JP3015531B2 - gas turbine - Google Patents

gas turbine

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JP3015531B2
JP3015531B2 JP3226690A JP22669091A JP3015531B2 JP 3015531 B2 JP3015531 B2 JP 3015531B2 JP 3226690 A JP3226690 A JP 3226690A JP 22669091 A JP22669091 A JP 22669091A JP 3015531 B2 JP3015531 B2 JP 3015531B2
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cooling
steam
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blade
side end
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/80Platforms for stationary or moving blades
    • F05B2240/801Platforms for stationary or moving blades cooled platforms

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は発電プラント等に適用さ
れるガスタービンに係り、特にタービン静翼の冷却構造
を改良したガスタービンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine applied to a power plant or the like, and more particularly, to a gas turbine having an improved cooling structure for turbine vanes.

【0002】[0002]

【従来の技術】発電プラント等に利用されるガスタービ
ンは、例えば図6に示すように、タービン1およびこれ
と同軸の圧縮機2を有し、圧縮機2の駆動によって圧縮
された空気が燃焼器3に供給されて、ライナ部分3aで
燃料の燃焼が行われるようになっている。そして、高温
の燃焼ガスが、トランジションピース4およびタービン
静翼5を経て動翼6に案内され、この動翼6が回転駆動
されてタービン1の仕事が行われるようになっている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 6, for example, a gas turbine used in a power plant has a turbine 1 and a compressor 2 coaxial with the turbine 1, and air compressed by driving the compressor 2 burns. The fuel is supplied to the vessel 3 and combustion of the fuel is performed in the liner portion 3a. Then, the high-temperature combustion gas is guided to the moving blade 6 via the transition piece 4 and the turbine stationary blade 5, and the moving blade 6 is rotationally driven to perform the work of the turbine 1.

【0003】ところで、このようなガスタービンの熱効
率は、タービン入口温度を高温にすることにより向上で
きることが知られており、このタービン入口温度の高温
化が既に実施されている。この場合、入口温度の上昇に
伴って、ガスタービン1の燃焼器3や静翼6等のタービ
ン部品に耐高温性が要求され、種々の耐熱性超合金材料
が適用されている。
[0003] It is known that the thermal efficiency of such a gas turbine can be improved by increasing the turbine inlet temperature, and this turbine inlet temperature has already been increased. In this case, as the inlet temperature rises, turbine components such as the combustor 3 and the stationary blade 6 of the gas turbine 1 are required to have high temperature resistance, and various heat-resistant superalloy materials are applied.

【0004】ところが、これまでにタービンの高温部材
として使用されている耐熱性超合金材料では、その限界
温度が800 〜900 ℃で、望ましいタービン入口温度(約
1300℃程度)に比較して低い。このことから、特に静翼
については、冷却構造の採用により限界温度まで冷却す
る冷却翼構造とすることが行われ、これによりガスター
ビンの信頼性維持が図られている。
However, in the case of heat-resistant superalloy materials which have been used as high-temperature components for turbines, the limit temperature is 800 to 900 ° C., and the desired turbine inlet temperature (approx.
1300 ° C). For this reason, particularly for the stationary blade, a cooling blade structure for cooling to a limit temperature by adopting a cooling structure is performed, thereby maintaining the reliability of the gas turbine.

【0005】図7および図8は、このような冷却翼構造
を採用したタービン静翼の従来例を示している。このタ
ービン静翼は、タービン入口温度が1300℃級のガスター
ビンに採用されているもので、中空翼構造の静翼5内
に、インピンジメント冷却用のインサート7が設置され
ている。これらインサート7および静翼5の周壁に、空
気吹出し用の小孔8,9がそれぞれ設けられている。
FIGS. 7 and 8 show a conventional example of a turbine vane employing such a cooling blade structure. The turbine vane is employed in a gas turbine having a turbine inlet temperature of 1300 ° C. class. An impingement cooling insert 7 is provided in a hollow vane structure vane 5. Small holes 8 and 9 for blowing air are provided on the peripheral walls of the insert 7 and the stationary blade 5, respectively.

【0006】そして、冷却媒体として空気が用いられ、
図示しない空気供給装置から静翼5の外径側キャビティ
10に供給された冷却空気aが、インサート7の小孔8
を介して静翼5の周壁内面側のキャビティ11で対流
し、インピンジメント冷却が行われるとともに、翼表面
の小孔9から外方に相当量吹出し、これにより静翼5が
フィルム冷却されて、材料温度を限界温度以下に降下す
る冷却作用が行われる。
Then, air is used as a cooling medium,
The cooling air “a” supplied from the air supply device (not shown) to the outer diameter side cavity 10 of the stationary blade 5 is supplied to the small holes 8 of the insert 7.
Convection in the cavity 11 on the inner surface of the peripheral wall of the stationary blade 5 through which impingement cooling is performed and a considerable amount of air is blown outward from the small hole 9 on the blade surface, whereby the stationary blade 5 is film-cooled, A cooling action is performed to lower the material temperature below the limit temperature.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷却媒
体として従来用いられている空気は冷却特性が低く、ガ
スタービン入口温度が1300℃を超える場合には冷却に必
要とする空気量が著しく増大する。
However, air conventionally used as a cooling medium has low cooling characteristics, and when the gas turbine inlet temperature exceeds 1300 ° C., the amount of air required for cooling significantly increases.

【0008】また、静翼5内部の空気対流にだけでは十
分な冷却が困難で、上述の如く翼表面に形成した小孔9
から翼外面に冷却空気を吹出すフィルム冷却方式に頼ら
ざるを得ない。したがって、これによっても冷却空気量
が増大するとともに、高温ガス中に低温空気が吹出すこ
とになり、ガスタービンの熱効率の低下ひいては当該ガ
スタービンを用いた発電プラントの熱交換率の低下をも
招く。
Further, it is difficult to sufficiently cool the convection only by the air convection inside the stationary blade 5, and the small holes 9 formed in the blade surface as described above are formed.
From the film cooling system that blows cooling air to the outer surface of the wing. Accordingly, this also increases the amount of cooling air and blows out low-temperature air into the high-temperature gas, which causes a decrease in the thermal efficiency of the gas turbine and, consequently, a decrease in the heat exchange rate of the power plant using the gas turbine. .

【0009】さらに、不純物が混在するような粗悪燃料
については、静翼5の表面に形成した小孔9が目詰りを
生じ易いので、このような燃料は適用できない。
Further, with respect to a poor fuel containing impurities, the small holes 9 formed on the surface of the stationary blade 5 are apt to be clogged, so that such a fuel cannot be applied.

【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、タービン静翼の冷却性を向上でき、それにより
高い燃焼ガス温度においても良好な冷却が行えるととも
に、タービン熱効率ひいては発電プラント等の熱効率向
上が図れ、かつ粗悪燃料の適用等も可能とすることがで
きるガスタービンを提供することを目的とする。
[0010] The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to improve the cooling performance of a turbine vane, thereby achieving good cooling even at a high combustion gas temperature, and to improve the thermal efficiency of a turbine and hence the power plant. It is an object of the present invention to provide a gas turbine capable of improving thermal efficiency and enabling the use of a poor fuel or the like.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、タービン静翼に冷却媒体流通用の冷却
通路を設け、これにより前記静翼を冷却媒体の供給によ
って冷却する冷却翼構造としたガスタービンにおいて、
前記冷却媒体を蒸気とし、かつ前記冷却通路は、前記静
翼の外径側エンドウォールに形成され蒸気入口としての
蒸気供給用キャビティと、この蒸気供給用キャビティに
接続された外径側エンドウォール冷却孔と、この外径側
エンドウォール冷却孔に接続された複数本の連絡路と、
この連絡路に接続された分配キャビティと、前記静翼の
翼有効部内の表面近傍位置に複数本形成され前記分配キ
ャビティから内径側エンドウォール側に蒸気を流動させ
る翼有効部冷却孔と、前記内径側エンドウォールの内部
に形成され前記翼有効部冷却孔を通過した蒸気を収集す
る収集キャビティと、この収集キャビティに連通する多
数本の連絡孔と、この連絡孔に接続された冷却ダクト
と、前記翼有効部内の中心側に形成され前記冷却ダクト
を通過した蒸気を前記外径側エンドウォール側に流動さ
せる蒸気戻り孔と、前記静翼の外径側エンドウォールに
形成され前記蒸気戻り孔を通過した蒸気を静翼外方に導
く蒸気出口としての蒸気排出用キャビティとを有するこ
とを特徴とする。
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a cooling passage for circulating a cooling medium is provided in a turbine vane, thereby cooling the vane by supplying a cooling medium. In a gas turbine with a wing structure,
The cooling medium is steam, and the cooling passage is formed in an outer diameter end wall of the stationary blade and serves as a steam inlet and a steam supply cavity connected to the steam supply cavity. Holes, a plurality of communication paths connected to the outer diameter side end wall cooling holes,
A distribution cavity connected to the communication path, a blade effective portion cooling hole formed at a position near a surface in the blade effective portion of the vane, and for allowing steam to flow from the distribution cavity to the inner diameter side end wall side; A collection cavity that is formed inside the side end wall and collects the steam that has passed through the wing effective portion cooling hole, a number of communication holes communicating with the collection cavity, a cooling duct connected to the communication hole, A steam return hole formed at the center side in the blade effective portion and flowing the steam passing through the cooling duct to the outer diameter side end wall side, and passing through the steam return hole formed at the outer diameter side end wall of the stationary blade And a steam discharge cavity as a steam outlet for guiding the steam to the outside of the stationary blade.

【0012】[0012]

【作用】本発明によると、冷却媒体を比熱が空気の約2
倍で冷却特性の優れた蒸気としたことにより、空気と比
較して少量の供給量で静翼の翼有効部、外径側エンドウ
ォールおよび内径側エンドウォールを冷却することがで
き、タービン入口温度が1300℃以上の高温となる場合に
おいても、十分な冷却性能が得られるようになる。
According to the present invention, the cooling medium has a specific heat of about 2 times that of air.
As a result, the effective portion of the vane, the outer end wall and the inner end wall can be cooled with a smaller supply volume than air, and the turbine inlet temperature is reduced. Even when the temperature is as high as 1300 ° C. or more, sufficient cooling performance can be obtained.

【0013】したがって、ガスタービンの熱効率の向
上、ひいては当該ガスタービンを用いる発電プラントの
熱効率向上も図れるようになる。
Therefore, the thermal efficiency of the gas turbine can be improved, and the thermal efficiency of the power plant using the gas turbine can be improved.

【0014】また、蒸気は高温ガス中に吹出すことな
く、外径側エンドウォールの蒸気排出用キャビティを介
して全量回収することが可能となる。したがって、高温
ガスへの冷却媒体の混入による温度低下が防止でき、さ
らに回収した蒸気は、発電プラントの蒸気タービンにて
再利用可能となる。
Further, the entire amount of steam can be recovered through the steam discharge cavity of the outer end wall without blowing out into the high-temperature gas. Therefore, it is possible to prevent the temperature from dropping due to the mixing of the cooling medium into the high-temperature gas, and the recovered steam can be reused in the steam turbine of the power plant.

【0015】しかも、翼表面に冷却媒体を吹出す小孔が
ないので、不純物が混在する粗悪燃料であっても目詰り
等の問題を生じることなく適用できるようになる。
In addition, since there are no small holes on the blade surface for blowing out the cooling medium, even a poor fuel containing impurities can be applied without causing a problem such as clogging.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5を参照
して説明する。なお、ガスタービンの全体構成は図6に
示すものと変わらないので、その説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the overall configuration of the gas turbine is the same as that shown in FIG.

【0017】図1〜図4は本実施例によるガスタービン
の静翼構造を示している。本実施例のガスタービンで
は、静翼20に設けられる冷却媒体流通用の冷却通路が
翼有効部21、外径側エンドウォール22および内径側
エンドウォール23に亘って蒸気を連続的に流通させる
冷却通路とされ、冷却媒体は蒸気とされている。
FIGS. 1 to 4 show a stationary blade structure of a gas turbine according to this embodiment. In the gas turbine of the present embodiment, the cooling passage for cooling medium distribution provided in the stationary blade 20 is a cooling passage for continuously flowing steam through the blade effective portion 21, the outer diameter side end wall 22 and the inner diameter side end wall 23. It is a passage and the cooling medium is steam.

【0018】静翼20の冷却通路は図1および図2に示
すように、大別して外径側エンドウォール22に形成さ
れた蒸気入口としての蒸気供給用キャビティ24と、翼
有効部21内の表面近傍位置に複数本形成され蒸気供給
用キャビティ24から内径側エンドウォール23側に蒸
気を流動させる翼有効部冷却孔25と、内径側エンドウ
ォール23の内部に形成され翼有効部冷却孔25を通過
した蒸気を翼中心側に流動させる内径側エンドウォール
冷却用の冷却ダクト26と、翼有効部21内の中心側に
形成され冷却ダクト26を通過した蒸気を外径側エンド
ウォール23側に流動させる蒸気戻り孔27と、外径側
エンドウォール23に形成され蒸気戻り孔27を通過し
た蒸気を静翼20の外方に導く蒸気出口としての蒸気排
出用キャビティ28とを有する構成とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling passage of the stationary blade 20 is roughly divided into a steam supply cavity 24 formed as a steam inlet formed in the outer diameter side end wall 22, and a surface inside the blade effective portion 21. A plurality of blade effective portion cooling holes 25 formed in the vicinity of the steam supply cavity 24 for flowing steam from the steam supply cavity 24 to the inner diameter side end wall 23, and passing through the blade effective portion cooling holes 25 formed inside the inner diameter side end wall 23. A cooling duct 26 for cooling the inner diameter side end wall for flowing the generated steam to the blade center side, and a steam formed on the center side in the blade effective portion 21 and passing through the cooling duct 26 to the outer diameter side end wall 23 side. A steam return hole 27 and a steam discharge cavity 2 as a steam outlet formed in the outer diameter side end wall 23 and serving as a steam outlet for guiding the steam having passed through the steam return hole 27 to the outside of the stationary blade 20. It is configured to have and.

【0019】蒸気供給用キャビティ24は、図1および
図2に示すように、外径側エンドウォール22の後縁側
と燃焼器側とに2カ所設けられ、この各蒸気供給用キャ
ビティ24には、これらに蒸気を導入するための分岐管
状の供給管29が連設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, two steam supply cavities 24 are provided on the rear edge side of the outer diameter side end wall 22 and on the combustor side. A branch pipe-shaped supply pipe 29 for introducing steam is connected to these pipes.

【0020】各蒸気供給用キャビティ24は図3に示す
ように、細長い外径側エンドウォール冷却孔31に接続
され、これらの外径側エンドウォール冷却孔31は複数
本の連絡路32を介して分配キャビティ33に接続され
ている。分配キャビティ33は、静翼20の翼有効部2
1の断面形状に沿う湾曲形状とされている。
As shown in FIG. 3, each of the steam supply cavities 24 is connected to an elongated outer diameter side end wall cooling hole 31, and these outer diameter side end wall cooling holes 31 are connected through a plurality of communication paths 32. It is connected to the distribution cavity 33. The distribution cavity 33 is provided for the blade effective portion 2 of the vane 20.
1 has a curved shape along the cross-sectional shape.

【0021】翼有効部冷却孔25は、分配キャビティ3
3に連通して翼有効部21の翼面近傍に多数本形成され
ている。
The blade effective portion cooling hole 25 is provided in the distribution cavity 3.
3 are formed in the vicinity of the blade surface of the blade effective portion 21.

【0022】内周側エンドウォール23の冷却ダクト2
6は、図4に示すように例えば3本に分割して設けら
れ、それぞれ所定数の翼有効部冷却孔25に連通する収
集キャビティ34と、この各収集キャビティ34に連通
する多数本の連絡孔35とを介して、翼有効部冷却孔2
5に接続されている。各収集キャビティ34では、翼有
効部冷却孔25で翼有効部21の冷却に使用した蒸気が
集められ、その蒸気は連絡孔35を介して各冷却ダクト
26に送られる。
Cooling duct 2 of inner peripheral side end wall 23
As shown in FIG. 4, reference numeral 6 denotes a plurality of cavities 34 which are provided, for example, divided into three and communicate with a predetermined number of blade effective portion cooling holes 25, and a plurality of communication holes which communicate with each of the cavities 34. 35, the cooling hole 2 for the blade effective portion.
5 is connected. In each collection cavity 34, the steam used for cooling the blade effective portion 21 is collected in the blade effective portion cooling holes 25, and the steam is sent to the respective cooling ducts 26 through the communication holes 35.

【0023】蒸気戻り孔27は冷却に使用した蒸気を回
収するためのもので、翼有効部21の中央部に例えば3
本平行に設けられている。これら蒸気戻り孔27は図2
および図4に示すように、それぞれ冷却蒸気の流量配分
のためのオリフィス孔36を介して、内径側エンドウォ
ール23の各冷却ダクト26に接続されている。
The steam return hole 27 is for recovering steam used for cooling.
They are provided in parallel. These steam return holes 27 are shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the cooling steam is connected to each cooling duct 26 of the inner end wall 23 via an orifice hole 36 for distributing the flow rate of the cooling steam.

【0024】蒸気排出用キャビティ28は、蒸気戻り孔
27を通過した蒸気を合流して回収するためのもので、
図3に示すように、外径側エンドウォール22に1カ所
設けられている。この蒸気排出用キャビティ28には、
蒸気を静翼20の外方に導くための排出管37が連設さ
れている。
The steam discharge cavity 28 is for collecting and collecting the steam that has passed through the steam return hole 27.
As shown in FIG. 3, one portion is provided on the outer diameter side end wall 22. In this steam discharge cavity 28,
A discharge pipe 37 for guiding the steam to the outside of the stationary blade 20 is provided continuously.

【0025】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0026】まず供給管29から外径側エンドウォール
22の2カ所の蒸気供給用キャビティ24に供給された
冷却蒸気は、図3に矢印で示すように、外径側エンドウ
ォール冷却孔31を通過する際に外径側エンドウォール
22を冷却する。
First, the cooling steam supplied from the supply pipe 29 to the two steam supply cavities 24 on the outer diameter side end wall 22 passes through the outer diameter side end wall cooling holes 31 as shown by arrows in FIG. At this time, the outer diameter side end wall 22 is cooled.

【0027】この後、蒸気は分配キャビティ33を介し
て翼有効部冷却孔25に導かれ、この翼有効部冷却孔2
5内を内径側エンドウォール23側に向かって流れなが
ら、翼有効部21を冷却し、内径側エンドウォール23
の収集キャビティ34に集められる。この場合、翼有効
部冷却孔25は翼有効部21の翼面近傍に多数本形成さ
れており、これらの翼有効部冷却孔25の直径や本数に
よって冷却面積が設定される。したがって、翼有効部2
1の翼面各部における運転時の温度上昇の程度に応じて
翼有効部冷却孔25の直径や本数を増減したり、翼有効
部冷却孔25の位置を変えることにより、翼面各部に対
する最適な冷却設定を行うことが可能である。
Thereafter, the steam is guided to the blade effective portion cooling holes 25 via the distribution cavity 33, and the blade effective portion cooling holes 2
5, while flowing toward the inner diameter side end wall 23 side, the blade effective portion 21 is cooled, and the inner diameter side end wall 23 is cooled.
In the collection cavity 34. In this case, a large number of blade effective portion cooling holes 25 are formed near the blade surface of the blade effective portion 21, and the cooling area is set by the diameter and the number of these blade effective portion cooling holes 25. Therefore, the wing effective part 2
1 by changing the diameter and the number of the effective blade cooling holes 25 and changing the position of the effective cooling holes 25 in accordance with the degree of temperature rise during the operation of each part of the blade surface, to optimize the respective parts of the blade surface. Cooling settings can be made.

【0028】収集キャビティ34に集められた蒸気は、
連絡孔35および冷却ダクト26を流動する間に内周側
エンドウォール22を冷却し、オリフィス孔36を介し
て3本の戻り孔27に導かれ、回収蒸気となる。
The vapor collected in the collection cavity 34 is
The inner peripheral side end wall 22 is cooled while flowing through the communication hole 35 and the cooling duct 26, and is guided to the three return holes 27 via the orifice holes 36, and becomes recovered steam.

【0029】回収蒸気は、戻り孔27を通過して外径側
エンドウォール22の蒸気排出用キャビティ28で合流
し、排出管37を介して静翼20の外方に導かれ、蒸気
タービンその他の回収設備に回収される。
The recovered steam passes through the return hole 27, joins in the steam discharge cavity 28 of the outer diameter side end wall 22, is guided to the outside of the stationary blade 20 through the discharge pipe 37, and is used for the steam turbine and other components. Collected in the collection facility.

【0030】本実施例によれば、冷却媒体を比熱が空気
の約2倍で冷却特性の優れた蒸気としたことにより、空
気よりも少量の蒸気供給によって、静翼20の翼有効部
21のみならず、外径側エンドウォール22および内径
側エンドウォール23を同時に冷却することが可能とな
り、入口温度が1300℃以上の高温となる場合において
も、十分な冷却性能が得られるようになる。特に本実施
例では、翼有効部冷却孔25が翼有効部21の翼面近傍
に多数本形成されており、これらの翼有効部冷却孔25
の直径や本数によって冷却面積が設定される。したがっ
て、翼有効部21の翼面各部における運転時の温度上昇
の程度に応じて翼有効部冷却孔25の直径や本数を増減
したり、翼有効部冷却孔25の位置を変えることによ
り、翼面各部に対する最適な冷却設定を行うことが可能
であるから、実験値あるいは経験値等に基づく翼有効部
21の各部の温度差に対応して冷却設定を行うことによ
り、翼有効部21の全体を十分に、かつ均一な壁面温度
に冷却することができる。
According to this embodiment, since the specific heat of the cooling medium is about twice that of air and the cooling medium is excellent in cooling characteristics, the steam is supplied in a smaller amount than the air, so that only the blade effective portion 21 of the stationary blade 20 is supplied. Instead, the outer diameter side end wall 22 and the inner diameter side end wall 23 can be cooled at the same time, and sufficient cooling performance can be obtained even when the inlet temperature is as high as 1300 ° C. or more. In particular, in this embodiment, a large number of effective blade cooling holes 25 are formed near the blade surface of the effective blade portion 21.
The cooling area is set according to the diameter and the number of pieces. Therefore, the diameter and number of the cooling blades 25 in the effective blade portion are increased or decreased according to the degree of temperature rise in each portion of the blade surface of the effective blade portion 21 during operation, and the position of the cooling hole 25 in the effective blade portion is changed. Since the optimal cooling setting for each part of the surface can be performed, the cooling setting corresponding to the temperature difference of each part of the blade effective part 21 based on experimental values or empirical values, etc. Can be sufficiently cooled to a uniform wall temperature.

【0031】このことは、特に一体材料によって構成さ
れるガスタービン静翼の場合に、熱応力差解消用として
の複雑な流れ規制部材を組込むような面倒な付加的手段
を必要とすることなく、流路形成のみによる比較的容易
な手段で高温対策が図れることにつながり、実用ガスタ
ービンとして極めて有効な利点をもたらす。
This eliminates the need for cumbersome additional means such as incorporating a complicated flow regulating member for eliminating a thermal stress difference, particularly in the case of a gas turbine stationary blade made of an integral material. This leads to a high-temperature countermeasure by a relatively easy means only by forming a flow path, which brings an extremely effective advantage as a practical gas turbine.

【0032】したがって、ガスタービンの熱効率の向
上、ひいては当該ガスタービンを用いた発電プラントの
熱効率向上も図れるようになる。
Therefore, the thermal efficiency of the gas turbine can be improved, and the thermal efficiency of the power plant using the gas turbine can be improved.

【0033】本実施例によるガスタービンをコンバイン
ドプラントに適用してタービン入口温度に対する効率を
調べたところ、図5に特性線aで示すように、従来の特
性線bに比して著しく高い効率が得られることが認めら
れた。
When the efficiency of the gas turbine according to the present embodiment with respect to the turbine inlet temperature was examined by applying the gas turbine to a combined plant, as shown by the characteristic line a in FIG. 5, the efficiency was significantly higher than the conventional characteristic line b. Was obtained.

【0034】しかも、蒸気は高温ガス中に吹出すことな
く、外径側エンドウォールの蒸気排出用キャビティ28
を介して全量回収することが可能となる。したがって、
高温ガスへの冷却媒体の混入による温度低下が防止で
き、さらに回収した蒸気は発電プラントの蒸気タービン
等にて再利用可能となる。
Further, the steam is not blown into the high-temperature gas, and the steam discharge cavity 28 of the outer diameter side end wall is formed.
Through the system. Therefore,
The decrease in temperature due to the mixing of the cooling medium into the high-temperature gas can be prevented, and the recovered steam can be reused in a steam turbine or the like of a power plant.

【0035】なお、本発明において、翼面のメタル温度
を均一に冷却するためには、冷却蒸気の流量配分が重要
となるが、本実施例においては、蒸気供給用キャビティ
24を2つに分離配置するとともに、翼有効部冷却孔2
5、冷却ダクト26および戻り孔27等も複数に分割
し、さらに戻り孔27の入口部にオリフィス孔36を形
成したことにより、精度の良い冷却蒸気の流量配分が実
現できる。
In the present invention, in order to uniformly cool the metal temperature on the blade surface, it is important to distribute the flow rate of the cooling steam. In this embodiment, the steam supply cavity 24 is divided into two parts. The cooling holes 2
5. The cooling duct 26 and the return hole 27 are also divided into a plurality of parts, and the orifice hole 36 is formed at the entrance of the return hole 27, so that the flow rate of the cooling steam can be accurately distributed.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冷却媒
体を冷却特性の高い蒸気としたことにより、高いガス温
度においても翼を十分にかつ均一に冷却することがで
き、ガスタービン熱効率の向上ひいては当該ガスタービ
ンを用いた発電プラントの熱効率向上が図れ、また蒸気
を高温ガス中に吹出すことなく外径側エンドウォールの
蒸気排出用キャビティを介して全量回収できるようにし
たので、高温ガスへの冷却媒体の混入による温度低下が
防止できえるとともに、回収した蒸気の再利用等も可能
となり、さらに翼表面に冷却媒体を吹出す小孔を省略し
たことにより、不純物が混在する粗悪燃料であっても目
詰り等の問題を生じることなく適用可能となる等の効果
が奏される。
As described above, according to the present invention, since the cooling medium is steam having high cooling characteristics, the blades can be sufficiently and uniformly cooled even at a high gas temperature, and the heat efficiency of the gas turbine is improved. As a result, the thermal efficiency of the power plant using the gas turbine can be improved, and the entire amount can be recovered through the steam discharge cavity of the outer end wall without blowing steam into the high-temperature gas. In addition to preventing the temperature drop due to the mixture of the cooling medium into the gas, it is also possible to reuse the recovered steam, etc. Furthermore, the omission of small holes for blowing the cooling medium on the blade surface has resulted in poor fuel containing impurities. Even in this case, effects such as being applicable without causing a problem such as clogging are exhibited.

【0037】さらに本発明によれば、翼有効部冷却孔が
翼有効部の翼面近傍に多数本形成されており、これらの
翼有効部冷却孔の直径や本数によって冷却面積が設定で
きる。したがって、翼有効部の翼面各部における運転時
の温度上昇の程度に応じて翼有効部冷却孔の直径や本数
を増減したり、翼有効部冷却孔の位置を変えることによ
り、翼面各部に対する最適な冷却設定を行うことが可能
である。よって翼有効部の各部の温度差に対応して冷却
設定を行うことにより、冷却有効部の全体を十分に、か
つ均一な壁面温度に冷却することができ、流路形成のみ
による比較的容易な手段で高温対策が図れ、実用ガスタ
ービンとして極めて有効な利点をもたらす。
Further, according to the present invention, a large number of blade effective portion cooling holes are formed near the blade surface of the blade effective portion, and the cooling area can be set by the diameter and the number of these blade effective portion cooling holes. Therefore, by increasing or decreasing the diameter and number of cooling blades in the effective part of the wing in accordance with the degree of temperature rise during operation in the various parts of the effective surface of the wing, or by changing the position of the cooling hole in the effective wing, Optimal cooling settings can be made. Therefore, by performing the cooling setting corresponding to the temperature difference between the respective portions of the blade effective portion, the entire cooling effective portion can be sufficiently and uniformly cooled to the wall surface temperature, and is relatively easy only by forming the flow path. High temperature countermeasures can be taken by this means, which brings an extremely effective advantage as a practical gas turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るタービン冷却翼の一実施例を示す
斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a turbine cooling blade according to the present invention.

【図2】同実施例のタービン冷却翼を示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the turbine cooling blade of the embodiment.

【図3】図2のA−A線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】図2のB−B線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;

【図5】タービン入口温度と発電プラント効率との関係
を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between turbine inlet temperature and power plant efficiency.

【図6】ガスタービンの概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a gas turbine.

【図7】従来のタービン静翼の断面図FIG. 7 is a sectional view of a conventional turbine vane.

【図8】図7のC−C線断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along line CC of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 タービン静翼 22 外径側エンドウォール 24 蒸気供給用キャビティ 21 翼有効部 23 内径側エンドウォール 25 翼有効部冷却孔 26 冷却ダクト 27 蒸気戻り孔 28 蒸気排出用キャビティ Reference Signs List 20 turbine stationary blade 22 outer diameter end wall 24 steam supply cavity 21 blade effective portion 23 inner diameter side end wall 25 blade effective portion cooling hole 26 cooling duct 27 steam return hole 28 steam discharge cavity

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 9/02 F01D 5/18 F02C 7/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01D 9/02 F01D 5/18 F02C 7/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 タービン静翼に冷却媒体流通用の冷却通
路を設け、これにより前記静翼を冷却媒体の供給によっ
て冷却する冷却翼構造としたガスタービンにおいて、前
記冷却媒体を蒸気とし、かつ前記冷却通路は、前記静翼
の外径側エンドウォールに形成され蒸気入口としての蒸
気供給用キャビティと、この蒸気供給用キャビティに接
続された外径側エンドウォール冷却孔と、この外径側エ
ンドウォール冷却孔に接続された複数本の連絡路と、こ
の連絡路に接続された分配キャビティと、前記静翼の翼
有効部内の表面近傍位置に複数本形成され前記分配キャ
ビティから内径側エンドウォール側に蒸気を流動させる
翼有効部冷却孔と、前記内径側エンドウォールの内部に
形成され前記翼有効部冷却孔を通過した蒸気を収集する
収集キャビティと、この収集キャビティに連通する多数
本の連絡孔と、この連絡孔に接続された冷却ダクトと、
前記翼有効部内の中心側に形成され前記冷却ダクトを通
過した蒸気を前記外径側エンドウォール側に流動させる
蒸気戻り孔と、前記静翼の外径側エンドウォールに形成
され前記蒸気戻り孔を通過した蒸気を静翼外方に導く蒸
気出口としての蒸気排出用キャビティとを有することを
特徴とするガスタービン。
1. A gas turbine having a cooling vane structure in which a cooling passage for cooling medium circulation is provided in a turbine vane, whereby the vane is cooled by supplying a cooling medium, wherein the cooling medium is steam, and A cooling passage formed on the outer diameter side end wall of the stationary blade as a steam inlet; an outer diameter side end wall cooling hole connected to the steam supply cavity; and an outer diameter side end wall. A plurality of communication paths connected to the cooling holes, a distribution cavity connected to the communication path, and a plurality of the plurality of communication paths formed at positions near the surface in the blade effective portion of the vane, and from the distribution cavity to the inner diameter side end wall side. A blade effective portion cooling hole for flowing steam, and a collection cavity formed inside the inner diameter side end wall and collecting steam passing through the blade effective portion cooling hole, A number of communication holes communicating with the collection cavity, a cooling duct connected to the communication holes,
A steam return hole formed on the center side in the blade effective portion and flowing the steam passing through the cooling duct to the outer diameter side end wall side, and the steam return hole formed on the outer diameter side end wall of the stationary blade. A gas turbine having a steam discharge cavity as a steam outlet for guiding the passed steam to the outside of the stationary blade.
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