(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント（２）であって、
前記プラントが、蒸気タービン（８）と、必要な場合には前記蒸気タービン（８）のための作動媒体に前記蒸気タービン（８）を迂回させるためのバイパスステーション（１０）とを備えており、前記バイパスステーション（１０）には、少なくとも１つの共鳴吸収装置（２０）が設けられている、前記プラント（２）において、
前記共鳴吸収装置（２０）が、ヘルムホルツ共鳴器（２２）として構成され、
前記作動媒体が、一様な温度を設定するために、付加的な供給管（３６）を通じて前記ヘルムホルツ共鳴器（２２）を貫流し、かつ
前記ヘルムホルツ共鳴器（２２）について一様な温度を設定するために用いられた前記作動媒体は、前記作動媒体のための配管システム（１２）内において、冷却媒体噴射装置（１８）の上流の位置で抽出されることを特徴とするプラント（２）。
【請求項２】
前記プラント（２）が、発電所であることを特徴とする請求項１に記載のプラント（２）。
【請求項３】
前記バイパスステーション（１０）が導管（１４）を備えており、
前記共鳴吸収装置（２０）が、少なくとも部分的に前記導管（１４）を取り囲んでいるチャンバ（２２）によって形成されており、
前記チャンバ（２２）が、前記導管（１４）の周囲に配置された複数の貫通開口部（２４）を介して、前記導管（１４）に音を伝導するように接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント（２）。
【請求項４】
前記バイパスステーション（１０）が、導管（１４）を備えており、
前記共鳴吸収装置（２０）が、前記導管（１４）に隣り合って位置するチャンバ（２２）によって形成されており、
前記チャンバ（２２）が、共鳴器のネック（２８）を介して、前記導管（１４）に音を伝導するように接続されている請求項１又は２に記載のプラント（２）。
【請求項５】
前記ヘルムホルツ共鳴器（２２）が、制御可能なヘルムホルツ共鳴器（２２、３０、３２）として構成されており、
前記ヘルムホルツ共鳴器（２２）が前記制御可能なヘルムホルツ共鳴器とされる場合には、共鳴周波数が調整可能とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラント（２）。
【請求項６】
複数の前記共鳴吸収装置（２０）それぞれが、狭い周波数帯の減衰のために設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラント（２）。
【請求項７】
前記共鳴吸収装置（２０）が、冷却媒体噴射装置（１８）と凝縮器（６）との間に位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラント（２）。
【請求項８】
前記共鳴吸収装置（２０）が、共鳴体（２２）を有しており、
温度調節プラント（３４、３６）が、前記共鳴体（２２）に設けられており、
前記温度調節プラント（３４、３６）が、前記共鳴体（２２）全体の温度を略一様に設定するために利用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラント（２）。
【請求項９】
前記共鳴体（２２）が、凝縮物を排出するための排出開口部（２６）を有していることを特徴とする請求項８に記載のプラント（２）。
【請求項１０】
蒸気タービン（８）と、必要な場合には前記蒸気タービン（８）のための作動媒体に前記蒸気タービン（８）を迂回させるためのバイパスステーション（１０）とを有しているプラント（２）内で音響振動を減衰させるための方法において、
前記バイパスステーション（１０）の内部に組み込まれた少なくとも１つの共鳴吸収装置（２０）が、減衰のために用いられ、
前記作動媒体が、一様な温度を設定するために、付加的な供給管（３６）を通じて前記共鳴吸収装置を貫流し、かつ
前記共鳴吸収装置について一様な温度を設定するために用いられた前記作動媒体は、前記作動媒体のための配管システム（１２）内において、冷却媒体噴射装置（１８）の上流の位置で抽出されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンと、必要な場合には蒸気タービンのための作動媒体に蒸気タービンを迂回させるためのバイパスステーションとを含むプラント、特に発電所に関する。本発明はさらに、対応するプラントにおいて音響振動を減衰させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所ではしばしば、音響放射の許容限界値を超過しないように、発電所の音響放射を減少させるための措置を講じる必要性が存在する。
【０００３】
対応する発電所において、例えば蒸気タービンが用いられる場合、一般的には、蒸気タービンのための作動媒体に必要な場合に蒸気タービンを迂回させるためのバイパスステーションも設けられる。このようなバイパスステーションは、一般的には導管を含んでおり、当該導管を用いて、作動媒体は蒸気タービンを通るのではなく、凝縮器に直接誘導される。この際、導管内で圧力下にある作動媒体は、しばしば１２５Ｈｚから８ｋＨｚの間の周波数を有する低周波の音を発生させ、当該音は導管を通って凝縮器内に伝達される。この際、凝縮器は、音を周囲に放出するスピーカーのように作用する。それによって、隣接する住宅区域が煩わされるだけではなく、最悪の場合には、許容限界値の超過が生じる可能性があり、発電所の営業許可の付与が妨げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在のところ、音響放射を削減するためには、例えば様々な多孔板から構成された、複雑な構造のスロットルシステムを、導管内部に配置することが一般的である。
こうした背景の下、本発明の課題は、発電所の音響放射を減少させるための容易な解決を記載することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、本課題は、請求項１の特徴を有するプラントによって解決される。従属請求項は、部分的には有利かつ部分的にはそれ自身独創的な、本発明のさらなる構成を含んでいる。さらに本発明によると、本課題は、請求項１１の特徴を有する方法によって解決される。
【０００６】
プラントとは特に、電気エネルギーを発生させるための発電所又は対応する発電所のアセンブリである。当該プラントは、蒸気タービンと、必要な場合には蒸気タービンのための作動媒体に蒸気タービンを迂回させるためのバイパスステーションとを含んでおり、バイパスステーションのために、少なくとも１つの共鳴吸収装置が設けられている。共鳴吸収装置は、当業者が原則的に知っているように、特にそれぞれ離散周波数又はわずかな狭周波数帯を有する音響放射が予測される場合に用いられる。冒頭に挙げた種類のバイパスステーションを有するプラントでは一般的に、５００Ｈｚより小さい領域の各周波数又はわずかな狭周波数帯が優勢であり、一部では５００Ｈｚより大きい領域の各周波数又はわずかな狭周波数帯も優勢である音響放射の周波数スペクトルが与えられているので、共鳴吸収装置は、このようなプラントにおいて比較的単純な技術的手段を用いて、音響放射を周波数選択的に減衰させるのに適しており、その結果、共鳴吸収装置によって修正された音響放射の特性が、一方では所定の限界値を下回るように、他方では隣接する住宅区域の騒音負荷が回避されるように変更される。
【０００７】
共鳴吸収装置は、ヘルムホルツ共鳴器として形成されている。対応するヘルムホルツ共鳴器は、当業者には十分に知られており、様々な技術分野において、装置の音響放射又は空間の音響特性を操作するために用いられる。それに応じて、広範囲にわたるデータ及び経験値が利用可能であり、それらに基づいて、このようなヘルムホルツ共鳴器のプラントの構造条件への適応が、軽減された技術的な負担で実現可能である。
【０００８】
さらに、バイパスステーションが導管を含み、共鳴吸収装置が概ね少なくとも部分的に導管を取り囲むチャンバによって形成され、当該チャンバは好ましくは、複数の好ましくは導管の円周に均等に分配された貫通開口部を通じて、音を伝導するように導管と接続されたプラントの構成は合理的である。したがって、導管及び共鳴吸収装置から成るアセンブリの構造は、略円筒対称であり、対応するアセンブリの製造費用は低く抑えられる。
【０００９】
別の選択肢として、プラントの変型例が設けられている。当該変型例では、バイパスステーションは導管を含んでおり、共鳴吸収装置は、概ね導管の横に位置するチャンバによって形成され、当該チャンバは、共鳴器のネックを通じて、音を伝導するように導管と接続されている。当該変型例も、比較的少ない技術的負担で実現され得る。
【００１０】
さらに、ヘルムホルツ共鳴器を制御可能なヘルムホルツ共鳴器として形成し、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数が調整可能であるプラントの構成は有利である。この際、共鳴周波数の調整は、例えばピストンを円筒内に押し込むことで、好ましくはヘルムホルツ共鳴器の共鳴体の体積を変化させることによって行われる。このような方法で、共鳴吸収装置は、取り付けられた状態において、自身が取り付けられたプラントに合わせられるので、共通部材の原則にしたがって、様々なプラントに関して、唯一の型の共鳴吸収装置を用いることができる。
【００１１】
さらに、周波数又は狭周波数帯をそれぞれ減衰させるために、複数の共鳴吸収装置が設けられているプラントの構成も合理的である。加えて、共鳴吸収装置は、実施変型例次第で、吸音形消音器に付加的に連結されるので、固有で、かつ、それぞれのプラントに特に良好に合わせられた減衰挙動が与えられている。吸音形消音器は、一般的には、ミネラルウール又はステンレススチールウール等の吸音材料によって形成されており、当該材料は、少なくとも１つの共鳴吸収装置の少なくとも１つの共鳴体に導入されている。
【００１２】
さらに、共鳴吸収装置が、冷却媒体噴射装置と凝縮器との間に配置されているプラントの変型例も合理的である。なぜなら、本発明によると、まさにこの領域において音波が発生するからである。一般的に、共鳴吸収装置は、好ましくは音圧が最大になる場所に配置される。
【００１３】
さらに、共鳴吸収装置が共鳴体を有し、当該共鳴体のために温度調節プラントが設けられており、当該温度調節プラントによって、共鳴体全体に関して略一様な温度が設定されるプラントの変型例も利点を有する。共鳴体の温度調節によって、共鳴体に関して、均等な境界条件と、その結果共鳴体のジオメトリによって与えられた固有周波数スペクトルとが設定される。まさにこの周波数スペクトルにおいて、共鳴吸収装置によって、音響放射の減衰が行われる。
【００１４】
有利なさらなる構成においては、一様な温度を設定するために、付加的な供給管を通じて、作動媒体が共鳴体を貫流する。このとき、共鳴体に関して一様な温度を設定するために用いられた作動媒体は、好ましくは作動媒体のための配管システム内の、冷却媒体噴射装置の上流の位置において取り出される。取り出しは、特に単純な分岐管を用いて行われるので、温度調節プラントの実現に要する費用は、非常に低い水準になる。
【００１５】
さらに、共鳴体が、凝縮物を排出するための排出開口部を有していると有利である。この変型例は、特に作動媒体として蒸気が用いられる場合に有利である。なぜなら、この場合、さもないと凝縮物が共鳴体に集まり、それによって共鳴吸収装置の減衰特性が徐々に劣化するであろうことが想定されるからである。
【００１６】
以下に、本発明の実施例を概略的な図面を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】共鳴吸収装置を有するバイパスステーションのブロック図である。
【図２】共鳴吸収装置の構成の断面図である。
【図３】代替的な共鳴吸収装置を有する代替的なバイパスステーションの断面図である。
【図４】共鳴吸収装置２０の代替的な構成を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
すべての図面において、対応する部材それぞれには同一の参照符号が付されている。
【００１９】
以下に説明する実施例では、プラント２は、蒸気発生器４と、凝縮器６と、蒸気タービン８と、バイパスステーション１０と、実質的に導管から構成された配管システム１２とを具備する、電気エネルギーを発生させるための発電所の一部分である。配管システム１２は、上述のサブアセンブリそれぞれを共に接続しており、この場合には水及び蒸気である作動媒体を導くために用いられる。
【００２０】
図１に表わすように、水又は蒸気のために、配管システム１２を通過する２つの実施可能な経路が配設されている。負荷運転では、蒸気は蒸気タービン８を通じて誘導され、無負荷運転では、蒸気はバイパスステーション１０を通じて誘導される。
【００２１】
図２は、バイパスステーション１０の非常に優位な変形例のブロック図である。バイパスステーション１０は、制御可能なバイパス弁１６を介して配管システム１２に接続されている導管１４から構成されている。バイパス弁１６の適切な動作によって、本発明に関連するプラント２の２つの運転モードの間において、すなわち負荷運転と無負荷運転との間において切替可能とされるので、蒸気発生器４内で生成された蒸気は、必要に応じて、蒸気タービン８を通じて誘導されるのではなく、バイパスステーション１０ひいては導管１４を通じて誘導される。水噴射装置１８が、バイパス弁１６の下流に接続されており、必要に応じて、導管１４を通じて流れる蒸気を冷却するために用いられる。蒸気は、バイパスステーション１０又は蒸気タービン８を貫流した後に、凝縮器６に導入され、凝縮器６において凝縮される。最後に、凝縮器６に戻された水は、送水ポンプによって蒸気発生器４に再度戻される。
【００２２】
プラント２の音響放射を減少させるために、共鳴吸収装置２０が、バイパスステーション１０の内部に組み込まれており、図３に表わすように、導管１４に沿って並べて配置された例えば３つのヘルムホルツ共鳴器２２から構成されている。ヘルムホルツ共鳴器２２それぞれは、円筒状の共鳴体又は少なくとも部分的に取り囲んでいる共鳴チャンバによって形成されている。当該共鳴体又は当該共鳴チャンバは、導管１４の周囲に配置された複数のスロット２４を介して、導管１４に音を伝導するように接続されている。さらに、対応するヘルムホルツ共鳴器２２の共鳴チャンバそれぞれには、少なくとも１つの排出開口部２６が設けられており、共鳴チャンバ内で生じた凝縮物が、重力に支援されて、排出開口部２６を通じて流出可能とされる。
【００２３】
図４は、共鳴吸収装置２０の代替的な構成を表わす。この場合には、単一の円筒状共鳴チャンバを具備する単一のヘルムホルツ共鳴器２２が設けられており、蒸気の流れ方向で見ると、水噴射装置１８と凝縮器６との間に且つ導管１４に隣り合って配置されている。当該典型的な実施例では、ヘルムホルツ共鳴器２２は、共鳴器のネック２８として機能する単一の開口部を介して、導管１４に音を伝導するように接続されている。さらに、図４に表わすように、ヘルムホルツ共鳴器２２は、制御可能なヘルムホルツ共鳴器２２として構成されており、制御可能なヘルムホルツ共鳴器２２である場合には、共鳴周波数を、厳密には共鳴周波数スペクトルを調整可能とされる。このような調整を可能とするために、動作した電気モータ３２を介してプランジャ３０の位置を変更することによって、共鳴チャンバの体積が変更される。このようにして、共鳴吸収装置２０は、プラント２の構造特性及び目下の動作条件に対して調整される。
【００２４】
さらに、蒸気が、必要に応じて、任意ではあるが動作可能なポンプ３４によってヘルムホルツ共鳴器２２の共鳴チャンバに導入される。対応する蒸気は、水噴射装置１８の上流の所定の位置において、分岐管３６を通じて導管１４から抽出される。その結果として、ヘルムホルツ共鳴器２２の内壁は、比較的小さい技術的負担で温度調節されるので、ヘルムホルツ共鳴器２２全体において温度が一様となり、蒸気及び水の合体又は蒸気が温度変化に起因して共鳴器に侵入することが防止される。
【００２５】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。むしろ、当業者は、本発明の対象を離れることなく、本発明のその他の変型例も実施例から引き出すことができる。さらに、特に実施例に関連して記載されたそれぞれの特徴のすべてを、本発明の対象を離れることなく、他の方法で互いに組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
２  プラント、発電所
４  蒸気発生器
６  凝縮器
８  蒸気タービン
１０  バイパスステーション
１２  配管システム
１４  導管
１６  バイパス弁
１８  水噴射装置、冷却媒体噴射装置
２０  共鳴吸収装置
２２  ヘルムホルツ共鳴器、チャンバ、制御可能なヘルムホルツ共鳴器、共鳴体
２４  スロット、貫通開口部
２６  排出開口部
２８  共鳴器のネック
３０  プランジャ、制御可能なヘルムホルツ共鳴器
３２  電気モータ、制御可能なヘルムホルツ共鳴器
３４  ポンプ、温度調節プラント
３６  分岐管、温度調節プラント、供給管
【図１】
0005911975.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005911975.tif 000004
【図４】
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