JP2013174134A - ガスタービンにおけるディスク軸心調整機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車室壁10及びベアリングケース11との間に設けられた外側ディフューザと内側ディフューザとを有する排気ディフューザ13と、排気ディフューザ13を貫通して車室壁10とベアリングケース11とを連結し、周方向に間隔をあけて複数設けられたストラット14と、ストラット14を覆うように、外側ディフューザと内側ディフューザとを連結するストラットカバー15とを備え、車室壁10は、各ストラット14にそれぞれ設けられて内外を連通する複数の空気導入孔17を有し、タービン7における動翼とタービン車室とのクリアランスを検出するクリアランス計測器と、空気導入孔17を流通する空気の流量を調整する流量調整弁20と、を備えたディスク軸心調整機構を提供する。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、排気キャビティの下流側の排気ディフューザを貫通して排気ディフューザの内側において、排気キャビティに連通する排気トンネルと車室外とを連通する空気取入口が設けられ、この空気取入口から取り入れた空気をストラットとストラットカバーとの間の空間を通して吸引排気手段としての配管により排気キャビティ外に排出する冷却系統を備えた構造について記載されている。
また、ストラットの剛性が不足している場合でも、ロータの重量によって軸心がずれてしまう可能性があり、継続的な監視が必要であることから、その点で改善の余地があった。
このように、動翼とタービン車室とのクリアランスを監視し、冷却により複数のストラットの熱伸び量を調整することができるので、ストラットによってベアリングケースを介して支持されたロータの軸心の偏差を抑制することができ、これによりロータに支持される各動翼とタービン車室とのクリアランスの偏差も抑えることができる。
図1に示すように、本第1の実施の形態のディスク軸心調整機構は、ガスタービン1において、排気ディフューザを含むガスタービン排気部2に設けられている冷却機構を制御することで、ディスク軸心を調整するものである。
ガスタービン1は、給気設備3において取り入れた空気を圧縮して燃焼用の圧縮空気を得る圧縮機4と、この圧縮機4からの圧縮空気を燃料とともに燃焼して高温高圧の燃焼ガスを発生させる燃焼器5と、この燃焼器5からの燃焼ガスによってロータ6(6A、6B)の回転動力を得るタービン7と、を備えて概略構成されている。
なお、タービン7は、1軸でも2軸でも構わないが、本実施の形態では1軸のものを一例として以下説明する。
図2および図8に示すように、ステップS1では、各ストラット14に設けた温度センサ25によってストラット14の温度が計測される。そして、流量調整制御部26において、検出した温度に基づいて、それぞれのストラット14の平均熱伸び量が算出される(ステップS2)。つまり、ストラット14の長さ方向に設けられている4つの温度センサ25の検出温度の平均値から熱伸び量を算出する。
ここで、ストラット14の熱伸びはストラット14で支持されるベアリングケース11に変位をもたらし、ロータ6の軸心に偏差が生じることになる。
図3に示すように、本実施の形態のディスク軸心調整機構では、車室壁10の外側の空気を、車室壁10に設けられた複数の空気導入孔17よりストラット14とストラットカバー15との間を流通させることで、ストラット14の温度を低下させることができる。 そして、図7に示すように、クリアランス計測器27によってタービン7における動翼19とタービン車室10AとのクリアランスCを検出し、この検出値に基づいて図2に示す流量調整弁20を調整することで、空気導入孔17を流通する空気の流量を変更することができる。この場合、タービン車室10Aの周方向に複数のクリアランス計測器27を設け、これらの検出値より周方向のクリアランス偏差を算出し、その周方向に設けられるクリアランス計測器27のうちクリアランス偏差の大きい位置を特定し、その特定した部分に対して個別に流量の空気を流通させて冷却することが可能となる。
しかも、ロータ6の軸心を継続的に監視することができるという効果を奏する。
図9に示すように、第3の実施の形態によるガスタービンにおけるディスク軸心調整機構では、車室壁10の外側の上端10a、および下端10bの位置に、車室壁10の変位を接触により測定する変位センサ30を設け、これら変位センサ30で検出した車室壁10の変位に基づいて車室壁10の外周表面に空気を吹き掛ける構成となっている。
そして、このタービン車室10Aの変位をセンサ部で検出した動翼19とタービン車室10AとのクリアランスCに対応させて流量調整弁20を調整し、タービン車室10Aと動翼19とのクリアランスCを考慮したロータ6の軸心における偏差の調整を行うことができる。
例えば、本実施の形態では温度センサ25を用いてストラット14の温度計測を行っているが、このストラット14の温度計測を行わず、クリアランス計測器27によるタービン車室10Aと動翼19とのクリアランスCのみを対象としてもよい。
2 ガスタービン排気部
6 ロータ
6A タービンのロータ
6B 圧縮機のロータ
7 タービン
9 排気ダクト
10 車室壁
10A タービン車室
11 ベアリングケース
12 排気キャビティ
13 排気ディフューザ
14 ストラット
15 ストラットカバー
17 空気導入孔
18 仕切り板
19 動翼
20 流量調整弁(流量調整部)
21 固定フランジ
22 交換フランジ
23 開閉板
25 温度センサ
26 流量調整制御部
27 クリアランス計測器(センサ部)
30 変位センサ
R 冷却流路
Claims (4)
- タービンの下流側にそれぞれ接続された車室壁及びベアリングケースとの間に設けられた外側ディフューザと内側ディフューザとを有する排気ディフューザと、
該排気ディフューザを貫通して前記車室壁と前記ベアリングケースとを連結し、周方向に間隔をあけて複数設けられたストラットと、
前記ストラットを覆うように、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザとを連結するストラットカバーと、
を備えたガスタービンにおけるディスク軸心調整機構であって、
前記車室壁は、各前記ストラットに対応するようにそれぞれ設けられて、内外を連通する複数の空気導入孔を有し、
前記タービンにおける動翼とタービン車室とのクリアランスを検出するセンサ部と、
前記空気導入孔を流通する空気の流量を調整する流量調整部と、
を備えることを特徴とするガスタービンにおけるディスク軸心調整機構。 - 前記センサ部は、タービン軸方向に沿って複数段で設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンにおけるディスク軸心調整機構。
- 前記ストラットには、該ストラットの温度を検出する温度センサが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスタービンにおけるディスク軸心調整機構。
- 前記車室壁には、該車室壁の変位を測定する変位センサが設けられ、
該変位センサで検出した前記車室壁の変位に基づいて、前記車室壁の外周表面に空気を吹き掛けることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガスタービンにおけるディスク軸心調整機構。
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