JP2015078662A - 圧縮機、及びガスタービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータとの間に空気Aの主流路4を画成するロータケーシングに設けられた静翼段91における複数の静翼10と、静翼10の下流側でロータケーシングに形成されたスロット13を介して主流路4と連通する抽気室を画成する抽気室ケーシングと、抽気室ケーシングに接続された抽気配管15とを備え、複数の静翼10のうち、抽気配管15に対応する周方向Dcの位置を含む領域に位置する複数の静翼10を第一静翼群101とし、第一静翼群101以外の複数の静翼10を第二静翼群102とすると、第一静翼群101における隣り合う静翼10の径方向外側の端部同士の間隔が、第二静翼群102における隣り合う静翼10の径方向外側の端部同士の間隔よりも密にされている。
【選択図】図3
Description
このような不均一な流量分布によって脈動が生じ、ブリードスロットの下流に配置された動翼の先端付近に失速が発生し、圧縮空気の流れ全体にサージが引き起こされる。このような失速、及びサージによって圧縮機の運転効率が低下してしまう可能性がある。特に、重量軽減などの目的から抽気配管の数が少なくなっている場合には流量の不均一性が大きくなるため、サージマージンが小さくなり、サージの発生の可能性が高まり、圧縮機の運転効率の低下を招いてしまう。
即ち、本発明の一の態様によれば、圧縮機は、軸線回りに回転するロータと、前記ロータを外周側から囲んで、該ロータとの間に流体の主流路を画成するロータケーシングと、前記ロータケーシングから径方向内側に向かうように周方向に間隔をあけて設けられた複数の静翼と、前記ロータケーシングの外周側に設けられて、前記静翼の下流側で周方向に延びて形成されたスロットを介して、前記主流路と連通する抽気室を画成する抽気室ケーシングと、前記抽気室ケーシングに外周側から接続されて、内側に前記抽気室内の前記流体を外部に導く抽気流路が形成された配管と、を備え、前記複数の静翼のうち、前記配管に対応する周方向位置を含む領域に位置する複数の静翼を第一静翼群とし、該第一静翼群以外の複数の静翼を第二静翼群と定義した際に、前記第一静翼群における隣り合う静翼の径方向外側の端部同士の間隔が、前記第二静翼群における隣り合う静翼の径方向外側の端部同士の間隔よりも密にされていることを特徴とする。
また、静翼の数量を変更しないことで、静翼を通過する流体の圧力損失を増大させることがない。よって、静翼のプロファイル損失を最小限に抑えつつ、流体流量の周方向分布の均一化を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施形態に係る軸流式の圧縮機1について説明する。
まず、圧縮機1を備えるガスタービン200について説明する。
図1に示すように、ガスタービン200は、外気A0を圧縮して圧縮空気Aを生成する圧縮機1と、燃料供給源からの燃料Fを圧縮空気Aに混合して燃焼させて燃焼ガスGを生成する複数の燃焼器202と、燃焼ガスGにより駆動するタービン203とを備えている。なお、以下では、圧縮空気Aを単に空気Aと言うこともある。
タービンロータ204は、後述する圧縮機1におけるロータ2に連結され、このロータ2とともに回転軸線Arを中心として回転する。
図2に示すように、圧縮機1は、回転軸線Arを中心として回転するロータ2と、このロータ2を覆う筒状のロータケーシング3とを備えている。
このように、スロット13、抽気室12、抽気配管15を経由して主流路4から空気Aが抽気され、抽気された空気Aが圧縮機1の外部に導かれる。
静翼段9のうちで、スロット13の上流側で、このスロット13に最も近接して設けられた静翼段9を静翼段91とする。
なお、ソリディティC/Sとは、静翼10の軸方向Daの寸法を、周方向Dcに隣接する静翼10同士の間の周方向Dcの距離で割ったものである。ここで本実施形態でのソリディティC/Sは、静翼10における径方向Drの外側の端部での値を示す。
次に、図6を参照して、本発明の第二実施形態に係る圧縮機1Aについて説明する。
本実施形態の圧縮機1Aは、第一静翼群101Aが第一実施形態とは異なっている。
第一静翼群101Aでは、静翼10が、径方向Drの外側に向かって周方向Dcに傾斜している。
例えば、第一静翼群101(101A)は、抽気配管15よりも回転方向Rの前方側に設けられている。しかし、図5の解析結果に示すように、回転方向Rの前方側以外における抽気配管15が設けられた位置の近傍でも、スロット13近傍の主流路4内の空気Aの流量が大きくなっている部分がある。このため、この流量が大きくなっている部分に対応する位置、即ち、回転方向Rの後方側であって、抽気配管15が設けられた位置に対応する周方向Dcの位置を含む領域に第一静翼群101(101A)が設けられてもよい。
2 ロータ
3 ロータケーシング
4 主流路
5 ロータ本体
6 抽気室ケーシング
7 動翼段
8 動翼
9 静翼段
10、10a、10b、10c 静翼
12 抽気室
13 スロット
14 抽気流路
15 抽気配管
91 静翼段
101、101A 第一静翼群
102 第二静翼群
R 回転方向
Ar 回転軸線
Da 軸方向
Dr 径方向
Dc 周方向
A 空気(流体)
A0 外気
200 ガスタービン
202 燃焼器
203 タービン
204 タービンロータ
205 タービンケーシング
206主流路
F 燃料
G 燃焼ガス
Claims (5)
- 軸線回りに回転するロータと、
前記ロータを外周側から囲んで、該ロータとの間に流体の主流路を画成するロータケーシングと、
前記ロータケーシングから径方向内側に向かうように周方向に間隔をあけて設けられた複数の静翼と、
前記ロータケーシングの外周側に設けられて、前記静翼の下流側で周方向に延びて形成されたスロットを介して、前記主流路と連通する抽気室を画成する抽気室ケーシングと、
前記抽気室ケーシングに外周側から接続されて、内側に前記抽気室内の前記流体を外部に導く抽気流路が形成された配管と、
を備え、
前記複数の静翼のうち、前記配管に対応する周方向位置を含む領域に位置する複数の静翼を第一静翼群とし、該第一静翼群以外の複数の静翼を第二静翼群と定義した際に、前記第一静翼群における隣り合う静翼の径方向外側の端部同士の間隔が、前記第二静翼群における隣り合う静翼の径方向外側の端部同士の間隔よりも密にされていることを特徴とする圧縮機。 - 前記複数の静翼では、該複数の静翼のうち、前記配管に対応する周方向位置を含む領域に位置し、かつ、前記配管よりも前記ロータの回転方向前方側の周方向位置を含む領域に位置する複数の静翼を、前記第一静翼群とすることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
- 前記複数の静翼では、前記第一静翼群の方が前記第二静翼群よりも所定の周方向領域に設けられる前記静翼の数量が多くなっていることで、前記静翼の径方向外側の端部同士の間隔が密になっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機。
- 前記複数の静翼では、前記第一静翼群における少なくとも互いに周方向に隣り合う二つの静翼が、径方向外側に向かうに従って互いに近接するように設けられていることで、前記静翼の径方向外側の端部同士の間隔が密になっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機。
- 前記ロータが回転することで前記流体としての空気を圧縮する請求項1から4のいずれか一項に記載の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンと、
を備えることを特徴とするガスタービン。
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