(57)【要約】  ターボ機械トレイン（９）は、固定的に取り付けられたスロット付きホイール（５）をそれぞれ有する２つのシャフト部と、２つの回転速度センサと制御装置とを有する第１のオーバーランニングクラッチ（７）とを有する。クラッチは、第１のシャフト部を第２のシャフト部との間で連結および分離するように設計される。第１の回転速度センサ（１１）は、第１のスロット付きホイールの回転速度を測定する。第２の回転速度センサ（１２）は、第２のスロット付きホイールの回転速度を測定する。制御装置（１４）は、第１のシャフト部と第２のシャフト部との間の角度差を決定し、測定された回転速度および角度差に基づいて決定された加速値で、ターボ機械を加速し、２つのシャフト部が所定の目標連結角度で互いに連結するようにする。
2019513937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械トレインであって、前記ターボ機械トレインは、
第１のターボ機械、および第１のシャフト部（１）に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール（４）を有する第１のシャフト部（１）と、
第２のターボ機械、および第２のシャフト部（２）に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイール（５）を有する第２のシャフト部（２）と、
前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度と等しい場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に連結し、かつ前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）から切り離すよう設計された第１のオーバーランニングクラッチ（７）と、
前記第１のスロット付きホイール（４）の回転速度を測定するよう設計された第１の回転速度計（１１）と、前記第２のスロット付きホイール（５）の回転速度を測定するよう設計された第２の回転速度計（１２）と、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度において、および前記第２のシャフト部（２）の前記回転速度より低い前記第１のシャフト部（１）の回転速度において、前記第１のシャフト部（１）および前記第２のシャフト部（２）の間の角度差を決定し、２つのシャフト部（１，２）が所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第１のターボ機械および／または前記第２のターボ機械を加速するよう設計された制御装置（１４）と、を備え、
前記スロット付きホイール（４〜６）は、前記ターボ機械トレイン（９）の外周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、前記制御装置（１４）は、不均一に分布した前記スロットを参照することによって２つの隣接するシャフト部（１〜３）の間の角度差を決定するよう設計されている、ターボ機械トレイン。
【請求項２】
前記ターボ機械トレイン（９）が、
第３のターボ機械、および第３のシャフト部（３）に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部（３）と、
前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度と等しい場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に連結し、かつ前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度がより低い場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）から切り離すよう設計された第２のオーバーランニングクラッチ（８）と、
前記第３のスロット付きホイール（６）の回転速度を測定するよう設計された第３の回転速度計（１３）と、
を有し、
前記制御装置（１４）が、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い前記第３のシャフト部（３）の回転速度において、および前記第３のシャフト部（３）の回転速度より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度において、前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の角度差を決定し、所定の第２の目標連結角度で前記第２のシャフト部（２）が第３のシャフト部（３）と結合するように、前記第２のスロット付きホイール（５）および前記第３のスロット付きホイール（６）の測定された回転速度および前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の前記角度差に基づいて決定された第２の加速値で前記第２のターボ機械および／または前記第３のターボ機械を加速するよう設計されている、請求項１に記載のターボ機械トレイン。
【請求項３】
前記制御装置（１４）は、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度で前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に目標連結角度で連結するよう設計され、および／または前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い前記第３のシャフト部（３）の回転速度で前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に目標連結角度で連結するよう設計されている、請求項１または２に記載のターボ機械トレイン。
【請求項４】
前記スロット付きホイール（４〜６）がフランクによって区切られた多数のスロットを有し、かつ前記回転速度計（１１〜１３）は、それぞれの回転速度を測定するために前記フランクを検知するよう設計されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボ機械トレイン。
【請求項５】
前記制御装置（１４）は、それぞれのターボ機械の加速中に新しい角度差を決定し、かつそれぞれの目標連結角度が達成されるように、新たに測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定された新しい加速値で前記それぞれのターボ機械を加速するよう設計されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ機械トレイン。
【請求項６】
ターボ機械トレイン（９）を連結する方法であって、前記ターボ機械トレイン（９）は、
第１のターボ機械、および第１のシャフト部（１）に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール（４）  を有する第１のシャフト部（１）と、
第２のターボ機械、および第２のシャフト部（２）に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイール（５）を有する第２のシャフト部（２）と、
前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度と等しい場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に連結し、かつ前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）から切り離すよう設計された第１のオーバーランニングクラッチ（７）と、
を有し、
前記方法は、
ａ）前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い回転速度で前記第２のシャフト部（２）を回転するステップ、および前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い回転速度で前記第１のシャフト部（１）を回転するステップと、
ｂ）前記第１のスロット付きホイール（４）および前記第２のスロット付きホイール（５）の回転速度を測定するステップと、
ｃ）前記第１のシャフト部（１）および前記第２のシャフト部（２）の間の角度差を測定するステップと、
ｄ）２つのシャフト部（１，２）を所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第１のターボ機械および／または前記第２のターボ機械を加速するステップと
を有し、
前記スロット付きホイール（４〜６）が前記ターボ機械トレイン（９）の外周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、および不均一に分布した前記スロットを参照することによって２つの隣接するシャフト部（１〜３）の間の角度差が決定される、方法。
【請求項７】
前記ターボ機械トレイン（９）が、
第３のターボ機械、および第３のシャフト部（３）に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部（３）と、
前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度と等しい場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に連結し、かつ前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度がより低い場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）から切り離すよう設計された第２のオーバーランニングクラッチ（８）と、
を有し、
前記方法が
ａ１）前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い回転速度で前記第３のシャフト部（３）を回転するステップ、および前記第３のシャフト部（３）の回転速度より低い回転速度で前記第２のシャフト部（２）を回転するステップと、
ｂ１）前記第３のスロット付きホイール（６）の回転速度を測定するステップと、
ｃ１）前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の角度差を測定するステップと、
ｄ１）２つの前記シャフト部（２，３）を所定の第２目標連結角度で相互連結するように、前記第２のスロット付きホイール（５）および前記第３のスロット付きホイール（６）の測定された回転速度および前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第２のターボ機械および／または前記第３のターボ機械を加速するステップと、
を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップａ）における前記第２のシャフト部（２）および／またはステップａ１）における前記第３のシャフト部（３）が前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い回転速度で回転する、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記スロット付きホイール（４〜６）がフランクによって区切られた多数のスロットを有し、それぞれの回転速度を測定するために前記フランクが検知される、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターボ機械トレイン（９）の始動中、および／または前記ターボ機械トレイン（９）のシャットダウン中に少なくとも１つの前記シャフト部（１，２）が前記ターボ機械トレイン（９）の残りから分離される場合に、前記方法が実行される、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｄ）および／またはステップｄ１）において、それぞれのターボ機械の加速中に新しい角度差が決定され、およびそれぞれの目標連結角度が達成されるように、新たに測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定された新しい加速値で前記それぞれのターボ機械が加速される、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば発電所などのターボ機械を備えたターボ機械トレインは、ターボ機械トレインの回転中に振動を生成するように励起される。しかし、ターボ機械トレインの振動は、その寿命を短くするため不利である。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械トレインは、クラッチを用いてシャフト部に分割することができ、シャフト部は、分離状態において互いに独立して回転し、連結状態で一緒に回転することができる。例えば、一方のシャフト部がガスタービンを有し、他方のシャフト部の蒸気タービンをその廃熱で駆動することができる。ガスタービンの始動時には、蒸気タービンを駆動するための十分な廃熱はまだない。蒸気タービンの内部の通気を防止するために、従来、蒸気タービンを有するシャフト部がガスタービンを有するシャフト部の回転速度まで加速されたときにのみ、２つのシャフト部は、相互連結されていた。蒸気火力発電所では、例えば、蒸気タービンを有する２つのシャフト部を、クラッチを用いて連結および分離することもできる。蒸気火力発電所の発熱により大量の蒸気を抽出する場合、シャフト部を切り離して、２つの蒸気タービンの一方を蒸気の貫流にさらす必要がないようにすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ターボ機械の振動挙動は、２つのシャフト部の連結角度に依存することが証明されている。良好な振動挙動を持つ目標の連結角度をより正確に導入することができれば、ターボ機械の振動が少なくなる。
【０００４】
従って、本発明の目的は、２つのシャフト部の所望の目標の連結角度が確実かつ高精度に達成される２つのシャフト部を連結する方法を創出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるターボ機械トレインは、第１のターボ機械、および第１のシャフト部に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイールを有する第１のシャフト部と、第２のターボ機械、および第２のシャフト部に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイールを有する第２のシャフト部と、第１のシャフト部の回転速度が第２のシャフト部の回転速度に等しい場合に第１のシャフト部を第２のシャフト部に連結するように、かつ第１のシャフト部の回転速度が第２のシャフト部の回転速度よりも低い場合に第２のシャフト部から第１のシャフトを切り離すように設計された第１のオーバーランニングクラッチと、第１のスロット付きホイールの回転速度を測定するよう設計された第１の回転速度計と、第２のスロット付きホイールの回転速度を測定する第２の回転速度計と、ターボ機械の公称回転速度よりも低い第２のシャフト部の回転速度において、および第２のシャフト部の回転速度よりも低い第１のシャフト部の回転速度において第１のシャフト部と第２のシャフト部との角度差を決定するよう設計され、かつ２つのシャフト部が所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および角度差に基づいて決定された加速値で第１のターボ機械および／または第２のターボ機械を加速するよう設計された制御装置と、有する。
【０００６】
ターボ機械トレインを連結するための本発明の方法は、ターボ機械トレインが、第１のターボ機械、および第１のシャフト部に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイールを有する第１のシャフト部と、第２のターボ機械、および第２のシャフト部に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイールを有する第２のシャフト部、第１のシャフト部の回転速度と第２のシャフト部の回転速度とが等しい場合に、第１のシャフト部を第２のシャフト部に連結し、かつ第１のシャフト部の回転速度が第２のシャフト部の回転速度より低い場合に第２のシャフト部から第１のシャフト部を切り離すように設計された第１のオーバーランニングクラッチと、を備え、ａ）ターボ機械トレインの公称回転速度よりも低い回転速度で第２のシャフト部を回転し、第２のシャフト部の回転速度よりも低い回転速度で第１のシャフト部を回転させるステップと、ｂ）第１のスロット付きホイールおよび第２のスロット付きホイールの回転速度を測定するステップと、ｃ）第１のシャフト部と第２のシャフト部との間の角度差を測定するステップと、ｄ）２つのシャフト部が所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および角度差に基づいて決定された加速値で第１のターボ機械および／または第２のターボ機械を加速するステップと、を有する。
【０００７】
スロット付きホイールはそれぞれのシャフト部に固定的に接続されているため、スロット付きホイールの測定された回転速度は、それぞれのスロット付きホイールに固定的に接続されたシャフト部の回転速度と同じである。２つのスロット付きホイールの測定された回転速度と角度差に基づいて、加速値を計算することができ、それに基づいて２つのシャフト部が所定の目標連結角度で相互連結される。スロット付きホイールの回転数を測定した結果として、スロット付きホイールのスロット数が多いため、シャフト部の回転速度を高精度に求めることができる。これは特に、ターボ機械トレインの公称回転速度よりも低い低回転速度に適用される。回転速度の精度が高いことから、加速値も高い精度で確立することができ、その結果、２つのシャフト部の目標連結角度を確実に高い精度で達成することができる。
【０００８】
加速値は、正および負の両方であり、これは、それぞれのシャフト部のより速い回転およびより遅い回転を意味することができる。この場合、２つのシャフト部を連結するために、第１のシャフト部をより速く回転させることができ、および／または第２のシャフト部をよりゆっくりと回転させることができる。第１のシャフト部をより速く回転させ、第２のシャフト部をよりゆっくりと回転させた場合、２つの加速値、各シャフト部ごとに１つの値が計算される。
【０００９】
スロット付きホイールは、ターボ機械トレインの円周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、制御装置は、不均一に分布したスロットを参照することによって、２つの隣接するシャフト部間の角度差を決定するように設計される。その結果、特に簡単な方法で角度差を求めることができる。特に、各シャフト部に別のマーキングを付けることで、それを基準に角度差を決定する必要はない。
【００１０】
ターボ機械トレインは、第３のターボ機械および第３のシャフト部に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部と、第２のシャフト部の回転速度が第３のシャフト部の回転速度と等しい場合に第２のシャフト部を第３のシャフト部に連結し、第２のシャフト部の回転速度が第３のシャフト部の回転速度よりも低い場合に第２のシャフト部を第３のシャフト部から切り離すように設計された第２のオーバーランニングクラッチと、第３のスロット付きホイールの回転速度を測定するように設計された第３の回転速度計とを有することが好ましく、制御装置は、ターボ機械トレインの公称回転速度よりも低い第３のシャフト部の回転速度で、および第３のシャフト部の回転速度よりも低い第２のシャフト部の回転速度において、第２のシャフト部と第３のシャフト部との間の角度差を決定するように設計され、第２のシャフト部を所定の第２の目標連結角度で第３のシャフト部に連結するように、第２のスロット付きホイールおよび第３のスロット付きホイールの測定された回転速度、および第２のシャフト部と第３のシャフト部との間の角度差に基づいて決定された第の加速値で第２のターボ機械および／または第３ターボ機械を加速するよう設計されている。
【００１１】
第１および第２のシャフト部の連結について説明したことは、第２および第３のシャフト部の連結にも同様に当てはまる。
【００１２】
ターボ機械トレインの公称回転速度の１／５よりも低い第２のシャフト部の回転速度において、制御装置は、好ましくは、第１のシャフト部を第２のシャフト部に連結するように設計され、かつ／またはターボ機械トレインの公称回転速度の１／５よりも低い第３のシャフト部の回転速度において、第２のシャフト部を第３のシャフト部にそれぞれの目標連結角度で連結するよう設計されている。このような低回転速度では、回転速度を高精度に測定することができ、その結果、それぞれの目標連結角度を高精度に達成することができる。
【００１３】
スロット付きホイールは、好ましくは、フランクによって区切られた多数のスロットを有し、それぞれの回転速度を測定するために、回転速度計はフランクを検出するように設計されている。フランクを検出することにより、スロット付きホイールの回転速度を、特に高い精度で有利に測定することができる。
【００１４】
制御装置は、それぞれのターボ機械の加速中に、新しい角度差を決定し、新しく測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定された新しい加速値で各ターボ機械を加速するように設計されることが好ましいく、それぞれの目標連結角度が達成される。その結果、目標連結角度が達成できる精度をさらに高めることができる。この場合、新しい加速値は、繰り返し、または連続的に決定することもできる。
【００１５】
ターボ機械トレインは、好ましくは、第３のターボ機械、および第３のシャフト部に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部と、第２のシャフト部の回転速度が第３のシャフト部の回転速度と等しい場合に第２のシャフト部を第３のシャフト部に連結し、第２のシャフト部の回転速度が第３のシャフト部の回転速度より低い場合に第２のシャフト部を第３のシャフト部から切り離すよう設計された第２のオーバーランニングクラッチと、を有し、方法は、好ましくは、ａ１）ターボ機械トレインの公称回転速度よりも低い回転速度で第３のシャフト部を回転させ、第３のシャフト部の回転速度よりも低い回転速度で第２のシャフト部を回転させるステップ、ｂ１）第３のスロット付きホイールの回転速度を測定するステップ、ｃ１）第２のシャフト部と第３のシャフト部との間の角度差を測定するステップ、ｄ１）２つのシャフト部が所定の第２の目標連結角度で相互連結するように、第２のスロット付きホイールおよび第３のスロット付きホイールの測定された回転速度および第２のシャフト部と第３のシャフト部との間の角度差に基づいて決定された加速値で第２のターボ機械および／または第３のターボ機械を加速するステップを特徴とする。
【００１６】
ステップａ）における第２のシャフト部および／またはステップａ１）における第３のシャフト部は、好ましくは、ターボ機械トレインの公称回転速度の１／５よりも低い回転速度で回転される。
【００１７】
スロット付きホイールは、好ましくは、フランクによって区切られた多数のスロットを有し、それぞれの回転速度を測定するために、フランクが感知されることが好ましい。スロット付きホイールは、ターボ機械トレインの円周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、２つの隣接するシャフト部間の角度差は、不均一に分布したスロットを参照することによって決定される。
【００１８】
この方法は、ターボ機械の始動中および／またはガスタービントレインの停止中に少なくとも１つのシャフト部がターボ機械トレインの残りから切り離された場合に実施されることが好ましい。ステップｄ）および／またはｄ１）において、各ターボ機械の加速中に新たな角度差が決定され、それぞれの目標連結角度が達成されるように、新しく測定された回転および新たな角度差に基づいて決定された新しい加速値でそれぞれのターボ機械が加速されることが好ましい。この場合、ステップｄ）の前にステップｄ）が実行されるか、又はステップｄ）を行う前にステップｄ１）が実行される。
【００１９】
以下の文章では、本発明を添付の概略図を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるターボ機械トレインを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この図から明らかなように、ターボ機械トレイン９は、第１のシャフト部１と第２のシャフト部２とを有する。第１のシャフト部１は、第１のターボ機械（図示せず）と、第１のシャフト部１に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール４とを有する。第２のシャフト部２は、第２のターボ機械（図示せず）と、第２のシャフト部２に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイール５とを有する。例えば、第１のターボ機械と第２のターボ機械はいずれも蒸気タービンとすることができる。ターボ機械トレイン９は、第１のシャフト部１と第２のシャフト部２との間に配置された第１のオーバーランニングクラッチ７を有し、第１のオーバーランニングクラッチ７は、第１のシャフト部１の回転速度が第２のシャフト部２の回転速度と等しい場合に第１のシャフト部を第２のシャフト部に連結し、第１のシャフト部１の回転速度が第２のシャフト部２の回転速度より低い場合に第１のシャフト部１を第２のシャフト部２から切り離すよう設計されている。
【００２２】
ターボ機械トレイン９は、第１のスロット付きホイール４の回転速度を測定するように設計された第１の回転速度計１１を有し、第１のスロット付きホイール４が第１のシャフト部１に固定的に取り付けられているため、第１のシャフト部１の回転速度も測定することができる。
【００２３】
ターボ機械トレイン９は、第２のスロット付きホイール５の回転速度を測定するように設計された第２の回転速度計１２を有し、第２のスロット付きホイール５が第２のシャフト部２に固定的に取り付けられているため、第２のシャフト部２の回転速度も測定することができる。
【００２４】
ターボ機械トレイン９は、ターボ機械トレイン９の公称回転速度よりも低い第２のシャフト部の２の回転速度における、および第２のシャフト部２の回転速度よりも低い第１のシャフト部１の回転速度における、第１のシャフト部１と第２のシャフト部２との間の角度差を決定するように設計された制御装置１４を有し、制御装置１４は、２つのシャフト部１，２が所定の目標連結角度で連結するように、測定された回転速度および角度差に基づいて決定された加速値で第１のターボ機械および／または第２のターボ機械を加速するよう設計されている。この目的のために、ターボ機械トレイン９は、第１の回転速度計１１によって測定された回転速度を制御装置１４に伝達するための第１の信号ライン１５と、第２の回転速度計１２によって測定された回転速度を制御装置１４に伝達するための第２の信号ライン１６と、第３の回転速度計１３によって測定された回転速度を制御装置１４に伝達するための第３の信号ライン１７とを備えている。さらに、ターボ機械トレイン９は、各シャフト部１〜３の回転速度を制御する制御ライン１８を有する。例えば、ターボ機械の質量流量は、制御ライン１８によって制御することができる。
【００２５】
目標連結角度は、この場合、連結されたシャフト部１，２の動作中の振動ができるだけ小さくなるように予め決定されている。この目的のために、例えば、異なる目標連結角度に対する振動が特に有限要素法によってコンピュータによって決定され、次いで、ターボ機械トレイン９の最低引張り荷重が生じる目標連結角度が選択される。振動は異なる目標連結角度で実験的に決定され、最小引張り荷重が発生する目標連結角度が選択された実験データからも考えられる。
【００２６】
この図から明らかなように、ターボ機械トレイン９は、第３のシャフト部３を有している。第３のシャフト部３は、発電機１０と、第３のターボ機械（図示せず）と、第３のシャフト部３に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイール６とを有する。例えば、第３のターボ機械は、ガスタービンとすることができる。ターボ機械トレイン９は、第２のシャフト部２と第３のシャフト部３との間に配置された第２のオーバーランニングクラッチ８を有し、第２のオーバーランニングクラッチ８は、第２のシャフト部２の回転速度が第３のシャフト部３の回転速度と等しい場合に第２のシャフト部２と第３のシャフト部３とを連結し、第２のシャフト部２の回転速度が第３のシャフト部３の回転速度より低い場合に第２のシャフト部２を第３のシャフト部３から切り離すよう設計されている。ターボ機械トレイン９は、第３のスロット付きホイール６の回転速度を測定するために設計された第３の回転速度計１３を有し、第３のスロット付きホイール６が第３のシャフト部３に固定的に取り付けられているため、第３のシャフト部３の回転速度も測定することができる。制御装置１４は、ターボ機械トレイン９の公称回転速度よりも低い第３のシャフト部３の回転速度において、および第３のシャフト部３の回転速度よりも低い第２のシャフト部２の回転速度において、第２のシャフト部２と第３のシャフト部３との間の角度差を決定するように設計されており、第２のシャフト部２が第３のシャフト部３と所定の第２の目標連結角度で連結されるように、測定された第２のスロット付きホイール５および第３のスロット付きホイール６の回転速度および第２のシャフト部２と第３のシャフト部３との間の角度差に基づいて決定された第２の加速値で第２のターボ機械および／または第３のターボ機械を加速するよう設計されている。この場合、第２の目標連結角度は、目標連結角度と同様の方法で決定することができる。
【００２７】
例えば、２極発電機の場合の公称回転速度は、グリッド周波数、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。これに対応して、４極発電機の場合の公称回転速度は、グリッド周波数の半分、例えば２５Ｈｚまたは３０Ｈｚである。
【００２８】
制御装置は、ターボ機械トレイン９の公称回転速度の１／５より低い第２のシャフト部２の回転速度で、第１のシャフト部１を第２のシャフト部２に連結するように、かつ／またはターボ機械トレイン９の公称回転速度の１／５よりも低い第３のシャフト部３の回転速度で、第２のシャフト部２を第３のシャフト部３にそれぞれの目標連結角度で連結するよう設計されている。公称回転速度は、例えば、４５Ｈｚ〜８５Ｈｚとすることができる。ターボ機械トレインが始動する場合には、特に第２のシャフト部２の回転速度が１Ｈｚ〜５Ｈｚの間で、第１のシャフト部１は、第２のシャフト部２に連結される。ターボ機械トレインが止まる場合には、特に、第２のシャフト部２の公称回転速度が１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間で、第１のシャフト部１は、第２のシャフト部２に連結される。ターボ機械トレインが始動する場合には、特に、第３のシャフト部３の回転速度が１Ｈｚ〜５Ｈｚの間で、第２のシャフト部２は、第３のシャフト部３に連結される。ターボ機械トレインが止まる場合には、特に、第３のシャフト部３の回転速度が１Ｈｚ〜１０Ｈｚで、第２のシャフト部２は、第３のシャフト部３に連結される。
【００２９】
スロット付きホイール４〜６は、フランクによって区切られた多数のスロットを有し、回転速度計１１〜１３は、それぞれの回転速度を測定するためにフランクを検知するように設計されている。フランクは基本的に半径方向に伸びることができる。その結果、フランクを特に高い信号勾配で検出することができ、その結果回転速度を特に高い精度で測定することができる。
【００３０】
スロット付きホイール４〜６は、ターボ機械トレイン９の円周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、制御装置１４は、不均一に分布したスロットを参照することによって、隣接する２つのシャフト部１〜３の角度差を決定するよう設計されている。例えば、不均一な分布のために、少なくとも１つのスロットを省略することができまる。残りのスロットとは異なる、ターボ機械トレインの周方向の幅を有する少なくとも１つのスロットを設けることもできる。また、残りの隣接スロットの対とは異なる周方向の幅を有する少なくとも１対の隣接スロットの間隔を設計することが可能である。例えば、スロット付きホイール４〜６それぞれに対して４５〜７５のスロットを設けることができる。
【００３１】
制御装置は、それぞれのターボ機械の加速中に新しい角度差を決定し、それぞれの目標連結角度が達成されるように、新しく測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定される新しい加速値で各ターボ機械を加速するように設計される。
【００３２】
一例として、第１のターボ機械、および第１のシャフト部１に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール４を有する第１のシャフト部１と、第２のターボ機械、および第２のシャフト部２に固定的に取り付けられた第２のシャフト部２と、第１のシャフト部１の回転速度が第２のシャフト部２の回転速度と等しい場合に第１のシャフト部１と第２のシャフト部２とを連結し、第１のシャフト部１の回転速度が第２のシャフト部２の回転速度よりも低い場合に、第１のシャフト部１を第２のシャフト部２から切り離すよう設計された第１のオーバーランニングクラッチ７とを有するターボ機械９を連結する方法は、以下のステップによって実行される。ａ）特に４５Ｈｚ〜８５Ｈｚの間であるターボ機械トレインの公称回転速度よりも低い回転速度、特に１Ｈｚ〜１０Ｈｚの回転速度で第２のシャフト部２を回転させるステップと、第２のシャフト部２の回転速度よりも低い回転速度で第１のシャフト部１を回転させるステップ、ｂ）第１のスロット付きホイール４および第２のスロット付きホイール５の回転速度を測定するステップであって、スロット付きホイール４〜６は、特に４５〜７５の多数のスロットを有し、これらのスロットは、基本的に半径方向に延びるフランクによって画定され、フランクは、それぞれの回転速度を測定するために検知される。ｃ）第１のシャフト部１と第２のシャフト部２との間の角度差を測定するステップであって、スロットは、ターボ機械トレイン９の円周に沿って不均一に分布して配置され、角度差は、不均一に分布されたスロットを参照することによって決定される。ｄ）２つのシャフト部１，２が所定の目標連結角度で相互連結されるように、測定された回転速度および角度差に基づいて決定される加速値で第１のターボ機械および／または第２のターボ機械を加速するステップであって、ターボ機械の加速中に新しい角度差が決定され、目標連結角度が達成されるように、新しく測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定される新しい加速値でそれぞれのターボ機械が加速される。
【００３３】
本発明は、好ましい例示的な実施形態によって完全に図示され、説明されたが、本発明は、開示された実施例によって限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、これらから当業者は他の変形例を導くことができるだろう。
【符号の説明】
【００３４】
１  第１のシャフト部
２  第２のシャフト部
３  第３のシャフト部
４  第１のスロット付きホイール
５  第２のスロット付きホイール
６  第３のスロット付きホイール
７  第１のオーバーランニングクラッチ
８  第２のオーバーランニングクラッチ
９  ターボ機械トレイン
１０  発電機
１１  第１の回転速度計
１２  第２の回転速度計
１３  第３の回転速度計
１４  制御装置
１５  第１の信号ライン
１６  第２の信号ライン
１７  第３の信号ライン
１８  制御ライン
【図１】
2019513937.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月21日(2019.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械トレインであって、前記ターボ機械トレインは、
第１のターボ機械、および第１のシャフト部（１）に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール（４）を有する第１のシャフト部（１）と、
第２のターボ機械、および第２のシャフト部（２）に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイール（５）を有する第２のシャフト部（２）と、
前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度と等しい場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に連結し、かつ前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）から切り離すよう設計された第１のオーバーランニングクラッチ（７）と、
前記第１のスロット付きホイール（４）の回転速度を測定するよう設計された第１の回転速度計（１１）と、前記第２のスロット付きホイール（５）の回転速度を測定するよう設計された第２の回転速度計（１２）と、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度において、および前記第２のシャフト部（２）の前記回転速度より低い前記第１のシャフト部（１）の回転速度において、前記第１のシャフト部（１）および前記第２のシャフト部（２）の間の角度差を決定し、２つのシャフト部（１，２）が所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第１のターボ機械および／または前記第２のターボ機械を加速するよう設計された制御装置（１４）と、を備え、
前記スロット付きホイール（４〜６）は、前記ターボ機械トレイン（９）の外周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、前記制御装置（１４）は、不均一に分布した前記スロットを参照することによって２つの隣接するシャフト部（１〜３）の間の角度差を決定するよう設計されている、ターボ機械トレイン。
【請求項２】
前記ターボ機械トレイン（９）が、
第３のターボ機械、および第３のシャフト部（３）に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部（３）と、
前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度と等しい場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に連結し、かつ前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度がより低い場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）から切り離すよう設計された第２のオーバーランニングクラッチ（８）と、
前記第３のスロット付きホイール（６）の回転速度を測定するよう設計された第３の回転速度計（１３）と、
を有し、
前記制御装置（１４）が、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い前記第３のシャフト部（３）の回転速度において、および前記第３のシャフト部（３）の回転速度より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度において、前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の角度差を決定し、所定の第２の目標連結角度で前記第２のシャフト部（２）が第３のシャフト部（３）と結合するように、前記第２のスロット付きホイール（５）および前記第３のスロット付きホイール（６）の測定された回転速度および前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の前記角度差に基づいて決定された第２の加速値で前記第２のターボ機械および／または前記第３のターボ機械を加速するよう設計されている、請求項１に記載のターボ機械トレイン。
【請求項３】
前記制御装置（１４）は、前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い前記第２のシャフト部（２）の回転速度で前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に目標連結角度で連結するよう設計され、および／または前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い前記第３のシャフト部（３）の回転速度で前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に目標連結角度で連結するよう設計されている、請求項２に記載のターボ機械トレイン。
【請求項４】
前記スロット付きホイール（４〜６）がフランクによって区切られた多数のスロットを有し、かつ前記回転速度計（１１〜１３）は、それぞれの回転速度を測定するために前記フランクを検知するよう設計されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボ機械トレイン。
【請求項５】
前記制御装置（１４）は、それぞれのターボ機械の加速中に新しい角度差を決定し、かつそれぞれの目標連結角度が達成されるように、新たに測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定された新しい加速値で前記それぞれのターボ機械を加速するよう設計されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ機械トレイン。
【請求項６】
ターボ機械トレイン（９）を連結する方法であって、前記ターボ機械トレイン（９）は、
第１のターボ機械、および第１のシャフト部（１）に固定的に取り付けられた第１のスロット付きホイール（４）  を有する第１のシャフト部（１）と、
第２のターボ機械、および第２のシャフト部（２）に固定的に取り付けられた第２のスロット付きホイール（５）を有する第２のシャフト部（２）と、
前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度と等しい場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）に連結し、かつ前記第１のシャフト部（１）の回転速度が前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い場合に前記第１のシャフト部（１）を前記第２のシャフト部（２）から切り離すよう設計された第１のオーバーランニングクラッチ（７）と、
を有し、
前記方法は、
ａ）前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い回転速度で前記第２のシャフト部（２）を回転するステップ、および前記第２のシャフト部（２）の回転速度より低い回転速度で前記第１のシャフト部（１）を回転するステップと、
ｂ）前記第１のスロット付きホイール（４）および前記第２のスロット付きホイール（５）の回転速度を測定するステップと、
ｃ）前記第１のシャフト部（１）および前記第２のシャフト部（２）の間の角度差を測定するステップと、
ｄ）２つのシャフト部（１，２）を所定の目標連結角度で相互連結するように、測定された回転速度および前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第１のターボ機械および／または前記第２のターボ機械を加速するステップと
を有し、
前記スロット付きホイール（４〜６）が前記ターボ機械トレイン（９）の外周に沿って不均一に分布して配置された多数のスロットを有し、および不均一に分布した前記スロットを参照することによって２つの隣接するシャフト部（１〜３）の間の角度差が決定される、方法。
【請求項７】
前記ターボ機械トレイン（９）が、
第３のターボ機械、および第３のシャフト部（３）に固定的に取り付けられた第３のスロット付きホイールを有する第３のシャフト部（３）と、
前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度と等しい場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）に連結し、かつ前記第２のシャフト部（２）の回転速度が前記第３のシャフト部（３）の回転速度がより低い場合に前記第２のシャフト部（２）を前記第３のシャフト部（３）から切り離すよう設計された第２のオーバーランニングクラッチ（８）と、
を有し、
前記方法が
ａ１）前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度より低い回転速度で前記第３のシャフト部（３）を回転するステップ、および前記第３のシャフト部（３）の回転速度より低い回転速度で前記第２のシャフト部（２）を回転するステップと、
ｂ１）前記第３のスロット付きホイール（６）の回転速度を測定するステップと、
ｃ１）前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の角度差を測定するステップと、
ｄ１）２つの前記シャフト部（２，３）を所定の第２目標連結角度で相互連結するように、前記第２のスロット付きホイール（５）および前記第３のスロット付きホイール（６）の測定された回転速度および前記第２のシャフト部（２）および前記第３のシャフト部（３）の間の前記角度差に基づいて決定された加速値で前記第２のターボ機械および／または前記第３のターボ機械を加速するステップと、
を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップａ）における前記第２のシャフト部（２）および／またはステップａ１）における前記第３のシャフト部（３）が前記ターボ機械トレイン（９）の公称回転速度の１／５より低い回転速度で回転する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スロット付きホイール（４〜６）がフランクによって区切られた多数のスロットを有し、それぞれの回転速度を測定するために前記フランクが検知される、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターボ機械トレイン（９）の始動中、および／または前記ターボ機械トレイン（９）のシャットダウン中に少なくとも１つの前記シャフト部（１，２）が前記ターボ機械トレイン（９）の残りから分離される場合に、前記方法が実行される、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｄ）および／またはステップｄ１）において、それぞれのターボ機械の加速中に新しい角度差が決定され、およびそれぞれの目標連結角度が達成されるように、新たに測定された回転速度および新しい角度差に基づいて決定された新しい加速値で前記それぞれのターボ機械が加速される、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2019513937.tif 000004
2019513937.tif 000005
2019513937.tif 000006
2019513937.tif 000007
2019513937.tif 000008
2019513937.tif 000009