CN113272525A - 涡轮机室、燃气轮机以及涡轮机室的变形防止方法 - Google Patents

Abstract

一实施方式的冷却空气供给装置是具备向燃气轮机的机室的内部空间供给冷却空气的冷却空气供给部的涡轮机室，所述冷却空气供给部包括：第一供给部，其在所述机室的上半部内以面向在所述转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及第二供给部，其以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置，向所述第二区域供给所述冷却空气。

Description

涡轮机室、燃气轮机以及涡轮机室的变形防止方法

技术领域

本发明涉及涡轮机室、燃气轮机以及涡轮机室的变形防止方法。

背景技术

燃气轮机具备：压缩机，其对大气进行压缩而生成压缩空气；燃烧器，其将压缩空气混合于燃料并使它们燃烧而生成燃烧气体；转子，其在燃烧气体的作用下旋转；以及机室，其将转子收容为能够旋转。在该燃气轮机中，在停止向燃烧器供给燃料的状态下，高温的气体滞留于收容燃烧器的机室内，从而在机室内的上部与下部之间产生金属温度差。其结果是，温度高的机室上部相对于温度低的机室下部相对地膨胀，从而存在产生机室如猫的背那样变形的、所谓的猫背(cat back)现象的担忧。

若产生该猫背现象，则转子与静止体之间的间隙局部变窄，从而存在转子与静止体接触的担忧。

于是，为了防止该猫背现象，在以下的专利文献1中提出了向机室内喷出空气的吹扫装置。该吹扫装置构成为，喷出对在机室内的上部空间滞留的气体进行搅拌的整体搅拌用空气，并且朝向机室内的滞流部喷出滞流部搅拌用空气。(参照专利文献1)

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-199892号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，即使是专利文献1所记载的吹扫装置，机室内的滞流部也存在于在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向内侧的区域，与配置有吹扫装置的空间被多个燃烧器分隔开。因此，不能说滞流部搅拌用空气抵达了机室内的滞流部，从而存在对机室内的上部与下部之间的金属温度差进行抑制的效果降低的担忧。

鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，对燃气轮机在运转停止时的机室的变形进行抑制。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的涡轮机室具备向燃气轮机的机室的内部空间供给冷却空气的冷却空气供给部，其中，

所述冷却空气供给部包括：

第一供给部，其在所述机室的上半部内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

第二供给部，其以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置，向所述第二区域供给所述冷却空气。

根据上述(1)的结构，除了向多个燃烧器的径向外侧的第一区域供给冷却空气的第一供给部以外，还以面向第二区域的方式设置有用于向径向内侧的第二区域供给冷却空气的第二供给部，因此，能够向可能无法从多个燃烧器的径向外侧的第一区域充分地供给冷却空气的可能的第二区域充分地供给冷却空气。由此，缩小机室内的上部与下部之间的金属温度差，从而能够抑制涡轮机室的变形。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，所述机室具备变向部，所述变向部支承于所述机室，绕燃烧器的径向内侧的所述转子形成为环状，且在周向上被分割为多个，

所述变向部的一部分配置为与所述第二供给部的连通孔对置。

根据上述(2)的结构，从第二供给部的连通孔供给来的冷却空气与对置的变向部碰撞而沿周向扩散，对燃烧器的径向内侧的滞流部的空间进行搅拌并进行稀释，从而对燃烧器的第二区域的空间进行冷却。其结果是，燃烧器的第二区域的空间附近的机室高度方向的中间位置处的涡轮机室的壁温降低，从而缩小机室高度方向的中间位置处的涡轮机室上半部与下半部的机室壁之间的温度差，抑制机室的变形。

(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，所述机室包括空洞部，所述空洞部被所述变向部和与所述变向部对置的所述机室的内壁面包围，且形成为沿着所述变向部在周向上延伸的环状。

根据上述(3)的结构，冷却空气沿着空洞部流动，因此燃烧器的径向内侧的滞流部的空间被冷却空气搅拌并稀释，从而缩小涡轮机室的中间高度的圆锥区域的上部与下部之间的金属温度差。

(4)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一结构中，所述第一供给部包括多个喷嘴，且包括：

顶部供给部，其配置于所述机室的顶部附近；以及

至少一对侧部供给部，其与所述顶部供给部在周向上相邻，且在从所述顶部分开的方向配置。

根据上述(4)的结构，在第一区域之中，还容易从第一供给部向温度高的空气容易滞留的第一区域的夹着顶部的周向的空间供给冷却空气。由此，能够缩小机室内的上部与下部之间的金属温度差。

(5)在几个实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，所述顶部供给部包括配置于所述机室的顶部的单个所述喷嘴，所述至少一对侧部供给部配置于以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为分界而周向上对称的位置。

根据上述(5)的结构，在第一区域中，向夹着顶部的周向的空间均等地供给冷却空气，使第一区域的周向的机室金属温度均匀化，从而减少机室的上部与下部之间的金属温度差。

(6)在几个实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，所述顶部供给部包括两个以上的所述喷嘴，

两个以上的所述喷嘴配置于所述机室的顶部附近的、夹着所述顶部且以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为分界而周向上对称的位置。

根据上述(6)的结构，使第一区域的氛围温度进一步均匀化，从而使机室的上部与下部之间的金属温度差进一步缩小。

(7)在几个实施方式中，在上述(4)至(6)中的任一结构的基础上，

所述第一供给部包括向所述多个喷嘴供给所述冷却空气的第一附属配管，

所述第一附属配管包括：

第一节流孔，其规定向所述顶部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述顶部供给部的上游侧；以及

第二节流孔，其规定向所述侧部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述侧部供给部的上游侧，

所述第一节流孔的口径或开口面积的合计值形成得比所述第二节流孔的口径或开口面积的合计值小。

根据上述(7)的结构，抑制了顶部附近的机室壁温的过冷却，因此使第一区域的周向的机室壁温分布进一步均衡化。其结果是，能够减小机室壁的上部与下部之间的金属温度差。

(8)在几个实施方式中，在上述(7)的结构的基础上，

所述第二供给部包括：

连通孔，其形成于所述第二区域的所述机室；

第二附属配管，其固定于所述机室，且与所述连通孔连接；以及

第三节流孔，其规定向所述第二供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述第二附属配管的上游侧，

所述第三节流孔的口径或开口面积的合计值形成得比所述第一节流孔以及所述第二节流孔的口径或开口面积的合计值大。

根据上述(8)的结构，使第二区域中的周向的氛围温度均衡化，从而使作为机室中间高度的圆锥区域的机室金属温度均衡化。其结果是，圆锥区域的机室上半部与下半部之间的金属温度差变小，从而抑制猫背现象。

(9)在几个实施方式中，在上述(8)的结构的基础上，所述连通孔是配置于以包含所述转子的中心在内的所述铅垂面为分界而周向上对称的位置的一对连通孔。

根据上述(9)的结构，由于具备多个连通孔，因此使形成第二区域的空洞部中的氛围空气在周向上进行扩散，从而圆锥区域的机室上半部与下半部之间的金属温度差缩小。

(10)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一结构的基础上，所述第二供给部以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为基准而在周向上设置于±20度的角度范围内。

根据上述(10)的结构，在第二区域之中，还容易从第二供给部向温度高的空气容易滞留的第二区域的上方的区域供给冷却空气。由此，能够有效地抑制机室内的上部与下部之间的金属温度差。

(11)在几个实施方式中，在上述(2)至(10)中的任一结构的基础上，所述变向部为形成岐管的外壁面，所述岐管用于向所述转子供给所述冷却空气。

根据上述(11)的结构，利用形成用于向转子供给冷却空气的岐管的外壁面，能够向第二区域的大的范围供给冷却空气。

(12)在几个实施方式中，在上述(4)至(11)中的任一结构的基础上，所述侧部供给部的两个以上的所述喷嘴以所述转子的中心轴的所述铅垂面为基准而在周向上设置于±90度的角度范围内。

根据上述(12)的结构，通过设计第一供给部的配置位置，能够高效地向第一区域的整体供给冷却空气。

(13)在几个实施方式中，在上述(4)至(9)或(12)中的任一结构的基础上，

所述顶部供给部或者所述侧部供给部具有喷嘴主体部，所述喷嘴主体部具有筒形状，

所述喷嘴主体部在所述喷嘴主体部的侧面沿着所述喷嘴主体部的周向形成有多个将所述喷嘴主体部的内部与所述第一区域连通的开口。

根据上述(13)的结构，能够利用简单结构的喷嘴向第一区域的大的范围供给冷却空气。

(14)本发明的至少一实施方式的燃气轮机具备：

所述转子；

所述多个燃烧器；以及

上述(1)至(13)中的任一结构的所述涡轮机室。

根据上述(14)的结构，由于具备上述(1)至(13)中的任一结构的冷却空气供给装置，因此抑制机室内的上部与下部之间的金属温度差，从而能够抑制机室的变形。

(15)本发明的至少一实施方式的涡轮机室的变形防止方法是防止燃气轮机的机室变形的机室的变形防止方法，其中，

所述涡轮机室的变形防止方法包括如下步骤：

停止所述燃气轮机的运转；以及

从设置于所述机室的上半部的冷却空气供给部向所述机室的内部空间供给冷却空气，

供给所述冷却空气的步骤包括如下步骤：

在所述内部空间中，从在所述机室内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置的第一供给部，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

在所述内部空间中，从以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置的第二供给部，向所述第二区域供给冷却空气。

根据上述(15)的方法，从以面向多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置的第二供给部向第二区域供给冷却空气，因此，能够向可能无法从多个燃烧器的径向外侧的第一区域充分地供给冷却空气的第二区域充分地供给冷却空气。由此，抑制机室内的上部与下部之间的金属温度差，从而能够抑制机室的变形。

(16)在几个实施方式中，在上述(15)的方法的基础上，

所述涡轮机室的变形防止方法还包括如下步骤：

对所述第一供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整；以及

对所述第二供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整。

根据上述(16)的方法，对从第一供给部向第一区域供给的冷却空气量与从第二供给部向第二区域供给的冷却空气量的流量分配进行调整，因此，能够缩小机室的上半部与下半部之间的金属温度差。

(17)在几个实施方式中，在上述(16)的方法的基础上，

所述第一供给部包括具备第一节流孔的顶部供给部、以及具备第二节流孔的侧部供给部，

对所述第一供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整的步骤包括如下步骤：

计测面对所述第一区域的所述机室的金属温度；

根据所述金属温度的计测值，判定面对所述第一区域的所述机室的周向的温度分布；以及

在判定为所述温度分布偏离了允许值的情况下，至少将所述第一节流孔和所述第二节流孔中的某一方或者所述第一节流孔和所述第二节流孔中的全部更换为不同的口径或开口面积的节流孔。

根据上述(17)的方法，使面对第一区域的周向的机室的金属温度均衡化，从而机室的上部与下部之间的金属温度差缩小。

(18)在几个实施方式中，在上述(17)的方法的基础上，

所述第二供给部包括第二附属配管，所述第二附属配管具备第三节流孔，

对所述第二供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整的步骤还包括如下步骤：

计测面对所述第二区域的中间机室的金属温度、以及相对于转子的中心轴而所述中间机室的铅垂方向的相反一侧的所述机室的下半部的金属温度；

根据所述金属温度的计测值，判定所述中间机室的上部和下部的温度分布；以及

在判定为所述温度分布偏离了允许值的情况下，至少将所述第一节流孔、所述第二节流孔和所述第三节流孔中的某一方、或者所述第一节流孔、所述第二节流孔和所述第三节流孔中的全部更换为不同的口径或开口面积的节流孔。

根据上述(18)的方法，使被从第二供给部供给冷却空气的第二区域的氛围空气的周向的温度均衡化，从而圆锥区域的上部与下部之间的金属温度差缩小。

(19)在几个实施方式中，在上述(16)至(18)中的任一方法的基础上，在向所述第二区域供给所述冷却空气的步骤中，将比向所述第一区域供给的所述冷却空气的供给量多的所述冷却空气向所述第二区域供给。

如上所述，为了抑制机室内的上部与下部之间的金属温度差，优选的是，将比第一区域多的冷却空气向第二区域供给。因此，根据上述(19)的方法，能够有效地抑制机室内的上部与下部之间的金属温度差。

(20)在几个实施方式中，在上述(16)至(19)中的任一方法的基础上，

所述第一供给部包括：

顶部供给部，其配置于所述机室的顶部附近；以及

至少一对侧部供给部，其与所述顶部供给部在周向上相邻，且在从所述顶部分开的方向配置，

在从所述第一供给部向所述第一区域供给所述冷却空气的步骤中，将比向所述第一供给部的所述顶部供给部供给的所述冷却空气的总供给量多的所述冷却空气向所述第一供给部的所述侧部供给部供给。

根据上述(20)的方法，避免了机室顶部附近的机室的过冷却，从而使与第一区域面对的机室金属温度进一步均衡化。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，能够抑制在燃气轮机的运转停止时的机室的变形。

附图说明

图1是概要性地示出本发明的一实施方式的燃气轮机的结构的图。

图2是用于说明燃气轮机的燃烧器周边的结构的图。

图3是用于说明几个实施方式的第一供给部中的一实施方式的喷嘴的结构的图，且是示意性地示出了该喷嘴的沿着轴线方向的剖面的图。

图4是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的一实施方式进行说明的图，且是从压缩机侧朝向涡轮侧观察燃烧器的周边时的示意性的图。

图5是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的另一实施方式进行说明的图，且是从压缩机侧朝向涡轮侧观察燃烧器的周边时的示意性的图。

图6是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的又一实施方式进行说明的图，且是从压缩机侧朝向涡轮侧观察燃烧器的周边时的示意性的图。

图7是示出一实施方式的机室的金属温度的分布的图。

图8是示出另一实施方式的机室的金属温度的分布的图。

图9是示出一实施方式的机室的变形防止方法的处理步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载的或者附图所示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等没有将本发明的范围限定于此的意思，而只不过是说明例。

例如，“在某方向上”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或者绝对的配置的表述不仅表示严格意义上那样的配置，还表示具有公差或能够得到相同的功能的程度的角度、距离而相对地位移了的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物是相等的状态的表述不仅表示严格意义下相等的状态，还表示存在公差或能够得到相同的功能的程度的差的状态。

例如，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述，不仅表示在几何学上严格意义下的四边形状、圆筒形状等形状，还表示在能够得到相同的效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“配备”、“具有”、“具备”、“包括”或者“有”一个构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排除的排他性的表述。

图1是概要性地示出本发明的一实施方式的燃气轮机的结构的图。

图2是用于说明燃气轮机的燃烧器周边的结构的图。

图3是用于说明几个实施方式的第一供给部中的一实施方式的喷嘴的结构的图，且是示意性地示出了该喷嘴的沿着轴线方向的剖面的图。

图4是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的一实施方式进行说明的图，且是从后述的压缩机侧朝向涡轮侧观察后述的燃烧器的周边时的示意性的图。

图5是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的另一实施方式进行说明的图，且是从压缩机侧朝向涡轮侧观察燃烧器的周边时的示意性的图。

图6是用于对第一供给部以及第二供给部的配置位置的又一实施方式进行说明的图，且是从压缩机侧朝向涡轮侧观察燃烧器的周边时的示意性的图。

图7是示出一实施方式的机室的金属温度的分布的图。

图8是示出另一实施方式的机室的金属温度的分布的图。

图9是示出一实施方式的机室的变形防止方法的处理步骤的流程图。

如图1所示，本实施方式的燃气轮机1具备压缩机2、燃烧器3以及涡轮4，对例如发电机G等外部设备进行驱动。在发电用的燃气轮机1的情况下，在转子5连结有发电机G。

压缩机2将外部的空气即大气吸入并压缩，并将压缩后的空气向一个以上的燃烧器3供给。

在一实施方式的燃气轮机1中，燃气轮机1的涡轮机室6被包含转子5的中心轴AX在内的水平面分割。形成涡轮机室6的框体的机室7由比该水平面靠上侧的机室7的上半部7a和比该水平面靠下侧的机室7的下半部7b组成，从而该机室7被水平面分割为两份。另外，涡轮机室6的轴向上游侧与压缩机2的压缩机机室21连接，轴向下游侧与涡轮4连接。在压缩机2的出口绕着转子5呈环状地形成有扩散器9，扩散器9的出口向涡轮机室6开口。

燃烧器3利用由压缩机2压缩后的空气使从外部供给来的燃料燃烧，由此生成高温气体(燃烧气体)。在一实施方式的燃气轮机1中，多个燃烧器3在转子5的周围呈环状地配置。

涡轮4接受由燃烧器3生成的高温燃烧气体的供给而产生旋转驱动力，并将产生的旋转驱动力向压缩机2以及外部设备输出。

如图2所示，在机室7内，作为燃烧器3的设置空间而设置有内部空间8。内部空间8位于轴向上游侧的压缩机2的出口与轴向下游侧的涡轮4的入口之间。燃烧器3配置于内部空间8，压缩空气从燃烧器3的一端侧流入燃烧器3内。另一方面，在燃烧器3中，被从外部供给燃料，使燃料与空气混合并产生高温的燃烧气体，利用燃烧气体来驱动下游侧的涡轮4旋转。

在停止燃气轮机1的运转而停止了向燃烧器3的燃料供给的状态下，在收容燃烧器3的机室7内即内部空间8中高温的气体滞留，从而在机室7内的上部与下部之间产生金属温度差。其结果是，温度高的机室7的上部相对于温度低的机室7的下部相对地膨胀，从而存在产生机室7如猫的背那样变形的、所谓的猫背现象的担忧。

在产生该猫背现象时，转子5与静止体之间的间隙局部变窄，从而存在转子5与静止体接触的担忧。

于是，在一实施方式的燃气轮机1中，为了防止该猫背现象，如后述那样地设置有用于向涡轮机室6供给冷却空气的冷却空气供给部100。

如图2、图4～图6所示，几个实施方式的涡轮机室6在机室7的上半部7a、且机室7的内部空间8中的比转子5靠铅垂上方的区域具备用于供给冷却空气的多个冷却空气供给部100。

如图2、图4～图6所示，几个实施方式的多个冷却空气供给部100包括：第一供给部110，其向后述的第一区域81供给冷却空气；以及第二供给部120，其向后述的第二区域82供给冷却空气。

如图2、图3所示，第一供给部110在涡轮机室6的内部空间8以面向在转子5的周围呈环状地配置的多个燃烧器3的径向外侧的第一区域81的方式配置。换言之，第一供给部110配置为，能够向在转子5的周围呈环状地配置的多个燃烧器3的径向的外侧、且铅垂方向的上方的第一区域81供给冷却空气。

关于第一供给部110的详情，在后文叙述。

如图2所示，第二供给部120在涡轮机室6的内部空间8配置于比所述第一区域81靠轴向上游侧处，并且设置为面向多个燃烧器3的径向内侧的第二区域82。第二供给部120构成为，能够向相对于在转子5的周围呈环状地配置的多个燃烧器3而靠径向的内侧的第二区域82供给冷却空气。

关于第二供给部120的详情，在后文叙述。

如图2、图4～图6所示，从例如未图示的空气供给源经由空气供给配管91向各个第一供给部110以及各个第二供给部120供给冷却空气。需要说明的是，该空气供给源既可以是专用于冷却空气的送风用而设置的未图示的送风装置，也可以是使设置有燃气轮机1的成套设备的产生公用气体的未图示的压缩机。

上述第二区域82与第一区域81被在转子5的周围呈环状地配置的多个燃烧器3分隔开。因此，由于燃烧器3的配置，有时难以从面向第一区域81设置的第一供给部110向第二区域82供给冷却空气。

关于这点，如图2所示，在几个实施方式的涡轮机室6中，将用于向上述第二区域82供给冷却空气的第二供给部120设置于面向第二区域82的机室7的上半部7a，因此，能够向可能无法从第一区域81充分地供给冷却空气的第二区域82充分地供给冷却空气。由此，能够减少涡轮机室6内的铅垂方向的上部与下部之间的机室7的金属温度差，从而抑制机室7的变形。

(关于第一供给部110)

图2、图4～图6所示的几个实施方式的第一供给部110由如下部分构成：顶部供给部110A，其配置于机室7的顶部7T附近；以及侧部供给部110B，其相对于顶部供给部110A而配置于周向上的从顶部7T分开的方向处。

如图3所示，第一供给部110包括一实施方式的喷嘴50。如下所述，一实施方式的喷嘴50构成为能够向沿着机室7的内周面7c的多个方向吹出冷却空气。

由此，能够向第一区域81的大的范围供给冷却空气，从而能够抑制第一区域81中的金属温度差，与第一区域81相接的机室7的内周面7c中的金属温度分布均衡化。

具体而言，图3所示的一实施方式的喷嘴50具有喷嘴主体部51，该喷嘴主体部51具有筒形状。喷嘴主体部51在喷嘴主体部51的侧面沿着喷嘴主体部51的周向形成有多个将喷嘴主体部51的内部51a与第一区域81连通的开口52。

也可以是，在一实施方式的喷嘴50连接有用于向喷嘴50供给冷却空气的第一附属配管92A。从空气供给配管91经由第一附属配管92A供给至喷嘴50的冷却空气如图2、图3中的箭头a所示的那样，从喷嘴主体部51的多个开口52朝向喷嘴主体部51的径向外侧呈放射状吹出。

开口52以位于比机室7的内周面7c稍靠转子5的径向内侧的方式形成于喷嘴主体部51。因此，从开口52吹出的冷却空气沿着机室7的内周面7c流动，对机室7内的氛围空气进行搅拌并稀释。其结果是，氛围空气的温度分布均衡化。

因此，在构成几个实施方式的第一供给部110的顶部供给部110A以及侧部供给部110B中，如一实施方式的喷嘴50那样，能够利用简单结构的喷嘴50向第一区域81的大的范围供给冷却空气，从而绕着第一区域81的第一供给部110的氛围空气的温度分布均衡化。

(关于第二供给部120)

图2、图4～图6所示的几个实施方式的第二供给部120包括连通孔60，该连通孔60形成于机室7的上半部7a，并将机室7的外部与第二区域82连通。并且，第二供给部120构成为从连通孔60向第二区域82吹出冷却空气。

具体而言，连通孔60在后述的圆锥区域71中以沿着圆锥区域71的厚度方向(机室7的转子5的中心方向)延伸的方式形成于机室7的内周面7d。在形成有连通孔60的机室7连接有用于供给冷却空气的第二附属配管92B。

由此，无需在将机室7的外部与第二区域82连通的连通孔60安装喷嘴等其他部件，因此能够利用简单结构向第二区域82供给冷却空气。

对从燃气轮机1的外部经由第二供给部120向第二区域82供给冷却空气的情况下的第二供给部120的配置进行说明。

通常，在燃气轮机1中，如图2所示，涡轮机室6在转子5的轴向的上游侧端与压缩机2的压缩机机室21连接。机室7具有如下那样的区域(以下，也称作圆锥区域)71，该区域71具有以在从涡轮机室6的轴向上游侧端至轴向下游侧的配置有燃烧器3的轴向的位置的范围内随着趋向涡轮4侧而机室7的直径变大的方式、以转子5为中心形成为环状的圆锥形状。

为了将第二供给部120设置为面向上述第二区域82，期望将第二供给部120设置于该圆锥区域71。具体而言，关于该圆锥区域71中的机室7的上半部7a的内周面7d的倾斜以及下半部7b的内周面7e的倾斜，具有图2中的斜右上方或者斜右下方、即在趋向轴向下游侧的同时向径向外侧延伸的方向的倾斜。

如图2所示，图2、图4～图6所示的第二供给部120构成为朝向变向部73吹出冷却空气，在从第二供给部120观察时，该变向部73在燃烧器3的下方即径向内侧沿着转子5的周向延伸。

在图2所示的一实施方式中，变向部73为形成岐管75的外壁面75a，该岐管75用于向转子5供给冷却空气。该岐管75沿着转子5的周向形成为环状。

具体而言，如图2以及图4～图6所示，变向部73配置于涡轮机室6的轴向上游侧，且配置于供从压缩机2的最末级动叶2a排出的压缩空气流动的扩散器9与燃烧器3之间的空间。变向部73由机室7支承，且绕转子5配置为环状。变向部73是多个块状的构件的集合，在周向上无间隙地绕转子5排列。即，变向部73在周向上被分割为多个。变向部73的一部分配置为与第二供给部120的连通孔60对置。

由变向部73和与其在径向上对置的机室7的内周面7d包围的沿周向延伸的空间形成空洞部74，该空洞部74绕转子5形成为环状。空洞部74沿着在机室7的上半部7a以及下半部7b内形成的变向部73在周向上延伸。空洞部74之中，机室7的上半部7a的空洞部74构成第二区域82。形成有空洞部74的环状的区域在铅垂方向上的高度相当于形成有连通孔60的机室7的内周面7d的位置。机室7的内周面7d与机室7的轴向上游侧端相邻并形成于机室7的圆锥区域71，并且与在机室7的径向外侧铅垂方向高度(距转子5的中心的距离)最高的顶部7T的位置的铅垂方向高度相比，相当于机室7的铅垂方向高度的中间高度的位置。也就是说，机室7的内周面7d形成于比燃烧器3靠径向内侧的位置，并且形成于与顶部7T附近的内周面7c的位置相比铅垂方向的高度相对较低、且比顶部7T的位置靠轴向上游侧的位置。

空洞部74与燃烧器3的面对径向内侧的转子5的一侧相接，因此即使在燃气轮机的运转停止后，也会由于燃烧器3的预热而空洞部74的氛围空气容易过热。第二区域82是被燃烧器3和扩散器9包围的狭窄的空间，因此空洞部74的滞流部、特别是机室7的上半部7a侧的空洞部74内的氛围空气容易过热，从而氛围空气的温度分布变大。

如上所述，在空洞部74的径向内侧配置有与压缩机2连接的扩散器9。因此，若同空洞部74相接的机室7的铅垂方向上部的内周面7d、与对应于内周面7d的位置的相对于转子5的中心轴AX而铅垂方向的相反侧(下方)的机室7的下半部7b的同空洞部74相接的圆锥区域71的内周面7e之间的金属温度差变大，则第二区域82附近的机室7的变形变大，从而有可能在压缩机2的最末级动叶2a附近转子与静止体接触。

机室7的猫背现象的产生不限于机室7的顶部7T附近的外形最大且铅垂方向上的高度最高的位置。即，如上所述，在形成有第二区域82的机室7的内周面7d附近且铅垂方向高度的中间高度的位置处，也存在产生猫背现象的可能性，需要进行调整以使得该位置处的机室7的圆锥区域71的金属温度的温度差成为一定温度以下。也就是说，期望如下那样进行管理，即，在靠近涡轮机室6的轴向上游侧端的作为机室7的中间高度的圆锥区域71的位置处，使机室7的上半部7a的内周面7d、与轴向位置相同且相对于转子5的中心轴AX而铅垂方向的相反一侧(下方)的机室7的下半部7b的内周面7e(图2)之间的机室7的金属温度差成为一定温度以下。

从连通孔60供给至第二区域82的冷却空气与变向部73碰撞，进而沿着变向部73在空洞部74内向周向的两侧扩散。在冷却空气扩散的过程中，对存在于第二区域82的氛围空气进行搅拌，并对在空洞部74的滞流部滞留的氛围空气进行稀释，从而使第二区域82内的氛围空气的温度差均衡化。

另一方面，在为了抑制猫背现象，而从第二供给部120向机室7供给冷却空气以对第二区域82的空洞部74内的氛围空气进行搅拌以及稀释的过程中，相对于机室7的内周面7d而位于铅垂方向的相反侧(下侧)的对称的位置的、机室7的下半部7b的内周面7e的氛围空气的温度几乎没有变化。

因此，在从第二供给部120向机室7供给冷却空气以在第二区域82进行搅拌并对氛围空气进行稀释的过程中，使第二区域82的周向的空洞部74的空间的氛围空气的温度分布均衡化，成为相对均匀的温度。通过第二区域82的温度分布的均衡化，第二区域82的氛围空气的平均温度降低，从而缩小机室7的上半部7a的内周面7d与机室7的下半部7b的内周面7e之间的金属温度分布(金属温度差)。

其结果是，缩小了与机室7的铅垂方向上的中间高度的位置即空洞部74相接的圆锥区域71中的、机室7的上半部7a的铅垂方向的上部与机室7的下半部7b的铅垂方向的下部之间的金属温度差，从而抑制机室7的铅垂方向上的中间高度的位置处的机室7的变形。

因此，从第二供给部120朝向变向部73吹出的冷却空气在变向部73的作用下以朝向转子5的周向流动的方式被变更流动的朝向，并沿着变向部73在空洞部74的内部沿周向扩散。由此，能够向第二区域82的大的范围供给冷却空气，从而能够使第二区域82中的机室7的内周面7d的金属温度差均衡化。

另外，在图2所示的一实施方式中，能够利用形成岐管75的外壁面75a向第二区域82的大的范围供给冷却空气。

(关于第一供给部110的配置位置)

以下，主要参照图4～图6对第一供给部110相对于机室7的配置位置进行说明。需要说明的是，在图4～图6中，用双点划线的圆示意性地表示出配置有第一供给部110的机室7的外周面。另外，还用双点划线示意性地表示出燃烧器3以及变向部73。

也可以是，如图4、图5所示，第一供给部110以包含中心轴AX且沿铅垂方向延伸的铅垂面Sv为起点而在周向上设置于±20度的角度范围，以作为绕转子5的中心轴AX的角度范围。

由此，在第一区域81之中，还容易从第一供给部110向温度高的空气容易滞留的第一区域81的上方的区域供给冷却空气。因此，能够有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差。

需要说明的是，当在上述±20度的角度范围内配置一个第一供给部110(顶部供给部110A)的情况下，该第一供给部110既可以如图4、图5所示那样配置于以铅垂面Sv为起点的0度的角度位置即机室7的顶部7T，也可以配置于从顶部7T向转子5的周向偏移了的角度位置。

也可以是，如图4～图6所示，两个以上的第一供给部110(侧部供给部110B)以上述铅垂面Sv为起点而设置于±90度的角度范围，以作为绕转子5的中心轴AX的角度范围。例如，在图4、图5所示的实施方式中，在上述±90度的角度范围内配置有三个第一供给部110(一个顶部供给部110A和两个侧部供给部110B)。另外，例如，在图6所示的一实施方式中，配置有通过在上述±90度的角度范围内配置了四个喷嘴50而得到的第一供给部110(两个顶部供给部110A和两个侧部供给部110B)。

由此，通过设计第一供给部110的配置位置而能够高效地向第一区域81的整体供给冷却空气，并且能够使第一区域81的整体的氛围空气的温度分布以及与氛围空气相接的机室7的金属温度的温度分布均衡化。

需要说明的是，也可以是，在相对于上述顶部7T沿周向±90度的角度范围内配置有至少两个第一供给部110(顶部供给部110A)。例如，在图4、图5所示的实施方式中，第一供给部110(顶部供给部110A)也可以不配置于顶部7T的位置即0度的角度位置，而在周向上从0度的角度位置偏移地配置。另外，例如，在图6所示的实施方式中，也可以还在顶部7T的位置即0度的角度位置配置第一供给部110(顶部供给部110A)。

也可以是，如图4～图6所示，将第一供给部110配置为，包括作为绕转子5的中心轴AX的角度范围而设置于以上述铅垂面Sv为起点而-90度以上且-20度以下、以及20度以上且90度以下的角度范围、并且关于上述铅垂面Sv对称设置的至少一对第一供给部110(侧部供给部110B)。例如，在图4、图5所示的实施方式中，在-90度以上且-20度以下、以及20度以上且90度以下的角度范围内配置有一对第一供给部110(侧部供给部110B)。另外，例如，在图6所示的一实施方式中，也可以是，在±20度的角度范围配置有一对顶部供给部110A，且在-90度以上且-20度以下、以及20度以上且90度以下的角度范围配置有一对侧部供给部110B。

由此，能够向第一区域81的大的范围供给冷却空气，从而能够抑制第一区域81中的氛围空气的温度差的偏差。

需要说明的是，也可以是，在-90度以上且-20度以下、以及20度以上且90度以下的角度范围内配置有三对以上的第一供给部110。例如，也可以配置有一对顶部供给部110A和两对以上的侧部供给部110B。

(关于喷嘴50的开口52的开口面积)

以下，说明对从喷嘴50排出的冷却空气的流量产生影响的喷嘴50的开口52的开口面积或者节流孔93的口径。在此，如图4、图5所示，第一供给部110包括：顶部供给部110A，其设置于机室7的最接近上述铅垂面Sv的顶部7T；以及至少一对侧部供给部110B，它们沿着转子5的周向夹着顶部供给部110A设置。

在几个实施方式中，优选的是，顶部供给部110A中的喷嘴主体部51的开口52形成为，开口面积之和Sc比在至少一对侧部供给部110B中的一个喷嘴主体部51形成的开口52的开口面积之和Ss大。换言之，优选的是，侧部供给部110B中的一个喷嘴主体部51的开口面积之和Ss比顶部供给部110A中的喷嘴主体部51的开口面积之和Sc小。

例如，若在侧部供给部110B的喷嘴主体部51与顶部供给部110A的喷嘴主体部51之间开口52的口径相等，则优选的是，侧部供给部110B中的一个喷嘴主体部51的开口52的数量比顶部供给部110A中的喷嘴主体部51的开口52的数量少。另外，若在侧部供给部110B的喷嘴主体部51与顶部供给部110A的喷嘴主体部51之间开口52的数量相等，则优选的是，侧部供给部110B中的一个喷嘴主体部51的开口52的口径比顶部供给部110A中的喷嘴主体部51的开口52的口径小。需要说明的是，容易通过将后述的节流孔口径与喷嘴主体部51的开口52的开口面积建立关联来进行冷却空气量的调整。

在此，说明冷却空气向顶部供给部110A和侧部供给部110B的分配量对机室7的金属温度分布造成的影响。图7是示出在机室7的顶部7T配置有一个顶部供给部110A、且在夹着顶部供给部110A而周向上对称的位置配置有一对侧部供给部110B而得到的第一供给部110的安装位置与金属温度的关系的图。图8是示出在相对于机室7的顶部7T而周向上对称的位置配置有一对顶部供给部110A、且在从顶部供给部110A更为分开的周向上对称的位置配置有一对侧部供给部110B而得到的第一供给部110的安装位置与金属温度的关系的图。在此，在图7以及图8中，实线均示出从一对侧部供给部110B排出的冷却空气量的合计流量比从一个或者一对顶部供给部110A排出的冷却空气量多的例子(例1、例11：适当冷却)。另外，作为比较例，用双点划线示出第一供给部110仅具备顶部供给部110A、且从顶部供给部110A排出的冷却空气仅向机室7的顶部7T附近的机室7内供给的情况(例3：顶部冷却)。另外，用虚线示出不包括第一供给部110且在机室7内不具备对机室7内的氛围空气进行搅拌、稀释以及吹扫的机构的无冷却的情况(例2：机室无冷却)。需要说明的是，对于第一供给部110的各供给部的安装位置而言，在从轴向上游侧观察机室7的剖面中，利用以机室7的底部QB为基准(角度0°)而顺时针的方向的角度来表示各供给部的位置。

在图7所示的实施例中，在例2的用虚线表示的机室无冷却的情况下，金属温度在机室7的顶部7T(位置180°)最高。在机室7的点P1、P2、Q1、Q7各位置处，在从机室7的顶部7T的位置沿周向远离的同时，金属温度逐渐降低，且金属温度在机室7的底部QB(位置0°)最低。例2的情况是机室7的顶部7T与机室7的底部QB之间的金属温度的温度差最大、机室变形最大、产生猫背的可能性高的例子。在例3的用双点划线示出的仅存在顶部冷却的情况下，由于仅向机室7的顶部7T的位置供给冷却空气，因此，机室7的顶部7T的位置与周向的其他位置相比会变得过冷却，从而机室7的顶部7T处的金属温度如点P3那样示出了比周边的机室7的金属温度低的温度。在机室7的与顶部7T在周向上相邻的点P1、P2的位置处，机室7的顶部7T的金属温度变得比点P3的位置高。在从点P1、P2的位置进一步沿机室7的周向远离机室7的顶部7T的位置处，机室7的金属温度逐渐降低。在机室7的底部QB(位置0°)处，温度变得最低，这与例2的顶部无冷却的情况下的金属温度分布相同。在例3的顶部冷却的情况下，机室的变形与例2相比变小，但与包括机室7的顶部7T在内的第一区域81相接的机室7的金属温度分布依然较大，不能说机室7的顶部7T与底部QB之间的金属温度差足够小。

另一方面，在图7中用实线示出的例1中，作为第一供给部110，在机室7的顶部7T设置有一个顶部供给部110A，且在夹着机室7的顶部7T而周向上对称的分开的位置配置有一对侧部供给部110B。在使从一对侧部供给部110B排出的冷却空气量的合计流量比从一个顶部供给部110A排出的冷却空气量多的情况下，与第一区域81相接的机室7的金属温度分布相比于比较例1或者例2得到了改善。即，在例1的情况下，从顶部供给部110A以及一对侧部供给部110B排出的冷却空气在机室7的点Q2、Q4、Q6的位置处排出至机室7内。机室7的点Q2、Q4、Q6的位置处的机室7内的氛围空气被搅拌以及稀释，从而与比较例的例2或者例3相比，机室7的点Q2、Q4、Q6的位置附近处的金属温度降低。然而，温度比例3的比较例所示的机室7的点P3的位置的金属温度高，从而不会成为例3所示那样的过冷却。另外，作为各供给部(顶部供给部110A、侧部供给部110B)的周向的中间位置的点Q3、Q5的金属温度相比点Q2、Q4、Q6的位置处的金属温度上升，但还是比例2所示的无冷却的情况下的顶部7T的金属温度低的温度。即，第一区域81的点Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的位置附近处的机室7内的氛围空气的温度分布(温度的偏差)与比较例的例2或者例3相比均衡化。

需要说明的是，在例1的情况下，虽然未在图7中图示出，但在从一个或者一对顶部供给部110A排出的冷却空气量的合计值与从一对侧部供给部110B排出的冷却空气量的合计值相同时，机室7的点Q2、Q4、Q6的位置处的金属温度分布比例1大，不能说金属温度分布充分均衡化。

因此，与例2、例3所示的比较例相比，例1的情况使与第一区域81相接的机室7的金属温度分布均衡化，从而机室7的变形与比较例相比变小。

图8是第一供给部110的结构由一对顶部供给部110A和一对侧部供给部110B构成的情况。即，一对顶部供给部110A不配置于机室7的顶部7T，而是夹着机室7的顶部7T并朝周向的两侧略微移动而配置于对称的位置的例子(例11)。对于一对侧部供给部110B，是在周向上相对于顶部供给部110A而从机室7的顶部7T进一步分开的方向的对称的位置配置了一对侧部供给部110B的例子。

在图8所示的例11中，如由实线所示的那样，第一供给部110在机室7的顶部7T的附近配置有一对顶部供给部110A，且在周向上进一步分开且对称的位置配置有一对侧部供给部110B。在从一对侧部供给部110B排出的冷却空气量的合计值比从一对顶部供给部110A排出的冷却空气量的合计值多的情况下，与第一区域81相接的机室7的金属温度分布与例1同样地，相比于比较例得到了改善。

即，在例11的情况下，从一对顶部供给部110A以及一对侧部供给部110B排出的冷却空气供给至机室7的点Q2、Q4、Q6、Q8的位置，从而点Q2、Q4、Q6、Q8的位置处的金属温度降低，然而是比例3的比较例所示的点P3的位置的金属温度高的温度，从而不会成为例3所示那样的过冷却。另外，作为各供给部(顶部供给部110A、侧部供给部110B)的周向的中间位置的点Q3、Q5、Q7的位置的金属温度相比点Q2、Q4、Q6、Q8的位置的金属温度上升，但依然是比例2所示的无冷却的情况下的顶部7T的金属温度低的温度。即，第一区域81的点Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9的位置附近处的机室7内的氛围空气的温度分布(温度的偏差)以及机室7的金属温度相比于比较例的例2或者例3均衡化。另外，与例1所示的金属温度分布相比，能够得到大致相等的金属温度分布(温度的偏差)。

因此，与例2、例3所示的比较例相比，在例11的情况下，与第一区域81相接的机室7的金属温度分布也均衡化，从而机室7的变形也小于比较例。

(关于第二供给部120的配置位置)

以下，主要参照图4～图6来说明第二供给部120相对于机室7的配置位置。

如图4～图6所示，在几个实施方式的冷却空气供给部100中，一个以上的第二供给部120以铅垂面Sv为起点而在周向上设置于±20度的角度范围内，以作为绕转子5的中心轴AX的角度范围。例如，在图4、图6所示的实施方式中，在上述±20度的角度范围内配置有一个第二供给部120。另外，例如，在图5所示的一实施方式中，在上述±45度的角度范围内配置有两个第二供给部120。

由此，在第二区域82之中，也容易从第二供给部120向温度高的空气容易滞留的第二区域82的铅垂方向上方的区域供给冷却空气。另外，促进沿着变向部73以及空洞部74的空间的氛围空气的搅拌以及稀释，从而使第二区域82中的氛围空气的温度分布进一步均衡化。因此，缩小作为机室7的铅垂方向的中间高度的位置的、与空洞部74相接的机室7的上半部7a的铅垂方向的上部与下半部7b的下部之间的金属温度差，从而抑制机室7的铅垂方向的中间高度的位置处的变形。

需要说明的是，在上述±20度的角度范围内配置一个第二供给部120的情况下，该第二供给部120既可以如图4、图6所示的那样配置于以铅垂面Sv为起点的0度的角度位置，也可以配置于从0度的角度位置向转子5的周向偏移开的角度位置。

如图5所示，在几个实施方式的冷却空气供给部100中，也可以是，两个以上的第二供给部120以铅垂面Sv为起点而设置于±45度的角度范围。例如，在图5所示的实施方式中，在上述±45度的角度范围内配置有两个第二供给部120。

由此，通过设计每个第二供给部120的配置位置，能够高效地向第二区域82的整体供给冷却空气。

需要说明的是，由于优选的是在上述±45度的角度范围内配置至少两个第二供给部120，因此，例如在图5所示的实施方式中，也可以还在0度的角度位置配置第二供给部120。

如图5所示，在几个实施方式的冷却空气供给部100中，也可以是，将第二供给部120配置为，包括以铅垂面Sv为起点而在±45度的角度范围内设置、且关于铅垂面Sv对称地设置的至少一对第二供给部120。例如，在图5所示的实施方式中，一对第二供给部120关于铅垂面Sv对称地设置±45度的角度范围。

由此，能够向第二区域82的大的范围供给冷却空气，从而使第二区域82中的氛围空气的温度分布进一步均衡化。

(关于冷却空气的供给量)

以下，对从第一供给部110供给的冷却空气的供给量与从第二供给部120供给的冷却空气的供给量的关系进行说明。

在几个实施方式中，第二供给部120构成为，能够供给比从各个第一供给部110供给的冷却空气的合计量多的冷却空气。

具体而言，在如图4、图6所示那样仅设置有一个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，该第二供给部120向第二区域82供给的冷却空气的每单位时间的供给量比多个第一供给部110各自向第一区域81供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计多。另外，在如图5所示那样设置有两个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，这两个第二供给部120各自向第二区域82供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计量比多个第一供给部110各自向第一区域81供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计量多。

为了抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差，发现优选的是，使向第二区域82供给的冷却空气的供给量比向第一区域81供给的冷却空气的供给量多。

因此，根据几个实施方式，能够有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差。

在几个实施方式中，第二供给部120构成为，能够将第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气的供给量的合计量的120％以上且300％以下的冷却空气向第二区域82供给。

具体而言，在如图4、图6所示那样仅设置有一个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，该第二供给部120向第二区域82供给的冷却空气的每单位时间的供给量是多个第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计量的120％以上且300％以下。另外，在如图5所示那样设置有两个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，也可以是，这两个第二供给部120各自向第二区域82供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计量为第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气的每单位时间的供给量的合计量的120％以上且300％以下。

为了有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差的偏差，发现优选的是，将向第一区域81供给的冷却空气的供给量的120％以上且300％以下的冷却空气向第二区域82供给。

因此，在几个实施方式中，能够有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差的偏差。

在几个实施方式中，具备第一节流孔93，该第一节流孔93规定从第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气的供给量。第一节流孔93既可以设置于与各喷嘴50连接的第一附属配管92A的上游侧端，也可以是，不设置第一附属配管92A，而使供给配管91经由凸缘部91a与各喷嘴50直接连结，并将第一节流孔93设置于喷嘴50与凸缘部91a之间。

另外，在几个实施方式中，也可以是，具备第三节流孔97，该第三节流孔97规定从第二供给部120向第二区域82供给的冷却空气的供给量。第三节流孔97向机室7安装的安装结构与第一节流孔93以及第二节流孔95同样，既可以配置于与机室7连接的第二附属配管92B的上游侧，也可以配置于机室7与第二附属配管92B之间。

如图2、图4～图6所示，第一节流孔93针对第一供给部110设置，且插入空气供给配管91与第一附属配管92A或者喷嘴50之间。

如图2、图4～图6所示，第三节流孔97针对各个第二供给部120设置，且插入空气供给配管91与第二附属配管92B或者连通孔60之间。

由此，能够利用第一节流孔93以及第三节流孔97来容易地设定分别向第一区域81以及第二区域82供给的冷却空气的供给量。

在几个实施方式中，第三节流孔97的开口面积或者口径之和为第一节流孔的开口面积或者口径之和的120％以上且300％以下。

具体而言，在如图4、图6所示那样仅设置有一个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，该第二供给部120的第三节流孔97的开口面积或者口径为针对多个第一供给部110分别设置的多个第一节流孔93的开口面积或者口径之和的120％以上且300％以下。另外，在如图5所示那样设置有两个第二供给部120的情况下，在几个实施方式中，针对这两个第二供给部120分别设置的多个第三节流孔97的开口面积或者口径之和为针对多个第一供给部110分别设置的多个第一节流孔93的开口面积或者口径之和的120％以上且300％以下。

如上所述，为了有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差，发现优选的是，将向第一区域81供给的冷却空气的供给量的120％以上且300％以下的冷却空气向第二区域82供给。

另外，通过节流孔的流体的流量大体与节流孔的开口面积或者口径成比例。

因此，在几个实施方式中，将各个节流孔93、95的开口面积或者口径设定为能够将向第一区域81供给的冷却空气的供给量的120％以上且300％以下的冷却空气向第二区域82供给，因此能够有效地抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差。

(关于涡轮机室的变形防止方法)

以下，参照图9对防止燃气轮机的机室的变形的机室的变形防止方法进行说明。

一实施方式的机室7的变形防止方法是为了在停止燃气轮机1的运转时抑制上述的猫背现象而使用的方法。如图9所示，一实施方式的机室7的变形防止方法包括燃气轮机运转停止步骤S10、冷却空气供给步骤S20、第一供给部流量分配调整步骤S30、以及第二供给部流量分配调整步骤S40。

如图9的流程图所示，燃气轮机运转停止步骤S10是停止燃气轮机1的运转的步骤。

冷却空气供给步骤S20是从设置于机室7中的上半部7a且用于向机室7的内部空间8供给冷却空气的多个冷却空气供给部100供给冷却空气的步骤，包括向第一区域81供给冷却空气的工序、以及向第二区域82供给冷却空气的工序。

向第一区域81供给冷却空气的工序如下那样的工序，在内部空间8中，从在机室7内以面向在转子5的周围呈环状地配置的多个燃烧器3的径向外侧的第一区域81的方式设置的第一供给部110向第一区域81供给冷却空气。

向第二区域82供给冷却空气的工序是如下那样的工序，在内部空间8中，从以面向多个燃烧器3的径向内侧的第二区域82的方式设置的第二供给部120向第二区域82供给冷却空气。

第一供给部流量分配调整步骤S30是如下那样的工序，对从构成第一供给部110的单个或者一对顶部供给部110A以及至少一对侧部供给部110B向第一区域81供给的冷却空气量按照适当量分配及调整。单个或者一对顶部供给部110A以及至少一对侧部供给部110B配置于机室7的顶部7T以及从顶部7T在周向上分开配置的机室7的内部空间8。顶部供给部110A以及侧部供给部110B形成为包括多个喷嘴50，该多个喷嘴50具有使从外部经由空气供给配管91供给来的冷却空气沿着机室7的内周面7c呈放射状扩散的开口52。另外，在空气供给配管91的冷却空气的流动方向的下游侧且与喷嘴50连接的第一附属配管92A，配置有对冷却空气量进行调整的能够装卸的节流孔。通过改变配置于各供给部的节流孔(第一节流孔93、第二节流孔95)的口径或开口面积，从而选定适当的冷却空气量。冷却空气从喷嘴50呈放射状扩散，对机室7的顶部7T以及从顶部7T沿周向延伸的内部空间8的第一区域81内的氛围空气进行搅拌并稀释。如图7、图8所示，通过选定适当量的冷却空气量，从而机室7的顶部7T以及从顶部7T沿周向延伸的第一区域81的氛围空气的温度分布(温度的偏差)均衡化，且与第一区域81相接的机室7的金属温度分布也均衡化。其结果是，使机室7的顶部7T与底部QB之间的金属温度差均衡化，从而金属温度差变小，机室7的变形量变小。

如图9所示，第一供给部流量分配调整步骤S30还包括：第一供给部金属温度计测步骤S31，对配置有第一供给部110的喷嘴50的位置附近的机室7的金属温度进行计测；第一供给部金属温度分布判定步骤S32，根据计测出的金属温度来计算第一供给部110的温度分布，并判定所计测出的金属温度的偏差是否为允许值以内；以及第一供给部流量调整步骤S33，在判定为第一供给部110的金属温度分布超过允许值的情况下，对配置于第一供给部110的顶部供给部110A的第一节流孔93或者配置于侧部供给部110B的第二节流孔95的口径或开口面积进行变更。关于构成第一供给部110的顶部供给部110A和侧部供给部110B的冷却空气量的流量分配，优选的是，将向侧部供给部110B供给的冷却空气量的合计值调整为比向顶部供给部110A供给的冷却空气量的合计值多。

通过将向顶部供给部110A和侧部供给部110B供给的冷却空气量调整为适当的分配量，从而与以机室7的顶部7T为中心而向周向的两个方向延伸的第一区域81相接的机室7的金属温度均衡化，机室7的顶部7T与底部QB之间的金属温度差缩小，机室7的顶部7T附近的周向的变形变小，从而抑制猫背现象的产生。需要说明的是，关于第一节流孔93以及第二节流孔95的口径或开口面积的变更(更换)，根据第一供给部110的金属温度分布，既可以针对一部分的节流孔，也可以将所有的节流孔作为变更(更换)的对象。

如图9所示，第二供给部流量分配调整步骤S40如下那样的工序，形成为包括构成第二供给部120的单个或者多个连通孔60，对从第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气量与从第二供给部120向第二区域82供给的冷却空气量的分配量进行选定及调整以成为适当的流量比。为此，第二供给部流量分配调整步骤S40还包括：圆锥区域金属温度计测步骤S41，计测机室7的圆锥区域71的金属温度；圆锥区域金属温度分布判定步骤S42，根据所计测出的圆锥区域71的金属温度来计算圆锥区域71的金属温度分布，并判定金属温度的偏差是否为允许值以内；以及第二供给部流量调整步骤S43，在判定为圆锥区域71的金属温度分布超过允许值的情况下，对配置于第一供给部110的节流孔(第一节流孔93、第二节流孔95)以及配置于第二供给部120的节流孔(第三节流孔97)的口径或开口面积进行变更。

在第二供给部流量调整步骤S43中，优选调整为，从第二供给部120向第二区域82供给的冷却空气量的合计值比从第一供给部110向第一区域81供给的冷却空气量的合计值大。特别是在绕转子5呈环状地配置的燃烧器3之间的间隙狭窄的情况下，由于能够从第二供给部120直接向第二区域82供给冷却空气，因此沿周向延伸的空洞部74内部的氛围空气的温度分布均衡化，圆锥区域71中的机室7的上半部7a与下半部7b之间的金属温度分布均衡化，从而机室7的变形变小。需要说明的是，关于第一节流孔93、第二节流孔95以及第三节流孔97的口径或开口面积的变更(更换)，根据第二供给部120的金属温度分布，既可以针对一部分的节流孔，也可以将所有的节流孔作为变更(更换)的对象。

当在第一供给部金属温度分布判定步骤S32中判定为配置有第一供给部110的第一区域81的金属温度分布为允许值以内、且在配置有第二供给部120的第二区域82的圆锥区域金属温度分布判定步骤S42中判定为圆锥区域71的金属温度分布为允许值以内的时刻，结束防止涡轮机室6的变形的工序。

根据一实施方式的机室的变形防止方法，从以面向多个燃烧器3的径向内侧的第二区域82的方式设置的第二供给部120向第二区域82供给冷却空气，因此能够向可能无法从多个燃烧器3的径向外侧的第一区域81充分地供给冷却空气的第二区域82充分地供给冷却空气。由此，机室7内的上部与下部之间的金属温度差缩小，从而能够抑制机室的变形。

另外，在一实施方式的机室的变形防止方法中，在向第二区域82供给冷却空气的步骤S23中，将比在向第一区域81供给冷却空气的步骤S21中向第一区域81供给的冷却空气的供给量多的冷却空气向第二区域82供给。

如上所述，为了抑制机室7内的上部与下部之间的金属温度差，发现优选的是，将比第一区域81多的冷却空气向第二区域82供给。

因此，根据一实施方式的机室的变形防止方法，能够有效地缩小机室7内的上部与下部之间的金属温度差。

本发明不限定于上述的实施方式，还包括对上述的实施方式施加变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。

例如，在设置多个第一供给部110的情况下，对于所有的第一供给部110而言，既可以配置成沿着转子5的中心轴AX的方向上的位置相同，也可以在不会对上述的猫背现象的抑制造成妨碍的范围内使该方向的位置针对每个第一供给部110而不同。同样地，在设置多个第二供给部120的情况下，对于所有的第二供给部120而言，既可以配置成沿着转子5的中心轴AX的方向上的位置相同，也可以在不会对上述的猫背现象的抑制造成妨碍的范围内使该方向的位置针对每个第二供给部120而不同。

附图标记说明：

1...燃气轮机；

2...压缩机；

3...燃烧器；

5...转子；

6...涡轮机室；

7...机室(外壳)；

7a...上半部；

7b...下半部；

7c、7d、7e...内周面；

7T...顶部；

8...内部空间；

9...扩散器；

21...压缩机机室；

50...喷嘴；

51...喷嘴主体部；

52...开口；

60...连通孔；

71...圆锥区域；

73...变向部；

74...空洞部；

75...岐管；

81...第一区域；

82...第二区域；

91...空气供给配管；

92A...第一附属配管；

92B...第二附属配管；

93...第一节流孔；

95...第二节流孔；

97...第三节流孔；

100...冷却空气供给部；

110...第一供给部；

110A...顶部供给部；

110B...侧部供给部；

120...第二供给部。

Claims (17)

1.一种涡轮机室，其具备向燃气轮机的机室的内部空间供给冷却空气的冷却空气供给部，其中，

所述冷却空气供给部具备：

第一供给部，其在所述机室的上半部内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

第二供给部，其以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置，向所述第二区域供给所述冷却空气，

所述机室具备变向部，所述变向部支承于所述机室，绕所述燃烧器的径向内侧的所述转子形成为环状，且在周向上被分割为多个，

所述变向部的一部分配置为与所述第二供给部的连通孔对置。

2.根据权利要求1所述的涡轮机室，其中，

所述机室包括空洞部，所述空洞部被所述变向部和与所述变向部对置的所述机室的内壁面包围，且形成为沿着所述变向部在周向上延伸的环状。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机室，其中，

所述变向部为形成岐管的外壁面，所述岐管用于向所述转子供给所述冷却空气。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机室，其中，

所述第一供给部包括多个喷嘴，且包括：

顶部供给部，其配置于所述机室的顶部附近；以及

至少一对侧部供给部，其与所述顶部供给部在周向上相邻，且在从所述顶部分开的方向配置。

5.根据权利要求4所述的涡轮机室，其中，

所述顶部供给部包括配置于所述机室的顶部的单个所述喷嘴，所述至少一对侧部供给部配置于以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为分界而周向上对称的位置。

6.根据权利要求4所述的涡轮机室，其中，

所述顶部供给部包括两个以上的所述喷嘴，

两个以上的所述喷嘴配置于所述机室的顶部附近的、夹着所述顶部且以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为分界而周向上对称的位置。

7.根据权利要求6所述的涡轮机室，其中，

所述侧部供给部的两个以上的所述喷嘴以所述铅垂面为基准而在周向上设置于±90度的角度范围内。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的涡轮机室，其中，

所述第一供给部包括向所述多个喷嘴供给所述冷却空气的第一附属配管，

所述第一附属配管包括：

第一节流孔，其规定向所述顶部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述顶部供给部的上游侧；以及

第二节流孔，其规定向所述侧部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述侧部供给部的上游侧，

所述第一节流孔的口径或开口面积的合计值形成得比所述第二节流孔的口径或开口面积的合计值小。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的涡轮机室，其中，

所述顶部供给部或者所述侧部供给部具有喷嘴主体部，所述喷嘴主体部具有筒形状，

所述喷嘴主体部在所述喷嘴主体部的侧面沿着所述喷嘴主体部的周向形成有多个将所述喷嘴主体部的内部与所述第一区域连通的开口。

10.一种涡轮机室，其具备向燃气轮机的机室的内部空间供给冷却空气的冷却空气供给部，其中，

所述冷却空气供给部具备：

第一供给部，其在所述机室的上半部内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

第二供给部，其以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置，向所述第二区域供给所述冷却空气，

所述第一供给部包括多个喷嘴，且包括：

顶部供给部，其配置于所述机室的顶部附近；以及

至少一对侧部供给部，其与所述顶部供给部在周向上相邻，且在从所述顶部分开的方向配置，

所述第一供给部包括向所述多个喷嘴供给所述冷却空气的第一附属配管，

所述第一附属配管包括：

第一节流孔，其规定向所述顶部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述顶部供给部的上游侧；以及

第二节流孔，其规定向所述侧部供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述侧部供给部的上游侧，

所述第一节流孔的口径或开口面积的合计值形成得比所述第二节流孔的口径或开口面积的合计值小，

所述第二供给部包括：

连通孔，其形成于所述第二区域的所述机室；

第二附属配管，其固定于所述机室，且与所述连通孔连接；以及

第三节流孔，其规定向所述第二供给部供给的所述冷却空气的供给量，配置于所述第二附属配管的上游侧，

所述第三节流孔的口径或开口面积的合计值形成得比所述第一节流孔以及所述第二节流孔的口径或开口面积的合计值大。

11.根据权利要求10所述的涡轮机室，其中，

所述连通孔是配置于以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为分界而周向上对称的位置的一对连通孔。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的涡轮机室，其中，

所述第二供给部以包含所述转子的中心轴在内的铅垂面为基准而在周向上设置于±20度的角度范围内。

13.一种燃气轮机，其中，

所述燃气轮机具备：

权利要求1至12中任一项所述的所述涡轮机室；

所述转子；以及

所述多个燃烧器。

14.一种涡轮机室的变形防止方法，其是防止燃气轮机的机室变形的机室的变形防止方法，其中，

所述涡轮机室的变形防止方法包括如下步骤：

停止所述燃气轮机的运转；以及

从设置于所述机室的上半部的冷却空气供给部向所述机室的内部空间供给冷却空气，

供给所述冷却空气的步骤包括如下步骤：

在所述内部空间中，从在所述机室内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置的第一供给部，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

在所述内部空间中，从以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置的第二供给部，向所述第二区域供给所述冷却空气，

所述涡轮机室的变形防止方法还包括如下步骤：

对所述第一供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整；以及

对所述第二供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整，

所述第一供给部包括具备第一节流孔的顶部供给部、以及具备第二节流孔的侧部供给部，

对所述第一供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整的步骤包括如下步骤：

计测面对所述第一区域的所述机室的金属温度；

根据所述金属温度的计测值，判定面对所述第一区域的所述机室的周向的温度分布；以及

在判定为所述温度分布偏离了允许值的情况下，至少将所述第一节流孔和所述第二节流孔中的某一方或者全部更换为不同的口径或开口面积的节流孔。

15.根据权利要求14所述的涡轮机室的变形防止方法，其中，

所述第二供给部包括第二附属配管，所述第二附属配管具备第三节流孔，

对所述第二供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整的步骤还包括如下步骤：

计测面对所述第二区域的中间机室的金属温度、以及相对于转子的中心轴而所述中间机室的铅垂方向的相反一侧的所述机室的下半部的金属温度；

根据所述金属温度的计测值，判定所述中间机室的上部和下部的温度分布；以及

在判定为所述温度分布偏离了允许值的情况下，至少将所述第一节流孔、所述第二节流孔和所述第三节流孔中的某一方或者全部更换为不同的口径或开口面积的节流孔。

16.一种涡轮机室的变形防止方法，其是防止燃气轮机的机室变形的机室的变形防止方法，其中，

所述涡轮机室的变形防止方法包括如下步骤：

停止所述燃气轮机的运转；以及

从设置于所述机室的上半部的冷却空气供给部向所述机室的内部空间供给冷却空气，

供给所述冷却空气的步骤包括如下步骤：

在所述内部空间中，从在所述机室内以面向在转子的周围呈环状地配置的多个燃烧器的径向外侧的第一区域的方式设置的第一供给部，向所述第一区域供给所述冷却空气；以及

在所述内部空间中，从以面向所述多个燃烧器的径向内侧的第二区域的方式设置的第二供给部，向所述第二区域供给冷却空气，

所述涡轮机室的变形防止方法还包括如下步骤：

对所述第一供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整；以及

对所述第二供给部的所述冷却空气的流量分配进行调整，

在向所述第二区域供给所述冷却空气的步骤中，将比向所述第一区域供给的所述冷却空气的供给量多的所述冷却空气向所述第二区域供给。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的涡轮机室的变形防止方法，其中，

所述第一供给部包括：

顶部供给部，其配置于所述机室的顶部附近；以及

至少一对侧部供给部，其与所述顶部供给部在周向上相邻，且在从所述顶部分开的方向配置，

在从所述第一供给部向所述第一区域供给所述冷却空气的步骤中，将比向所述第一供给部的所述顶部供给部供给的所述冷却空气的总供给量多的所述冷却空气向所述第一供给部的所述侧部供给部供给。

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