(57)【要約】      （修正有）【課題】大きな電力のグレードアップと、同時に空間の制約にも応じている発電所を改造するための方法を提供する。【解決手段】この方法が以下の工程、すなわち元の能動部分７を撤去する工程と、元の非能動部分９，２８を撤去する工程と、元の能動部分７よりも大きな新しい能動部分を備える工程と、少なくとも一部が、元の能動部分７によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分を備える工程と、少なくとも一部が、元の非能動部分９，２８によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分を備える工程と、土台６の中に収容されている新しい能動部分を備えている工程と、を備える。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのモータ（２，３）に接続された発電機（４）を備えた発電所（１）を改造するための方法であって、
前記発電機（４）が、
−電力を発電するための元の能動部分（７）と、
−元の能動部分（７）と協働している元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）と、
−元の能動部分（７）と元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）が収容されている土台（６）とを備えている方法において、
この方法が以下の工程、すなわち
−元の能動部分（７）を撤去する工程と、
−元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）を撤去する工程と、
−元の能動部分（７）よりも大きな新しい能動部分（１５）を備える工程と、
−少なくとも一部が、元の能動部分（７）によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分（１５）を備える工程と、
−少なくとも一部が、元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）によって今まで占有されていた領域にわたり延びる新しい能動部分（１５）を備える工程と、
−土台（６）の中に収容されている新しい能動部分（１５）を備えている工程とを備えている  ことを特徴とする方法。
【請求項２】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）を置換えている新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）を備えており、新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）が元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）を置換えている新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）を備えており、新しい能動部分（１５）と新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）の少なくとも一部がオーバーラップしていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）を置換えている新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）を備えており、新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）の少なくとも一部が土台（６）の外側にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）が置換えられないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）が、元の能動部分（７）に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
元の能動部分（７）と元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）が、軸方向で連結していることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
新しいより大きな新しい能動部分（１５）が、元の能動部分（７）よりも軸方向で長いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
新しいより小さな非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）が、元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）よりも軸方向で小さいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも一部がオーバーラップした新しい能動部分（１５）と、新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）が、少なくとも一部が新しい能動部分（１５）の上方に配置された新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）を有していることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）が土台（６）の中にあることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項１２】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）と新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）が、
−能動部分のための冷却器および／または
−励振器および／または
−ギアボックスおよび／または
−ファン（２４）および／または
−圧縮機および／または
−ブッシング構造体を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
元の非能動部分（８，９，１０，２４，２５，２８）が、同じ機能を有する、異なる新しい非能動部分（１９，２１，２２，２６，２７）によって置換えられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
土台（６）がステータのための土台基底部（１２）と発電機（４）のロータのための軸受（１３）を有するピット（１１）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つのモータ（２，３）をグレードアップすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所を改造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に対する言及を以下に行う。発電所は発電機を駆動する原動力あるいはモータを有するのが伝統的である。特に図１にはガスタービンである第一のモータ２と蒸気タービンである第二のモータ３を備えた発電所１の実例が示してある。ガスタービン２と蒸気タービン３は両方共、発電機４の対向した側で連結している。
【０００３】
ガスタービン２と蒸気タービン３は基底部（basement）５上にあり、発電機４は土台（foundation）６の中に収容されている。
【０００４】
発電機４は能動部分と非能動部分を備えている。
【０００５】
能動部分は電力を発生し、かつ一般的にはステータ巻線を有するステータと界磁巻線を有するロータを備えている。以下に能動部分を参照番号７で呼ぶことにする。
【０００６】
非能動部分は能動部分７の適切な運転に必要な補助装置を備えている。例えば図１にはガスタービン２を発電機４のロータに機械式に接続するためのギアボックス８と、電力（一般的には直流電力）を界磁巻線に供給するための励振器（exciter）９と冷却器１０が示してある。
【０００７】
他の補助装置が設けられていてもよく、あるいは例として挙げた補助装置が設けられていなくてもよく、あるいは発電機の必要性と特徴に応じた異なる場所に設けられていてもよい。これに関して、非能動部分は（圧縮空気を能動部分内に案内しかつ能動部分冷却するための）圧縮機および／またはブッシング構造体であってもよい。
【０００８】
一般的に（大きな発電機に関して）、土台６はステータと軸受のための、および発電機４のロータのための、コンクリートの土台基底部１２を備えたピット１１を備えている（図１６）。
【０００９】
基底部１２（特に構造とその材料）と軸受１３（特に位置とその互いの間隔）は、安全なロータ動力学を保証するために、そして特にロータに関する共振周波数（５０〜６０Ｈｚで運転している発電機に関しては一般的に約１００〜１２０Ｈｚ）を回避するために設計しなければならない。なぜなら共振周波数は有害でありかつ発電機の信頼性を厳しく制限するからである。
【００１０】
運転中、ガスタービン２と蒸気タービン４は、発電機４が電力を発生するように
発電機を駆動する。次いでこの電力は（図示していない）送電網に供給されるのが一般的である。
【００１１】
発生した電力を増やすために、発電所は改造してグレードアップすることができる。
【００１２】
例えば、ガスタービン２および／または蒸気タービン３は、より大きな力のモータによって置換えることができる。代わりに、ガスタービンおよび／または蒸気タービンのステータブレードおよび／またはロータブレードを置換えても、あるいはガスタービンの中で膨張した高温ガスの温度を上げてもよくおよび／または蒸気タービンの中で膨張した蒸気の特徴を改善してもよい（すなわち後者の場合、運転上のグレードアップだけが行われるにすぎない）。
【００１３】
したがって、数多くの可能性が、モータが電力を発電するための発電機に供給する機械動力を増大させるために存在している。モータのグレードアップと協働して（すなわちガスタービンおよび／または蒸気タービンのグレードアップ）、発電機が利用できる増大した機械動力と協働することができるように発電機のグレードアップも必要とされる。
【００１４】
時間と費用を節約するために、基底部と軸受を備えた土台（あるいは軸受が置き換えられた場合の軸受の少なくとも取付け部あるいは位置）は、再利用されることがよくある。さらに、（これが可能であるか必要とされた場合）モータも再利用できる。
【００１５】
これにより、かなり多くの空間の制約が生じる。なぜなら新しい発電機は元の土台の中に収容されており、数多くのケースにおいて、新しい発電機は現行のモータと接続しなければならないからである。
【００１６】
これらも理由により、発電機のグレードアップは、単純にステータを巻き直しかつロータを巻き直すことによって達せられるのが普通である。
【００１７】
このような発電機の改造により、発電機が電力に変換できる機械動力の達成可能な増加量は限られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、大きな電力のグレードアップが達せられるが、同時に空間の制約にも応じている発電所を改造するための方法を提供することである。
【００１９】
特に本発明の課題は、発電所が大きな電力の増加を達成するために改造することができる一方で、少なくともその土台を再利用している方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題および他の課題は、従属請求項による方法を提供することにより、本発明により達せられる。
【００２１】
本発明の別の特徴および長所は、添付の図面において、限定していない実例の目的で図示した、好ましいが限定はされていない本方法の実施形態の記載からさらに明らかにある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】改造前の発電所の概略側面図である。
【図２】改造前の発電所の概略平面図である。
【図３】改造中の発電所の概略図である。
【図４】改造後の発電所の概略側面図である。
【図５】改造後の発電所の概略平面図である。
【図６】改造後の発電機（実線が新しい発電機）と一緒に、改造前の発電機（破線が元の発電機）を概略的に示した側面図である。
【図７】改造後の発電機（実線が新しい発電機）と一緒に、改造前の発電機（破線が元の発電機）を概略的に示した平面図である。
【図８】本方法の異なる実施形態を示した図である。
【図９】本方法の異なる実施形態を示した図である。
【図１０】本方法の異なる別の実施形態を示した図である。
【図１１】本方法の異なる別の実施形態を示した図である。
【図１２】本方法の好ましい実施形態を示した図である。
【図１３】本方法の好ましい実施形態を示した図である。
【図１４】本方法の別の実施形態を示した図である。
【図１５】本方法の別の実施形態を示した図である。
【図１６】発電機のための土台を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２３】
本方法の第一の実施形態を図１〜７に示した。
【００２４】
特に図１および２は、改造前の発電所１を示す。
【００２５】
明らかにしかつすでに記載したように、発電機４は、電力を生む元の能動的部分７を備えており、元の非能動的部分は元の能動的部分７と協働している。
【００２６】
元の非能動的部分は、例えばギアボックス８、励振器９および冷却器１０を備えており、他の例では、元の非能動的部分は圧縮機、一つあるは複数のファンおよび／またはブッシングシステムを備えていてもよい。発電所１の実施形態においては、異なる非能動的部分および／または異なる組合せおよび／またはそれらについての位置決め（location）も可能であることは当然である。
【００２７】
この例では、励振器９の特別な言及がなされており、それはスリップリングを備えた励振器である。明らかなように、元の能動的部分７と励振器９である元の非能動的部分は、互いに隣接している。
【００２８】
元の能動的部分７と励振器９である元の非能動的部分は、土台６の中に収容されており、この土台はステータのための土台基底部１２と発電機４のロータのための軸受１３を有するピット（１１）を備えている。
【００２９】
本方法によれば、発電機４の元の能動的部分７は撤去される。
【００３０】
したがって、励振器９である元の非能動的部分も撤去される（当然ながら、ギアボックス８と冷却器１０も撤去される）。
【００３１】
図３には発電機４を備えていない、発電所による方法の中間工程が示してある。
【００３２】
したがって本方法は、元の能動的部分７より大きな新しい能動的部分１５を設ける工程を備えている。
【００３３】
新しい能動的部分１５は、元の能動的部分７により以前占有されていた領域にわたり延在しており、かつ励振器９である元の非能動的部分により以前占有されていた領域にわたり延在している。
【００３４】
この点で、図７には元の能動的部分７の設置占有場所（footprint）１６と、新しい能動的部分１５の設置占有場所１７と、励振器９である元の非能動的部分の設置占有場所１８が示してある。
【００３５】
新しい能動的部分は元の能動的部分７が収容されていたのと同じ土台である土台６の中に収容されているのが有利である。
【００３６】
さらに、軸受１３は元の軸受と同じであるか、あるいは軸受が置きかられる場合、軸受の取付部あるいは位置は同じである。言い換えると、軸受１３間の相互間隔は変わらず、従ってロータの動的挙動は元のロータに対して大きくは変わらない。これにより、新しいロータの共振周波数は元のロータの共振周波数とほぼ同等であることが可能になり、いずれにせよ、土台６の共振周波数からはかけ離れている。これにより、土台６を再設計せずに新しい発電機の信頼性の高い運転を行うことができる。
【００３７】
従って、新しい非能動的部分も設けられる（特に新しい励振器１９）。
【００３８】
この例において、新しい励振器１９は元の励振器９よりも小さい（新しい励振器はブラシレス励振きである）。この点で、図７には励振器１９である新しい非能動的部分の設置占有場所２０も示してある。
【００３９】
元のギアボックス８と元の冷却器１０は、置換えることもできるが（参照符号２１と２２は、各々元のギアボックス８と元の冷却器１０を表す）、この例において、これらの形状は新しい能動的部分１５のための場所を作るために変わっていない。
【００４０】
このようにして、発電機の能動的部分は、改造の前後に同じ土台の中に収容されているが、改造後の能動的部分（すなわち新しい発電機の能動的部分）は、改造前の能動的部分（すなわち元の能動的部分）よりも大きい。これにより、改造後の発電機は、改造前に比べて大きな電力を発生することができ、かつモータからのより増大した機械的力に対応することができる。
【００４１】
図８と９には、本方法の異なる実施形態が示してある。この例において、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表す。
【００４２】
特に図８には改造前の発電所１が示してある。この場合、発電所はガスタービン２である一つのシングルモータを有しており、その形状が大きな新しい能動的部分のための場所を作るために変えられた元の非能動部分はギアボックス８である。特に図８には土台６の中のギアボックス８が示してある。
【００４３】
図９には土台６の中に収容された新しい能動的部分１５と、土台６の外側に収容された新しいギアボックス２１を備えた、改造後の図８の発電所が示してある。
【００４４】
図１０および１１には、本方法の別の実例が示してある。この実例においても、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【００４５】
特にこの実例において、二つ以上の非能動部分の寸法および／または位置は、能動部分にとって利用できる場所を増やすために変えられた。
【００４６】
図１０には能動部分７と非能動部分を備えた改造前の発電所１が示してあり、前記非能動部分は、垂直冷却器１０、励振器９、二つの冷却ファン２４（ロータの各軸方向側の一つ）及び（発電機ケーシングの外側の発電機により発生した電力を供給するための）ブッシングシステム２５を備えている。
【００４７】
図１１には改造後の発電所１が示してある。
【００４８】
新しい能動的部分１５と新しい冷却器２２である新しい非能動的部分はオーバーラップしている。特に新しい冷却器２２（水平冷却器）は新しい能動的部分１５の上方に配置されている。
【００４９】
さらに、新しいブッシングシステム２６と新しい励振器１９が設けられている。これらは元のブッシングシステム２５と元の励振器９よりも短い。
【００５０】
さらに、図１０に示した発電機の二つの元のファン２４は、一つのシングルファン２７によって置換えられた。すなわち、ファン２４の一方は一つのファン２７によって置換えられ、他方のファン２４は置換えられなかった。
【００５１】
上記の実例から、元の能動部分７と（ギアボックス８、励振器９、冷却器１０、ファン２４、ブッシングシステム２５のような）元の非能動部分は、軸方向で連結しているのが好ましい。
【００５２】
この場合、新しいより大きな能動部分１５は、元の能動部分７に比べて軸方向に長い。
【００５３】
新しい非能動部分が元の非能動部分よりも小さいと、新しい非能動部分は（図１〜７の励振器および図１０〜１１の励振器のために示したように）元の非能動部分よりも軸方向に短くてもよい。
【００５４】
新しい能動部分１５と新しい非能動部分がオーバーラップしていると、新しい非能動部分は（図１０〜１１の冷却器のような）新しい能動部分１５の上方に配置されているのが好ましい。
【００５５】
図１２と１３には、本発明の好ましい実施形態が示してある。この実施例においても、
同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【００５６】
この実施形において、元の発電機（図１２）は圧縮機２８（あるいはファン）を備えた、能動部分７の中の圧縮空気が元の発電機を冷却するのを推進する能動部分７を有している。能動部分７は蒸気タービン３と励振器９に連結している。示したように、
能動部分７と圧縮機２８は、土台６の中に収容されているが、励振器９と蒸気タービン３は土台６の外側にある。
【００５７】
図１３には改造後の発電機を示してある。
【００５８】
この場合、元の能動部分７は新しいより大きな能動部分のよって置換えられ、元の圧縮機２８は例えば、新しい能動部分１５と上方で接続された水平冷却器２２のような冷却器で置換えられた。
【００５９】
従ってこの実例において、圧縮機２８である元の非能動部分は、同じ冷却機能を備えた冷却器２２である異なる非能動部分で置換えられた。
【００６０】
元の励振器９は置換えられても、あるいは置換えられなくてもよく、いずれにしてもこの励振器は土台６の外側にある。同様に、蒸気タービン３も置換えられても、あるいは置換えられなくてもよく、この蒸気タービンも土台６の外側にある。
【００６１】
図１４と１５には本方法の別の実施形態が示してある。この実施形態においても、同じ番号はすでに記載された部材に対して同じあるいは類似の部材を表している。
【００６２】
特に図１４には、元の能動部分７と土台６の中に収容された元の非能動部分（励振器９）を備えた、改造前の発電機４の実例が示してある。
【００６３】
図１５には土台６の中に収容された新しい能動部分１５と土台６の外側にある新しい非能動部分（新しい励振器１９）を備えた改造後の発電機が示してある。
【００６４】
モータのグレードアップはモータの運転の改善、例えばガスタービン内で循環している高温ガスの温度あるいは蒸気タービン内で循環している蒸気の特徴を改善することにより達せられる。
【００６５】
その代わりに、モータの構成部品を置換えてもよい。例えばガスタービンおよび／または蒸気タービンの、ステータブレードおよび／またはロータブレードを置換えてもよく、および／またはガスタービン圧縮機のステータブレードおよび／またはロータブレード置換えてもよい。
【００６６】
いずれにしても、好ましい実施形態において、モータのグレードアップはモータの置換えによって達せられる（すなわちモータはすべて置換えられる）。
【００６７】
この方法による発電所の改造は、時間とコストが極めて効果的であるとわかった。これは土台が再使用できるか、あるいは（再使用されない場合）再設計する必要がないからである。
【００６８】
記載された特徴が次々と独立して設けられてもよいのは当然である。
【００６９】
実際問題として、使用される材料と寸法は要求と従来技術に応じて意のままに選定できる。
【符号の説明】
【００７０】
１    発電所
２    ガスタービン
３    蒸気タービン
４    発電機
５    基底部
６    土台
７    能動部分
８    ギアボックス
９    励振器
１０  冷却器
１１  ピット
１２  土台の基底部
１３  軸受
１５  新しい能動部分
１６  ７の設置占有場所
１７  １５の設置占有場所
１８  ９の設置占有場所
１９  新しい励振器
２０  １９の設置占有場所
２１  新しいギアボックス
２２  新しい冷却器
２４  ファン
２５  元のブッシングシステム
２６  新しいブッシングシステム
２７  新しいファン
２８  新しいファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012157240.tif 000012
【図１１】
2012157240.tif 000013
【図１２】
2012157240.tif 000014
【図１３】
2012157240.tif 000015
【図１４】
2012157240.tif 000016
【図１５】
2012157240.tif 000017
【図１６】
2012157240.tif 000018
【外国語明細書】
2012157240000001.pdf