JP2007309224A - Gas turbine device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガスタービン装置に関し、特に該ガスタービンが設置されるエンクロージャ内の換気・冷却構造に関する。 The present invention relates to a gas turbine apparatus, and more particularly to a ventilation / cooling structure in an enclosure in which the gas turbine is installed.
ガスタービン装置は、圧縮機と、圧縮機に軸結したタービン及び燃焼器とを備え、燃焼器内で、前記圧縮機で加圧した空気と燃料とを混合・燃焼して高温・高圧のガスを発生し、このガスの膨張過程でタービンを回転駆動し、その一部を圧縮機の駆動動力とすると同時に、残部を回転動力として取出し、この出力軸に軸結した発電機、その他の被動機を駆動し、残ガスを排気口を通じて外部に排出するようになっている。 The gas turbine apparatus includes a compressor, a turbine and a combustor that are coupled to the compressor, and mixes and burns air and fuel pressurized by the compressor in the combustor to generate a high-temperature and high-pressure gas. In this gas expansion process, the turbine is rotationally driven, a part of which is used as the driving power for the compressor, and at the same time, the remaining part is taken out as rotational power, and the generator is connected to the output shaft, and other driven machines The residual gas is discharged to the outside through the exhaust port.
このガスタービン装置は、防音エンクロージャの内部にパッケージまたはユニット化された状態に収装され、前記燃焼用の空気取入系統とは別に冷却用空気を取入れてエンクロージャ内を循環させることにより、装置を構成する各部の冷却や潤滑油の冷却が行われている。 This gas turbine apparatus is packaged or unitized inside a soundproof enclosure, and in addition to the combustion air intake system, cooling air is taken in and circulated in the enclosure to circulate the apparatus. Cooling of each part which comprises and cooling of lubricating oil is performed.
この冷却のための換気手段としては従来では給排気とも外部電源により駆動される電動ファンが用いられてきたが、外部電源故障などの外乱に影響され、ガスタービン装置自体が健全であっても停止を余儀なくされることがあった。すなわち、仮に停電した場合にはファンが停止し、ガスタービンが加熱して停止し、被動機も停止してしまう。冷却用の潤滑油を多くして短時間の過熱に耐える構成とすることも可能ではあるが、それでも許容時間は数分間のレベルであり十分とはいえない。 Conventionally, an electric fan driven by an external power supply has been used as a ventilation means for this cooling, but it is affected by disturbances such as a failure of the external power supply and stops even if the gas turbine device itself is healthy. I was forced to. That is, if a power failure occurs, the fan stops, the gas turbine heats and stops, and the driven machine also stops. Although it is possible to increase the number of cooling lubricants so that they can withstand short-term overheating, the allowable time is still a few minutes, which is not sufficient.
そこで、下記特許文献1には、油圧ポンプによって駆動される油圧モータの回転動力によりエンクロージャ内の換気・排気を行うものが開示されている。 In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228688 discloses a device that ventilates and exhausts the interior of the enclosure by the rotational power of a hydraulic motor driven by a hydraulic pump.
また、下記特許文献2にはタービンの出力軸にベルト伝動機構を介して、ファンを駆動してエンクロージャ内の換気・排気を行うものが開示されている。
しかしながら、特許文献1では油圧ポンプ及びモータという迂回手段を介してファンを回転駆動するものであり、設置スペースや複雑な機構を必要とし、かつ流体系の不具合に伴い信頼性が低下するおそれがある。すなわち、仮に油圧漏れ、油圧機器の故障が生じた場合には換気不能となり、ガスタービンが過熱して停止し、被動機も停止してしまう。
However, in
また、特許文献2もベルト伝達系という機構的迂回手段を介してファンを回転駆動するものであり、前記と同様、伝達系の設置スペースなどが必要となり、しかも伝達系の不具合に伴い信頼性が低下するおそれがある。すなわち、仮にベルト切れ、ベルトすべり、軸受け故障等が生じた場合には換気不能となり、ガスタービンが過熱して停止し、被動機も停止してしまう。
そこで本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的とするところは、タービンに直結された減速装置の出力軸に直接にファンを連結することで、信頼性の高い冷却・換気を行えるようにしたガスタービン装置を提供するものである。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and the object is to connect the fan directly to the output shaft of the reduction gear directly connected to the turbine so that highly reliable cooling and ventilation can be performed. A gas turbine apparatus configured as described above is provided.
前記目的を達成するため、本発明のガスタービン装置は、潤滑油冷却器を有するガスタービンをエンクロージャ内に収納し、前記エンクロージャ内に冷却空気を流通させることにより、前記潤滑油冷却器と前記ガスタービンの冷却を行うガスタービン装置において、前記エンクロージャ内に形成した冷却空気の流路の出口側に、前記ガスタービンにより駆動される駆動軸に直結したファンを設けることにより、前記エンクロージャ内に冷却空気を取込んで強制的に換気することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a gas turbine apparatus according to the present invention includes a gas turbine having a lubricant cooler accommodated in an enclosure, and circulating cooling air in the enclosure, whereby the lubricant cooler and the gas are circulated. In the gas turbine apparatus for cooling the turbine, a cooling air is provided in the enclosure by providing a fan directly connected to a drive shaft driven by the gas turbine at an outlet side of a cooling air flow path formed in the enclosure. It is characterized by taking in and forcibly ventilating.
請求項2の発明は、請求項1において、前記ファンが、前記エンクロージャ内において前記ガスタービンを挟んで空気の取入口とは反対側に設けられた遠心式ファンであることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the fan according to the first aspect is characterized in that the fan is a centrifugal fan provided on the side opposite to the air intake port with the gas turbine interposed in the enclosure.
請求項3の発明は、請求項1または2において、前記遠心ファンは、中心部に空気取入口を開口し、上部一側部より外部に向けて拡開状態に開口する排気ダクトを設けた略扁平円盤形のファンケーシングと、ファンケーシング内にあって前記空気取入口の中心を貫通する駆動軸に軸結されたファン本体とを備えたことを特徴としている。 A third aspect of the present invention is the centrifugal fan according to the first or second aspect, wherein the centrifugal fan is provided with an air intake opening at a central portion and an exhaust duct that opens in an expanded state from the upper one side toward the outside. It has a flat disk-shaped fan casing and a fan main body that is connected to a drive shaft that passes through the center of the air intake port in the fan casing.
請求項1記載の発明によれば、油圧系または機械的な動力伝達機構が不要であり、メカを簡素化できるとともに、機構の信頼性を大幅に向上できる。すなわち、本発明のガスタービン装置によれば、ガスタービンの駆動軸にファンが直結されて回転しているので、原動機側が健全である限りは換気システムも有効に機能し続けることができる。逆に言えば、ファンが停止してしまう場合とは、原動機側が故障した時を意味し、それはすでに被動機を駆動できない状態であるので、その段階でのファン停止は何ら問題にはならない。 According to the first aspect of the present invention, a hydraulic system or a mechanical power transmission mechanism is unnecessary, the mechanism can be simplified, and the reliability of the mechanism can be greatly improved. In other words, according to the gas turbine apparatus of the present invention, the fan is directly connected to the drive shaft of the gas turbine and rotates, so that the ventilation system can continue to function effectively as long as the prime mover side is healthy. In other words, the case where the fan stops means when the prime mover side has failed, and since it is already in a state where the driven machine cannot be driven, the fan stop at that stage is not a problem.
請求項2の発明によれば、請求項1の作用・効果に加え、排気の流れがガスタービンの出力軸に対して半径流方向となるため、排気のためのスペースが取られることなく、排気スペースを最小化できる。 According to the second aspect of the invention, in addition to the operation and effect of the first aspect, the exhaust flow is in the radial direction with respect to the output shaft of the gas turbine. Space can be minimized.
請求項3の発明によれば、請求項1または2の作用・効果に加え、ファンケーシングの内部に空気を取入れつつ、ファン本体の回転に伴い排出動作がなされ、ダクトの断面変化に応じて通過面積を広げつつ外部に排出できるため、動力負荷が小さいものとなる。
According to the invention of
以下、本発明の最良の形態につき、添付図面を参照して説明する。
図1は本発明のガスタービン装置の全体構成を示す説明図、図2は図1のA部におけるファンを拡大して示す断面図、図3は同A部における拡大正面図、図4は同ファンの斜視図である。
The best mode of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 is an explanatory view showing the overall configuration of the gas turbine apparatus of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a fan in part A of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged front view in part A, and FIG. It is a perspective view of a fan.
図1において、ガスタービン装置1は、空気圧縮機2と、タービン3及び燃焼器4と、タービン3の出力軸3aに軸結した被動機としての減速装置5とを備え、これらを1つのユニットとして防音用のエンクロージャ6内に格納し、外部と分離しているとともに、エンクロージャ6の外側には減速装置5からエンクロージャ6を貫通して突出する出力軸5aに軸結したポンプや発電機などの外部被動機7を備えている。
In FIG. 1, a
エンクロージャ6には、圧縮機2の吸気口2aに連通する給気ダクト8及びタービン3の排気口3bに連通する排気ダクト9が設けられ、給気ダクト8を通じて導入された外気は図中黒矢印のごとく、圧縮機2内に導入されて高圧の空気となり、燃焼器4内で燃料と混合されて燃焼し、この燃焼した高温高圧のガスによってタービン3を回転駆動し、駆動後の排ガスは排気ダクト9を通じて外部に放出される。
The
また、エンクロージャ6の後部には、前記圧縮機2の後部側空間に連通する冷却用空気の導入用給気ダクト10が設けられている。
In addition, an
この給気ダクト10に連通するエンクロージャ6側の外気取入端には、潤滑油冷却器11が配置され、給気ダクト10を通じて内部に導入された外気は、図中白矢印のごとく、冷却器11を通過することにより潤滑油供給装置12と前記圧縮機2及びタービン3の可動部との間を循環する潤滑油の冷却を行うほか、その気流の流れにより各部を適宜の温度に冷却しつつ、前記エンクロージャ6の先端側にあって、減速装置5の先端に接続された遠心ファン13を通じてエンクロージャ6の外部に放出される。
A lubricating oil cooler 11 is arranged at the outside air intake end on the side of the
なお、図1中符号14は、各前記給気ダクト8,10の外気取入口に配置されたフィルタである。
In addition, the code |
図2〜4は前記遠心ファン13の詳細を示すもので、この遠心ファン13は、前記エンクロージャ6の先端側壁面に一体に取付けられ、かつその中心に空気取入れ用のベルマウス15を突設した略扁平円盤形のファンケーシング16と、ファンケーシング16の上部一側部に連通し、かつ上部側に向けてテーパ状に拡開した状態でエンクロージャ6の天井部を貫通して開口した排気ダクト17と、ファンケーシング16内に配置され、かつ前記減速装置5の出力軸5aに軸受ボス18を介して軸結したファン本体19とを備えている。
2 to 4 show the details of the
ファン本体19は、特に図4の一部に拡大して示すように、前後一対のロータディスク20、21の間に配置された多数のロータブレード22を備え、前記出力軸5aの一方向回転により、矢印のごとく回転することによって、ベルマウス15を通じて取入れた空気を順次ファンケーシング16から排気ダクト17を通じて外部に放出する。
The
従って、前記ガスタービン装置1の始動直後からその回転に応じて遠心ファン13はガスタービン装置1の駆動に直接連動して回転し、エンクロージャ6の空気を排出すると同時に、その負圧により、前記給気ダクト10を通じて新たな外気を内部に導入し、潤滑油冷却器11を始めとして内部に収納されている機器の各部を適宜冷却するようになっている。なお、前記タービン3の回転数は極めて高いのに対し、減速装置5の回転数はその減速比に応じて適宜の回転数に抑制されるため、ファン本体19の回転数は内部の排気または換気する上で尤も効率の高い領域でほぼ一定となる。また、排出される空気は排気ダクト17の断面積変化に応じて拡散しつつ排気されるため、負荷動力を小さく押えることができる。
Accordingly, the
なお、前記実施形態では遠心ファン13を用いた場合について説明したが、軸流ファンを減速装置5の出力軸に取付けて回転駆動することにより排気する構成としてもよい。
但し、この方式であると空気流動が軸流方向であり、その分エンクロージャ6の寸法を軸方向に長く取る必要があり、スペース上課題が生ずるため、寸法、排出角度などを考慮した最適設計が必要である。
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the
However, with this method, the air flow is in the axial direction, and it is necessary to take the dimension of the
1 ガスタービン装置
2 圧縮機
3 タービン
4 燃焼器
5 減速装置
5a 出力軸
6 エンクロージャ
10 給気ダクト(空気取入口)
11 潤滑油冷却器
13 遠心ファン
16 ファンケーシング
19 ファン本体
DESCRIPTION OF
11 Lubricating oil cooler 13
Claims (3)
前記エンクロージャ内に形成した冷却空気の流路の出口側に、前記ガスタービンにより駆動される駆動軸に直結したファンを設けることにより、前記エンクロージャ内に冷却空気を取込んで強制的に換気することを特徴とするガスタービン装置。 In a gas turbine device that cools the lubricating oil cooler and the gas turbine by storing a gas turbine having a lubricating oil cooler in an enclosure and circulating cooling air in the enclosure,
By providing a fan directly connected to the drive shaft driven by the gas turbine on the outlet side of the cooling air flow path formed in the enclosure, the cooling air is taken into the enclosure and forcedly ventilated. A gas turbine device.
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Citations (3)
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JPS5981742U (en) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | 川崎重工業株式会社 | gas turbine equipment |
JP2000291446A (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine device |
JP2000345862A (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Hitachi Ltd | Integrated type rotational driving device for gas turbine and reduction gear |
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2006
- 2006-05-18 JP JP2006139215A patent/JP2007309224A/en active Pending
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