JP2016503855A

JP2016503855A - ガスタービンエンジンのベーンキャリア温度制御システム

Info

Publication number: JP2016503855A
Application number: JP2015549620A
Authority: JP
Inventors: ヴィンセント・ピー・ラウレロ; コク−ムン・タム
Original assignee: シーメンスアクティエンゲゼルシャフト
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2016-02-08
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: RU2015129105A; SA515360558B1; WO2014100164A1; US20140311157A1; US9562475B2; JP6165879B2; CN104884767B; EP2935831A1; CN104884767A; RU2626923C2

Abstract

本発明は、複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと、燃焼セクションと、複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと、回転可能とされるロータとを含んでいる、ガスタービンエンジンのベーンキャリア温度制御システムに関する。第１のベーンキャリア冷却空気源が、圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分をベーンキャリアの第１のセクションに供給する。第２のベーンキャリア冷却空気源が、圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分を、高温の作動ガスがタービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向において第１のセクションから離隔している、ベーンキャリアの第２のセクションに供給する。空気温度制御システムが、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分及び第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御する。

Description

本発明は、ガスタービンエンジンのベーンキャリア温度制御システムであって、ガスタービンエンジンのタービンセクションのベーンキャリアの段に供給される冷却空気の少なくとも一部の温度を制御するベーンキャリア温度制御システムに関する。

ガスタービンエンジンの動作の際に、空気は、圧縮セクションで加圧された後に、燃料と混合され、燃焼セクションで燃焼されることによって、高温の燃焼ガスが発生される。燃焼セクションの１つ以上の燃焼器は、高温の燃焼ガスをガスタービンエンジンのタービンセクションに供給し、タービンセクションにおいて高温の燃焼ガスを膨張させることによって、燃焼ガスからエネルギが抽出され、最終的に電気を生産するために利用される出力を得ることができる。ガスタービンエンジン内部において、特に燃焼器及びタービンセクション内部において動作温度が高いことに起因して、選択されたエンジン部品が、例えば圧縮セクションから抽出された空気のような冷却流体によって冷却される。

本発明では、ベーンキャリア温度制御システムは、複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと、燃焼セクションと、複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと、回転可能とされるロータとを含んでいる。ベーンキャリア温度制御システムは、ロータ冷却空気をロータに供給するロータ冷却空気源と、第１のベーンキャリア冷却空気源と、第２のベーンキャリア冷却空気源と、空気温度制御システムとを備えている。第１のベーンキャリア冷却空気源は、圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分をベーンキャリアの第１のセクションに供給し、ベーンキャリアが、タービンセクションの内部において複数の翼列を支持している。第２のベーンキャリア冷却空気源は、圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分をベーンキャリアの第２のセクションに供給する。第２のセクションが、高温の作動ガスがタービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向において第１のセクションから離隔している。空気温度制御システムは、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分及び第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するために設けられている。

本発明の第２の実施態様では、ベーンキャリア温度制御システムは、複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと燃焼セクションと複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと回転可能とされるロータとを含んでいる、ガスタービンエンジンに設けられている。ベーンキャリア温度制御システムは、ロータ冷却空気をロータに供給するロータ冷却空気源と、第１のベーンキャリア冷却空気源と、第２のベーンキャリア冷却空気源と、第３のベーンキャリア冷却空気源と、空気温度制御システムとを備えている。第１のベーンキャリア冷却空気源は、圧縮空気が圧縮セクションを通じて流れる方向に関する圧縮セクションの上流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分を、高温の作動ガスがタービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向に関するベーンキャリアの下流セクションに供給する。ここで、ベーンキャリアが、タービンセクションの内部において複数の翼列を支持している。第２のベーンキャリア冷却空気源は、圧縮空気が圧縮セクションを通じて流れる方向に関する、圧縮セクションの下流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分を、アキシアル方向におけるベーンキャリアの上流セクションに供給する。第３のベーンキャリア冷却空気源は、圧縮空気が圧縮セクションを通じて流れる方向に関する圧縮セクションの中間セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第３の部分を、アキシアル方向におけるベーンキャリアの中間セクションに供給する。空気温度制御システムは、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分、第２の部分、及び第３の部分のうち少なくとも１つの部分の温度が、所定位置において、ロータ冷却空気の温度に対して所定の温度差の範囲内にあるように、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分、第２の部分、及び第３の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するための熱交換器を含んでいる。

本発明の第３の実施態様では、複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと燃焼セクションと複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと回転可能とされるロータとを具備するガスタービンエンジンを動作させるための方法が提供される。ロータ冷却空気は、ロータに供給される。圧縮空気が圧縮セクションを通じて流れる方向に関する圧縮セクションの上流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分が、高温の作動ガスがタービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向に関するベーンキャリアの下流セクションに供給される。圧縮空気が圧縮セクションを通じて流れる方向に関する圧縮セクションの下流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分が、アキシアル方向におけるベーンキャリアの上流セクションに供給される。ベーンキャリア冷却空気の第１の部分、第２の部分、及び第３の部分のうち少なくとも１つの部分の温度が、所定位置において、ロータ冷却空気の温度に対して所定の温度差の範囲内にあるように、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分、第２の部分、及び第３の部分のうち少なくとも１つの部分の温度が制御される。

本明細書の末尾には、本発明に特に注目すると共に本発明を明確に規定する特許請求の範囲が添付されているが、本発明については、添付図面に関連する以下の説明から理解することができる。図面では、類似する参照符号が類似する構成要素を特定している。

本発明の一の実施例におけるベーンキャリア温度制御システムを含む、ガスタービンエンジンの概略図である。図１の部分拡大図である。図１の部分拡大図である。図１の部分拡大図である。本発明の他の実施例におけるガスタービンエンジンで利用するためのベーンキャリア温度制御システムの概略図である。

好ましい実施例についての以下の詳細な説明では、本出願の一部分を形成している添付図面を参照する。添付図面は、限定することを意図せず、図解することを目的として、本発明を具体化した好ましい実施例を表わす。他の実施例が利用可能であり、本発明の技術的思想及び技術的範囲を逸脱することなく、変更することができることに留意すべきである。

図１は、本発明におけるガスタービンエンジン１０を表わす。ガスタービンエンジン１０は、圧縮セクション１２と、複数の燃焼器１６（単一の燃焼器１６のみを図１に表わす）を含んでいる燃焼セクション１４と、タービンセクション１８とを備えている。好ましくは、本発明におけるガスタービンエンジン１０は、ガスタービンエンジン１０の内部においてアキシアル方向を規定しているガスタービンエンジン１０の長手方向軸線Ｌ_Ａの周りに配置されている、環状列の燃焼器１６を備えていることに留意すべきである。ここで、アキシアル方向は、圧縮空気Ｃ_Ａが圧縮セクション１２を通じて流れる方向と、高温の作動ガスＨ_Ｇがタービンセクション１８を通じて流れる方向とを規定している。一般に、このような構成は、環状筒型燃焼システム（can-annular combustion system）”と呼称される。

圧縮セクション１２は、流入空気を導入し加圧する。当該流入空気の少なくとも一部分は、燃焼器１６に輸送するために、燃焼器シェル２０に向かって方向づけられる。以下に説明するように、加圧空気の残り部分は、ガスタービンエンジン１０の内部の様々な構成部品を冷却するために、圧縮セクション１２から抽出される。図２Ａ及び図２Ｂに表わすように、図示の典型的なガスタービンエンジンの構成では、圧縮セクション１２は、１３段１２Ａ〜１２Ｍを含んでいる。段１２Ａ〜１２Ｍそれぞれは、タービンロータ２６に結合されている回転圧縮機翼列と、静翼列とを含んでおり、タービンロータ２６は、長手方向軸線Ｌ_Ａに沿ってガスタービンエンジン１０を貫通してアキシアル方向に延在している、回転可能とされるシャフト２８に対して平行に延在している。また、図２Ａに表わすように、図１に表わす典型的なガスタービンエンジン１０は、アキシアル方向において第１の段１２Ａの前方に配置されている入口案内翼Ｉ_ＧＶから成る列を含んでいる。

圧縮セクション１２からの圧縮空気Ｃ_Ａは、燃焼器１６に流入すると、燃料と混合され、本明細書では高温の作動ガスとも呼称される高温の燃焼ガスを生成するために点火される。高温作動ガスは、燃焼器１６それぞれの内部において高速で且つ乱流状態で流れる。その後に、図２Ｃに表わすように、燃焼器１６それぞれの内部における燃焼ガスは、移行ダクト３０それぞれを通じて流れ、燃焼ガスを膨張させることによって当該燃焼ガスからエネルギを抽出するタービンセクション１８に至る。燃焼ガスから抽出されたエネルギの一部は、タービンロータ２６を、対応して圧縮機翼列を回転させるために利用される。

図２Ｃに表わすように、図示の典型的なエンジン構成では、タービンセクション１８は４つの段１８Ａ〜１８Ｄを含んでいる。段１８Ａ〜１８Ｄそれぞれが、静翼列３２Ａ〜３２Ｄと動翼列３６Ａ〜３６Ｄとを含んでおり、静翼列３２Ａ〜３２Ｄは、静翼列３２Ａ〜３２Ｄのラジアル方向外方に配置されているベーンキャリア３４によって支持されており、動翼列３６Ａ〜３６Ｄは、タービンロータ２６に結合されている。図２Ｃに表わすように、ベーンキャリア３４は、静翼列３２Ａ〜３２Ｄそれぞれについて分割部分３４Ａ〜３４Ｄを含んでいるか、又は、より少ない部分を含んでいるが、部分それぞれが、少なくとも１つの静翼列３２Ａ〜３２Ｄを支持している。さらに、ベーンキャリア３４の分割部分３４Ａ〜３４Ｄは、連続的な円筒状部材を備えているか、又は、隣り合う周方向セグメント同士の間に形成されている略アキシアル方向に延在しているスロットを具備する、複数の周方向セグメントから形成されている。

ガスタービンエンジン１０の内部構成部品に冷却空気を供給するための、本発明の一の実施態様におけるベーンキャリア温度制御システム４０について説明する。

上述のように、ガスタービンエンジン１０の様々な内部構成部品を冷却するために、加圧空気の一部が圧縮機セクション１２から抽出される。例えば、本発明の一の実施態様では、以下に詳述するように、圧縮空気の第１の部分が、上流セクション若しくは上流段又は圧縮機セクション１２から抽出される。圧縮セクション１２は、タービンセクション１８の下流段に対応するベーンキャリア３４の下流セクションに供給するための、ベーンキャリア温度制御システム４０の第１のベーンキャリア冷却空気源４２を備えている（図２Ｂ参照）。圧縮空気の第２の部分は、下流セクション若しくは下流段又は圧縮セクション１２から抽出される。圧縮セクション１２は、タービンセクション１８の上流段に対応するベーンキャリア３４の上流セクションに供給するための、ベーンキャリア温度制御システム４０の第２のベーンキャリア冷却空気源４８を備えている（図２Ｂ参照）。圧縮空気の第３の部分は、中間セクション若しくは中間段又は圧縮セクション１２から抽出される。圧縮セクション１２は、タービンセクション１８の中間段に対応するベーンキャリア３４の中間セクションに供給するための、ベーンキャリア温度制御システム４０の第３のベーンキャリア冷却空気源５４を備えている（図２Ｂ参照）。

特に図示の実施例では、抽出された圧縮空気の第１の部分は、第５の圧縮段１２Ｅから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１とされ（図２Ｂ参照）、第５の圧縮段１２Ｅは、第１のベーンキャリア冷却空気源４２を備えている。図示の実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１は、第１の配管システム４４を介して、第４のタービン段１８Ｄ及び第４のベーンキャリア部分３４Ｄに対応するベーンキャリア３４の第１のセクション４６に供給される（図２Ｃ参照）。

抽出された圧縮空気の第２の部分は、第１１の圧縮段１２Ｋから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２とされ（図２Ｂ参照）、第１１の圧縮段１２Ｋは、第２のベーンキャリア冷却空気源４８を備えており、圧縮空気Ｃ_Ａが圧縮セクション１２を通じて流れる方向において、第５の圧縮段１２Ｅから離隔配置されている。図示の実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２は、第２の配管システム５０を介して、第２のタービン段１８Ｂ及び第２のベーンキャリア部分３４Ｂに対応するベーンキャリア３４の第２のセクション５２に供給される（図２Ｃ参照）。第２のタービン段１８Ｂは、高温の作動ガスＨ_Ｇがタービンセクション１８を通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向において第４のタービン段１８Ｄから離隔配置されている。

抽出された圧縮空気の第３の部分は、第８の圧縮段１２Ｈから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３とされ（図２Ｂ参照）、第８の圧縮段１２Ｈは、第３のベーンキャリア冷却空気源５４を備えており、圧縮空気Ｃ_Ａが圧縮セクション１２を通じて流れる方向において、第５の圧縮段１２Ｅ及び第１１の圧縮段１２Ｋから離隔配置されている。図示の実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３は、第３の配管システム５６を介して、第３のタービン段１８Ｃ及び第３のベーンキャリア部分３４Ｃに対応するベーンキャリア３４の第３のセクション５８に供給される（図２Ｃ参照）。第３のタービン段１８Ｃは、アキシアル方向において、第２のタービン段１８Ｂ及び第４のタービン段１８Ｄから離隔配置されている。本明細書で説明する圧縮器とベーンキャリア冷却空気の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれに関連するタービン段とが、例示的なものであり、ベーンキャリア冷却空気の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３が、任意の適切な圧縮器及び／又はタービン段に関連していることに留意すべきである。

さらに、図２Ｂ及び図２Ｃに表わすように、ベーンキャリア温度制御システム４０は、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡをタービンロータ２６に供給するロータ冷却空気源７０を備えている。図２Ｃに表わすように、図示の実施例では、ロータ冷却空気源７０は燃焼器シェル２０を備えており、燃焼器シェル２０の内部において、圧縮空気の一部が第４の配管システム７２によって抽出され、外部冷却器７４内で冷却される。その後に、従来技術に基づく方法によって、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡはタービンロータ２６に供給される。図１に表わす実施例では、タービンロータ２６は、第４の配管システム７２と連通している複数のロータ冷却空気配管７６を備えている（一のロータ冷却空気配管７６のみを図１、図２Ｂ、及び図２Ｃに表わす）。

また、図２Ｃに表わすように、本発明におけるベーンキャリア温度制御システム４０は、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するための熱交換器８２を具備する空気温度制御システム８０を備えている。図示の実施例では、熱交換器８２は、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及びベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２の温度を制御する。具体的には、当該実施例における熱交換器８２は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するために、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１を冷却剤として利用する。圧縮セクション１２の上流セクションすなわち図示の実施例における第５の圧縮段１２Ｅから抽出される、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１が、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２の下流セクションすなわち図示の実施例における第１１の圧縮段１２Ｋから抽出されるベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２より低温であるので、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するために、熱交換器８２において冷却剤として利用可能とされる。言い換えれば、それぞれの抽出位置におけるベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１とベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２との温度差を考慮すれば、当業者であれば容易に理解可能であるように、圧縮空気が圧縮空気Ｃ_Ａの流れ方向において移動し、圧縮セクション１２において圧縮されるので、圧縮空気は加熱される。

ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するために、熱交換器８２において冷却剤として利用されるが、他の構成であっても良い。例えば、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１は、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３を冷却するために、熱交換器において冷却剤として利用され、及び／又は、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するために、熱交換器において冷却剤として利用される。

さらに、図２Ｃに表わす空気温度制御システム８０は、任意に、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２をさらに冷却するために、二次冷却器８４を含んでいる。ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１が好ましい温度より高い温度に加熱されず、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１がベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を所望の温度に至るまで冷却するための容量を有していない場合に、二次冷却器８４は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を所定の温度に至るまで冷却するために必要とされる。二次冷却器８４は、例えば周囲空気を、ミストを、蒸気を、又はベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するために冷却剤として燃焼器１６に供給される燃料を利用することができる。

本発明の当該実施例における空気温度制御システム８０の主要機能は、所定の位置においてベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及びベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２それぞれとロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度との温度差が、所定の温度差の範囲内に、例えば約２５℃以内の範囲にあるように、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及びベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２の温度を制御することである。好ましくは、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３が抽出された場合に、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３とロータ冷却空気Ｒ_ＣＡとの温度差が所定の温度差の範囲内にあるように、当該実施例におけるベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３の抽出位置が選定されることに留意すべきである。これにより、空気温度制御システム８０が、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３を加熱又は冷却するために必要とされなくなる。好ましくは、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の温度が、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度より低いことに留意すべきである。

一の実施例では、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡがタービンセクション１８に配置されているタービンロータ２６の一部分に導かれる場合に、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれの温度とロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度との温度差が所定の範囲内とされるように、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の温度は制御又は抽出される。すなわち、当該実施例の所定位置は、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡがタービンセクション１８に配置されているタービンロータ２６の一部分に導かれる位置とされる。

他の実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれがベーンキャリア３４に供給される位置に対応するアキシアル方向位置において、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の温度それぞれとロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度との温度差が所定の範囲内とされるように、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の温度が制御又は抽出される。すなわち、当該実施例に従った所定の位置は、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれがベーンキャリア３４に供給される位置に対応するアキシアル方向位置とされる。言い換えれば、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡがタービンロータ２６に導入され、タービンロータ２６を通じてアキシアル方向下流に移動するので、タービンロータ２６を冷却した結果として、及び、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの速度をタービンロータ２６の回転速度に到達させるというタービンロータ２６の仕事によって、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡは加熱される。従って、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２がベーンキャリア３４に導入される位置に対応するアキシアル方向位置に、すなわち、図示の実施例における第２のタービン段１８Ｂにロータ冷却空気Ｒ_ＣＡが到達するまでは、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度は、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡがタービンロータ２６に導入されたときの温度より高い。同様に、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３がベーンキャリア３４に導入される位置に対応するアキシアル方向位置に、すなわち、図示の実施例における第３のタービン段１８Ｃにロータ冷却空気Ｒ_ＣＡが到達するまでは、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度でさえも、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡが第２のタービン段１８Ｂに到達したときの温度より高い。同様に、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１がベーンキャリア３４に導入される位置に対応するアキシアル方向位置に、すなわち、図示の実施例における第４のタービン段１８Ｄにロータ冷却空気Ｒ_ＣＡが到達するまでは、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度でさえも、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡが第３のタービン段１８Ｃに到達したときの温度より高い。従って、空気温度制御システム８０と当該実施例におけるベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３についての抽出位置とは、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれがベーンキャリア３４に供給される位置に対応するアキシアル方向位置において、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれの温度とロータ冷却空気Ｒ_ＣＡとの温度差が所定の範囲内とされるように構成されている。本発明の実施態様における典型的な温度については、以下に説明する。

図２Ｃに表わすように、ベーンキャリア温度制御システム４０は、第１の配管システム４４及び第２の配管システム５０から分岐された一組のバイパス回路８６，８８を備えている。バイパス回路８６，８８は、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及びベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２に熱交換器８２を選択的に迂回させるための弁８６Ａ，８８Ａを含んでいる。ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１を加熱すること、及び／又は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却することが必要でないか若しくは理想的でない動作状態において、弁８６Ａ，８８Ａは、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及びベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２に熱交換器８２及び二次冷却器８４を迂回させるように開く。例えば、ガスタービンエンジン１０のベースロード運転として知られている、全負荷運転より小さい負荷の運転の際に、具体的にはスタートアップ運転の際に、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１を加熱すること、及び／又は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却することが必要でないか若しくは望ましくない。例えばスタートアップ運転の際には、タービンセクション１８の動翼列３６Ａ〜３６Ｄの先端から離隔するようにベーンキャリア３４を熱膨張させることによって、動翼の先端が動翼列３６Ａ〜３６Ｄからラジアル方向外方に配置されているリングセグメントと擦れることを防止するために、より高い温度でベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２をベーンキャリア３４の第２のセクション５２に供給することが望ましい。

本発明の当該実施例におけるガスタービンエンジン１０を運転するための方法について説明する。全負荷運転又はベースロード運転である第１の動作モードの際には、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３が、上述の本発明の典型的な実施例における第５，第１１、及び第８の圧縮段１２Ｅ，１２Ｋ，１２Ｈそれぞれに設けられた第１〜第３のベーンキャリア冷却空気源４２，４８，５４から抽出される。ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の典型的な抽出温度はそれぞれ、約１９５℃、約３７０℃、及び約２８５℃とされるが、当該抽出温度は、エンジン毎に異なるものであり、ガスタービンエンジン１０の動作モードに依存する。さらに、第１〜第３のベーンキャリア冷却空気源４２，４８，５４として選定された圧縮段は、例えばロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度及び／又はベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれの理想温度に依存する。

ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３は、第１〜第３の配管システム４４，５０，５６それぞれを通じてガスタービンエンジン１０のタービンセクション１８に向かって輸送される。本発明の当該実施例では、第１の動作モードの際に、バイパス回路８６，８８の弁８６Ａ，８８Ａが閉じられているので、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及び第２の部分Ｖ_Ａ２が熱交換器８２を通過し、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２が空気温度制御システム８０の二次冷却器８４を通過する。

ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及び第２の部分Ｖ_Ａ２が空気温度制御システム８０を通過した場合に、好ましくは、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれの温度が、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡに対して約２５℃以内の範囲にある。本発明の一の典型的な実施態様ではその温度が約３１０℃であるロータ冷却空気Ｒ_ＣＡがタービンセクション１８に配置されているタービンロータ２６の一部分に流入するからであり、又は、上述のようにベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３がベーンキャリア３４に導入される位置に対応するアキシアル方向位置において、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度が、第２のタービン段１８Ｂにおいて約３１０℃より僅かに高く、第３のタービン段１８Ｃにおいて第２のタービン段１８Ｂより僅かに高く、且つ、第４のタービン段１８Ｄにおいて第３のタービン段１８Ｃより僅かに高いからである。例えば、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度は、第２のタービン段１８Ｂにおいて約３２０℃〜約３３０℃とされ、第３のタービン段１８Ｃにおいて約３３０℃〜約３４０℃とされ、第４のタービン段１８Ｄにおいて約３４０℃〜約３５０℃とされるが、これら温度範囲は典型的なものであり、当該温度範囲が重なっていても、上述の温度範囲から大きく異なっていても良い。上述のように、好ましくは、当該実施例におけるベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３の抽出位置は、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３が抽出された際にベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３がロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度に対して約２５℃以内の範囲にあるように選定される。これにより、空気温度制御システム８０が、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３を加熱又は冷却するために必要とされない。

ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３は、その後に、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３のためのベーンキャリア３４のセクションそれぞれに供給される。図示の典型的な実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１は、第４のタービン段１８Ｄ及び第４のベーンキャリア部分３４Ｄに対応するベーンキャリア３４の第１のセクション４６に供給され、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２は、第２のタービン段１８Ｂ及び第２のベーンキャリア部分３４Ｂに対応するベーンキャリア３４の第２のセクション５２に供給され、ベーンキャリア冷却空気の第３の部分Ｖ_Ａ３は、第３のタービン段１８Ｃ及び第３のベーンキャリア部分３４Ｃに対応するベーンキャリア３４の第３のセクション５８に供給される。

例えばスタートアップ運転のような、全負荷運転より小さい負荷の運転であるガスタービンエンジン１０の第２の動作モードの際には、バイパス回路８６，８８の弁８６Ａ，８８Ａが開いているので、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及び第２の部分Ｖ_Ａ２の大部分が、空気温度制御システム８０の熱交換器８２及び二次冷却器８４を迂回する。すなわち、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及び第２の部分Ｖ_Ａ２が熱交換器８２を通じて流れる場合より弁８６Ａ，８８Ａを通過する場合において、流量制限が小さい。但し、ベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１及び第２の部分Ｖ_Ａ２の残り部分は熱交換器８２を通過する。このような条件下においては、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３は、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３それぞれの抽出温度で、ベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８それぞれに供給される。

ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度に対して実質的に温度整合（thermal match）している温度を有しているベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３によってベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８を冷却することは、ベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８それぞれとタービンロータ２６とに起因する熱膨張の一様性を一層高めるという効果を有しており、すなわち、ベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８に供給されるベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３の温度が制御されない構成とは対照的である。ベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８それぞれとタービンロータ２６とに起因する熱膨張の一様性を一層高めることは、ベーンキャリア３４の第１〜第３のセクション４６，５２，５８が異なる比率で熱膨張することに起因して発生する問題、例えばガスタービンエンジン１０を囲んでいるケーシングの捩じれ、及び／又はタービンセクション１８内における動翼３６Ａ〜３６Ｄのラジアル方向外方に配置されている環状セグメントに対する動翼３６Ａ〜３６Ｄの先端の擦れを低減又は防止する。これにより、これら構成部品の製品寿命が伸び、全負荷運転の際に小さいブレード先端の間隙が維持されるので、エンジン効率を改善することができる。動翼３６Ａ〜３６Ｄの先端が環状セグメントを擦ることを低減／防止することによって、過熱に起因する当該先端の酸化を低減／防止することもできる。さもなければ、これら構成部品の擦れによって、動翼３６Ａ〜３６Ｄの先端に形成された冷却穴が塞がれるからである。

本発明の一の実施態様では、第１のタービン段１８Ａ及び第２のタービン段１８Ｂに関連するベーンキャリア３４のセクションは、共に結合されているか、さもなければ当該セクションが互いに構造的に連結されているように互いに関連している。また、ベーンキャリア３４の第２のセクション５２に輸送されるベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２は、第１のタービン段１８Ａ及び第１のベーンキャリア部分３４Ａに関連するベーンキャリア３４のセクションに影響を及ぼす。さらに、第１のタービン段１８Ａ及び第１のベーンキャリア部分３４Ａに関連するベーンキャリア３４のセクションは、当該セクションが熱膨張せず、リングのように収縮しないようにスロットに挿入されている。さらに、圧縮セクション１２から抽出された冷却空気は、例えば第１３の圧縮段１２Ｍから、第１のタービン段１８Ａ及び第１のベーンキャリア部分３４Ａに関連するベーンキャリア３４のセクションに供給される。

さらに、図示の実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第１〜第３の部分Ｖ_Ａ１〜Ｖ_Ａ３が圧縮セクション１２から抽出され、ベーンキャリア３４に供給されるが、多少のベーン冷却空気が圧縮セクション１２から抽出され、ベーンキャリア３４に供給されても、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱しない。例えば、ベーンキャリア冷却空気の２つの部分のみが圧縮セクション１２から抽出され、ベーンキャリア３４に供給されても良い。空気温度制御システム８０は、ベーンキャリア冷却空気の少なくとも１つの部分が本明細書で説明したロータ冷却空気Ｒ_ＣＡの温度に対して実質的に温度整合するように、ベーンキャリア冷却空気の少なくとも１つの部分を制御するために利用される。このような典型的な構成では、ベーンキャリア冷却空気の部分のうち一の部分が、ベーンキャリア冷却空気の他の部分を冷却するために熱交換器で利用され、及び／又は、他の適切な外部冷却源が、以下においてさらに詳述するように利用される。

図３は、本発明の他の実施例におけるベーンキャリア温度制御システム１４０を表わす。図３においては、同一の構成部材に対して、１００加算された参照符号が付されている。図１及び図２Ａ〜図２Ｃに表わす上述の構造と相違する構造についてのみ、図３を参照しつつ具体的に説明する。図１及び図２Ａ〜図２Ｃに表わす実施例から変更されていない当該実施例におけるガスタービンエンジン１１０の部品については、明瞭性を考慮して図示しない。

図３に表わす実施例では、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するための冷却剤として、熱交換器１８２においてベーンキャリア冷却空気の第１の部分Ｖ_Ａ１を利用するのではなく、当該実施例における空気温度制御システム１８０の熱交換器１８２は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するための冷却剤として、外部冷却源Ｅ_ＣＳを利用する。図３に表わす実施例における外部冷却源Ｅ_ＣＳは、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するための冷却剤として、周囲空気を利用するが、例えばミスト、蒸気、水、燃焼器１１６に供給するための燃料のような他の適切な流体も利用可能とされる。代替的には、ロータ冷却空気Ｒ_ＣＡを冷却するための外部冷却器１７４は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却するための外部冷却源Ｅ_ＣＳとしても機能する。

図３に表わすように、当該実施例におけるベーンキャリア温度制御システム１４０は、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２に熱交換器１８２を選択的に迂回させるための弁１８８Ａを具備するバイパス回路１８８を含んでいる。弁１８８Ａは、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却することが必要とされないか又は望ましくない特定の運転状態において、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２の大部分に熱交換器１８２を迂回させるために開かれる。上述のように、例えばスタートアップ運転のような、ガスタービンエンジン１１０が全負荷運転より小さい負荷で動作している際に、ベーンキャリア冷却空気の第２の部分Ｖ_Ａ２を冷却することが必要とされないか又は望ましくない場合がある。

本発明の特定の実施例について図解及び説明したが、当業者にとっては、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく様々な変化及び変更が明白である。従って、特許請求の範囲では、本発明の技術的範囲にあるこのような変化及び変更のすべてが保護される。

１０ガスタービンエンジン
１２圧縮セクション
１２Ａ段（第１の段）
１２Ｂ段
１２Ｃ段
１２Ｄ段
１２Ｅ段（第５の圧縮段）
１２Ｆ段
１２Ｇ段
１２Ｈ段（第８の圧縮段）
１２Ｉ段
１２Ｊ段
１２Ｋ段（第１１の圧縮段）
１２Ｌ段
１２Ｍ段（第１３の圧縮段）
１４燃焼セクション
１６燃焼器
１８タービンセクション
１８Ａ段（第１のタービン段）
１８Ｂ段（第２のタービン段）
１８Ｃ段（第３のタービン段）
１８Ｄ段（第４のタービン段）
２０燃焼器シェル
２６タービンロータ
２８シャフト
３２Ａ静翼
３２Ｂ静翼
３２Ｃ静翼
３２Ｄ静翼
３４ベーンキャリア
３４Ａ分割部分（第１のベーンキャリア部分）
３４Ｂ分割部分（第２のベーンキャリア部分）
３４Ｃ分割部分（第３のベーンキャリア部分）
３４Ｄ分割部分（第４のベーンキャリア部分）
３６Ａ動翼列
３６Ｂ動翼列
３６Ｃ動翼列
３６Ｄ動翼列
４０ベーンキャリア温度制御システム
４２第１のベーンキャリア冷却空気源
４４第１の配管システム
４６（ベーンキャリア３４の）第１のセクション
４８第２のベーンキャリア冷却空気源
５０第２の配管システム
５２（ベーンキャリア３４の）第２のセクション
５４第３のベーンキャリア冷却空気源
５６第３の配管システム
５８（ベーンキャリア３４の）第３のセクション
７０ロータ冷却空気源
７２第４の配管システム
７４外部冷却器
７６ロータ冷却空気配管
８０空気温度制御システム
８２熱交換器
８４二次冷却器
８６バイパス回路
８６Ａ弁
８８バイパス回路
８８Ａ弁
Ｃ_Ａ圧縮空気
Ｅ_ＣＳ外部冷却源
Ｈ_Ｇ作動ガス
Ｌ_Ａ長手方向軸線
Ｉ_ＧＶ入口案内翼
Ｒ_ＣＡロータ冷却空気
Ｖ_Ａ１ベーンキャリア冷却空気の第１の部分
Ｖ_Ａ２ベーンキャリア冷却空気の第２の部分
Ｖ_Ａ３ベーンキャリア冷却空気の第３の部分

Claims

複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと、燃焼セクションと、複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと、回転可能とされるロータとを含んでいる、ガスタービンエンジンのベーンキャリア温度制御システムにおいて、
ロータ冷却空気を前記ロータに供給するロータ冷却空気源と、
前記圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分をベーンキャリアの第１のセクションに供給する第１のベーンキャリア冷却空気源であって、前記ベーンキャリアが、前記タービンセクションの内部において複数の翼列を支持している、前記第１のベーンキャリア冷却空気源と、
前記圧縮セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分を前記ベーンキャリアの第２のセクションに供給する第２のベーンキャリア冷却空気源であって、前記第２のセクションが、高温の作動ガスが前記タービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向において前記第１のセクションから離隔している、前記第２のベーンキャリア冷却空気源と、
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するための空気温度制御システムと、
を備えていること特徴とするベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分が、前記圧縮セクションの第１のセクションから抽出され、
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分が、圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向において前記圧縮セクションの前記第１のセクションから離隔されている前記圧縮セクションの第２のセクションから抽出されることを特徴とする請求項１に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分が、圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの上流段から抽出され、
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分が、圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの下流段から抽出され、
前記ベーンキャリアの前記第１のセクションが、アキシアル方向における前記タービンセクションの下流段に供給され、
前記ベーンキャリアの前記第２のセクションが、アキシアル方向における前記タービンセクションの上流段に供給されることを特徴とする請求項２に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記空気温度制御システムが、熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分を冷却するために、冷却剤として前記熱交換器で利用されることを特徴とする請求項４に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア温度制御システムが、一組のバイパス回路を備えており、
前記バイパス回路それぞれが、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分に前記熱交換器を選択的に迂回させるための弁を含んでいることを特徴とする請求項５に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記熱交換器が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分それぞれが前記ベーンキャリアに供給される位置に対応するアキシアル方向位置において、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分の温度が前記ロータ冷却空気の温度に対して約２５℃以内の範囲にあるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のベーンキャリア温度制御システム。
外部冷却源が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分を冷却するために、冷却剤として前記熱交換器で利用されることを特徴とする請求項４に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分に前記熱交換器を選択的に迂回させるための弁を含んでいるバイパス回路を備えていることを特徴とする請求項８に記載のベーンキャリア温度制御システム。
複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと、燃焼セクションと、複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと、回転可能とされるロータとを含んでいる、ガスタービンエンジンのベーンキャリア温度制御システムにおいて、
ロータ冷却空気を前記ロータに供給するロータ冷却空気源と、
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの上流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分を、高温の作動ガスが前記タービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向に関するベーンキャリアの下流セクションに供給する第１のベーンキャリア冷却空気源であって、前記ベーンキャリアが、前記タービンセクションの内部において複数の翼列を支持している、前記第１のベーンキャリア冷却空気源と、
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する、前記圧縮セクションの下流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分を、アキシアル方向における前記ベーンキャリアの上流セクションに供給する第２のベーンキャリア冷却空気源と、
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの中間セクションから抽出された前記ベーンキャリア冷却空気の第３の部分を、アキシアル方向における前記ベーンキャリアの中間セクションに供給する第３のベーンキャリア冷却空気源と、
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分のうち少なくとも１つの部分の温度が、所定位置において、前記ロータ冷却空気の温度に対して所定の温度差の範囲内にあるように、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分のうち前記少なくとも１つの部分の温度を制御するための熱交換器を含んでいる空気温度制御システムと、
を備えていることを特徴とするベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記少なくとも１つの部分が、前記ベーンキャリア冷却空気の少なくとも他の部分を冷却するために、冷却剤として前記熱交換器で利用されることを特徴とする請求項１０に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分を冷却するために、冷却剤として前記熱交換器で利用されることを特徴とする請求項１１に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記ベーンキャリア温度制御システムが、一組のバイパス回路を備えており、
前記バイパス回路がそれぞれ、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分に前記熱交換器を選択的に迂回させるための弁を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のベーンキャリア温度制御システム。
前記熱交換器が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分それぞれが前記ベーンキャリアに供給される位置に対応するアキシアル方向位置において、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分の温度が前記ロータ冷却空気の温度に対して約２５℃以内の範囲にあるように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のベーンキャリア温度制御システム。
外部冷却源が、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分のうち少なくとも１つの部分を冷却するために、冷却剤として前記熱交換器で利用されることを特徴とする請求項１０に記載のベーンキャリア温度制御システム。
複数の圧縮段を含んでいる圧縮セクションと、燃焼セクションと、複数のタービン段を含んでいるタービンセクションと、回転可能とされるロータとを含んでいる、ガスタービンエンジンを動作させるための方法において、
ロータ冷却空気を前記ロータに供給するステップと、
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの上流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第１の部分を、高温の作動ガスが前記タービンセクションを通じて流れる方向によって規定されるアキシアル方向に関するベーンキャリアの下流セクションに供給するステップであって、前記ベーンキャリアが、前記タービンセクションの内部において複数の翼列を支持している、前記ステップと、
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの下流セクションから抽出されたベーンキャリア冷却空気の第２の部分を、アキシアル方向における前記ベーンキャリアの上流セクションに供給するステップと、
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度が、所定位置において、前記ロータ冷却空気の温度に対して所定の温度差の範囲内にあるように、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち前記少なくとも１つの部分の温度を制御するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
圧縮空気が前記圧縮セクションを通じて流れる方向に関する前記圧縮セクションの中間セクションから抽出された前記ベーンキャリア冷却空気の第３の部分を、アキシアル方向における前記ベーンキャリアの中間セクションに供給するステップを備えていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するステップが、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第２の部分を冷却するために、冷却剤として熱交換器で前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分を利用することを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
前記方法が、選択された運転状態において、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分に前記熱交換器を選択的に迂回させるために、一組のバイパス回路を準備するステップを備えていることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分の温度を制御するステップが、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分それぞれが前記ベーンキャリアに供給される位置に対応するアキシアル方向位置において、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分の温度それぞれが前記ロータ冷却空気の温度に対して約２５℃以内の範囲にあるように、前記ベーンキャリア冷却空気の前記第１の部分及び前記第２の部分の温度を制御することを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の方法。