JP2001140604A - Thrust regulating device and method for compressed air reserving type gas turbine - Google Patents
Thrust regulating device and method for compressed air reserving type gas turbineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気貯蔵型ガ
スタービンのスラスト調整装置及び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for adjusting the thrust of a compressed air storage gas turbine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電力エネルギーを夜間などのオフピーク
時に貯蔵し、昼間のピーク時に取り出すために、従来の
揚水発電と共に圧縮空気貯蔵ガスタービン発電システム
（以下、単に空気貯蔵発電と呼ぶ）が検討され、一部で
実用化されている。例えば、１９７８年に旧西独フント
ルフ（２９万ＫＷ）で商用プラントとして実用化してお
り、１９９１年には米国マッキントッシュでも商用プラ
ントの運転を開始している。2. Description of the Related Art A compressed air storage gas turbine power generation system (hereinafter simply referred to as air storage power generation) has been studied together with conventional pumped storage power generation in order to store power energy during off-peak hours such as nighttime and to extract power energy during daytime peak times. Some have been put to practical use. For example, in 1978 Huntorff (290,000 KW) was commercialized as a commercial plant, and in 1991, the commercial plant was started operating in Macintosh, USA.
【０００３】この空気貯蔵発電は、夜間や休日の余剰電
力で圧縮空気を作り、それを岩盤内に設けられた貯蔵施
設に貯蔵しておき、昼間のピーク時に取り出して燃料と
ともに燃焼させ、ガスタービン発電に利用する一種の火
力発電である。[0003] In this air storage power generation, compressed air is produced using surplus electric power at night or on holidays, stored in a storage facility provided in rock, taken out during peak hours in the daytime, burned together with fuel, and used in a gas turbine. It is a kind of thermal power generation used for power generation.
【０００４】従来の発電システムでは、ガスタービン発
電に高温高圧の空気が必要であり、空気圧縮機を同時に
駆動し高圧空気を作りながら発電を行うため、燃料の約
２／３が空気の圧縮に消費される。これに対して、空気
貯蔵発電では、空気圧縮を余剰電力で行うことにより、
発電時の圧縮機動力が不要となる。そのため、ガスター
ビン出力のほとんどを発電機に伝達することができ、同
量の燃料を使用した場合に通常のガスタービンの２〜３
倍の発電出力が得られる特徴がある。また、同じ発電出
力を得るために必要な燃料は逆に約１／３に節約される
ため、排気ガスも減少し、酸性雨、二酸化炭素などの環
境問題も大幅に改善することができる。In a conventional power generation system, high-temperature and high-pressure air is required for gas turbine power generation, and power is generated while simultaneously driving an air compressor to generate high-pressure air. Consumed. In contrast, in air storage power generation, air compression is performed with surplus power,
Compressor power for power generation is not required. Therefore, most of the output of the gas turbine can be transmitted to the generator, and when the same amount of fuel is used, the output of the normal gas turbine is two to three.
There is a feature that double power generation output can be obtained. In addition, the amount of fuel required to obtain the same power generation output is reduced to about one third, so that the amount of exhaust gas is reduced, and environmental problems such as acid rain and carbon dioxide can be significantly improved.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した空気貯蔵発電
に使用するガスタービン（以下、圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービンと呼ぶ）では、コンプレッサ部分を持たないた
め、排気方向に向かって大きなスラスト力が発生し、ス
ラスト軸受の許容荷重を超えて軸受を損傷させるおそれ
がある。The gas turbine used for the above-described air storage power generation (hereinafter referred to as a compressed air storage type gas turbine) does not have a compressor portion, and therefore generates a large thrust force in the exhaust direction. However, there is a possibility that the bearing may be damaged beyond the allowable load of the thrust bearing.
【０００６】この問題点を解決するために、コンプレッ
サ部分を持たない蒸気タービンのスラスト調整手段とし
て特公平６−１５８０９号、特開平５−１５６９０２号
等が提案されている。特公平６−１５８０９号の「ター
ビンのスラスト力調整装置」は、図２に模式的に示すよ
うに、タービンロータ１の端部に軸径の異なる段差２を
設け、この段差２に隣接するパッキング３とロータ１に
よって構成される閉空間４の流体圧力を調整して、段差
部の面積差により生じるスラスト力を調整するものであ
る。In order to solve this problem, Japanese Patent Publication No. Hei 6-15809 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5-156902 have been proposed as thrust adjusting means for a steam turbine having no compressor portion. Japanese Patent Publication No. 6-15809 discloses a "turbine thrust force adjusting device" in which a step 2 having a different shaft diameter is provided at an end of a turbine rotor 1 and a packing adjacent to the step 2 is schematically shown in FIG. The thrust force generated by the difference in the area of the step portion is adjusted by adjusting the fluid pressure in the closed space 4 formed by the rotor 3 and the rotor 1.
【０００７】また、特開平５−１５６９０２号の「ター
ビンのスラスト調整装置及び方法」は、図３に模式的に
示すように、タービンロータ１の端部にバランスピスト
ン５を設け、バランスピストンの動翼側の部屋５ａを、
複数のバランス管６ａ，６ｂ，６ｃによりタービン下流
の圧力の異なる翼室に連通させ、各バランイス管に設け
た弁８ａ，８ｂ，８ｃを開閉制御してバランスピストン
５に作用するスラスト力を調整するものである。Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-156902 discloses a "turbine thrust adjusting device and method" in which a balance piston 5 is provided at the end of a turbine rotor 1 as schematically shown in FIG. The wing side room 5a
A plurality of balance pipes 6a, 6b, 6c communicate with blade chambers having different pressures downstream of the turbine, and control the opening and closing of valves 8a, 8b, 8c provided in the respective balance pipes to adjust the thrust force acting on the balance piston 5. Things.
【０００８】上述した従来のスラスト調整手段は、両者
とも作動流体である水蒸気を段差部又はバランスピスト
ンに導く構造であるため、ガスタービンに適用すると、
作動流体である高温燃焼ガスにより段差部又はバランス
ピストンのパッキンやラビリンスシールが損傷したり、
燃焼ガスがパッキンやラビリンスシールを通って外部に
漏洩する問題がある。The above-described conventional thrust adjusting means has a structure in which steam, which is a working fluid, is guided to a step portion or a balance piston.
The high temperature combustion gas, which is the working fluid, may damage the steps or the packing and labyrinth seal of the balance piston,
There is a problem that the combustion gas leaks outside through the packing and the labyrinth seal.
【０００９】また、特公平６−１５８０９号の手段で
は、段差部の面積差が小さいため、スラスト力の微調整
はできても、ガスタービンで発生する大きなスラスト力
をバランスさせるのは困難である。更に、特開平５−１
５６９０２号の手段は、大きなスラスト力を発生できる
が、バランスピストンを通過した燃焼ガスの処理が困難
である。In the means disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-15809, since the difference in the area of the steps is small, it is difficult to balance the large thrust force generated in the gas turbine even if the thrust force can be finely adjusted. . Further, Japanese Patent Laid-Open No. 5-1
Although the means of No. 56902 can generate a large thrust force, it is difficult to treat the combustion gas passing through the balance piston.
【００１０】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、空気
貯蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガス
タービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷
重以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガス
による各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止するこ
とができる圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整
装置及び方法を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to balance a large thrust force generated in a gas turbine (compressed air storage type gas turbine) used for air storage power generation below the allowable load of a bearing, and to control each part by high-temperature combustion gas. An object of the present invention is to provide a thrust adjusting device and method for a compressed air storage gas turbine that can reliably prevent damage and leakage of combustion gas.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスタ
ービンのタービンロータ（１１）の上流側に連結された
バランスピストン（１２）と、該バランスピストンのガ
スタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１
４）と、バランスピストンの反ガスタービン側とガスタ
ービンの下流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）と
を備え、バランスピストンのガスタービン側と反ガスタ
ービン側との圧力差ΔＰを調整してスラストを調整す
る、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型ガスタービンのス
ラスト調整装置が提供される。According to the present invention, a balance piston (12) connected upstream of a turbine rotor (11) of a gas turbine and compressed air is supplied to the balance piston on the gas turbine side. Compressed air line (1
4) and a leaking air line (16) communicating between the gas turbine side of the balance piston and the downstream side of the gas turbine, and adjusts the pressure difference ΔP between the gas turbine side and the gas turbine side of the balance piston. A thrust adjusting device for a compressed air storage type gas turbine, wherein the thrust is adjusted by adjusting the thrust.
【００１２】本発明の構成によれば、タービンロータ
（１１）の上流側に連結されたバランスピストン（１
２）のガスタービン側に、圧縮空気ライン（１４）から
圧縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気により
バランスピストン（１２）にタービンロータ（１１）の
上流側に向くスラスト力を発生させることができる。ま
た、漏れ空気ライン（１６）がバランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通するの
で、バランスピストンのシール部分（ラビリンスシール
等）を通過した漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの
下流側に流し、ガスタービンの出力増大に寄与させるこ
とができる。更に、バランスピストンのガスタービン側
と反ガスタービン側との圧力差ΔＰを調整することによ
り、バランスピストンで発生するスラスト力を調整し、
ガスタービンで発生する大きなスラスト力とバランスさ
せて、軸受の許容荷重以下にすることができる。また、
タービンロータ（１１）の上流側にバランスピストンが
あるので、高温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧
を高く設定することで確実に防止することができるAccording to the configuration of the present invention, the balance piston (1) connected to the upstream side of the turbine rotor (11) is provided.
2) By supplying compressed air from the compressed air line (14) to the gas turbine side of (2), generating a thrust force toward the upstream side of the turbine rotor (11) on the balance piston (12) by high-pressure compressed air. Can be. Further, since the leak air line (16) communicates between the gas turbine on the opposite side of the balance piston and the downstream side of the gas turbine, the leak air passing through the seal portion (labyrinth seal or the like) of the balance piston is removed from the low pressure gas turbine. Of the gas turbine, thereby contributing to an increase in the output of the gas turbine. Further, by adjusting the pressure difference ΔP between the gas turbine side and the anti-gas turbine side of the balance piston, the thrust force generated by the balance piston is adjusted,
By balancing with the large thrust force generated in the gas turbine, the load can be reduced to the allowable load of the bearing or less. Also,
Since the balance piston is provided on the upstream side of the turbine rotor (11), leakage of the high-temperature combustion gas to the upstream side can be reliably prevented by setting the compressed air pressure high.
【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、ター
ビンロータ（１１）のスラスト力を支持する軸受（１３
ａ）に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段
（１８）を備え、計測されたスラスト力に応じて前記圧
力差ΔＰを調整する。この構成により、実際に発生する
スラスト力をリアルタイムで計測し、自動制御により常
に許容範囲内に調整することができ、許容スラスト荷重
の小さい安価な軸受を用いることができる。According to a preferred embodiment of the present invention, a bearing (13) for supporting the thrust force of the turbine rotor (11) is provided.
A thrust measuring means (18) for measuring a thrust force acting on a) is provided, and the pressure difference ΔP is adjusted according to the measured thrust force. With this configuration, the thrust force that is actually generated can be measured in real time, and can be constantly adjusted within an allowable range by automatic control, and an inexpensive bearing having a small allowable thrust load can be used.
【００１４】また、本発明によれば、ガスタービンのタ
ービンロータ（１１）の上流側に連結されたバランスピ
ストン（１２）と、該バランスピストンのガスタービン
側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１４）と、バ
ランスピストンの反ガスタービン側とガスタービンの下
流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）とを備え、バ
ランスピストンのガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービ
ンの第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高
く設定し、かつバランスピストンの反ガスタービン側圧
力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力Ｐ４
よりも高く設定する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型
ガスタービンのスラスト調整方法が提供される。Further, according to the present invention, a balance piston (12) connected upstream of a turbine rotor (11) of a gas turbine, and a compressed air line (compressed air line for supplying compressed air to the gas turbine side of the balance piston). 14), and a leak air line (16) communicating the anti-gas turbine side of the balance piston with the downstream side of the gas turbine, and the gas turbine side pressure P2 of the balance piston is adjusted to the inlet of the first stage turbine blade of the gas turbine. The gas pressure P1 is set higher than the gas pressure P1, and the pressure P3 on the anti-gas turbine side of the balance piston is set to the inlet gas pressure P4 of the lowermost turbine blade.
A thrust adjustment method for a compressed air storage gas turbine, wherein the thrust adjustment method is set higher.
【００１５】この方法によれば、バランスピストンのガ
スタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの第１段タービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設定するので、バ
ランスピストン側からガスタービン側に圧縮空気がシー
ルエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏洩を防止するこ
とができる。また、バランスピストンの反ガスタービン
側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力
Ｐ４よりも高く設定するので、バランスピストンのシー
ル部分（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、
圧力の低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン
の出力増大に寄与させることができる。According to this method, the pressure P2 on the gas turbine side of the balance piston is set higher than the gas pressure P1 on the inlet of the first turbine blade of the gas turbine, so that compressed air is used as seal air from the balance piston side to the gas turbine side. Flow and leakage of high-temperature combustion gas can be prevented. Further, since the pressure P3 on the anti-gas turbine side of the balance piston is set higher than the inlet gas pressure P4 of the turbine blade at the lowermost stage, the leakage air passing through the seal portion (labyrinth seal or the like) of the balance piston is removed.
The gas flows downstream of the low-pressure gas turbine, which can contribute to an increase in the output of the gas turbine.
【００１６】また、タービンロータ（１１）のスラスト
力を計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスター
ビン側圧力Ｐ２及び又は反ガスタービン側圧力Ｐ３を調
整し、これにより前記圧力差ΔＰを調整する。この方法
により、ガスタービン側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側
圧力Ｐ３の調整、或いはその両方の調整により、広範囲
にスラスト力を調整することができる。Further, the thrust force of the turbine rotor (11) is measured, and the gas turbine side pressure P2 and / or the anti-gas turbine side pressure P3 are adjusted in accordance with the measured thrust force. adjust. With this method, the thrust force can be adjusted over a wide range by adjusting the gas turbine side pressure P2 or the anti-gas turbine side pressure P3, or adjusting both of them.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるスラスト調整装置の全体構成
図である。この図において、２０は圧縮空気貯蔵型ガス
タービンであり、１１はタービンロータ、１３ａ，１３
ｂはロータを支持する軸受、２０ａはタービンケーシン
グ、２１ａ，２１ｂは第１段のタービンノズルとタービ
ンブレード、２２ａ，２２ｂは最終段（この図では第２
段）のタービンノズルとタービンブレードである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in the respective drawings, and the duplicate description will be omitted. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a thrust adjusting device according to the present invention. In this figure, 20 is a compressed air storage type gas turbine, 11 is a turbine rotor, 13a, 13
b is a bearing for supporting the rotor, 20a is a turbine casing, 21a and 21b are first stage turbine nozzles and turbine blades, and 22a and 22b are final stages (the second stage in this figure).
Stage) turbine nozzles and turbine blades.
【００１８】また、９は圧縮空気貯蔵タンク、２３は主
圧縮空気流量調整弁、２４はガスタービン燃焼器であ
る。圧縮空気貯蔵タンク９には、夜間や休日の余剰電力
で圧縮した圧縮空気を予め貯蔵しておき、電力需要のピ
ーク時にこの圧縮空気を燃焼器２４に供給して燃料Ｆを
燃焼させ、発生した燃焼ガスＧをガスタービン２０に供
給し、タービンブレード２１ｂ，２２ｂによりロータ１
１を回転駆動し、これに連結された発電機（図示せず）
を駆動して発電するようになっている。Further, 9 is a compressed air storage tank, 23 is a main compressed air flow control valve, and 24 is a gas turbine combustor. In the compressed air storage tank 9, compressed air compressed with surplus electric power at night or on holidays is stored in advance, and the compressed air is supplied to the combustor 24 to burn the fuel F at the peak of the power demand, and the generated fuel is generated. The combustion gas G is supplied to the gas turbine 20, and the turbine 1 is rotated by the turbine blades 21b and 22b.
1 is driven to rotate and a generator (not shown) connected thereto
Is driven to generate power.
【００１９】本発明のスラスト調整装置１０は、ガスタ
ービン２０のタービンロータ１１の上流側に連結された
バランスピストン１２と、バランスピストン１２のガス
タービン側１２ａに圧縮空気を供給する圧縮空気ライン
１４と、バランスピストン１２の反ガスタービン側１２
ｂとガスタービン２０の下流側２０ｂとを連通する漏れ
空気ライン１６とを備える。The thrust adjusting device 10 of the present invention includes a balance piston 12 connected to the gas turbine 20 on the upstream side of a turbine rotor 11, a compressed air line 14 for supplying compressed air to the gas turbine side 12 a of the balance piston 12, and , The balance piston 12 on the anti-gas turbine side 12
b and a leakage air line 16 that communicates with the downstream side 20 b of the gas turbine 20.
【００２０】圧縮空気ライン１４には、圧力調整弁１４
ａが設けられ、バランスピストン１２のガスタービン側
圧力Ｐ２を調整するようになっている。また、漏れ空気
ライン１６には、圧力調整弁１６ａと逆止弁１６ｂが設
けられ、バランスピストン１２の反ガスタービン側圧力
Ｐ３を調整し、かつガスタービン２０の下流側２０ｂか
ら燃焼ガスがバランスピストン側に逆流しないようにな
っている。なお、ガスタービン２０の下流側２０ｂは、
少なくとも最下段のタービンブレードの入口よりも上流
側に設定されている。The compressed air line 14 has a pressure regulating valve 14
a is provided to adjust the pressure P2 of the balance piston 12 on the gas turbine side. The leak air line 16 is provided with a pressure regulating valve 16a and a check valve 16b to regulate the pressure P3 of the balance piston 12 on the side opposite to the gas turbine, and to allow the combustion gas to flow from the downstream side 20b of the gas turbine 20 to the balance piston. It does not flow back to the side. The downstream side 20b of the gas turbine 20 is
It is set at least upstream of the inlet of the lowermost turbine blade.
【００２１】更に、本発明のスラスト調整装置１０は、
タービンロータ１１のスラスト力を支持する軸受１３ａ
に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段１８
を備える。このスラスト計測手段１８は、例えば、軸受
１３ａの軸受箱に貼られた歪ゲージであり、これと温度
補正用熱電対などからスラスト力をリアルタイムに演算
することができる。Further, the thrust adjusting device 10 of the present invention
Bearing 13a for supporting thrust force of turbine rotor 11
Measuring means 18 for measuring the thrust force acting on the thrust
Is provided. The thrust measuring means 18 is, for example, a strain gauge attached to a bearing box of the bearing 13a, and can calculate a thrust force in real time from the strain gauge and a thermocouple for temperature correction.
【００２２】上述した本発明の装置を用い、本発明の方
法によれば、バランスピストン１２のガスタービン側圧
力Ｐ２をガスタービン２０の第１段タービンブレードの
入口ガス圧力Ｐ１より高く設定し、かつバランスピスト
ン１２の反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定する。ま
た、タービンロータ１１のスラスト力をスラスト計測手
段１８を用いて計測し、計測されたスラスト力に応じ
て、圧力調整弁１４ａによりガスタービン側圧力Ｐ２を
調整し、及び／又は、圧力調整弁１６ａを用いて反ガス
タービン側圧力Ｐ３を調整する。According to the method of the present invention using the above-described apparatus of the present invention, the gas turbine side pressure P2 of the balance piston 12 is set higher than the inlet gas pressure P1 of the first stage turbine blade of the gas turbine 20, and The pressure P3 on the anti-gas turbine side of the balance piston 12 is set higher than the inlet gas pressure P4 of the lowermost turbine blade. Further, the thrust force of the turbine rotor 11 is measured by using the thrust measuring means 18, and the gas turbine side pressure P2 is adjusted by the pressure adjusting valve 14a according to the measured thrust force, and / or the pressure adjusting valve 16a. Is used to adjust the anti-gas turbine side pressure P3.
【００２３】上述した本発明の構成によれば、タービン
ロータ１１の上流側に連結されたバランスピストン１２
のガスタービン側１２ａに、圧縮空気ライン１４から圧
縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気によりバ
ランスピストン１２にタービンロータ１１の上流側（図
で右側）に向くスラスト力を発生させることができる。
また、漏れ空気ライン１６がバランスピストン１２の反
ガスタービン側１２ｂとガスタービンの下流側（少なく
とも最下段のタービンブレードの入口よりも上流側）と
を連通するので、バランスピストン１２のシール部分
（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、圧力の
低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン２０の
出力増大に寄与させることができる。更に、バランスピ
ストン１２のガスタービン側１２ａと反ガスタービン側
１２ｂとの圧力差ΔＰを調整することにより、バランス
ピストン１２で発生するスラスト力を調整し、ガスター
ビンで発生する大きなスラスト力とバランスさせて、軸
受の許容荷重以下にすることができる。また、タービン
ロータ１１の上流側にバランスピストンがあるので、高
温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧を高く設定す
ることで確実に防止することができるAccording to the configuration of the present invention described above, the balance piston 12 connected to the upstream side of the turbine rotor 11
By supplying compressed air from the compressed air line 14 to the gas turbine side 12a, a thrust force directed toward the upstream side (right side in the drawing) of the turbine rotor 11 can be generated in the balance piston 12 by the high-pressure compressed air. .
In addition, since the leak air line 16 communicates between the gas turbine side 12b of the balance piston 12 and the downstream side of the gas turbine (at least upstream of the inlet of the lowermost turbine blade), the sealing portion (labyrinth) of the balance piston 12 The leaked air that has passed through the seal or the like can flow downstream of the low-pressure gas turbine, thereby contributing to an increase in the output of the gas turbine 20. Further, by adjusting the pressure difference ΔP between the gas turbine side 12a and the anti-gas turbine side 12b of the balance piston 12, the thrust force generated by the balance piston 12 is adjusted to balance the large thrust force generated by the gas turbine. Thus, the load can be reduced to the allowable load of the bearing or less. In addition, since the balance piston is provided on the upstream side of the turbine rotor 11, leakage of the high-temperature combustion gas to the upstream side can be reliably prevented by setting the compressed air pressure high.
【００２４】更に、スラスト計測手段１８により、実際
に発生するスラスト力をリアルタイムで計測し、自動制
御により常に許容範囲内に調整することができ、許容ス
ラスト荷重の小さい安価な軸受を用いることができる。Further, the thrust force actually generated is measured in real time by the thrust measuring means 18 and can be constantly adjusted within an allowable range by automatic control, so that an inexpensive bearing having a small allowable thrust load can be used. .
【００２５】また、本発明の方法によれば、バランスピ
ストン１２のガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの
第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設
定するので、バランスピストン側からガスタービン側に
圧縮空気がシールエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏
洩を防止することができる。また、バランスピストンの
反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレード
の入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定するので、バランス
ピストンのシール部分（ラビリンスシール等）を通過し
た漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの下流側に流
し、ガスタービンの出力増大に寄与させることができ
る。According to the method of the present invention, the gas turbine pressure P2 of the balance piston 12 is set higher than the inlet gas pressure P1 of the first turbine blade of the gas turbine. Compressed air flows as seal air, and leakage of high-temperature combustion gas can be prevented. Also, since the pressure P3 on the anti-gas turbine side of the balance piston is set higher than the inlet gas pressure P4 of the turbine blade at the lowest stage, the leakage air passing through the seal portion (labyrinth seal or the like) of the balance piston is removed by the low pressure gas. The gas flows downstream of the turbine and can contribute to an increase in the output of the gas turbine.
【００２６】更に、タービンロータ１１のスラスト力を
計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスタービン
側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側圧力Ｐ３の調整、或い
はその両方の調整により、広範囲にスラスト力を調整す
ることができる。Further, the thrust force of the turbine rotor 11 is measured, and the thrust force is adjusted over a wide range by adjusting the gas turbine side pressure P2 and / or the anti-gas turbine side pressure P3 in accordance with the measured thrust force. Can be adjusted.
【００２７】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【００２８】[0028]
【発明の効果】上述したように、本発明の圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法は、空気貯
蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷重
以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガスに
よる各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止すること
ができる、等の優れた効果を有する。As described above, the thrust adjusting apparatus and method for a compressed air storage type gas turbine according to the present invention can generate a large thrust force generated in a gas turbine (compressed air storage type gas turbine) used for air storage power generation. It has excellent effects such as being able to balance the load below the allowable load of the bearing and being able to reliably prevent the damage of each part and the leakage of the combustion gas due to the high-temperature combustion gas.
【図１】本発明によるスラスト調整装置の全体構成図で
ある。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a thrust adjusting device according to the present invention.
【図２】従来のスラスト調整装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a conventional thrust adjusting device.
【図３】従来のスラスト調整装置の別の模式図である。FIG. 3 is another schematic diagram of a conventional thrust adjusting device.
１ タービンロータ、２ 段差、３ パッキング、４
閉空間、５ バランスピストン、５ａ 部屋、６ａ，６
ｂ，６ｃ バランス管、８ａ，８ｂ，８ｃ 弁、９ 圧
縮空気貯蔵タンク、１０ スラスト調整装置、１１ タ
ービンロータ、１２ バランスピストン、１３ａ，１３
ｂ 軸受、１４ 圧縮空気ライン、１４ａ 圧力調整
弁、１６ 漏れ空気ライン、１６ａ 圧力調整弁、１６
ｂ 逆止弁、１８ スラスト計測手段、２０ 圧縮空気
貯蔵型ガスタービン、２０ａ タービンケーシング、２
０ｂ 下流側、２１ａ，２１ｂ 第１段のタービンノズ
ルとタービンブレード、２２ａ，２２ｂ 最終段のター
ビンノズルとタービンブレード、２３ 主圧縮空気流量
調整弁、２４ ガスタービン燃焼器1 Turbine rotor, 2 steps, 3 packing, 4
Closed space, 5 balance piston, 5a room, 6a, 6
b, 6c balance pipe, 8a, 8b, 8c valve, 9 compressed air storage tank, 10 thrust adjusting device, 11 turbine rotor, 12 balance piston, 13a, 13
b bearing, 14 compressed air line, 14a pressure regulating valve, 16 leaking air line, 16a pressure regulating valve, 16
b check valve, 18 thrust measuring means, 20 compressed air storage gas turbine, 20a turbine casing, 2
0b Downstream side, 21a, 21b First stage turbine nozzle and turbine blade, 22a, 22b Last stage turbine nozzle and turbine blade, 23 Main compressed air flow control valve, 24 Gas turbine combustor
Claims (4)
の上流側に連結されたバランスピストン（１２）と、該
バランスピストンのガスタービン側に圧縮空気を供給す
る圧縮空気ライン（１４）と、バランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通する漏れ
空気ライン（１６）とを備え、バランスピストンのガス
タービン側と反ガスタービン側との圧力差ΔＰを調整し
てスラストを調整する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整装置。A turbine rotor of a gas turbine (11).
A balance piston (12) connected upstream of the balance piston, a compressed air line (14) for supplying compressed air to the gas turbine side of the balance piston, and a counter-gas turbine side of the balance piston and a downstream side of the gas turbine. A thrust adjusting means for adjusting the pressure difference ΔP between the gas turbine side and the non-gas turbine side of the balance piston to adjust the thrust. Adjustment device.
支持する軸受（１３ａ）に作用するスラスト力を計測す
るスラスト計測手段（１８）を備え、計測されたスラス
ト力に応じて前記圧力差ΔＰを調整する、ことを特徴と
する請求項１に記載のスラスト調整装置。2. A thrust measuring means (18) for measuring a thrust force acting on a bearing (13a) for supporting a thrust force of a turbine rotor (11), and the pressure difference ΔP is determined according to the measured thrust force. The thrust adjusting device according to claim 1, wherein the thrust adjusting device adjusts.
の上流側に連結されたバランスピストン（１２）と、該
バランスピストンのガスタービン側に圧縮空気を供給す
る圧縮空気ライン（１４）と、バランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通する漏れ
空気ライン（１６）とを備え、 バランスピストンのガスタービン側圧力Ｐ２をガスター
ビンの第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より
高く設定し、かつバランスピストンの反ガスタービン側
圧力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力Ｐ
４よりも高く設定する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整方法。3. A turbine rotor (11) for a gas turbine.
A balance piston (12) connected upstream of the balance piston, a compressed air line (14) for supplying compressed air to the gas turbine side of the balance piston, and a counter-gas turbine side of the balance piston and a downstream side of the gas turbine. A gas turbine side pressure P2 of the balance piston is set to be higher than an inlet gas pressure P1 of the first turbine blade of the gas turbine, and an anti-gas turbine side pressure P3 of the balance piston is provided. Inlet gas pressure P of the lowest turbine blade
A thrust adjusting method for a compressed air storage type gas turbine, wherein the thrust adjusting method is set higher than 4.
計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスタービン
側圧力Ｐ２及び／又は反ガスタービン側圧力Ｐ３を調整
し、これにより前記圧力差ΔＰを調整する、ことを特徴
とする請求項３に記載のスラスト調整方法。4. A thrust force of the turbine rotor (11) is measured, and the gas turbine side pressure P2 and / or the anti-gas turbine side pressure P3 are adjusted according to the measured thrust force, whereby the pressure difference ΔP The thrust adjustment method according to claim 3, wherein:
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