JP2011027107A - 流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体機関システムにおいて作用監視手段を設けることで、プロセス流体をガイドする構成要素の簡単、迅速かつ廉価な作用監視を確実に行うことである。
【解決手段】流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法において、作用監視手段は少なくとも一つのサーモクロミック・コーティングによって形成されており、当該方法は、流体機関システムの構成要素の作用に関して監視すべき少なくとも一つの構成要素を選択するステップと、作用に関して監視すべき構成要素に対して所定のサーモクロミック・コーティングを選択するステップと、作用に関して監視すべき構成要素に、サーモクロミック・コーティングを設けるステップと、を有し、サーモクロミック・コーティングとしてサーモカラーが使用され、サーモカラーは、流体機関システムの構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき少なくとも一つの構成要素に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法に関する。

特許文献１から、請求項１のおいて書き部に記載の方法が知られている。当該文献によれば、蒸気タービンとして構成された流体機関システムのタービン翼に、カプセル化されたナノ粒子を含むコーティングを設けることが提案されている。当該コーティングは、所定の限界温度を上回ると色を呈する。

特許文献２および特許文献３から、タービンおよび燃焼室の高温要素の開発のために、サーモカラーを用いることが知られている。

特許文献４から、チューブ炉または真空炉などの設備に、温度監視のためのサーモクロミックな可視化手段を装着させることが知られている。

特許文献５から、故障の際に熱くなる機械部材を有する機械において、故障が検出できることが知られている。当該検出は、監視すべき個々の機械部材の領域において、目視検査の際に目に見える少なくとも一つの場所に、温度によって変化する色から成るコーティングを設けることによって行われる。

特許文献６から、例えば、機械のベアリングにおいて温度を表示もしくは監視するために、感温塗料を用いることが知られている。

しかしながら、従来技術から知られている解決、特に特許文献１において提案されている解決は、局所的に、比較的限定された温度監視を目的としているとともに、流体機関システムのプロセス流体をガイドする構成要素、特に広範囲に延在する構成要素の作用監視を実現する可能性を提供しないという不利点を有している。

流体機関システムは通常、相応の連結部を有して成る、プロセス流体をガイドする多くの構成要素、例えば、複雑かつ広範囲に延在する導管システムを有している。プロセス流体をガイドする構成要素の中には、危険な材料、例えば高圧下にある水蒸気あるいは熱いガスなどを搬送するものがある。従って、流体機関システムの操作および保守整備のためには、プロセス流体をガイドする個々の構成要素の運転状態に関する情報を与えられていることが必要である。例えば、意図せずに高圧下に置かれた蒸気導管（プロセス流体をガイドする構成要素の一例として）のフランジ接続部が開放されると、保守整備担当者が重篤な怪我をする恐れがある。作業者が、熱いと認識されていない導管に接触した場合も、やけどを負う可能性がある。

また、システムの技術に合致しない流体の流れ、または流体の流れの中断によって、流体機関システムの運転効率および寿命は、大いに損なわれ得る。

独国特許発明第１０２００５０４７７３９号明細書 欧州特許第０９４７８１３号明細書 独国特許出願公開第１９５３７９９９号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０２９３５６号明細書 独国特許発明第１９９３６２６８号明細書 独国特許発明第８２６２０５号明細書

従って、本発明の課題は、請求項１のおいて書き部に記載の方法を提供し、流体機関システムにおいて作用監視手段を設け、それによって、プロセス流体をガイドする構成要素の簡単、迅速かつ廉価な作用監視を確実に行うことである。

前記の課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本発明のさらなる構成は、従属請求項に記載されている。

本発明によって、流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法が提供される。当該方法において、作用監視手段は、少なくとも一つのサーモクロミック・コーティングによって形成されており、当該方法は、以下のステップ、すなわち、流体機関システムの構成要素であって、当該構成要素の作用に関して監視すべき少なくとも一つの構成要素を選択するステップと、作用に関して監視すべき前記構成要素に対して所定のサーモクロミック・コーティングを選択するステップと、作用に関して監視すべき前記構成要素に、前記サーモクロミック・コーティングを設けるステップと、を有する。本発明に係る方法は、サーモクロミック・コーティングとしてサーモカラーが使用されることを特徴とし、当該サーモカラーは、流体機関システムの構成要素であって、当該構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき少なくとも一つの構成要素に設けられる。

流体機関システムの構成要素であって、当該構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき一つあるいは複数の構成要素にサーモカラーが設けられることによって、流体機関システムにおける作用監視手段が実現される。当該作用監視手段によって、迅速で、簡単で、危険がなく、かつ、廉価な方法で、個々の構成要素の流量または流量がないこと、あるいは流体のリークもしくは流体の漏れなどの運転状態を特定することができる。本発明によれば、運転状態の特定に関して、さらなるセンサを設けること、あるいはプロセス流体をガイドする構成要素を開くことは不要である。これによって、労働時間が節約され、それによって、コストが節約されるとともに、システムの作業者もしくは保守整備担当者が怪我をするリスクが著しく減少する。

流体機関システムのプロセス流体をガイドする構成要素に関して、運転状態の特定を確実に行うことによって、運転事故がより確実に回避される。その理由は、流体機関システムの作業者は、プロセス流体をガイドする個々の構成要素にアクセスしなくても、当該構成要素が流体に貫流されているか、すなわち例えば蒸気に貫流されており、そのために非常に熱いか、あるいは例えば流体が漏れているかなどが分かるというものである。

また一方で、本発明に係る方法によって、流体機関システムの運転効率を向上させるとともに、流体機関システムの寿命を延長させることができる。その理由は、不適切な流体の流れ、あるいは流体が流れていないことが、流体機関システムの作業者によって簡単かつ迅速に視覚的に認識され得るというものである。それによって、例えば、望ましくない圧力上昇または圧力降下、もしくは望ましくない温度上昇または温度降下を回避することができる。望ましくない圧力上昇または圧力降下、もしくは望ましくない温度上昇または温度降下は、流体機関システムの運転効率および／または寿命の低下につながりかねない。

サーモカラーは、示温塗料またはサーモクロミック塗料とも表される。サーモカラーの構成もしくは選択は、以下のように行われる。すなわち、サーモカラーは、所定の温度に到達したとき、あるいは所定の温度を上回るとき、当該サーモカラーの色を変え、それによって、当該サーモカラーによる塗装を有して成る、プロセス流体をガイドする構成要素を簡単に視覚的に管理することを介して、プロセス流体をガイドする構成要素の温度変化を特定することができる。

サーモカラーは、加熱時に当該サーモカラーの結晶構造の変化によって当該サーモカラーの色を変化させるという、サーモクロミック効果を利用している。当該プロセスはサーモカラーの構成に応じて、可逆的あるいは不可逆的であり得る。

本発明によれば、プロセス流体をガイドする構成要素として、例えば、水蒸気、圧縮ガスまたは膨張ガスなどのプロセス流体もしくは作動流体を搬送するために設けられた構成要素が想定される。例えば、プロセス流体導管（管、ホースなど）あるいはタービンなどの流体機関の、プロセス流体をガイドするハウジング部材、すなわち例えばタービンハウジングのフランジ領域もしくはフランジ接続部である。従って、流体機関システムとしては、例えばタービン、圧縮機、膨張機などの流体機関もしくはターボエンジンであって、単独あるいは他の機械と組み合わせたものが考えられる。

本発明に係る方法の実施の形態において、流体機関システムとして、蒸気タービンシステムが選択される。サーモカラーは、構成要素であって当該構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき構成要素としての、少なくとも一つの導管に、好適に塗布される。

蒸気タービンシステムの一つまたは複数の導管の外周面にサーモカラーが設けられることによって、蒸気タービンシステムにおける作用監視手段が実現される。当該作用監視手段によって迅速で、簡単で、危険がなく、かつ、廉価な方法で、個々の導管の流量または流量がないこと、あるいは閉塞などの運転状態を特定することができる。本発明によれば、運転状態の特定に関して、さらなるセンサを設けること、あるいは、一つまたは複数の導管を開くことは不要である。これによって労働時間が節約され、それによって、コストが節約されるとともに、システムの作業者もしくは保守整備担当者が怪我をするリスクが著しく減少する。

蒸気タービンシステムの導管に関して運転状態の特定を確実に行うことによって、運転事故がより確実に回避される。その理由は、蒸気タービンシステムの作業者は、個々の導管にアクセスしなくても、当該導管が流体に貫流されているか、すなわち、例えば蒸気に貫流されており、そのために非常に熱いかなどが分かるというものである。また一方で、本発明に係る方法によって蒸気タービンシステムの運転効率を向上させるとともに、蒸気タービンシステムの寿命を延長させることができる。その理由は、不適切な流体の流れ、あるいは流体が流れていないことが、蒸気タービンシステムの作業者によって簡単かつ迅速に視覚的に認識され得るというものである。それによって、例えば、望ましくない圧力上昇または圧力降下、もしくは望ましくない温度上昇または温度降下を回避することができる。望ましくない圧力上昇または圧力降下、もしくは望ましくない温度上昇または温度降下は、蒸気タービンシステムの運転効率および／または寿命の低下につながりかねない。

本発明に係る方法の実施の形態によれば、サーモカラーを塗布する前に、貫流されることに関して監視すべき導管において少なくとも一つのチェック部分が選択され、サーモカラーは、当該少なくとも一つのチェック部分のみに塗布される。

目標を定めて、サーモカラーを設けるべき一つまたは複数のチェック部分を選択することによって、システム技術に関する作用監視およびチェック部分に対する視覚的なアクセス可能性が最適化され得る。また一方で、一つまたは複数のチェック部分のみに目標を定めてサーモカラーを塗布することによって、サーモカラーを著しく節約するとともにコストを節約することができる。

本発明に係る方法のさらなる実施の形態によれば、少なくとも一つのチェック部分が選択され、当該チェック部分は、導管に装着された遮断装置に直接的に接して設けられている。

このように遮断装置の目標制御状態を認識するとともに、サーモカラーの可視化によって認識可能な導管の運転状態（貫流しているか、貫流がないか）を考慮して、遮断装置の気密性もしくは機能性に関する推論が得られる。これによって、例えば徐々に進行する漏れが迅速に認識される。

本発明に係る方法のさらなる実施の形態によれば、少なくとも一つのサーモカラーは、サーモカラー群から選択され、当該サーモカラー群は、異なる温度領域において反応するサーモカラーを含んでいる。

これによって、水蒸気、冷却水、オイルなど異なるプロセス流体に対して、個々のプロセス流体に適合された温度領域もしくは個々のプロセス流体に適合された反応温度を有して成る異なるカラーを応用することが可能である。これによって、より迅速かつ確実に、個々の導管もしくはプロセス流体をガイドする構成要素の運転状態が特定され得る。

本発明に係る方法のさらなる実施の形態によれば、上記タービンシステムの少なくとも一つの蒸気導管および／または少なくとも一つの排水導管に、サーモカラーが塗布される。

蒸気導管によって、例えば、蒸気タービンシステムの運転および安全性に関して非常にクリティカルな導管が、容易かつ危険なしに監視され得る。

以下に本発明を、好適な実施の形態に基づいて、添付の図を参照しながら説明する。図に示すのは以下の通りである。

本発明の実施の形態による、流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法のフローチャートである。

図１は、非常に一般的もしくは簡単な形式で、本発明に係る、本図では蒸気タービンシステムとして形成されている流体機関システムにおいて、作用監視手段を装着するための方法に関するフローチャートを示している。当該方法において、作用監視手段は、サーモカラーとしての少なくとも一つのサーモクロミック・コーティングによって形成されている。

図１によれば、ステップＳ１０において、蒸気タービンシステムの構成要素としての導管であって、当該導管がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき少なくとも一つの導管が選択される。このとき、好適には、蒸気タービンシステムの蒸気導管および排水導管が考慮される。

好適に、続くステップＳ２０において、貫流されることに関して監視すべき個々の導管に対して、所定のサーモカラーがそれぞれ選択される。

このとき、図１に示されていない本発明の実施の形態によれば、サーモカラーは、サーモカラー群から選択され得る。当該サーモカラー群は、異なる色調または基本色を有して、異なる温度領域において反応するサーモカラー、もしくは異なる変色温度を有するサーモカラーを含んでいる。

図１に示されていない本発明のさらなる実施の形態によれば、サーモカラーを塗布する前に、導管であって当該導管が貫流されることに関して監視すべき一つもしくは複数の導管において、所定のチェック部分が選択される。このために、好適には、個々の導管の部分であって、当該個々の導管に装着されている遮断装置に直接的に接して設けられている部分が考慮される。

その後、続くステップＳ３０において、貫流されることに関して監視すべき個々の導管に対して、個々のサーモカラーが塗布され、当該サーモカラーは、一つもしくは複数の選択されたチェック部分に塗布される。

このように、蒸気タービンに連結された蒸気導管および／または排水導管を迅速に視覚的に監視することが可能である。これによって、例えば蒸気が貫流している個々の導管の運転状態を迅速に視覚的に監視することができる。これによって、例えば、閉塞された排水導管または気密でない遮断装置に対して、さらなるセンサを設けずに、危険がなく、かつ、迅速に推論を行うことも可能である。本発明によって導管に塗布されたサーモカラーは、個々のサーモカラーに対して特殊な境界温度もしくは反応温度に達するとき、および／または個々のサーモカラーに対して特殊な境界温度もしくは反応温度を上回るとき、当該サーモカラーの色を変える。それによって、当該色の変化から、該当する導管であって、（例えば、蒸気が貫流しているために熱い）当該導管の運転状態が簡単かつ廉価に特定され得る。このように、例えば徐々に進行する漏れも迅速に検出される。

Ｓ１０ ステップ
Ｓ２０ ステップ
Ｓ３０ ステップ

Claims (7)

1. 流体機関システムにおいて作用監視手段を装着するための方法であって、当該作用監視手段は少なくとも一つのサーモクロミック・コーティングから形成されており、当該方法は、
   前記流体機関システムの構成要素であって、当該構成要素の作用に関して監視すべき少なくとも一つの構成要素を選択するステップと、
   作用に関して監視すべき前記構成要素に対して所定のサーモクロミック・コーティングを選択するステップと、
   作用に関して監視すべき前記構成要素に、前記サーモクロミック・コーティングを設けるステップと、を有して成る方法において、
   サーモクロミック・コーティングとしてサーモカラーが使用され、当該サーモカラーは、前記流体機関システムの構成要素であって、当該構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき少なくとも一つの構成要素に塗布されることを特徴とする方法。
2. 前記流体機関システムとして、蒸気タービンシステムが選択される請求項１に記載の方法。
3. 前記サーモカラーは、構成要素であって、当該構成要素がプロセス流体によって貫流されることに関して監視すべき構成要素としての、少なくとも一つの導管に塗布される、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記サーモカラーを塗布する前に、前記導管であって、当該導管が貫流されることに関して監視すべき導管において少なくとも一つのチェック部分が選択され、前記サーモカラーは当該少なくとも一つのチェック部分のみに塗布される、請求項３に記載の方法。
5. 少なくとも一つのチェック部分が選択され、当該チェック部分は前記導管に装着された遮断装置に対して直接的に接して設けられている、請求項４に記載の方法。
6. 前記蒸気タービンシステムの少なくとも一つの蒸気導管および／または少なくとも一つの排水導管に、サーモカラーが塗布される、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記少なくとも一つのサーモカラーは、サーモカラー群から選択され、当該サーモカラー群は、異なる温度領域において反応するサーモカラーを含んでいる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。

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