JP2016142186A - gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンに関するものである。 The present invention relates to, for example, a gas turbine that supplies fuel to compressed high-temperature and high-pressure air to burn, and supplies generated combustion gas to a turbine to obtain rotational power.
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。 A general gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine. The compressor compresses the air taken in from the air intake port into high-temperature and high-pressure compressed air. The combustor obtains high-temperature and high-pressure combustion gas by supplying fuel to the compressed air and burning it. The turbine is driven by this combustion gas, and drives a generator connected on the same axis.
このようなガスタービンとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。 Examples of such a gas turbine include those described in the following patent documents.
上述したガスタービンは、運転停止後に、高温のガスが上方に移動することから、車室の上部と下部で温度差が生ずる。すると、温度の高い車室の上部側が膨張し、温度の低い車室の下部側が相対的に収縮するため、車室の変形、所謂、キャットバック現象が発生する。このキャットバック現象が発生すると、動翼の先端とケーシングの内壁面との隙間が一時的に減少する。そのため、このキャットバック現象を考慮して動翼の先端とケーシングの内壁面との隙間を所定隙間以上に確保する必要があり、運用性に支障をきたす可能性がある。 In the gas turbine described above, after the operation is stopped, a high temperature gas moves upward, so that there is a temperature difference between the upper part and the lower part of the passenger compartment. Then, the upper side of the passenger compartment having a high temperature expands, and the lower part of the passenger compartment having a lower temperature relatively contracts, so that a deformation of the passenger compartment, a so-called catback phenomenon occurs. When this catback phenomenon occurs, the gap between the tip of the rotor blade and the inner wall surface of the casing temporarily decreases. Therefore, it is necessary to secure a gap between the tip of the moving blade and the inner wall surface of the casing at a predetermined gap or more in consideration of the catback phenomenon, which may hinder operability.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、ケーシングの変形を抑制して動翼の先端とケーシングの内壁面との隙間を適正量とすることで性能の向上を図るガスタービンを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a gas turbine that improves the performance by suppressing the deformation of the casing and setting the gap between the tip of the moving blade and the inner wall surface of the casing to an appropriate amount. For the purpose.
上記の目的を達成するための本発明のガスタービンは、回転軸と、前記回転軸の外周側でリング形状をなすガス通路を形成する内部ケーシングと、前記回転軸の外周部に軸方向に所定間隔をあけて固定されて前記ガス通路に配置される複数の動翼体と、前記複数の動翼体の間で前記内部ケーシングに固定されて前記ガス通路に配置される複数の静翼体と、前記内部ケーシングの外周側でリング形状をなす空間部を形成する外部ケーシングと、前記空間部を上部空間部と下部空間部とに仕切る仕切部材と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a gas turbine of the present invention includes a rotating shaft, an inner casing that forms a ring-shaped gas passage on the outer peripheral side of the rotating shaft, and a predetermined axially outer peripheral portion of the rotating shaft. A plurality of moving blade bodies fixed in the space and arranged in the gas passage, and a plurality of stationary blade bodies fixed in the inner casing and arranged in the gas passage between the plurality of moving blade bodies, And an outer casing that forms a ring-shaped space portion on the outer peripheral side of the inner casing, and a partition member that partitions the space portion into an upper space portion and a lower space portion.
従って、内部ケーシングと外部ケーシングとの間に設けられる空間部は、仕切部材により上部空間部と下部空間部とに仕切られることで、ガスタービンの運転停止後、空間部では、高温の流体が上昇するものの、仕切部材により下部空間部の流体が上部空間部へ移動することはなく、上部空間部と下部空間部との温度偏差が減少する。そのため、内部ケーシングは、上部の変形量と下部の変形量との偏差が小さくなり、内部ケーシングの変形を抑制して動翼の先端と内部ケーシングの内壁面との隙間を適正量とすることで、キャットバック変形量を抑制することができる。 Accordingly, the space provided between the inner casing and the outer casing is partitioned into an upper space portion and a lower space portion by a partition member, so that after the operation of the gas turbine is stopped, a high-temperature fluid rises in the space portion. However, the fluid in the lower space is not moved to the upper space by the partition member, and the temperature deviation between the upper space and the lower space is reduced. For this reason, the inner casing has a smaller deviation between the upper deformation amount and the lower deformation amount, thereby suppressing the deformation of the inner casing and making the gap between the tip of the rotor blade and the inner wall surface of the inner casing an appropriate amount. The amount of catback deformation can be suppressed.
本発明のガスタービンでは、前記内部ケーシングは、外周部における左右の側部に第1フランジが設けられ、前記外部ケーシングは、内周部における左右の側部に第2フランジが設けられ、前記第1フランジが前記第2フランジに載置されることで、前記内部ケーシングが前記外部ケーシングに支持され、前記仕切部材は、前記第1フランジの上部に配置されることを特徴としている。 In the gas turbine of the present invention, the inner casing is provided with first flanges on the left and right sides of the outer periphery, and the outer casing is provided with second flanges on the left and right sides of the inner periphery, Since the first flange is placed on the second flange, the inner casing is supported by the outer casing, and the partition member is disposed above the first flange.
従って、内部ケーシングを左右のフランジを介して外部ケーシングに支持し、仕切部材を第1フランジの上部に配置することで、仕切部材により容易に上部空間部と下部空間部に仕切ることができ、構造の簡素化を図ることができる。 Therefore, the inner casing is supported on the outer casing via the left and right flanges, and the partition member is disposed on the upper portion of the first flange, so that the partition member can easily partition the upper space portion and the lower space portion. Can be simplified.
本発明のガスタービンでは、前記空間部は、前記外部ケーシングとしての圧縮機車室と前記内部ケーシングとしての静翼保持環との間に設けられる抽気室であり、前記抽気室は、左右の側部に前記仕切部材が配置されることで、前記上部空間部としての上部抽気室と前記下部空間部としての下部抽気室に仕切られることを特徴としている。 In the gas turbine of the present invention, the space portion is a bleed chamber provided between a compressor casing as the outer casing and a stationary blade holding ring as the inner casing, and the bleed chamber has left and right side portions. It is characterized in that the partition member is arranged in the upper space chamber as the upper space portion and the lower air chamber as the lower space portion.
従って、仕切部材により圧縮機の抽気室を上部抽気室と下部抽気室に仕切ることで、ガスタービンの運転停止後、下部抽気室にある高温の空気が上部抽気室へ移動することはなく、抽気室における上下の温度偏差が減少し、静翼保持環の変形を抑制して動翼の先端と静翼保持環の内壁面との隙間を適正量に維持することができる。 Therefore, by dividing the bleed chamber of the compressor into the upper bleed chamber and the lower bleed chamber by the partition member, the hot air in the lower bleed chamber does not move to the upper bleed chamber after the operation of the gas turbine is stopped. The upper and lower temperature deviations in the chamber can be reduced, and the deformation of the stationary blade retaining ring can be suppressed and the gap between the tip of the moving blade and the inner wall surface of the stationary blade retaining ring can be maintained at an appropriate amount.
本発明のガスタービンでは、前記空間部は、前記外部ケーシングとしてのタービン車室と前記内部ケーシングとしての排気ディフューザとの間に設けられる冷却室であり、前記冷却室は、左右の側部に前記仕切部材が配置されることで、前記上部空間部としての上部冷却室と前記下部空間部としての下部冷却室に仕切られることを特徴としている。 In the gas turbine of the present invention, the space portion is a cooling chamber provided between a turbine casing as the outer casing and an exhaust diffuser as the inner casing, and the cooling chamber is provided on the left and right side portions. By arranging the partition member, the partition member is partitioned into an upper cooling chamber as the upper space portion and a lower cooling chamber as the lower space portion.
従って、仕切部材によりタービンの冷却室を上部冷却室と下部冷却室に仕切ることで、ガスタービンの運転停止後、下部冷却室にある高温の空気が上部冷却室へ移動することはなく、冷却室における上下の温度偏差が減少し、翼環の変形を抑制して動翼の先端と翼環の内壁面との隙間を適正量に維持することができる。 Therefore, by partitioning the cooling chamber of the turbine into the upper cooling chamber and the lower cooling chamber by the partition member, the hot air in the lower cooling chamber does not move to the upper cooling chamber after the operation of the gas turbine is stopped. The temperature deviation at the top and bottom of the blade can be reduced, the deformation of the blade ring can be suppressed, and the gap between the tip of the moving blade and the inner wall surface of the blade ring can be maintained at an appropriate amount.
本発明のガスタービンでは、前記下部空間部における内壁面に断熱部材が設けられることを特徴としている。 In the gas turbine of the present invention, a heat insulating member is provided on the inner wall surface in the lower space.
従って、ガスタービンの運転停止後、下部空間部の高温ガスは、内壁面に設けられた断熱部材により保温されることとなり、下部空間部の高温ガスの温度低下を抑制することで、内部ケーシングの変形を抑制することができる。 Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the high temperature gas in the lower space portion is kept warm by the heat insulating member provided on the inner wall surface, and by suppressing the temperature drop of the high temperature gas in the lower space portion, Deformation can be suppressed.
本発明のガスタービンでは、前記下部空間部を外周空間部と内周空間部に区画する隔壁が設けられることを特徴としている。 The gas turbine according to the present invention is characterized in that a partition wall that partitions the lower space portion into an outer peripheral space portion and an inner peripheral space portion is provided.
従って、ガスタービンの運転停止後、下部空間部における内部ケーシング側の高温ガスは、隔壁により外部ケーシング側に接触し難くなり、下部空間部の高温ガスの温度低下を抑制することで、内部ケーシングの変形を抑制することができる。 Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the high temperature gas on the inner casing side in the lower space part becomes difficult to come into contact with the outer casing side by the partition wall, and the temperature decrease of the high temperature gas in the lower space part is suppressed. Deformation can be suppressed.
本発明のガスタービンでは、前記上部空間部の流体を排出する排気装置と、前記回転軸の停止時に前記排気装置を作動する制御装置とが設けられることを特徴としている。 In the gas turbine of the present invention, an exhaust device that discharges the fluid in the upper space portion and a control device that operates the exhaust device when the rotating shaft is stopped are provided.
従って、制御装置は、回転軸の停止時に排気装置を作動し、上部空間部の流体を排出することで、ガスタービンの運転停止後、上部空間部の高温ガスが外部に排出されて温度低下することとなり、上部空間部の高温ガスの温度低下を促進することで、内部ケーシングの変形を抑制することができる。 Therefore, the control device operates the exhaust device when the rotating shaft is stopped and discharges the fluid in the upper space portion, so that after the operation of the gas turbine is stopped, the high temperature gas in the upper space portion is discharged to the outside and the temperature is lowered. That is, it is possible to suppress the deformation of the inner casing by promoting the temperature drop of the hot gas in the upper space.
本発明のガスタービンでは、前記動翼体を構成する動翼の先端と前記内部ケーシングの内壁面との隙間を計測する隙間センサが設けられ、前記制御装置は、前記隙間センサの計測結果が予め設定された規定隙間を超えると前記排気装置を作動することを特徴としている。 In the gas turbine according to the present invention, a clearance sensor is provided for measuring a clearance between the tip of the moving blade constituting the moving blade body and the inner wall surface of the inner casing, and the control device obtains a measurement result of the gap sensor in advance. The exhaust device is actuated when a predetermined clearance is exceeded.
従って、制御装置は、動翼の先端と内部ケーシングの内壁面との隙間が規定隙間を超えると、排気装置を作動して上部空間部の流体を排出することで、動翼の先端と内部ケーシングの内壁面との隙間を常時最適範囲に維持することができる。 Therefore, when the gap between the tip of the moving blade and the inner wall surface of the inner casing exceeds the specified gap, the control device operates the exhaust device to discharge the fluid in the upper space portion, so that the tip of the moving blade and the inner casing are discharged. It is possible to always maintain the gap with the inner wall surface within the optimum range.
本発明ガスタービンによれば、内部ケーシングと外部ケーシングとの間に空間部を設け、この空間部を仕切部材により上部空間部と下部空間部とに仕切るので、内部ケーシングの変形を抑制して動翼の先端と内部ケーシングの内壁面との隙間を適正量とすることで、ガスタービンの性能を向上することができる。 According to the gas turbine of the present invention, a space is provided between the inner casing and the outer casing, and the space is partitioned into the upper space and the lower space by the partition member. By setting the gap between the tip of the blade and the inner wall surface of the inner casing to an appropriate amount, the performance of the gas turbine can be improved.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るガスタービンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a gas turbine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.
[第1実施形態]
図4は、第1実施形態のガスタービンの全体構成を表す概略図である。
[First Embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the gas turbine according to the first embodiment.
第1実施形態のガスタービンは、図4に示すように、圧縮機11と燃焼器12とタービン13により構成されている。このガスタービンは、同軸上に図示しない発電機が連結され、発電可能となっている。
As shown in FIG. 4, the gas turbine according to the first embodiment includes a
圧縮機11は、空気を取り込む空気取入口20を有し、圧縮機車室21内に入口案内翼(IGV:Inlet Guide Vane)22が配設されると共に、複数の静翼23と複数の動翼24が空気の流動方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されてなり、その外側に抽気室25が設けられている。この圧縮機11は、空気取入口20から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、車室14に供給される。
The
燃焼器12は、圧縮機11で圧縮され車室14に溜められた高温・高圧の圧縮空気と燃とが供給され、燃焼することで、燃焼ガスを生成する。タービン13は、タービン車室26内に複数の静翼27と複数の動翼28が燃焼ガスの流動方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されている。そして、このタービン車室26は、下流側に排気車室29を介して排気室30が配設されており、排気室30は、タービン13に連結する排気ディフューザ31を有している。このタービン13は、燃焼器12からの燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。
The
圧縮機11と燃焼器12とタービン13は、排気室30の中心部を貫通するようにロータ(回転軸)32が配置されている。ロータ32は、圧縮機11側の端部が軸受部33により回転自在に支持されると共に、排気室30側の端部が軸受部34により回転自在に支持されている。そして、このロータ32は、圧縮機11にて、各動翼24が装着されたディスクが複数重ねられて固定されている。また、タービン13にて、各動翼28が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、排気室30側の端部に発電機の駆動軸が連結されている。
In the
そして、このガスタービンは、圧縮機11の圧縮機車室21が脚部35に支持され、タービン13のタービン車室26が脚部36により支持され、排気室30が脚部37により支持されている。
In this gas turbine, the
従って、圧縮機11にて、空気取入口20から取り込まれた空気が、入口案内翼22、複数の静翼23と動翼24を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器12にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。タービン13にて、燃焼器12で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン13における複数の静翼27と動翼28を通過することでロータ32を駆動回転し、このロータ32に連結された発電機を駆動する。一方、燃焼ガスは、運動エネルギーが排気室30の排気ディフューザ31により圧力に変換されて減速されてから大気に放出される。
Therefore, the air taken in from the
このように構成されたガスタービンの圧縮機11にて、ガスタービンの運転停止後に、抽気室25にある高温の空気が上方に移動することから、抽気室25は、上部と下部で温度差が生ずる。すると、温度の高い抽気室25の上部内壁部が膨張し、温度の低い抽気室25の下部内壁部が相対的に収縮するため、キャットバック現象が発生する。そのため、圧縮機11の下部にて、動翼24の先端と抽気室25の内壁面との隙間が一時的に減少してしまう。
In the
そこで、第1実施形態では、圧縮機11におけるリング形状をなす抽気室25を上下に分割している。
Therefore, in the first embodiment, the
図1は、第1実施形態のガスタービンにおける燃焼器の近傍を表す断面図、図2は、圧縮機の抽気室を表す図1のII−II断面図、図3は、仕切部材を表す図2のIII−III断面図である。 1 is a cross-sectional view showing the vicinity of a combustor in the gas turbine according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 showing a bleed chamber of the compressor, and FIG. 3 is a view showing a partition member. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III.
圧縮機11において、図1に示すように、本発明の外部ケーシングは、圧縮機車室21により構成され、内部ケーシングは、静翼保持環41により構成されている。圧縮機車室21は、ロータ32の回転軸線回りに円筒形状をなし、その内側に円筒形状をなす静翼保持環41が固定されることで、圧縮機車室21と静翼保持環41との間に抽気室25が形成されている。ロータ32は、外周部に複数のディスク42が一体に連結されている。複数の静翼体43と複数の動翼体44は、静翼保持環41の内側に圧縮空気Aの流動方向に沿って交互に配設されている。静翼体43は、複数の静翼23が周方向に均等間隔で配置され、ロータ32側の基端部がリング形状をなす内側シュラウド45に固定され、静翼保持環41側の先端部がリング形状をなす外側シュラウド46に固定されて構成されている。そして、静翼体43は、外側シュラウド46を介して静翼保持環41に支持されている。
In the
動翼体44は、複数の動翼24が周方向に均等間隔で配置され、基端部がディスク42の外周部に固定され、先端部が静翼保持環41側の内周面に対向して配置されている。この場合、各動翼24の先端と静翼保持環41の内周面との間に、所定の隙間(クリアランス)が確保されている。
The moving
圧縮機11は、静翼保持環41と、内側シュラウド45の間にリング形状をなす空気通路(ガス通路)47が形成されており、この空気通路47に複数の静翼体43と複数の動翼体44が圧縮空気Aの流動方向に沿って交互に配設されている。また、圧縮機11は、抽気室25と空気通路47とを連通する抽気通路48がリング形状をなして設けられている。
In the
燃焼器12は、ロータ32の外側に周方向に沿って複数所定間隔で配置され、タービン車室26に支持されている。この燃焼器12は、圧縮機11で圧縮されて空気通路47から車室14に送られた高温・高圧の圧縮空気Aに対して燃料を供給して燃焼することで、燃焼ガス(排気ガス)Gを生成する。
A plurality of the
ところで、圧縮機11にて、図2及び図3に示すように、圧縮機車室21は、半円形状をなす上部外ケーシング51と下部外ケーシング52とから構成されている。上部外ケーシング51と下部外ケーシング52は、それぞれ周方向の各端部に連結部51a,52aが設けられている。そして、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52は、各連結部51a,52aが密着した状態で、締結ボルト53により一体に連結されている。
By the way, in the
一方、静翼保持環41は、半円形状をなす上部内ケーシング54と下部内ケーシング55とから構成されている。上部内ケーシング54と下部内ケーシング55は、それぞれ周方向の各端部に連結部54a,55aが設けられている。そして、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55は、各連結部54a,55aが密着した状態で、締結ボルト56により一体に連結されている。
On the other hand, the stationary
また、圧縮機車室21における下部外ケーシング52は、連結部52aにおける内壁面から径方向の内側に突出する支持フランジ(第2フランジ)57が設けられている。また、静翼保持環41における上部内ケーシング54は、連結部54aから径方向の外側に突出する支持フランジ(第1フランジ)58が設けられている。そして、上部内ケーシング54の支持フランジ58が下部外ケーシング52の支持フランジ57上に載置されることで、静翼保持環41が圧縮機車室21に支持されている。
Further, the lower
圧縮機11は、抽気室25を上部抽気室(上部空間部)59と下部抽気室(下部空間部)60とに仕切る仕切部材61が設けられている。
The
各仕切部材61は、平面視が矩形の板形状をなし、リング形状をなす抽気室25における左右の側部を閉止するように水平に配置されている。具体的に、各仕切部材61は、上部外ケーシング51の内壁面と上部内ケーシング54における連結部54aの外壁面との間に嵌合し、抽気室25の軸方向長さより長い長さに設定されている。仕切部材61は、上部内ケーシング54の支持フランジ58の上面に配置され、締結ボルト(図示略)により上部外ケーシング51及び上部内ケーシング54に固定されている。
Each
そのため、ガスタービンの運転が停止すると、抽気室25内の空気の温度が低下すると共に、高温の空気が上昇する。このとき、抽気室25が仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60に仕切られていることから、下部抽気室60の空気が上部抽気室59へ移動することはなく、上部抽気室59と下部抽気室60における空気は、その部屋内で滞留することとなる。そのため、上部抽気室59における空気の温度と下部抽気室60における空気の温度との偏差が減少し、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55との変形量の偏差が小さくなる。その結果、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間が適正量に維持される。
Therefore, when the operation of the gas turbine is stopped, the temperature of the air in the
このように第1実施形態のガスタービンにあっては、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とを有している。そして、圧縮機11にて、ロータ32と、圧縮機車室21と、静翼保持環41と、複数の静翼体43と、複数の動翼体44とを設け、圧縮機車室21と静翼保持環41との間に設けられた抽気室25を上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切る仕切部材61とを設けている。
As described above, the gas turbine according to the first embodiment includes the
従って、ガスタービンの運転停止後、下部抽気室60から上部抽気室59への空気の移動が阻止され、上部抽気室59と下部抽気室60との温度偏差が減少するため、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を適正量に維持することで、キャットバック変形量を抑制し、ガスタービンの性能を向上することができる。
Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the movement of air from the
第1実施形態のガスタービンでは、静翼保持環41の支持フランジ58を圧縮機車室21の支持フランジ57に載置することで、静翼保持環41を圧縮機車室21に支持し、仕切部材61をこの支持フランジ58の上部に固定している。仕切部材61により容易に上部抽気室59と下部抽気室60に仕切ることができ、構造の簡素化を図ることができる。
In the gas turbine of the first embodiment, the
第1実施形態のガスタービンでは、仕切部材61により圧縮機車室21と静翼保持環41との間に設けられた抽気室25を上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切っている。従って、抽気室25における上下の温度偏差が減少し、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を適正量に維持することができる。
In the gas turbine of the first embodiment, the
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態のガスタービンにおける圧縮機の抽気室を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an extraction chamber of a compressor in the gas turbine according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第2実施形態のガスタービンの圧縮機において、図5に示すように、圧縮機車室21は、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52とから構成され、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52は、各連結部51a,52aが密着した状態で、締結ボルト53により一体に連結されている。静翼保持環41は、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55とから構成され、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55は、各連結部54a,55aが密着した状態で、締結ボルト56により一体に連結されている。
In the compressor of the gas turbine of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
圧縮機車室21における下部外ケーシング52は、内側に突出する支持フランジ57が設けられ、静翼保持環41における上部内ケーシング54は、外側に突出する支持フランジ58が設けられている。上部内ケーシング54の支持フランジ58が下部外ケーシング52の支持フランジ57上に載置されることで、静翼保持環41が圧縮機車室21に支持されている。
The lower
抽気室25は、仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切られている。各仕切部材61は、上部内ケーシング54の支持フランジ58の上面に配置され、締結ボルトにより固定されている。そして、下部抽気室60は、内壁面に断熱部材65,66が設けられている。即ち、圧縮機車室21の下部外ケーシング52は、内壁面に断熱部材65が設けられている。また、静翼保持環41の下部内ケーシング55は、外壁面に断熱部材66が設けられている。ここで、断熱部材65,66は、板形状をなす断熱材を各ケーシング52,55の壁面に貼り付けてもよいし、断熱材を各ケーシング52,55の壁面に溶射して断熱層(サーマルバリアコーティング)を形成してもよい。
The
そのため、ガスタービンの運転が停止すると、抽気室25内の空気の温度が低下すると共に、高温の空気が上昇する。このとき、抽気室25が仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60に仕切られていることから、下部抽気室60の空気が上部抽気室59へ移動することはなく、上部抽気室59と下部抽気室60における空気は、その部屋内で滞留することとなる。このとき、下部抽気室60の空気の温度は、上部抽気室59の温度より低いものの、下部抽気室60は、内壁面に断熱部材65,66が設けられているため、下部抽気室60の空気が保温されて温度低下が抑制される。そのため、上部空間部における空気の温度と下部空間部における空気の温度との偏差が減少し、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55との変形量の偏差が小さくなる。その結果、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間が適正量に維持される。
Therefore, when the operation of the gas turbine is stopped, the temperature of the air in the
このように第2実施形態のガスタービンにあっては、仕切部材61により抽気室25を上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切り、下部抽気室60の内壁面に断熱部材65,66を設けている。
As described above, in the gas turbine according to the second embodiment, the
従って、ガスタービンの運転停止後、下部抽気室60から上部抽気室59への空気の移動が阻止され、また、下部抽気室60の空気が断熱部材65,66により保温され、上部抽気室59と下部抽気室60との温度偏差が減少するため、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を適正量に維持することで、ガスタービンの性能を向上することができる。
Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the movement of air from the
[第3実施形態]
図6は、第3実施形態のガスタービンにおける圧縮機の抽気室を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an extraction chamber of a compressor in the gas turbine according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第3実施形態のガスタービンの圧縮機において、図6に示すように、圧縮機車室21は、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52とから構成され、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52は、各連結部51a,52aが密着した状態で、締結ボルト53により一体に連結されている。静翼保持環41は、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55とから構成され、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55は、各連結部54a,55aが密着した状態で、締結ボルト56により一体に連結されている。
In the compressor of the gas turbine of the third embodiment, as shown in FIG. 6, the
圧縮機車室21における下部外ケーシング52は、内側に突出する支持フランジ57が設けられ、静翼保持環41における上部内ケーシング54は、外側に突出する支持フランジ58が設けられている。上部内ケーシング54の支持フランジ58が下部外ケーシング52の支持フランジ57上に載置されることで、静翼保持環41が圧縮機車室21に支持されている。
The lower
抽気室25は、仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切られている。各仕切部材61は、上部内ケーシング54の支持フランジ58の上面に配置され、締結ボルトにより固定されている。そして、下部抽気室60は、下部内周抽気室60aと下部外周抽気室60bに区画する隔壁67が設けられている。隔壁67は、半円弧形状をなす板材であって、圧縮機車室21における下部外ケーシング52の内壁面と静翼保持環41における下部内ケーシング55の外壁面との間に配置されている。隔壁67は、平面部が圧縮機車室21における下部外ケーシング52の内壁面から離間すると共に、静翼保持環41における下部内ケーシング55の外壁面から離間し、周方向の各端部が下部外ケーシング52の支持フランジ57に固定されている。また、隔壁67は、所定の位置に排出孔68が設けられており、各抽気孔68は、下部外ケーシング52を貫通して連結された抽気配管(図示略)が連結されている。ここで、隔壁67は、断熱部材とすることが望ましい。
The
そのため、ガスタービンの運転が停止すると、抽気室25内の空気の温度が低下すると共に、高温の空気が上昇する。このとき、抽気室25が仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60に仕切られていることから、下部抽気室60の空気が上部抽気室59へ移動することはなく、上部抽気室59と下部抽気室60における空気は、その部屋内で滞留することとなる。このとき、下部抽気室60における下部内周抽気室60aの空気は、下部外ケーシング52の内壁面に接触し難いことから、熱伝導率が低下して温度低下が抑制される。そのため、上部空間部における空気の温度と下部空間部における空気の温度との偏差が減少し、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55との変形量の偏差が小さくなる。その結果、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間が適正量に維持される。
Therefore, when the operation of the gas turbine is stopped, the temperature of the air in the
このように第3実施形態のガスタービンにあっては、上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切り、抽気室25を隔壁67により下部内周抽気室60aと下部外周抽気室60bに区画している。
Thus, in the gas turbine of the third embodiment, the
従って、ガスタービンの運転停止後、下部抽気室60から上部抽気室59への空気の移動が阻止され、また、下部抽気室60における下部内周抽気室60aの空気が下部外ケーシング52の内壁面に接触し難くて温度低下が抑制され、上部抽気室59と下部抽気室60との温度偏差が減少するため、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を適正量に維持することで、キャットバック変形量を抑制することができる。
Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the movement of air from the
[第4実施形態]
図7は、第4実施形態のガスタービンにおける圧縮機の抽気室を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an extraction chamber of a compressor in the gas turbine according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第4実施形態のガスタービンの圧縮機において、図7に示すように、圧縮機車室21は、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52とから構成され、上部外ケーシング51と下部外ケーシング52は、各連結部51a,52aが密着した状態で、締結ボルト53により一体に連結されている。静翼保持環41は、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55とから構成され、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55は、各連結部54a,55aが密着した状態で、締結ボルト56により一体に連結されている。
In the compressor of the gas turbine of the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the
圧縮機車室21における下部外ケーシング52は、内側に突出する支持フランジ57が設けられ、静翼保持環41における上部内ケーシング54は、外側に突出する支持フランジ58が設けられている。上部内ケーシング54の支持フランジ58が下部外ケーシング52の支持フランジ57上に載置されることで、静翼保持環41が圧縮機車室21に支持されている。
The lower
抽気室25は、仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60とに仕切られている。各仕切部材61は、上部内ケーシング54の支持フランジ58の上面に配置され、締結ボルトにより固定されている。そして、圧縮機は、上部抽気室59の圧縮空気を排出する排気装置71と、ロータ32の停止時に排気装置71を作動する制御装置72とが設けられている。
The
圧縮機車室21は、上部外ケーシング51に上部抽気室59の圧縮空気を排出する複数の排出孔81が設けられ、下部外ケーシング52に下部抽気室60の圧縮空気を排出する複数の排出孔82が設けられている。上部抽気室59の各排出孔81は、冷却空気供給経路83の基端部が連結され、下部抽気室60の排出孔82は、冷却空気供給経路84の基端部が連結されている。各冷却空気供給経路83,84は、先端部がクーラ(図示略)を介してタービンのキャビティに連結されており、圧縮空気をクーラで冷却してタービンのキャビティに供給して冷却可能となっている。
In the
排気装置71は、上部抽気室59の冷却空気供給経路83に対して設けられている。即ち、冷却空気供給経路83は、三方弁91を介して2個の分岐ライン92,93に分岐され、第1分岐ライン92にクーラ94が設けられ、第2分岐ライン93にファン95が設けられている。そして、各分岐ライン92,93は、下流側で合流し、冷却空気供給経路83としてタービンに連結される。
The
また、動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を計測する隙間センサ73が設けられており、計測結果が制御装置72に入力される。制御装置72は、隙間センサ73の計測結果が規定隙間を超えると排気装置71を作動する。
Further, a
そのため、ガスタービンの運転が停止すると、抽気室25内の空気の温度が低下すると共に、高温の空気が上昇する。このとき、抽気室25が仕切部材61により上部抽気室59と下部抽気室60に仕切られていることから、下部抽気室60の空気が上部抽気室59へ移動することはなく、上部抽気室59と下部抽気室60における空気は、その部屋内で滞留することとなる。このとき、制御装置72は、ロータ32の回転が停止すると、排気装置71を作動する。即ち、三方弁91により冷却空気供給経路83と第2分岐ライン93を連通し、ファン95を作動する。すると、上部抽気室59における高温の空気が排出されることから、上部抽気室59の温度と下部抽気室60の温度との偏差が減少する。
Therefore, when the operation of the gas turbine is stopped, the temperature of the air in the
また、制御装置72は、隙間センサ73の計測結果に応じて排気装置71の作動停止を制御する。即ち、隙間センサ73は、動翼24の先端と静翼保持環41における上部内ケーシング54の内壁面との隙間S1を計測するすると共に、動翼24の先端と静翼保持環41における下部内ケーシング55の内壁面との隙間S2を計測している。例えば、制御装置72は、隙間S1と隙間S2の偏差が所定値を超えたら(S1>S2)、排気装置71を作動する。また、制御装置72は、隙間S1が所定値を超えたり、隙間S2が所定値より小さくなったりすると、排気装置71を作動する。逆に、制御装置72は、隙間S1と隙間S2の偏差が所定値以下であれば、また、隙間S1が所定値以下であったり、隙間S2が所定値より大きくなったりすると、排気装置71の作動を停止する。
Further, the
その後、上部内ケーシング54と下部内ケーシング55との変形量の偏差が小さくなることから、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間が適正量に維持される。
Thereafter, since the deviation of the deformation amount between the upper
このように第4実施形態のガスタービンにあっては、上部抽気室59の空気を排出する排気装置71と、ロータ32の停止時に排気装置71を作動する制御装置72とを設けている。
Thus, in the gas turbine of the fourth embodiment, the
従って、ガスタービンの運転停止後、下部抽気室60から上部抽気室59への空気の移動が阻止され、このとき、制御装置72は、排気装置71を作動して上部抽気室59の空気を排出する。すると、上部抽気室59の高温の空気の温度低下を促進することで、上部抽気室59と下部抽気室60との温度偏差が減少するため、静翼保持環41の変形を抑制して動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を適正量に維持することで、ガスタービンの性能を向上することができる。
Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the movement of air from the
また、第4実施形態のガスタービンでは、動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を計測する隙間センサ73を設け、制御装置72は、隙間センサ73の計測結果に基づいて排気装置71の作動停止を制御する。従って、動翼24の先端と静翼保持環41の内壁面との隙間を常時最適範囲に維持することができる。
In the gas turbine of the fourth embodiment, a
[第5実施形態]
図8は、第5実施形態のガスタービンにおけるタービンの近傍を表す断面図、図9は、タービンの冷却室を表す図8のIX−IX断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the vicinity of the turbine in the gas turbine of the fifth embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 8 showing the cooling chamber of the turbine. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第5実施形態のガスタービンにおいて、図8に示すように、タービン13にて、本発明の外部ケーシングは、タービン車室26及び排気車室29により構成され、内部ケーシングは、排気ディフューザ31により構成されている。タービン車室26と排気車室29は、ロータ32の回転軸線回りに円筒形状をなし、軸方向に沿って配置されており、締結ボルト101により一体に連結されている。タービン車室26及び排気車室29は、その内側に円筒形状をなす排気ディフューザ31が固定されることで、タービン車室26及び排気車室29と排気ディフューザ31との間に冷却室102が形成されている。ロータ32は、外周部に複数のディスク103が一体に連結されている。複数の静翼体104と複数の動翼体105は、排気ディフューザ31の内側に排気ガスBの流動方向に沿って交互に配設されている。静翼体104は、複数の静翼27が周方向に均等間隔で配置され、ロータ32側の基端部がリング形状をなす内側シュラウド106に固定され、排気ディフューザ31側の先端部がリング形状をなす外側シュラウド107に固定されて構成されている。そして、静翼体104は、外側シュラウド107を介して翼環108に支持されている。
In the gas turbine of the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, in the
動翼体105は、複数の動翼28が周方向に均等間隔で配置され、基端部がディスク103の外周部に固定され、先端部が翼環108側の内周面に対向して配置されている。この場合、各動翼28の先端と翼環108の内周面との間に、所定の隙間(クリアランス)が確保されている。
The moving
タービン13は、タービン車室26によりガス通路109が形成されており、このガス通路109に複数の静翼体104と複数の動翼体105が排気ガスBの流動方向に沿って交互に配設されている。排気ディフューザ31は、円筒形状(環状)をなす外側ディフューザ111と内側ディフューザ112がストラットカバー(ストラットシールド)113により連結されて構成されている。ストラットカバー113は、円筒形状または楕円筒形状などの中空構造をなし、径方向に対して周方向に所定角度だけ傾斜しており、排気ディフューザ31の周方向に均等間隔で複数設けられている。排気ディフューザ31は、外側ディフューザ111の径方向の内側に内側ディフューザ112が配置されることで、その間にガス流路109が形成されている。
In the
なお、ロータ32は、軸受部34より回転自在に支持され、軸受部34はストラット114を介して排気車室29から支持されている。ストラットカバー113は、内部にストラット114が配設されている。ストラットカバー113とストラット114の間には、冷却室102に連通する冷却ガス通路115が形成されている。
Note that the
排気ディフューザ31の外側ディフューザ111は、前端部がタービン車室26側に延出され、翼環108に当接している。そのため、タービン車室26と排気車室29と翼環108と外側ディフューザ111により冷却室102が区画されている。冷却室102は、軸方向のストラット114に対応する位置で、図示しない冷却空気導入口が複数設けられている。
The
ところで、タービン13にて、図9に示すように、タービン車室26は、半円形状をなす上部外ケーシング121と下部外ケーシング122とから構成されている。上部外ケーシング121と下部外ケーシング122は、それぞれ周方向の各端部に連結部121a,122aが設けられている。そして、上部外ケーシング121と下部外ケーシング122は、各連結部121a,122aが密着した状態で、締結ボルト123により一体に連結されている。
Incidentally, in the
一方、排気ディフューザ31の外側ディフューザ111は、半円形状をなす上部内ケーシング124と下部内ケーシング125とから構成されている。上部内ケーシング124と下部内ケーシング125は、それぞれ周方向の各端部に連結部124a,125aが設けられている。そして、上部内ケーシング124と下部内ケーシング125は、各連結部124a,125aが密着した状態で、締結ボルト126により一体に連結されている。
On the other hand, the
また、タービン車室26における下部外ケーシング122は、連結部122aにおける内壁面から径方向の内側に突出する支持フランジ(第2フランジ)127が設けられている。また、外側ディフューザ111における上部内ケーシング124は、連結部124aから径方向の外側に突出する支持フランジ(第1フランジ)128が設けられている。そして、上部内ケーシング124の支持フランジ128が下部外ケーシング122の支持フランジ127上に載置されることで、外側ディフューザ111がタービン車室26に支持されている。
Further, the lower
タービン13は、冷却室102を上部冷却室(上部空間部)129と下部冷却室(下部空間部)130とに仕切る仕切部材131が設けられている。
The
各仕切部材131は、平面視が矩形の板形状をなし、リング形状をなす冷却室102における左右の側部を閉止するように水平に配置されている。具体的に、各仕切部材131は、上部外ケーシング121の内壁面と上部内ケーシング124における連結部124aの外壁面との間に嵌合し、冷却室102の軸方向長さより長い長さに設定されている。仕切部材131は、上部内ケーシング124の支持フランジ128の上面に配置され、締結ボルト(図示略)により上部外ケーシング121及び上部内ケーシング124に固定されている。
Each
そのため、ガスタービンの運転が停止すると、冷却室102内の空気の温度が低下すると共に、高温の空気が上昇する。このとき、冷却室102が仕切部材131により上部冷却室129と下部冷却室130に仕切られていることから、下部冷却室130の空気が上部冷却室129へ移動することはなく、上部冷却室129と下部冷却室130における空気は、その部屋内で滞留することとなる。そのため、上部冷却室129における空気の温度と下部冷却室130における空気の温度との偏差が減少し、上部内ケーシング124と下部内ケーシング125との変形量の偏差が小さくなる。その結果、外側ディフューザ111の変形を抑制して動翼28の先端と外側ディフューザ111の内壁面との隙間が適正量に維持される。
For this reason, when the operation of the gas turbine stops, the temperature of the air in the
このように第5実施形態のガスタービンにあっては、タービン13にて、ロータ32と、タービン車室26と、排気ディフューザ31と、複数の静翼体104と、複数の動翼体105とを設け、タービン車室26と排気ディフューザ31との間に設けられた冷却室102を上部冷却室129と下部冷却室130とに仕切る仕切部材131とを設けている。
As described above, in the gas turbine according to the fifth embodiment, in the
従って、ガスタービンの運転停止後、下部冷却室130から上部冷却室129への空気の移動が阻止され、上部冷却室129と下部冷却室130との温度偏差が減少するため、排気ディフューザ31の変形を抑制して動翼28の先端と外側ディフューザ111の内壁面との隙間を適正量に維持することで、ガスタービンの性能を向上することができる。
Therefore, after the operation of the gas turbine is stopped, the movement of air from the
なお、上述した実施形態では、仕切部材により空間部を上部空間部と下部空間部との2個の空間部に仕切ったが、仕切る空間部の数は、2個に限定れるものではなく、3個以上に仕切ってもよい。 In the above-described embodiment, the space portion is divided into two space portions, that is, the upper space portion and the lower space portion by the partition member, but the number of space portions to be divided is not limited to two. You may partition into more than one.
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
14 車室
20 空気取入口
21 圧縮機車室
22 入口案内翼
23 静翼
24 動翼
25 抽気室
26 タービン車室
27 静翼
28 動翼
29 排気車室
30 排気室
31 排気ディフューザ
32 ロータ(回転軸)
33,34 軸受部
35,36,37 脚部
41 静翼保持環
42 ディスク
43 静翼体
44 動翼体
45 内側シュラウド
46 外側シュラウド
47 空気通路
48 抽気通路
51,121 上部外ケーシング
51a,52a,121a,122a 連結部
52,122 下部外ケーシング
53,56,123,126 締結ボルト
54,124 上部内ケーシング
54a,55a,124a,125a 連結部
55,125 下部内ケーシング
57,127 支持フランジ(第2フランジ)
58,128 支持フランジ(第1フランジ)
59 上部抽気室(上部空間部)
60 下部抽気室(下部空間部)
61,131 仕切部材
65,66 断熱部材
67 隔壁
68 排出孔
71 排気装置
72 制御装置
73 隙間センサ
81,82 排出孔
83,84 冷却空気供給経路
91 三方弁
92,93 分岐ライン
94 クーラ
95 ファン
101 締結ボルト
102 冷却室
103 ディスク
104 静翼体
105 動翼体
106 内側シュラウド
107 外側シュラウド
108 翼環
109 ガス通路
111 外側ディフューザ
112 内側ディフューザ
113 ストラットカバー
114 ストラット
115 冷却ガス通路
129 上部冷却室(上部空間部)
130 下部冷却室(下部空間部)
DESCRIPTION OF
33, 34
58,128 Support flange (first flange)
59 Upper bleed chamber (upper space)
60 Lower extraction chamber (lower space)
61,131
130 Lower cooling chamber (lower space)
Claims (8)
前記回転軸の外周側でリング形状をなすガス通路を形成する内部ケーシングと、
前記回転軸の外周部に軸方向に所定間隔をあけて固定されて前記ガス通路に配置される複数の動翼体と、
前記複数の動翼体の間で前記内部ケーシングに固定されて前記ガス通路に配置される複数の静翼体と、
前記内部ケーシングの外周側でリング形状をなす空間部を形成する外部ケーシングと、
前記空間部を上部空間部と下部空間部とに仕切る仕切部材と、
を備えることを特徴とするガスタービン。 A rotation axis;
An inner casing forming a gas passage having a ring shape on the outer peripheral side of the rotating shaft;
A plurality of rotor blades fixed to the outer periphery of the rotating shaft at predetermined intervals in the axial direction and disposed in the gas passage;
A plurality of stationary blade bodies fixed to the inner casing between the plurality of blade bodies and disposed in the gas passage;
An outer casing that forms a ring-shaped space on the outer peripheral side of the inner casing;
A partition member that partitions the space portion into an upper space portion and a lower space portion;
A gas turbine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015018885A JP6280880B2 (en) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | gas turbine |
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