JP3519574B2 - 冷却蒸気配分機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンの静翼
および分割環に冷却用蒸気を配分する冷却蒸気配分機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に基づいて従来のものを説明する。
ガスタービンにおいて、タービン静翼とガス流路壁の動
翼の外径の相対する位置に配置された分割環を蒸気で冷
却することが提案されている。

【０００３】この場合冷却蒸気の流し方には、各静翼お
よび分割環それぞれを供給母管および回収母管に接続す
るいわゆる並列接続と、第１段静翼を出た蒸気を自列の
分割環に供給し、以下同様にして全段を順番に流して、
最後の段で回収する直列接続と、更にこの並列、直列の
両者を組み合わせた方法がある。

【０００４】図２に示すものは前記直列接続に属するも
のであり、蒸気供給管２１から導入された蒸気は分岐管
２２から第１段静翼２３に供給され、第１段静翼２３を
出た後分岐管２４、母管２５を経て第１段分割環２６に
供給される。

【０００５】次いで前記第１段分割環２６を出た冷却蒸
気は、前記第１段と同様に第２段静翼、分岐管、母管を
経て第２段分割環と流れ、蒸気回収管２７に集められて
回収される。

【０００６】なお、タービンの各段落における静翼一列
分の翼枚数は、性能上最適であるよう各段落で決められ
る。またこれに続く分割環も熱応力と歪みを小さくする
見地から一円周を適切な数に分割される。すなわち、静
翼の翼枚数および分割環の分割数の最適値は各段落毎に
異なるものとなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記したように各段落
における静翼一列分の翼枚数および分割環の分割数は各
段落の事情に応じて独立的に設定され、互いに異なる数
に分割されているが、供給される冷却蒸気は、同一列内
の各個に均等に配分されるような配管を行わねばならな
い。

【０００８】通常の基本配管として、最初の段落の入口
側と最後の段落の出口側には円環状に母管が設けられ、
その母管から初段の各個の静翼に、また最後段落の分割
環の各個から母管にそれぞれ分岐管を設けている。

【０００９】また、これと同時に各段落間にも母管を設
け、前段の回収蒸気は一旦この段落間の母管に集め、そ
の母管から次の段落の各個のものに分岐管を連通して冷
却蒸気を供給するようになっている。

【００１０】また、このような配管においては、限られ
たスペース内に多数の配管を熱応力を出来るだけ小さく
抑え、かつ製作、保守等に際して組立、分解が容易に行
えるように配設しなければならないという要求がある。

【００１１】本発明はこのような背景の下、前記基本配
管の思想下で、より円滑に冷却蒸気の供給、配分を行
い、ガスタービンの効率向上に寄与するようにした冷却
蒸気の配分機構を提供することを課題とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決すべくなされたもので、ガスタービンの静翼列と
分割環列との間を周方向に複数に分割した母管で連結し
た冷却蒸気配分機構を提供するものである。

【００１３】すなわち、ガスタービンの静翼列と分割環
列との間に設けた母管は全周で単一な母管ではなく、複
数に分割した母管を採用したので、関連配管グループの
拘束が分断され、熱応力の影響を小さなものとし、設
計、製作、組立等の自由度を大きなものとするものであ
る。

【００１４】また本発明は、前記母管の分割数は前後の
静翼および分割環の数の最大公約数にすると共に、母管
の複数の流出口で出力流量を均等にする最小断面積とし
た冷却蒸気配分機構を提供するものである。

【００１５】すなわち、母管の分割に際しては、上流、
下流の静翼または分割環の数を配慮し、その最大公約数
を以て母管分割数とすることにより、母管に流入する入
口側と出口側の入出力バランスを良好なものとし、また
母管の断面積を一母管に連通した複数の流出口に均等な
出力流量を得られる大きさに選定することにより、この
面からも全体の流れのバランスを良好なものに保つよう
にしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１に基
づいて説明する。

【００１７】図１は本実施の形態における第１段落と第
２段落の周方向半分（１８０°分）の機器の分割配列と
冷却蒸気の連通関係を、軸方向を横に、周方向を縦にと
って幾何学模様状にパターン化して平面に展開した模式
図である。

【００１８】符号を図面の最上段のものに代表して付け
たが、各列とも同一の部材が並んでおり、１は第１段静
翼、２は第１段分割環、３は第２段静翼、４は第２段分
割環を示し、また、６は第１段静翼１と第１段分割環２
の間の母管、７は第１段分割環２と第２段静翼３の間の
母管、８は第２段静翼３と第２段分割環４の間の母管を
示している。

【００１９】なお、５は第１段静翼１の上流の蒸気供給
側に配置され同第１段静翼１へ冷却蒸気を供給する冷却
蒸気供給管、９は第２段分割環４の下流の蒸気回収側に
配置され、同第２段分割環４の蒸気をまとめて回収する
冷却蒸気回収管を示している。

【００２０】このような配列の本実施の形態において、
いま設計条件から、第１段静翼１の翼数は３２、第１段
分割環２の分割数は４８、第２段静翼３の翼数は３６、
そして第２段分割環４の分割数は４８となっている。

【００２１】従って図１ではその半周分、すなわち１８
０°分を幾何学模様状に○印で表示したので、ここには
第１段静翼１に相当する○印が１６個、第１段分割環２
に相当する○印が２４個、第２段静翼３に相当する○印
が１８個、そして第２段分割環４に相当する○印が２４
個示されている。

【００２２】次に静翼と分割環との間に配置された各母
管６、７、８についてみると、各母管はその上流と下流
の静翼および分割環の数の最大公約数に相当する分割数
に分割されている。

【００２３】即ち母管６は上流の第１段静翼１が３２
個、下流の第１段分割環２が４８個であるので、その最
大公約数の１６分割され（図上には半分の８個が長円状
の幾何学模様で表示した。以下他の母管７、８も同
様）、母管７は上流の第１段分割環２が４８個、下流の
第２段静翼３が３６個であるので、その最大公約数の１
２分割され、また母管８は上流の第２段静翼３が３６
個、下流の第２段分割環４が４８個であるので、その最
大公約数の１２分割されている。

【００２４】このように構成された本実施の形態におい
て、冷却蒸気供給管５から図示省略の分岐管によって第
１段静翼１に供給された冷却蒸気は、その翼内部を冷却
した後、図中に並列した矢印で示すように各２個の静翼
に相当する流量が母管６に流入し、同母管６から３分流
して第１段分割環２に流出する。

【００２５】次に母管７では、上流の第１段分割環２の
４個に相当する冷却蒸気を受けてこれを下流の各３個の
第２段静翼３に３分流して供給し、同様に母管８では上
流の第２段静翼３の３個から３分流の冷却蒸気を供給さ
れ、下流の第２段分割環４に４分流して供給し、最後に
各第２段分割環４から図示省略の分岐管で冷却蒸気回収
管９に回収される。

【００２６】このように各母管６、７、８はそれぞれそ
の上流の静翼または分割環と、下流のそれ等の分割数の
最大公約数でその分割数を決めているので、各母管６、
７、８はそれぞれの列単位でみれば各分割体の流入、流
出条件が均等であり、周方向での流れのバランスが取れ
たものとなる。

【００２７】また、各母管６、７、８ともに上流と下流
の静翼または分割環の分割数が異なることから、冷却蒸
気の流入口と流出口の数が互いに異なり、母管内でクロ
スフローが生じて各流出口の出力流量がばらつく原因を
持っているが、母管の断面積を各設計条件で決まる一定
の大きさにすることによりこのばらつきの発生を抑え各
出力流量が均等になるように工夫を加えている。

【００２８】この様に本実施の形態によれば、冷却蒸気
を配分し集合させる母管６、７、８を前後の機器とバラ
ンスを取って周方向で分割したので、周方向の熱応力を
小さいものにし、かつ冷却蒸気の流れも安定したものと
し、組立、分解等も容易な好適な冷却蒸気の配分構成を
得るようにしたものである。

【００２９】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上本発明によれば、冷却蒸気配分機構
をガスタービンの静翼列と分割環列との間を周方向に複
数に分割した母管で連結して構成したので、このように
ガスタービンの静翼列と分割環列との間に設けた母管は
全周で単一な母管ではなく、複数に分割した母管とした
ことにより、関連配管グループの拘束が分断され、熱応
力の影響を小さなものとし、設計、製作、組立等の自由
度を大きくし、かつガスタービンの効率向上に大いに寄
与することができたものである。

【００３１】また、請求項２の発明によれば、前記母管
の分割数は前後の静翼および分割環の数の最大公約数に
すると共に、母管の複数の流出口で出力流量を均等にす
る最小断面積としたことにより、母管に流入する入口側
と出口側の入出力バランスを良好なものとし、また母管
の断面積を一母管に連通した複数の流出口に均等な出力
流量を得られる大きさに選定することにより、この面か
らも全体の流れのバランスを良好なものに保ち、前記同
様ガスタービンの効率向上に大いに寄与することができ
たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る冷却蒸気配分する
母管の分割構造を幾何学的形状で展開して模式的に示す
説明図。

【図２】静翼、分割環等の配列構造を示す説明図。

【符号の説明】

１ 第１段静翼 ２ 第１段分割環 ３ 第２段静翼 ４ 第２段分割環 ５ 冷却蒸気供給管 ６、７、８ 母管 ９ 冷却蒸気回収管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01D 25/12 F01D 9/02 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの静翼列と分割環列との間
   を周方向に複数に分割した母管で連結したことを特徴と
   する冷却蒸気配分機構。
2. 【請求項２】 前記母管の分割数は前後の静翼および分
   割環の数の最大公約数にすると共に、母管の複数の流出
   口で出力流量を均等にする最小断面積としたことを特徴
   とする請求項１に記載の冷却蒸気配分機構。