anteil des Gasgemisches aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem aufzunehmen und den Anteil des Gasgemisches zu einem Auslass zu leiten.
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Ein erster Aspekt der Offenlegung ist auf ein Wasserstoff-Steuerungssystem für ein Generatorgehäuse gerichtet, das enthält: ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem, das mit dem Generatorgehäuse fluidführend verbunden ist, wobei das Mengendurchfluss-Steuerungssystem dafür konfiguriert ist, einen Durchfluss eines aus dem Generatorgehäuse entzogenen Gasgemisches zu messen und den Durchfluss des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen zu modifizieren; und einen Abzugskanal, der mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem fluidführend verbunden ist, wobei der Abzugskanal dazu dient, einen Anteil des Gasgemisches aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem aufzunehmen und den Anteil des Gasgemisches zu einem Auslass zu leiten.
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Ein zweiter Aspekt der Offenlegung ist auf ein Stromerzeugungssystem gerichtet, das enthält: eine Turbine, einen Generator, der funktionell mit der Turbine verbunden ist, wobei der Generator ein ein Gasgemisch enthaltendes Gehäuse; ein mit dem Gehäuse fluidführend verbundenes Reinheitsüberwachungssystem (PMS), wobei das PMS zur Überwachung der Reinheit des Wasserstoffs in dem Gasgemisch dient; einen Einlass zum Aufnehmen eines Gasgemisches aus dem Generatorgehäuse; ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem, das für die Messung eines Durchflusses eines aus dem Generatorgehäuse entzogenen Gasgemisches und zum Modifizieren des Durchflusses des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen dient; und einen Abzugskanal, der mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem fluidführend verbunden ist, wobei der Abzugskanal dazu dient, einen Anteil des Gasgemisches aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem aufzunehmen und den Anteil des Gasgemisches zu einem Auslass zu leiten.
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Ein dritter Aspekt ist auf ein Kombinationszyklus-Stromerzeugungssystem gerichtet, das aufweist: eine Gasturbine, einen funktionell mit der Gasturbine verbundenen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG); eine funktionell mit dem HRSG verbundene Dampfturbine; einen funktionell mit der Turbine verbunden Generator, wobei der Generator ein Gehäuse enthält, wobei das Gehäuse ein Gasgemisch enthält; ein mit dem Gehäuse fluidführend verbundenes Reinheitsüberwachungssystem (PMS), wobei das PMS zur Überwachung der Reinheit des Wasserstoffs in dem Gasgemisch dient; ein mit dem Generatorgehäuse fluidführend verbundenes Mengendurchfluss-Steuerungssystem, wobei das Mengendurchfluss-Steuerungssystem dafür konfiguriert ist, einen Durchfluss eines aus dem Generatorgehäuse entzogenen Gasgemisches zu messen und den Durchfluss des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen zu modifizieren; und einen Abzugskanal, der mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem fluidführend verbunden ist, wobei der Abzugskanal dazu dient, einen Anteil des Gasgemisches aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem aufzunehmen und den Anteil des Gasgemisches zu einem Auslass zu leiten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in welchen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Wasserstoff-Steuerungssystems gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
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2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Stromerzeugungssystems gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
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3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Reinheitsüberwachungssystems gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt; und
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4–5 schematische Blockdarstellungen zeigen, die Abschnitte von Kombinationszyklus-Kraftwerkssystemen gemäß Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
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Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen nicht maßstäblich sind. Die Zeichnungen sollen nur einige typische Aspekte der Offenlegung darstellen und sollten daher nicht als Einschränkung des Schutzumfangs diese Offenlegung betrachtet werden. In den Zeichnungen bezeichnet eine gleiche Nummernbezeichnung durchgängig gleiche Elemente in den Zeichnungen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Wie vorstehend angegeben, sehen Aspekte der Erfindung eine Steuerung eines Flusses und der Reinheit von Wasserstoff in einem wasserstoffgekühlten Generator unter Verwendung eines Mengendurchfluss-Steuerungssystems vor. Das Mengendurchfluss-Steuerungssystem misst und modifiziert den Durchfluss des Gasgemisches durch einen Abzugskanal über einen Bereich von Durchflussmengen, um dadurch den durchschnittlichen Wasserstoffreinheitspegel in dem System über eine genaue Regelung einer Spülrate des Systems zu erhöhen.
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Auf dem Gebiet von Stromerzeugungssystemen (die Kernreaktoren, Dampfturbinen, Gasturbinen usw. umfassen) werden oft wasserstoffgekühlte Generatoren als Teil des Systems eingesetzt und können ein Spülsystem enthalten. Typischerweise verwendet das Spülsystem einen Satz von manuell eingestellten Nadelventilen und wenigstens ein Magnetventil, um den Durchfluss von Gas durch das Spülsystem zu regeln. Das wenigstens eine Magnetventil ist dafür ausgelegt, sich auf der Basis eines Reinheitsmesswertes des Wasserstoffs in dem Generator zu öffnen und zu schließen, und zwar zu öffnen, wenn die Reinheit unter einen vorbestimmten Reinheitsmesswert fällt, und zu schließen, wenn die Reinheit über einen zweiten vorbestimmten Reinheitsmesswert ansteigt. Jedoch muss aufgrund schlechter Toleranzen und der ungenauen Steuerung dieses Regelungssystems ein Fehlerbereich in das System eingebaut werden. Dieser Fehlerbereich erfordert, dass die zwei vorbestimmten Reinheitspunkte manuell weit außerhalb des optimalen Reinheitsgrades für den Generator eingestellt werden, was erhebliche Abweichungen von einem gegebenen optimalen Systemreinheitspegel für die an der Durchfluss/Spülrate auszuführenden Einstellungen erfordert. Dieses erzeugt ein sägezahnförmiges Muster von Reinheitspegeln, das zu einem unerwünscht niedrigen durchschnittlichen Reinheitspegel und unerwünscht niedrigem Systemwirkungsgrad führt. Ein niedrigerer durchschnittlicher Wasserstoffreinheitspegel in dem Generator verringert den Gesamtwirkungsgrad des Stromerzeugungssystems, indem er große Wärme- und Wicklungsverluste bewirkt.
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In den Figuren sind Ausführungsformen eines ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem enthaltenden Wasserstoff-Steuerungssystems dargestellt, wobei das Mengendurchfluss-Steuerungssystem den Wirkungsgrad des Wasserstoff-Steuerungssystems und des Gesamtstromerzeugungssystems erhöhen kann, indem es den Spülmengendurchfluss über einen Bereich von Durchflussmengen anpassen kann. Jede von den Komponenten in den Figuren kann über herkömmliche Mittel, wie z. B. einen gemeinsamen Kanal oder andere bekannte Mittel wie durch Pfeile in den 1–5 dargestellt, verbunden sein. Insbesondere ist in 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Mengendurchfluss-Steuerungssystems 100 dargestellt. Das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 kann einen Einlass 102, ein Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110, ein Umgehungsventil 112 und einen Abzugskanal 108 enthalten. Das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 kann ein entzogenes Gasgemisch aus einem Generator 202 über einen Einlass 102 aufnehmen, wobei der Einlass 102 ein beliebiger herkömmlicher Kanal zur Zuführung des Gasgemisches zu dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 sein kann. Das Durchflussteuerungssystem 100 misst einen Durchfluss des Gasgemisches aus dem Einlass 102 und kann den Durchfluss des Gasgemisches in einer nachstehend diskutierten Weise modifizieren. Der Abzugskanal 108 nimmt das modifizierte Durchflussgasgemisch aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 auf und kann das Gasgemisch an die Umgebung abgeben.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 wenigstens ein Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110, welches einen Durchfluss des Gastgemisches durch den Einlass 102 über einen Bereich von Durchflussmengen modifizieren kann. Das wenigstens eine Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110 kann ein herkömmliches Mengendurchfluss-Steuerungsventil sein, das im Fachgebiet bekannt ist (z. B. ein Drosselklappenventil, ein Kugelventil, usw.). In einer Ausführungsform, in welcher das wenigstens eine Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110 die Modifizierung des Durchflusses über einen Bereich von Durchflussmengen nicht ausreichend ausführt, schließt das Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110 unter Beendigung des Durchflusses des Gasgemisches durch das Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110. Gründe für den Ausfall können Ölverschmutzung, Signalverlust, Kraftverlust usw. sein. In einer Ausführungsform kann das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 wenigstens ein Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110 und wenigstens ein Reservemagnetventil 112 in unabhängiger Fluidverbindung sowohl mit dem Einlass 102 als auch dem Abzugskanal 108 enthalten. Das Magnetventil 112 kann während des normalen Betriebs geschlossen sein. Jedoch kann, in Reaktion auf den Ausfall des wenigstens einen Mengendurchfluss-Steuerungsventils 110 zur Modifizierung des Durchflusses des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen (z. B. in dem Falle des vorbeschriebenen Ausfalls), das Magnetventil 112 öffnen, was dem Gasgemisch eine Umgehung des wenigstens einen Mengendurchfluss-Steuerungsventils 110 ermöglicht.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 eine Mengendurchfluss-Messeinrichtung 116, die mit dem Mengendurchfluss-Steuerungsventil 110 zum Messen des Mengendurchflusses des Gasgemisches verbunden ist. In einer Ausführungsform kann die Mengendurchfluss-Messeinrichtung 116 eine herkömmliche Wärmedissipations-Mengendurchflussmesseinrichtung enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann die Mengendurchfluss-Messeinrichtung 116 eine herkömmliche Coriolis-Mengendurchfluss-Messeinrichtung enthalten. Diese Mengendurchfluss-Messeinrichtungen sind lediglich Beispiele und es ist bekannt, dass die Mengendurchfluss-Messeinrichtung jede Art einer herkömmlichen im Fachgebiet bekannter Mengendurchfluss-Messeinrichtung sein kann.
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In 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Stromerzeugungssystems 220 dargestellt. Das Stromerzeugungssystem 220 kann einen Generator 202 enthalten, der funktionell mit einer Turbine 208 und fluidführend mit einem Wasserstoff-Steuerungssystem 200 verbunden ist. Der Generator 200 kann, wie im Fachgebiet bekannt, ein Generatorgehäuse (oder einfach gesagt, Gehäuse) 312 enthalten, das ein Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch enthalten kann. In dieser Ausführungsform kann das Wasserstoff-Steuerungssystem 200 unter Bezugnahme auf das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 von 1 dargestellte und beschriebene Komponenten enthalten. Das Wasserstoff-Steuerungssystem 200 kann ferner ein (in dem gestrichelten Kasten in 1 dargestelltes) Reinheitsüberwachungssystem (PMS) 204 enthalten. Insbesondere kann das Wasserstoff-Steuerungssystem 200 das PMS 204, einen Einlass 102, ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 und einen Abzugskanal 108 enthalten. In dieser Ausführungsform kann das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 fluidführend mit dem Abzugskanal 108 und dem Generator 202 (wie ähnlich unter Bezugnahme auf 1 beschrieben) und funktionell mit dem PMS 204 verbunden sein (z. B. elektrisch über drahtgebundene oder drahtlose Mittel, mechanisch über Hebel oder Betätigungselemente, elektromechanisch über Kombinationen bekannter elektrischer und mechanischer Komponenten oder irgendwelcher anderer bekannter Mittel) verbunden sein. Das PMS 204 kann auch fluidführend mit dem Gehäuse 312, z. B. über einen herkömmlichen Kanal (Nummernbezeichnung weggelassen), verbunden sein. Das PMS 204 kann einen Reinheitspegel des Wasserstoffs in dem Gehäuse 312 überwachen und ein Reinheitsmesssignal an das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 ausgeben. Das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 kann einen Teil des Gasgemisches aus dem Gehäuse 312 durch den Einlass 102 aufnehmen und kann den Durchfluss des aus dem Gehäuse 312 entzogenen und an den Abzugskanal 108 gesendeten Gasgemisches auf der Basis des aus dem PMS 204 erhaltenen Signals modifizieren. Beispielsweise kann, wenn das PMS 204 ein Signal an das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 sendet, das eine Wasserstoffreinheit in dem Gehäuse 312 unter dem eines gewünschten Pegels anzeigt, das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 den Durchfluss durch das System erhöhen. In einem weiteren Beispiel kann, wenn das PMS 204 ein Signal an das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 sendet, das eine Wasserstoffreinheit in dem Gehäuse 312 über dem eines gewünschten Pegels anzeigt, das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 den Durchfluss durch das System verringern. Der Abzugskanal 108 kann ferner dafür konfiguriert sein, einen zweiten Anteil des Gasgemisches aus dem PMS 204 aufzunehmen und den zweiten Teil zu einem Auslass, wie z. B. an die Umgebungsluft, führen. In einer Ausführungsform kann das PMS 204 eine Komponente zum Übertragen eines Signals an eine (in einem gestrichelten Kasten dargestellte) externe Datenbank 216 beispielsweise über drahtlose oder drahtgebundene Mittel übertragen. Die externe Datenbank 216 kann zum Speichen und/oder Analysieren aus dem PMS 204 übertragener Daten verwendet werden, wobei die Analyse eine Diagnoseanalyse, Wirkungsgradanalyse, Steuerungsanalyse, usw. beinhalten kann. In einer weiteren Ausführungsform kann das PMS 204 funktionell mit einer Wasserstoffquelle 106 über ein (i einem gestrichelten Kasten dargestelltes) Wasserstoff-Steuerungssystem 200 verbunden sein. Die Wasserstoffquelle 106 kann mit dem Gehäuse 312 über einen herkömmlichen Kanal fluidführend verbunden sein und kann dem Gehäuse 312 sauberen Wasserstoff in Reaktion auf ein Signal aus dem PMS 204 zuführen.
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In 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des PMS 204 von 2 gezeigt. Gemäß einer Ausführungsform kann das PMS 204 eine funktionell mit wenigstens zwei Analysatoren 304 verbundene Reinheitsüberwachungseinrichtung 302 enthalten. Die Analysatoren 304 können funktionell mit mehreren Abtastpunkten (z. B. Abtastanzapfungen) 315, 316, 317 verbunden sein, welche in dem Gehäuse 312 angeordnet sein können. Es versteht sich, dass eine beliebige Anzahl von Abtastpunkten und Analysatoren gemäß Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann. Die Abtastpunkte können in jedem beliebigen Muster in dem Gehäuse (z. B. alle Abtastpunkte können in nur einem einzigen Abschnitt eines Gehäuses angeordnet sein, alle Abtastpunkte können gleichmäßig durch Abschnitte eines Gehäuses verteilt angeordnet sein, alle Abtastpunkte können in nur einigen von den Abschnitten des Gehäuses angeordnet sein usw.) positioniert sein. Die Abtastpunkte 315, 316, 317 können Messwerte (z. B. Gasabtastwerte) über die Umgebungsbedingungen in dem Gehäuse 312 (wie z. B. Temperatur, Druck, Wasserstoffreinheit) an die Analysatoren 304 liefern, welche diese analysieren und die Messwerte an den Monitor 302 weiterleiten können. Es versteht sich, dass die Analysatoren 304 jede im Fachgebiet bekannte Größe und Art haben können und sich abhängig von ihrer Anwendung oder dem System, mit welchem sie verbunden sind, unterscheiden können. Die gemeinsame Nummernbezeichnung der Analysatoren 304 dient zur Verdeutlichung und legt nicht notwendigerweise nahe, dass diese Analysatoren 304 identisch sind. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 312 einen vorderen Abschnitt 306, einen mittigen Abschnitt 308 und einen hinteren Abschnitt 310 enthalten. Wie dargestellt können die Abtastpunkte 315, 316, 317 unabhängig funktionell mit den wenigstens zwei Analysatoren 304 verbunden und dergestalt angeordnet sein, dass sich wenigstens ein Abtastpunkt 315, 316, 317 in jeweils einem von dem vorderen Abschnitt 316, mittigen Abschnitt 308 und hinteren Abschnitt 310 befindet. Insbesondere kann jeder von den wenigstens zwei Analysatoren 304 mit nur einem einzigen Abtastpunkt dergestalt verbunden sein, dass in einem Alarmzustand (z. B. bei einem niedrigen Wasserstoffreinheitspegel-Messwert) jeder Analysator 304 denselben Abtastpunkt 315, 316 oder 317 im Wesentlichen gleichmäßig auslesen kann, um dadurch zwei vergleichbare Messwerte an demselben Messpunkt zu liefern. Es versteht sich, dass das Verbinden mehrerer Analysatoren mit jedem Abtastpunkt unter anderem eine Diagnose eines Fehlers in einem speziellen Analysator ermöglichen kann. Beispielsweise kann, wenn zwei von den Analysatoren 304 wesentlich unterschiedliche Messwerte von demselben Abtastpunkt (z. B. 315, 316, 317) beobachten, einer von den Analysatoren 304 einen Fehler haben. Eine redundante Analyse jedes Abtastpunktes kann eine effizientere Detektion von Systemfehlern bereitstellen.
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In 4 ist eine schematische Ansicht von Teilen eines Mehrwellen-Kombinations-Zykluskraftwerkes 400 dargestellt. Das Kombinations-Zykluskraftwerk 400 kann beispielsweise eine Gasturbine 402 enthalten, die funktionell mit einem Generator 202 verbunden ist. Der Generator 202 kann fluidführend mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 von 1 (oder dem Wasserstoff-Steuersystem 200 von 2 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen) verbunden sein. Der Generator 202 und die Gasturbine 402 können mechanisch durch eine Welle 407 verbunden sein, welche Energie zwischen einer (nicht dargestellten) Antriebswelle der Gasturbine 402 und dem Generator 202 übertragen kann. Gemäß Darstellung in 4 ist ein Wärmetauscher 404 funktionell mit der Gasturbine 402 und einer Dampfturbine 406 verbunden. Der Wärmetauscher 404 kann fluidführend sowohl mit der Gasturbine 402 als auch der Dampfturbine 406 über angeschlossene Kanäle (Nummernbezeichnung weggelassen) verbunden sein. Der Wärmetauscher 404 kann ein herkömmlicher Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) sein, wie z. B. einer von denen, die in herkömmlichen Kombinationszyklus-Kraftwerkssystemen verwendet werden. Wie im Fachgebiet der Energieerzeugung bekannt, kann der HRSG 404 heißes Abgas aus der Gasturbine 402 kombiniert mit einer Wasserversorgung nutzen, um Dampf zu erzeugen, welcher der Dampfturbine 406 zugeführt wird. Die Dampfturbine 406 kann optional mit einem zweiten Generatorsystem 202 (über eine zweite Welle 409) verbunden sein. Es dürfte sich verstehen, dass die Generatoren 202 von jeder im Fachgebiet bekannten Größe und Art sein können und sich abhängig von ihrer Anwendung oder dem System, mit welchem sie verbunden sind, unterscheiden können. Die gemeinsame Nummernbezeichnung der Generatoren dient zur Verdeutlichung und legt nicht notwendigerweise nahe, dass diese Generatoren identisch sind. Das Generatorsystem 202 und die zweite Welle 409 können im Wesentlichen ähnlich wie das vorstehend beschriebene Generatorsystem 202 und die Welle 407 arbeiten. In einer weiteren in 5 dargestellten Ausführungsform kann ein Einwellen-Kombinations-Zykluskraftwerk 500 nur einen Generator 202 enthalten, der sowohl mit der Gasturbine 402 als auch der Dampfturbine 406 über nur eine Welle 407 verbunden ist.
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Das Wasserstoff-Steuerungssystem der vorliegenden Offenlegung ist auf keinerlei speziellen Generator, Stromerzeugungssystem oder ein anderes System beschränkt, und kann mit anderen Stromerzeugungssystemen und/oder Systemen (z. B. Kombinationszyklus, Einfachzyklus, Kernreaktor, usw.) verwendet werden. Zusätzlich kann das Wasserstoff-Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung mit weiteren hierin nicht beschriebenen Systemen verwendet werden, die von der Durchfluss- und Reinheitssteuerung des hierin beschriebenen Durchfluss-Steuerungssystems und Wasserstoff-Steuerungssystems profitieren können.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Erfindung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” auch die Pluralformen mit einschließen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe ”weist auf” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Es werden Systeme zum Steuern der Wasserstoffreinheit in einem Kraftwerksystem offengelegt. In einer Ausführungsform enthält ein Wasserstoff-Steuerungssystem 200 für ein Generatorgehäuse 312: ein Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100, das mit dem Generatorgehäuse 312 fluidführend verbunden ist, wobei das Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 dafür konfiguriert ist, einen Durchfluss eines aus dem Generatorgehäuse 312 entzogenen Gasgemisches zu messen und den Durchfluss des Gasgemisches über einen Bereich von Durchflussmengen zu modifizieren; und einen Abzugskanal 108, der mit dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 fluidführend verbunden ist, wobei der Abzugskanal 108 dazu dient, einen Anteil des Gasgemisches aus dem Mengendurchfluss-Steuerungssystem 100 aufzunehmen und den Anteil des Gasgemisches zu einem Auslass zu leiten.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Mengendurchfluss-Steuerungssystem
- 102
- Einlass
- 106
- Wasserstoffquelle
- 108
- Abzugskanal
- 110
- Mengendurchfluss-Steuerungsventil
- 112
- Magnetventil
- 116
- Mengendurchfluss-Messeinrichtung
- 200
- Wasserstoff-Steuerungssystem
- 202
- Generator
- 204
- Reinheitsüberwachungssystem
- 208
- Turbine
- 216
- externe Datenbank
- 220
- Stromerzeugungssystem
- 302
- Reinheitsüberwachungseinrichtung
- 304
- Analysatoren
- 306
- vorderer Abschnitt
- 308
- mittiger Abschnitt
- 310
- hinterer Abschnitt
- 312
- Generatorgehäuse
- 315
- Abtastpunkt
- 316
- Abtastpunkt
- 317
- Abtastpunkt
- 400
- Mehrwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerk
- 402
- Gasturbine
- 404
- HRSG
- 406
- Dampfturbine
- 407
- Welle
- 409
- Welle
- 500
- Einwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerk
