JP2004527679A - 産業設備を構築するためのモジュールシステム - Google Patents

Abstract

大きさの決定に関して予め定め得る設計パラメータに適合された多数の機能ユニットを有する産業設備（１）、例えば産業用発電所が、特にわずかに保たれた設計費用および計画費用により構築可能でなければならない。そのために設けられているモジュールシステムは、本発明により複数のモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）を含んでおり、それらの各々が機能別にまとめられてそれぞれ複数の機能ユニットを含んでおり、各モジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）が設計パラメータに無関係に標準化されて大きさを定められている。

Description

【０００１】
本発明は予め定め得る設計パラメータを顧慮して構想すべき産業設備を構築するためのモジュールシステムに関する。
【０００２】
たとえば製造設備または産業用発電所のような産業設備は通常、予め定め得る設計パラメータを顧慮して構想される。その際例えば、設計パラメータとして予め定め得る製造キャハシタンス、生産処理量または産業用発電所の場合には設計出力または定格出力が問題となる。このような予め定め得る設計パラメータに関係して、通常機能コンポーネントの大きさが定められ、これらの機能コンポーネントが続いて適当な仕方で全設備の構築のために組み合わされる。その際にたとえば産業用発電所の場合にはタービンおよびその後に接続されている発電機の大きさの決定は、これらのコンポーネントから成る組み合わせが発生可能な電気出力に関して設計パラメータとして予め定められた設計出力または定格出力に達するか、またはそれを超えるように行われる。産業用発電所の運転のために必要なその他のコンポーネントは、次いでその後のステップで適切に付加組み合わせされ、その際周辺条件として基本的に個々のコンポーネント間のコンパティビリティが保証されなければならない。
【０００３】
このような産業設備、特に産業用発電所の建設の際には、設計パラメータを手がかりにして通常各プロジェクトが特殊化された専門家により新たに構想される。しかしこのことは既に提案段階で比較的高い費用を引き起こす。プロジェクト特有の解決策はそれ故特に、産業設備のそれぞれ他のキーコンポーネントに特殊化された種々の開発チームが各コンポーネントに対するそれぞれ新設計をしなければならないので、高い費用がかかる。この費用を減ずるため、これまではいわゆる“デルタエンジニアリング”の枠内で、それ以前の同形式のプロジェクトの認識を利用し、またこれらの基礎の上に新たに実行すべきプロジェクトの、以前に実行されたプロジェクトの設定からの特有の偏差のはめ込みにより新しい開発費用を最小限ですますことが試みられた。
【０００４】
このような産業設備に対する計画および開発費用を一層わずかに保つため、全体として設計パラメータに関して構想すべき産業設備を、全体として完全な産業設備として補い合う複数の機能グループに分割することも可能である。各機能グループはその際に、全体として産業設備によりカバーされるプロセスにおける特殊な部分機能を顧慮して設計されていてよい。この部分機能のために必要な機能ユニットはその際に機能別にモジュールコンポーネントにまとめられていてよい。このようなモジュール化された構想により、こうして全設備が構成要素システムの形式で特に短い設置時間で使用場所に設置され得る。
【０００５】
このようなモジュール化された構成は確かに新しいプロジェクトに対する計画および開発作業を容易にする。しかしそれにもかかわらず新たに構築すべき産業設備に対する計画および開発費用はなお比較的高い。
【０００６】
従って、本発明の課題は、その大きさを定めることに関して設計パラメータに適合された多数の機能ユニットを有する上記の形式のモジュールシステムであって、新たに構築すべき産業設備に対する計画および開発費用が特にわずかに保たれているモジュールシステムを提供することである。
【０００７】
この課題は、本発明によれば、機能ユニットが機能別に複数のモジュールコンポーネントにまとめられており、各モジュールコンポーネントが設計パラメータに無関係に標準化されて大きさを定められていることにより解決される。
【０００８】
本発明はその際に、新たに構築すべき産業設備の特にわずかな計画および開発費用に対していわゆる構成要素またはモジュール原理が特に十分に守られているべきであろうという考察から出発する。従って、産業設備の構築のためにモジュールが、それらが多数の使用バリエーションの際にも特に簡単なやり方で互いに組み合わせ可能であるように、用意されていることが保証されていなければならないであろう。その際に機能ユニットは機能別にモジュールコンポーネントにまとめられており、それらは互いにその大きさの決定または設計に関してずれていてよい。まさにいわゆる“デルタエンジニアリング”に対する費用はこのようなモジュールシステムでは、“デルタエンジニアリング”の必要条件、すなわち設計パラメータに対する認識の、それとはずれた設計パラメータによる設計への移行が、専ら必然的にこの設計パラメータに適合すべきコンポーネントに限られていることによって特に僅かに保たれ得る。従って、“デルタエンジニアリング”の枠内の適合は機能ユニットに対してのみこのようなものとして用意されており、それに対してモジュールコンポーネントはそれ自体としてはこのような適合から除外されている。
【０００９】
有利な構成ではモジュールコンポーネントがそれらの外形寸法に関して機能別に標準化されている。換言すると、各モジュールコンポーネントは、確かに産業設備の全プロセス内の相応の部分機能に適合されているが、他方において特有に予め定められた設計パラメータから無関係に保たれている外形寸法を有する。こうして、グループ化または使用場所における共通の設置に関してモジュールコンポーネントがそれぞれ標準構成要素の形式で予め定められた外形寸法を有し、それによってモジュールコンポーネントの設置および位置決めが互いに相対的に設計パラメータに無関係に統一的な標準化された仕方で行われ得ることが達成される。
【００１０】
各モジュールコンポーネントに対する設計費用を特にわずかに保つため、別の有利な構成では、それぞれモジュールコンポーネントにまとめられている機能ユニットが設計パラメータに無関係にモジュールコンポーネント内に位置決めされている。こうして“デルタエンジニアリング”が専らこのようなものとしての個々の機能ユニットの適切な選択または設定に限られている。しかしさらに機能ユニットはそれらにそれぞれ対応付けられているモジュールコンポーネントの内部に予め定められた位置を有し、それによってモジュールコンポーネントの内部の各機能ユニットの特に望ましい位置を求めるための付加的な設計費用は不要である。
【００１１】
それぞれモジュールコンポーネントにまとめられている機能ユニットは通常モジュールコンポーネントの内部で複数の接続要素を介して相互接続されており、こうして全体として予定されている部分機能を確実に満足し得る。機能ユニットの相互接続の際にも必要な設計費用を特に僅かに保つため，特に有利な構成では、モジュールコンポーネントの内部の接続要素が空間的に設計パラメータに無関係に導かれている。その際に予め定められた設計パラメータへの適合を可能にするため、接続要素自体が設計パラメータに関係して大きさを定められることは目的にかなっている。その際に特に接続要素が管路である場合には、その各モジュールコンポーネントの内部のそれらの空間的な配置は設計パラメータに無関係に固定されており、他方において管路断面が設計パラメータに関係して変更されるように計画されることが可能である。
【００１２】
特に有利な構成では、モジュールシステムが必要に応じて特に高い安全性標準を有する産業設備を構成するために設計されている。そのためにモジュールコンポーネントは有利な仕方で、オプションにより選択された機能ユニットを有する冗長性の装備がモジュールコンポーネントのその他の構造的な変更なしに可能にされているように設計されている。特に、複数の機能ユニットがそれらに対してそれぞれ設けられているモジュールコンポーネントの内部で重複して構成されていることは目的にかなっている。
【００１３】
本モジュールシステムは産業用発電所を構築するために特に適しており、その際に有利な仕方で設計パラメータとして設計出力または定格出力が基礎とされている。
【００１４】
本発明により得られる利点は特に、設計パラメータに関係して大きさを定められた本来の機能ユニットおよび設計パラメータに無関係に標準化して大きさを定められたモジュールコンポーネントの矛盾にない分割により全体として産業設備の構築のための設計および開発費用が特にわずかに保たれていることにある。設計パラメータに無関係なこのようなものとしてのモジュールコンポーネントに対する標準化された大きさの決定または寸法の維持により、必要な“デルタエンジニアリング”が類似の産業設備の認識の存在の際にこのようなものとしての機能ユニットに限られている。こうして限られた数の標準化された構成部分のみを手がかりにして、原理的に既に考えられ得る設計パラメータにおける大きい範囲をカバーしている産業設備、特に発電所設備に対する基本構想が作られ得る。この範囲から選ばれた設計パラメータを有する産業設備の設計に対する具体化は、その場合に、それにより全設備に対する本来の基本構想に手を入れる必要なしに、個々の機能ユニットの相応の適合された設計のみを必要とするだけである。
【００１５】
本発明の実施例を図面により一層詳細に説明する。
【００１６】
図１による産業設備１として産業用発電所が設けられている。この産業用発電所は設計パラメータを守るために構想されており、その際設計パラメータとして実施例では５ＭＷの設計出力または定格出力が予め定められている。産業設備１はその際モジュラーに構成されており、産業設備１により全体として支配されるプロセス、すなわち燃料中に蓄えられているエネルギーの電気への変換、は複数の部分機能に分割されている。
【００１７】
本来の電気の発生のために、産業用発電所として構成されている産業設備１は第１のモジュールコンポーネント２を含んでいる。第１のモジュールコンポーネント２は機能ユニットとして蒸気タービンを有するターボセット４およびそれに歯車機構を介して連結されている発電機８を含んでいる。これらの機能ユニットはモジュールコンポーネント２の枠内で、全体として共通に輸送可能である機能的な部分システムとして相互接続されている。ターボセット４は実施例では基板、柱およびテーブル板から成るコンクリート基礎の上に設置されている。しかしそれに代えてブロック構成方式で構成されていてもよく、その際にターボセットはコンクリートおよび鋼から成る地面と同じ高さの基礎ブロックの上に建っている。柱により保持されているテーブル板の上の実施例で行われている設置形式は、地面と同じ高さの基礎ブロックの上に設置する場合よりも確かにターボセットに対して高いコストを必要とするが、他方において管路の案内の際、タービンの下に復水器を設置する際ならびに保守の際には大きな利点を有する。
【００１８】
ターボセット４に作業媒体を供給するため産業設備１は別のモジュールコンポーネント１０として蒸気発生器プロックを有する。その際にモジュールコンポーネント１０には、作業媒体側で水−蒸気循環路を経てターボセット４と接続されている蒸気発生器１２が配置されている。蒸気発生器１２において、供給された給水の気化が行われ、それが蒸気発生器１２において続いての過熱の後にターボセット４に導かれる。蒸気発生器１２は排気ガス側で、モジュールコンポーネント１０の外側に配置されている煙突１４と接続されている。
【００１９】
蒸気発生器１２に燃料を供給するため、産業設備１は別のモジュールコンポーネント２０を含んでいる。実施例では燃料供給は加熱油供給により行われる。そのためにモジュールコンポーネント２０内に、蒸気発生器１２の出力に合わされている複数の日間タンク２２が設けられている。
【００２０】
水−蒸気循環路を完全なものにするため、さらにモジュールコンポーネント３０が設けられており、そのなかに給水システムのコンポーネントがまとめられている。モジュールコンポーネント３０はこうして給水容器３２に付加して別の機能ユニットとして高圧予熱器、給水脱気器、複数の給水ポンプ、低圧予熱器、給水を吹き込むための複数のドーゼージ設備ならびにサンプル取り出し装置を含んでいる。給水供給部から供給される給水はその際に作業媒体を蒸気発生器１２に供給するための役割をする。入口側において給水供給はその際、ターボセット４に対応付けられ第１のモジュールコンポーネント２に設けられている復水器と接続されており、それによって閉じられた水−蒸気循環路が生じている。さらにコンポーネント３０内に、例えば加熱油予熱ステーション３４ならびに加熱油ポンプステーション３６のような燃料供給に分類すべき機能ユニットが配置されている。
【００２１】
水浄化のために産業設備１はさらにモジュールコンポーネント４０を含んでおり、その中に個々に符号を付されていない機能ユニットが配置されている。その際にモジュールコンポーネント４０内になかんずく圧力上昇ポンプおよび生水に対する多層フィルタ、純水貯蔵槽としてのコンクリート貯水槽、フィルタ逆洗浄ポンプ、陽イオン交換器、ＣＯスクラッパー、別の圧力上昇ポンプ、陰イオン交換器、混合ベッドフィルタ、再生器ステーション、循環ポンプを有する中和槽、およびＮａＯＨおよびＨＣＬに対する貯蔵容器が配置されている。貯蔵容器はその際に４０日需要に対して設計されており、ガラスファイバにより補強された合成樹脂から作られている。付属の管路、ホルダーおよびアーマチュアは同じく合成樹脂から作られている。モジュールコンポーネント４０内にはさらに水ラボ４２ならびに水浄化の制御部４４のためのそれぞれ特別な空間が設けられている。
【００２２】
ターボセット４の下側に配置されている復水器の戻し冷却のために別のモジュールコンポーネント５０が設けられている。このコンポーネント内には吸い込みファンを有する複数の直列接続の冷却塔がまとめられている。実施例では冷却塔は２つのセル５２に分割されている。セル５２の各々はそれぞれ鋼製の支えとなる骨組みを有し、それに専ら外囲いのための、空気入口格子としての、霧雨組み込みとしての、水分配のための、またドリップキャッチャーとしての合成樹脂部分が取り付けられている。ファンカバーおよびディフューザーが同じく合成樹脂から作られている。セル５２はコンクリート槽の上に設置されており、これは同時に消火槽としての役割をし、またこの理由から非常に大きくされている。さらにモジュールコンポーネント５０にはボンプ室５４が対応付けられており、そのなかに２つの冷却水ポンプ５６が格納されている。これらのポンプはターボセット４の下側に配置されている復水器に冷却水を供給し、この冷却水は戻り流でセル５２に配置されている冷却塔を経て導かれている。
【００２３】
発電機８で発生された電気は別のモジュールコンポーネント６０に導かれ、その中で電気の一部分は乾式変圧器として構成されている所内変圧器に給電する。それに対して、発電機により発生された電気の主たる部分は、図示されていない同じくモジュールコンポーネント６０に配置されている発電機変圧器に導かれ、そこから同じく図示されていない負荷網に送り出される。
【００２４】
モジュールシステムはこうしてモジュールコンポーネント２、１０、２０、３０、４０、５０、６０を含んでおり、それらの中にそれぞれ機能別に複数の機能ユニットがまとめられている。たとえば特別な度合いでターボセット４および発電機８のような機能ユニットはその際にその大きさ決定に関して設計パラメータとして予め定められた定格出力、実施例では５ＭＷ、に適合されている。しかしそれと対照的にモジュールコンポーネント２、１０、２０、３０、４０、５０、６０は確かにその機能に関係するが、設計パラメータとして予め定められた定格出力に無関係な仕方で標準化されて大きさが定められている。特にモジュールコンポーネント２、１０、２０、３０、４０、５０、６０はその外形寸法を、設計パラメータとして予め定められた定格出力に無関係に保たれている。こうして、図１中に示されている配置によるモジュールコンポーネント２、１０、２０、３０、４０、５０、６０の統一的な標準化された設計がそれからずれた設計出力を有する産業設備１に対しても可能であり、その際に特に、いくつかのモジュールコンポーネント２、１０、２０、３０、４０、５０、６０の、特に占有場所を節減するいわゆる壁一つ隔てた設置が、設計パラメータの変化する際にも維持され得る。
【００２５】
さらに明らかにするため、モジュールコンポーネント３０が図２に側面図で、また図３に平面図で拡大されて示されている。モジュールコンポーネント３０はその際に、図２、３には詳細には示されていない燃料供給のためのコンポーネントに付加して、給水容器３２を含んでおり、この給水容器は第１の吸い込み管７０を介して給水ポンプ７２と、また第２の吸い込み管７４を介して安全上の理由から重複して設けられている給水ポンプ７６と接続されている。給水ポンプ７２、７６は出口側で圧力管７８に接続されている。
【００２６】
モジュールコンポーネント３０は複数の支え要素から形成されている外側骨組み８０を有する。外側骨組み８０は、図２および３中に二重矢印により示されているように、その高さ８２、その長さ８４およびその幅８６、従ってそのすべての外形寸法、を標準化されており、設計出力に無関係に構成されている。換言すれば、産業設備１からずれた設計出力を有する産業設備を構想する際にも、給水範囲に対して、変更されない外側寸法、すなわち変更されない高さ８２、変更されない長さ８４および変更されない幅８６を有するモジュールコンポーネント３０の使用が予定されている。同じくモジュールコンポーネント３０内の給水容器３２の位置決めは設計出力に無関係に予定されている。給水容器３２の位置決めは主として給水容器３２に対する保持板９０の二重矢印により示されている高さ８８により与えられている。この保持板９０の配置は１つの設計出力から他の設計出力への移行の際に変更されずに引き続き保たれている。
【００２７】
さらに、接続要素として設けられている吸い込み管７０、７４ならびにモジュールコンポーネント３０内の圧力管７８の空間的配置も設計パラメータに無関係に引き続き保たれている。
【００２８】
それに対し、機能ユニットとして設けられている給水容器３２および別の機能ユニットとして設けられている給水ポンプ７２、７６の大きさの決定も、接続要素として設けられている吸い込み管７０、７４および圧力管７８の大きさの決定も、設計パラメータとして予定されている設計出力または定格出力に関係して選ばれる。このことは図２および３による実施例中に多重の線により示されている。すなわち多重の線によりシンボル化されているように、比較的小さい給水需要の場合には比較的小さい大きさに定められた給水容器３２が設けられており、それに対して比較的大きい給水需要の場合には比較的大きい給水容器３２が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
モジュラーに構成された産業設備の平面図。
【図２】
モジュールコンポーネントの側面図。
【図３】
図２によるモジュールコンポーネントの平面図。
【符号の説明】
１ 産業設備
２ モジュールコンポーネント
４ ターボセット
８ 発電機
１０ モジュールコンポーネント
２０ モジュールコンポーネント
３０ モジュールコンポーネント
４０ モジュールコンポーネント
５０ モジュールコンポーネント
６０ モジュールコンポーネント

Claims (7)

1. 予め定め得る設計パラメータを顧慮して構想すべき産業設備（１）を構築するためのモジュールシステムにおいて、大きさの決定に関して設計パラメータに適合される多数の機能ユニットを有し、これらが機能別に複数のモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）にまとめられており、各モジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）が設計パラメータに無関係に標準化されて大きさを定められていることを特徴とする産業設備を構築するためのモジュールシステム。
2. 各モジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）が機能別の、設計パラメータに無関係な外寸法を有することを特徴とする請求項１記載のモジュールシステム。
3. それぞれ１つのモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）にまとめられている機能ユニットが設計パラメータに無関係にモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）内に位置決めされていることを特徴とする請求項１または２記載のモジュールシステム。
4. それぞれ１つのモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）にまとめられている機能ユニットがモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）内で、空間的にモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）内で設計パラメータに無関係に導かれている複数の接続要素を介して相互接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のモジュールシステム。
5. 接続要素が設計パラメータに無関係に大きさを定められていることを特徴とする請求項４記載のモジュールシステム。
6. 複数の機能ユニットがそれらに対してそれぞれ設けられているモジュールコンポーネント（２、１０、２０、３０、４０、５０、６０）内で重複して構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のモジュールシステム。
7. 産業用発電所を構築するために予定されており、設計パラメータとして設計出力が基礎とされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のモジュールシステム。