JP3303592B2 - gas turbine - Google Patents

gas turbine

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JP3303592B2
JP3303592B2 JP08102895A JP8102895A JP3303592B2 JP 3303592 B2 JP3303592 B2 JP 3303592B2 JP 08102895 A JP08102895 A JP 08102895A JP 8102895 A JP8102895 A JP 8102895A JP 3303592 B2 JP3303592 B2 JP 3303592B2
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gas turbine
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和彦 川池
隆 池口
俊一 安斉
雅美 野田
宣明 木塚
眞一 樋口
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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、蒸気を用いて動翼を冷
却する蒸気冷却式を採用したガスタービンに係り、特
に、動翼を冷却した後の蒸気を回収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 employing a steam cooling system for cooling a moving blade using steam, and more particularly to a gas turbine recovering steam after cooling a moving blade.

【0002】[0002]

【従来の技術】蒸気冷却式ガスタービンとしては、例え
ば、文献エイ・エス・エム・イー/アイ・イー・イー・
イー パワー ゼネレーション コンファレンス(Jt.A
SME/IEEE Power Generation Conference)の論文集8
7−JPGC−GT−1(1987)に記載されているよう
に、冷却に供した蒸気を回収してプラントに戻すものが
ある。
2. Description of the Related Art As a steam-cooled gas turbine, for example, as described in the literature ASME / IEEE /
E-Power Generation Conference (Jt.A
SME / IEEE Power Generation Conference)
As described in 7-JPGC-GT-1 (1987), there is a type in which steam provided for cooling is recovered and returned to a plant.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、実際のプラントとして蒸気冷却式ガスタービンを採
用する際の蒸気の供給及び回収に関して、具体的に開示
されているとは言えない。
However, the prior art cannot be said to specifically disclose the supply and recovery of steam when a steam-cooled gas turbine is employed as an actual plant.

【0004】本発明の目的は、冷却系統の回収蒸気の流
れを円滑にし、ロータの回転を支持しているロータ軸受
部で冷却系統の蒸気の回収に基づく温度上昇を最小限に
することができるガスタービンを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a system for recovering steam in a cooling system.
Rotor bearings that smooth the rotation and support the rotation of the rotor
Minimize temperature rise due to cooling system steam recovery in the section
It is an object of the present invention to provide a gas turbine.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸気を用いて
動翼を冷却する冷却系統を有するガスタービンにおい
て、前記冷却系統が、前記ガスタービンのロータ軸端に
形成される供給口を備え、前記ガスタービンのロータ軸
端に形成される回収口を備え、前記回収口は前記供給口
より前記ガスタービンのロータ軸中心側に形成し、ロー
タ軸受部で該回収口に蒸気を回収する回収流路は該供給
口から供給される蒸気の供給流路より前記ガスタービン
のロータ軸中心側に形成することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method using steam.
Gas turbine with cooling system for cooling blades
The cooling system is provided at an end of a rotor shaft of the gas turbine.
A rotor shaft for the gas turbine, the supply shaft being formed;
A recovery port formed at an end, wherein the recovery port is the supply port
And formed at the rotor shaft center side of the gas turbine.
The recovery channel for recovering steam at the recovery port at the bearing
The gas turbine from the steam supply channel
Is formed on the center side of the rotor shaft.

【0006】本発明におけるガスタービンは、空気(大
気)を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気
と燃料とを燃やし、高温の燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器からの燃焼ガスによって動翼するタービ
ンと、を有し、この他、タービンに蒸気を供給する系統
等を具備する。
A gas turbine according to the present invention includes a compressor for compressing air (atmosphere), a combustor for burning air and fuel compressed by the compressor to generate high-temperature combustion gas, and And a turbine for moving the blades with the combustion gas. In addition, a system for supplying steam to the turbine is provided.

【0007】燃焼器では、1400℃級以上、例えば、
1350乃至1650℃の燃焼ガスが生成され、この温
度が高いほど出力を大きくすることが出来る。また、タ
ービンは、静翼と動翼とを組み合わせた段落を3又は4
段有する。
In a combustor, a temperature of 1400 ° C. or higher, for example,
Combustion gas of 1350 to 1650 ° C. is generated, and the higher the temperature, the higher the output. In addition, the turbine is composed of three or four paragraphs combining a stationary blade and a moving blade.
Have a step.

【0008】本発明の冷却系統は、動翼に蒸気を供給す
る供給系統と動翼から蒸気を回収する回収系統とを具備
するとともに、回収系統の回収流路を供給系統の供給流
路より内側に形成したことを特徴とする。ここで蒸気と
は、具体的に、蒸気発生装置、例えば廃熱回収ボイラ等
によって生成させたものであり、その成分的にはH2Oを
主成分とした、所謂水蒸気である。
The cooling system of the present invention includes a supply system for supplying steam to the rotor blades and a recovery system for recovering steam from the rotor blades, and the recovery passage of the recovery system is located inside the supply passage of the supply system. It is characterized by being formed in. Here, the steam is specifically generated by a steam generator, for example, a waste heat recovery boiler, and is a so-called steam containing H 2 O as a main component.

【0009】本発明にいう蒸気の供給系統は、蒸気発生
装置からタービンの動翼まで蒸気を供給する系統をい
い、この系統の一部に供給流路を有する。ここで供給流
路は、タービンのロータ内に形成される。また、回収系
統は、タービンの動翼から蒸気を回収して再利用する装
置、例えば、廃熱回収ボイラや復水器等までの系統をい
い、この系統の一部に回収流路を有する。ここで回収流
路は、タービンのロータの中心方向に形成される。ま
た、供給系統又は回収系統を、それぞれ動翼からタービ
ンのロータ軸端までと考えてもよい。
The steam supply system according to the present invention refers to a system for supplying steam from a steam generator to a rotor blade of a turbine, and a part of the system has a supply passage. Here, the supply flow path is formed in the rotor of the turbine. The recovery system refers to a device that recovers and reuses steam from the rotor blades of the turbine, for example, a system up to a waste heat recovery boiler, a condenser, and the like, and has a recovery flow path in a part of this system. Here, the recovery flow path is formed toward the center of the rotor of the turbine. Further, the supply system or the recovery system may be considered from the rotor blade to the rotor shaft end of the turbine.

【0010】また、本発明の冷却系統は、動翼に蒸気を
供給しロータ軸端に形成される供給口と、動翼から蒸気
を回収しロータ軸端に形成される回収口とを有し、前記
回収口は前記供給口よりロータ軸中心側に形成されるこ
とを特徴とする。
[0010] The cooling system of the present invention has a supply port formed at the rotor shaft end for supplying steam to the rotor blade and a recovery port formed at the rotor shaft end for recovering steam from the rotor blade. The recovery port is formed closer to the center of the rotor shaft than the supply port.

【0011】このように、回収される蒸気を供給される
蒸気よりロータの中心軸側を通すことにより、ロータ等
における熱応力を緩和し、安定したタービン運転が可能
となる。
In this way, by passing the recovered steam through the central axis of the rotor from the supplied steam, thermal stress in the rotor and the like can be reduced, and stable turbine operation can be performed.

【0012】更に、供給流路は、ロータの最終段ディス
クとスタブシャフトとの間に形成されたキャビティ、及
びディスクとディスクとが接合している部分に形成され
ることが好ましい。また、一つの回収流路は初段及び2
段のディスクの間に形成されることが好ましく、初段動
翼と2段動翼とに供給された蒸気を回収するキャビティ
を利用することが好ましい。
Further, the supply flow path is preferably formed in a cavity formed between the last stage disk of the rotor and the stub shaft, and in a portion where the disks are joined to each other. In addition, one recovery channel is used for the first stage and the second stage.
It is preferably formed between the disks of the stage, and it is preferable to use a cavity for collecting the steam supplied to the first stage blade and the second stage blade.

【0013】一方、本発明は、蒸気を用いて、圧縮機ロ
ータを冷却することを特徴とする。この蒸気は、タービ
ンロータと圧縮機ロータとを連結するディスタントピー
スに形成された蒸気流路を介して供給され、前記ディス
タントピースより軸中心側に形成される蒸気流路を介し
て回収される。圧縮機のロータをも蒸気を用いて冷却す
ることにより、蒸気の有効利用を図ることが可能とな
る。
On the other hand, the present invention is characterized in that the compressor rotor is cooled using steam. This steam is supplied through a steam flow path formed in a distant piece connecting the turbine rotor and the compressor rotor, and is recovered through a steam flow path formed closer to the shaft center than the distant piece. You. By cooling the rotor of the compressor also with the steam, it is possible to effectively use the steam.

【0014】また、冷却した蒸気を回収する際、回収蒸
気をロータのディスクとディスクとの間に形成されるス
ペーサ部をとおし、ディスクとディスクとの間に形成さ
れるキャビティの内部に、蒸気を回収する蒸気流路を形
成することが好ましい。この部分を通し蒸気を回収する
ことによりロータ内のスペースを有効に利用することが
できる。
Further, when recovering the cooled steam, the recovered steam is passed through a spacer formed between the disks of the rotor and into the cavity formed between the disks. It is preferable to form a vapor passage for recovery. By collecting steam through this portion, the space in the rotor can be effectively used.

【0015】さらに、スペーサ部は、回収される蒸気を
前記蒸気流路に導く突出部分を有することが好ましい。
これにより、より効率良く蒸気を回収することが出来
る。また、合わせて、供給流路を流れる蒸気の一部を用
いて、前記ディスクの側面を冷却することによって、熱
応力の緩和が図れる。
Further, it is preferable that the spacer section has a protruding portion for guiding the recovered steam to the steam flow path.
Thereby, steam can be collected more efficiently. In addition, by cooling the side surface of the disk using a part of the steam flowing through the supply flow path, thermal stress can be reduced.

【0016】一方、更に、本発明のガスタービンは、蒸
気を用いて動翼を冷却し、その蒸気を回収する、所謂、
クローズド蒸気冷却システムを採用したものである。そ
して、動翼と静翼との段落構造を3又は4段のものであ
って、タービンに導入される燃焼ガス温度が1400℃
以上級出力が400MW以上のものに限定して考えた場
合、供給口及び回収口のそれぞれにおける温度で、動翼
に供給する蒸気の温度を250℃以下、例えば250〜
180℃とし、動翼から回収する蒸気の温度を450℃
以下例えば450〜380℃とすることによって、蒸気
冷却システムを達成出来る。また、これらの温度を変え
て、運用することも可能であって、前者を300〜23
0℃、後者を500〜430℃とする場合もある。つま
り、タービンにおける熱負荷及び動翼の材料許容温度等
を考慮することにより決定される。また、蒸気の流量及
びロータの材料許容温度を考慮することにより決定され
る。
On the other hand, the gas turbine of the present invention cools the rotor blades using steam and recovers the steam.
It employs a closed steam cooling system. The stage structure of the moving blade and the stationary blade has three or four stages, and the temperature of the combustion gas introduced into the turbine is 1400 ° C.
When the above class output is considered to be limited to those of 400 MW or more, the temperature of steam supplied to the moving blade at the temperature at each of the supply port and the recovery port is 250 ° C. or less, for example, 250 to
180 ° C and the temperature of steam recovered from the rotor blades is 450 ° C
Hereinafter, for example, by setting the temperature to 450 to 380 ° C., a steam cooling system can be achieved. It is also possible to operate the apparatus by changing these temperatures.
In some cases, the temperature is 0 ° C, and the latter is 500 to 430 ° C. That is, it is determined by considering the heat load in the turbine, the permissible material temperature of the rotor blade, and the like. Further, it is determined by considering the steam flow rate and the allowable material temperature of the rotor.

【0017】このような構成をとることにより、オープ
ン冷却システムを採用したガスタービンより効率で5乃
至6%、出力で13乃至16%の向上を図ることが出来
る。また、従来のクローズド冷却システムよりも更に、
効率で0.8乃至1.2%、出力で2乃至3%の向上を図
ることが出来る。
By adopting such a configuration, the efficiency can be improved by 5 to 6% and the output can be improved by 13 to 16% over the gas turbine employing the open cooling system. In addition, more than conventional closed cooling system,
The efficiency can be improved by 0.8 to 1.2% and the output can be improved by 2 to 3%.

【0018】つまり、動翼の冷却に供した蒸気を回収す
るには、動翼を支持しているロータの内部に供給と回収
との2系統の蒸気経路を構成することが好ましく、作動
ガス温度が1400℃を越えるガスタービンでは、供給
蒸気と回収蒸気との温度差が200度以上にもなるた
め、2系統の流れが交差しないこと、高速回転体である
こと等を、十分考慮して回収蒸気によるロータの温度上
昇を耐熱温度以下に抑えること、温度差に起因して発生
する熱応力を許容応力以下に抑えることが重要である。
In other words, in order to recover the steam used for cooling the moving blades, it is preferable to form two steam paths of supply and recovery inside the rotor supporting the moving blades. In gas turbines whose temperature exceeds 1400 ° C, the temperature difference between the supplied steam and the recovered steam is more than 200 ° C. Therefore, it is necessary to carefully consider that the two systems do not cross each other and that they are high-speed rotating bodies. It is important to keep the temperature rise of the rotor due to steam below the allowable temperature limit, and to keep the thermal stress generated due to the temperature difference below the allowable stress.

【0019】また、ガスタービンの比出力(単位燃料当
たりの出力)を高めるためには圧縮機の圧縮比を大きく
する必要があるが、圧縮比を大きくすると圧縮された吐
出空気の温度が上昇するために圧縮機ロータの外周部が
加熱され、許容温度を越えるため、本発明のように冷却
が必要になる。圧縮機ロータとタービンロータとは連結
されて一体に回転するため、タービンロータと圧縮機ロ
ータとは蒸気系統を共用して冷却できる。
Further, in order to increase the specific output (output per unit fuel) of the gas turbine, it is necessary to increase the compression ratio of the compressor. However, if the compression ratio is increased, the temperature of the compressed discharge air increases. Therefore, the outer peripheral portion of the compressor rotor is heated and exceeds the allowable temperature, so that cooling is required as in the present invention. Since the compressor rotor and the turbine rotor are connected and rotate integrally, the turbine rotor and the compressor rotor can be cooled by sharing the steam system.

【0020】本発明は、ロータ内に高速回転体として支
障の少ない蒸気供給或いは回収経路を構成することによ
り、効率向上に好適な蒸気冷気式ガスタービンを提供す
ることができる。
The present invention can provide a steam-cooled gas turbine suitable for improving efficiency by forming a steam supply or recovery path in the rotor as a high-speed rotating body with little trouble.

【0021】更に、本発明のガスタービンと蒸気タービ
ンとを複合したコンバインド発電プラントでは、ガスタ
ービン排気ガスの排熱を利用して蒸気タービン用の蒸気
を発生しており、ガスタービンの作動ガスの温度を高く
することによって、タービン単体の熱効率のみならずプ
ラント全体の発電効率を向上させることが出来る。
Further, in the combined power generation plant in which the gas turbine and the steam turbine of the present invention are combined, the steam for the steam turbine is generated by using the exhaust heat of the exhaust gas of the gas turbine. By increasing the temperature, not only the thermal efficiency of the turbine alone but also the power generation efficiency of the entire plant can be improved.

【0022】このため、作動ガスの温度は翼の耐熱温度
を大幅に越えているが、本発明によって耐熱温度内に納
めることが出来る。
For this reason, although the temperature of the working gas greatly exceeds the heat resistant temperature of the blade, it can be kept within the heat resistant temperature by the present invention.

【0023】冷媒として蒸気を用いているため、圧縮空
気を使用する場合に比較して、作動ガス温度が高くなる
に連れて冷媒としての空気流量が増大するための余分な
圧縮動力を消費する必要が無くなる。しかも、冷却に供
した温度の低い空気が作動ガスの流路(以下、ガスパ
ス)に放出されないために、希釈されて作動ガスの温度
が下がることが無く、タービンの出力が低下するという
問題も無い。従って、蒸気を冷却に使用することによっ
て、燃焼用の圧縮ガスを冷媒とするガスタービン比較し
て、効率向上を図ることが出来る。
Since steam is used as the refrigerant, it is necessary to consume extra compression power for increasing the flow rate of air as the refrigerant as the working gas temperature increases, as compared with the case where compressed air is used. Disappears. In addition, since the low-temperature air used for cooling is not released into the working gas flow path (hereinafter, gas path), the temperature of the working gas is not reduced due to dilution, and there is no problem that the output of the turbine is reduced. . Therefore, by using steam for cooling, efficiency can be improved as compared with a gas turbine using compressed gas for combustion as a refrigerant.

【0024】本発明のコンバインドサイクル発電プラン
トでは、他の系統から導入する蒸気を冷媒に用いる蒸気
冷却式のガスタービンを提案している。
In the combined cycle power plant according to the present invention, a steam-cooled gas turbine using steam introduced from another system as a refrigerant is proposed.

【0025】蒸気は、冷却流路に水分中の不純物が堆積
するのを避けるために排熱を利用して生成された過熱蒸
気が使用されることが好ましく、粘性係数やプラント数
等の影響で空気に比べて熱伝達率が大きく(約1.5倍
)、また比熱が大きいために熱が負荷されたときの温
度上昇が少ない(空気の2分の1以下)等の利点があ
る。
As the steam, it is preferable to use superheated steam generated by using exhaust heat in order to avoid the accumulation of impurities in the moisture in the cooling passage. The heat transfer coefficient is larger than that of air (about 1.5 times), and the specific heat is large, so that the temperature rise when heat is applied is small (less than half of air).

【0026】尚、蒸気冷却式においても、プラント全体
の効率を高める上から冷却に供する蒸気の流量は少ない
ほど良く、また冷却後の蒸気を作動ガス中に放出するの
ではなく、蒸気を回収して、作動ガスに影響を与えず、
効率向上を図る。
In the steam cooling system, the flow rate of the steam to be cooled is preferably as small as possible in order to improve the efficiency of the whole plant, and the steam after cooling is not collected and discharged into the working gas. And does not affect the working gas,
Improve efficiency.

【0027】[0027]

【作用】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有する
ガスタービンにおいて、前記冷却系統が、前記ガスター
ビンのロータ軸端に形成される供給口を備え、前記ガス
タービンのロータ軸端に形成される回収口を備え、前記
回収口は前記供給口より前記ガスタービンのロータ軸中
心側に形成し、ロータ軸受部で該回収口に蒸気を回収す
る回収流路は該供給口から供給される蒸気の供給流路よ
り前記ガスタービンのロータ軸中心側に形成することに
より、冷却系統の回収蒸気の流れを円滑にし、ロータの
回転を支持しているロータ軸受部で冷却系統の蒸気の回
収に基づく温度上昇を最小限にすることができる。
[Function] Has a cooling system that cools the rotor blade using steam
In the gas turbine, the cooling system includes the gas turbine.
A supply port formed at a rotor shaft end of the bin, wherein the gas
A recovery port formed at a rotor shaft end of the turbine;
The recovery port is located between the supply port and the rotor shaft of the gas turbine.
It is formed on the core side, and the steam is collected at the recovery port by the rotor bearing.
The recovery flow path is the same as the flow path for the steam supplied from the supply port.
Formed at the center of the rotor shaft of the gas turbine.
This makes the flow of recovered steam in the cooling system smoother,
The rotation of the cooling system steam is
Temperature rise due to yield can be minimized.

【0028】また、ロータの軸端に供給口と回収口を設
け、前記回収口を前記供給口よりロータの軸中心側に形
成することによって、前述した高温の回収蒸気の流れを
より円滑に形成し易い利点が得られる。
Further, the supply port and the recovery port are provided at the shaft end of the rotor, and the recovery port is formed closer to the center of the rotor shaft than the supply port, so that the flow of the high-temperature recovery steam is more smoothly formed. The advantage of easy operation is obtained.

【0029】更に、蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系
統を有するガスタービンにおいて、前記ガスタービンの
ロータの最終段ディスクとスタブシャフトとの間にキャ
ビティを形成するとともに、ディスクとディスクとが接
合している部分に供給流路を形成して蒸気を供給するこ
とにより、前記接合部の温度が供給蒸気によって回収蒸
気より低い温度に保持され、同部の熱歪みが減少する。
Further, in a gas turbine having a cooling system for cooling a rotor blade using steam, a cavity is formed between a last stage disk of the rotor of the gas turbine and a stub shaft, and the disks are joined together. By forming a supply flow path in the portion where the steam is supplied and supplying steam, the temperature of the junction is maintained at a lower temperature than the recovered steam by the supplied steam, and thermal distortion of the portion is reduced.

【0030】更に、ガスタービンのロータのディスクと
ディスクとが接合している部分に供給流路を形成して蒸
気を供給し、初段及び2段のディスクの間に形成したキ
ャビティを介して蒸気を回収することにより、高温の蒸
気によるディスクの温度上昇及び熱応力の発生を極力軽
減して回収できる。
Further, a supply flow path is formed at a portion where the disks of the gas turbine rotor are joined to each other to supply steam, and the steam is supplied through a cavity formed between the first and second stage disks. By recovering, the temperature rise of the disk and the generation of thermal stress due to the high-temperature steam can be minimized and recovered.

【0031】更に、蒸気を用いて圧縮機ロータを冷却す
るように設備し、該設備を、タービンロータと圧縮機ロ
ータとを連結するディスタントピースに形成された蒸気
流路を介して蒸気を供給し、前記ディスタントピースよ
り軸中心側に形成される蒸気流路を介して蒸気を回収す
るように構成することにより、タービンロータと蒸気流
路を共用して圧縮機ロータを冷却できる。
Further, equipment for cooling the compressor rotor using steam is provided, and the equipment is supplied with steam through a steam flow passage formed in a distant piece connecting the turbine rotor and the compressor rotor. In addition, since the steam is recovered through the steam flow path formed closer to the shaft center than the distant piece, the compressor rotor can be cooled by sharing the steam flow path with the turbine rotor.

【0032】更に、蒸気を用いて動翼を冷却するガスタ
ービンにおいて、前記ガスタービンのロータのディスク
とディスクとの間に蒸気を回収する蒸気流路を有するス
ペーサを介在させ、前記スペーサが前記ディスクとディ
スクとの間に形成されるキャビティの内部に形成するこ
とによって、ディスク接合部が回収蒸気に直接曝される
のを防止できるほか、前記スペーサに回収される蒸気を
前記蒸気流路に導く突出部分を形成することによって、
ディスク外周部側面の回収蒸気の流れが反らされて伝熱
が弱まり、ディスクの熱応力が低減する。
Further, in a gas turbine for cooling a rotor blade using steam, a spacer having a steam flow path for recovering steam is interposed between a disk of a rotor of the gas turbine and the disk. In addition to preventing the disc joint portion from being directly exposed to the recovered steam, the protrusion formed in the cavity formed between the spacer and the disc can also prevent the disc joint from being directly exposed to the recovered steam. By forming parts
The flow of the recovered steam on the outer peripheral side of the disk is deflected to weaken the heat transfer and reduce the thermal stress of the disk.

【0033】更に、前記ガスタービンにおいて、前記デ
ィスクとディスクとが接合している部分に蒸気流路を形
成し、前記蒸気流路の蒸気の一部を用いて前記ディスク
の側面を冷却することにより、ディスクの側面が流出し
た低温の蒸気によって効果的に冷却されるために温度上
昇及び熱応力がより一層効果的に低減される。
Further, in the gas turbine, a steam flow path is formed at a portion where the disk is joined to the disk, and a side surface of the disk is cooled by using a part of the steam in the steam flow path. In addition, since the side surface of the disk is effectively cooled by the discharged low-temperature steam, the temperature rise and the thermal stress are more effectively reduced.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2を用
いて詳しく説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.

【0035】図1は空気圧縮型の3段タービンの場合を
例にガスタービン上半部の断面構造を示しており、ケー
シング80,圧縮機ロータ2と外周部の翼列からなる圧
縮機、燃焼器84,静翼81〜83及び動翼51〜53
を交互に配置して形成されたガスパス85,タービンロ
ータ1等によって構成されている。
FIG. 1 shows the cross-sectional structure of the upper half of a gas turbine in the case of an air compression type three-stage turbine as an example. A compressor comprising a casing 80, a compressor rotor 2 and a cascade of outer peripheral portions, Vessel 84, stationary blades 81 to 83 and rotor blades 51 to 53
Are alternately arranged, and are formed by a gas path 85, a turbine rotor 1 and the like.

【0036】タービンロータ1は3個のディスク11,
12,13及びスタブシャフト4からなり、接合部14
で高速回転体として密着接合されている。各ディスクの
外周には動翼51〜53が植設されているほか、ディス
タントピース3を介して圧縮機ロータ2と連結されてお
り、軸受40によって回転支持されている。
The turbine rotor 1 has three disks 11,
12, 13 and the stub shaft 4
And is closely bonded as a high-speed rotating body. Rotor blades 51 to 53 are implanted on the outer periphery of each disk, and are connected to the compressor rotor 2 via a distant piece 3, and are rotatably supported by bearings 40.

【0037】かかる構成において、圧縮機で圧縮された
空気を用いて燃焼器84で生成された高温,高圧の作動
ガスが、ガスパス85を膨張しながら流れることによっ
てタービンロータが回転され、動力が発生される。
In this configuration, the high-temperature, high-pressure working gas generated in the combustor 84 using the air compressed by the compressor flows while expanding the gas path 85, thereby rotating the turbine rotor and generating power. Is done.

【0038】たとえば燃焼器出口の作動ガスの圧力を2
2〜25ata 、温度1500℃にすると、ロータ外径が
2.5m 程度のガスタービンでも400MW以上の動力
が発生するが、動翼入口のガス相対全温は初段が約12
50〜1300℃、2段が約950〜1000℃で翼の
許容温度(通常の翼材料で850〜900℃)を遥るや
かに越え、熱負荷はそれぞれ出力の約1.5%(約6000k
W)及び1.2%(5000kW)にもなる。
For example, if the working gas pressure at the combustor outlet is set to 2
When the temperature is set to 2 to 25 ata and the temperature is set to 1500 ° C., even a gas turbine having a rotor outer diameter of about 2.5 m generates power of 400 MW or more.
50 to 1300 ° C., the two stages are about 950 to 1000 ° C., which far exceeds the allowable temperature of the blade (850 to 900 ° C. for ordinary blade material), and the heat load is about 1.5% (about 6000k
W) and 1.2% (5000 kW).

【0039】また作動ガスの圧力を22〜25ata にす
るためには、圧縮比を22以上にする必要があり、この
場合の圧縮機の吐出温度は約500℃となり、通常のロ
ータ材(許容温度450℃)を使用する場合には圧縮機
ロータ2の外周部を冷却する必要がある。
Further, in order to set the pressure of the working gas to 22 to 25 at, it is necessary to set the compression ratio to 22 or more. In this case, the discharge temperature of the compressor becomes about 500 ° C., and the ordinary rotor material (allowable temperature) (450 ° C.), it is necessary to cool the outer periphery of the compressor rotor 2.

【0040】そこで、初段及び2段の動翼と圧縮機ロー
タの外周部を蒸気によって冷却するために、タービンロ
ータ1のディスク接合部14には軸方向に蒸気を供給す
る複数の供給流路74が3個のディスクを貫通するよう
形成されており、ロータの中心部には回収流路72が形
成されている。
Therefore, in order to cool the outer peripheral portions of the first-stage and second-stage rotor blades and the compressor rotor with steam, a plurality of supply passages 74 for supplying steam in the axial direction are provided to the disk joint 14 of the turbine rotor 1. Are formed so as to penetrate the three disks, and a recovery channel 72 is formed at the center of the rotor.

【0041】また、ディスタントピース3と初段ディス
ク11,ディスク11〜13間、最終段ディスク13と
スタブシャフト4との間には接合部14より外周側にキ
ャビティ61,62,63、内周側にキャビティ64,
65,66,67が形成されており、供給流路74の一
端のスタブシャフト側にはキャビティ67に通ずるよう
に蒸気流路75が、他端のディスタントピース側の外径
側にはキャビティ61を通ずるように蒸気流路76及び
内径側には蒸気流路77が形成されているほか、2段デ
ィスク12と最終段ディスク13の接合部にはキャビテ
ィ63に連通する蒸気流路78が形成されている。
The cavities 61, 62, 63, and the inner circumference are located between the distant piece 3 and the first-stage disc 11, between the discs 11 and 13, and between the last-stage disc 13 and the stub shaft 4. Cavity 64,
65, 66, 67 are formed, a steam flow path 75 is provided at one end of the supply flow path 74 on the stub shaft side so as to communicate with the cavity 67, and a cavity 61 is provided at the other end on the outer diameter side of the distant piece side. In addition, a steam flow channel 77 is formed on the inner diameter side of the steam flow channel 76 so as to pass therethrough, and a steam flow channel 78 communicating with the cavity 63 is formed at a joint between the second-stage disk 12 and the last-stage disk 13. ing.

【0042】更に、初段ディスク11及び2段ディスク
12の外周部には動翼51,52の冷却流路に連通する
蒸気流路54,55及び56,57が外周から側面に開
口するように形成されており、同初段ディスクと2段デ
ィスクの間にはキャビティ62と65が連通するように
蒸気流路79が形成され、前述のディスク接合部14に
穿けた供給流路74と連通しないように短管15が装着
されている。
Further, on the outer periphery of the first stage disk 11 and the second stage disk 12, steam passages 54, 55 and 56, 57 communicating with the cooling passages of the moving blades 51, 52 are formed so as to open from the outer periphery to the side surfaces. A steam flow passage 79 is formed between the first-stage disk and the second-stage disk so that the cavities 62 and 65 communicate with each other, so as not to communicate with the supply flow passage 74 formed in the disk joint 14 described above. A short tube 15 is mounted.

【0043】一方、スタブシャフト4に穿けた中心孔内
には案内管41が設置されており、フランジ43によっ
て固着されている。同案内管41と前記中心孔の内壁の
間には蒸気流路44が形成され、同蒸気流路の一端は蒸
気供給口45としてロータ外に開口されている。また前
記蒸気流路44の内側には蒸気流路42が形成され、そ
の一端は蒸気回収口46として前記蒸気供給口45より
軸中心側に開口され、他端は回収流路72の内壁に密着
するように装着されている。
On the other hand, a guide tube 41 is provided in a center hole formed in the stub shaft 4, and is fixed by a flange 43. A steam passage 44 is formed between the guide tube 41 and the inner wall of the center hole, and one end of the steam passage is opened as a steam supply port 45 outside the rotor. A steam flow path 42 is formed inside the steam flow path 44, and one end thereof is opened as a steam recovery port 46 on the axial center side from the steam supply port 45, and the other end is in close contact with the inner wall of the recovery flow path 72. It is attached to be.

【0044】他方、ディスタントピース3には一端がキ
ャビティ77に、他端が圧縮機ディスク22外周側のキ
ャビティ23に通ずる複数の蒸気流路31が形成されて
おり、また中心部には蒸気流路32が形成されている。
On the other hand, a plurality of steam passages 31 are formed in the distant piece 3 such that one end communicates with the cavity 77 and the other end communicates with the cavity 23 on the outer peripheral side of the compressor disk 22. A passage 32 is formed.

【0045】図2は、図1のX−X矢視図を示してい
る。ディスク11外周部の蒸気流路55は動翼51の枚
数と同数だけ穿けられており、供給流路74及び蒸気流
路76は、ロータ1を締結しているスタッキングボルト
16の位相間を利用して配置されている。本図で供給流
路74は蒸気流路79の幅内に含まれるように配置した
が、流路断面図が充分確保できる場合には、供給流路7
4を蒸気流路79の幅外に設けて短管15を省いてもよ
い。
FIG. 2 is a view taken along the line XX of FIG. The number of steam passages 55 on the outer peripheral portion of the disk 11 is equal to the number of rotor blades 51, and the supply passage 74 and the steam passage 76 use the phase between the stacking bolts 16 fastening the rotor 1. It is arranged. In this figure, the supply flow path 74 is arranged so as to be included within the width of the steam flow path 79. However, if the flow path cross-sectional view can be sufficiently ensured, the supply flow path 7
4 may be provided outside the width of the steam channel 79, and the short pipe 15 may be omitted.

【0046】以上に構成されたロータ内の蒸気流路にお
いて、スタブシャフト軸端の蒸気供給口43からロータ
1内に供給された蒸気は、矢印90で示すように、スタ
ブシャフト中心孔内の蒸気流路44,キャビティ67,
蒸気流路75を経て供給流路74を軸方向に流れ、この
軸流過程で3系統に分流する。
In the steam flow path in the rotor configured as described above, the steam supplied into the rotor 1 from the steam supply port 43 at the shaft end of the stub shaft, as shown by an arrow 90, Channel 44, cavity 67,
The gas flows in the supply flow path 74 in the axial direction via the steam flow path 75, and is divided into three systems in this axial flow process.

【0047】第1の系統は2段動翼52を冷却する蒸気
系統で、蒸気流路78からキャビティ63及び蒸気流路
57を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路5
6を経てキャビティ62に流入する。
The first system is a steam system for cooling the two-stage moving blade 52, which is supplied to the moving blade from the steam passage 78 through the cavity 63 and the steam passage 57, and after cooling, the steam passage 5
6 and flow into the cavity 62.

【0048】第2の系統は初段動翼51を冷却する蒸気
系統で、蒸気流路76からキャビティ61及び蒸気流路
54を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路5
5を経てキャビティ62に流入し、第1系統の回収蒸気
と合流して蒸気流路79,キャビティ65をロータ中心
部の回収流路72に向かって流れる。
The second system is a steam system for cooling the first-stage moving blade 51. The second system is supplied to the moving blade from the steam passage 76 through the cavity 61 and the steam passage 54, and after cooling, the steam passage 5
5, flows into the cavity 62, merges with the recovered steam of the first system, and flows through the steam channel 79 and the cavity 65 toward the recovery channel 72 at the center of the rotor.

【0049】第3の系統は圧縮機ロータ2の外周部を冷
却する蒸気系統で、蒸気流路77からキャビティ64及
びディスタントピースの蒸気流路31を経て該圧縮機ロ
ータ外周部のキャビティ23に供給され、同外周部を冷
却した後は圧縮機ロータディスク21もしくは22側面
のキャビティ24,同ディスクの中心孔25,ディスタ
ントピースの中心部蒸気流路32を経てタービンロータ
中心部の回収流路72に至り、同回収流路72内で動翼
を冷却した後の蒸気と合流し、案内管内の蒸気流路42
を経て回収口46からロータ外に回収される。
The third system is a steam system for cooling the outer peripheral portion of the compressor rotor 2, from the steam flow channel 77 to the cavity 23 at the outer peripheral portion of the compressor rotor through the cavity 64 and the steam flow channel 31 of the distant piece. After being supplied and cooling the outer peripheral portion thereof, it passes through the cavity 24 on the side surface of the compressor rotor disk 21 or 22, the central hole 25 of the disk, and the central steam passage 32 of the distant piece, and the recovery flow passage at the center of the turbine rotor. 72, and merges with the steam after cooling the moving blades in the recovery flow path 72 to form a steam flow path 42 in the guide pipe.
And is collected outside the rotor through the collection port 46.

【0050】以上に説明した蒸気経路によって、先ずデ
ィスクを貫通して形成された供給流路74には低温の供
給蒸気が流れるために、ディスク接合部14の温度は回
収蒸気流路79が形成された接合部分を除けばほぼ供給
蒸気の低温度に保持される。このため同接合部の熱歪み
や熱応力の発生が軽減し、高速回転体としての安定性を
持続できるほか、回転力を円滑に伝達できる。
Since the low-temperature supply steam flows first through the supply passage 74 formed through the disk by the above-described steam path, the temperature of the disk joint 14 is set to the recovery steam passage 79. Except for the welded part, the temperature is kept substantially at the low temperature of the supplied steam. Therefore, the occurrence of thermal distortion and thermal stress at the joint is reduced, and the stability as a high-speed rotating body can be maintained, and the rotational force can be smoothly transmitted.

【0051】また、ロータ中心部の回収流路には回収蒸
気が流れるために、接合部14より中心側のディスクの
大部分は高温の蒸気に曝され、ほぼ同温度近くに上昇す
る。前述した作動ガスの温度が1500℃のガスタービ
ンの場合、熱負荷による蒸気の温度上昇は200度を上
回るが、ディスクの許容温度(通常450℃)より温度
上昇分だけ低い温度の蒸気(250℃)の蒸気を供給す
れば、ロータ中心部の温度を許容温度以下に抑えること
ができる。
Further, since the recovered steam flows through the recovery channel at the center of the rotor, most of the disk located closer to the center than the joint 14 is exposed to high-temperature steam and rises to almost the same temperature. In the case of a gas turbine having a working gas temperature of 1500 ° C., the temperature rise of the steam due to the heat load exceeds 200 ° C., but the steam (250 ° C.) having a temperature lower than the allowable temperature of the disk (usually 450 ° C.). If the steam of (1) is supplied, the temperature at the center of the rotor can be suppressed to an allowable temperature or lower.

【0052】またディスクの中心部には遠心力による最
大の応力が発生するが、接合部14の温度を低温に維持
して中心部だけの温度を高くすることにより、同部の熱
膨張による歪みが応力を緩和するために、ディスク中心
部の遠心応力を軽減する大きな利点がえられる。
The maximum stress due to the centrifugal force is generated at the center of the disk. However, by maintaining the temperature of the joining portion 14 at a low temperature and raising the temperature only at the center portion, the distortion due to the thermal expansion of the same portion is generated. However, there is a great advantage that the centrifugal stress at the center of the disk is reduced because the stress is reduced.

【0053】更に、回転を支持している軸受部の軸の温
度は極力低温に保つ必要があるが、本発明ではスタブシ
ャフト4の中心孔において回収蒸気の外側に低温の供給
蒸気を流すために、蒸気の回収に基づく温度上昇を最小
限に止めることができる。
Further, it is necessary to keep the temperature of the shaft of the bearing part supporting the rotation as low as possible. However, in the present invention, in order to allow the low-temperature supply steam to flow outside the recovery steam in the center hole of the stub shaft 4. In addition, temperature rise due to steam recovery can be minimized.

【0054】一方ディスクの外周部側面は、いずれのデ
ィスクにおいても少なくとも片面が低温の供給蒸気によ
って冷却されているために、同ディスク外周部の平均温
度は供給蒸気と回収蒸気のほぼ中間温度(約350℃)
となり、温度分布を考慮しても回収温度を越えることは
無く、ディスクの温度上昇を許容温度以下に抑えること
ができる。またディスク外周の半径方向の熱膨張による
伸びを最小限にできるために、動翼先端隙間91及びラ
ビリンスシール92のシール隙間を小さくして、ガスタ
ービンの効率向上に寄与できる。
On the other hand, since the outer peripheral side surface of each disk is cooled by low-temperature supply steam on at least one side of each disk, the average temperature of the outer peripheral portion of the disk is almost the intermediate temperature between the supply vapor and the recovery vapor (about 350 ° C)
Thus, even if the temperature distribution is considered, the temperature does not exceed the recovery temperature, and the temperature rise of the disk can be suppressed to an allowable temperature or less. In addition, since the elongation of the outer periphery of the disk due to radial thermal expansion can be minimized, the clearance between the rotor blade tip gap 91 and the labyrinth seal 92 can be reduced, thereby contributing to an improvement in gas turbine efficiency.

【0055】更に、ディスタントピースに蒸気流路31
及び32を形成し第3の蒸気系統を構成することによっ
て、簡単な構造でタービンロータの蒸気系統と共用して
圧縮機ロータ外周部の冷却が可能になり、通常使用され
ている安価な材料を用いて圧縮比を高めることができ、
ひいてはガスタービンの作動ガス高温化に寄与できる。
Further, the steam flow path 31 is provided in the distant piece.
And 32 to form the third steam system, the outer periphery of the compressor rotor can be cooled with a simple structure and shared with the steam system of the turbine rotor. Can be used to increase the compression ratio,
As a result, the working gas of the gas turbine can be increased in temperature.

【0056】またディスタントピース3の外周部には、
隙間93を通ってガスパス85から高温の作動ガスが流
出するのを防止するために、シール空気94が供給され
る。この空気は圧縮機の吐出部から抽出されるために、
ディスタントピースは圧縮機の外周部と同様に加温され
るが、第3の蒸気系統は該ディスタントピースをも一様
に冷却する効果がある。
On the outer periphery of the distant piece 3,
Seal air 94 is supplied to prevent hot working gas from flowing out of the gas path 85 through the gap 93. Because this air is extracted from the discharge part of the compressor,
The distant piece is heated in the same manner as the outer peripheral portion of the compressor, but the third steam system has an effect of uniformly cooling the distant piece.

【0057】図3は、本発明による他の実施例を示して
いる。この実施例ではロータが4段タービンで構成され
ており、3段動翼までが蒸気冷却されている。
FIG. 3 shows another embodiment according to the present invention. In this embodiment, the rotor is constituted by a four-stage turbine, and up to the three-stage moving blades are steam-cooled.

【0058】ロータ5は4個のディスク16,17,1
8及び19で構成され、ディスタントピース3とスタブ
シャフト4に挾まれて接合部35で締結されている。同
ディスク16〜19の外周には動翼36,37,38及
び39が植設されており、この内36〜38の動翼が内
部に蒸気流路を有して冷却されている。
The rotor 5 has four disks 16, 17, 1
8 and 19, which are fastened at a joint 35 between the distant piece 3 and the stub shaft 4. Blades 36, 37, 38 and 39 are implanted on the outer circumference of the disks 16 to 19, and among them, the blades 36 to 38 are cooled with a steam flow path therein.

【0059】この場合も接合部35にディスクを貫通す
る蒸気供給流路33を形成し、初段,2段及び最終段の
ディスク16,17,19については前実施例と全く同
様の蒸気流路を形成する。新たに冷却が必要な動翼38
を支持している3段ディスク18について、ディスクの
外周部に蒸気流路26と27を形成し、接合部35に短
管20を介して蒸気流路34を形成するとともに、該3
段ディスクと4段ディスクとの間にキャビティ29及び
30を形成する。
In this case as well, a steam supply passage 33 penetrating the disk is formed in the joint 35, and the first, second and final disks 16, 17, and 19 have the same steam flow path as in the previous embodiment. Form. Rotor blades 38 that require new cooling
The steam flow channels 26 and 27 are formed on the outer peripheral portion of the three-stage disk 18 supporting the gasket, and the steam flow channel 34 is formed at the joint 35 via the short pipe 20.
Cavities 29 and 30 are formed between the stepped disc and the four-stepped disc.

【0060】上記の蒸気経路を構成することにより、ロ
ータ内には供給口46から供給された蒸気が矢印95に
示した経路に沿って流れ、3段動翼38のための第4の
蒸気冷却系統として、キャビティ28から蒸気流路26
を経て該動翼に蒸気を供給し、蒸気流路27,キャビテ
ィ29,蒸気流路34及びキャビティ30を経てロータ
中心部に至る蒸気経路が構成され、同中心部の回収経路
で他の経路と合流して軸端の回収口45から回収され
る。
By configuring the above-described steam path, the steam supplied from the supply port 46 flows in the rotor along the path indicated by the arrow 95, and the fourth steam cooling for the three-stage bucket 38 is performed. As a system, the steam flow path 26
Through the steam passage 27, the cavity 29, the steam passage 34, and the cavity 30 to form a steam path extending to the center of the rotor. They are merged and collected from the collection port 45 at the shaft end.

【0061】すなわち4段タービンロータにおいても、
3段タービンロータと全く同様の思想で蒸気冷却式ガス
タービンの蒸気の供給及び回収経路を構成でき、前述し
たディスク接合部の低温化による高速回転の安定性維
持、ディスク中心部の熱膨張による遠心応力緩和、ディ
スク外周部の高温蒸気回収に起因する温度上昇の軽減等
の効果が得られる。
That is, even in a four-stage turbine rotor,
The steam supply and recovery path of the steam-cooled gas turbine can be configured with exactly the same concept as the three-stage turbine rotor, maintaining the stability of high-speed rotation by lowering the temperature of the disk joint, and centrifuging by the thermal expansion of the center of the disk. Effects such as stress relaxation and reduction in temperature rise due to recovery of high-temperature steam from the outer periphery of the disk can be obtained.

【0062】図4は、ディスク間の回収流路に対して更
に改良を加えた他の実施例を示している。
FIG. 4 shows another embodiment in which the recovery flow path between the disks is further improved.

【0063】即ちガスタービンロータ6は、図1に示し
たロータの初段ディスクと2段のディスク間にスペーサ
10を介在させて構成されており、ディスク58と59
間に形成したキャビティ88,89内に収納されてい
る。該スペーサ10には、周方向に配列された複数の蒸
気流路49が、ディスク及びスペーサの接合部96を貫
通して形成された蒸気供給流路60と連通しないように
短管70を介して形成されており、外周部には突出部4
7及び48が形成されている。
That is, the gas turbine rotor 6 is constituted by interposing the spacer 10 between the first stage disk and the second stage disk of the rotor shown in FIG.
It is housed in cavities 88, 89 formed between them. In the spacer 10, a plurality of steam channels 49 arranged in the circumferential direction are connected via a short pipe 70 so as not to communicate with the steam supply channel 60 formed through the joint 96 between the disk and the spacer. Formed on the outer peripheral portion.
7 and 48 are formed.

【0064】そこで、軸端供給口45から供給されて動
翼51及び動翼52を冷却した後の蒸気は、ディスク外
周の蒸気流路55及び56を経てキャビティ88内に流
出し、スペーサ内の蒸気流路49及びキャビティ89を
経て回収口46から回収される。
Then, the steam supplied from the shaft end supply port 45 and cooling the moving blades 51 and 52 flows out into the cavity 88 through the steam passages 55 and 56 on the outer periphery of the disk, and flows into the cavity 88. The gas is recovered from the recovery port 46 via the steam flow path 49 and the cavity 89.

【0065】従ってディスク接合部が高温の回収蒸気に
直接曝されなくなるために、同接合部をより一層低温且
つ均一に保持できる。また突出部47及び48を形成す
ることによってディスク側面の回収蒸気の流れが反らさ
れるために伝熱が抑制され、熱応力が低減される。
Therefore, since the disk joint is not directly exposed to the high-temperature recovered steam, the joint can be maintained at a lower temperature and more uniformly. Also, by forming the projections 47 and 48, the flow of the recovered steam on the side of the disk is deflected, so that heat transfer is suppressed and thermal stress is reduced.

【0066】更に、ディスクとスペーサの接合部には供
給流路60とキャビティ88を連通する蒸気流路86,
87を形成することにより、該蒸気流路を介して低温の
供給蒸気の一部をキャビティ88内に流出して該キャビ
ティを形成しているディスクの側面を這うように流れる
ため、同側面のみならず外壁97が冷却される。従って
ディスク外周部の温度上昇は更に抑制され且つ温度分布
も平滑化されるために、蒸気回収に伴う熱応力は一層低
減する。
Further, at the joint between the disk and the spacer, a steam flow passage 86 communicating the supply flow passage 60 and the cavity 88,
87, a part of the low-temperature supply steam flows out through the steam flow path into the cavity 88 and flows along the side surface of the disk forming the cavity. Instead, the outer wall 97 is cooled. Therefore, a rise in the temperature of the outer peripheral portion of the disk is further suppressed and the temperature distribution is smoothed, so that the thermal stress caused by the vapor recovery is further reduced.

【0067】また低温の蒸気を高温の回収蒸気を混入す
ることによって回収蒸気の温度が下がるために、混入流
量を適量に設定すれば、特に作動ガスの温度が高い場合
にディスクの温度上昇防止及び熱応力低減に有効に活用
できる。
Since the temperature of the recovered steam is lowered by mixing the low-temperature steam with the high-temperature recovered steam, setting the mixing flow rate to an appropriate amount can prevent the temperature of the disk from rising, especially when the temperature of the working gas is high. It can be effectively used to reduce thermal stress.

【0068】なお、回転する動翼に蒸気を供給するに
は、回転半径r,角速度ω,蒸気流量Gに対してCr2
ω のポンピング動力を必要とするが、この動力は冷却
後に内径側に流れる過程でロータの回転動力として回収
される。回収される動力は蒸気流路49の出口50の流
出半径位置で決まり、半径が小さくなるほど回収動力は
増大する。従って、スペーサを装着することにより前記
流出半径位置を小さくするために、冷却に伴う蒸気ポン
ピング動力の低減に大きな効果がある。
In order to supply steam to the rotating blades, Cr 2 with respect to the turning radius r, the angular velocity ω, and the steam flow rate G
Although pumping power of ω is required, this power is recovered as rotational power of the rotor in the process of flowing to the inner diameter side after cooling. The power to be recovered is determined by the outflow radius position of the outlet 50 of the steam flow path 49, and the recovery power increases as the radius decreases. Accordingly, since the outflow radius position is reduced by installing the spacer, there is a great effect in reducing steam pumping power accompanying cooling.

【0069】また、キャビティ内の自由渦流からディス
ク中心孔の軸流過程で流れの大きな圧力損出が発生する
ことが知られている。この圧力損出はキャビティ内の渦
の強さによって影響されるが、スペーサを装着して前記
流出半径位置を小さくすることにより渦が弱まるため、
スペーサの装着は圧力損出低減の上でも大きな効果があ
る。
It is also known that a large flow pressure loss occurs in the axial flow process of the disk center hole from the free vortex flow in the cavity. This pressure loss is affected by the strength of the vortex in the cavity, but since the vortex is weakened by installing a spacer and reducing the outflow radius position,
The mounting of the spacer has a great effect in reducing the pressure loss.

【0070】なお、以上の実施例ではガスタービンの作
動流体を生成するのに圧縮空気を用いる場合について説
明したが、他のガスを使用しても蒸気を用いて動翼を冷
却する限りは同等の効果が得られる。
In the above embodiment, the case where compressed air is used to generate the working fluid for the gas turbine has been described. However, other gas may be used as long as the moving blades are cooled using steam. The effect of is obtained.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明のガスタービンによると、冷却系
統の回収蒸気の流れを円滑にし、ロータの回転を支持し
ているロータ軸受部で冷却系統の蒸気の回収に基づく温
度上昇を最小限にすることができるという効果を奏す
る。
According to the gas turbine of the present invention, the cooling system
Smooth the flow of recovered steam and support the rotation of the rotor
Temperature based on the recovery of steam in the cooling system at the rotating rotor bearing
It has the effect of minimizing the rise
You.

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

【図1】蒸気冷却式ガスタービンの上半部断面図。FIG. 1 is a sectional view of the upper half of a steam-cooled gas turbine.

【図2】図1のX−X断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】蒸気冷却式ガスタービンロータの他の実施例。FIG. 3 shows another embodiment of a steam-cooled gas turbine rotor.

【図4】蒸気冷却式ガスタービンロータの他の実施例。FIG. 4 shows another embodiment of the steam-cooled gas turbine rotor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,5,6…タービンロータ、2…圧縮機ロータ、10
…スペーサ、11,12,13…ディスク、14,3
5,96…接合部、33,60,74…供給流路、3
8,51,52…動翼、45…蒸気供給口、46…蒸気
回収口、61,62,63,64,65,66,67…
キャビティ、31,32,49…蒸気流路、47,48
…スペーサ突出部、72…回収流路、74,79,8
6,87…接合部蒸気流路。
1, 5, 6 turbine rotor, 2 compressor rotor, 10
... Spacers, 11, 12, 13 ... Disks, 14, 3
5, 96 ... joint, 33, 60, 74 ... supply flow path, 3
8, 51, 52: moving blade, 45: steam supply port, 46: steam recovery port, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 ...
Cavities, 31, 32, 49 ... steam flow paths, 47, 48
... spacer protrusion, 72 ... recovery channel, 74, 79, 8
6,87 ... Junction steam flow path.

フロントページの続き (72)発明者 安斉 俊一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 野田 雅美 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 木塚 宣明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 樋口 眞一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平3−275946(JP,A) 特開 昭54−13809(JP,A) 特開 昭63−134823(JP,A) 特開 昭61−226502(JP,A) 米国特許3443790(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 7/16 F01D 5/08 Continued on the front page (72) Inventor Shunichi Anzai 502, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masami Noda 502, Kantate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. ) Inventor Noriaki Kitzuka 502, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref., Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shinichi Higuchi 502, Kantate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref., Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 3-275946 (JP, A) JP-A-54-13809 (JP, A) JP-A-63-134823 (JP, A) JP-A-61-226502 (JP, A) U.S. Patent 3,443,790 (US, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02C 7/16 F01D 5/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有
するガスタービンにおいて、 前記冷却系統が、前記ガスタービンのロータ軸端に形成
される供給口を備え、 前記ガスタービンのロータ軸端に形成される回収口を備
え、 前記回収口は前記供給口より前記ガスタービンのロータ
軸中心側に形成し、 ロータ軸受部で該回収口に蒸気を回収する回収流路は該
供給口から供給される蒸気の供給流路より前記ガスター
ビンのロータ軸中心側に形成することを特徴とするガス
タービン。
1. A cooling system for cooling a rotor blade using steam.
The cooling system is formed at a rotor shaft end of the gas turbine.
And a recovery port formed at the end of the rotor shaft of the gas turbine.
The recovery port is disposed between the supply port and the rotor of the gas turbine.
The recovery passage formed at the shaft center side and for recovering steam at the recovery port by the rotor bearing portion is
The gas turbine is supplied from a supply passage of steam supplied from a supply port.
Gas formed on the center side of a rotor shaft of a bottle
Turbine.
【請求項2】蒸気を用いて、ディスクの外周に設置され
た動翼を冷却する冷却系統を有するガスタービンにおい
て、 前記冷却系統が、前記ディスクを貫通する供給流路を有
し、前記動翼に蒸気を供給する供給系統と、前記動翼か
ら蒸気を回収する回収系統とを具備するとともに、 熱膨張による歪みにより該ディスク中心部の遠心応力を
緩和するように、前記回収系統の回収流路を前記供給系
統の供給流路より内側に形成し 前記供給系統は、前記ガ
スタービンのロータ軸端に形成される供給口を備え、 前記回収系統は、前記ガスタービンのロータ軸端に形成
される回収口を備え、 前記回収口は前記供給口より前記ガスタービンのロータ
軸中心側に形成し、 ロータ軸受部で該回収口に蒸気を回収する回収流路は該
供給口から供給される蒸気の供給流路より前記ガスター
ビンのロータ軸中心側に形成することを特徴とするガス
タービン。
2. The apparatus is mounted on the outer periphery of a disk by using steam.
Gas Turbine with Cooling System for Cooling Rotor Blade
The cooling system has a supply flow path penetrating the disk.
A supply system for supplying steam to the moving blade,
And a recovery system for recovering steam from the disk.
So that the recovery flow path of the recovery system is
The supply system is formed inside the supply passage of the
A supply port formed at a rotor shaft end of the gas turbine , wherein the recovery system is formed at a rotor shaft end of the gas turbine.
The gas inlet of the gas turbine from the supply port.
The recovery passage formed at the shaft center side and for recovering steam at the recovery port by the rotor bearing portion is
The gas turbine is supplied from a supply passage of steam supplied from a supply port.
Gas formed on the center side of a rotor shaft of a bottle
Turbine.
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