JP2014531550A - バイパス蒸気ライン - Google Patents

Abstract

本発明は、バイパスステーションにおいて水を蒸気に混合するための混合ユニット（１）に関し、複数のラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，．．．）が混合ユニット（１）に配置され、ラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，．．．）が互いに対して水蒸気方向において軸方向に移動し、その結果騒音放射が全体的に低減される。

Description

本発明は、流れ媒体を冷却媒体と混合するための混合ユニットに関連し、該混合ユニットは、混合部が流体的に連結されたパイプ導管部を備え、混合部は、複数のラバルノズルを備え、それらを通り流れ媒体が流れることができ、冷却媒体が流れる噴射ダクトがラバルノズルに形成され、それにより流れ媒体と冷却媒体の混合が行われる。

蒸気発電所において、蒸気が蒸気発生器で生成され、蒸気発生器に流体的に連結されたターボセットで蒸気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換する。回転エネルギーは、最後に電気エネルギーに変換される。蒸気発電所が連続的に運転し、かつ発電機への負荷が比較的一定である限り、熱力学的条件は、長期間にわたり比較的一定である。

しかし、蒸気発電所が負荷状態を迅速に変更するよう適合されなければならないという状況がある。例えばある事態が発生し、かつネットワークから発電機が突然分離されなければならないということがある。また蒸気発電所が予期せず全負荷から部分負荷に変更しなければならないということが起こる場合がある。このような負荷変化は、蒸気発電所全体を制御するための技術に対する挑戦である。負荷変化の状況に迅速に従う、または対抗する１つの可能性は、蒸気発生器によって発生し、かつ連続運転または全負荷運転中に高圧サブタービンに直接流れる蒸気を、バイパスステーションを介して凝縮器に直接送るということである。このバイパスステーションにおいて、非常に熱い蒸気を水と混合し、それにより蒸気の熱力学的条件を変更する装置が設けられる。従来技術によると、これは、水が蒸気に噴出される噴射ダクトを有するラバルノズルに配置されるバイパスステーションにおいて行われる。

しかしこれにより、騒音放射が比較的高いということが示される。さらに、温度分配が十分な一様でなく、それにより部分負荷下において非最適な運転状態をまねくことが示されている。

今日使用されるバイパスステーションは、基本的にバイパス弁およびバイパス蒸気送込みから成る。バイパス蒸気送込みは、隔壁、水噴射装置および混合パイプを備える。蒸気発電所が起動する時、またはトリップの後、蒸気タービンにおいて生じる蒸気は、バイパスステーションを通り水の噴射によって冷却され、かつ凝縮器に直接導入される。

本発明の目的は、運転中の水と蒸気のより良好な混合と同時に騒音放射を低減することを可能にすることである。

この目的は、流れ媒体を冷却媒体と混合するための混合ユニットによって達成され、該混合ユニットは、混合部が流体的に連結されたパイプ導管部を備え、混合部は、それを通り流れ媒体が流れることができる複数のラバルノズルを備え、冷却媒体が流れる噴射ダクトがラバルノズルに形成され、それにより流れ媒体と冷却媒体の混合が行われ、互いに隣接するラバルノズルは、流れ媒体の流れ方向において互いに対してオフセットされるように配置される。

好都合な発展形は、サブクレームに規定されている。

したがって本発明は、蒸気が単一の隔壁開口部のみを通り流れるという既存の概念に反して、複数の隔壁開口部を用いる経路を達成しようとするものである。単一の隔壁開口部を使用することによって生じる欠点は、特に混合部の縁において混合が最適ではないということである。複数の隔壁開口部を用いることにより、より良好な混合および騒音放射の低減が達成される。

本発明の必須の発想は、互いに隣接する２つのラバルノズルが、流れ方向において互いに対してオフセットするように配置されるということである。蒸気を冷却するために、バイパスモードにおいて水がバイパス蒸気ラインに射出される。水の良好な噴霧化を達成し、それにより冷却を有効にするために、混合される前の蒸気がラバルノズルを通り、または多孔隔壁を通り送られることにより、流速が急激に上昇するという結果になる。蒸気および水滴の間の相対的に速い速度は、良好な噴霧化につながるが、水滴が蒸気流のコアに到達せず、それにより蒸気流の内部または内部コアが十分冷却されないという欠点を有する。ラバルノズルは、この場合、流れ媒体の流れ方向において軸方向に移動する。流れがラバルノズルを通過すると、音波が発生する。音波は、ラバルノズルの後ろに発生する。ラバルノズルがそのうえ互いに対してある長さ分軸方向に移動することにより、互いに隣接する異なるラバルノズルの音波ピークおよび音波の谷は、互いに打ち消し合い、全体として音放射は著しく低減される。

したがってここでの必須の機構は、互いに隣接して配置された個々のラバルノズルが軸方向に互いに移動するということである。

ラバルノズルは、移動装置に連結され、運転中にラバルノズルの移動が可能である。したがって、電気的または液圧的に、または他の手段によって行うことが可能な能動的な移動を提供することが提案され、それにより運転中に異なる周波数帯が影響受けることができるようにラバルノズル平面が互いに対して移動することができる。したがって騒音放射は、異なる運転状態において積極的に低減されることができる。

第１の好都合な発展形において、ラバルノズルは、互いに同一に設計される。これは、音波の谷および音波ピークのより良好な計算可能性につながり、したがってどのくらい軸方向移動を行わなければならないかを音放射からの計算によってより効果的に予め決定することができる。

さらに好都合な発展形において、ラバルノズルは、移動装置に連結され、運転中のラバルノズルの移動が可能となる。したがって、電気的または液圧的、または他の手段によって行うことが可能な能動的な移動を提供することが提案され、それにより運転中に異なる周波数帯に影響を与えることができるようにラバルノズル平面が互いに対して移動することができる。したがって異なる運転状態においても騒音放射を積極的に低減することができる。

そして本発明は、例示的な実施形態によってより詳細に説明される。

従来の混合ユニットの横断面図を示す。 本発明による混合ユニットの横断面図を示す。 混合ユニットの一部の横断面図を示す。

図１は、従来技術による混合ユニット１を示す。このような混合ユニット１は、流れ媒体３が混合部４の方向に流れるパイプ導管部２によって特徴付けられる。この混合部４において、その中で流れ媒体が加速されるラバルノズル５が配置される。ラバルノズル５に配置されるのは、噴射ダクト６であり、これを通り水などの冷却媒体が流れる。冷却媒体は、混合ユニット４に流体的に接続されたパイプ部７において流れ媒体３と混合される。

図２は、本発明による混合ユニット１の図を示す。図１による混合ユニット１との相違点は、混合部４において複数のラバルノズル５ａ，５ｂ，５ｃが配置され、これらを通り流れ媒体３が流れ、かつ各ラバルノズルに噴射ダクト６が形成され、これによって水が流れ媒体に混合される。さらに、図１および図２の混合ユニット１の相違点は、軸方向と呼ばれることもできる流れ媒体方向８において、ラバルノズル５ａ，５ｂ，５ｃが互いに対して移動することである。この移動の結果として、隣接するラバルノズルの音波ピークと一致する音波の谷が打ち消される。音放射の全体的な減少がそれにより達成される。最後に、より詳細には図示されていない凝縮器にパイプ部７が接続される。

互いに対するラバルノズル５ａ，５ｂ，５ｃの軸方向移動は、電気または液圧力による能動的な移動によって行うことができる。これは、異なる運転状態が生じる運転中に行うことができる。それにより異なる周波数帯が影響を受け、したがって運転中においても騒音放射が全体的に低減されることができる。

周波数帯を運転中に測定することができ、かつ騒音放射が最小となるように隔壁が互いに対して移動することができる。発電所の試運転中にもっとも好ましい軸方向位置を各負荷点に対してあらかじめ決定することができ、かつこれらは、周波数スペクトルを積極的に測定することなく運転中に簡単に入力することができる。

図３は、一例としてラバルノズル５ａおよび５ｂの移動の図を示す。ラバルノズル５ａは、ラバルノズル５ｂに対して長さＬだけ移動している。１０００Ｈｚの音の周波数は、音速を約５００ｍ／ｓとすると、必要な長さ０．５ｍが得られる。この長さは、第１近似値として静的に設定することができ、または上述のように、運転中でも能動的な移動によって得ることができる。

１ 混合ユニット
２ パイプ導管部
３ 媒体
４ 混合部
５ ラバルノズル
５ａ，５ｂ，５ｃ ラバルノズル
６ 噴射ダクト
７ パイプ部
８ 媒体方向

Claims (6)

1. 流れ媒体（３）を冷却媒体と混合するための混合ユニット（１）であって、
   混合部（４）が流体的に連結されるパイプ導管部（２）を備え、
   前記混合部（４）は、前記流れ媒体（３）が流れることができる複数のラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）を備え、
   前記ラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）において噴射ダクト（６）が形成され、該噴射ダクトを通り前記冷却媒体が流れて、前記流れ媒体（３）と前記冷却媒体との混合が行われ、
   互いに隣接するラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）は、前記流れ媒体（３）の流れ方向において（８）互いに対してオフセットするように配置される、混合ユニットにおいて、
   前記ラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）は、移動装置に連結され、
   運転中に、前記ラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）の移動が可能であることを特徴とする混合ユニット（１）。
2. 前記ラバルノズル（５，５ａ，５ｂ，…）が互いに同一に設計される、請求項１に記載の混合ユニット（１）。
3. 前記噴射ダクト（６）が前記ラバルノズルの壁に対して斜めに形成される、請求項１または２に記載の混合ユニット（１）。
4. 前記流れ媒体（３）が蒸気である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合ユニット（１）。
5. 前記冷却媒体が水である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合ユニット（１）。
6. 電気または液圧手段によって移動が行われる、請求項１に記載の混合ユニット（１）。

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