CN107110025B - 燃气轮机的制造方法 - Google Patents

Abstract

在由具备基准压缩机(1)的基准燃气轮机(100)制造不同循环的衍生燃气轮机(200)的燃气轮机的制造方法中，以在基准压缩机(1)的比最终级(53h)靠上游侧且基准压缩机(1)的抽气室(74)的抽气狭缝(72)的下游侧，添加至少一个追加级(53i)的方式设计衍生燃气轮机(200)的压缩机(201)，且基于设计，制造衍生燃气轮机(200)的压缩机(201)，制造衍生燃气轮机(200)。由此，能够制造对于燃料的成分的变动，能够确保压缩机的喘振裕度的燃气轮机。

Description

燃气轮机的制造方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机的制造方法。

背景技术

一般情况下，在使低能量的高炉气燃烧的燃气轮机(以下，高炉燃气轮机)中，为了得到预定的涡轮输出，相比通常的液化天然气(LNG：Liquefied Natural Gas)，将大量的低能量的高炉气作为燃气轮机的燃料供给至燃烧器。因此，相比简单循环(以煤油、汽油、天然气等为燃料，也不进行抽气的加湿的基准的循环)、复合循环的燃气轮机，涡轮内的工作流体量增加。因此，在根据已经设计出的简单循环、复合循环的燃气轮机设计、制造高炉燃气轮机的情况下，减少压缩机内的工作流体量，维持涡轮输出和发电机输出及压缩机动力的平衡。

但是，当减少压缩机内的工作流体量时，压缩机的压力比会降低，因此，例如，需要采取某些类似于专利文献1的使压缩机的压力比增加的对策。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－22486号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在高炉燃气轮机中，向燃烧器供给的高炉气的成分一直变动，因此燃料的能量、温度变化。例如，在高炉气的能量降低的情况下，为了相应地保持涡轮输出恒定而增加燃料流量，则压缩机的压力比增加，喘振裕度减小。另外，在高炉气变成高温的情况下，气体压缩机的抽气温度上升，气体压缩机的动力增加。此时，若为了增加涡轮输出而增加燃料流量，则压缩机的压力比增加，压缩机的喘振裕度还是会减小。因此，在设计、制造高炉燃气轮机的情况下，从广泛应用性、高可靠性的观点出发，从设计阶段开始确保压缩机的喘振裕度(针对喘振的裕度)是必不可少的。

另外，作为使已经设计出的压缩机的压力比及喘振压力比增加的方法，具有在考虑应用性后重新设计全部叶片的方法。但是，该方法等同于重新设计压缩机，因此设计时间及设计成本增加。而且，与重新设计没有区别，因此，需要验证叶片可靠性，若含有该步骤，则研发需要极长的时间。另外，虽然还有在压缩机的初级的上游侧添加叶片组的方法，但是该在压力比及喘振压力比增加的同时，工作流体流量也会增加，因此难以应用于高炉燃气轮机。

本发明鉴于上述情况而做成，目的在于提供一种对于燃料的成分的变动，能够确保压缩机的喘振裕度的燃气轮机的制造方法。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明为一种燃气轮机的制造方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的制造方法的特征在于，以在上述基准压缩机的比最终级靠上游侧且上述基准压缩机的抽气室的抽气狭缝的下游侧，添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，基于上述设计，制造上述衍生燃气轮机的压缩机，制造上述衍生燃气轮机。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够针对燃料的成分的变动而确保压缩机的喘振裕度的燃气轮机的制造方法。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的基准机的示意图。

图2是本发明的第一实施方式的高炉燃气轮机的示意图。

图3是表示本发明的第一实施方式的基准压缩机的一结构例的整体结构的概要图。

图4是示例直接沿用基准压缩机制造出的高炉燃气轮机的压缩机流量与压力比的关系的图。

图5是表示本发明的第一实施方式的衍生压缩机的一结构例的整体结构的概要图。

图6是表示本发明的第一实施方式的衍生压缩机的制造顺序的流程图。

图7是本发明的第一实施方式的基准压缩机的第七叶片组及最终级的动叶片的概要图。

图8是本发明的第一实施方式的衍生压缩机的第七叶片组、追加级以及最终级的动叶片的概要图。

图9是表示本发明的第一实施方式的基准压缩机及衍生压缩机的静叶片的流出角分布的图。

图10是本发明的第二实施方式的使用了废热回收锅炉的蒸汽的燃气轮机的示意图。

具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，使用附图，对根据基准燃气轮机设计及制造衍生燃气轮机的本发明的实施方式进行说明。首先，衍生燃气轮机是本发明的设计及制造的目的物。衍生燃气轮机的代表例是高炉燃气轮机等，但是也可以包含除此之外的机型。基准燃气轮机是成为衍生燃气轮机的设计及制造的基础的燃气轮机，也除了已经设计出来的燃气轮机外，也包括过去设计及制造的燃气轮机的设计数据。作为基准燃气轮机，最通用的例是简单循环的单轴燃气轮机，但是不必限定于此，根据衍生燃气轮机的种类，复合循环、二轴燃气轮机等其它种类的燃气轮机也可以成为基准燃气轮机。

1.基准机

对基准燃气轮机(基准机)进行说明。

图1是本实施方式的基准机的示意图。如图1所示，基准机100具备压缩机(基准压缩机)1、燃烧器2以及涡轮3。

基准压缩机1压缩经由抽气部(未图示)所吸入的工作流体(空气)11，生成高压的压缩空气12，供给至燃烧器2。燃烧器2将从基准压缩机1得到的压缩空气12和燃料13混合而进行燃烧，产生高温的燃烧气体14，供给至涡轮3。从燃烧器2得到的燃烧气体14膨胀，从而驱动涡轮3。利用由涡轮3得到的动力驱动基准压缩机1，并且利用剩余动力驱动发电机4，得到电力。驱动涡轮3的燃烧气体14作为废气15从涡轮3排出。在本实施方式中，基准压缩机1、涡轮3以及发电机4通过旋转轴5相互连结。

在基准机100通常使用的体积流量恒定的定转速的基准压缩机100中，当夏季等空气11的温度变高时，空气11的密度变小，吸入基准压缩机1的空气11的质量流量降低，因此，相应地，供给至燃烧器2的燃料13的流量也必然降低。因此，在基准机100中，吸入基准压缩机1的空气11的温度越高，涡轮3的输出越低。

2.衍生机

对衍生燃气轮机(衍生机)进行说明。

图2是本实施方式的高炉燃气轮机的示意图。图2中，对与图1的基准机100相似的部分标注相同的符号，适当省略说明。如图2所示，高炉燃气轮机200在基准机100的结构单元的基础上，具备气体压缩机21、湿式电除尘器22以及齿轮24。

在炼铁厂等大量产生的高炉气16具有低能量、气压低、含有大量杂质等的性质，难以直接向燃烧器2供给。因此，高炉气16在经过湿式电除尘器22、气体压缩机21等后供给至燃烧器2。具体而言，湿式电除尘器22去除所供给的高炉气16的杂质(灰尘等)，生成低压的高炉气17，供给至气体压缩机21。气体压缩机21压缩低压的高炉气17而生成高压的高炉气18，供给至燃烧器2。燃烧器2将从衍生压缩机201得到的压缩气体12和高压的高炉气18混合并进行燃烧，生成高温的燃烧气体14，供给至涡轮3。从燃烧器2得到的燃烧气体14膨胀，从而驱动涡轮3。利用从涡轮3得到的动力，驱动衍生压缩机201，并且利用剩余的动力驱动发电机4及气体压缩机21。在本实施方式中，在衍生压缩机201与发电机4之间的旋转轴5安装有齿轮24。气体压缩机21经由旋转轴25而连接于齿轮24。也就是说，在本实施方式中，气体压缩机21经由齿轮24而与发电机4并联于衍生压缩机201。

3.衍生机的设计及制造

3－1.基准压缩机

图3是表示本实施方式的基准压缩机1的一结构例的整体结构的概要图。如图3所示，基准压缩机1具备外壳54、短轴61、盘62a～62e、间隔件63、动叶片51a～51h、静叶片52a～52h以及抽气室73、74。

外壳54是形成基准压缩机1的外周壁的圆筒状的构件。在外壳54内收纳有短轴61、盘62a～62e、间隔件63、动叶片51a～51h以及静叶片52a～52h。

短轴61配置于外壳54的入口侧(空气11的流向的上游侧)。盘62a～62e相对于短轴61配置于空气11的流向的下游侧。间隔件63相对于盘62a～62e配置于空气11的流向的下游侧。间隔件63具备在涡轮侧延伸而连结于涡轮转子的连接部67。短轴61、盘62a～62e以及间隔件63重叠地配置在空气11的流向上，通过组合螺栓64和螺母65而一体紧固。以基准压缩机1的中心轴L为中心，在同一圆周上等间隔地设有多个组合螺栓64。短轴61、盘62a～62e以及间隔件63与动叶片51a～51h一同构成转子56。此外，在图3示例的结构中，例示了具备五个盘62a～62e的情况，但是盘的个数也可以为六个以上或者四个以下。

在短轴61、盘62a～62e以及间隔件63的外周面与外壳54的内周面之间形成有环状的压缩机流路66。即，压缩机流路66将外壳54的内周面做成外周壁，将短轴61、盘62a～62e以及间隔件63的外周面做成内周壁。被吸入基准压缩机1的空气11在通过压缩机流路66的过程被压缩。

在短轴61、盘62a～62e以及间隔件63的外周面分别沿转子56的周向等间隔地设有多个动叶片51a～51h。动叶片51a～51h从短轴61、盘62a～62e以及间隔件63的外周面向基准压缩机1的外周侧(外壳54的内周面)延伸。此外，在本实施方式中，动叶片51a、51b设于短轴61的外周面，动叶片51c～51g分别设于盘62a～62e的外周面，动叶片51h设于间隔件63的外周面。动叶片51a～51h利用从涡轮得到的动力，与短轴61、盘62a～62e以及间隔件63一同以中心轴L为中心，从下游侧观察，绕顺时针旋转。

在外壳54的内周面，沿转子56的周向等间隔地设有多个静叶片52a～52h。静叶片52a～52h从外壳54的内周面向基准压缩机1的内周侧(短轴61、盘62a～62e以及间隔件63的外周面)延伸。在本实施方式中，静叶片52a经由可变机构70设于外壳54的内周面。也就是说，静叶片52a设置为能够绕在叶片长度方向上延伸的轴而在压缩机流路66中旋转，从而具有抑制涡轮启动时的旋转失速的功能。此外，在本实施方式中，例示出将静叶片52a经由可变机构70而设于外壳54的内周面的情况，但是也可以将多个静叶片经由可变机构70而设于外壳54的内周面。

动叶片51a～51h和静叶片52a～52h在空气11的流向上交替设置。也就是说，从压缩机流路66的入口向下游侧，以成为动叶片51a、静叶片52a、动叶片51b、静叶片52b…的方式交替设置有动叶片和静叶片。在空气11的流向上相邻的一组动叶片和静叶片(静叶片在动叶片的下游侧)构成叶片组。在图3例示的结构中，动叶片51a～51h和静叶片52a～52h从压缩机流路66的入口开始，构成了第一叶片组53a～第八叶片组53h。此外，在以下的说明中，存在将第一叶片组53a称为初级、将第八叶片组53h称为最终级的情况。

相对于初级53a的动叶片51a，在空气11的流向的上游侧设有入口引导叶片(IGV)55。IGV55经由可变机构70而在外壳54的内周面沿转子56的周向等间隔地设有多个。IGV55具有抑制空气11的吸入流量、调节涡轮负载的功能。相对于最终级53h的静叶片52h，在空气11的流向的下游侧设有出口引导叶片46。此外，在本实施方式中，例示了设有一列出口引导叶片46的情况，但是也可以在空气11的流向上设置多个。

抽气室73、74在空气11的流向上排列设置于外壳54。抽气室73、74分别具备抽气狭缝71、72。抽气室73、74经由抽气狭缝71、72与压缩机流路66连通。在本实施方式中，抽气狭缝71在第二叶片组53b的静叶片52b与第三叶片组53c的动叶片51c之间向压缩机流路66开口，抽气狭缝72在第五叶片组53e的静叶片52e与第六叶片组53f的动叶片51f之间向压缩机流路66开口。也就是说，抽气狭缝72形成于压缩机流路66的最下游侧。此外，在本实施方式中例示了基准压缩机1具备两个抽气室73、74的结构，但是也可以构成为具备一个或三个以上的抽气室。

通过了第二叶片组53b的静叶片52b的空气11的一部分经由抽气狭缝71流入抽气室73，通过了第五叶片组53e的静叶片52e的空气11的一部分经由抽气狭缝72流入抽气室74。流入到抽气室73、74的空气(抽气空气)经由设于外壳54的配管(未图示)而用作涡轮叶片的冷却空气、轴承密封空气。在涡轮进行额定运转时，空气11的吸入流量的一部分(例如，4～5％左右)被用作抽气空气。另外，在涡轮启动时，为了避免涡轮叶片的旋转失速，吸引压缩机流路66内的升压空气，排出空气11的吸入流量的一部分(例如30％左右)。

为了避免抽气室73、74的谐振频率与动叶片51c、51f的固有频率的共振、缩小抽气狭缝71、72的流体变动压力对动叶片51c、51f的叶片长度方向的前端部的影响，优选抽气室73、74的抽气狭缝71、72和动叶片51c、51f(也就是，比抽气狭缝71、72靠下游侧的动叶片中的设于最靠近抽气狭缝71、72的位置的动叶片)以使空气11的流向的重叠量变小的方式设置。

在最终级53h的动叶片51h与静叶片52h之间形成有内周抽气狭缝31，从而在压缩机流路66的内周侧形成内周抽气构造。通过了动叶片51h的空气被内周抽气狭缝31吸引，例如被用作盘62a～62e的冷却空气、用于抑制从压缩机流路66向盘62a～62e间的空气11的泄漏流的密封空气。在内周抽气狭缝31，与抽气室73、74的抽气狭缝71、72不同，因为流入高速旋转的转子56与静止体之间的空间，所以流动非常复杂，从而推定出，相对于最终级53h的动叶片51h及静叶片52h，流体变动压力变大。因此，动叶片51h设计为叶片刚性比作为前级的第七叶片组53g的动叶片51g高，静叶片52h也设计为在内周侧设置管套75来使叶片刚性提高。

经由抽气部(未图示)而流入的空气11沿设于基准压缩机1的上游侧的抽气充气腔33的形状向沿旋转轴L的方向换向进行流动(图3所示的结构中，空气11沿抽气充气腔33的形状转向90度)，流入压缩机流路66内。利用以中心轴L为中心旋转的动叶片，赋予流入到压缩机流路66内的空气11动能，以上升到全压及全温的状态从动叶片流出。从动叶片流出的空气11向沿下游侧的静叶片的形状的方向换向进行流动。此时，空气11的速度比流入静叶片时减小，因此被动叶片赋予的动能变换成压力。其结果，空气11的压力上升。之后，利用在空气11的流向上交替排列的动叶片及静叶片，空气11升压。因此，在压缩机流路66中，相对于空气11的流动，成为逆压力梯度，因此空气11越在压缩机流路66流向下游侧，越容易从叶片面剥离。

3－2.与沿用基准机相关的探讨

在此，考虑以下情况：以基准机100为基础，直接使用基准压缩机1来制造高炉燃气轮机。

图4是例示直接沿用基准压缩机1而制造的高炉燃气轮机的压缩机流量与压力比的关系的图。线A表示在应用范围内，相对于压缩机流量，能够确保喘振裕度的极限压力比。在高炉燃气轮机在处于比线A靠下侧(低压力比侧)工作点I工作的情况下，具有充分的喘振裕度。在高炉气的能量从在工作点I工作时开始增加的情况下，若为了保持涡轮输出恒定而减少燃料流量，则向涡轮供给的燃烧气体的流量减少，因此若维持压缩机流量，则基准压缩机1的压力比减小，工作点从点I降低至点II。但是，在高炉气的能量从在工作点I工作时开始减少的情况下，若为了保持涡轮输出恒定而增加燃料流量，则向涡轮供给的燃烧气体的流量增加，因此基准压缩机1的压力比增加，工作点从点I超过线A而上升至点III。如上所述，若在比线A靠上侧(高压力比侧)的工作点III工作，则存在产生基准压缩机1的喘振的可能性。另外，在现有设备的情况下，若考虑由于大气温度的变化、因经时而引起的压缩机的动叶片及静叶片的脏污等，喘振裕度减少，则对于工作点可能成为点III，作为燃气轮机设备，得不到充分的可靠性。而且，受高炉气中含有的杂质的影响，对高炉气进行升压的气体压缩机暴露于腐蚀环境，气体压缩机的动叶片及静叶片脏污，从而存在气体压缩机的动力增加的可能性。该情况下，若为了维持涡轮输出恒定而增加燃料流量，则也存在基准压缩机1的压力比增加，喘振裕度减小的可能性。

因此，以如下方式制造衍生压缩机很重要，即使压力比比基准压缩机1高，并且使喘振裕度的极限压力比上升至比基准压缩机1靠高压力比侧(在图4例示的情况下，使喘振裕度的极限压力比从线A上升至线B)。

3－3.衍生压缩机的制造

图5是表示本实施方式的衍生压缩机201的一结构例的整体结构的概要图，图6是表示本实施方式的衍生压缩机201的制造顺序的流程图。图5中，对与基准压缩机1等同的部分标注相同的符号，适当省略说明。以下，对衍生压缩机201的设计、制造顺序进行说明。

·步骤S1

选择基准机100。例如，可以选择与衍生机200要求的涡轮输出相同的涡轮输出的机型作为基准机100。此外，在根据已有的基准机制造衍生机的情况下，省略本步骤。

·步骤S2

计算向基准压缩机1添加的追加级的级数。在本实施方式中，基于因燃料的成分的变动而引起的衍生压缩机201的压力比的上升值，计算追加级的级数。具体而言，推定因燃料的成分的变化而引起的压力比的变动幅度，以极限压力比大于变动的压力比的上升值的方式计算追加级的级数。例如，在因燃料的成分的变动而引起的压力比的变动幅度推定为±3～5％左右的情况下，压力比的上升值的变动最大为5％左右，因此若考虑通常的基准压缩机的最终级附近的级压力比为1.1左右，则不影响整个基准压缩机的压力比，追加级的级数计算为1～2级。

·步骤S3

确定添加追加级的位置。在本实施方式中，在满足以下的条件(i)的位置添加追加级。

(i)基准压缩机的最终级与其前一叶片组之间

理由

图7是本实施方式的基准压缩机1的第七叶片组53g及最终级53h的动叶片51g、51h的概要图，图8是本实施方式的衍生压缩机201的第七叶片组53g、追加级53i以及最终级53h的动叶片51g、动叶片51i、动叶片51h的概要图。

如上所述，在本实施方式中，使最终级53h的动叶片51h的叶片刚性比上段(第七叶片组53g)的动叶片51g高。具体而言，如图7所示，在将动叶片51g、51h的最大厚度设为T1、T2，将叶片弦长度设为L1、L2的情况下，以T1＜T2及L1＜L2的方式形成动叶片51g、51h。另外，在将动叶片51g、51h的叶片间距长度(沿转子56的周向的与叶片张数对应的因素)设为P1、P2的情况下，以动叶片51g、51h的弦节比(叶片弦长度L1、L2与叶片间距长度P1、P2的比率L1/P1、L2/P2)成为大致相等的方式设置动叶片51g、51h。也就是说，以沿动叶片51h的转子56的周向的叶片张数比动叶片51h少的方式设置动叶片51g、51h。

假设，在将追加级53i添加在最终级53h的下游侧的情况下，若考虑内周抽气，则需要将追加级53i的动叶片51i的最大厚度设为T2，将叶片弦长度设为L2，但是若增大最大厚度，则叶片面气动损失增加，因此压缩机效率降低。另一方面，为了抑制叶片面气动损失，若将追加级53i的动叶片51i的最大度设为T1、将叶片弦长度设为L1，则存在由于因内周抽气而引起的流体变动压力的影响而追加级53i的动叶片51i损伤的可能性。而且，若将追加级53i添加至最终级53h的下游侧，则需要改变设有动叶片51h的间隔件63的凹陷部、组合螺栓紧固部、动叶片植设部等的构造，成本及设计时间增加。另外，假设，在将追加级53i添加至最终级53h的下游侧，将最终级53h的动叶片51h的叶片弦长度及叶片最大厚度设为L1、T1的情况下，弦节比(L1/P2)比将叶片弦长度及叶片最大厚度设为L2、T2的情况小。于是，叶片负载增加，叶片面气动损失增加，因此压缩机效率降低。

另一方面，一般情况下，轴流压缩机构成为从初级向下游，压缩机流路逐渐减小。因此，例如，若向压缩机流路的尽量靠下游侧添加追加级，则能够将追加级53i的动叶片51i做成短叶片。

因此，在本实施方式中，在最终级53h与其前一级(第七叶片组53g)之间添加追加级53i，如图8所示，将追加级53i的动叶片51i的叶片最大厚度及叶片弦长度做成T1、L1。此外，也可以对追加级53i的静叶片52i使用第七叶片组53g的静叶片52g等。

在基准压缩机具备压缩机流路的内径及外径恒定的区域的情况下，还可以在满足以下的条件(ii)的位置添加追加级。

(ii)基准压缩机的最终级的上游侧且压缩机流路的内径及外径恒定的区域

理由

一般情况下，在基准压缩机的压缩机流路的内周壁及外周壁，边界层较多，因此在基准压缩机的下游级侧，二次流动损失增加。因此，在基准压缩机的下游级侧，需要使叶片长度与叶片弦长度的比率即纵横比为恒定值(例如，1.2)以上。另外，在基准压缩机的下游级侧，空气成为高温，因此若考虑从涡轮的启动到额定运转及停止时，则由于转子与外壳的热容量的差，两者的热膨胀量产生时间差。特别地，若在涡轮停止时外壳的热膨胀量比转子先缩小，则存在动叶片和外壳的内周面接触而动叶片损伤的可能性。另一方面，若充分确保动叶片的叶片长度方向的前端部与外壳的内周面的间隙，则存在在涡轮额定运转时，上述的间隙增加而压缩机效率降低的可能性，因此需要将上述的间隙设定为最佳的值。因此，在基准压缩机的下游级侧，为了容易设定动叶片及静叶片的叶片长度方向的前端部与外壳的内周面的间隙，使压缩机流路的内径及外径恒定是有用的。

而且，因为，在基准压缩机具备压缩机流路的内径及外径恒定的区域的情况下，若在基准压缩机的最终级的上游侧的该区域添加追加级，则追加级能够使用基准压缩机的叶片组。

在基准压缩机具备抽气狭缝的情况下，还可以在满足以下的条件(iii)的位置添加追加级。

(iii)比基准压缩机的最终级靠上游侧且抽气室的抽气狭缝的下游侧

理由

在基准压缩机具备抽气狭缝的情况下，若在比抽气狭缝靠上游侧添加追加级，则需要改变抽气狭缝的位置，因此需要改变抽气狭缝72周边的结构单元(例如，外壳54等)。于是，成本及设计时间增加。

因此，在基准压缩机具备抽气狭缝的情况下，在比基准压缩机的最终级靠上游侧且抽气狭缝的下游侧添加追加级。此外，在基准压缩机具备多个抽气狭缝的情况下，根据上述的理由，在比基准压缩机的最终级靠上游侧且最下游侧的抽气狭缝的下游侧添加追加级。

另一方面，在向基准压缩机的最终级的上游侧且最下游侧的抽气狭缝的下游侧添加了追加级的情况下，可能存在不能确保涡轮叶片冷却空气的压缩机侧的空气与涡轮侧的空气的差压(考虑配管压损及叶片冷却压损)的可能性。该情况下，以能够确保考虑到配管压损及叶片冷却压损的差压的方式使抽气狭缝向下游侧移动，只要能够供给最佳的差压的涡轮叶片冷却空气即可。根据这样的结构，能够削减冷却空气量，能够提高燃气轮机的效率。

在图5示例的结构中，图3示例的基准压缩机1具备压缩机流路66的内径及外径恒定的区域(第六叶片组53f～第七叶片组53g)，且具备多个抽气狭缝71、72，因此在最终级53h与其前一个叶片组53g之间，在压缩机流路66的内径及外径恒定的区域且设于最下游侧的抽气狭缝72的下游侧，添加了具备动叶片51i、静叶片52i以及盘62f的追加级53i。此外，图5示例了添加了一级追加级的情况，在添加两级以上的追加级的情况下，只要添加至满足上述的条件(i)～(iii)的位置即可。

·步骤S4

以符合规格的方式更新基准压缩机1的结构单元(例如，外壳54、短轴61、盘62a～62e、间隔件63、动叶片51a～51h、静叶片52a～52h等)中的随着在步骤S3添加追加级53i而不符合规格的结构单元，沿用规格共通的结构单元，设计衍生压缩机201。此外，在本实施方式中，规格是结构单元应满足的要求事项。

(a)更新的结构单元

图5示例的结构中，由于添加追加级53i，从而需要将转子56在空气11的流向上延伸。另一方面，在抑制转子56的振动、确保衍生压缩机201的可靠性的基础上，有时限制转子56的长度。与之相对，在本实施方式中，使间隔件63的与涡轮侧的连接部67缩短追加级53i的量。即，使衍生压缩机201与涡轮之间靠近追加级53i的量。

而且，在图5示例的结构中，将外壳54在空气11的流向上延伸追加级53i的量。

(b)沿用的结构单元

在图5示例的结构中，将追加级53i的盘62f做成与最终级53h的前级(第七叶片组53g)的盘62e相同的构造。另外，将追加级53i的动叶片51i做成与追加级53i的前级(第七叶片组53g)的动叶片51g相同的形状。

而且，在图5示例的结构中，沿用基准压缩机1的最终级53h的静叶片52h及出口引导叶片46。以下，详细进行说明。

图9是表示本实施方式的基准压缩机1及衍生压缩机201的静叶片的流出角分布的图。

一般情况下，在压缩机中，通过静叶片而使空气流转向，因此静叶片的流出角越靠下游段侧越大。因此，如图9所示，就静叶片的流出角而言，基准压缩机1及衍生压缩机201均在最终级53h的静叶片52h成为最大。通过了最终级53h的动叶片51h的空气11在静叶片52h转向而进行流动，利用设于静叶片52h的下游侧的出口引导叶片翼46使回旋成分成为零，供给至设于下游侧的扩散器。

在本实施方式中，将追加级53i添加至比最终级53h靠上游侧，使最终级53h的静叶片52h的流出角在添加追加级53i的前后相同。因此，能够使衍生压缩机201的出口引导叶片的转向角与基准压缩机1的出口引导叶片46相同。因此，可以认为对衍生压缩机201的最终级的静叶片及出口引导叶片沿用基准压缩机1的最终级53h的静叶片52h及出口引导叶片46，具有合理性。

·步骤S5

基于步骤S4的设计，制造衍生压缩机201。此外，在根据已有的基准机制造衍生机的情况下，可以在步骤S4中更新(a)示例的结构单元，装入已有的基准机的基准压缩机。

此外，衍生机200使用在步骤S4制造出的衍生压缩机201来制造。

(效果)

(1)在本实施方式中，在基准压缩机1的最终级53h与其前一级之间添加至少一个追加级53i，从而设计及制造衍生压缩机201。因此，相比基准压缩机1，能够增加衍生压缩机201的喘振压力比，对于燃料的成分的变动，能够确保压缩机的喘振裕度。另外，能够抑制追加级53i的大型化。

(2)在本实施方式中，在基准压缩机1具备压缩机流路66的内径及外径恒定的区域的情况下，在基准压缩机1的最终级53h的上游侧且压缩机流路66的内径及外径恒定的区域添加至少一个追加级53i。因此，能够将追加级53i做成与其前级或后级相同的构造，能够对追加级53i沿用基准压缩机1的具有设计及制造的实际效果的叶片组。因此，在上述的效果基础上，能够抑制成本的增加，对于从基准压缩机1沿用来的叶片组，不进行改动并进行验证等，能够确保可靠性，因此能够缩短设计时间。

(3)在本实施方式中，在比基准压缩机1的最终级53h靠上游侧且抽气狭缝72的下游侧添加至少一个追加级53i。因此，无需改变抽气狭缝72的位置，能够对抽气狭缝72周边的结构单元沿用具有设计及制造的实际效果的基准压缩机1的结构单元。因此，在上述的效果的基础上，能够抑制成本的增加，对于从基准压缩机1沿用来的叶片组，不进行改动并进行验证等，能够确保可靠性，因此能够缩短设计时间。

(4)在本实施方式中，将追加级53i的动叶片51i的叶片最大厚度及叶片弦长度做成T1、L1。因此，对动叶片51i例如能够沿用追加级53i的前级(第七叶片组53g)的动叶片51g，因此能够抑制衍生压缩机201的效率，确保叶片可靠性。另外，使追加级53i的动叶片51i的叶片弦长度比最终级53h的动叶片51h短，因此能够抑制因添加追加级53i而引起的转子56的长度的增加量，抑制转子56的振动。

(5)在本实施方式中，将追加级53i的盘62f做成与基准压缩机1的最终级53h的前级(第七叶片组53g)的盘62e相同的构造，将衍生压缩机201的间隔件的盘部做成与基准压缩机1的间隔件63的盘部相同的构造，将追加级53i的动叶片51i做成与前级(第七叶片组53g)的动叶片51g相同的形状，将基准压缩机1的最终级53h的静叶片52h及出口引导叶片46沿用于衍生压缩机201。因此，对于衍生压缩机201的上述的各结构单元，无需重新进行设计等，因此能够抑制成本的增加，另外，不进行改动并验证可靠性等，能够确保可靠性，因此能够缩短设计时间。

(6)在本实施方式中，能够缩短与间隔件63的与涡轮侧的连接部67。因此，即使在限制转子56的长度的情况下，也能够通过将间隔件63的与涡轮侧的连接部67缩短追加级53i的量，从而最小限度地抑制基准压缩机1的结构单元的更新部位，并且添加追加级53i。

＜第二实施方式＞

(结构)

图10是利用了废热回收锅炉的蒸汽的燃气轮机(以下，废热利用燃气轮机)的示意图。废热利用燃气轮机构成为能够将废热回收锅炉的全部蒸汽能量导入燃气轮机，从而能够不使用类似于复合循环的蒸汽涡轮而得到更高的效率。在图10中，对与图1的基准机100相似的部分标注相同的符号，适当省略说明。如图10所示，废热利用燃气轮机300具备衍生压缩机201作为作为压缩机，在基准机100的结构单元基础上，具备废热回收锅炉81及水回收装置82。

废热回收锅炉81利用从涡轮3排出的废气15回收废热，利用从水回收装置82供给的水分93生成高温蒸汽94。废热回收锅炉81向燃烧器喷射所生成的高温蒸汽94。燃烧器2混合所喷射的高温蒸汽94和燃料13，并进行燃烧，产生高温的燃烧气体14，供给至涡轮3。驱动涡轮3的燃烧气体14作为废气15而从涡轮3排出，供给至废热回收锅炉81。供给至废热回收锅炉81的废气15通过热交换进行热回收，作为尾气91从废热回收锅炉81排出。从废热回收锅炉81排出的尾气91供给至水回收装置82。水回收装置82用冷却水冷却尾气91的水分而进行凝缩，并回收水分。在水回收装置82回收了水分的尾气91作为尾气92从水回收装置82排出。被水回收装置82回收的水分93在进行水处理后，一部分用于水回收装置82的喷雾水，一部分供给至废热回收锅炉81，用于生成高温蒸汽94。

(效果)

假设，在对图10示例的废热利用燃气轮机300的压缩机直接沿用基准压缩机1的情况下，因为向利用基准压缩机1得到的压缩空气12喷射高温蒸汽94，所以相比基准压缩机1的吸入量，向涡轮3供给的燃烧气体14的流量增加。因此，基准压缩机1的压力比增加，存在喘振裕度减小的可能性。另外，由于大气温度的变化、因经时而引起的压缩机的动叶片及静叶片的脏污等，从而也存在喘振裕度减小的可能性。因此，使喘振裕度的极限压力比向比基准压缩机1靠高压力比侧上升，确保充分的喘振裕度是重要的。

与之相对，本发明的衍生压缩机201如第一实施方式所说明地，相比基准压缩机1，能够确保喘振裕度，能够确保燃气轮机的可靠性。因此，不限于高炉涡轮，对于废热燃气轮机，本发明也能够合适地应用。也就是说，本发明的应用对象是具备轴流压缩机的燃气轮机，燃气轮机的形态没有特别限定。

＜其它＞

本发明不限定于上述的各实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细地说明的例，而不限定于必须具备说明了的所有的结构。例如，可以向某实施方式的结构添加其它实施方式的结构、删除各实施方式的结构的一部分。

在第一实施方式中，例示了在满足条件(i)的位置、满足条件(i)、(ii)的位置、以及满足条件(i)、(ii)、(iii)的位置添加追加级53i的情况。但是，本发明的本质的效果是提供一种对于燃料的成分的变动，能够确保压缩机的喘振裕度的燃气轮机的制造方法，只要能够得到该本质的效果，就不必限定于上述的情况。例如，也可以在仅满足条件(ii)的位置、或仅满足要件(iii)的位置添加追加级53i。主要地，能够在至少满足条件(i)、条件(ii)以及条件(iii)中任一个的位置添加追加级53i。

在第一实施方式中，示例了将间隔件63的与涡轮侧的连接部缩短追加级53i的量的结构。但是，只要能够得到上述的本质的效果，就不必限定于上述的结构。例如，也可以使基准压缩机1的比添加追加级53i的位置靠上游侧的结构单元向上游侧移动追加级53i的量，再添加追加级53i。该情况下，不必缩短间隔件63的与涡轮侧的连接部，因此能够沿用基准压缩机1的间隔件63。另外，也可以缩短间隔件63的与涡轮侧的连接部，并且使基准压缩机1的比添加追加级53i的位置靠上游侧的结构单元向上游侧移动，在整个转子56确保追加级53i的量的间隙，再添加追加级53i。

符号说明

1—基准压缩机，46—出口引导叶片，51a～51i—动叶片，52a～52i—静叶片，53a～53h—第一～第八叶片组(最终级)，53i—追加级，62a～62f—盘，63—间隔件，66—压缩机流路，67—连接部，71、72—抽气狭缝，73、74—抽气室，100—基准燃气轮机(基准机)，200—衍生燃气轮机(衍生机)，201—衍生压缩机。

Claims (14)

1.一种燃气轮机的制造方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的制造方法的特征在于，

以在比上述基准压缩机的最终级靠上游侧且上述基准压缩机的抽气室的抽气狭缝的下游侧添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部，

基于上述设计来制造上述衍生燃气轮机的压缩机，并制造上述衍生燃气轮机。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

上述抽气狭缝是上述基准压缩机所具备的多个抽气狭缝中设于最下游侧的抽气狭缝。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

添加上述追加级的位置被包含于压缩机流路的内径及外径为恒定的区域。

4.一种燃气轮机的制造方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的制造方法的特征在于，

以在上述基准压缩机的最终级的上游侧且压缩机流路的内径及外径为恒定的区域添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部，

基于上述设计来制造上述衍生燃气轮机的压缩机，并制造上述衍生燃气轮机。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

添加上述追加级的位置是上述基准压缩机的抽气室的抽气狭缝的下游侧的位置。

6.一种燃气轮机的制造方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的制造方法的特征在于，

以在上述基准压缩机的最终级与其前一级之间添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部，

基于上述设计来制造上述衍生燃气轮机的压缩机，并制造上述衍生燃气轮机。

7.根据权利要求1或4或6所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

将上述追加级的盘做成与上述基准压缩机的最终级的前级的盘相同的构造。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

将上述衍生燃气轮机的压缩机的间隔件做成与上述基准压缩机的最终级的间隔件相同的构造。

9.根据权利要求1或4或6所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

将上述追加级的动叶片做成与上述追加级的前级的动叶片相同的形状。

10.根据权利要求1或4或6所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

将上述基准压缩机的最终级的静叶片及出口引导叶片作为上述衍生燃气轮机的压缩机的最终级的静叶片及出口引导叶片。

11.根据权利要求1或4或6所述的燃气轮机的制造方法，其特征在于，

基于与燃料状态的变动相应的压力比上升值，计算上述追加级的级数。

12.一种燃气轮机的设计方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的设计方法的特征在于，

以在比上述基准压缩机的最终级靠上游侧且上述基准压缩机的抽气室的抽气狭缝的下游侧添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，并设计上述衍生燃气轮机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部。

13.一种燃气轮机的设计方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的设计方法的特征在于，

以在上述基准压缩机的最终级的上游侧且压缩机流路的内径及外径为恒定的区域添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，并设计上述衍生燃气轮机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部。

14.一种燃气轮机的设计方法，由具备基准压缩机的基准燃气轮机制造不同循环的衍生燃气轮机，上述燃气轮机的设计方法的特征在于，

以在上述基准压缩机的最终级与其前一级之间添加至少一个追加级的方式设计上述衍生燃气轮机的压缩机，并设计上述衍生燃气轮机，

上述压缩机的各级包含成为一组的动叶片和静叶片，

在上述的设计中，沿用上述基准压缩机的各级的静叶片以及动叶片，并缩短上述基准压缩机的最终级的间隔件与涡轮侧的连接部。