CN113266466A - 双轴式燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制能量效率的降低，并使双轴式燃气轮机紧凑化的双轴式燃气轮机。本发明具备：压缩机；高压涡轮，具有与压缩机的旋转轴连结的第一轴；低压涡轮，具有与第一轴不同的第二轴，在与高压涡轮的轴线(O1)方向之间隔开间隔地设于同轴上；中间流路(13)，设于高压涡轮的最终级动叶(14)与低压涡轮的初级动叶(15)的轴线(O1)方向之间，用于将燃烧气体从高压涡轮供给至低压涡轮；以及支柱(16)，配置于中间流路内，兼作低压涡轮的初级静叶，在将最终级动叶的出口的中间流路的环状流路面积设为A、将支柱的前缘(16a)位置的中间流路的环状流路面积设为B、将支柱的后缘(16b)位置的中间流路的环状流路面积设为C时，满足B/A>C/B。

Description

双轴式燃气轮机
技术领域
本公开涉及一种双轴式燃气轮机。
背景技术
以往，已知以不同的轴设置高压涡轮和低压涡轮，将穿过高压涡轮后的燃烧气体经由中间管道供给至低压涡轮的双轴式燃气轮机。
例如，重型的双轴式燃气轮机能任意调节、选择旋转轴的转速，能实现宽转速域中的驱动，此外，在起动时，使压缩机驱动用涡轮旋转的起动用马达的起动时扭矩较小即可，而且具有维护性良好等较多的优点，因此多用作各种工业机械、发电装置等的涡轮，特别是工业机械的驱动用涡轮。
双轴式燃气轮机与单轴式燃气轮机相比轴数增加，相应地，重量、轴长增大。因此，在双轴式燃气轮机中，要求尽可能紧凑。
关于这一点，在专利文献1中，公开了一种采用将设于中间管道的支柱兼作静叶的设计，即支柱/静叶一体型，来谋求轴长缩短的航空发动机用的双轴式燃气轮机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2019/0136702号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，像专利文献1的双轴式燃气轮机那样，在采用将设于中间管道的支柱兼作静叶的设计的情况下，能使双轴式燃气轮机的轴长缩短，另一方面，存在由于设有支柱的轴向位置范围内的流速高而产生大的能量损耗的问题。
本公开鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够谋求紧凑化并且抑制燃烧气体的能量损耗的双轴式燃气轮机。
技术方案
本公开的双轴式燃气轮机的一个方案具备：压缩机；高压涡轮，具有与所述压缩机的旋转轴连结的第一轴；低压涡轮，具有与所述第一轴不同的第二轴，在与所述高压涡轮的轴线方向之间隔开间隔地设于同轴上；中间流路，设于所述高压涡轮的最终级动叶与所述低压涡轮的初级动叶的所述轴线方向之间，用于将燃烧气体从所述高压涡轮供给至所述低压涡轮；以及支柱，配置于所述中间流路内，兼作所述低压涡轮的初级静叶，在将所述最终级动叶的出口的所述中间流路的环状流路面积设为A、将所述支柱的前缘位置的所述中间流路的环状流路面积设为B、将所述支柱的后缘位置的所述中间流路的环状流路面积设为C时，满足B/A>C/B。
有益效果
在本公开的双轴式燃气轮机的一个方案中，通过将设于中间流路的支柱兼作低压涡轮的初级静叶，能缩短尺度(轴长)，谋求紧凑化。
除此以外，在本公开的双轴式燃气轮机的一个方案中，通过将支柱的上游侧的中间流路的面积放大率B/A设定为比支柱的轴线方向范围内的中间流路的面积放大率C/B大，能在燃烧气体穿过高压涡轮的最终级动叶的出口后至流入支柱为止的期间使流动减速。因此，能抑制支柱内的损耗。
由此，根据本公开的双轴式燃气轮机的一个方案，能够实现谋求紧凑化并且能抑制燃烧气体的能量损耗的双轴式燃气轮机。
附图说明
图1是表示第一实施方式、第二实施方式的双轴式燃气轮机的图。
图2是表示图1的S部的图，是表示第一实施方式、第二实施方式的双轴式燃气轮机的中间流路区间部(中间流路)的图。
图3是表示比较例与第一实施方式、第二实施方式的双轴式燃气轮机的中间流路的流路面积比的不同的图。
图4是表示比较例与第一实施方式、第二实施方式的双轴式燃气轮机的中间流路的流路面积A、B、C的位置的图。
图5是表示从第二实施方式的双轴式燃气轮机的高压涡轮流入中间流路的燃烧气体的流动的图。
图6是表示第二实施方式的双轴式燃气轮机的高压涡轮的最终级静叶的基准叶型、比中间位置靠径向内侧部分的叶型的图。
图7是表示第二实施方式的双轴式燃气轮机的高压涡轮的最终级静叶的主视图。
图8是表示第二实施方式的双轴式燃气轮机的高压涡轮的最终级静叶的设置状态的变更例的图。
图9是表示第二实施方式的双轴式燃气轮机的高压涡轮的最终级静叶的喉部的状态的一个例子的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照图1至图4，对第一实施方式的双轴式燃气轮机进行说明。在此，本实施方式的双轴式燃气轮机涉及适合于用作各种工业机械、发电装置等的重型的燃气轮机的双轴式燃气轮机。不过，本公开的双轴式燃气轮机当然也可以用作航空器用(航空发动机用)等其他用途的燃气轮机。
本实施方式的双轴式燃气轮机1如图1所示，具备：压缩机驱动侧涡轮部(燃气发生器部)2和输出侧涡轮部(动力涡轮部)3。双轴式燃气轮机1构成为通过输出侧涡轮部3来驱动工业机械、发电电动机等负载设备10。此外，双轴式燃气轮机1具备未图示的控制装置、内包压缩机驱动侧涡轮部2和输出侧涡轮部3的涡轮壳体等。
压缩机驱动侧涡轮部2具备：压缩机4，对从大气中引入的空气R1进行压缩而生成压缩空气R2；燃烧器5，将从压缩机4输送的压缩空气R2与燃料混合并使其燃烧，生成燃烧气体R3；以及高压涡轮6，经由兼作高压涡轮6的转子的第一轴(燃气发生器轴)7与压缩机4同轴连接。
在压缩机驱动侧涡轮部2中，高压涡轮6通过从燃烧器5输送的高温/高压的燃烧气体R3而旋转，高压涡轮6的旋转动力通过第一轴7传递至压缩机4，压缩机4被驱动。需要说明的是，第一轴7兼作高压涡轮6的转子。
在压缩机4中，在空气引入口设有IGV(入口引导叶)。IGV由IGV驱动装置驱动，能够通过调整IGV的开度来调整压缩机的空气引入量。
输出侧涡轮部3以低压涡轮8为主要的构成要素。
低压涡轮8与负载设备10经由兼作低压涡轮8的转子的第二轴(动力涡轮轴)9连接。
从高压涡轮6输送驱动高压涡轮6而压力降低的燃烧气体R4，本实施方式的低压涡轮8由该燃烧气体R4旋转驱动。通过低压涡轮8获得的旋转动力被传递至负载设备10，并驱动该负载设备10。需要说明的是，驱动了低压涡轮8的燃烧气体R5作为废气而被排出。
本实施方式的双轴式燃气轮机1如图1、图2、图3、图4所示，在压缩机驱动侧涡轮部2与输出侧涡轮部3之间，即在高压涡轮6与低压涡轮8的轴线O1方向之间，设有具备中间管道11(中间流路13)的中间流路区间部(中间流路区间)12，所述中间管道11(中间流路13)用于将燃烧气体R4从高压涡轮6供给输送至低压涡轮8。
中间管道11为具备配置于第一轴和第二轴的轴线和轴线O1上的内管11a和外管11b的圆环状的双重管道构造。中间管道11为内管11a与外管11b之间的空间使燃烧气体R4流通的中间流路13。
中间流路13(中间管道11)设于高压涡轮6的最终级动叶14与低压涡轮8的初级动叶15的轴线O1方向之间，将燃烧气体R4从高压涡轮6供给至低压涡轮8。
此外，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，配置于中间流路13内的支柱16构成为兼作低压涡轮8的初级静叶。需要说明的是，兼作低压涡轮8的初级静叶的支柱16在中间流路13内在轴线O1的周围呈放射状地配置有多个。
而且，通过采用将支柱16兼作低压涡轮8的初级静叶的支柱/静叶一体型，本实施方式的双轴式燃气轮机1可以缩短轴长(中间流路区间部12等的长度)而实现紧凑化。
需要说明的是，兼作静叶的支柱/静叶一体型的支柱16是指，具有作为静叶的叶型形状的支柱。
通过像这样缩短中间流路区间部12的长度，本实施方式的中间流路13如图2、图3、图4所示，以从高压涡轮6侧朝向低压涡轮8侧的同时向径向外侧扩展的方式相对于轴线O1倾斜。此外，本实施方式的中间流路13设有用于使中间流路13向径向外侧扩展的平滑的阶梯部13a，通过该阶梯部13a谋求进一步的紧凑化。
在本实施方式中，中间流路13满足以下条件：划定中间流路13的径向内侧的边界的轮毂侧壁(中间管道11的内管11a)相对于轴线O1的最大倾斜角度θ1为30°以上。而且，中间流路13满足以下条件：划定中间流路13的径向外侧的边界的顶端侧壁(中间管道11的外管11b)相对于轴线O1的最大倾斜角度θ2为40°以上。
而且，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，如图1和图2所示，第一轴7的比压缩机4向轴线O1方向前方侧延伸出的一端部7a侧和压缩机4与高压涡轮6之间的中间部分别通过轴承(静止构件)17而被轴支承。第二轴9通过轴承18来轴支承低压涡轮8与负载设备10之间的中间部。
由此，在中间流路区间部12中没有轴承17、18，与在中间流路区间部12设置轴承17、18的情况相比，能进一步使中间流路区间部12的长度变短。由此，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，使中间流路13向径向外侧大幅扩展，谋求更进一步的紧凑化。
另一方面，在中间流路区间部12中，如图2所示，在高压涡轮6与低压涡轮8的轴线O1方向之间，并且在比中间流路13(中间管道11的内管11a)靠径向内侧，设有划分高压涡轮6与低压涡轮8的静止构件的压力分隔壁20。该压力分隔壁20设为由支柱16保持，从中间管道11的内管11a向径向内侧延伸，划分高压涡轮6与低压涡轮8。
在此，如上所述，在支柱16兼作静叶，并且中间流路区间部12较短、中间流路13向径向外侧大幅扩展的情况下，在穿过支柱16时恐怕会产生较大的损耗。
相对于此，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，如图3、图4(图2)所示，在将高压涡轮6的最终级动叶14的出口的中间流路13的环状流路面积设为A、将支柱16的前缘16a位置的中间流路13的环状流路面积设为B、将支柱16的后缘16b位置的中间流路13的环状流路面积设为C时，中间流路13构成为满足B/A>C/B。
在此，上述的各流路面积A、B、C表示轴线O1正交方向的纵截面的流路面积。
此外，作为环状流路面积A的基准的“最终级动叶的出口”是指，在最终级动叶14的后缘的轴线O1方向位置根据叶高度位置而变化的情况(即，最终级动叶14的后缘与径向不平行的情况)下，以最终级动叶14的后缘中最靠轴线O1方向下游侧的点为基准，来定义环状流路面积A。由于环状流路面积A为“环状”流路的面积，因此为中间流路13中不存在最终级动叶14的轴线O1方向位置的流路面积。
同样地，作为环状流路面积B的基准的“支柱的前缘位置”是指，在兼作静叶的支柱16的前缘16a的轴线O1方向位置根据叶高度位置变化的情况(即，支柱16的前缘16a与径向不平行的情况)下，以支柱16的前缘16a中最靠轴线O1方向上游侧的点为基准，来定义环状流路面积B。由于环状流路面积B为“环状”流路的面积，因此为中间流路13中的从支柱16的前缘16a稍微靠上游侧的不存在支柱16的轴线O1方向位置的流路面积。
此外，作为环状流路面积C的基准的“支柱的后缘位置”是指，在兼作静叶的支柱16的后缘16b的轴线O1方向位置根据叶高度位置变化的情况(即，支柱16的后缘16b与径向不平行的情况)下，以支柱16的后缘16b中最靠轴线O1方向下游侧的点为基准，来定义环状流路面积C。由于环状流路面积C为“环状”流路的面积，因此为中间流路13中不存在支柱16的轴线O1方向位置的流路面积。
在本实施方式的双轴式燃气轮机1的中间流路13中，中间流路13的环状流路面积A与中间流路13的环状流路面积C的面积比C/A为1.8以上(C/A≥1.8)。
例如，如图3、图4所示，与比较例1～3的中间流路的构造相比，本实施方式的双轴式燃气轮机1的中间流路13构成为面积比B/A大、面积比C/B小、面积比C/A与以往大致相同。
即，在图3的案例1和案例2的例子中，在进入兼作静叶的支柱16之前使环状面积放大，抑制了支柱16内的环状面积的放大率。此外，在C/A成为大约恒定的这一制约下，确保了在支柱16的上游侧的面积放大量较大。
并且，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，首先，通过使设于中间流路13的支柱16兼作低压涡轮8的初级静叶，能够缩短轴长，并谋求紧凑化。
而且，通过将支柱16的上游侧的中间流路13的面积放大率B/A设定为比支柱16的轴线O1方向范围内的中间流路13的面积放大率C/B大，能在燃烧气体R4穿过高压涡轮6的最终级动叶14的出口后至流入支柱16为止的期间使其流动减速。
即，将支柱16的上游侧的中间流路13的环状面积放大率设定为比以往大，另一方面，将需要在设置有支柱16的轴向位置范围内放大的中间流路13的环状面积放大率抑制得比以往小，由此，能使直至流入支柱16为止的燃烧气体R4的流动充分减速，能够降低/抑制穿过在周向上相邻的支柱16之间时的能量损耗。
由此，根据本实施方式的双轴式燃气轮机1，能够实现在谋求紧凑化的同时能抑制燃烧气体的能量损耗的双轴式燃气轮机1。
此外，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，通过使C/A≥1.8，确保了C/A较大并且能使中间流路13，即中间流路区间部12的轴长变短。由此，能抑制支柱16内的损耗，并且能将尺度抑制得小，能够更进一步高效率地实现紧凑的双轴式燃气轮机1。
接着，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，中间流路13以从高压涡轮6侧朝向低压涡轮8侧并且向径向外侧扩展的方式相对于轴线O1倾斜。
由此，能谋求高效率化，并且缩短轴长，能够谋求以往容易大型化的双轴式燃气轮机1的紧凑化。
此外，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，通过使划定中间流路13的径向内侧的边界的轮毂侧壁(内管11a)相对于轴线O1的最大倾斜角度θ1为30°以上，能谋求高效率化，并且适当地缩短轴长，能够谋求双轴式燃气轮机1的紧凑化。
而且，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，通过使划定中间流路13的径向外侧的边界的顶端侧壁(外管11b)相对于轴线O1的最大倾斜角度θ2为40°以上，仍能谋求高效率化，并且适当地缩短轴长，能够谋求双轴式燃气轮机1的紧凑化。
而且，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，通过兼作静叶的支柱16支承(保持)设于高压涡轮6与低压涡轮8的轴线O1方向之间并且比中间流路13靠径向内侧的、划分高压涡轮6与低压涡轮8的压力分隔壁20而具备该压力分隔壁20，能进一步谋求高效率化并且缩短轴长，能够谋求双轴式燃气轮机1的紧凑化。
此外，通过分别设于比压缩机4向轴线O1方向前方侧延伸出的一端部7a侧和压缩机4与高压涡轮6之间的中间部的轴承17来轴支承第一轴7，能以不在高压涡轮6与低压涡轮8之间的中间流路区间部12设置轴承17的方式轴支承第一轴7。由此，能使中间流路区间部12的轴长变短，能够进一步谋求高效率化并且谋求双轴式燃气轮机1的紧凑化。
以上，对双轴式燃气轮机的第一实施方式进行了说明，但本公开的双轴式燃气轮机并不限定于上述的第一实施方式，可在不超出其要旨的范围内适当变更。
例如，对在中间流路区间部12不存在支承第一轴7的轴承17进行了说明，但也可以构成为在中间流路区间部12设置支承第一轴7的轴承17，通过支柱16支承该静止构件的轴承17。
(第二实施方式)
接着，参照图5至图9(以及图1、图2、图3、图4)，对第二实施方式的双轴式燃气轮机进行说明。在此，本实施方式的双轴式燃气轮机相对于第一实施方式的双轴式燃气轮机的构成，高压涡轮的最终级的静叶的形状、配置不同，其他构成相同。由此，在本实施方式中，对与第一实施方式同样的构成赋予相同标记，省略其详细的说明。
在上述的第一实施方式中，通过将支柱16的上游侧的中间流路13的面积放大率B/A设定为比支柱16的轴线O1方向范围内的中间流路13的面积放大率C/B大，在燃烧气体R4穿过高压涡轮6的最终级动叶14的出口后至流入支柱16为止的期间使其流动减速。并且，通过将需要在设置有支柱16的轴向位置范围内放大的中间流路13的环状面积放大率抑制得比以往小，能使直至流入支柱16为止的燃烧气体R4的流动充分减速，能降低/抑制穿过在周向上相邻的支柱16之间时的能量损耗。
另一方面，像第一实施方式的双轴式燃气轮机1那样，若在燃烧气体R4流入支柱16前的部分较大地放大中间流路13的流路面积，则如图5所示，当燃烧气体R4沿轴向的流动(图5中的虚线箭头M1)流入中间流路13时，恐怕会在顶端侧壁(中间管道11的外管11b)附近产生剥离S1。特别是，在中间流路13具有阶梯部13a时，在顶端侧壁中，在该阶梯部13a附近容易产生剥离S1。
相对于此，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，相对于参照图1、图2、图3、图4进行说明的第一实施方式的双轴式燃气轮机1，添加与高压涡轮6的最终级的静叶22相关的以下的构成。
如图6和图7所示，高压涡轮6的最终级的静叶22的位于比中间高度(平均径)中的基准叶型P1靠径向内侧的部分的叶型P2的至少一部分在周向上以使前缘22a位置与基准叶型P1相比向压力面22c侧错开的形式形成。
像这样，关于位于比中间高度靠径向内侧的叶型P2，在使前缘22a的位置与中间高度的基准叶型P1相比在周向上向压力面22c侧偏移的情况下，穿过最终级的静叶22的燃烧气体R4的流动变向为径向内侧。并且，从最终级的静叶22流出的燃烧气体R4向径向内侧变向而朝向高压涡轮6的最终级的动叶14，在穿过高压涡轮6的最终级的动叶14时变向为径向外侧(参照图5中的实线箭头M2)。
如此，从最终级的动叶14流出的燃烧气体的流动M2在与沿轴向燃烧气体的流动M1的比较中变得向径向外侧变向，能抑制中间流路13的顶端侧壁附近的剥离(参照图5中的剥离S2)。
而且，在本实施方式的高压涡轮6的最终级的静叶22中，位于比基准叶型P1靠径向内侧的部分的叶型P2也可以在周向上以使后缘22b的位置与基准叶型P1相比向负压面侧错开的形式形成。
由此，在周向上相邻的最终级静叶22之间的喉部长度与中间高度中的基准喉部长度th1相比，能在径向上实现轮毂侧(比中间高度靠径向内侧)的喉部长度th2变长的喉部长度的分布。其结果是，在最终级静叶22之间，更多的燃烧气体变得偏向轮毂侧流动，能使穿过最终级的静叶22的燃烧气体R4的流动向径向内侧有效地变向，能可靠地形成能够有助于剥离的抑制的上述燃烧气体的流动M2。
在其他实施方式中，如图8所示，高压涡轮6的最终级的静叶22配置为相对于径向倾斜。具体而言，随着接近轮毂侧(径向内侧)，静叶22以叶型的位置向负压面侧偏移的方式相对于径向倾斜地配置。
即使像这样在使静叶22相对于径向倾斜的情况下，最终级静叶22之间的燃烧气体的流动也变得偏向轮毂侧，穿过最终级的静叶22的燃烧气体R4的流动向径向内侧变向，能形成能够有助于剥离的抑制的上述燃烧气体的流动M2。
需要说明的是，对于高压涡轮6的最终级的静叶22通过具备图7所示的构成而实现的喉部长度的分布而言，只要使最终级静叶之间的燃烧气体的流动偏向轮毂侧就不特别限定。
例如，如图9所示，也可以构成为在比最终级静叶22的中间高度靠径向内侧即轮毂侧的位置，在周向上相邻的高压涡轮6的最终级静叶22之间的喉部长度比中间高度的基准喉部长度th1大。需要说明的是，也可以构成为在比最终级静叶22的中间高度靠径向外侧即顶端侧的位置的喉部长度th比中间高度中的基准喉部长度th1小。
如上所述，根据本实施方式的双轴式燃气轮机1，即使在中间流路13以从高压涡轮6侧朝向低压涡轮8侧并且向径向外侧扩展的方式形成的情况下，也能抑制燃烧气体R4的流动而从壁面剥离的剥离现象的产生，能使第一实施方式的作用效果奏效，并且抑制由剥离现象导致的损耗。
此外，在本实施方式的双轴式燃气轮机1中，位于比基准叶型P1靠径向内侧的叶型P2使后缘22b位置与基准叶型P1相比向负压面22d侧偏移，因此轮毂侧的喉部长度th2能够设定为比基准喉部长度th1大的值。由此，能够更有效地使从高压涡轮6流动至中间流路13的入口的燃烧气体R4的流轴向径向内侧位移。由此，能进一步适当地抑制由于燃烧气体R4的流动产生剥离现象。
以上，对双轴式燃气轮机的第二实施方式进行了说明，但本公开的双轴式燃气轮机并不限定于上述的第二实施方式，包括第一实施方式的构成、变更例，可以在不超出其要旨的范围内适宜变更。
最后，例如像以下这样掌握上述实施方式所记载的内容。
(1)一个方案的双轴式燃气轮机(1)具备：压缩机(4)；高压涡轮(6)，具有与压缩机的旋转轴连结的第一轴(7)；低压涡轮(8)，具有与第一轴不同的第二轴(9)，在与高压涡轮的轴线(O1)方向之间隔开间隔地设于同轴上；中间流路(13)，设于高压涡轮的最终级动叶(14)与低压涡轮的初级动叶(15)的轴线方向之间，用于将燃烧气体(R4)从高压涡轮供给至低压涡轮；以及支柱(支柱16)，配置于中间流路内，兼作低压涡轮的初级静叶，在将最终级动叶的出口的中间流路的环状流路面积设为A、将支柱的前缘(16a)位置的中间流路的环状流路面积设为B、将支柱的后缘(16b)位置的中间流路的环状流路面积设为C时，满足B/A>C/B。
根据本公开的双轴式燃气轮机，通过使设于中间流路的支柱兼作低压涡轮的初级静叶，能够缩短轴长，并谋求以往容易大型化的双轴式燃气轮机的紧凑化。
除此以外，通过将支柱的上游侧的中间流路的面积放大率B/A设定为比支柱的轴线方向范围内的中间流路的面积放大率C/B大，能在燃烧气体穿过高压涡轮的最终级动叶的出口后至流入支柱为止的期间使流动减速。因此，能抑制设有支柱的轴向位置范围内的损耗。
由此，能够实现谋求紧凑化并且能抑制燃烧气体的能量损耗的双轴式燃气轮机。
(2)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)所述的双轴式燃气轮机，其中，中间流路以从高压涡轮侧朝向低压涡轮侧并且向径向外侧扩展的方式相对于轴线倾斜。
根据本公开的双轴式燃气轮机，能谋求高效率化，并且将轴长抑制得小，能够谋求双轴式燃气轮机的紧凑化。
(3)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)或(2)所述的双轴式燃气轮机，其中，中间流路包括轮毂侧壁(11a)，该轮毂侧壁(11a)划定中间流路的径向内侧的边界，并且相对于轴线的最大倾斜角度为30°以上。
根据本公开的双轴式燃气轮机，能谋求高效率化，并且适当地将轴长抑制得小，能够谋求双轴式燃气轮机的紧凑化。
(4)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(3)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，中间流路包括顶端侧壁(11b)，该顶端侧壁(11b)划定中间流路的径向外侧的边界，并且相对于轴线的最大倾斜角度为40°以上。
根据本公开的双轴式燃气轮机，仍能谋求高效率化，并且适当地将轴长抑制得小，能够谋求双轴式燃气轮机的紧凑化。
(5)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)或(2)所述的双轴式涡轮，其中，设于高压涡轮与低压涡轮的轴线方向之间，并且比中间流路靠径向内侧的、划分出高压涡轮和低压涡轮的压力分隔壁(20)由支柱支承。
根据本公开的双轴式燃气轮机，例如，在构成为不将高压涡轮侧、低压涡轮侧的轴承设于高压涡轮与低压涡轮的中间流路区间的情况下等，能通过设于中间流路内的支柱/静叶一体型的支柱来支承隔着中间流路划分出高压涡轮侧和低压涡轮侧的压力分隔壁。反而言之，通过像上述那样构成，可以无需在中间流路区间设置轴承。由此，能进一步谋求高效率化，并且将轴长抑制得小，能够谋求双轴式燃气轮机的紧凑化。
(6)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(5)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，第一轴的比压缩机向轴线方向前方侧延伸出的一端部(7a)侧和压缩机与高压涡轮之间的中间部分别通过轴承(17)而被轴支承。
根据本公开的双轴式燃气轮机，第一轴的比压缩机靠轴线方向前方侧延伸出的一端部侧和压缩机与高压涡轮之间的中间部分别通过轴承而被轴支承，因此能以不在高压涡轮与低压涡轮之间的中间流路区间设置轴承的方式对第一轴进行轴支承。由此，能使中间流路区间的轴长变短，能够更进一步谋求高效率化并且谋求双轴式燃气轮机的紧凑化。
(7)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(6)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其构成为中间流路的环状流路面积A与所述中间流路的环状流路面积C的面积比C/A为1.8以上(C/A≥1.8)。
根据本公开的双轴式燃气轮机，通过使C/A≥1.8，能确保C/A较大并且使中间流路(中间流路区间的轴长)变短。由此，能抑制支柱内的损耗，并且能将轴长抑制得小，能够更进一步实现高效率且紧凑的双轴式燃气轮机。
(8)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(7)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，高压涡轮的最终级的静叶(22)具有如下叶型：位于比中间高度中的基准叶型(P1)靠径向内侧，并且使前缘(22a)位置与基准叶型相比向压力面(22c)侧偏移。
根据本公开的双轴式燃气轮机，高压涡轮的最终级的静叶具有如下叶型：位于比中间高度处的基准叶型靠径向内侧，并且使前缘位置与基准叶型相比向压力面侧偏移的叶型，由此，通过使朝向高压涡轮的最终级动叶的燃烧气体向径向内侧变向，能够使从最终级动叶流入中间流路的燃烧气体向径向外侧变向。由此，即使在中间流路以从高压涡轮侧朝向低压涡轮侧并且向径向外侧扩展的方式形成的情况下，也能抑制燃烧气体的流动而从壁面剥离的剥离现象的产生，能抑制由于该剥离现象产生的燃烧气体的能量损耗。
(9)另一方案的双轴式燃气轮机是(8)所述的双轴式燃气轮机，其中，叶型的后缘(22b)位置与基准叶型相比向负压面22d侧偏移。
根据本公开的双轴式燃气轮机，由于叶型的后缘位置与基准叶型相比向负压面侧偏移，因此能够更有效地将轮毂侧(径向内侧)的静叶间的喉部长度设定为比中间高度的基准喉部长度大。由此，能更有效地使朝向最终级动叶的燃烧气体的流动朝向径向内侧，并且使从最终级动叶流入中间流路的燃烧气体的流动向径向外侧变向。由此，能进一步适当地抑制由于燃烧气体的流动产生的剥离现象，能抑制由于剥离现象产生的燃烧气体的能量损耗。
(10)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(9)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，在比最终级静叶的中间高度靠径向内侧的位置，在周向上相邻的高压涡轮的最终级静叶间的喉部长度(th2)比中间高度的基准喉部长度(th1)大。
根据本公开的双轴式燃气轮机，由于在比最终级静叶的中间高度靠径向内侧的位置，在周向上相邻的高压涡轮的最终级静叶间的喉部长度大于中间高度的基准喉部长度，因此，由此能更有效地使朝向最终级动叶的燃烧气体的流动朝向径向内侧，并且使从最终级动叶流入中间流路的燃烧气体的流动向径向外侧变向。即使在中间流路以从高压涡轮侧朝向低压涡轮侧并且向径向外侧扩展的方式形成的情况下，也能抑制由于燃烧气体的流动产生的剥离现象，能抑制由于该剥离现象而产生的燃烧气体的能量损耗。
(11)另一方案的双轴式燃气轮机是(1)至(10)中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，高压涡轮的最终级的静叶形成为使朝向所述高压涡轮的最终级的动叶的燃烧气体的流轴向径向内侧位移。
根据上述构成的双轴式燃气轮机，当向径向内侧变向的燃烧气体通过最终级静叶流入最终级动叶时，在穿过最终级动叶时向径向外侧变向。因此，从最终级动叶流入中间流路的燃烧气体变得具有径向外侧的速度成分，能抑制中间流路的径向外侧的壁面(顶端壁)的剥离。
符号说明
1 双轴式燃气轮机
2 压缩机驱动侧涡轮部(燃气发生器部)
3 输出侧涡轮部(动力涡轮部)
4 压缩机
5 燃烧器
6 高压涡轮
7 第一轴7a一端部
8 低压涡轮
9 第二轴
10 负载设备
11 中间管道(内管)
11a 轮毂侧壁(内管)
11b 顶端侧壁(外管)
12 中间流路区间部(中间流路区间)
13 中间流路
14 高压涡轮的最终级动叶
15 低压涡轮的初级动叶
16 支柱
16a 前缘
16b 后缘
17 轴承
18 轴承
20 压力分隔壁
22 高压涡轮的最终级静叶
22a 前缘
22b 后缘
22c 压力面
22d 负压面
O1 轴线
P1 基准叶型
P2 叶型
R4 燃烧气体

Claims (11)

1.一种双轴式燃气轮机，其具备：
压缩机；高压涡轮，具有与所述压缩机的旋转轴连结的第一轴；
低压涡轮，具有与所述第一轴不同的第二轴，在与所述高压涡轮的轴线方向之间隔开间隔地设于同轴上；
中间流路，设于所述高压涡轮的最终级动叶与所述低压涡轮的初级动叶的所述轴线方向之间，用于将燃烧气体从所述高压涡轮供给至所述低压涡轮；和
支柱，配置于所述中间流路内，兼作所述低压涡轮的初级静叶，
在将所述最终级动叶的出口的所述中间流路的环状流路面积设为A、
将所述支柱的前缘位置的所述中间流路的环状流路面积设为B、
将所述支柱的后缘位置的所述中间流路的环状流路面积设为C时，
满足B/A>C/B。
2.根据权利要求1所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述中间流路以从所述高压涡轮侧朝向所述低压涡轮侧并且向径向外侧扩展的方式相对于所述轴线倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述中间流路包括：
轮毂侧壁，划定所述中间流路的径向内侧的边界，并且相对于所述轴线的最大倾斜角度为30°以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述中间流路包括：
顶端侧壁，划定所述中间流路的径向外侧的边界，并且相对于所述轴线的最大倾斜角度为40°以上。
5.根据权利要求1或2所述的双轴式燃气轮机，其中，
设于所述高压涡轮与所述低压涡轮的所述轴线方向之间，并且比所述中间流路靠所述径向内侧的、划分出所述高压涡轮和所述低压涡轮的压力分隔壁由所述支柱支承。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述第一轴的比所述压缩机向所述轴线方向前方侧延伸出的一端部侧和所述压缩机与所述高压涡轮之间的中间部分别通过轴承而被轴支承。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
构成为所述中间流路的环状流路面积A与所述中间流路的环状流路面积C的面积比C/A为1.8以上(C/A≥1.8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述高压涡轮的最终级的静叶具有如下叶型：位于比中间高度中的基准叶型靠所述径向内侧，并且使前缘位置与所述基准叶型相比向压力面侧偏移。
9.根据权利要求8所述的双轴式燃气轮机，其中，所述叶型的后缘位置与所述基准叶型相比向负压面侧偏移。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
在比所述最终级静叶的中间高度靠径向内侧的位置，在周向上相邻的所述高压涡轮的最终级静叶间的喉部长度比所述中间高度的基准喉部长度大。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的双轴式燃气轮机，其中，
所述高压涡轮的最终级的静叶形成为使朝向所述高压涡轮的最终级的动叶的所述燃烧气体的流轴向所述径向内侧位移。
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