JP2000179354A - Refrigerant recovering gas turbine - Google Patents
Refrigerant recovering gas turbineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は冷媒回収型ガスター
ビンに係わり、特に静翼のエンドウォールおよび静翼の
内部に冷媒流通路を有し、この冷媒流通路に冷媒を流通
させて静翼を冷却し、かつ静翼冷却後の冷媒を回収する
ように形成された冷媒回収型ガスタービンに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine for recovering refrigerant, and more particularly, to a gas turbine having an end wall of a stationary vane and a refrigerant passage inside the stationary vane. The present invention relates to a refrigerant recovery type gas turbine configured to cool and recover a refrigerant after stationary blade cooling.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近のガスタービンにおいては、熱効率
の向上を図るために作動ガスの温度を高めることが行わ
れ、作動ガス中に配置されているタービン翼がこの高温
に耐えられるようにするために、翼の内部に冷却媒体
(冷媒)が流通する通路を設け、この通路に冷媒を流通
させて翼を内部から直接冷却することが行われる。2. Description of the Related Art In recent gas turbines, the temperature of a working gas is increased in order to improve thermal efficiency, and a turbine blade disposed in the working gas can withstand this high temperature. In addition, a passage through which a cooling medium (refrigerant) flows is provided inside the blade, and the blade is directly cooled from the inside by flowing the refrigerant through the passage.
【0003】従来、一般に採用されているこの種のガス
タービンでは、圧縮機から抽気した空気を冷却媒体とし
て用い、この冷却空気をタービン翼の内部を流通させて
冷却するようにしている。そして、翼内部を冷却した後
の冷却空気は、翼外表面のフィルム冷却用や翼の後縁等
から、またホィールスペースのシール空気として、作動
ガス中に排出するようにしている。いわゆるオープン冷
却方式である。Conventionally, in a gas turbine of this type generally used, air extracted from a compressor is used as a cooling medium, and the cooling air is cooled by flowing through the inside of a turbine blade. The cooling air after cooling the inside of the blade is discharged into the working gas for film cooling on the outer surface of the blade, from the trailing edge of the blade, and the like as seal air for the wheel space. This is a so-called open cooling system.
【0004】このオープン冷却方式では、冷却空気が作
動ガス中へ排出されることから、比較的低温である冷却
空気の希釈による作動ガスの温度低下や、冷却空気が作
動ガス中へ混入する時の作動ガスとの間で発生する混合
損失などによってタービンの出力が低下するため、高温
化の効果が充分に発揮できない嫌いがある。In this open cooling system, since the cooling air is discharged into the working gas, the temperature of the working gas decreases due to dilution of the cooling air, which is relatively low in temperature, and when the cooling air is mixed into the working gas. Since the output of the turbine is reduced due to a mixing loss or the like generated between the working gas and the like, there is a tendency that the effect of increasing the temperature cannot be sufficiently exhibited.
【0005】さらに、ガスタービンの高温化が進み、現
在開発が進められている第3世代のガスタービンでは、
タービン入口温度が1500℃級になる。このクラスで
は、タービン翼を主とする冷却空気、またホィールスペ
ース等へのシール空気等の消費量が増大して、逆に高温
化によるサイクル上のメリットを損うことが分かってい
る。[0005] Further, as the temperature of the gas turbine is increased, the third generation gas turbine which is currently being developed is
The turbine inlet temperature becomes 1500 ° C class. In this class, it is known that the consumption of the cooling air mainly for the turbine blades and the sealing air to the wheel space and the like increases, and conversely, the merits in the cycle due to the high temperature are impaired.
【0006】最近になり、この改善策として、静翼を冷
却した後の冷却空気を作動ガス中に排出しないで、燃焼
器に回収するようにした冷却空気回収型ガスタービン
や、同じ回収型でも冷却媒体に熱伝達率の大きい蒸気を
用いたガスタービン(冷媒消費量の削減と蒸気系への回
収による仕事の寄与)などが提案されている。なお、こ
の種の冷媒回収型ガスタービンに関連するものとして
は、例えば特公昭58−43575号公報や特開昭62
−294703号公報などが挙げられる。Recently, as a remedy, a cooling air recovery type gas turbine that recovers cooling air after cooling the stationary vanes to a combustor without discharging the cooling air into the working gas, and a recovery turbine of the same type. A gas turbine using steam having a high heat transfer coefficient as a cooling medium (reduction of refrigerant consumption and contribution of work by recovery to a steam system) has been proposed. Examples of this type of refrigerant recovery type gas turbine include Japanese Patent Publication No. 58-43575 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-43575.
-294703 and the like.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】冷媒回収型ガスタービ
ンを目的に沿って効率的に実現するためには、冷却媒体
の供給および回収管理が重要となる。すなわち、供給・
回収経路内および被冷却部であるタービン部での、洩れ
を含めた冷却媒体の減少量を少なくし、冷却媒体を有効
に仕事に寄与させることである。In order to efficiently realize the refrigerant recovery type gas turbine according to the purpose, it is important to control the supply and recovery of the cooling medium. That is, supply
An object of the present invention is to reduce the amount of cooling medium, including leakage, in the recovery path and in the turbine section, which is the part to be cooled, and to make the cooling medium effectively contribute to work.
【0008】図2は、従来の冷却媒体の供給と回収配管
の構成を、上半ケーシングの1部分について示したもの
である。タービンケーシングの内部に備えた2つの冷媒
チャンバーをもとに、配管を分岐して冷媒の供給と回収
を行う。翼枚数に等しい数だけの供給配管と回収配管に
分岐されるタービン内部では、その配管の接続部で洩れ
が生じる恐れがある。FIG. 2 shows a configuration of a conventional cooling medium supply and recovery pipe for a part of an upper half casing. Based on two refrigerant chambers provided inside the turbine casing, piping is branched to supply and recover refrigerant. In a turbine that is branched into a supply pipe and a recovery pipe whose number is equal to the number of blades, there is a possibility that a leak may occur at a connection portion of the pipe.
【0009】さらに、これらの配管は、大容量のガスタ
ービンは別として、小さなケーシング内部スペースでの
組立作業となるため困難を窮めるとともに、接続の信頼
性が低下する。Further, these pipes, apart from a large-capacity gas turbine, require assembling work in a small internal space of the casing, which makes difficulties difficult and reduces connection reliability.
【0010】また、タービンケーシング、配管、および
冷却翼間での半径方向の相対的な熱伸びを吸収する構造
が必要であるが、冷媒の流れ方向に対して垂直に配管を
分断してのシール構造では洩れが発生する恐れがある。
この場合、螺旋状に配管して熱伸びを逃げる方法も考え
られるが、螺旋状配管ではタービン内部に大きなスペー
スを要するためガスパス自体の設計変更を含め、主流伝
熱面積の拡大による冷却空気の増加等の問題が発生す
る。[0010] Further, a structure is required to absorb the relative thermal expansion in the radial direction between the turbine casing, the piping, and the cooling blades, but the seal is formed by dividing the piping perpendicularly to the flow direction of the refrigerant. Leakage may occur in the structure.
In this case, a method of evacuating thermal expansion by helical piping is also conceivable.However, helical piping requires a large space inside the turbine, so the cooling air increases due to the expansion of the mainstream heat transfer area, including the design change of the gas path itself. And other problems occur.
【0011】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、高温被冷却部であるタービン翼部
への冷却媒体配管の削減を可能とし、冷却媒体の洩れ発
生を防止するとともに、配管組立作業の大幅な削減によ
る作業効率の向上および人的ミスの低減、さらに、配管
群の熱的不均一による配管損傷の防止を図ることができ
るこの種の冷媒回収型ガスタービンを提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and an object of the present invention is to reduce the number of cooling medium pipes to turbine blades, which are high-temperature parts to be cooled, to prevent leakage of cooling medium, and Provided is a refrigerant recovery type gas turbine of this type that can improve work efficiency and reduce human error by significantly reducing piping assembly work, and can also prevent damage to piping due to thermal unevenness of piping groups. It is in.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、燃焼
器からの高圧ガスにより駆動される動翼と、この動翼の
上流側の固定部側に配置され、前記高圧ガスを案内する
静翼とを備え、前記静翼が、周方向に複数個配設される
とともに、各静翼の径方向内外に内側エンドウォールお
よび外側エンドウォールを有し、かつ前記外側エンドウ
ォールおよび静翼の内部に冷媒流通路を有し、この冷媒
流通路に冷媒供給源から冷媒供給配管を介して冷媒を流
通させて静翼を冷却し、回収するように形成された冷媒
回収型ガスタービンにおいて、前記各静翼の外側エンド
ウォールに、周方向に隣接する静翼の複数個に跨って連
通する冷媒供給連通路を設け、かつこの冷媒供給連通路
と前記冷媒供給源との間に、前記静翼の数より少ない冷
媒供給配管を設けるようにし所期の目的を達成するよう
にしたものである。That is, the present invention provides a moving blade driven by high-pressure gas from a combustor, and a stationary blade disposed on a fixed portion upstream of the moving blade and guiding the high-pressure gas. A plurality of the stationary blades are arranged in the circumferential direction, and have an inner end wall and an outer end wall inside and outside in a radial direction of each stationary blade, and are provided inside the outer end wall and the stationary blade. In a refrigerant recovery type gas turbine having a refrigerant flow passage, the refrigerant is supplied from a refrigerant supply source through a refrigerant supply pipe to the refrigerant flow passage to cool and collect the stationary vanes. The outer end wall of the blade is provided with a refrigerant supply passage communicating with a plurality of circumferentially adjacent stationary blades, and the number of the stationary blades is provided between the refrigerant supply passage and the refrigerant supply source. Provide fewer refrigerant supply pipes Way is obtained so as to achieve the intended purpose.
【0013】また、この場合、前記冷媒供給配管を、周
方向に隣接する静翼の複数個に跨って連通された冷媒供
給連通路のほぼ中央部に位置する静翼の外側エンドウォ
ール部に設けるようにしたものである。[0013] In this case, the refrigerant supply pipe is provided on an outer end wall portion of the vane located substantially at the center of the refrigerant supply communication passage extending over a plurality of circumferentially adjacent vanes. It is like that.
【0014】また本発明は、燃焼器からの高圧ガスによ
り駆動される動翼と、この動翼の上流側の固定部側に配
置され、前記高圧ガスを案内する静翼とを備え、前記静
翼が、周方向に複数個配設されるとともに、各静翼の径
方向内外に内側エンドウォールおよび外側エンドウォー
ルを有し、かつ前記外側エンドウォールおよび静翼の内
部に冷媒流通路を有し、この冷媒流通路に冷媒供給源か
ら冷媒供給配管を介して冷媒を流通させて静翼を冷却
し、かつ静翼冷却後の冷媒を冷媒回収配管を介して回収
するように形成された冷媒回収型ガスタービンにおい
て、前記各静翼の外側エンドウォールに、周方向に隣接
する静翼の複数個に跨って連通する冷媒供給連通路およ
び冷媒回収連通路を設け、かつ前記冷媒供給連通路と前
記冷媒供給源との間に、前記静翼の数より少ない冷媒供
給配管を設け、かつ前記冷媒回収連通路と前記冷媒回収
部との間に、前記静翼の数より少ない冷媒回収配管を設
けるようにしたものである。Further, the present invention includes a moving blade driven by high-pressure gas from a combustor, and a stationary blade disposed on a fixed portion upstream of the moving blade and guiding the high-pressure gas. A plurality of blades are arranged in the circumferential direction, have an inner end wall and an outer end wall inside and outside in the radial direction of each stator blade, and have a refrigerant flow passage inside the outer end wall and the stator blade. A refrigerant recovery formed to flow the refrigerant from the refrigerant supply source through the refrigerant supply pipe through the refrigerant flow passage to cool the stationary vanes, and to collect the refrigerant after the stationary vane cooling through the refrigerant recovery pipe. In the type gas turbine, a refrigerant supply communication passage and a refrigerant recovery communication passage are provided on the outer end wall of each of the stationary blades so as to extend over a plurality of circumferentially adjacent stationary blades. Between the coolant supply The electrostatic refrigerant supply pipe smaller than the number provided in the wing, and between the coolant-collecting path and the refrigerant recovery unit is obtained by so providing the refrigerant recovery pipe smaller than the number of vanes.
【0015】またこの場合、前記冷媒供給配管および前
記冷媒回収配管を、周方向に隣接する静翼の複数個に跨
って連通された冷媒供給連通路のほぼ中央部に位置する
静翼の外側エンドウォール部に設けるようにしたもので
ある。また、前記複数個の静翼に跨って連通される冷媒
供給連通路の数を、タービンケーシングの周方向分割数
と等しくするようにしたものである。[0015] In this case, the refrigerant supply pipe and the refrigerant recovery pipe may be connected to a plurality of stationary blades adjacent to each other in the circumferential direction, and the outer end of the stationary blade located at a substantially central portion of the refrigerant supply communication passage. This is provided on the wall. Further, the number of refrigerant supply communication passages that are communicated across the plurality of stationary blades is made equal to the number of circumferential divisions of the turbine casing.
【0016】また、前記冷媒供給経路部に、冷媒供給経
路から前記静翼の冷媒流通路へ流入する冷媒量を調整す
る流量調整手段,例えば絞り機構を設けるようにしたも
のである。また、前記周方向に隣接している外側エンド
ウォール同士の結合部を、凹凸嵌め合わせ結合にすると
ともに、その凹凸嵌め合わせ部の芯に前記冷媒供給連通
路を設けるようにしたものである。また、前記凹凸嵌め
合わせ部に、冷媒の漏れを防止するシール装置を設ける
ようにしたものである。Further, a flow rate adjusting means for adjusting an amount of the refrigerant flowing from the refrigerant supply path into the refrigerant flow path of the stationary blade, for example, a throttle mechanism is provided in the refrigerant supply path portion. Further, the connecting portion between the outer end walls adjacent to each other in the circumferential direction is formed into an uneven fitting connection, and the coolant supply communication passage is provided at the core of the uneven fitting portion. Further, a seal device for preventing leakage of the refrigerant is provided in the concave-convex fitting portion.
【0017】すなわちこのように形成された冷媒回収型
ガスタービンであると、各静翼の外側エンドウォール
に、周方向に隣接する静翼の複数個に跨って連通する冷
媒供給連通路が設けられ、かつこの冷媒供給連通路と前
記冷媒供給源との間に、前記静翼の数より少ない冷媒供
給配管が設けられていることから、翼部を冷却するため
の冷却媒体は、供給経路を少数の配管で静翼セグメント
に導入され、隣接する静翼セグメントに連通させること
ができ、したがって配管の削減と組立作業が大幅に改善
され、すなわち配管組立作業の大幅な削減による作業効
率の向上および人的ミスの低減、さらに、配管群の熱的
不均一による配管損傷の防止を図ることができるのであ
る。That is, in the refrigerant recovery type gas turbine formed as described above, the outer end wall of each vane is provided with a refrigerant supply passage communicating with a plurality of circumferentially adjacent vanes. Since the number of the refrigerant supply pipes is smaller than the number of the stationary blades between the refrigerant supply passage and the refrigerant supply source, the cooling medium for cooling the blades has a small number of supply paths. Can be introduced into the vane segment and communicate with the adjacent vane segment, thus greatly reducing piping and assembling work, i.e., improving work efficiency and manpower by greatly reducing piping assembling work. This makes it possible to reduce mistakes in the design and prevent damage to the piping due to thermal unevenness of the piping group.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはその冷媒回収型ガスタ
ービンの要部が断面で示されている。25がタービンケ
ーシングであり、10が供給経路、13が冷媒を供給す
る冷媒供給配管、14がその冷媒回収配管、20が静翼
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the refrigerant recovery type gas turbine. 25 is a turbine casing, 10 is a supply path, 13 is a refrigerant supply pipe for supplying a refrigerant, 14 is a refrigerant recovery pipe thereof, and 20 is a stationary blade.
【0019】次に、これらの構成関係を説明する前に、
図3を用いて、作動ガスと蒸気の流れから全体構成を説
明すると、コンバインド発電装置は主として、タービン
3と、このタービン3に連結され、燃焼用の圧縮空気を
得る圧縮機1、高温高圧ガスを発生する燃焼器2より成
るガスタービン4と蒸気タービン5と組合わせ、ガスタ
ービン4からの排熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気
を発生させる排熱回収ボイラ9と発電機6を備えてい
る。Next, before describing these structural relationships,
Referring to FIG. 3, the overall configuration will be described from the flow of the working gas and the steam. The combined power generator mainly includes a turbine 3, a compressor 1 connected to the turbine 3 to obtain compressed air for combustion, a high-temperature high-pressure gas A steam turbine 5 comprising a combustor 2 for generating steam and a heat recovery steam generator 9 for generating steam for driving a steam turbine using exhaust heat from the gas turbine 4 and a generator 6. I have.
【0020】ガスタービン4から排気される燃焼ガス
は、排熱回収ボイラ9に導かれ、ここで蒸気タービン5
からの給水と熱交換して外部に排気される。排熱回収ボ
イラ9には、ドラム30、蒸発器37、1次過熱器35
a、および3次過熱器35bが設置されるとともに、蒸
気タービン5に蒸気を供給するための蒸気供給ライン3
1が接続されている。蒸気タービン5に供給された蒸気
は、膨脹して蒸気タービン5を駆動した後、復水器32
で復水し、給水ポンプ34により給水ライン33を経
て、一部を冷却空気のプリクーラ7の給水加熱用に、一
部を直接排熱回収ボイラ9の2次節炭器36に循環供給
される。The combustion gas exhausted from the gas turbine 4 is led to an exhaust heat recovery boiler 9 where the steam turbine 5
It exchanges heat with the water supply from the tank and is exhausted to the outside. The exhaust heat recovery boiler 9 includes a drum 30, an evaporator 37, and a primary superheater 35.
a and a tertiary superheater 35b, and a steam supply line 3 for supplying steam to the steam turbine 5.
1 is connected. The steam supplied to the steam turbine 5 expands and drives the steam turbine 5,
And a part is circulated and supplied directly to a secondary economizer 36 of the exhaust heat recovery boiler 9 through a water supply line 33 by a water supply pump 34 for partly heating the pre-cooler 7 with cooling air.
【0021】次に、タービン部に供給される冷却空気の
流通関係を説明すると、圧縮機1から抽気した冷却用の
空気は、タービン3に供給する冷却空気の供給経路10
を構成する第1供給配管12a、第2供給配管12b、
第3供給配管12cに沿って、プリクーラ7、ブースト
圧縮機8を通過後、タービン3の内部に導かれる。ター
ビン3に導入された冷却空気は、静翼の冷却通路を通過
後、回収経路11を通り燃焼器2に回収される。Next, the flow of the cooling air supplied to the turbine unit will be described. The cooling air extracted from the compressor 1 is supplied to the cooling air supply path 10 to the turbine 3.
A first supply pipe 12a, a second supply pipe 12b,
After passing through the pre-cooler 7 and the boost compressor 8 along the third supply pipe 12c, it is guided to the inside of the turbine 3. After passing through the cooling passage of the stationary blade, the cooling air introduced into the turbine 3 is recovered by the combustor 2 through the recovery path 11.
【0022】ここで、タービン3部における冷却空気の
流れを、図4、図5および図1の順で、詳細に説明す
る。本実施例のタービン3は、4段構成の静翼20と動
翼21を備えたもので、先に説明したように、第2段静
翼の冷却空気を回収する構造を有する。Here, the flow of the cooling air in the turbine 3 will be described in detail in the order of FIG. 4, FIG. 5, and FIG. The turbine 3 of the present embodiment includes a four-stage stationary blade 20 and a moving blade 21, and has a structure for collecting the cooling air of the second-stage stationary blade as described above.
【0023】タービンケーシング25の外部からタービ
ン3に導かれた冷却空気は、第1段動翼21aのシュラ
ウド27aのサポート28aと第2段動翼21bのシュ
ラウド27bのサポート28b、および第2段の静翼2
0で形成されるスペース29の中に配置される供給配管
13を経て静翼セグメント22bに導かれる。タービン
ケーシング25と静翼セグメント22bの近傍で継手4
5によって接続された供給配管13に、直接接続される
静翼セグメント22bは、第1の静翼セグメント40と
なる。The cooling air guided from outside the turbine casing 25 to the turbine 3 is supplied to the support 28a of the shroud 27a of the first stage moving blade 21a, the support 28b of the shroud 27b of the second stage moving blade 21b, and the second stage. Stationary wing 2
It is led to the stationary blade segment 22b via the supply pipe 13 arranged in the space 29 formed by the zero. In the vicinity of the turbine casing 25 and the stationary blade segment 22b, the joint 4
The stationary blade segment 22 b directly connected to the supply pipe 13 connected by 5 becomes the first stationary blade segment 40.
【0024】静翼セグメント22bを中央に配置して、
隣接する静翼セグメント22aと22cが第2の静翼セ
グメント群41を構成する。この第1の静翼セグメント
40と第2の静翼セグメント群41は、隣接する外径側
エンドウォール24a、24b、24cを凹状に、外径
側エンドウォール23a、23bを凸状に形成し、接続
される。With the stationary vane segment 22b arranged at the center,
The adjacent stationary blade segments 22a and 22c constitute a second stationary blade segment group 41. The first stationary blade segment 40 and the second stationary blade segment group 41 form adjacent outer diameter side end walls 24a, 24b, 24c in a concave shape, and form outer diameter side end walls 23a, 23b in a convex shape, Connected.
【0025】第1の静翼セグメント40に供給された冷
却空気は、供給側連通孔17aを通して、第2の静翼セ
グメント群41に分岐されて流れる。なお、凹凸状の外
径側エンドウォールの接続部には、高温用の金属Oリン
グ26が設けられている。また、第2の静翼セグメント
群41の外径側エンドォール24aと23cの内部は、
閉止板18aと18cによって、周方向に封止されてい
る。さらに、静翼セグメントは同一の型で製作するた
め、第2の静翼セグメント群41にも供給配管13が接
続できる構造になっている。したがって、閉止板46a
と46cで閉止している。The cooling air supplied to the first stationary blade segment 40 is branched and flows into the second stationary blade segment group 41 through the supply-side communication hole 17a. In addition, a metal O-ring 26 for high temperature is provided at a connection portion of the uneven outer diameter side end wall. Further, the inside of the outer diameter side end walls 24a and 23c of the second stationary blade segment group 41 is as follows.
It is sealed in the circumferential direction by the closing plates 18a and 18c. Furthermore, since the stationary blade segments are manufactured in the same mold, the supply pipe 13 is also connected to the second stationary blade segment group 41. Therefore, the closing plate 46a
And 46c.
【0026】供給側連通孔17aと静翼20a、20
b、20cの内部に設けられた冷却通路(図示せず)を
接続する供給側冷却孔15a、15b、15cには、オ
リフィス16a、16b、16cが備わっている。この
オリフィスは、16aと16cが同じものであるが、1
6bの流量係数は他のオリフィスより小さく設計されて
いる。The supply side communication hole 17a and the stationary blades 20a, 20
Supply-side cooling holes 15a, 15b, 15c for connecting cooling passages (not shown) provided inside b, 20c are provided with orifices 16a, 16b, 16c. The orifices 16a and 16c are the same,
The flow coefficient of 6b is designed to be smaller than other orifices.
【0027】第2の静翼セグメント群41の静翼20
a、20cの冷却通路を通過した冷却空気は、回収側冷
却孔19a、19cを回収側連通孔17bに接続され、
スペース29に継手45を使って供給配管13と同様に
接続された回収配管14を持つ静翼セグメント22bに
向かう。これら、回収配管を接続しない静翼セグメント
22aと22cは、第4の静翼セグメント群43とな
る。The stationary blade 20 of the second stationary blade segment group 41
The cooling air that has passed through the cooling passages a and 20c is connected to the collecting-side communication holes 17b through the collecting-side cooling holes 19a and 19c.
It goes to the stationary blade segment 22b having the recovery pipe 14 connected to the space 29 in the same manner as the supply pipe 13 using the joint 45. These stationary blade segments 22a and 22c to which the recovery pipe is not connected form a fourth stationary blade segment group 43.
【0028】一方、静翼セグメント22は、回収配管1
4を備える第3の静翼セグメント42であり、冷却空気
は静翼20bの冷却通路から回収側冷却孔19bを通
り、回収側連通孔17bで第4の静翼セグメント群44
での流れと合流した後、回収配管14を経て、タービン
ケーシング25の外部へ導いた後、燃焼器2に回収され
る。On the other hand, the stationary blade segment 22 is
The cooling air flows from the cooling passage of the stationary blade 20b through the recovery side cooling hole 19b, and the fourth stationary blade segment group 44 through the recovery side communication hole 17b.
After being merged with the flow in the above, it is guided to the outside of the turbine casing 25 via the recovery pipe 14, and then recovered by the combustor 2.
【0029】本実施例では、第1の静翼セグメント40
と第3の静翼セグメント42、第2の静翼セグメント群
41と第4の静翼セグメント群43が、セグメントとし
て一致した構成となっている。この第1の静翼セグメン
ト40と第2の静翼セグメント群41、或は第3の静翼
セグメント42と第4の静翼セグメント群43で成るセ
グメントブロック44が周方向に複数個、配置されてい
る。In this embodiment, the first stationary blade segment 40
And the third stationary blade segment 42, the second stationary blade segment group 41, and the fourth stationary blade segment group 43 have the same configuration as a segment. A plurality of segment blocks 44 composed of the first stationary blade segment 40 and the second stationary blade segment group 41 or the third stationary blade segment 42 and the fourth stationary blade segment group 43 are arranged in the circumferential direction. ing.
【0030】このように構成された本実施例において、
ガスタービン4の運転とともに圧縮機1と燃焼器2で発
生する高温高圧の作動ガスは、圧力が約25ata、温
度が1400℃程度でタービン内部に設けられた第1段
静翼に流入し、各段でタービン仕事をしながら圧力、温
度を低下させ、約600℃で最終段動翼を流出後、図示
しないダクトに沿って排熱回収ボイラ9に導かれる。こ
の排熱回収ボイラ9で発生させた蒸気は蒸気タービン5
を駆動するとともに、この蒸気タービン5に直結した発
電機6が回転して電力を得る。In the present embodiment configured as described above,
The high-temperature and high-pressure working gas generated in the compressor 1 and the combustor 2 along with the operation of the gas turbine 4 flows into a first stage stationary blade provided in the turbine at a pressure of about 25 ata and a temperature of about 1400 ° C. The pressure and the temperature are reduced while the turbine works, and after flowing out of the final stage rotor blade at about 600 ° C., it is guided to the exhaust heat recovery boiler 9 along a duct (not shown). The steam generated by the exhaust heat recovery boiler 9 is supplied to the steam turbine 5
And the generator 6 directly connected to the steam turbine 5 rotates to obtain electric power.
【0031】この時、圧縮機1で得られる高圧空気の一
部を抽気して冷却空気として用いるが、圧縮機1での抽
気空気の温度は約500℃と高温であるため、第1供給
配管12aで抽気空気をプリクーラ7に導き150℃程
度に減温する。さらに、この抽気空気を冷却空気として
燃焼器2に戻すための供給圧力は、被冷却部での圧損を
考慮した上で回収圧力が25ataよりも大きくなるよ
うに設定することが必要である。At this time, a part of the high-pressure air obtained by the compressor 1 is extracted and used as cooling air. However, since the temperature of the extracted air in the compressor 1 is as high as about 500 ° C., the first supply pipe At 12a, the bleed air is led to the pre-cooler 7 to reduce the temperature to about 150 ° C. Further, the supply pressure for returning the extracted air to the combustor 2 as the cooling air needs to be set so that the recovery pressure is larger than 25 ata in consideration of the pressure loss in the portion to be cooled.
【0032】このためプリクーラ7で減温した後の抽気
空気を第2供給配管12bでブースト圧縮機8に導き4
0ata程度に昇圧して、はじめて高段側の冷却空気と
して使用が可能となる。この冷却空気は、静翼内部等で
熱交換して、翼材料の許容温度内にメタル温度を低下さ
せる。この後、冷却空気は回収経路11にあたる回収配
管11aに沿って、燃焼器2へ回収されタービン出力を
増大させる。For this reason, the bleed air whose temperature has been reduced by the pre-cooler 7 is led to the boost compressor 8 through the second supply pipe 12b.
Only when the pressure is increased to about 0 ata, can cooling air on the high-stage side be used. The cooling air exchanges heat inside the stationary blades and the like to lower the metal temperature within the allowable temperature of the blade material. Thereafter, the cooling air is recovered to the combustor 2 along the recovery pipe 11a corresponding to the recovery path 11 and increases the turbine output.
【0033】タービンケーシング25の外部から導かれ
た冷却空気は、第2段の静翼20の翼枚数に比べて、1
/3の数の供給配管13に分岐され、セグメントブロッ
ク44に流入する。各セグメントブロックでは、分岐流
に対する流量分配の偏りを是正するため、異なった流量
係数をもつオリフィス16a、16b、16cによっ
て、ほぼ均一に静翼20a、20b、20cに流量分配
される。The cooling air guided from the outside of the turbine casing 25 is one time smaller than the number of blades of the second stage stationary blade 20.
The number of supply pipes 13 is divided into the number of the supply pipes 13, and flows into the segment blocks 44. In each segment block, the flow is distributed to the stationary blades 20a, 20b, 20c almost uniformly by the orifices 16a, 16b, 16c having different flow coefficients in order to correct the deviation of the flow distribution with respect to the branch flow.
【0034】なお、第1の静翼セグメント40と第2の
静翼セグメント群41の凹凸状の接続部は、供給側連通
孔17aとガスパスやスペース29に連通しているが、
金属Oリング26によってシールされる。供給の逆のパ
ターンで回収経路は成立しており、静翼の冷却通路を径
由した後、供給配管と同様に1/3の数の回収配管14
を経て燃焼器に回収される。The uneven connecting portion between the first stationary blade segment 40 and the second stationary blade segment group 41 communicates with the supply side communication hole 17a and the gas path and the space 29.
Sealed by metal O-ring 26. The recovery path is established in the reverse pattern of the supply, and after reducing the cooling passage of the stationary blade, the number of the recovery pipes 14 is reduced to 1/3 in the same manner as the supply pipe.
Through the combustor.
【0035】以上に説明した外径側エンドウォールを、
周方向に連通した冷媒回収型ガスタービンにおいて、供
給配管と回収配管を削減することにより、継手部での洩
れの発生を未然に防止するので、冷媒回収型ガスタービ
ンとしての効果を十分に発揮できる。The outer diameter side end wall described above is
In the refrigerant recovery type gas turbine communicating in the circumferential direction, by reducing the number of supply pipes and recovery pipes, the occurrence of leakage at the joint portion is prevented beforehand, so that the effect as a refrigerant recovery type gas turbine can be sufficiently exhibited. .
【0036】また、ガスパスから主流ガスがスペース側
へ洩れ込まないように、シール空気を必要とする。従
来、セグメント間は、シール溝にシールプレートを装着
する方式を採っているが、この方式では隣接するセグメ
ント面で、シールプレートを挟む2つの洩れ流路ができ
る。しかし、エンドウォールを凹凸状に成形して接続す
ることによって、凸状の静翼セグメント側では洩れ流路
が遮断されたことになり、シール空気流量を半減するこ
とができ、熱効率の高いガスタービンを得ることができ
る。In addition, sealing air is required so that the mainstream gas does not leak from the gas path to the space side. Conventionally, a method of mounting a seal plate in a seal groove is adopted between segments. In this method, two leak channels sandwiching the seal plate are formed on adjacent segment surfaces. However, by forming the end wall into an uneven shape and connecting it, the leakage flow path is cut off on the convex stationary blade segment side, the seal air flow rate can be halved, and the gas turbine with high thermal efficiency Can be obtained.
【0037】また、翼枚数分の配管を行う構成に比べる
と、特に小容量のガスタービンでは、スペースが小さく
なるため、その配管作業は困難を窮めるが、本実施例で
は本数が1/3になっており、作業スペースの拡大、作
業工程の削減がもたらされ、人的な作業ミスの低減によ
って信頼性の高いガスタービンが期待できる。Also, compared to a configuration in which piping for the number of blades is provided, particularly in a small-capacity gas turbine, the space is small, so that the piping work is difficult, but in this embodiment, the number of piping is reduced to 1/3. As a result, the working space is increased and the number of working steps is reduced, and a highly reliable gas turbine can be expected by reducing human error.
【0038】本発明の主旨から、第2の静翼セグメント
群の員数を高めれば、その効果が飛躍的に向上するのは
勿論である。そして、更なる冷却空気配管の削減は、タ
ービンケーシングと配管および静翼セグメント間での相
対的な熱伸びの問題を、根本から排除することができ、
信頼性の高い回収型ガスタービンを得ることできる。From the gist of the present invention, if the number of members of the second stationary blade segment group is increased, the effect is of course dramatically improved. And further reduction of cooling air piping can fundamentally eliminate the problem of relative thermal expansion between turbine casing and piping and stator blade segments,
A highly reliable recovery type gas turbine can be obtained.
【0039】さらに、セグメントブロックを2つとし
て、タービンケーシングの上半ケーシングと下半ケーシ
ングに分け、第1の静翼セグメントの供給配管と第3の
静翼セグメントの回収配管を、各ケーシングの鉛直線上
に配置すれば、スペース内で連結したケーシング側の継
手を、タービンケーシングの外側に配置できるので、作
業環境はさらに改善される。Further, two segment blocks are used to divide the turbine casing into an upper half casing and a lower half casing, and a supply pipe for the first stator blade segment and a recovery pipe for the third stator blade segment are arranged vertically in each casing. If they are arranged on a line, the joint on the casing side connected in the space can be arranged outside the turbine casing, so that the working environment is further improved.
【0040】なお、本実施例では、第2段静翼のみを対
象にして説明してきたが、各段の静翼にそれぞれ適用す
るようにすれば、さらに大きな効果が期待できる。Although the present embodiment has been described with respect to only the second stage stationary blade, a greater effect can be expected if the present invention is applied to each stage stationary blade.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、高温被冷却部であるタービン翼部への冷却媒体配管
の削減が可能となり、冷却媒体の洩れ発生を充分防止す
ることができ、かつ配管組立作業の大幅な削減による作
業効率の向上および人的ミスの低減、さらに、配管群の
熱的不均一による配管損傷の防止を図ることができる冷
媒回収型ガスタービンを得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the number of cooling medium pipes to the turbine blade, which is a high-temperature cooled part, and it is possible to sufficiently prevent the leakage of the cooling medium. In addition, it is possible to obtain a refrigerant recovery type gas turbine capable of improving work efficiency and reducing human errors by greatly reducing piping assembly work, and preventing piping damage due to thermal unevenness of the piping group.
【図1】本発明の冷媒回収型ガスタービンの一実施例を
示す要部縦断側面図および要部縦断正面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional side view and a longitudinal sectional front view of an essential part showing an embodiment of a refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.
【図2】従来の冷媒回収型ガスタービンの冷却媒体の配
管構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a piping configuration of a cooling medium of a conventional refrigerant recovery type gas turbine.
【図3】本発明の冷媒回収型ガスタービンを備えたガス
タービンプラントを示す系統図である。FIG. 3 is a system diagram showing a gas turbine plant provided with a refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.
【図4】本発明の冷媒回収型ガスタービンの一実施例を
示す要部縦断側面図である。FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a main part of an embodiment of the refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.
【図5】本発明の冷媒回収型ガスタービンの外側エンド
ウォールを半径方向外側から見た一部破断図である。FIG. 5 is a partially cutaway view of the outer end wall of the refrigerant recovery type gas turbine of the present invention as viewed from the outside in the radial direction.
1…圧縮機、2…燃焼器、3…タービン、4…ガスター
ビン、10…供給経路、11…回収経路、13…供給配
管、14…回収配管、17a…供給側連通孔、17b…
回収側連通孔、20…静翼、21…動翼、25…タービ
ンケーシング、40…第1の静翼セグメント、41…第
2の静翼セグメント、42…第3の静翼セグメント、4
3…第4の静翼セグメント、44…セグメントブロッ
ク。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor, 2 ... Combustor, 3 ... Turbine, 4 ... Gas turbine, 10 ... Supply path, 11 ... Recovery path, 13 ... Supply pipe, 14 ... Recovery pipe, 17a ... Supply side communication hole, 17b ...
Collection side communication hole, 20: stationary blade, 21: moving blade, 25: turbine casing, 40: first stationary blade segment, 41: second stationary blade segment, 42: third stationary blade segment, 4
3 ... fourth stator blade segment, 44 ... segment block.
Claims (9)
動翼と、該動翼の上流側の固定部側に配置され、前記高
圧ガスを案内する静翼とを備え、前記静翼が、周方向に
複数個配設されるとともに、各静翼の径方向内外に内側
エンドウォールおよび外側エンドウォールを有し、かつ
前記外側エンドウォールおよび静翼の内部に冷媒流通路
を有し、この冷媒流通路に冷媒供給源から冷媒供給配管
を介して冷媒を流通させて静翼を冷却し、回収するよう
に形成された冷媒回収型ガスタービンにおいて、 前記各静翼の外側エンドウォールに、周方向に隣接する
静翼の複数個に跨って連通する冷媒供給連通路を設け、
かつこの冷媒供給連通路と前記冷媒供給源との間に、前
記静翼の数より少ない冷媒供給配管を設けるようにした
ことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。1. A moving blade driven by a high-pressure gas from a combustor, and a stationary blade disposed on a fixed portion side upstream of the moving blade and guiding the high-pressure gas, wherein the stationary blade includes: A plurality of the refrigerants are provided in the circumferential direction, have an inner end wall and an outer end wall inside and outside the radial direction of each vane, and have a refrigerant flow passage inside the outer end wall and the vane. In a refrigerant recovery type gas turbine formed so as to cool and collect a stationary blade by flowing a refrigerant from a refrigerant supply source through a refrigerant supply pipe to a flow passage, an outer end wall of each of the stationary blades has a circumferential direction. Provide a refrigerant supply communication passage that communicates across a plurality of stationary blades adjacent to the,
A refrigerant recovery type gas turbine wherein a number of refrigerant supply pipes less than the number of the stationary blades are provided between the refrigerant supply passage and the refrigerant supply source.
静翼の複数個に跨って連通された冷媒供給連通路のほぼ
中央部に位置する静翼の外側エンドウォール部に設けら
れてなる請求項1記載の冷媒回収型ガスタービン。2. The refrigerant supply pipe is provided on an outer end wall portion of a stationary blade located substantially at a center of a refrigerant supply communication passage that is communicated across a plurality of circumferentially adjacent stationary blades. A refrigerant recovery type gas turbine according to claim 1.
動翼と、該動翼の上流側の固定部側に配置され、前記高
圧ガスを案内する静翼とを備え、前記静翼が、周方向に
複数個配設されるとともに、各静翼の径方向内外に内側
エンドウォールおよび外側エンドウォールを有し、かつ
前記外側エンドウォールおよび静翼の内部に冷媒流通路
を有し、この冷媒流通路に冷媒供給源から冷媒供給配管
を介して冷媒を流通させて静翼を冷却し、かつ静翼冷却
後の冷媒を冷媒回収配管を介して回収するように形成さ
れた冷媒回収型ガスタービンにおいて、 前記各静翼の外側エンドウォールに、周方向に隣接する
静翼の複数個に跨って連通する冷媒供給連通路および冷
媒回収連通路を設け、かつ前記冷媒供給連通路と前記冷
媒供給源との間に、前記静翼の数より少ない冷媒供給配
管を設け、かつ前記冷媒回収連通路と前記冷媒回収部と
の間に、前記静翼の数より少ない冷媒回収配管を設ける
ようにしたことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。3. A moving blade driven by high-pressure gas from a combustor, and a stationary blade disposed on a fixed portion side upstream of the moving blade and guiding the high-pressure gas, wherein the stationary blade comprises: A plurality of the refrigerants are provided in the circumferential direction, have an inner end wall and an outer end wall inside and outside the radial direction of each vane, and have a refrigerant flow passage inside the outer end wall and the vane. A refrigerant recovery type gas turbine formed to circulate a refrigerant from a refrigerant supply source through a refrigerant supply pipe to a flow passage to cool the vanes, and to collect the refrigerant after the vane cooling through a refrigerant recovery pipe. In the outer end wall of each of the stationary blades, a refrigerant supply communication passage and a refrigerant recovery communication passage communicating with a plurality of circumferentially adjacent stationary blades are provided, and the refrigerant supply communication passage and the refrigerant supply source are provided. Between the number of said vanes Ri refrigerant supply pipe provided small, and the between the coolant-collecting path and the refrigerant recovery unit, the refrigerant recovery type gas turbine, characterized in that it has to provide a refrigerant recovery pipe smaller than the number of vanes.
管が、周方向に隣接する静翼の複数個に跨って連通され
た冷媒供給連通路のほぼ中央部に位置する静翼の外側エ
ンドウォール部に設けられてなる請求項3記載の冷媒回
収型ガスタービン。4. An outer end wall portion of a vane located substantially at the center of a refrigerant supply communication passage in which the refrigerant supply pipe and the refrigerant recovery pipe communicate with each other over a plurality of circumferentially adjacent stationary vanes. 4. The refrigerant recovery type gas turbine according to claim 3, wherein the gas turbine is provided in a gas turbine.
媒供給連通路の数が、タービンケーシングの周方向分割
数の整数倍に等しく形成されてなる請求項1ないし2い
ずれかの項に記載の冷媒回収型ガスタービン。5. The method according to claim 1, wherein the number of the refrigerant supply communication passages extending across the plurality of stationary blades is formed equal to an integral multiple of the number of circumferential divisions of the turbine casing. The gas turbine of claim 1.
路から前記静翼の冷媒流通路へ流入する冷媒量を調整す
る流量調整手段が設けられてなる請求項1ないし4いず
れかの項に記載の冷媒回収型ガスタービン。6. The refrigerant supply communication passage portion is provided with a flow rate adjusting means for adjusting an amount of refrigerant flowing from the refrigerant supply passage into the refrigerant flow passage of the stationary blade. The gas turbine of claim 1.
られてなる請求項6記載の冷媒回収型ガスタービン。7. The refrigerant recovery type gas turbine according to claim 6, wherein a throttle mechanism is used as said flow rate adjusting means.
ォール同士の結合部が、凹凸嵌め合わせ結合に形成され
るとともに、その凹凸嵌め合わせ部の芯に前記冷媒供給
連通路が設けられてなる請求項1ないし7いずれかの項
に記載の冷媒回収型ガスタービン。8. A connecting portion between the outer end walls which are adjacent in the circumferential direction is formed into an uneven fitting connection, and the coolant supply communication passage is provided at a core of the uneven fitting portion. A refrigerant recovery type gas turbine according to any one of claims 1 to 7.
防止するシール装置が設けられてなる請求項8記載の冷
媒回収型ガスタービン。9. The refrigerant recovery type gas turbine according to claim 8, wherein a seal device for preventing leakage of the refrigerant is provided in the concave-convex fitting portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10354026A JP2000179354A (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Refrigerant recovering gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10354026A JP2000179354A (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Refrigerant recovering gas turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000179354A true JP2000179354A (en) | 2000-06-27 |
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ID=18434817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10354026A Pending JP2000179354A (en) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | Refrigerant recovering gas turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000179354A (en) |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP10354026A patent/JP2000179354A/en active Pending
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