JP5297114B2 - ガスタービン - Google Patents
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Description
しかしながら、上記特許文献1に開示されたガスタービンでは、燃焼器に入る前の作動流体経路から抽出された空気を、燃焼器出口の下流に位置する作動流体経路に押し込むための配管およびブースターポンプ等を追設する(新設する)必要があり、ガスタービンの系統および運用が複雑化し、製造費および保守点検費が高騰化してしまうといった問題点がある。
本発明に係るガスタービンは、燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、前記圧縮部と燃焼部とタービン部とを内部に収容するガスタービン車室と、前記圧縮部の途中から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する静翼の内部に導く静翼系冷却空気系統と、前記圧縮部の出口部から圧縮空気を前記ガスタービン車室の外部に抽出する車室抽気系統とを備えたガスタービンであって、前記静翼系冷却空気系統の途中と前記車室抽気系統の途中とが連通路を介して接続されており、この連通路の途中に流量制御手段が接続されているとともに、前記静翼系冷却空気系統の途中に、通過する圧縮空気を冷却するクーラが接続されており、ターンダウン運転時に前記流量制御手段が開かれ、前記圧縮部の前記出口部から抽出された圧縮空気が前記静翼系冷却空気系統に投入される。
また、ターンダウン運転時には、流量制御手段(例えば、制御弁)が開かれ、圧縮部の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統および静翼を通ってタービン部の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統および車室抽気系統を通ってタービン部に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部を構成する部品の延命化を図ることができる。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部を構成する部品の延命化を図ることができる。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第2の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第3段静翼)を通ってタービン部の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第2の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第3段静翼)を通ってタービン部に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部を構成する部品の延命化を図ることができる。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段または中圧段から抽出された(高圧または中圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部の高圧段または中圧段から抽出された(高圧または中圧の)圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部を構成する部品の延命化を図ることができる。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部から抽出された圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部から抽出された圧縮空気が、燃焼部をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部を構成する部品の延命化を図ることができる。
図1に示すように、本実施形態に係るガスタービン1は、燃焼用空気を圧縮する圧縮部2と、この圧縮部2から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部3と、この燃焼部3の下流側に位置し、燃焼部3を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部4と、圧縮部2と燃焼部3とタービン部4とを内部に収容するガスタービン車室(図示せず)と、圧縮部2の途中(中段)から抽出された(中圧の)圧縮空気を、タービン部4を構成する静翼(例えば、第2段静翼)の内部に導く静翼系冷却空気系統5と、圧縮部2の出口部(後段)から(高圧の)圧縮空気を、ガスタービン車室の外部に抽出し、タービン部4を構成するロータ(図示せず)の内部に導くロータ系冷却空気系統(車室抽気系統)6と、を主たる要素として構成されている。
なお、圧縮部2の出口部から(高圧の)圧縮空気を前記ガスタービン車室の外部に抽出し、静翼系冷却空気系統5に接続する連通管12において、上流端を圧縮部2の出口部に直接接続し、これを車室抽気系統としてもよい。
また、既存のロータ系冷却空気系統6を車室抽気系統として利用すれば、さらなるガスタービンの系統および運用の簡略化を図ることができ、製造費および保守点検費用の低廉化を図ることができる。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁13が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁13は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統6を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図2に示すように、本実施形態に係るガスタービン21は、連通管12の下流端が接続された合流点22よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統5に、逆止弁(逆流防止手段)23が接続されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態に係るガスタービン31は、連通管12の下流端が、バイパス系統8の下流端が接続された合流点32よりも下流側に位置する静翼系冷却空気系統5に接続されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁13が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁13は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統6を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図4に示すように、本実施形態に係るガスタービン41は、バイパス系統8の上流端が接続された分岐点11よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統5に、逆止弁23が接続されているという点で上述した第3実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第3実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第3実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態に係るガスタービン51は、連通管12の上流端が、第2のクーラ10の下流側に位置するロータ系冷却空気系統6に接続されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁13が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5およびロータ系冷却空気系統6を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁13は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統6を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図6に示すように、本実施形態に係るガスタービン61は、連通管12の下流端が接続された合流点22よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統5に、逆止弁23が接続されているという点で上述した第5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第5実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態に係るガスタービン71は、連通管12の下流端が、バイパス系統8の下流端が接続された合流点32よりも下流側に位置する静翼系冷却空気系統5に接続されているという点で上述した第5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁13が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統5およびロータ系冷却空気系統6を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁13は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統6を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図8に示すように、本実施形態に係るガスタービン81は、バイパス系統8の上流端が接続された分岐点11よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統5に、逆止弁23が接続されているという点で上述した第7実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第7実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第7実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態に係るガスタービン91は、燃焼用空気を圧縮する圧縮部2と、この圧縮部2から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部3と、この燃焼部3の下流側に位置し、燃焼部3を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部4と、圧縮部2と燃焼部3とタービン部4とを内部に収容するガスタービン車室(図示せず)と、圧縮部2の途中(中段)から抽出された(中圧の)圧縮空気を、タービン部4を構成する静翼(例えば、第2段静翼)の内部に導く静翼系冷却空気系統92と、圧縮部2の出口部(後段)から(高圧の)圧縮空気を、ガスタービン車室の外部に抽出し、タービン部4を構成するロータ(図示せず)の内部に導くロータ系冷却空気系統(車室抽気系統)93とを主たる要素として構成されている。
一方、ロータ系冷却空気系統93の途中には、通過する圧縮空気を冷却するクーラ95が接続されている。また、クーラ95の上流側に位置するロータ系冷却空気系統93と、第1の制御弁94よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統92とは、連通管(連通路)96により接続されており、この連通管96の途中には、制御器(図示せず)によってその開度が調整される第2の制御弁(流量制御手段)97が接続されている。
なお、圧縮部2の出口部から(高圧の)圧縮空気を前記ガスタービン車室の外部に抽出し、静翼系冷却空気系統92に接続する連通管96において、上流端を圧縮部2の出口部に直接接続し、これを車室抽気系統としてもよい。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁97が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92およびロータ系冷却空気系統93を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁97は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統93を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図10に示すように、本実施形態に係るガスタービン101は、連通管96の下流端が接続された合流点102よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統92に、逆止弁(逆流防止手段)103が接続されているという点で上述した第9実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第9実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第9実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図11に示すように、本実施形態に係るガスタービン111は、連通管96の上流端が、クーラ95の下流側に位置するロータ系冷却空気系統93に接続されており、連通管96の下流端が、第1の制御弁94よりも上流側で、かつ、第10実施形態のところで説明した合流点102よりも下流側に位置する静翼系冷却空気系統92に接続されているという点で上述した第9実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第9実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁97が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92およびロータ系冷却空気系統93を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁97は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、ロータ系冷却空気系統93を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図12に示すように、本実施形態に係るガスタービン121は、連通管96の下流端が接続された合流点122よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統92に、逆止弁103が接続されているという点で上述した第11実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第11実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第11実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図13に示すように、本実施形態に係るガスタービン131は、連通管96および第2の制御弁97の代わりに、第1の連通管(連通路)132および第2の制御弁(流量制御手段)133と、第2の連通管(連通路)134および第3の制御弁(流量制御手段)135とが設けられているという点で上述した第9実施形態から第12実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第9実施形態から第12実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、クーラ95の下流側に位置するロータ系冷却空気系統93と、第1の制御弁94よりも上流側で、かつ、第1の連通管132の下流端が接続された合流点136よりも下流側に位置する静翼系冷却空気系統92とは、第2の連通管134により接続されており、この第2の連通管134の途中には、制御器(図示せず)によってその開度が調整される第3の制御弁135が接続されている。
また、ターンダウン運転時には、第2の制御弁133および第3の制御弁135が開かれ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92および静翼(図示せず)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、静翼系冷却空気系統92およびロータ系冷却空気系統93を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、第2の制御弁133は閉じられ、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、静翼系冷却空気系統92およびロータ系冷却空気系統93を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図14に示すように、本実施形態に係るガスタービン141は、合流点136よりも上流側に位置する静翼系冷却空気系統92に、逆止弁(逆流防止手段)142が接続されているという点で上述した第13実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第13実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第13実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図15に示すように、本実施形態に係るガスタービン151は、燃焼用空気を圧縮する圧縮部2と、この圧縮部2から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部3と、この燃焼部3の下流側に位置し、燃焼部3を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部4とを主たる要素として構成されている。
一方、ロータ系冷却空気系統155の途中には、通過する圧縮空気を冷却するクーラ157が接続されており、連通管156の途中には、制御器(図示せず)によってその開度が調整される制御弁(流量制御手段)158が接続されている。
また、ターンダウン運転時には、制御弁158が開かれ、圧縮部2の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第2の静翼系冷却空気系統153および静翼(例えば、第3段静翼)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第2の静翼系冷却空気系統153および静翼(例えば、第3段静翼)を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、制御弁158は閉じられ、圧縮部2の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気は、第3の静翼系冷却空気系統154および静翼(例えば、第2段静翼)を通ってすべてタービン部4に投入されることとなる。
図16に示すように、本実施形態に係るガスタービン161は、連通管156の下流端が接続された合流点162よりも上流側に位置する第2の静翼系冷却空気系統153に、逆止弁(逆流防止手段)163が接続されているという点で上述した第15実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第15実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第15実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図17に示すように、本実施形態に係るガスタービン171は、連通管156の下流端が、第1の静翼系冷却空気系統152の途中に接続されているという点で上述した第15実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第15実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部2の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統152および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の高圧段から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統152および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
図18に示すように、本実施形態に係るガスタービン181は、連通管156の下流端が接続された合流点182よりも上流側に位置する第1の静翼系冷却空気系統152に、逆止弁163が接続されているという点で上述した第17実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第17実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第17実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図19に示すように、本実施形態に係るガスタービン191は、連通管156の上流端が、第2の静翼系冷却空気系統153の途中に接続されているという点で上述した第17実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第17実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部2の中圧段から抽出された(中圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統152および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部4の作動流体経路内に投入されることとなるので、排気ガスの温度を低下させることができる。
さらに、ターンダウン運転時には、圧縮部2の中圧段から抽出された(中圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、第1の静翼系冷却空気系統152および静翼(例えば、第4段静翼)を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
図20に示すように、本実施形態に係るガスタービン201は、連通管156の下流端が接続された合流点182よりも上流側に位置する第1の静翼系冷却空気系統152に、逆止弁163が接続されているという点で上述した第19実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第19実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
その他の作用効果は、上述した第19実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
図21に示すように、本実施形態に係るガスタービン211は、燃焼用空気を圧縮する圧縮部2と、この圧縮部2から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部3と、この燃焼部3の下流側に位置し、燃焼部3を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部4と、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気を、タービン部4を構成するロータ(図示せず)の内部に導くロータ系冷却空気系統212とを主たる要素として構成されている。
なお、制御弁216は、必須の構成要素ではない。
また、ターンダウン運転時には、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気が、燃焼部3をバイパスするとともに、ロータ系冷却空気系統212を通ってタービン部4に投入されることとなるので、ターンダウン運転時においてタービン入口温度を高い状態で維持したまま、タービン部4の温度を低下させることができ、タービン翼(動翼および静翼)等のタービン部4を構成する部品の延命化を図ることができる。
なお、通常運転(例えば、全負荷運転)時には、制御弁216が開けられるとともにブースト圧縮機214が停止され、圧縮部2の出口部(後段)から抽出された(高圧の)圧縮空気は、バイパス系統215を通ってタービン部4に投入されることとなる。
また、明細書中における「系統」とは、管状の配管や、ブロック体に連通孔が形成されたようなもの等、圧縮空気が通過することができるものであればいかなる形態のものであっても良い。
さらに、上述した第15実施形態から第20実施形態では、三つの静翼系冷却空気系統を有するものについて説明したが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、二つまたは四つ以上の静翼系冷却空気系統を有するものであってもよい。
2 圧縮部
3 燃焼部
4 タービン部
5 静翼系冷却空気系統
6 ロータ系冷却空気系統(車室抽気系統)
12 連通管(連通路)
13 第2の制御弁(流量制御手段)
21 ガスタービン
22 合流点
23 逆止弁(逆流防止手段)
31 ガスタービン
41 ガスタービン
42 合流点
51 ガスタービン
61 ガスタービン
71 ガスタービン
81 ガスタービン
91 ガスタービン
92 静翼系冷却空気系統
93 ロータ系冷却空気系統(車室抽気系統)
96 連通管(連通路)
97 第2の制御弁(流量制御手段)
101 ガスタービン
102 合流点
103 逆止弁(逆流防止手段)
111 ガスタービン
121 ガスタービン
122 合流点
131 ガスタービン
132 第1の連通管(連通路)
133 第2の制御弁(流量制御手段)
134 第2の連通管(連通路)
135 第3の制御弁(流量制御手段)
136 合流点
141 ガスタービン
142 逆止弁(逆流防止手段)
151 ガスタービン
152 第1の静翼系冷却空気系統
153 第2の静翼系冷却空気系統
154 第3の静翼系冷却空気系統
155 ロータ系冷却空気系統
156 連通管(連通路)
161 ガスタービン
162 合流点
163 逆止弁(逆流防止手段)
171 ガスタービン
181 ガスタービン
182 合流点
191 ガスタービン
201 ガスタービン
202 合流点
211 ガスタービン
212 ロータ系冷却空気系統
214 ブースト圧縮機
215 バイパス系統
Claims (10)
- 燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、
この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、
前記圧縮部と燃焼部とタービン部とを内部に収容するガスタービン車室と、
前記圧縮部の途中から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する静翼の内部に導く静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の出口部から圧縮空気を前記ガスタービン車室の外部に抽出する車室抽気系統とを備えたガスタービンであって、
前記静翼系冷却空気系統の途中と前記車室抽気系統の途中とが連通路を介して接続されており、
この連通路の途中に流量制御手段が接続されているとともに、
前記静翼系冷却空気系統の途中に、通過する圧縮空気を冷却するクーラが接続されており、
ターンダウン運転時に前記流量制御手段が開かれ、前記圧縮部の前記出口部から抽出された圧縮空気が前記静翼系冷却空気系統に投入されることを特徴とするガスタービン。 - 前記連通路の下流端が接続された合流点よりも上流側に位置する前記静翼系冷却空気系統に、逆流防止手段が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン。
- 燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、
この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、
前記圧縮部の低圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する低圧段の静翼の内部に導く第1の静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の高圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する高圧段の静翼の内部に導く第2の静翼系冷却空気系統とを備えたガスタービンであって、
前記第1の静翼系冷却空気系統の途中と前記第2の静翼系冷却空気系統の途中とが連通路を介して接続されており、
ターンダウン運転時に、前記圧縮部の前記高圧段から抽出された圧縮空気が、前記第1の静翼系冷却空気系統に投入されることを特徴とするガスタービン。 - 前記連通路の下流端が接続された合流点よりも上流側に位置する前記第1の静翼系冷却空気系統に、逆流防止手段が接続されていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービン。
- 燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、
この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、
前記圧縮部の低圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する低圧段の静翼の内部に導く第1の静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の中圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する中圧段の静翼の内部に導く第2の静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の高圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する高圧段の静翼の内部に導く第3の静翼系冷却空気系統とを備えたガスタービンであって、
前記第2の静翼系冷却空気系統の途中と前記第3の静翼系冷却空気系統の途中とが連通路を介して接続されており、
ターンダウン運転時には、前記圧縮部の前記高圧段から抽出された圧縮空気が、前記第2の静翼系冷却空気系統に投入されることを特徴とするガスタービン。 - 前記連通路の下流端が接続された合流点よりも上流側に位置する前記第2の静翼系冷却空気系統に、逆流防止手段が接続されていることを特徴とする請求項5に記載のガスタービン。
- 燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、
この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、
前記圧縮部の低圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する低圧段の静翼の内部に導く第1の静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の中圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する中圧段の静翼の内部に導く第2の静翼系冷却空気系統と、
前記圧縮部の高圧段から抽出された圧縮空気を、前記タービン部を構成する高圧段の静翼の内部に導く第3の静翼系冷却空気系統とを備えたガスタービンであって、
前記第1の静翼系冷却空気系統の途中と前記第2の静翼系冷却空気系統の途中または前記第3の静翼系冷却空気系統の途中とが連通路を介して接続されており、
ターンダウン運転時には、前記圧縮部の前記高圧段または前記中圧段から抽出された圧縮空気が、前記第1の静翼系冷却空気系統に投入されることを特徴とするガスタービン。 - 前記連通路の下流端が接続された合流点よりも上流側に位置する前記第1の静翼系冷却空気系統に、逆流防止手段が接続されていることを特徴とする請求項7に記載のガスタービン。
- 燃焼用空気を圧縮する圧縮部と、
この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
この燃焼部の下流側に位置し、前記燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部と、
前記圧縮部の少なくとも2箇所の圧力の異なる位置から抽出された圧縮空気を、抽出された圧縮空気の圧力に応じて前記タービン部を構成する静翼の内部にそれぞれ導く少なくとも2つの静翼系冷却空気系統とを備えたガスタービンであって、
前記少なくとも2つの静翼系冷却空気系統が連通路を介して接続されており、
ターンダウン運転時には、前記少なくとも2つの静翼系冷却空気系統のうち比較的高圧の静翼系冷却空気系統から比較的低圧の冷却空気系統に前記連通路を介して前記圧縮空気が投入されることを特徴とするガスタービン。 - 前記連通路の下流端が接続された合流点よりも上流側に位置する前記比較的低圧の静翼系冷却空気系統に、逆流防止手段が接続されていることを特徴とする請求項9に記載のガスタービン。
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