ES2239082T3 - Turbina de gas y procedimiento para el funcionamiento de una turbina de gas. - Google Patents

Abstract

Turbina de gas (1) con una pluralidad de palas de turbinas (12, 14), que están reunidas en cada caso para formar series de palas, que presentan, respectivamente, un canal de aire de refrigeración integrado, en la que las palas de la turbina (12, 14), que forman una primera serie de palas, y las palas de la turbina (12, 14), que forman una segunda serie de palas, que está dispuesta a continuación cuando se ven en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M), están conectadas unas detrás de las otras en el lado del aire de refrigeración bajo la intercalación de una instalación de inyección (48, 70) de agua (H2O).

Description

Turbina de gas y procedimiento para el funcionamiento de una turbina de gas.

La invención se refiere a una turbina de gas con una pluralidad de palas de turbina que están reunidas para formar, respectivamente, series de palas, que presentan en cada caso un canal de aire de refrigeración integrado. Se refiere, además, a un procedimiento para el funcionamiento de una turbina de gas de este tipo.

Las turbinas de gas se emplean en muchos campos para el accionamiento de generadores o de máquinas de trabajo. En este caso, el contenido de energía de un combustible es utilizado para la generación de un movimiento giratorio de un árbol de turbina. El combustible es quemado a tal fin en una cámara de combustión, siendo alimentado aire comprimido por un compresor de aire. El medio de trabajo, generado en la cámara de combustión a través de la combustión del combustible y que está a alta presión y a alta temperatura, es conducido en este caso a través de una unidad de turbinas, que está conectada a continuación de la cámara de combustión, donde se expande proporcionando trabajo.

Para la generación del movimiento giratorio del árbol de la turbina están dispuestas en este árbol de la turbina en este caso una pluralidad de palas giratorias, que están agrupadas habitualmente en grupo de palas o series de palas, las cuales accionan el árbol de la turbina a través de la transmisión de impulsos desde el medio de trabajo. Para la conducción del medio de trabajo a la unidad de turbinas están dispuestas habitualmente, además, entre las series de palas giratorias adyacentes, unas series de palas de guía que están conectadas con la carcasa de la turbina.

En el diseño de las turbinas de gas de este tipo, adicionalmente a la potencia alcanzable, un objetivo de diseño es habitualmente un rendimiento especialmente alto. En este caso, se puede conseguir una elevación del rendimiento, por razones termodinámicas, en principio a través de una elevación de la temperatura de salida, con la que el medio de trabajo sale desde la cámara de combustión y entre en la unidad de turbinas. Por lo tanto, se pretenden y también se consiguen temperaturas desde aproximadamente 1200ºC hasta 1300ºC para tales turbinas de gas.

Sin embargo, a temperaturas tan altas del medio de trabajo, los componentes y los módulos expuestos a estas temperaturas están expuestos a cargas térmicas altas. Sin embargo, para garantizar con alta fiabilidad una duración de vida comparativamente larga de los componentes respectivos, está prevista habitualmente una refrigeración de los componentes respectivos, especialmente de las palas giratorias y/o de las palas de guía de la unidad de turbinas. Las palas de las turbinas están configuradas, por lo tanto, habitualmente de manera que se pueden refrigerar, debiendo asegurarse especialmente una refrigeración efectiva y fiable de las primeras series de palas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo. Para la refrigeración, la pala de turbina respectiva presenta en este caso habitualmente un canal de refrigerante, que está integrado en la hoja de la pala o en el perfil de la pala, desde cuyo canal de refrigerante se puede conducir un refrigerante de una manera selectiva hacia las zonas cargadas térmicamente de las palas de las turbinas.

Como refrigerante se emplea en este caso habitualmente aire de refrigeración. Este aire es alimentado a la pala respectiva de la turbina en forma de una refrigeración abierta a través de un canal de refrigerante integrado. Partiendo desde este canal, el aire de refrigeración circula, en canales de desviación, a través de la zona prevista en cada caso de las palas de las turbinas. Estos canales se dejan abiertos en el lado de salida, de manera que el aire de refrigeración, después de circular a través de las palas de las turbinas, sale desde éstas y se mezcla en este caso con el medio de trabajo conducido en la unidad de turbinas.

De esta manera, con medios comparativamente sencillos, se puede acondicionar un sistema de refrigeración fiable para las palas de las turbinas, pudiendo ser impulsadas también las zonas de las palas de las turbinas, que están especialmente cargadas con calor, de una manera adecuada con refrigerante. No obstante, por otra parte, durante la introducción del aire de refrigeración en el medio de trabajo conducido en la unidad de turbinas, hay que procurar que sus parámetros característicos, como presión y temperatura, se puedan combinar o sean compatibles con los parámetros correspondientes del medio de trabajo. En particular, la calefacción admisible del aire de refrigeración durante la refrigeración de las palas de las turbinas está limitada solamente de tal forma que precisamente a temperaturas de salida del medio de trabajo pretendidas comparativamente altas se requiere una cantidad especialmente gran de aire de refrigeración. Esto repercute de nuevo con efecto de limitación sobre el rendimiento de la turbina de gas.

Se puede conseguir un ahorro deseable por estos motivos de la necesidad de aire de refrigeración, configurando el sistema de refrigeración como sistema de refrigeración cerrado. En un sistema de refrigeración cerrado de este tipo, el aire de refrigeración consumido es conducido de retorno al proceso de la combustión. Precisamente en un sistema de refrigeración cerrado de este tipo, en el que el aire de refrigeración puede ser sometido a una pérdida de presión comparativamente alta, es necesaria, sin embargo, habitualmente una preparación de aire de refrigeración adaptada a las necesidades con una presión comparativamente alta, en función del lugar de la alimentación previsto. En este caso, hay que tener en cuenta, entre otras cosas, también la pérdida de presión durante la conducción del aire de refrigeración a través de un sistema cerrado. Precisamente en los sistemas dilatados comparativamente largos, la pérdida de presión puede ser considerablemente grande en función de los requerimientos planteados al aire de refrigeración a preparar. Sin embargo, precisamente la preparación de aire de refrigeración con una presión comparativamente alta condiciona una construcción comparativamente costosa de los sistemas asociados, donde especialmente en el caso de altos requerimientos de presión, el compresor de aire de refrigeración que es necesario para la preparación del aire de refrigeración puede compensar parcialmente o incluso totalmente la ventaja de rendimiento o de potencial que se puede conseguir a través de la refrigeración cerrada.

A partir del documento JP 8 284 687 se conoce un circuito de aire de refrigeración de este tipo para una turbina de gas, en el que el aire de refrigeración se emplea para la refrigeración de las palas de las turbinas. A continuación, el aire de refrigeración de la turbina de gas se puede tomar a través de un tubo de extracción y se puede alimentar a un intercambiador de calor, en el que se reduce su temperatura. A continuación, se eleva la presión del aire de la refrigeración refrigerado por medio de una bomba. Una primera parte del aire de refrigeración refrigerado a alta presión es alimentada entonces a las palas de guía de las fases de turbinas delanteras para la refrigeración de las mismas y a continuación es alimentada al intercambiador de calor para el cierre del circuito de aire de refrigeración. Una segunda parte del aire de refrigeración refrigerado a alta presión es conducida a través de un sistema de conducción de tuberías a la zona del rotor de la turbina de gas. El sistema de conducción de tuberías está en conexión de circulación con un separador de aire y más adelante aguas abajo con las palas giratorias de la turbina, de manera que la segunda parte del aire de refrigeración refrigera las palas giratorias. A continuación, se alimenta el aire de refrigeración a la pala de guía, que está dispuesta a continuación de la pala giratoria, para el cierre del circuito de refrigeración.

Además, se conoce a partir del documento US 4.338.780 un procedimiento para la refrigeración de una turbina, en el que el aire del compresor, empleado para la refrigeración de palas giratorias, es refrigerado a través de la inyección de un líquido. En este caso, se lleva a cabo la inyección de agua antes de la primera utilización del aire del compresor como aire de refrigeración.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar una turbina de gas del tipo mencionado al principio, en la que, con una refrigeración fiable de las palas de las turbinas, se mantiene especialmente reducida la necesidad de aire de refrigeración. Además, debe indicarse un procedimiento especialmente adecuado para una necesidad, en general, comparativamente reducida de aire de refrigeración, para el funcionamiento de una turbina de gas de este tipo.

Con relación a la turbina de gas, este cometido se soluciona según la invención porque las palas de la turbina, que forman una primera serie de palas, y las palas de la turbina, que forman una segunda serie de palas, que está dispuesta a continuación cuando se ven en la dirección de la circulación del medio de trabajo, están conectadas unas detrás de las otras en el lado del aire de refrigeración bajo la intercalación de una instalación de inyección de agua.

La invención parte en este caso de la consideración de que se puede mantener especialmente reducida la necesidad de aire de refrigeración para una refrigeración fiable de las palas de las turbinas, utilizando el aire de refrigeración en una medida especialmente intensiva para la refrigeración de las palas de las turbinas. Con respecto a la presión de servicio necesaria del aire de refrigeración, esto es posible especialmente para la refrigeración del aire, que debe acondicionarse de todos modos a una presión comparativamente alta, para las series de palas de las turbinas que se encuentran más adelantadas vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo. El aire de refrigeración para estas series de palas de turbinas debe prepararse, por razones de servicio, bajo una presión tan alta que este nivel de la presión es suficiente también, teniendo en cuenta las pérdidas de presión comparativamente altas durante la refrigeración de las palas, para la conducción del aire de refrigeración sobre una pluralidad de palas de turbinas o de series de palas que están conectadas unas detrás de otras en el lado del aire de refrigeración.

Para aprovechar este potencial de la presión, está previsto utilizar la presión que está disponible todavía en el aire de refrigeración que sale desde la primera serie de palas ahora refrigerada para la alimentación de la segunda serie de palas que debe refrigerarse todavía. No obstante, en este caso hay que tener en cuenta que el aire de la refrigeración, que sale desde la primera serie de palas, es calentado a través de la refrigeración de la segunda serie de palas. Sin embargo, para poder utilizar este aire de refrigeración para la refrigeración también de la segunda serie de palas, está prevista una refrigeración intermedia del aire de refrigeración antes de su entrada en la segunda serie de palas. A tal fin, manteniendo la presión del aire de refrigeración, se reduce su temperatura hasta el punto de que se posibilita una nueva utilización como aire de refrigeración en la siguiente serie de palas. La refrigeración intermedia se lleva a cabo en este caso a través de la inyección de agua, estando conectadas las salidas de los canales de aire de refrigeración de las palas de las turbinas que forman la primera serie de palas, vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo, bajo la intercalación de una instalación de inyección de agua, con las entradas de los canales de aire de refrigeración de las palas de las turbinas que forman la serie de palas que están dispuestas a continuación en la dirección de la circulación del medio de trabajo.

De una manera más ventajosa, está prevista una utilización múltiple de este tipo del aire de refrigeración para la refrigeración de palas de guía de la turbina de gas. A tal fin, la primera y la segunda serie de palas están formadas en cada caso como serie de palas de guía que están formadas por una pluralidad de palas de guía que están conectadas con una carcasa de la turbina de gas. La conducción del aire de refrigeración se realiza en este caso de una manera más conveniente entre las series de palas de guía a través de un sistema de canales que está integrado en la carcasa de la turbina, estando dispuesta también la tobera de inyección de agua en la carcasa de la turbina.

Pero en un desarrollo ventajoso alternativo o adicional, está prevista una utilización múltiple de este tipo de aire de refrigeración también para series de palas giratorias de la turbina de gas. A tal fin, de una manera más conveniente, la primera y la segunda serie de palas están formadas en cada caso como serie de palas giratorias que está constituida por una pluralidad de palas giratorias que están dispuestas en el árbol de la turbina de gas. En este caso, el sistema de canales para la conducción del aire de refrigeración está integrado de una manera más conveniente en el árbol de la turbina.

En una configuración especialmente ventajosa, está prevista una utilización múltiple de este tipo tanto para la el aire de refrigeración de las palas giratorias de la turbina de gas como también para el aire de refrigeración de las palas de guía de la turbina de gas. A tal fin, en un desarrollo especialmente ventajoso, tanto las series de palas giratorias consecutivas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo, como también las series de palas de guía consecutivas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo, están conectadas en cada caso unas detrás de las otras en el lado del aire de refrigeración bajo la intercalación de una instalación de inyección asociada para agua.

Entre las series de palas conectadas unas detrás de otras de esta manera en el lado del refrigerante se lleva a cabo la conducción del aire de refrigeración esencialmente en forma de una refrigeración cerrada. Pero para posibilitar con seguridad una refrigeración fiable de zonas especialmente críticas de palas de turbinas individuales, está prevista de una manera más ventaja una desviación, acorde con las necesidades, de una parte del aire de refrigeración en forma de una refrigeración abierta en zonas especialmente afectadas de palas individuales o de todas las palas de las turbinas. A tal fin, de una manera más conveniente, una pluralidad de las palas de las turbinas presentan un número de salidas de aire de refrigeración en la zona del canto trasero de su hoja de pala, visto en la dirección de la circulación del medio de trabajo. Esto es posible sin problemas también con respecto al nivel de la presión del aire de refrigeración conducido a las palas de las turbinas precisamente para las palas de las turbinas que están dispuestas comparativamente más atrás, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo, puesto que la caída de la presión en el canal de circulación del medio de trabajo de la turbina de gas puede alcanzar hasta 12 bares y, por lo tanto, es mayor que la pérdida de presión en el canal de aire de refrigeración propiamente dicho en las palas de las turbinas que están conectadas unas detrás de las otras en el lado del medio de refrigeración.

Con respecto al procedimiento, el cometido mencionado se soluciona porque que el aire de refrigeración, que sale desde las palas de las turbinas que forman la primera serie de palas, es refrigerado de forma intermedia a través de la inyección de agua y a continuación es alimentado a los canales de aire de refrigeración de las palas de las turbinas que forman la segunda serie de turbinas.

De una manera más ventajosa, un concepto de refrigeración de este tipo, diseñado para una refrigeración esencialmente cerrada, se combina con una refrigeración abierta adaptada, acorde con las necesidades, para zonas de las palas de las turbinas especialmente impulsadas térmicamente. A tal fin, de una manera más conveniente, dentro de una pala de turbina es derivada una corriente parcial del aire de refrigeración que circula a través de aquélla y es mezclada con el medio de trabajo a través de una pluralidad de salidas del aire de refrigeración, que están dispuestas en la zona del borde trasero de su hoja de pala, visto en la dirección de la circulación del medio de trabajo.

Las ventajas conseguidas con la invención consisten especialmente en que a través de la conexión consecutiva de una pluralidad de palas de turbinas, en el lado del refrigerante, bajo la refrigeración intermedia del aire de refrigeración a través de la inyección de agua se posibilita una utilización especialmente efectiva del aire de refrigeración, que debe acondicionarse de todos modos a una presión comparativamente alta, para las series de palas que se encuentran comparativamente más adelantadas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo. En este caso, el aire de refrigeración que está de esta manera a alta presión y que es, por lo tanto, comparativamente "de alta calidad", se puede someter a una utilización múltiple, de manera que se mantiene, en general, especialmente reducido, el consumo de aire de refrigeración. En particular, de esta manera no se necesita una preparación de aire de refrigeración comprimido separado para series de palas que están dispuestas comparativamente más atrás.

Una utilización múltiple de este tipo del aire de refrigeración puede estar prevista solamente para dos o también para tres o más series de palas dispuestas de forma sucesiva, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo. La utilización múltiple del aire de refrigeración utilizando la presión disponible todavía también en el aire de refrigeración que sale desde la primera serie de palas, es especialmente posible puesto que, en general, existe una caída de la presión de aproximadamente 12 bares a lo largo del canal de circulación para el medio de trabajo dentro de la turbina de gas.

A través de la desviación, en caso necesario, de una cantidad parcial del aire de refrigeración para la alimentación de regiones impulsadas térmicamente en una medida comparativamente fuerte de palas de turbinas individuales en forma de una refrigeración abierta se consigue, además, una refrigeración de aire esencialmente cerrada en sí, pero, en general, abierta, en la que solamente se produce el consumo de aire de refrigeración en la primera serie de palas, en cambio se suprime el consumo adicional de aire de refrigeración en las series siguientes de las palas.

A continuación se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención con la ayuda de un dibujo. En éste:

La figura 1 muestra una semi-sección a través de una turbina de gas, y

La figura 2 muestra un fragmento de una sección longitudinal de la turbina de gas según la figura 1 con la representación de canales de refrigeración.

Las partes iguales están provistas en las dos figuras con los mismos signos de referencia.

La turbina de gas 1 según la figura 1 presenta un compresor 2 para el aire de la combustión, una cámara de combustión 4 así como una turbina 6 para el accionamiento del compresor 2 y de un generador no representado o de una máquina de trabajo. A tal fin, la turbina 6 y el compresor 2 están dispuestos sobre un árbol de turbinas 8 común, designado también como rotor de turbina, con el que están conectados también el generador o bien la máquina de trabajo y que está alojado de forma giratoria alrededor de su eje medio 9.

La cámara de combustión 4 está equipada con una pluralidad de quemadores 10 para la combustión de un combustible líquido o en forma de gas. Además, está provista en su pared interior con elementos de placas calefactoras no representados en detalle.

La turbina 6 presenta una pluralidad de paletas giratorias 12, que están conectadas con el árbol de la turbina 8. Las paletas giratorias 12 están dispuestas en forma de corona en el árbol de la turbina 8 y forman de esta manera una pluralidad de series de paletas giratorias. Además, la turbina 6 comprende una pluralidad de paletas de guía 14 fijas estacionarias, que están fijadas de la misma manera en forma de corona bajo la formación de series de paletas de guía en una carcasa interior 16 de la turbina 6. Las paletas giratorias 12 sirven en este caso para el accionamiento del árbol de la turbina 8 a través de la transmisión de impulsos desde el medio de trabajo M que circula a través de la turbina 6. Las paletas de guía 14 sirven, en cambio, para la conducción de la circulación del medio de trabajo M entre dos series respectivas de palas giratorias o coronas de palas giratorias colocadas de forma consecutiva, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo M. Una pareja consecutiva, que está constituida por una corona de palas de guía 14 o por una serie de palas de guía y por una corona de palas giratorias 12 o una serie de palas giratorias se designa en este caso también como fase de turbinas.

Cada pala de guía 14 presenta una plataforma 18, que se designa también como pata de la pala, que está dispuesta para la fijación de la pala de guía 14 respectiva en la carcasa interior 16 de la turbina 6 como elemento de pared. La plataforma 18 es en este caso un componente que está cargado térmicamente en una medida comparativamente fuerte, que forma la limitación exterior de un canal de gas caliente para el medio de trabajo M que circula a través de la turbina 6. Cada pala giratoria 12 está fijada de una manera similar sobre la plataforma 20 designada también como pata de la pala en el árbol de la turbina 8.

Entre las plataformas 18, dispuestas a distancia entre sí, de las palas de guía 14 de dos series de palas de guía adyacentes está dispuesto en cada caso un anillo de guía 21 en la carcasa interior 16 de la turbina 6. La superficie exterior de cada anillo de guía 19 está expuesta en este caso de la misma manera al medio de trabajo M caliente que circula a través de la turbina 6 y está distanciada en la dirección radial con respecto al extremo 22 de las palas giratorias 12 que se encuentran frente a ella por medio de una nervadura. Los anillos de guía 21, que están dispuestos entre series de palas de guía adyacentes, sirven en este caso especialmente como elementos de cubierta, que proteger la pared interior 16 y otras partes de montaje de la carcasa frente a una solicitación térmica excesiva a través del medio de trabajo M caliente que circula a través de la turbina 6.

Para la consecución de un rendimiento comparativamente alto, la turbina de gas 1 está diseñada para una temperatura de salida comparativamente alta del medio de trabajo M, que sale desde la cámara de combustión 4, de aproximadamente 1200ºC a 1300ºC. Para posibilitar esto, al menos algunas de las palas giratorias 12 y de las palas de guía 14 están diseñadas de manera que se pueden refrigerar por medio de aire de refrigeración como medio de refrigeración. Para la ilustración de la vía de la circulación del aire de refrigeración, la zona de la turbina de gas 1, que sigue inmediatamente a la cámara de combustión 4, se representa en la figura 2 ampliada en un fragmento. En este caso, se puede reconocer que el medio de trabajo M, que sale desde la cámara de combustión 4, incide en primer lugar sobre una pluralidad de palas de guía 14, que forman, por así decirlo, la primera serie de palas de guía y que están suspendidas sobre su plataforma 18 respectiva en la cámara de combustión 4. Vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M, a continuación siguen las palas giratorias 12 que forman la primera serie de palas giratorias, las palas de guía 14 que forman la segunda serie de palas giratorias así como las palas giratorias 12 que forman la segunda serie de palas giratorias.

Para posibilitar un rendimiento especialmente alto de la turbina de gas 1, al menos las palas giratorias 12 que forman la primera serie de palas giratorias y la segunda serie de palas giratorias así como las palas de guía 14 que forman que forman la primera serie de palas de guía y la segunda serie de palas de guía están diseñadas para una salida controlada de aire de refrigeración K "usado". Para mantener en este caso, en general, especialmente reducida la necesidad de aire de refrigeración K, tanto las series de palas giratorias como también las series de palas de guía están dispuestas unas detrás de otras en el lado del refrigerante en sistemas de aire de refrigeración separados unos de otros.

A tal fin, por una parte, cada una de las palas giratorias 12, que forman la primera serie de palas giratorias, presenta en su plataforma 20 que forma su pata de pala, respectivamente, una entrada 30 para el aire de refrigeración K como medio de refrigeración. La entrada 30 está conectada en este caso con un sistema de canales 32 integrado, que está guiado en el árbol de la turbina 8, a través de cuyo sistema de canales se puede alimentar la entrada 30 con aire de refrigeración K. Dentro de la pala giratoria 12 respectiva está dispuesto un canal de refrigerante no representado en detalle, especialmente en forma de un meandro, que está en conexión con la entrada 30. Para la formación de una vía de circulación indicada por medio de la flecha 34 para el aire de refrigeración K, el canal de refrigerante está guiado en este caso en forma de meandro de tal forma que esencialmente todas las zonas espaciales de las palas giratorias 12 respectivas pueden ser refrigeradas en una medida suficiente. Adicionalmente, desde el canal de refrigerante se deriva un subsistema de canales indicado por medio de la flecha 35, a través del cual se puede desviar una cantidad parcial del aire de refrigeración K en forma de un circuito abierto desde la pala giratoria 12 respectiva. Por medio de esta cantidad parcial del aire de refrigeración mantenida comparativamente reducida se lleva a cabo una refrigeración fiable de zonas de las palas giratorias 12 respectivas que están cargadas térmicamente en una medida comparativamente alta.

En cambio, el canal de refrigerante propiamente dicho, que está integrado en las palas giratorias 12 respectivas, desemboca en forma de una refrigeración esencialmente cerrada en el lado de salida en una salida 36 que está dispuesta igualmente en la zona de la plataforma 20 y del árbol de la turbina 8. Las salidas 36 de las palas giratorias 12, que forman la primera serie de palas giratorias, vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M, se comunican a través de un canal de salida de la corriente 38 asociado respectivo, con una cámara de reserva 40 común, que está integrada en el árbol de la turbina 8, a la que llega el aire de refrigeración K que sale desde la primera serie de palas giratorias. Vista en la dirección longitudinal del árbol de la turbina 8, la cámara de reserva 40 está dispuesta en este caso en la zona de la segunda serie de palas de guía. En virtud de la presión comparativamente alta, con la que el aire de refrigeración K ha sido alimentado a la primera serie de palas giratorias, también el aire de refrigeración K, que sale desde la primera serie de palas giratorias, está todavía bajo una presión comparativamente alta. Para utilizar de una manera provechosa este nivel de la presión, está prevista una utilización posterior del aire de refrigeración K "usado" propiamente en la primera serie de palas giratorias y que llega a la cámara de reserva 40 para la refrigeración de las palas giratorias 12 que forman la segunda serie de palas giratorias, vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M

A tal fin, la cámara de reserva 40 se comunica, por su parte, a través de un canal de alimentación 42 asociado respectivo con una entrada 44 para el aire de refrigeración K de cada una de las palas de guía 12, que forman la segunda serie de palas giratorias. La entrada 44 está dispuesta en este caso de la misma manera en la plataforma 20, que forma la pata de la pala de la pala giratoria 12 respectiva. La entrada 44 está conectada, además, de la misma manera con un canal de refrigerante no representado tampoco en detalle, que está dispuesto dentro de la pala giratoria 12 respectiva. También en las palas giratorias 12, que forman la segunda serie de palas giratorias, el canal de refrigerante está guiado en cada caso en forma de meandro, de manera que esencialmente todas las zonas del espacio de las palas giratorias 12 respectivas se pueden refrigerar en una medida suficiente, como se indica también aquí por medio de la flecha 34. También en estas palas giratorias 12 está prevista, como se representa a través de la flecha 35, una desviación parcial, acorde con las necesidades, de una corriente parcial del aire de refrigeración K en forma de una refrigeración abierta en la región de las zonas que están especialmente impulsadas térmicamente. El canal de refrigerante respectivo de las palas giratorias 12, que forman la segunda serie de palas giratorias, desemboca en el lado de salida en una salida 46, que está dispuesta igualmente en la zona de la plataforma 20 y del árbol de la turbina 8. Esta salida 46 se puede comunicar según el diseño con otra cámara de reserva o puede desembocar también en un sistema de desviación para aire de refrigeración K consumido.

Las palas giratorias 12 que forman la primera serie de palas giratorias vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M y las palas giratorias 12 dispuestas a continuación, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo M o que forman la segunda serie de palas giratorias, están conectadas de esta manera en serie en el lado del aire de refrigeración. De este modo, se posibilita una utilización posterior del aire de refrigeración K, que sale desde la primera serie de palas giratorias, para la refrigeración de la segunda serie de palas giratorias, puesto que el nivel de la presión del aire de refrigeración K, que sale desde la primera serie de palas giratorias, es suficiente sin más para una conducción del aire de refrigeración K a través de la segunda serie de palas giratorias. Sin embargo, el aire de refrigeración K en la primera serie de palas giratorias experimenta una calefacción a través de su refrigeración.

Para poder utilizar el aire de refrigeración K, que sale desde la primera serie de palas giratorias, para una refrigeración adicional, a saber, para una refrigeración de la segunda serie de palas giratorias, está prevista una refrigeración intermedia del aire de refrigeración K en la cámara de reserva 40. A tal fin, la cámara de reserva 40 está provista con una instalación de inyección 48 de agua H_{2}O. La instalación de inyección 48 comprende en este caso un conducto de alimentación 50, que estás conectado de una manera no representada en detalle en una alimentación de agua, cuyo conducto de alimentación está guiado a través de una pala de guía 14, que está colocada opuesta a la cámara de reserva 4, hasta el interior de la cámara de reserva 40. En su extremo de salida, el conducto de alimentación 50 presenta una cabeza de toberas 52, a través de cuyos taladros en el lado de salida se puede inyectar agua H_{2}O, conducida en el conducto de alimentación 50, hasta la cámara de reserva 40. A través de la inyección del agua H_{2}O a la cámara de reserva 40 se posibilita de esta manera una refrigeración de retorno del aire de refrigeración K que circula desde la primera serie de palas giratorias, de manera que este aire de refrigeración puede entrar en la segunda serie de palas giratorias con una temperatura suficientemente baja para una refrigeración de la segunda serie de palas giratorias.

De una manera similar, está prevista también una utilización múltiple del aire de refrigeración K' para las palas de guía 14 de la turbina de gas 1. A tal fin, las palas de guía 14, que forman la primera serie de palas de guía, vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M, están provistas en cada caso con un canal de entrada de aire de refrigeración K' no representado en detalle y que está conducido a través de su plataforma 18 respectiva. En cada una de las palas de guía 14, que forman la primera serie de palas de guía, está dispuesto un canal de refrigerante no representado en detalle, especialmente en forma de un meandro, que está en comunicación con el canal de alimentación respectivo. Para la formación de una vía de circulación para el aire de refrigeración K', que está indicada a través de la flecha de trazos 60, el canal de refrigerante está conducido en este caso en forma de meandro, de tal manera que todas las zonas del espacio de las palas de guía 14 respectivas pueden ser refrigeradas en una medida suficiente. El canal de refrigerante respectivo desemboca en este caso en el lado de salida en un canal de aire de refrigeración 62, que está dispuesto igualmente en la plataforma 18.

Los canales de aire de refrigeración 62 de las palas de guía 14, que forman la primera serie de palas de guía, desembocan en el lado de salida en una cámara de reserva 64 que está dispuesta en forma de anillo en la carcasa de la turbina 6. Desde esta cámara de reserva 64 parten canales de alimentación 66 para aire de refrigeración K', cada uno de los cuales desemboca en cada caso en una de las palas de guía 14 que forman la segunda serie de palas de guía, vista en la dirección de la circulación del medio de trabajo M. Cada una de estas palas de guía 14 presenta de la misma manera un canal de refrigerante integrado no representado en detalle en forma de un meandro, de manera que se obtiene de nuevo una vía de circulación, indicada a través de la flecha de trazos 68, en la pala de guía 14 respectiva. En el lado de salida, el aire de refrigeración K', que sale desde las palas de guí1 4, que forman la segunda serie de palas de guía, es descargado de una manera adecuada de una forma que no se representa en detalle.

Para posibilitar también para las palas de guía 14 una utilización múltiple de este tipo del aire de refrigeración K, está prevista igualmente una refrigeración intermedia del aire de refrigeración K' en la cámara de reserva 64. A tal fin, también la cámara de reserva 64 está provista con una instalación de inyección 70 para agua H_{2}O. Esta instalación comprende un conducto de alimentación 72, que está conectado de la misma manera con la alimentación de agua no representada en detalle, cuyo extremo del lado de salida, que está provisto con una cabeza de toberas 74, está dispuesto en el interior de la cámara de reserva 64.

Durante el funcionamiento de la turbina de gas 1, se impulsan tanto las palas giratorias 12 como también las palas de guía 14 en cada caso de una manera adecuada con aire de refrigeración K o bien K'. En este caso, la primera serie de palas giratorias o bien la primera serie de palas de guía, vistas en cada caso en la dirección de la circulación del medio de trabajo M, son impulsadas, respectivamente, con aire de refrigeración "fresco" K o bien K', que está, por razones de servicio, bajo una presión comparativamente alta. Después de la salida de la corriente desde la primera serie de paletas respectiva, el aire de refrigeración K o bien K' "usado" y parcialmente caliente presenta siempre todavía un nivel de la presión comparativamente alto. Para utilizar este nivel de la presión de una manera que se incremente el rendimiento y la potencia de la turbina de gas 1, se lleva a cabo una utilización posterior del aire de refrigeración K o bien K' para una serie de palas giratorias o bien para una serie de palas de guía que están dispuestas en cada caso a continuación. Para posibilitar esto, está prevista una reducción del nivel de la temperatura del aire de refrigeración K o bien K' ya utilizado a un nivel de la temperatura adecuado para otros fines de refrigeración. A tal fin, se lleva a cabo una inyección de agua H_{2}O a la cámara de reserva 40 ó 64 respectiva, que lleva a cabo una refrigeración intermedia del aire de refrigeración K o K' respectivo. El aire de refrigeración K, K' refrigerado de forma intermedia de esta manera es alimentado a los canales de refrigerante de las palas giratorias 12 o bien de las palas de guía 14, que forman en cada caso una serie de palas dispuesta a continuación, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo M. Por medio de una utilización múltiple de este tipo del aire de refrigeración K, K' se suprime la necesidad de una alimentación separada de la serie de palas dispuestas en cada caso a continuación con aire de refrigeración K o K'. De esta manera, se posibilita una refrigeración fiable de las palas giratorias 12 o bien de las palas de guía 14 sólo con un consumo reducido de aire de refrigeración.

Para garantizar en este sistema de refrigeración cerrado en sí una refrigeración especialmente intensiva, acorde con las necesidades, de zonas cargadas térmicamente en una medida comparativamente fuerte, se desvía, además, en caso necesario, en las palas giratorias 12 y/o en las palas de guía 14, respectivamente, una cantidad parcial del aire de refrigeración K o K' conducido allí y es descargado en forma de una refrigeración parcial abierta por el borde trasero, visto en la dirección de la circulación del medio de trabajo M, de la hoja de la pala giratoria 12 respectiva o bien de la pala de guía 14 respectiva fuera de éstas y es mezclado con el medio de trabajo M.

Claims (7)

1. Turbina de gas (1) con una pluralidad de palas de turbinas (12, 14), que están reunidas en cada caso para formar series de palas, que presentan, respectivamente, un canal de aire de refrigeración integrado, en la que las palas de la turbina (12, 14), que forman una primera serie de palas, y las palas de la turbina (12, 14), que forman una segunda serie de palas, que está dispuesta a continuación cuando se ven en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M), están conectadas unas detrás de las otras en el lado del aire de refrigeración bajo la intercalación de una instalación de inyección (48, 70) de agua (H_{2}O).

2. Turbina de gas (1) según la reivindicación 1, en la que la primera y la segunda serie de palas están formadas en cada caso como serie de palas de guía que está constituida por un número de palas de guía (14) que están conectadas con una carcasa de la turbina (6).

3. Turbina de gas (1) según la reivindicación 1, en la que la primera y la segunda serie de palas están formadas en cada caso como serie de palas giratorias, que está constituida por un número de palas giratorias (12) que están dispuestas en un árbol de la turbina (8).

4. Turbina de gas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que tanto las series de palas giratorias consecutivas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M), como también las series de palas de guía consecutivas, vistas en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M), están conectadas en cada caso unas detrás de las otras en el lado del aire de refrigeración bajo la intercalación de una instalación de inyección (48, 70) asociada para agua.

5. Turbina de gas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que una pluralidad de las palas de las turbinas (12, 14) presenta un número de salidas de aire de refrigeración en la zona del canto trasero de su hoja de pala, visto en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M).

6. Procedimiento para el funcionamiento de una turbina de gas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aire de refrigeración (K, K'), que sale desde las palas de las turbinas (12, 14) que forman la primera serie de palas, es refrigerado de forma intermedia a través de la inyección de agua (H_{2}O) y a continuación es alimentado a los canales de aire de refrigeración de las palas de las turbinas (12) que forman la segunda serie de turbinas.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dentro de una pala de turbina es derivada una corriente parcial del aire de refrigeración (K, K') que circula a través de aquélla y es mezclada con el medio de trabajo a través de una pluralidad de salidas del aire de refrigeración, que están dispuestas en la zona del borde trasero de su hoja de pala, visto en la dirección de la circulación del medio de trabajo (M).