JP2019190284A - ガスタービンシステム - Google Patents
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Abstract
Description
一方で、例えば第一翼内流路が第二翼内流路よりも上流側の静翼段に形成されている場合、第一翼内流路内への主流の逆流を防ぐために、主流(燃焼ガス)よりもさらに高い圧力の冷却空気を第一翼内流路に供給する必要がある。第二翼内流路にはこの高圧の冷却空気が供給される。その結果、第二翼内流路から主流中に冷却空気が漏洩し、タービンの熱効率が低下してしまう可能性がある。さらに、上流側の静翼段を冷却する際に昇温された冷却空気が、相対的に低温である下流側の静翼段に供給されてしまうため、冷却効果も低下してしまう虞がある。しかしながら、上記の構成によればこのような事態を回避することができる。
加えて、2つの流路(第一翼内流路、及び第二翼内流路)によって同一の静翼段を冷却することによって、各流路当たりの冷却負荷を下げることができる。特に、第一翼内流路の冷却負荷が下がることによって、例えば第一翼内流路を通過した後の冷却空気の一部を取り出して、さらに他の構成部材の冷却に用いることも可能となる。即ち、タービン内におけるより広い範囲を冷却することができる。
本発明の第一実施形態について、図1から図3を参照して説明する。本実施形態に係るガスタービンシステム100は、ガスタービン本体90と、ガスタービン本体90を冷却するためのタービン冷却系統80と、を備えている。図1に示すように、ガスタービン本体90は、圧縮機1と、燃焼器2と、タービン3と、を有している。圧縮機1は、外部から取り込んだ空気を圧縮して高圧の圧縮空気を生成する。燃焼器2は、圧縮機1から供給された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン3は、燃焼器2から供給された燃焼ガスによって回転駆動する。タービン3の回転力はガスタービン本体90と同軸に接続された発電機Gに伝達される。
次に、本発明の第二実施形態について、図6と図7を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6に示すように、本実施形態では、タービン静翼36のB内側シュラウド環状部243Bの形状が上記第一実施形態と異なっている。B内側シュラウド環状部243Bは、B内側シュラウド基部243Aの径方向内側に取り付けられるとともに軸線Amを中心とする環状をなす環状部本体244と、環状部本体244の内周面からさらに径方向内側に向かって突出する環状の延長部245と、を有している。延長部245の軸線Am方向一方側(上流側)を向く面(延長部上流面245A)は、環状部本体244の軸線Am方向一方側(上流側)を向く面(本体上流面244A)と面一となっている。軸線Am方向における延長部245の寸法は、軸線Am方向における環状部本体244の寸法よりも小さい。即ち、延長部245の軸線Am方向他方側(下流側)を向く面(延長部下流面245B)と環状部本体244の軸線Am方向他方側(下流側)を向く面(本体下流面244B)とは、軸線Am方向における位置が異なっている。延長部245の径方向内側の端面(延長部内周面245C)は、ロータ外周面31Sに対して径方向に隙間をあけて対向している。
2…燃焼器
3…タービン
6A,6B…シールフィン
11…圧縮機ロータ
12…圧縮機動翼段
13…圧縮機ケーシング
14…圧縮機静翼段
15…圧縮機動翼
16…圧縮機静翼
21…燃焼器本体
22…燃料ノズル
31…タービンロータ
32…タービン動翼段
33…タービンケーシング
34…タービン静翼段
35…タービン動翼
36…タービン静翼
41…第一外側シュラウド
42…第一タービン静翼本体
43…第一内側シュラウド
51…第二外側シュラウド
52…第二タービン静翼本体
53…第二内側シュラウド
61…プラットフォーム
62…タービン動翼本体
80…タービン冷却系統
81…冷却部
82…供給流路
83…ブースト圧縮機
90…ガスタービン本体
91…ガスタービンロータ
93…ガスタービンケーシング
100…ガスタービンシステム
244…環状部本体
245…延長部
283…Bブースト圧縮機
383…Cブースト圧縮機
243A…B内側シュラウド基部
243B…B内側シュラウド環状部
244A…本体上流面
244B…本体下流面
244C…本体内周面
245A…延長部上流面
245B…延長部下流面
245C…延長部内周面
31S…ロータ外周面
34A…第一タービン静翼段
34B…第二タービン静翼段
36A…第一タービン静翼
36B…第二タービン静翼
383A…Cインペラディスク
383B…Cブレード
383C…Cインペラカバー
383D…Cインペラ流路
383E…分岐流路
43A…第一内側シュラウド基部
43B…第一内側シュラウド環状部
43S…第一内周面
53A…第二内側シュラウド基部
53B…第二内側シュラウド環状部
53S…第二内周面
61A…プラットフォーム本体
7A…上流側突出部
7B…下流側突出部
83A…インペラディスク
83B…ブレード
83C…インペラカバー
83D…インペラ流路
Am…軸線
C1…第一翼内流路
C2…第二翼内流路
C21…B第一翼内流路
C22…B第二翼内流路
C3…回転軸内流路
C4…動翼内流路
C41…B動翼内流路
C5…タービン外流路
E1…B動翼内流路入口
F1…インペラ入口
F11…Cインペラ入口
F2…インペラ出口
F21…Cインペラ出口
F31…分岐流路出口
Fm…主流
P1…第一連通口
P2…第二連通口
S1…上流面
S2…下流面
V1…第一空間
V2…第二空間
Claims (8)
- 軸線回りに回転する回転軸と、
該回転軸の外周に周方向に間隔をあけて設けられた複数の動翼からなる動翼段と、
前記回転軸及び前記複数の動翼を囲うケーシングと、
前記ケーシングに固定されて周方向に間隔をあけて設けられた複数の静翼からなる静翼段と、
を備えるタービンと、
該タービンを冷却するタービン冷却系統と、
を備え、
前記タービン冷却系統は、
前記静翼内を径方向に貫通する第一翼内流路と、
前記静翼内を径方向に貫通する第二翼内流路と、
前記回転軸内に形成されて前記第一翼内流路と前記第二翼内流路との径方向内側の端部を接続する回転軸内流路と、
前記第一翼内流路の径方向外側の端部と前記第二翼内流路の径方向外側の端部とを接続するタービン外流路と、
前記第一翼内流路、前記回転軸内流路、前記第二翼内流路および前記タービン外流路の順で冷却空気を流通させるブースト圧縮機と、
前記タービン外流路に設けられ、前記冷却空気を冷却する冷却部と、
を有するガスタービンシステム。 - 前記タービンは、軸線に沿う主流方向に配列された複数の前記静翼段を備え、
前記第一翼内流路と前記第二翼内流路とは、前記複数の静翼段のうち、互いに異なる前記静翼段にそれぞれ形成されている請求項1に記載のガスタービンシステム。 - 前記第一翼内流路は、前記第二翼内流路が形成された前記静翼段よりも前記主流方向における下流側の前記静翼段に形成され、
前記ブースト圧縮機は、前記回転軸内流路と前記第二翼内流路との間に設けられている請求項2に記載のガスタービンシステム。 - 前記ブースト圧縮機は、
前記回転軸と一体に設けられ、軸線を中心とする円盤状のインペラディスクと、
該インペラディスクの軸線方向を向く面上で軸線を中心とする放射状に配列された複数のブレードと、
該ブレードを径方向外側から覆うことで前記インペラディスクとの間にインペラ流路を形成するインペラカバーと、
を有し、
前記インペラ流路の入口は前記回転軸内流路の出口に向かって開口し、前記インペラ流路の出口は前記第二翼内流路の入口に向かって開口している請求項3に記載のガスタービンシステム。 - 前記第一翼内流路と前記第二翼内流路とは、前記複数の静翼段のうち、同一の前記静翼段に形成されている請求項1に記載のガスタービンシステム。
- 前記ブースト圧縮機は、
前記回転軸と一体に設けられ、軸線を中心とする円盤状のインペラディスクと、
該インペラディスクの軸線方向を向く面上で軸線を中心とする放射状に配列された複数のブレードと、
該ブレードを径方向外側から覆うことで前記インペラディスクとの間に、前記回転軸内流路としてのインペラ流路を形成するインペラカバーと、
を有する請求項5に記載のガスタービンシステム。 - 前記動翼には、該動翼を径方向に貫通するとともに、前記第一翼内流路を通過した前記冷却空気の少なくとも一部が流通する動翼内流路が形成されている請求項1から6のいずれか一項に記載のガスタービンシステム。
- 前記回転軸とともに回転することで空気を圧縮して前記冷却空気を生成する圧縮機をさらに備え、前記タービン冷却系統は、前記圧縮機からから抽気された空気を前記タービン外流路に供給する供給流路をさらに有する請求項1から7いずれか一項に記載のガスタービンシステム。
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