JP2011163184A - Outlet blade cascade of gas turbine compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガスタービン圧縮機の出口翼列に関する。 The present invention relates to an outlet cascade of a gas turbine compressor.
ガスタービン設備において、圧縮機の静翼翼列は、扇形セグメントを周方向に複数個連結することで円環状に構成され、タービンケーシングとインナーバレルとの間に軸方向に複数段落設置されている。各静翼翼列の扇形セグメントは、静翼の先端側を外リングに、根元側を内リングにそれぞれ固定した構成である(特許文献1等参照)。
In a gas turbine facility, a stationary blade cascade of a compressor is formed in an annular shape by connecting a plurality of sector segments in a circumferential direction, and is arranged in a plurality of stages in the axial direction between a turbine casing and an inner barrel. The fan-shaped segment of each stationary blade cascade has a configuration in which the leading end side of the stationary blade is fixed to the outer ring and the root side is fixed to the inner ring (see
ガスタービン設備の圧縮機の場合、圧縮空気を整流して燃焼装置へ導入するために出口部に複数段落の静翼翼列(以下、出口翼列と記載する)を備える場合がある。こうした圧縮機出口部の静翼の扇型セグメントは、外周側では外リングに備わるフックがタービンケーシングのフック溝に、内周側では内リングがインナーバレルにそれぞれ嵌合する。 In the case of a compressor of a gas turbine facility, a plurality of stages of stationary blade cascades (hereinafter referred to as outlet blade rows) may be provided at an outlet portion in order to rectify compressed air and introduce the compressed air into a combustion apparatus. In such a fan-shaped segment of the stationary vane at the outlet of the compressor, the hook provided on the outer ring is fitted on the hook groove of the turbine casing on the outer peripheral side, and the inner ring is fitted on the inner barrel on the inner peripheral side.
しかしながら、扇形セグメントとタービンケーシングやインナーバレルとの各嵌合部には組立性を考慮した一定の組立間隙を要する。そのため、運転中の圧縮空気の流体力によって周方向への回転力や軸方向への押し付け力、また回転軸の回転振動による外力を受け、扇形セグメントの嵌合部が間隙内を移動することによりタービンケーシングやインナーバレルとの摩擦により、外リングや内リングが摩耗する。また、摩耗が進展すると間隙寸法の増大により扇形セグメントの動きが大きくなるため更なる摩耗を招来する。 However, each fitting portion between the fan-shaped segment and the turbine casing or the inner barrel requires a certain assembly gap in consideration of assemblability. For this reason, the rotational force in the circumferential direction, the pressing force in the axial direction, and the external force due to the rotational vibration of the rotating shaft are received by the fluid force of the compressed air during operation, and the fan-shaped segment fitting part moves in the gap. The outer ring and the inner ring wear due to friction with the turbine casing and the inner barrel. Further, when the wear progresses, the movement of the fan-shaped segment increases due to an increase in the gap size, which causes further wear.
本発明の目的は、圧縮機の静翼翼列の嵌合部の摩耗を抑制することができるガスタービン圧縮機の出口翼列を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an outlet cascade of a gas turbine compressor capable of suppressing wear of a fitting portion of a stationary blade cascade of a compressor.
上記目的を達成するために、第1の発明は、ガスタービン圧縮機の出口翼列であって、タービンケーシングの内周部にタービン周方向に挿入されて嵌合する外リングと、タービン回転軸を包囲するインナーバレルの凹部にタービン周方向に挿入されて嵌合する内リングと、先端側が前記外リングに、根元側が前記内リングに連結された複数の静翼と、前記タービンケーシングと前記外リングの間に設けられ、前記外リングよりも熱膨張率の高い材質で形成されたスペーサとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an outlet cascade of a gas turbine compressor, an outer ring inserted and fitted in an inner peripheral portion of a turbine casing in a turbine circumferential direction, and a turbine rotating shaft An inner ring that is inserted and fitted in a recess in the inner barrel surrounding the inner barrel, a plurality of stationary blades having a tip side connected to the outer ring and a root side connected to the inner ring, the turbine casing, and the outer ring And a spacer formed between a ring and a material having a higher coefficient of thermal expansion than the outer ring.
第2の発明は、ガスタービン圧縮機の出口翼列であって、タービンケーシングの内周部にタービン周方向に挿入されて嵌合する外リングと、タービン回転軸を包囲するインナーバレルの凹部にタービン周方向に挿入されて嵌合する内リングと、先端側が前記外リングに、根元側が前記内リングに連結された複数の静翼と、前記インナーバレルと前記内リングの間に設けられ、前記内リングよりも熱膨張率の高い材質で形成されたスペーサとを備えたことを特徴とする。 A second invention is an outlet blade row of a gas turbine compressor, and includes an outer ring that is inserted and fitted in an inner peripheral portion of a turbine casing in a circumferential direction of the turbine, and a concave portion of an inner barrel that surrounds the turbine rotating shaft. An inner ring that is inserted and fitted in the turbine circumferential direction, a plurality of stationary blades having a tip side connected to the outer ring and a root side connected to the inner ring, and provided between the inner barrel and the inner ring, And a spacer made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the inner ring.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記スペーサがリング状に形成されていることを特徴とする。 According to a third invention, in the first or second invention, the spacer is formed in a ring shape.
第4の発明は、第1又は第2の発明において、前記スペーサがタービン周方向に部分的に配設されていることを特徴とする。 According to a fourth invention, in the first or second invention, the spacer is partially disposed in a circumferential direction of the turbine.
第5の発明は、第1又は第2の発明において、前記外リングが、前記静翼に接続する本体部と、前記タービンケーシングに嵌合する嵌合部とに分割されていることを特徴とする。 A fifth invention is characterized in that, in the first or second invention, the outer ring is divided into a main body part connected to the stationary blade and a fitting part fitted to the turbine casing. To do.
第6の発明は、第1又は第2の発明において、前記内リングが、前記静翼に接続する本体部と、前記インナーバレルに嵌合する嵌合部とに分割されていることを特徴とする。 A sixth invention is characterized in that, in the first or second invention, the inner ring is divided into a main body part connected to the stationary blade and a fitting part fitted to the inner barrel. To do.
第7の発明は、第1又は第2の発明において、前記内リングが、タービン径方向に深さを有し周方向に延びるスリットを有していることを特徴とする。 According to a seventh invention, in the first or second invention, the inner ring has a slit extending in the circumferential direction and having a depth in the turbine radial direction.
第8の発明は、第1又は第2の発明において、前記外リング及び前記内リングの前記タービンケーシング及び前記インナーバレルとの各対向部に表面硬化処理を施したことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, a surface hardening process is performed on each of the facing portions of the outer ring and the inner ring facing the turbine casing and the inner barrel.
第9の発明は、第1又は第2の発明において、前記外リングが、タービン径方向に深さを有しタービン軸方向に延びるスリットを有していることを特徴とする。 A ninth invention is characterized in that, in the first or second invention, the outer ring has a slit extending in the turbine axial direction and having a depth in the turbine radial direction.
第10の発明は、第1又は第2の発明において、前記内リングの周方向に隣接するパーツ間に弾性部材を配設したことを特徴とする。 According to a tenth invention, in the first or second invention, an elastic member is disposed between parts adjacent to each other in the circumferential direction of the inner ring.
本発明によれば、圧縮機の静翼翼列の嵌合部の摩耗を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, abrasion of the fitting part of the stationary blade cascade of a compressor can be suppressed.
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は本発明のガスタービン圧縮機の出口翼列を適用するガスタービンの一構成例の部分側断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a configuration example of a gas turbine to which an outlet cascade of a gas turbine compressor of the present invention is applied.
図1に示したガスタービンは、空気2aを圧縮する軸流型圧縮機57と、軸流型圧縮機61からの圧縮空気2bを燃料とともに燃焼する燃焼装置54と、燃焼装置54からの燃焼ガスで駆動するタービン52とを備えている。軸流型圧縮機57とタービン52の回転軸(ロータ)55は同軸上に連結されていて、タービンケーシング1の内部に収容している。
The gas turbine shown in FIG. 1 includes an
タービン52は、回転軸55と、回転軸55の内周部に設けた動翼51と、タービンケーシング1の内周部に設けた静翼50とを有している。動翼51及び静翼50はタービン回転方向に複数設けられて環状の翼列を形成し、動翼51と静翼50の翼列が軸方向に交互に設置されている。
The
空気圧縮機53は、回転軸55と、回転軸55の外周部に設けた空気圧縮機動翼56と、タービンケーシング1の内周部に設けた空気圧縮機静翼53を備えている。空気圧縮機動翼56及び空気圧縮機静翼53はタービン回転方向に複数設けられて環状の翼列を形成し、空気圧縮機動翼56と空気圧縮機静翼53の翼列が軸方向に交互に設置されている。
The
回転軸55が回転すると、軸流型圧縮機57に空気2aが吸い込まれて旋回しながら圧縮される。軸流型圧縮機57で生成された高温高圧の圧縮空気2bは、軸流型圧縮機57の出口部に設けた圧縮機出口翼列3によって軸方向の流れに整流されて燃焼装置54へ導入される。なお、軸流型圧縮機57からの圧縮空気2b(又は圧縮途中の空気)は、ガスタービン各所に高温部材の冷却用空気として抽気される。
When the rotating
燃焼装置54では圧縮空気2bとともに燃料を燃焼して1300℃程度の燃焼ガスHを生成し、タービン52に供給する。タービン52に供給された燃焼ガスHは、各段落で静翼50を経て動翼51に噴射され、これによりタービン52が駆動する。タービン52を駆動した燃焼ガスHは650℃程度の排気ガスとして、煙道部を構成する排気ディフューザ(図示せず)を介して外部へ放出される。そして、特に図示していないが、回転軸55には発電機等の負荷機器のロータが連結されていて、上記のようにして得られた回転軸55の回転動力によって負荷機器が駆動する。またガスタービン全体は外部へ与える熱影響の遮断や防音のためガスタービンエンクロージャー(図示せず)で覆われている。
The
図2(a)は軸流型圧縮機57の出口部の拡大側断面図、図2(b)は図2(a)中のII−II矢視による断面図である。
2A is an enlarged side sectional view of the outlet portion of the
前述したように、軸流型圧縮機57の出口部には、圧縮空気2の旋回流を軸方向に平行に整流して燃焼装置54へ導入するために、円環状に構成された圧縮機出口翼列3が備えられている。この圧縮機出口翼列3は、タービンケーシング1の内周部にタービン周方向に挿入されて嵌合する外リング5と、回転軸55を包囲するインナーバレル4の凹部にタービン周方向に挿入されて嵌合する内リング7と、先端側が外リング5に、根元側が内リング7に連結された複数の静翼(整流翼)6とを備えている。本実施形態において、この圧縮機出口翼列3は、扇型セグメントを周方向に複数個並べて円環状に構成されている。すなわち、外リング5、内リング7とも周方向に複数のパーツに分割されており、扇形セグメントは、外リング5及び内リング7の径方向に対向する各パーツを複数の静翼6で連結した構成である。圧縮機出口翼列3は、軸流圧縮機57の最終段の圧縮機動翼56より後流において、圧縮空気2の流路上に静翼6が臨むように軸方向に複数段設置されている。各段の圧縮機出口翼列3はいずれも同様の構成である。
As described above, the outlet of the axial
図3(a)は本実施形態の出口翼列の扇形セグメントの基本構造をタービン軸方向から見た図、図3(b)はこれを図3(a)中の矢印III方向から見た図である。 FIG. 3A is a view of the basic structure of the fan-shaped segment of the outlet blade row of this embodiment as seen from the turbine axis direction, and FIG. 3B is a view of this as seen from the direction of arrow III in FIG. It is.
図3(a)及び図3(b)に示すように、静翼6の先端部(外周側)には翼ダブテール部9が設けられており、この翼ダブテール部9が軸方向(組み上がった状態における軸方向)から外リング5の内周部に周方向に一定間隔で設けたダブテール溝に嵌合され、嵌合後はかしめて外リング5から抜け出さないように固定される。外リング5は、外周部に外リングフック8を有しており、この外リングフック8がタービンケーシング1に設けたフック溝13に周方向から挿入されることで、タービンケーシング1に嵌合している。静翼6の根元部(内周側)は内リング7の外周部に溶接によって固定されている。内リング7は、インナーバレル4の外周部に設けた円環状の凹溝11に嵌合している。内リング7は、静翼6に加わる圧縮空気2bの流体力を減衰させるために、周方向に隣接する分割パーツ間に一定のギャップ12を設けている。静翼6は、このギャップ12の範囲で周方向に変位可能である。外リング5と内リング7はそれぞれフック溝13と凹溝11内にほぼ面一に収まり、圧縮空気2bの流れを乱さないようになっている。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a
ここで、タービンケーシング1のフック溝13、インナーバレル4の凹溝11は、組み立て性への配慮からそれぞれ外リング5、内リング7よりも大き目に形成されている。タービンケーシング1のフック溝13と外リングフック8との間には例えば0.1mm程度、インナーバレル4の凹溝11と内リング7との間には例えば2mm程度の間隙が介在しており、圧縮機出口翼列3はタービンケーシング1及びインナーバレル4に対して若干のガタツキを有している。したがって、運転中の圧縮空気2bの流体力により、周方向への回転力や軸方向への押し付け力、また回転軸55の回転振動による外力を受け、扇形セグメントが軸方向や径方向、周方向に間隙寸法内で移動する結果、図3(b)に示したようにタービンケーシング1やインナーバレル4との間に摩擦力が発生し、外リングフック8や外リング5の軸方向を向いた面5a,5b、内リング7の軸方向を向いた面7a,7b等に摩耗A,B,Cが生じる。また、摩耗A−Cが進展すると、扇形セグメントの移動量の増加から摩耗はさらに進行する。特にタービンケーシング1のフック溝13には、フック溝13を機械加工するための加工用逃げ溝10が外周側に形成されるため、外リングフック8の部摩Aが進展すると扇形セグメントの径方向へのガタツキが増大し、圧縮機出口翼部3は径方向へ変位し易くなり、これが他の摩耗B,Cを加速させる要因となる。
Here, the
また、ガスタービンエンクロージャー(図示せず)内のタービンケーシング1の外周側の雰囲気温度が約80℃となるのに対し、軸流圧縮機57には約450℃の圧縮空気2bが流れるため、この温度差によって軸流圧縮機57部分のタービンケーシング1の断面は楕円形状の熱変形する傾向にある(図2の二点鎖線参照)。これによってタービンケーシング1の熱変形による外力が外リング5に加わり、外リングフック8とタービンンケーシング1のフック溝13との間に強い接触力が発生する。このことも外リングフック8の摩耗促進の要因となり得る。
Further, since the ambient temperature on the outer peripheral side of the
こうして摩耗A−Cが発生すると、メンテナンスの度に外リング5及び内リング7の形状を溶接補修によって復元する必要が生じる。この溶接補修は多大な労力及び時間を要する煩わしい作業であるのみならず、その溶接量によって熱変形量が著しくなると外リング5や内リング7の原型復帰ができなくなり、ガスタービンの経済性を悪化させる。
When wear AC occurs in this way, it is necessary to restore the shapes of the
また、外リングフック8が摩滅した場合は、圧縮機出口翼列3の扇形セグメントのタービンケーシング1に対する係合が解かれ、正規の位置に扇形セグメントを保持することができなくなる。その結果、圧縮空気2bが適切に整流されなくなると、圧縮空気2bの所定の性状が得られなくなり、ガスタービンの性能を低下させることにもなる。また、圧縮空気2bが適切に整流されないまま燃焼装置54に導入されると、燃焼に異常を来たす恐れがありガスタービンの信頼性も低下する。
When the
このように、圧縮機出口翼列3の外リング5及び内リング7の摩耗はプラントの信頼性や経済性の面で大きな問題となる。
As described above, the wear of the
そこで、本実施形態では、こうして圧縮機出口翼列3に発生する摩耗を次に説明する方策によって抑制し、ガスタービン部品の機能低下や溶接補修作業の発生を抑制し、ガスタービンの信頼性及び経済性の向上を図っている。
Therefore, in the present embodiment, the wear generated in the compressor
図4(a)は本発明の第1実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図4(b)はこれを図4(a)中の矢印IV方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。 FIG. 4A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the first embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 4B is the view in FIG. 4A. It is the figure seen from the arrow IV direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
図4(a)及び図4(b)に示したように、本実施形態では、タービンケーシング1にフック溝13を加工するための前述した加工用逃げ溝10にスペーサ14を設けてある。スペーサ14は、外リング5よりも熱膨張率が高い材質(アルミニウム等)で形成されていて、外リング5の外周部に固定ネジ15で取り付けられ、タービンケーシング1と外リング5の間に配設されている。スペーサ14は、外リング5に対して溶接等の他の方法で固定しても良いし、外リング5に固定せず、加工用逃げ溝10内に単に収容された状態としても良い。スペーサ14の厚みはフック溝13との境界からとった加工用逃げ溝10のタービン径方向の深さ寸法と同等であり、タービン軸方向の寸法は加工用逃げ溝10のそれよりも若干小さい程度である。
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the present embodiment, the
また、本実施形態のスペーサ14はリング状に形成されている。このとき、スペーサ14を扇形セグメントに固定せず、扇形セグメントに先行してタービンケーシング1に組み入れる場合には、スペーサ14を一体のリング状の部材としても良いし、タービンケーシング1と同様に上下反割れ構造としても良いが、扇形セグメントとともにタービンケーシング1に組み入れる場合には、例えば各扇形セグメントに対応する複数のパーツに分割して扇形セグメントに固定する構成が好ましい。また、特に図示していないが、スペーサ14及び外リング5にいわゆるインロー構造を設け、両者の位置関係を高精度に再現できる構成とすることもできる。
Further, the
本実施形態によれば、圧縮機出口翼列3に流入する圧縮空気2bが約450℃の高温であるため、外リング5の外周側に加工用逃げ溝10の径方向深さと同等の厚さの突起物であるスペーサ14を設けたことにより、スペーサ14がタービン径方向に熱膨張することによって扇形セグメントを内周側に押さえつけられる。その結果、扇形セグメントのタービン径方向への変位が拘束されることから、扇形セグメントのタービンケーシング1又はインナーバレル4との嵌合部分の摩耗の進展を抑制することができる。また、スペーサ14が外リング5に固定されている場合、スペーサ14がタービン軸方向に熱膨張して加工用逃げ溝10内で拘束されたときには、併せて扇形セグメントのタービン軸方向への変位を拘束することもでき、扇形セグメントの摩耗の進展がより抑制される。
According to the present embodiment, since the
以上のように、本実施形態によれば、外リング5の外周部に外リング5よりも熱膨張し易いスペーサ14を設けたことにより、圧縮空気2bの流体力や回転軸55の回転振動に起因する扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。このように扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制できることから、定期検査時の溶接補修作業の発生又は補修溶接量を抑制することができ、ガスタービンの経済性を向上させることができる。また、外リングフック8の摩滅を抑制できるので、圧縮機出口翼列3の位置ずれを抑制することができる。これによって圧縮空気2bの整流効果の低下を抑制することができるので、ガスタービンの信頼性の低下も抑制される。
As described above, according to the present embodiment, the
また、基本構造であるタービンケーシング1のフック溝13に付随して形成される加工用逃げ溝10にスペーサ14を収容配置する簡単な構成であるため、既存プラントに容易に適用できる点もメリットである。
Further, since the
<第2実施形態>
図5(a)は本発明の第2実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図5(b)はこれを図5(a)中の矢印V方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 5A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the second embodiment of the present invention as seen from the turbine axial direction, and FIG. 5B is the view in FIG. 5A. It is the figure seen from the arrow V direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が第1実施形態と相違する点は、図に示したように、スペーサ14Aがリング状に繋がっておらず、外リング5の外周部に部分的に設けられている点である。スペーサ14Aの周方向の寸法や間隔は特に限定されないが、図5(a)では、スペーサ14Aの周方向の寸法を静翼6の周方向1ピッチ程度、間隔を静翼6の周方向3ピッチ程度とした場合を例示している。スペーサ14Aの断面形状等、その他の構成については第1実施形態と同様である。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the
本実施形態によれば、第1実施形態と実質同様の効果が得られることの他、スペーサ14Aを外リング1の外周部に部分的に設ける構成としたことにより、第1実施形態に比べ、スペーサ14Aの材料費を削減することができるとともに、スペーサ14Aの重量が減少することで着脱の労力を軽減することもできる。
According to the present embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the
<第3実施形態>
図6(a)は本発明の第3実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図6(b)はこれを図6(a)中の矢印VI方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 6A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the third embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 6B is the view in FIG. 6A. It is the figure seen from the arrow VI direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、外リング5Aが、静翼6に例えば溶接で接続された本体部5Aaと、タービンケーシング1に嵌合する嵌合部5Abとに分割されている点である。
This embodiment is different from the above-described embodiments in that the
嵌合部5Abは固定ネジ15のように容易に脱着が可能な方法で本体部5Aaに取り付けられている。本体部5Aaと嵌合部5Abの境界の位置は特に限定されないが、互いに必要十分な強度を確保する。本実施形態では本体部5Aa及び嵌合部5Abとも断面が矩形状になるように分割されている。また、本体部5Aa及び嵌合部5Abにいわゆるインロー構造を設け、両者の位置関係を高精度に再現できる構成とすることもできる。スペーサ14(第2実施形態のスペーサ14Aでも良い)は、外リング5Aの嵌合部5Abの外周部に位置し、嵌合部5Abとともに本体部5Aaに取り付けられている。その他の構成は第1実施形態と同様であるが、第2実施形態において外リング5を本体部と嵌合部に分割しても良い。
The fitting portion 5Ab is attached to the main body portion 5Aa by a method that can be easily detached like the fixing
本実施形態によれば、前述した実施形態と実質同様の効果が得られる他、外リング5Aの嵌合部5Abを分割構造としたことにより、嵌合部5Abに摩耗が発生したとしても、摩耗部分を溶接補修する必要はなく、嵌合部5Abのみを交換すれば原型復帰することができるので、原型復帰の労力をより軽減することができ、ガスタービンの経済性を向上させることができる。また、摩耗減肉部に対する溶接補修のように熱変形を伴わないので、復元精度も高いくガスタービンの信頼性も向上する。
According to the present embodiment, substantially the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and even if the fitting portion 5Ab is worn due to the split structure of the fitting portion 5Ab of the
<第4実施形態>
図7(a)は本発明の第4実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図7(b)はこれを図7(a)中の矢印VII方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 7A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the fourth embodiment of the present invention as seen from the turbine axial direction, and FIG. 7B is the view in FIG. 7A. It is the figure seen from the arrow VII direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、内リング7Aが、静翼6に溶接等によって接続された本体部17と、インナーバレル4の凹溝11に嵌合する嵌合部18とに分割されている点である。
This embodiment is different from the above-described embodiments in that the
嵌合部18は固定ネジ25のように容易に脱着が可能な方法で本体部17に取り付けられている。本体部17と嵌合部18の境界の位置は特に限定されないが、互いに必要十分な強度を確保する。本実施形態では本体部17が断面矩形の形状をしているのに対し、嵌合部18は本体部17のタービン軸方向の両側の面と内周側の面を覆うようにコの字状に形成されている。また、本体部17及び嵌合部18にいわゆるインロー構造を設け、両者の位置関係を高精度に再現できる構成とすることもできる。その他の構成は第3実施形態と同様であるが、第1又は第2実施形態において内リング7を本体部と嵌合部に分割しても良い。
The
本実施形態においても、外リング5の外周側に設けたスペーサ14(或いは14A)によって前述した各実施形態と同様に扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。加えて、内リング7Aの嵌合部18を本体部17に対して着脱できる構造としたことにより、嵌合部18に摩耗が発生したとしても、摩耗部分を溶接補修する必要はなく、嵌合部18のみを交換すれば原型復帰することができるので、原型復帰の労力をより軽減することができ、ガスタービンの経済性を向上させることができる。また、摩耗減肉部に対する溶接補修のように熱変形を伴わないので、復元精度も高いくガスタービンの信頼性も向上する。
Also in the present embodiment, the spacer 14 (or 14A) provided on the outer peripheral side of the
<第5実施形態>
図8(a)は本発明の第5実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図8(b)はこれを図8(a)中の矢印VIII方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 8A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the fifth embodiment of the present invention as seen from the turbine axial direction, and FIG. 8B is the view in FIG. 8A. It is the figure seen from the arrow VIII direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、タービン径方向に深さを有し周方向に延びる環状のスリット19が内リング7Bに備えられている点である。
The present embodiment is different from the above-described embodiments in that an
スリット19の深さや幅(溝幅)は特に限定されないが、内リング7Bのタービン軸方向を向いた面が凹溝11の対向面に強く押し付けられた際に、スリット19のタービン軸方向外側の面を構成する部位が折損しないように配慮する必要がある。また、本実施形態では内リング7Bの外周面にスリット19を設けた場合を例示しているが、内周面にタービン径方向外側に深さを持つスリットとしても良い。その他の構成は、前述した実施形態と同様である。その他の構成は第3実施形態と同様であるが、第1、第2又は第4実施形態においてスリット19を形成することもできる。
The depth and width (groove width) of the
本実施形態においても、外リング5Aの外周側に設けたスペーサ14(或いは14A)によって前述した各実施形態と同様に扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。加えて、内リング7Bにスリット19を設けたので、仮に扇形セグメントがタービン軸方向に変位して、インナーバレル4の凹溝11の内壁と内リング7との間に強い接触力が作用したとしても、スリット19のタービン軸方向の壁面を構成する部位が撓むことによって接触力が減衰する。したがって、内リング7Bの摩耗発生をより効果的に抑制することができる。
Also in the present embodiment, the spacer 14 (or 14A) provided on the outer peripheral side of the
<第6実施形態>
図9(a)は本発明の第6実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図9(b)はこれを図9(a)中の矢印IX方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 9A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the sixth embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 9B is the view in FIG. 9A. It is the figure seen from the arrow IX direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、外リング5及び内リング7Bのタービンケーシング1及びインナーバレル4との各対向部に表面硬化処理を施した点である。
This embodiment is different from the above-described embodiments in that a surface hardening process is performed on the facing portions of the
すなわち、本実施形態では、タービンケーシング1のフック溝13の内壁面に接触し得る外リング5Aの外壁面、及びインナーバレル4の凹溝11の内壁面に接触し得る内リング7Bの外壁面に硬化処理(例えば窒化処理)を施して表面硬化層20(太線で図示)を形成してある。表面硬化層20を形成する部位は、例えば先に図3(b)で説明した摩耗A−Cが生じ得る箇所である。その他の構成は第5実施形態と同様であるが、第1−第4実施形態において表面硬化層20を形成することもできる。
That is, in the present embodiment, the outer wall surface of the
本実施形態においても、外リング5Aの外周側に設けたスペーサ14(或いは14A)によって前述した各実施形態と同様に扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。加えて、表面硬化層20を設けて外リング5A及び内リング7Bのタービンケーシング1やインナーバレル4との接触部の表面硬度を上昇させることで、タービンケーシング1とインナーバレル4との組立間隙を変更することなく、表面硬化層20が内場合に比べて外リング5Aや内リング7Bの摩耗をより効果的に抑制することができる。
Also in the present embodiment, the spacer 14 (or 14A) provided on the outer peripheral side of the
<第7実施形態>
図10(a)は本発明の第7実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図10(b)はこれを図10(a)中の矢印X方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Seventh embodiment>
FIG. 10A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the seventh embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 10B is the view in FIG. 10A. It is the figure seen from the arrow X direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、タービン径方向に深さを有しタービン軸方向に延びるスリット21が外リング5Bの隣接する静翼6間に備えられている点である。
This embodiment is different from the above-described embodiments in that a
スリット21は、外リング5Bの内周面にタービン径方向の外側に延びるように設けられており、本実施形態の場合、外リング5Bが本体部5Baと嵌合部5Bbに分割されているので、各スリット21は本体部5Baに設けられている。スリット21の深さや幅(溝幅)は特に限定されないが、外リング5Bに周方向に強い圧縮力が作用した際に、外リング5B(本実施形態の場合、本体部5Ba)が折損しないように配慮する必要がある。その他の構成は第5実施形態と同様であるが、第1−第4又は第6実施形態においてスリット21を形成することもできる。
The
本実施形態においても、外リング5Bの外周側に設けたスペーサ14(或いは14A)によって前述した各実施形態と同様に扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。加えて、外リング5Bにスリット21を設けたので、仮にタービンケーシング1の熱変形等によって扇形セグメントがタービン周方向に変位し、扇形セグメント間に強い接触力が作用したとしても、外リング21の周方向への圧縮が許容され接触力が減衰する。したがって、外リング5Bの摩耗発生をより効果的に抑制することができる。
Also in this embodiment, the spacer 14 (or 14A) provided on the outer peripheral side of the
<第8実施形態>
図11(a)は本発明の第8実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図11(b)は本発明の第8実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列に備えられた弾性部材の斜視図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Eighth Embodiment>
FIG. 11A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the eighth embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 11B is according to the eighth embodiment of the present invention. It is a perspective view of the elastic member with which the exit cascade of the gas turbine compressor was equipped. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、内リング7Bの周方向に隣接するパーツ間(ギャップ12)に弾性部材22を配設した点である。
The present embodiment is different from the above-described embodiments in that the
弾性部材22は、内リング7B間で圧縮された場合に周方向に復元力を発揮する手段であり、コイルスプリング等の各種ばねを適宜使用することができるが、本実施形態ではくの字状に屈曲した鋼板(ダンピングプレート)を例示している。弾性部材22は溶接等の方法によって自己の伸縮動作を阻害しないように一方の内リング7Bの端面に固定され、圧縮機流路に脱落しないようにしてある。その他の構成は第5実施形態と同様であるが、第1−第4、第6又は第7実施形態において弾性部材22を設けることもできる。
The
本実施形態においても、外リング5Aの外周側に設けたスペーサ14(或いは14A)によって前述した各実施形態と同様に扇形セグメントの嵌合部の摩耗を抑制することができる。加えて、内リング7Bのギャップ12に弾性部材22を設けたことにより、圧縮空気2bの流体力の影響により内リング7が周方向に変位しようとした場合に、弾性部材22でこれを許容しつつ内リング7Bへの強い接触力の作用を抑制することができる。
Also in the present embodiment, the spacer 14 (or 14A) provided on the outer peripheral side of the
<第9実施形態>
図12(a)は本発明の第9実施形態に係るガスタービン圧縮機の出口翼列の扇形セグメントをタービン軸方向から見た図、図12(b)はこれを図12(a)中の矢印XII方向から見た図である。既出図面と同様の部分には既出図面で使用したのと同様の符号を付して説明を省略する。
<Ninth Embodiment>
FIG. 12A is a view of the fan-shaped segment of the outlet blade row of the gas turbine compressor according to the ninth embodiment of the present invention as viewed from the turbine axial direction, and FIG. 12B shows this in FIG. 12A. It is the figure seen from the arrow XII direction. The same parts as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals as those used in the previous drawings, and the description thereof is omitted.
本実施形態が既出の実施形態と相違する点は、インナーバレル4と内リング7の間にスペーサ14を設けた点である。
The present embodiment is different from the above-described embodiments in that a
本実施形態では、タービンケーシング1の加工用逃げ溝10ではなく、インナーバレル4の凹溝11内にスペーサ14を配設し、スペーサ14をインナーバレル4と内リング7の間に介在させている。スペーサ14は、内リング7に対して固定ネジ15等で固定しても良いが、本実施形態では固定していない。スペーサ14の厚みは、例えば内リング7の内周面に周方向に延ばした凹溝16の深さ(タービン径方向寸法)と同等であり、タービン軸方向の寸法は凹溝16のそれよりも若干小さい程度である。本実施形態では図示していないが、加工用逃げ溝10と凹溝11の双方にスペーサ14を設けることも考えられる。その他の構成は第1実施形態と同様であるが、第2−第8実施形態においてスペーサ14をインナーバレル4側に設けることもできる。
In the present embodiment, the
本実施形態のように、スペーサ14をインナーバレル4側に設けた場合でも、スペーサ14の熱膨張により扇形セグメントをタービン径方向外側に付勢して拘束することができるので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even when the
なお、以上の第1−第9実施形態は、任意に組み合わせることができることは言うまでもない。 Needless to say, the first to ninth embodiments described above can be arbitrarily combined.
1 タービンケーシング
2b 圧縮空気
3 圧縮機出口翼部
4 インナーバレル
5,5A,B 外リング
5Aa,Ba 本体部
5Ab,Bb 嵌合部
6 静翼
7 内リング
8 外リングフック
11 凹溝
12 ギャップ
13 フック溝
14,14A スペーサ
17 本体部
18 嵌合部
19 スリット
20 表面硬化層
21 スリット
22 弾性部材
55 回転軸
57 空気圧縮機
A−C 摩耗部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
タービンケーシングの内周部にタービン周方向に挿入されて嵌合する外リングと、
タービン回転軸を包囲するインナーバレルの凹部にタービン周方向に挿入されて嵌合する内リングと、
先端側が前記外リングに、根元側が前記内リングに連結された複数の静翼と、
前記タービンケーシングと前記外リングの間に設けられ、前記外リングよりも熱膨張率の高い材質で形成されたスペーサと
を備えたことを特徴とするガスタービン圧縮機の出口翼列。 An outlet cascade of a gas turbine compressor,
An outer ring that is inserted and fitted into the inner circumferential portion of the turbine casing in the circumferential direction of the turbine;
An inner ring that is inserted and fitted into the recess of the inner barrel surrounding the turbine rotation shaft in the turbine circumferential direction;
A plurality of stationary blades having a tip side connected to the outer ring and a root side connected to the inner ring;
An outlet blade row of a gas turbine compressor, comprising a spacer provided between the turbine casing and the outer ring and formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the outer ring.
タービンケーシングの内周部にタービン周方向に挿入されて嵌合する外リングと、
タービン回転軸を包囲するインナーバレルの凹部にタービン周方向に挿入されて嵌合する内リングと、
先端側が前記外リングに、根元側が前記内リングに連結された複数の静翼と、
前記インナーバレルと前記内リングの間に設けられ、前記内リングよりも熱膨張率の高い材質で形成されたスペーサと
を備えたことを特徴とするガスタービン圧縮機の出口翼列。 An outlet cascade of a gas turbine compressor,
An outer ring that is inserted and fitted into the inner circumferential portion of the turbine casing in the circumferential direction of the turbine;
An inner ring that is inserted and fitted into the recess of the inner barrel surrounding the turbine rotation shaft in the turbine circumferential direction;
A plurality of stationary blades having a tip side connected to the outer ring and a root side connected to the inner ring;
An outlet cascade of a gas turbine compressor, comprising: a spacer provided between the inner barrel and the inner ring and formed of a material having a higher thermal expansion coefficient than the inner ring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010025741A JP2011163184A (en) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Outlet blade cascade of gas turbine compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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-
2010
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WO2021039531A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | 三菱パワー株式会社 | Compressor and gas turbine |
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