JP4584080B2 - 再生式単缶ガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、再生式単缶ガスタービンに関する。

小型ガスタービンは、部品点数を少なくして製造コストを小さくするとともに、メンテナンス性を向上させるため、単一の燃焼器を搭載する単缶型が多く用いられる。この単缶型ガスタービンでは、燃焼ガスをタービン部へ導く燃焼器尾筒にいわゆるスクロール型尾筒が用いられる。

従来の単純サイクル単缶ガスタービンで用いられているスクロール型燃焼器尾筒では、尾筒出口外周がタービン外ケーシングに、出口内周が圧縮機内ケーシングにそれぞれ固定されている。尾筒使用時には、尾筒内に１０００℃以上の燃焼ガスが流れるため尾筒材料の温度が上昇するが、尾筒を固定するケーシング材料は圧縮機吐出空気に晒されているので、尾筒ほど温度は上昇しない。そのため尾筒出口内外周ともケーシングに完全に固定されていると、熱伸び差により尾筒に熱応力が発生し、尾筒の寿命を短くする場合がある。そこで熱応力低減のため、燃焼器尾筒を分割したものがある（特許文献１等参照）。

特開平７−２５３００４号公報

ここで、小型ガスタービンの熱効率を向上させる方策として、圧縮機吐出空気とタービン排ガスを熱交換して排熱を回収する再生サイクルがある。通常、再生サイクルガスタービンでは、比較的低温の圧縮機吐出空気を本体ケーシング内で燃焼器尾筒の対流冷却に用いた後、本体ケーシング外へ抽気し、再生（排ガスとの熱交換）後に燃焼器外筒へ注入して燃焼器ライナの冷却及び燃焼に用いる。このような構造とすることにより、タービン翼冷却構造や本体ケーシング材料をシンプルサイクル（単純型）ガスタービンと変更する必要がないため、再生式と単純型で部品の共通化を図ることができ、製造・メンテナンスのコストを小さくすることができる。

しかしながら、こうした再生式ガスタービンに燃焼器尾筒の分割構造を採用すると、尾筒分割部に設けた冷却孔から尾筒内部に流入する冷却空気の量、あるいは尾筒分割部に設けた接合部やシール部から尾筒内部に流入する漏れ空気の量が、分割部を設けない場合に対して増加するため、再生に用いる空気が減少し再生ガスタービンの熱効率が低下してしまう。

本発明の目的は、再生式単缶ガスタービンにおいて、燃焼器尾筒とケーシングの熱伸び差によって生じる熱応力を抑制することであり、その際に再生に用いる空気を十分に確保し熱効率の低下を防止することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機、この圧縮機からの圧縮空気を燃焼する単一の燃焼器、この燃焼器からの燃焼ガスで軸動力を得るタービン、及び前記圧縮機からの圧縮空気と前記タービンからの排気ガスとで熱交換させる再生熱交換器を備えた再生式単缶ガスタービンにおいて、前記燃焼器と前記タービンとを接続して燃焼ガスをタービンへと導く燃焼器尾筒が一体的に成形されていること、前記タービンに接続する前記燃焼器尾筒の出口の外周側又は内周側の少なくとも一方が前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒と前記ケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒出口の前記タービンの初段静翼との同心度を保つ調心機構を備えていること、前記調心機構は、径方向に伸びる調心用スリットとこの調心用スリットに係合する調心用ピンとの係合部を前記燃焼器尾筒及び前記ケーシングの連結部に周方向複数箇所に設けてなること、及び前記燃焼器尾筒を前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに対して周方向にスライド可能に接続する周方向位相公差吸収機構を備えていることを特徴とする。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機、この圧縮機からの圧縮空気を燃焼する単一の燃焼器、この燃焼器からの燃焼ガスで軸動力を得るタービン、及び前記圧縮機からの圧縮空気と前記タービンからの排気ガスとで熱交換させる再生熱交換器を備えた再生式単缶ガスタービンにおいて、
前記燃焼器と前記タービンとを接続して燃焼ガスをタービンへと導く燃焼器尾筒が一体的に成形されていること、前記タービンに接続する前記燃焼器尾筒の出口の外周側が前記タービンのケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒の出口外周側と前記タービンのケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒の出口外周側と前記タービンの初段静翼との同心度を保つ外周側調心機構を備えていること、前記燃焼器尾筒の出口の内周側が前記圧縮機のケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒の出口内周側と前記圧縮機のケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒の出口内周側と前記タービンの初段静翼との同心度を保つ内周側調心機構を備えていること、前記外周側調心機構及び前記内周側調心機構は、径方向に伸びる調心用スリットとこの調心用スリットに係合する調心用ピンとの係合部を前記燃焼器尾筒及び前記ケーシングの連結部に周方向複数箇所に設けてなること、及び前記燃焼器尾筒を前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに対して周方向にスライド可能に接続する周方向位相公差吸収機構を備えていることを特徴とする。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記連結部は、前記燃焼器尾筒の内外周側の少なくとも一方に設けられた径方向に伸びるフランジと、このフランジが挿入された前記タービン又は前記圧縮機のケーシングの少なくとも一方に設けられた連結用スリットとを備え、前記連結用スリットは、前記フランジとの間に確保された径方向間隙が、想定される運転中の前記フランジの熱伸び量以上に設定されていることを特徴とする。

（４）上記（１）−（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記周方向位相公差吸収機構は、周方向に伸びる公差吸収用スリットとこの公差吸収用スリットに係合する公差吸収用ピンとの係合部からなることを特徴とする。

本発明によれば、再生式単缶ガスタービンにおいて、燃焼器尾筒とケーシングの熱伸び差によって生じる熱応力を抑制することができ、なおかつ、その際に再生に用いる空気を十分に確保し熱効率の低下を防止することができる。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る再生式単缶ガスタービンの全体構成を表す概念図、図２は図１中のII−II断面による断面図である。
図１及び図２に示した再生式単缶ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機１からの圧縮空気を燃焼する単一の燃焼器２と、この燃焼器２からの燃焼ガスで軸動力を得るタービン３と、圧縮機１からの圧縮空気とタービン３からの排気ガスとで熱交換させる再生熱交換器４と、タービン３の出力を電気エネルギーに変換する発電機５とを備えている。

燃焼器２は、その中心線がガスタービンの回転軸に対してほぼ直交するように配置されており、本体ケーシング６、燃焼器ケーシング７、及びこの燃焼器ケーシング７の頭部側（燃料供給側、燃焼ガスの流れ方向上流側）の端面を覆う燃焼器カバー８内に格納されている。燃焼器カバー８には、燃焼器２の上流端中央に位置するように燃料ノズル９が固定されており、その下流には未燃の空気と既燃の燃焼ガスを隔てる概略円筒状の燃焼器ライナ１０がある。燃焼器ライナ１０は、その外周面との間に空気流路を形成し流れを制御するための外周壁（以下、フロースリーブとする）１１に外周側を覆われている。フロースリーブ１１は、その内径が燃焼器ライナ１０の外径よりも大きく、燃焼器ライナ１０とほぼ同心円筒状に配置され燃焼器ケーシング７に固定されている。

燃焼器ライナ１０の下流には、燃料ガスをタービンへ導くための燃焼器尾筒１２があり、その外周は間隙を介して尾筒外筒１３に覆われている。燃焼器尾筒１２と尾筒外筒１３はともに一体成形された概略環状のスクロール型の部材であり、タービン３に接続する燃焼器尾筒１２の燃焼ガスの出口、及び燃焼器尾筒１２と尾筒外筒１３の間に形成される空気流路は、ともに環状に形成されている。

圧縮機１で大気１００を圧縮して生成された高圧空気１０１は、本体ケーシング６内に充満した後、燃焼器尾筒１２と尾筒外筒１３の間の環状流路に流入し、燃焼器尾筒１２を外壁面から対流冷却する。燃焼器尾筒１２を冷却した後の空気１０２は、尾筒外筒１３における燃焼器２と反対側（図１及び図２中の下側）に伸びる抽気流路１４を通って本体ケーシング外へと抽気される。抽気流路１４を流れる空気１０３は再生熱交換器４に導かれ、そこでタービン３からの排気ガス１０６との熱交換により加熱されて高温空気１０４として燃焼器ケーシング７に注入される。

燃焼器ケーシング７内での空気は、フロースリーブ１１と燃焼器ライナ１０の間の概略環状の空気流路を通って燃焼器頭部へ向かって流れる。燃焼器頭部側に向かって流れる空気は、その途中で燃焼器ライナ１０の対流冷却に作用し、またその一部は燃焼器ライナ１０に設けられた冷却孔から燃焼器ライナ１０内へ流入してフィルム冷却に使用される。燃焼器頭部側に到達した空気は、燃焼器ライナ１０に設けられた燃焼孔や燃料ノズル９に設けられた空気孔から燃焼器ライナ１０内の燃焼室に流入し、燃料ノズル９から噴出される燃料２００とともに燃焼され、燃焼ガス１０５となって燃焼器尾筒１２の内部に形成される環状流路を通ってタービン３へと送られる。本実施の形態において燃焼器２は１缶のみが設置され、燃焼器ライナ１０を出た燃焼ガスは最初図中下向きの速度を持っているが、スクロール型の燃焼器尾筒１２によってガスタービンの軸周りに広げられた後、タービン軸方向に転向されてタービン３に導かれる。

タービン３に供給された燃焼ガス１０５は、ガスパス（図示せず）で膨張仕事をしてタービン３に軸動力を与える。タービン３で得られた軸動力は発電機５に伝えられ電気エネルギーに変換される。そして、膨張仕事をしたタービン３からの低圧の燃焼ガス（排気ガス）１０６は再生熱交換器４に導かれる。再生熱交換器４で熱回収された排気ガス１０７は排気塔（図示せず）から排気される。

次に上記した燃焼器尾筒１２の固定方法について説明する。
図３は燃焼器尾筒の上半側における固定構造を表す断面図、図４は燃焼器尾筒の下半側における固定構造を表す断面図である。これらの図において先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
本体ケーシング６のタービン３の側には、タービンエンドカバー１６が、このエンドカバー１６にはタービン外ケーシング１７が連結されている。タービン外ケーシング１７は、静翼支持リング１７ａ及び尾筒固定リング１７ｂを燃焼器側の端部に備えている。静翼固定リング１７ａは、内周側にタービン初段静翼２０を支持している。一方、尾筒固定リング１７ｂは、静翼支持リング１７ａのタービン上流端にボルト締結されている。この尾筒固定リング１７ｂは、断面がＬ字型に形成されており、静翼支持リング１７ａと尾筒固定リング１７ｂの間に径方向内側に開口したスリット１８が形成される。このスリット１８には燃焼器尾筒１２の出口外周側に設けられ径方向外側に伸びるフランジ部２１が挿入されている。

また、尾筒固定リング１７ｂは、スリット１８の径方向外側部分においてフランジ部２１との間に確保される径方向間隙（ギャップ２２）の寸法が、運転中に想定されるフランジ部２１の径方向への熱伸び量以上となるように形成されている。そのため、フランジ部２１は静翼支持リング１７ａに対し、タービン軸方向には動きが拘束され、タービン径方向にはギャップ２２の範囲で自由に移動できるようになっている。燃焼器尾筒１２の出口外周部とタービン外ケーシング１７との連結部は、こうした静翼支持リング１７ａ及び尾筒固定リング１７ｂで形成されるスリット１８とフランジ部２１とで構成されている。

一方、本体ケーシング６の圧縮機１の側には、圧縮機前側ケーシング２５が、この圧縮機前側ケーシング２５には圧縮機後側ケーシング２６がボルト締結されている。圧縮機後側ケーシング２６は、内周押えリング２６ａをタービン側の端部に備えている。この内周押えリング２６ａと静翼支持リング１７ａとの間には径方向外側に開口したスリット２７が形成される。このスリット２７には燃焼器尾筒１２の出口内周側に設けられ径方向内側に伸びるフランジ部２８が挿入されている。また、内周押えリング２６ａは、径方向外側に突出部を備えており、この突出部によってタービン初段静翼２０の内周側を軸方向から支持している。

また、内周押えリング２６ａは、スリット２７の径方向内側部分においてフランジ部２８との間に確保される径方向間隙（ギャップ２９）の寸法が、運転中に想定されるフランジ部２８の径方向への熱伸び量以上となるように形成されている。そのため、フランジ部２８は圧縮機後側ケーシング２６に対し、タービン軸方向には動きが拘束され、タービン径方向にはギャップ２８の範囲で自由に移動できるようになっている。燃焼器尾筒１２の出口内周部と圧縮機ケーシングとの連結部は、こうした圧縮機後側ケーシング２６及び内周押えリング２６ａで形成されるスリット２７とフランジ部２８とで構成されている。

図５は図４中のＶ−Ｖ矢視で見た燃焼器尾筒出口外周側のフランジ部２１の端面の概略図である。
図３に示すように、燃焼器尾筒外周側のフランジ部２１には、径方向に伸びるスリット２４が設けられている。スリット２４は径方向外側が開放端となっているが、例えば径方向に伸びる長穴状に形成しても良い。また、静翼支持リング１７ａには、このスリット２４に係合するピン２３が固定されている。燃焼器尾筒１２の出口外周部及びタービン外ケーシングの連結部には、こうしたピン２３及びスリット２４による係合部が周方向にほぼ等間隔で４箇所設けてある。

このような構成では、各スリット２４の中心線は、ガスタービンの回転中心を通って径方向に沿って伸びる線にほぼ一致する。これにより、静翼支持リング１７ａに固定された各ピン２３が移動可能な方向は、ガスタービンの回転中心から径方向に向かう方向にほぼ一致する。つまり、このような係合部を複数箇所設けることにより、燃焼器尾筒１２の熱伸びを拘束することなく、燃焼器尾筒出口外周側のフランジ部２１と静翼支持リング１７ａの同心度が常に保たれるように構成されている。なお、本実施の形態では、ピン２３及びスリット２４の係合部を４箇所設けた場合を図示説明したが、フランジ部２１と静翼支持リング１７ａの同心度を維持する上では、係合部は、２箇所以上（好ましくは３箇所以上）あれば良い。

図６は図４中のVI−VI矢視で見た燃焼器尾筒出口内周側のフランジ部２８の端面の概略図である。
図６に示すように、燃焼器尾筒内周側のフランジ部２８にも、径方向に伸びるスリット３１が設けられている。スリット３１は径方向内周が開放端となっているが、径方向に伸びる長穴状に形成しても良い。また、内周押えリング２６ａには、スリット３１に係合するピン３０が固定されている。燃焼器尾筒１２の出口内周側及び圧縮機内ケーシングの連結部にも、こうしたピン３０及びスリット３１による係合部が周方向にほぼ等間隔で４箇所設けてある。

このような構成では、各スリット３１の中心線は、ガスタービンの回転中心を通って径方向に沿って伸びる線にほぼ一致する。これにより、内周押えリング２６ａに固定された各ピン３０が移動可能な方向は、ガスタービンの回転中心から径方向に向かう方向にほぼ一致する。つまり、このような係合部を複数箇所設けることにより、燃焼器尾筒１２の熱伸びを拘束することなく、燃焼器尾筒出口内周側のフランジ部２８と内周押えリング２６ａの同心度が常に保たれるように構成されている。なお、本実施の形態では、ピン３０及びスリット３１の係合部を４箇所設けた場合を図示説明したが、フランジ部２８と内周押えリング２６ａの同心度を維持する上では、係合部は、２箇所以上（好ましくは３箇所以上）あれば良い。

上記のように構成された本実施の形態においては、前述したように、燃焼器尾筒１２を一体成形しているので、燃焼器尾筒１２を対流冷却する圧縮空気が燃焼器尾筒１２内に流れ込むことがなく、燃焼器尾筒１２を冷却した後の圧縮空気を効率的に再生熱交換器４に導くことができる。このように再生熱交換器４に効率的に空気を送り込み、排気ガスの熱の回収効率を向上させることができるので、ガスタービンの熱効率を向上させることができる。

このとき、燃焼器尾筒１２の出口部はタービン初段静翼２０に対して軸方向に固定されているため、燃焼器尾筒１２やタービン静翼、或いはこれらを支持し固定している各ケーシング等の部品が使用時に熱伸びを生じても、タービン静翼に流入する燃焼ガスの流れ方向は常に一定となり、翼の持つ本来の性能を十分に発揮させることができる。また、燃焼器尾筒１２とタービン初段静翼２０との間の軸方向間隙３２をほぼ一定に保つことができるため、間隙３２を通って翼流路内へ流れ込む漏れ空気を最小限に抑えることができ、これによっても高い熱効率を確保することができる。

そして、本実施の形態によれば、燃焼器尾筒１２の径方向の熱伸びは上記ギャップ２２，２９によって許容されているので、燃焼器尾筒１２に生じる熱応力を最小限に抑制することができ、燃焼器尾筒１２の長寿命化を図ることができる。また、燃焼器尾筒１２とケーシングの連結部が、単に径方向にギャップを有するスリットにフランジを係合させるだけの簡素な構成であることも大きなメリットである。

さらには、調心機構を備えたことにより、燃焼器尾筒１２の径方向への熱伸びを拘束することなく、燃焼器尾筒１２の出口部とタービン初段静翼２０とを常時同心状に調心することができる。これにより、タービン初段静翼２０に流入する燃焼ガスの周方向流速偏差を極小化することができ、当初設計通りのタービン性能を発揮することができる。しかも調心機構は、単に、径方向に伸びるスリットにピンを係合させた係合部を周方向に複数箇所設けるだけで簡単に構成できることもメリットが大きい。

ここで、本実施の形態のように燃焼器尾筒１２を圧縮機ケーシング及びタービンケーシングに固定する場合、部品の製作公差が累積すると部品間に生じる周方向位相差が大きくなる場合がある。例えば、図２に示すように、燃焼器尾筒出口外周側のフランジ部２１が固定される部位は、本体ケーシング６を基準として考えると、本体ケーシング６・タービンエンドカバー１６・タービン外ケーシング１７・静翼支持リング１７ａの４つの部品の製作公差及び組立公差の累積分だけボルト穴の周方向の位置がずれる可能性がある。また、燃焼器尾筒出口内周側のフランジ部２８が固定される部位は、本体ケーシング６を基準として考えると、本体ケーシング６・圧縮機前側ケーシング２５・圧縮機後側ケーシング２６・内周押えリング２６ａの４つの部品の製作公差及び組立公差の累積分だけボルト穴の周方向の位置がずれる可能性がある。したがって、一体型尾筒の出口内外周の固定部には、これらの公差が累積して大きな周方向位置ずれが生じる可能性があり、その場合、周方向位置ずれを解消しないまま燃焼器尾筒１２を固定すると、燃焼器尾筒１２に発生する応力が大きくなり燃焼器尾筒１２やその周辺部材の寿命を短くする恐れがある。

そこで、本実施の形態では、燃焼器尾筒１２をタービン又は圧縮機のケーシングに対して周方向にスライド可能に接続する周方向位相公差吸収機構を備えている。

図７は図４中のVII−VII矢視で見た周方向位相公差吸収機構の概略図である。
図７に示した周方向位相公差吸収機構は、周方向に伸びるスリットであるボルト穴３５とこのボルト穴３５に係合するピンとして機能するボルト３４とで構成された係合部からなる。本実施の形態において、ボルト穴３５は内周押えリング２６ａに設けられており、このボルト穴３５に内周押えリング２６ａと圧縮機後側ケーシング２６とを締結するボルト３４が挿入されている。このとき、内周押えリング１６ａと圧縮機後側ケーシング２６の軸心については、内周押えリング２６ａと圧縮機後側ケーシング２６の連結部にインロー構造３３を採用することで合致させてある。

このように構成することで、ボルト３４とボルト穴３５の周方向ギャップ３６を燃焼器尾筒１２の出口内外周に連結する各ケーシングの位相公差の想定累積値よりも大きくすれば、前述した周方向位相公差が吸収される。さらに本実施の形態においては、前述したように、燃焼器尾筒１２の出口内周側のフランジ部２８のピン３０が内周押えリング２６ａに固定されているので、周方向位相公差は内周押えリング２６ａの組み付け時に全て吸収されるため組み立て性が大きく向上する。

なお、本実施の形態においては、上記の周方向位相公差吸収機構を静翼支持リング１７ａとタービン外ケーシング１７との連結部に設けてあるが、例えばタービン外ケーシング１７とタービンエンドカバー１６との連結部、本体ケーシング６とタービンエンドカバー１６との連結部、本体ケーシング６と圧縮機前側ケーシング２５との連結部、圧縮機ケーシング２５，２６の連結部、圧縮機後側ケーシング２６と内周押えリング２６ａとの連結部等、その他のケーシングの連結部に設けても良い。

以下、本実施の形態の再生式単缶ガスタービンの組み立て方法を説明する。
本ガスタービンを組み立てる場合、まず圧縮機側において、圧縮機前側ケーシング２５、圧縮機後側ケーシング２６を順次本体ケーシング６に取り付ける。本体ケーシング６・圧縮機前側ケーシング２５・圧縮機後側ケーシング２６の同心度は、各部品の連結部に設けたインロー構造３３ａによって保たれる。本体ケーシング６・圧縮機前側ケーシング２５・圧縮機後側ケーシング２６の製作公差や、互いを連結する締結ボルトとボルト穴のギャップから生じる組立公差によって周方向に位相差が生じるが、後に内周押えリング２６ａを組み付ける際に周方向位相差が吸収されるため、この段階では位相調整のための特別な組み立て工数は必要ない。

一方、タービン側では、静翼支持リング１７ａに静翼２０を装着した後、静翼支持リング１７ａと尾筒固定リング１７ｂで燃焼器尾筒１２を挟み込みボルト締結する。その後、タービン外ケーシング１７とタービンエンドカバー１６を取り付ける。この際も各部品に設けたインロー構造３３ｂにより、所定の同心度が保たれる。また製作公差や締結ボルトとボルト穴のギャップから生じる組立公差によって周方向の位相差が発生するが、最終的になされる内周押えリング２６ａの組み付け時に吸収されるため、この段階では位相調整は必要ない。

次に、燃焼器尾筒１２からタービンエンドカバー１６まで一体となった部品を本体ケーシング６に取り付ける。この時点では、尾筒出口内周部２１は圧縮機後側ケーシング２６下流端に対し軸方向に接した状態でありまだ固定はされていない。また、燃焼器尾筒１２の出口内周側のフランジ部２８と圧縮機後側ケーシング２６の下流端の間には、図４に示した通り係合関係がないので、この時点で両者に周方向位相差があっても問題ない。

そして最後に、内周押えリング２６ａをタービン側から挿入し、静翼内周部を軸方向に支持するとともに、燃焼器尾筒１２の出口内周側のフランジ部２８に設けたスリット３１にピン３０が挿入され、フランイブ２８と内周押えリング２６ａとの同心度が確保される。そして内周押えリング２６ａに設けたボルト穴３５の周方向ギャップ３６を利用して内外ケーシングの周方向位相公差を解消しつつ圧縮機後側ケーシング２６と内周押えリング２６ａをボルト締結することで、燃焼器尾筒１２の出口内周側のフランジ部２８も軸方向に固定され、燃焼器尾筒１２の組み立てが完了する。

以上のように、ケーシングの各部品の周方向位相公差を内周押えリング２６ａの組み立て時に一度に解消することができるので、例えばケーシング部品ごとに周方向位置決めピンを設ける必要もなく、組み立て性を大きく向上させることができる。

なお、以上において、調心のためのピン２３，３０にはボルトを用いることも可能である。ただし、ボルトは雄ネジと雌ネジの加工精度によって位置にずれが生じるので、高い位置精度を確保する上では通常のピンの方が良い。また、ピン２３，３０には曲げ方向に荷重がかかるため、ボルトの場合はねじ部の応力集中により寿命が低下する恐れがあるので、強度面においてもボルトよりも通常のピンの方が望ましい。

また、燃焼器尾筒１２の出口内外の両フランジ部２１，２８に調心機構を設けた場合を例に挙げて説明したが、燃焼器尾筒１２の出口部とケーシング等との同心度を保つ上では、いずれか一方に調心機構を設ける構成としも効果が得られる。

また、以上においては、負荷機器として発電機５を用い発電設備として構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明の再生式単缶ガスタービンは発電の他、圧縮機駆動・ポンプ駆動等に利用することができる他、排熱回収ボイラと組み合わせることで、発電と蒸気発生のコジェネレーションに利用することもできる。

本発明の一実施の形態に係る再生式単缶ガスタービンの全体構成を表す概念図である。 図１中のII−II断面による断面図である。 燃焼器尾筒の上半側における固定構造を表す断面図である。 燃焼器尾筒の下半側における固定構造を表す断面図である。 図４中のＶ−Ｖ矢視で見た燃焼器尾筒出口外周側のフランジ部の端面の概略図である。 図４中のVI−VI矢視で見た燃焼器尾筒出口内周側のフランジ部の端面の概略図である。 図４中のVII−VII矢視で見た周方向位相公差吸収機構の概略図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 燃焼器
３ タービン
４ 再生熱交換器
１２ 燃焼器尾筒
１７ タービン外ケーシング
１７ａ 静翼支持リング
１８ スリット
２０ タービン初段静翼
２１ フランジ部
２３ ピン
２４ スリット
２５ 圧縮機前側ケーシング
２６ 圧縮機後側ケーシング
２６ａ 内周押えリング
２７ スリット
２８ フランジ部
３０ ピン
３１ スリット
３４ ピン
３５ スリット

Claims (4)

1. 空気を圧縮する圧縮機、この圧縮機からの圧縮空気を燃焼する単一の燃焼器、この燃焼器からの燃焼ガスで軸動力を得るタービン、及び前記圧縮機からの圧縮空気と前記タービンからの排気ガスとで熱交換させる再生熱交換器を備えた再生式単缶ガスタービンにおいて、
   前記燃焼器と前記タービンとを接続して燃焼ガスをタービンへと導く燃焼器尾筒が一体的に成形されていること、
   前記タービンに接続する前記燃焼器尾筒の出口の外周側又は内周側の少なくとも一方が前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒と前記ケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒出口の前記タービンの初段静翼との同心度を保つ調心機構を備えていること、
   前記調心機構は、径方向に伸びる調心用スリットとこの調心用スリットに係合する調心用ピンとの係合部を前記燃焼器尾筒及び前記ケーシングの連結部に周方向複数箇所に設けてなること、及び
   前記燃焼器尾筒を前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに対して周方向にスライド可能に接続する周方向位相公差吸収機構を備えていること
   を特徴とする再生式単缶ガスタービン。
2. 空気を圧縮する圧縮機、この圧縮機からの圧縮空気を燃焼する単一の燃焼器、この燃焼器からの燃焼ガスで軸動力を得るタービン、及び前記圧縮機からの圧縮空気と前記タービンからの排気ガスとで熱交換させる再生熱交換器を備えた再生式単缶ガスタービンにおいて、
   前記燃焼器と前記タービンとを接続して燃焼ガスをタービンへと導く燃焼器尾筒が一体的に成形されていること、
   前記タービンに接続する前記燃焼器尾筒の出口の外周側が前記タービンのケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒の出口外周側と前記タービンのケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒の出口外周側と前記タービンの初段静翼との同心度を保つ外周側調心機構を備えていること、
   前記燃焼器尾筒の出口の内周側が前記圧縮機のケーシングに連結され、前記燃焼器尾筒の出口内周側と前記圧縮機のケーシングとの連結部が、前記燃焼器尾筒の出口内周側と前記タービンの初段静翼との同心度を保つ内周側調心機構を備えていること、
   前記外周側調心機構及び前記内周側調心機構は、径方向に伸びる調心用スリットとこの調心用スリットに係合する調心用ピンとの係合部を前記燃焼器尾筒及び前記ケーシングの連結部に周方向複数箇所に設けてなること、及び
   前記燃焼器尾筒を前記タービン又は前記圧縮機のケーシングに対して周方向にスライド可能に接続する周方向位相公差吸収機構を備えていること
   を特徴とする再生式単缶ガスタービン。
3. 請求項１又は２の再生式単缶ガスタービンにおいて、
   前記連結部は、前記燃焼器尾筒の内外周側の少なくとも一方に設けられた径方向に伸びるフランジと、このフランジが挿入された前記タービン又は前記圧縮機のケーシングの少なくとも一方に設けられた連結用スリットとを備え、
   前記連結用スリットは、前記フランジとの間に確保された径方向間隙が、想定される運転中の前記フランジの熱伸び量以上に設定されている
   ことを特徴とする再生式単缶ガスタービン。
4. 請求項１−３のいずれかの再生式単缶ガスタービンにおいて、前記周方向位相公差吸収機構は、周方向に伸びる公差吸収用スリットとこの公差吸収用スリットに係合する公差吸収用ピンとの係合部からなることを特徴とする再生式単缶ガスタービン。

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