JP2005083292A - Structure of gas turbine combustor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a gas turbine combustor capable of avoiding abrasion and damage to the jet nozzle side end of a transition piece and a floating seal for the transition piece. <P>SOLUTION: The floating seal for the transition piece provided on the inner peripheral side includes a U-shaped pinching part inserted in a seal insertion groove for a periphery on the transition piece side and pinching the jet nozzle side end of the transition piece, and an insertion part bent almost at a right angle from one end on the opening side of the U-shaped pinching part and extended to be inserted in a seal insertion groove for an outer peripheral side surrounding wind tunnel. The floating seal for the transition piece on the inner and outer peripheral sides is provided with a U-shaped protrusion facing oppositely to the U-shaped pinching part in a connection part of the U-shaped pinching part and the insertion part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はガスタービン設備に係わり、特にトランジションピースを有するガスタービン燃焼器構造に関する。   The present invention relates to gas turbine equipment, and more particularly to a gas turbine combustor structure having a transition piece.

トランジションピースは、燃焼ガスを整流して、タービンケーシングの上流側に備えられるタービン静翼へと導く風路のような部品である。このトランジションピースは、タービン静翼を内置するタービン静翼包囲風洞との連結部は何らかの手法でシールする必要がある。   The transition piece is a part such as an air passage that rectifies the combustion gas and guides it to a turbine vane provided upstream of the turbine casing. This transition piece needs to be sealed by a certain method at the connecting portion with the turbine stator blade surrounding wind tunnel in which the turbine stator blade is placed.

従来のシールについて図４、図５を引用して述べる。従来のフローティングシール６３（トランジションピース用シール）の構造を図４に示し、トランジションピース５７の端部（噴出口側）に設けた溝７０（トランジションピース側内周用シール挿入溝／トランジションピース側外周用シール挿入溝）との嵌まり状況を図５に示す。図５の上図（ａ）はフローティングシールのＵ字部７５（Ｕ字状挟持部）が完全に嵌まっており、下図（ｂ）は嵌まりが浅い場合を示す。   A conventional seal will be described with reference to FIGS. The structure of a conventional floating seal 63 (transition piece seal) is shown in FIG. 4, and a groove 70 (transition piece side inner circumference seal insertion groove / transition piece side outer circumference) provided at the end (jet outlet side) of the transition piece 57 FIG. 5 shows a state of fitting with the seal insertion groove). The upper figure (a) of FIG. 5 shows the case where the U-shaped part 75 (U-shaped clamping part) of the floating seal is completely fitted, and the lower figure (b) shows a case where the fitting is shallow.

図５の上図（ａ）のようにフローティングシール６３が充分に嵌まっていると、フローティングシールのＵ字部７５とトランジションピース５７の端部の下流側が面接触する。一方、フローティングシール６３の嵌まりが浅いと、フローティングシールのＵ字部７５と平行部７４（Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記内周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部）の連結部（つながり部）、即ちＵ字部の起点部（折れ曲がった部位）がトランジションピース５７の端部の下流側の外周部と線接触し、接触応力が上昇する。この接触応力が運用中の燃焼振動等によって繰返され、フローティングシール６３とトランジションピース５７の端部との両者に摩耗損傷が生じる。   When the floating seal 63 is sufficiently fitted as shown in FIG. 5A, the U-shaped portion 75 of the floating seal and the downstream side of the end of the transition piece 57 are in surface contact. On the other hand, when the fitting of the floating seal 63 is shallow, the U-shaped portion 75 and the parallel portion 74 of the floating seal (bent at a right angle from one end on the opening side of the U-shaped sandwiching portion) The connecting portion (connection portion) of the insertion portion extending so as to be inserted, that is, the starting portion (folded portion) of the U-shaped portion is in line contact with the outer peripheral portion on the downstream side of the end portion of the transition piece 57, and contact stress Rises. This contact stress is repeated by combustion vibration during operation and the like, and wear damage occurs on both the floating seal 63 and the end of the transition piece 57.

フローティングシール６３はタービン静翼５０やトランジションピース５６の組立てズレ（狂い）や運用中の変形を吸収する役目もあり、フローティングシールは図５の下図（ｂ）のようにトランジションピース５７の端部の溝７０に充分嵌め込まれない場合が殆どである。トランジションピース５７の端部及びフローティングシール６３の摩耗は燃焼ガスＨのシール性能の低下を招き、極端な場合には、摩耗部から高圧の圧縮空気が高温ガスＨ中に流入し、排気温度異常が生じてガスタービンが停止してしまう。また、フローティングシール６３が摩滅して破損が生じると、フローティングシール６３が飛散し、部品が高温ガス中に吸込まれて、後流の静翼５０や動翼５１を損傷させる可能性がある。   The floating seal 63 also serves to absorb assembly deviation (incorrectness) of the turbine stationary blade 50 and the transition piece 56 and deformation during operation. The floating seal is provided at the end of the transition piece 57 as shown in the lower part (b) of FIG. In most cases, the groove 70 is not sufficiently fitted. The wear of the end of the transition piece 57 and the floating seal 63 causes a reduction in the sealing performance of the combustion gas H. In extreme cases, high-pressure compressed air flows into the high-temperature gas H from the worn portion, and an exhaust temperature abnormality occurs. It occurs and the gas turbine stops. Further, when the floating seal 63 is worn out and damaged, the floating seal 63 is scattered and the components are sucked into the high-temperature gas, which may damage the downstream stationary blade 50 and the moving blade 51.

このようにトランジションピースの噴出口側やフローティングシールの摩耗はプラントの異常停止や後流部品の損傷を招く可能性がある為、しばしばガスタービンを停止・分解して摩耗損傷部の補修や部品の交換を強いられ、プラントの信頼性・経済性に対し非常に問題となっていた。   In this way, wear of the transition piece outlet and floating seal may cause abnormal plant stoppage and damage to downstream components.Therefore, the gas turbine is often stopped and disassembled to repair worn parts and repair parts. We were forced to replace it, and it was very problematic for plant reliability and economy.

本発明は、上記の問題に対処し、トランジションピースの噴出口側端部およびトランジションピース用フローティングシールの摩耗損傷を回避できるガスタービン燃焼器構造を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a gas turbine combustor structure capable of dealing with the above-described problems and avoiding wear damage of a transition piece outlet end portion and a transition piece floating seal.

本発明は、トランジションピースの噴出口側と静翼包囲風洞側との間をシールするトランジションピース用フローティングシールを有するガスタービン燃焼器構造にあって、前記静翼包囲風洞を構成する内周側静翼包囲壁部材と外周側静翼包囲壁部材には、トランジションピースに対向する先端面に内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝を設け、トランジションピースの噴出口側で、前記内周側静翼包囲壁部材に対応するところの内周面には、内周側シール挿入溝を設け、トランジションピースの噴出口側で、前記外周側静翼包囲壁部材に対応するところの外周面には、外周側シール挿入溝を設け、内周側に備える前記トランジションピース用フローティングシールは、前記内周側シール挿入溝に挿入し、かつ前記トランジションピースの噴出口側端部を挟持するＵ字状挟持部と、該Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記内周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部とを有し、外周側に備える前記トランジションピース用フローティングシールは、前記トランジションピース側外周用シール挿入溝に挿入し、かつ前記トランジションピースの噴出口側端部を挟持するＵ字状挟持部と、該Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記外周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部とを有し、前記内周側および外周側の前記トランジションピース用フローティングシールには、前記Ｕ字状挟持部と挿入部のつながり部に前記Ｕ字状挟持部とは逆向をなすＵ字状の隆起部を設けたことを特徴とするものである。   The present invention relates to a gas turbine combustor structure having a transition piece floating seal that seals between a jet outlet side of a transition piece and a stationary blade surrounding wind tunnel side, and includes an inner peripheral side static air constituting the stationary blade surrounding wind tunnel. The blade surrounding wall member and the outer peripheral side stationary blade surrounding wall member are provided with an inner peripheral side wind tunnel seal insertion groove and an outer peripheral side wind tunnel seal insertion groove on the tip surface facing the transition piece, and the transition piece jet outlet side Thus, an inner peripheral side seal insertion groove is provided on an inner peripheral surface corresponding to the inner peripheral side stationary blade surrounding wall member, and corresponds to the outer peripheral side stationary blade surrounding wall member on the jet outlet side of the transition piece. However, the outer peripheral surface is provided with an outer peripheral side seal insertion groove, the transition piece floating seal provided on the inner peripheral side is inserted into the inner peripheral side seal insertion groove, and A U-shaped sandwiching portion that sandwiches the outlet side end of the transition piece, and is bent substantially at a right angle from one end on the opening side of the U-shaped sandwiching portion and inserted into the inner peripheral side wind tunnel seal insertion groove The transition piece floating seal provided on the outer peripheral side is inserted into the transition piece side outer peripheral seal insertion groove and sandwiches the jet outlet side end of the transition piece. And an insertion portion that is bent at a substantially right angle from one end on the opening side of the U-shaped sandwiching portion and extends so as to be inserted into the outer peripheral side surrounding wind tunnel seal insertion groove. The floating seal for the transition piece on the outer peripheral side is provided with a U-shaped raised portion that is opposite to the U-shaped sandwiching portion at the connecting portion between the U-shaped sandwiching portion and the insertion portion. The one in which the features.

本発明によれば、たとえ、フローティングシールがトランジションピース端部の溝に充分嵌まらない状態であっても、トランジションピース端部及びフローティングシールの摩耗損傷を回避できるガスタービン燃焼器構造を提供し、プラントの信頼性及び経済性を向上させる。   According to the present invention, there is provided a gas turbine combustor structure capable of avoiding wear damage of the transition piece end and the floating seal even if the floating seal is not sufficiently fitted in the groove of the transition piece end. Improve plant reliability and economy.

以下、本発明の実施形態を示す図に沿って本発明の実施例を説明する。   Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments of the present invention.

図１には本発明のガスタービンの概要が示されている。   FIG. 1 shows an outline of the gas turbine of the present invention.

ガスタービンは、タービンケーシング１の内部に、中心に回転軸（ロータ）５５と、回転軸５５の周囲に設置される動翼５１とケーシング側に支持される静翼５０を有するタービン部５２を備える。   The gas turbine includes a turbine section 52 having a rotating shaft (rotor) 55 at the center, a moving blade 51 installed around the rotating shaft 55, and a stationary blade 50 supported on the casing side inside the turbine casing 1. .

このタービン部５２に連結され、大気を吸込み、燃焼用及び冷却媒体用の圧縮空気を得る圧縮機５３と、燃焼装置５４を有する。燃焼装置５４では圧縮機５３から供給される圧縮空気と、供給される燃料（図示せず）による燃焼で高温高圧燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスによりガスタービンは回される。   A compressor 53 is connected to the turbine section 52 and sucks the atmosphere to obtain compressed air for combustion and a cooling medium, and a combustion device 54. The combustion device 54 generates a high-temperature and high-pressure combustion gas by combustion with compressed air supplied from the compressor 53 and supplied fuel (not shown), and the gas turbine is rotated by this combustion gas.

燃焼装置５４の１３００℃程度の燃焼ガスＨがタービン部５２に供給されることで、ロータが高速で回されるのである。圧縮機５３より吐出された圧縮空気の一部は、燃焼装置５４のライナや内部の静翼５０’、動翼５１の冷却空気として用いられるようにすることができる。   When the combustion gas H of about 1300 ° C. from the combustion device 54 is supplied to the turbine section 52, the rotor is rotated at a high speed. A part of the compressed air discharged from the compressor 53 can be used as cooling air for the liner of the combustion device 54, the internal stationary blade 50 ′, or the moving blade 51.

燃焼装置５４で発生した高温高圧の燃焼ガスＨは、トランジションピース５６を介して静翼５０を有する静翼包囲風洞を経て動翼５１に噴射されてタービン部５２を駆動する。そして図示はしていないが、一般的には回転軸５５に結合されている発電機により発電するように構成されている。   The high-temperature and high-pressure combustion gas H generated by the combustion device 54 is injected to the moving blade 51 through the transition piece 56 through the stationary blade surrounding wind tunnel having the stationary blade 50 and drives the turbine section 52. Although not shown, it is generally configured to generate power by a generator coupled to the rotating shaft 55.

トランジションピース５６と静翼包囲風洞の連結部（接続部）について図２、図３により述べる。図２はトランジションピース５６と静翼包囲風洞を示し、図３は、接続部の要部を示す。   The connection part (connection part) of the transition piece 56 and the stationary blade surrounding wind tunnel will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the transition piece 56 and the stationary blade surrounding wind tunnel, and FIG. 3 shows the main part of the connecting portion.

トランジションピース５６の上流側は固定ブロック６４を介して圧縮機５３のケーシング６５に連結されている。静翼５０の外壁５８（外周側静翼包囲壁部材）の上流側と下流側には断面がＬ型の突起６７を備えている。一方、ノズルリング６０の上流側と下流側にも断面がＬ型の突起６６を備えており、突起６６と突起６７が嵌まって外壁５８（外周側静翼包囲壁部材）とノズルリング６０を連結している。トランジションピース５６の下流側（噴出口側）には連結棒６２を備えており、連結棒６２はピン６１を介してノズルリング６０に固定されている。   The upstream side of the transition piece 56 is connected to the casing 65 of the compressor 53 via a fixed block 64. Protrusions 67 having an L-shaped cross section are provided on the upstream side and the downstream side of the outer wall 58 (outer peripheral side stationary blade surrounding wall member) of the stationary blade 50. On the other hand, the upstream and downstream sides of the nozzle ring 60 are also provided with protrusions 66 having an L-shaped cross section, and the protrusions 66 and the protrusions 67 are fitted to connect the outer wall 58 (outer peripheral side stationary blade surrounding wall member) and the nozzle ring 60. It is connected. A connecting rod 62 is provided on the downstream side (jet port side) of the transition piece 56, and the connecting rod 62 is fixed to the nozzle ring 60 via a pin 61.

静翼５０の内周端側は、静翼内壁５９（内周側静翼包囲壁部材）で包囲される。内周側静翼包囲壁部材と外周側静翼包囲壁部材で環状をなす静翼包囲風洞が構成され、この静翼包囲風洞内に複数の静翼５０が等間隔に置かれるように配置されるのである。   The inner peripheral end side of the stationary blade 50 is surrounded by a stationary blade inner wall 59 (an inner circumferential side stationary blade surrounding wall member). An annular stationary vane surrounding wind tunnel is formed by the inner circumferential side stationary blade surrounding wall member and the outer circumferential side stationary blade surrounding wall member, and a plurality of stationary blades 50 are arranged at equal intervals in the stationary blade surrounding wind tunnel. It is.

トランジションピースの下流側端部５７（噴出口側端部）と静翼外壁５８（外周側静翼包囲壁部材）、静翼内壁５９（内周側静翼包囲壁部材）５９の間は高圧の圧縮空気が燃焼ガスＨに流入しないように何らかの手法でシールする必要がある。   There is a high pressure between the downstream end portion 57 (outlet side end portion) of the transition piece, the stationary blade outer wall 58 (outer peripheral side stationary blade surrounding wall member), and the stationary blade inner wall 59 (inner peripheral side stationary blade surrounding wall member) 59. It is necessary to seal by some method so that the compressed air does not flow into the combustion gas H.

トランジションピース５６は、図１０、図１１に示すように前記静翼包囲風洞の上流側に環状に並ぶように配置される。夫々のトランジションピース５６は、ほぼ扇形状の噴出口を有し、この噴出口が静翼包囲風洞の上流側に接続するように置かれるので、その接続部分から燃焼ガスＨが漏れないようにトランジションピース用フローティングシール６３でシールを必要とするのである。   As shown in FIGS. 10 and 11, the transition piece 56 is arranged so as to be annularly arranged on the upstream side of the stationary blade surrounding wind tunnel. Each transition piece 56 has a substantially fan-shaped jet port, and this jet port is placed so as to be connected to the upstream side of the stationary blade surrounding wind tunnel, so that the transition gas 56 does not leak from the connecting portion. The piece floating seal 63 requires a seal.

なお、インピジメントカバー７１のシール部材もトランジションピース５６の噴出口側端部の外周に形成されたインピジメントカバー溝６９に挿入される。   Note that the seal member of the impingement cover 71 is also inserted into the impingement cover groove 69 formed on the outer periphery of the end portion on the ejection port side of the transition piece 56.

前述したようにトランジションピース５６の噴出口側端部には燃焼ガスの流れ方向と直角な溝７０（トランジションピース側内周用シール挿入溝／トランジションピース側外周用シール挿入溝）、静翼内外壁５８、５９には燃焼ガス流れ方向と平行な溝６８（トランジションピースに対向する内周側静翼包囲壁部材および外周側静翼包囲壁部材の先端面に設けた内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝）を設けてある。そして、トランジションピース用フローティングシール６３のＵ字部７５（Ｕ字状挟持部）をトランジションピース端部溝７０に、トランジションピース用フローティングシール６３の平行部７４（Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記外周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部）を静翼内外壁の溝６８に嵌め込みシールされる。   As described above, the groove 70 (transition piece side inner periphery seal insertion groove / transition piece side outer periphery seal insertion groove) perpendicular to the flow direction of the combustion gas at the jet outlet side end of the transition piece 56, the inner wall of the stationary blade 58 and 59 are grooves 68 parallel to the flow direction of the combustion gas (inner peripheral side surrounding wind tunnel seals inserted on the front end surfaces of the inner peripheral side stationary blade surrounding wall member and the outer peripheral side stationary blade surrounding wall member facing the transition piece) Groove and outer peripheral side surrounding wind tunnel seal insertion groove). Then, the U-shaped portion 75 (U-shaped sandwiching portion) of the transition piece floating seal 63 is inserted into the transition piece end groove 70, and the parallel portion 74 of the transition piece floating seal 63 (from one end on the opening side of the U-shaped sandwiching portion). The insertion portion) which is bent substantially at a right angle and extends into the outer circumferential side surrounding wind tunnel seal insertion groove is fitted into the groove 68 on the inner and outer walls of the stationary blade and sealed.

ところが、トランジションピース用フローティングシール６３はトランジションピースや静翼の組立て時の位置ズレや変形を吸収する役目も有しており、トランジションピース用フローティングシールのＵ字部７５が常にトランジションピース端部の溝７０に完全に嵌込まれる訳ではない。従来のフローティングシール６３を用いた場合のトランジションピース端部の溝７０との嵌まり状況を図５に示す。図５の上図はフローティングシールのＵ字部７５が完全に嵌まっており、下図は嵌まりが浅い場合を示す。   However, the transition piece floating seal 63 also has a role of absorbing displacement and deformation during assembly of the transition piece and the stationary blade, and the U-shaped portion 75 of the transition piece floating seal is always provided in the groove at the end of the transition piece. It is not completely inserted into 70. FIG. 5 shows a state of fitting with the groove 70 at the end of the transition piece when the conventional floating seal 63 is used. The upper figure of FIG. 5 shows the case where the U-shaped portion 75 of the floating seal is completely fitted, and the lower figure shows a case where the fitting is shallow.

図５の上図のようにトランジションピース用フローティングシール６３が充分に嵌まっているとトランジションピース用フローティングシールのＵ字部７５とトランジションピース５６の噴出口側端部５７の下流側が面接触する。一方、トランジションピース用フローティングシール６３の嵌まりが浅いとトランジションピース用フローティングシールのＵ字部７５と平行部７４の連結部、即ちＵ字部の起点部がトランジションピース５６の噴出口側端部５７の下流側の外周部と線接触し、接触応力が上昇する。この接触応力が運用中の燃焼振動等によって繰返され、トランジションピース用フローティングシール６３とトランジションピース５６の噴出口側端部５７の両者に摩耗損傷が生じる。   When the transition piece floating seal 63 is sufficiently fitted as shown in the upper diagram of FIG. 5, the U-shaped portion 75 of the transition piece floating seal and the downstream side of the jet port side end portion 57 of the transition piece 56 are in surface contact. On the other hand, when the fitting of the transition piece floating seal 63 is shallow, the connection portion between the U-shaped portion 75 and the parallel portion 74 of the transition piece floating seal, that is, the starting point of the U-shaped portion is the jet outlet side end portion 57 of the transition piece 56 Line contact with the outer peripheral portion on the downstream side, and the contact stress increases. This contact stress is repeated by combustion vibration during operation and the like, and wear damage occurs in both the floating seal 63 for the transition piece and the ejection port side end portion 57 of the transition piece 56.

前述の様にトランジションピース用フローティングシールは静翼５０やトランジションピース５６の組立てズレや運用中の変形を吸収する役目もあり、トランジションピース用フローティングシールは図５の下図のようにトランジションピース５６の噴出口側端部５７の溝７０に充分嵌め込まれない場合が殆どである。トランジションピース５６の噴出口側端部５７及びトランジションピース用フローティングシール６３の摩耗は燃焼ガスＨのシール性の低下を招き、極端な場合には、摩耗部から高圧の圧縮空気が高温ガスＨ中に流入し、排気温度異常が生じてガスタービンが停止してしまう。また、トランジションピース用フローティングシール６３が摩滅して破損が生じると、トランジションピース用フローティングシール６３が飛散し、部品が高温ガス中に吸込まれて、後流の静翼５０や動翼５１を損傷させる可能性がある。   As described above, the transition piece floating seal also serves to absorb assembly displacement and deformation during operation of the stationary blade 50 and the transition piece 56. The transition piece floating seal is a jet of the transition piece 56 as shown in the lower diagram of FIG. In most cases, the outlet side end portion 57 is not sufficiently fitted into the groove 70. Wear of the end portion 57 of the transition piece 56 and the floating seal 63 for the transition piece causes deterioration of the sealing performance of the combustion gas H. In an extreme case, high-pressure compressed air enters the hot gas H from the wear portion. Inflow, exhaust temperature abnormality occurs, and the gas turbine stops. Further, when the transition piece floating seal 63 is worn out and damaged, the transition piece floating seal 63 is scattered and the components are sucked into the high-temperature gas to damage the downstream stationary blade 50 and the moving blade 51. there is a possibility.

しかし、本発明にあっては、たとえ、トランジションピース用フローティングシール６３がトランジションピース５６の噴出口側端部の溝７０に充分嵌まらない状態であっても、トランジションピース５６の噴出口側端部５７及びトランジションピース用フローティングシール６３の摩耗損傷を回避できるようにしたものである。   However, in the present invention, even if the transition piece floating seal 63 does not fully fit into the groove 70 at the end of the transition piece 56 on the outlet side, the end of the transition piece 56 on the outlet side The wear damage of the portion 57 and the transition piece floating seal 63 can be avoided.

すなわち、図６に示すように本発明は、トランジションピース用フローティングシール６３の平行部７４（Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記外周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部）とＵ字部７５（Ｕ字状挟持部）の間に燃焼ガス側に曲率頂点を持つ連結部７２（前記Ｕ字状挟持部と挿入部のつながり部に前記Ｕ字状挟持部とは逆向をなすＵ字状の隆起部）を設けた。   That is, as shown in FIG. 6, in the present invention, the parallel part 74 of the transition piece floating seal 63 (bent at a right angle from one end on the opening side of the U-shaped sandwiching part is inserted into the outer peripheral surrounding wind tunnel seal insertion groove. Connecting portion 72 having a curvature apex on the combustion gas side between the U-shaped sandwiching portion and the insertion portion (the U-shaped portion) and the U-shaped portion 75 (U-shaped sandwiching portion). A U-shaped raised portion opposite to the character-shaped sandwiching portion) was provided.

このような構成にすることで、図７に示すようにトランジションピース用フローティングシール６３をトランジションピース５６の噴出口側端部５７の溝７０に嵌込んだ状態では組立てズレ等があっても、トランジションピース用フローティングシール６３とトランジションピース５６の噴出口側端部が必ず面接触するようになる。   With such a configuration, even if there is an assembly displacement or the like in the state where the transition piece floating seal 63 is fitted in the groove 70 of the jet port side end portion 57 of the transition piece 56 as shown in FIG. The piece floating seal 63 and the end of the transition piece 56 on the jet outlet side always come into surface contact.

すなわち、静翼包囲風洞やトランジションピース５６の組立てズレ（狂い）や運用中の変形により仮にトランジションピース用フローティングシール６３とトランジションピース５６の噴出口側端部の溝７０（内周側シール挿入溝／外周側シール挿入溝）が完全に嵌合わなかった場合でも、トランジションピース用フローティングシールの連結部７２（Ｕ字状挟持部とは逆向をなすＵ字状の隆起部）があるため、溝７０にＵ字状挟持部の開口側先端が嵌らなくても、隆起部の側面が噴出口側端部に必ず面接触になる状態ができる。この面接触状態れにより、接触応力が低減され、燃焼振動等で生じる摩耗損傷を小さくすることができる。   In other words, the transition piece floating seal 63 and the groove 70 at the end of the jet outlet side of the transition piece 56 (inner peripheral side seal insertion groove / Even when the outer peripheral side seal insertion groove) is not completely fitted, the groove 70 has a connecting portion 72 (a U-shaped raised portion opposite to the U-shaped clamping portion) of the floating seal for the transition piece. Even if the opening-side tip of the U-shaped sandwiching portion is not fitted, the side surface of the raised portion can always be in surface contact with the end portion on the ejection port side. By this surface contact state, the contact stress is reduced, and wear damage caused by combustion vibration or the like can be reduced.

また、連結部７２そのものにダンパー効果があり、燃焼振動を吸収する為、結果的にトランジションピース５６の噴出口側端部５７との接触応力が低下し、摩耗損傷の軽減が図れる。   In addition, since the connecting portion 72 itself has a damper effect and absorbs combustion vibration, the contact stress with the jet port side end portion 57 of the transition piece 56 is reduced as a result, and wear damage can be reduced.

なお、連結部７２の形状はコの字型に直角に曲げても良いが、曲率の頂点がトランジションピース５６の噴出口側端部５７に隣接するため、応力集中により接触応力を高める為、本発明のように、できるだけ燃焼ガス側に曲率頂点を持つ形状が望ましい。   The shape of the connecting portion 72 may be bent at right angles to the U-shape, but since the apex of the curvature is adjacent to the jet outlet side end portion 57 of the transition piece 56, the contact stress is increased by stress concentration. As in the invention, a shape having a curvature vertex on the combustion gas side as much as possible is desirable.

本発明のトランジションピース用フローティングシール６３を用いた場合の摩耗量を従来と比較して図８、図９に示す。図８の横軸には実機運転時間を示し、縦軸にはトランジションピース５６の噴出口側端部５７の最大摩耗量を示す。本発明で対象としたガスタービントランジションピース５６の噴出口側端部５７の下流側端部と溝７０の間の肉厚は６．４ｍｍであり、摩耗損傷は運転時間に対し直線的に進行するとして、当該部の摩耗量が肉厚の５０％（３．２ｍｍ）を超える場合に補修溶接または交換を実施している。本発明で対象としたガスタービンのトランジションピースの数は１４缶であるが、従来のトランジションピース用フローティングシール６３であると、運用後、約１年間で殆どのトランジションピースが判定基準を外れているのに対し、本発明のトランジションピース用フローティングシール６３を用いた場合には、全缶が判定基準内に入り、摩耗損傷の低減が確認された。同様に、トランジションピース用フローティングシール６３側の摩耗量も図９に示す。トランジションピース用フローティングシールの板厚は１．６ｍｍであり、板厚の５０％（０．８ｍｍ）を超えた場合には交換を実施している。従来のトランジションピース用フローティングシール６３であると、運用後、約１年間で殆どのトランジションピース用フローティングシールが交換基準を外れているのに対し、本発明のトランジションピース用フローティングシール６３を用いた場合には、全数が判定基準内に入り、摩耗損傷の低減が確認された。   The amount of wear when using the transition piece floating seal 63 of the present invention is shown in FIGS. The horizontal axis of FIG. 8 shows the actual machine operating time, and the vertical axis shows the maximum wear amount of the jet port side end portion 57 of the transition piece 56. The wall thickness between the downstream end of the jet outlet side end 57 and the groove 70 of the gas turbine transition piece 56 targeted in the present invention is 6.4 mm, and wear damage progresses linearly with respect to the operation time. As described above, repair welding or replacement is performed when the amount of wear of the part exceeds 50% (3.2 mm) of the wall thickness. The number of transition pieces of the gas turbine targeted in the present invention is 14 cans, but in the case of the conventional transition piece floating seal 63, most of the transition pieces are out of the judgment standard within about one year after operation. On the other hand, when the transition piece floating seal 63 of the present invention was used, all the cans entered the criterion, and it was confirmed that the wear damage was reduced. Similarly, the amount of wear on the transition piece floating seal 63 side is also shown in FIG. The plate thickness of the transition piece floating seal is 1.6 mm, and replacement is carried out when the plate thickness exceeds 50% (0.8 mm). In the case of the conventional transition piece floating seal 63, the transition piece floating seal 63 of the present invention is used while most of the transition piece floating seals deviate from the replacement standard within about one year after operation. In all, the number falls within the criteria, and a reduction in wear damage was confirmed.

このように摩耗損傷が低減されると、燃焼ガスＨのシール性が確保でき、摩耗部から高圧の圧縮空気が高温ガスＨ中に流入し、排気温度異常が生じてガスタービンが停止する心配がなくなり、且つ、トランジションピース用フローティングシール６３が飛散し、破片が高温ガス中に吸込まれて、後流の静翼５０’や動翼５１を損傷させる可能性が低くなり、プラントの信頼性向上が図れた。また、トランジションピース５６の噴出口側端部５７の摩耗部補修溶接や交換までの時期を延伸でき、トランジションピース用フローティングシール６３の摩耗寿命も延命化される為、補修費や部品購入費が低減されて経済性の向上が図れた。更に、点検間隔の延長にも連ながり大幅な運用コストの低減を図れた。   If wear damage is reduced in this way, the sealing property of the combustion gas H can be secured, and high-pressure compressed air flows from the wear part into the high-temperature gas H, and there is a concern that the gas turbine will stop due to an abnormal exhaust temperature. In addition, the transition piece floating seal 63 scatters and the fragments are sucked into the high-temperature gas, reducing the possibility of damaging the downstream stationary blade 50 ′ and the moving blade 51, thereby improving the reliability of the plant. I was able to. In addition, it is possible to extend the time until the wear part repair welding and replacement of the outlet side end 57 of the transition piece 56 and to extend the wear life of the floating seal 63 for the transition piece, thereby reducing repair costs and parts purchase costs. As a result, economic efficiency was improved. In addition, the operation interval was extended and the operation cost was greatly reduced.

またＵ字状の隆起部を設ける代わりにＵ字状挟持部と挿入部のつながり部を隆起部の頂点に移すような形状にしても良いように思われるが、構造上の問題があり、本発明のような構成が望ましいのである。   Also, instead of providing a U-shaped ridge, it seems that the connection between the U-shaped sandwiching portion and the insertion portion may be moved to the apex of the ridge, but there is a structural problem and this A configuration like the invention is desirable.

外周側静翼包囲壁部材の内周径は３ｍ（メートル）、トランジションピース５６の噴出口端部と内周側静翼包囲壁部材および外周側静翼包囲壁部材との隙間は５ｍｍ、内周側静翼包囲壁部材および外周側静翼包囲壁部材の径方向の厚さ（前記噴出口端部に対向する部位）は２０ｍｍ、トランジションピース用フローティングシール６３の板厚は１．６ｍｍである。このような寸法関係のもとで、仮に、Ｕ字状挟持部と挿入部のつながり部を隆起部の頂点に移すようにすると、トランジションピースに対向する先端面に設ける内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝もそれに合せて内周側または外周側に移さなければならない。しかし、上記のように内周側静翼包囲壁部材および外周側静翼包囲壁部材の径方向の厚さは２０ｍｍしかないので、内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝を形成することが困難になり、本発明のようにＵ字状の隆起部を設けるのが望ましいのである。   The inner peripheral diameter of the outer peripheral stator blade surrounding wall member is 3 m (meters), and the clearance between the jet outlet end of the transition piece 56 and the inner peripheral stator blade surrounding wall member and outer peripheral stator blade surrounding wall member is 5 mm. The radial thickness of the side stationary blade surrounding wall member and the outer circumferential side stationary blade surrounding wall member (the portion facing the jet port end) is 20 mm, and the plate thickness of the transition piece floating seal 63 is 1.6 mm. Under such a dimensional relationship, if the connecting portion between the U-shaped sandwiching portion and the insertion portion is moved to the apex of the raised portion, the inner peripheral side wind tunnel seal provided on the tip surface facing the transition piece The insertion groove and the outer peripheral side surrounding wind tunnel seal insertion groove must be moved to the inner or outer peripheral side accordingly. However, as described above, since the radial thickness of the inner circumferential side stationary blade surrounding wall member and the outer circumferential side stationary blade surrounding wall member is only 20 mm, the inner circumferential side surrounding wind tunnel seal insertion groove and the outer circumferential side surrounding wind tunnel seal It becomes difficult to form the insertion groove, and it is desirable to provide a U-shaped raised portion as in the present invention.

図１２は本発明の他の実施例に係るフローティングシール６３の構造を示す。   FIG. 12 shows the structure of a floating seal 63 according to another embodiment of the present invention.

本実施例は基本的には、先の実施例と同様であるが、本実施例では平行部７４を曲げて燃焼ガス流路側に曲率頂点を設けるのではなく、燃焼ガス側に曲率頂点をなすプレート７６を平行部７４の下に設けた。   This embodiment is basically the same as the previous embodiment, but in this embodiment, the parallel portion 74 is not bent to provide a curvature vertex on the combustion gas flow path side, but a curvature vertex is formed on the combustion gas side. A plate 76 was provided under the parallel part 74.

本実施例はトランジションピース５６の噴出口側端部５７と静翼の内外壁５８、５９との間隙が小さく、Ｕ字部７５と逆Ｕ字部７２を一体で曲げ加工するのが困難な場合に有効的である。また、平行部７４とＵ字部７５の境界はほぼ直角に曲げられており最も応力集中する部位であるが、逆Ｕ字のプレート７６の設置により、当該部の剛性が向上し、燃焼振動による高サイクル疲労破壊を防止できる。これによりフローティングシールの強度向上も図れる。   In this embodiment, the gap between the jet port side end portion 57 of the transition piece 56 and the inner and outer walls 58 and 59 of the stationary blade is small, and it is difficult to bend the U-shaped portion 75 and the inverted U-shaped portion 72 integrally. It is effective for. Further, the boundary between the parallel part 74 and the U-shaped part 75 is bent at a substantially right angle and is the most concentrated part of the stress. However, the installation of the inverted U-shaped plate 76 improves the rigidity of the part and causes combustion vibration. High cycle fatigue failure can be prevented. Thereby, the strength of the floating seal can be improved.

図１３は本発明の他の実施例に係るトランジションピース５６の噴出口側端部５７の構造を示す。   FIG. 13 shows the structure of the ejection port side end portion 57 of the transition piece 56 according to another embodiment of the present invention.

本発明では、トランジションピース５６の噴出口側端部５７の下流端部の高さｈを増大させる突起７３を設けた。この手法でも、静翼５０やトランジションピース５６の組立てズレや運用中の変形により仮にフローティングシール６３とトランジションピース５６の噴出口側端部５７の溝７０が完全に嵌合わなかった場合でも、フローティングシール６３とトランジションピース５６の噴出口側端部５７が線接触せず、必ず面接触する為、接触応力が低減されて燃焼振動により生じる摩耗損傷を小さくすることができる。   In the present invention, the protrusion 73 that increases the height h of the downstream end portion of the spout side end portion 57 of the transition piece 56 is provided. Even in this method, even if the floating seal 63 and the groove 70 at the jet outlet side end portion 57 of the transition piece 56 are not completely fitted due to assembly displacement of the stationary blade 50 or the transition piece 56 or deformation during operation, the floating seal 63 and the jet outlet side end portion 57 of the transition piece 56 are not in line contact but always in surface contact, so that the contact stress is reduced and wear damage caused by combustion vibration can be reduced.

本発明では、突起７３をトランジションピース５６の噴出口側端部５７と同質材で肉盛溶接した。この手法は、トランジションピース５６の噴出口側端部５７や静翼５０が変形し、フローティングシール６３がトランジションピース５６の噴出口側端部５７の溝７０に充分嵌め込めなくなった時点で実施すれば良く、効率的に摩耗損傷を防止できる。   In the present invention, the protrusion 73 is build-up welded with the same material as the ejection port side end portion 57 of the transition piece 56. If this method is implemented when the spout-side end portion 57 of the transition piece 56 and the stationary blade 50 are deformed and the floating seal 63 cannot be sufficiently fitted into the groove 70 of the spout-side end portion 57 of the transition piece 56. It is good and can efficiently prevent wear damage.

本発明の実施例に係るので、ガスタービンの構造を示す縦断面図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of a gas turbine. 本発明の実施例に係るので、ガスタービン燃焼器構造を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a gas turbine combustor structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係るので、ガスタービン燃焼器のトランジションピース用フローティングシールに関連するところの構成を示す図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a figure which shows the structure regarding the floating seal for transition pieces of a gas turbine combustor. 従来例に係るもので、トランジションピース用フローティングシールを示す図である。It is a figure which concerns on a prior art example and shows the floating seal for transition pieces. 従来例に係るもので、トランジションピース用フローティングシールとトランジションピースの嵌合状態を示す図である。It is a figure which concerns on a prior art example, and is a figure which shows the fitting state of the floating seal for transition pieces, and a transition piece. 本発明の実施例に係るので、トランジションピース用フローティングシールを示す図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a figure which shows the floating seal for transition pieces. 本発明の実施例に係るので、トランジションピース用フローティングシールとトランジションピースの嵌合状態を示す図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a figure which shows the fitting state of the floating seal for transition pieces, and a transition piece. トランジションピースの噴出口側端部最大磨耗量について本発明と従来を比較したグラフである。It is the graph which compared this invention and the past about the maximum wear amount of the jet nozzle side edge part of a transition piece. トランジションピース用フローティングシールの最大磨耗量について本発明と従来を比較したグラフである。It is the graph which compared this invention and the past about the maximum amount of wear of the floating seal for transition pieces. 本発明の実施例に係るので、トランジションピースの配置構成を示す図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a figure which shows the arrangement configuration of a transition piece. 本発明の実施例に係るので、トランジションピースの噴出口側端部に取り付けられたトランジションピース用フローティングシールを示す斜視図である。Since it concerns on the Example of this invention, it is a perspective view which shows the floating seal for transition pieces attached to the spout side edge part of a transition piece. 本発明の他の実施例に係るので、トランジションピース用フローティングシールを示す図である。Since it concerns on the other Example of this invention, it is a figure which shows the floating seal for transition pieces. 本発明の他の実施例に係るので、トランジションピース用フローティングシールとトランジションピースの嵌合状態を示す図である。Since it concerns on the other Example of this invention, it is a figure which shows the fitting state of the floating seal for transition pieces, and a transition piece.

符号の説明Explanation of symbols

５０…静翼、５１…動翼、５２…タービン部、５３…圧縮機、５４…燃焼装置、５５…回転軸、５６…トランジションピース、５７…トランジションピースの噴出口側端部、５８…静翼の外壁（外周側静翼包囲壁部材）、５９…静翼の内壁（内周側静翼包囲壁部材）、６０…静翼リング、６１…ピン、６２…連結棒、６３…トランジションピース用フローティングシール、６４…固定ブロック、６５…ケーシング、６６…型突起、６７…Ｌ型突起、６８…静翼内外壁の溝（内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝）、６９…インピンジメントカバー溝、７０…トランジションピースの噴出口側端部の周囲に設けた溝、７１…インピンジメントカバー、７２…トランジションピース用フローティングシールの燃焼ガス流路側に曲率頂点を持つ連結部、７３…突起、７４…トランジションピース用フローティングシールの平行部（内／外周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部）、７５…トランジションピース用フローティングシールのＵ字部（Ｕ字状挟持部）、７６…燃焼ガス流路側に曲率頂点を持つプレート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Stator blade, 51 ... Moving blade, 52 ... Turbine part, 53 ... Compressor, 54 ... Combustion device, 55 ... Rotating shaft, 56 ... Transition piece, 57 ... End part of transition piece on outlet side, 58 ... Stator blade Outer wall (outer peripheral vane enclosure wall member), 59 ... inner wall of inner vane (inner circumference side vane enclosure wall member), 60 ... stationary vane ring, 61 ... pin, 62 ... connecting rod, 63 ... floating for transition piece Seal, 64 ... fixed block, 65 ... casing, 66 ... mold protrusion, 67 ... L-shaped protrusion, 68 ... grooves on the inner and outer walls of the stationary blade (seal insertion groove for inner peripheral side wind tunnel and seal insertion groove for outer peripheral side wind tunnel) 69 ... Impingement cover groove, 70 ... Groove provided around the outlet end of the transition piece, 71 ... Impingement cover, 72 ... Combustion gas of floating seal for transition piece Connecting portion having a vertex of curvature on the flow path side, 73... Projection, 74... Parallel portion of floating seal for transition piece (insertion portion extending so as to be inserted into seal insertion groove for inner / outer peripheral side surrounding wind tunnel), 75. U-shaped part (U-shaped sandwiching part) of floating seal for piece, 76... Plate having a vertex of curvature on the combustion gas flow path side.

Claims (6)

流通するガスで回されるロータが内置されているタービンケーシングと、該タービンケーシングの上流側に備えられ、かつ放射状に配置されて複数の静翼と、該静翼を内周側と外周側から囲う環状の静翼包囲風洞と、該静翼包囲風洞の上流側に環状に並ぶように配置され、かつ燃焼ガスを前記静翼側に噴出する噴出口がほぼ扇形をなす複数のトランジションピースと、該トランジションピースの噴出口側と前記静翼包囲風洞側との間をシールするトランジションピース用フローティングシールを有するガスタービン燃焼器構造において、
前記静翼包囲風洞を構成する内周側静翼包囲壁部材と外周側静翼包囲壁部材には、トランジションピースに対向する先端面に内周側包囲風洞用シール挿入溝および外周側包囲風洞用シール挿入溝を設け、
トランジションピースの噴出口側で、前記内周側静翼包囲壁部材に対応するところの内周面には、内周側シール挿入溝を設け、
トランジションピースの噴出口側で、前記外周側静翼包囲壁部材に対応するところの外周面には、外周側シール挿入溝を設け、
内周側に備える前記トランジションピース用フローティングシールは、前記内周側シール挿入溝に挿入し、かつ前記トランジションピースの噴出口側端部を挟持するＵ字状挟持部と、該Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記内周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部とを有し、
外周側に備える前記トランジションピース用フローティングシールは、前記トランジションピース側外周用シール挿入溝に挿入し、かつ前記トランジションピースの噴出口側端部を挟持するＵ字状挟持部と、該Ｕ字状挟持部の開口側一端よりほぼ直角に折れ曲がって前記外周側包囲風洞用シール挿入溝に挿入するように延在する挿入部とを有し
前記内周側および外周側の前記トランジションピース用フローティングシールには、前記Ｕ字状挟持部と挿入部のつながり部に前記Ｕ字状挟持部とは逆向をなすＵ字状の隆起部を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器構造。 A turbine casing in which a rotor to be rotated by circulating gas is installed; a plurality of stationary blades provided on the upstream side of the turbine casing and arranged radially; and the stationary blades from an inner peripheral side and an outer peripheral side A plurality of transition pieces that are arranged in a ring shape on the upstream side of the stationary vane surrounding wind tunnel and in which a discharge port for ejecting combustion gas to the stationary blade side has a substantially fan shape, In the gas turbine combustor structure having the floating seal for the transition piece that seals between the ejection port side of the transition piece and the stationary blade surrounding wind tunnel side,
The inner circumferential side stationary blade surrounding wall member and the outer circumferential side stationary blade surrounding wall member constituting the stationary blade surrounding wind tunnel include a seal insertion groove for the inner circumferential side surrounding wind tunnel and an outer circumferential side surrounding wind tunnel on a front end surface facing the transition piece Provide a seal insertion groove,
An inner peripheral side seal insertion groove is provided on the inner peripheral surface corresponding to the inner peripheral side stationary blade surrounding wall member on the ejection port side of the transition piece,
An outer peripheral side seal insertion groove is provided on the outer peripheral surface corresponding to the outer peripheral side stationary blade surrounding wall member on the ejection port side of the transition piece,
The transition piece floating seal provided on the inner peripheral side is inserted into the inner peripheral side seal insertion groove, and a U-shaped sandwiching part that sandwiches an end portion on the ejection port side of the transition piece, and the U-shaped sandwiching part An insertion portion that is bent at a substantially right angle from one end of the opening side and extends to be inserted into the inner peripheral side wind tunnel seal insertion groove,
The transition piece floating seal provided on the outer peripheral side is inserted into the transition piece side outer peripheral seal insertion groove, and has a U-shaped sandwiching portion for sandwiching an end portion on the ejection port side of the transition piece, and the U-shaped sandwiching The floating seal for the transition piece on the inner peripheral side and the outer peripheral side has an insertion part that is bent at a substantially right angle from one end on the opening side of the part and extends to be inserted into the seal insertion groove for the outer peripheral side wind tunnel A gas turbine combustor structure characterized in that a U-shaped raised portion that is opposite to the U-shaped sandwiching portion is provided at a connection portion between the U-shaped sandwiching portion and the insertion portion. 請求項１に記載されたガスタービン燃焼器構造にあって、
前記隆起部の隆起方向が前記静翼包囲風洞の内側方向に向いていることを特徴とするガスタービン燃焼器構造。 A gas turbine combustor structure according to claim 1,
A gas turbine combustor structure, wherein a protruding direction of the protruding portion is directed inward of the stationary blade surrounding wind tunnel. 請求項１に記載されたガスタービン燃焼器構造にあって、
前記隆起部は、挿入部のつながり部に別部材で形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器構造。 A gas turbine combustor structure according to claim 1,
The gas turbine combustor structure is characterized in that the raised portion is formed as a separate member at a connecting portion of the insertion portion. 請求項１に記載されたガスタービン燃焼器構造にあって、
前記Ｕ字状挟持部は、挟持部分の奥行き丈を前記隆起部により前記静翼包囲風洞側を高くしたことを特徴とするガスタービン燃焼器構造。 A gas turbine combustor structure according to claim 1,
In the gas turbine combustor structure, the U-shaped sandwiching portion has a height of the sandwiched portion made higher on the stationary blade-enclosed wind tunnel side by the raised portion. 請求項１に記載されたガスタービン燃焼器構造にあって、
前記トランジションピースの噴出口側端部の径方向の高さを高くしたことを特徴とするガスタービン燃焼器構造。 A gas turbine combustor structure according to claim 1,
A gas turbine combustor structure characterized in that the radial height of the end portion on the jet outlet side of the transition piece is increased. 請求項５に記載されたガスタービン燃焼器構造にあって、
溶接肉盛により前記噴出口側端部の径方向の高さを高くしたことを特徴とするガスタービン燃焼器構造。
A gas turbine combustor structure according to claim 5,
A gas turbine combustor structure characterized in that the height in the radial direction of the end portion on the ejection port side is increased by welding overlay.
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