JP5529939B2 - ガスタービンの排気部の構造およびガスタービン - Google Patents
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Description
さらに、ガスタービンの運転中における振動状態を計測するため、軸受の周辺には振動計などの計装品が配置されている。
そのため、運転中のガスタービンにおいて、ストラットや計装品を冷却する様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照。)。
しかしながら、空気をコンプレッサ部から抽気して冷却に用いるため、空気を抽気した分だけガスタービンの効率が低下するという問題があった。
一般に、軸受まわりに配置された計装品は高熱に対して耐性が低いため、計装品は、上述の様に例えば約400℃以上に加熱された空気によって損傷する危険があった。
本発明のガスタービンの排気部の構造は、内側にガスパス部が形成されるケーシングと、該ケーシングに形成された開口部と、タービン部の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、前記ケーシングから内側に延び、前記軸受部を支持するストラットと、該ストラットに沿って延び、前記ストラットとの間に第1の空間を形成するストラットカバーと、前記回転軸の回転軸線に沿って延び、前記軸受部との間に空間を形成する内側ディフューザと、前記開口部から流入した空気を、前記第1の空間、前記第1の空間と前記軸受部との間に形成される第2の空間の順に流した後、前記タービン部における最終段動翼の下流側であって、前記タービン部と前記ガスパス部との間に形成された開口部に導き、前記開口部から流入した空気により、前記軸受部を直接冷却する冷却流路と、が設けられている。
一方、ストラットとガスパス部との間に冷却流路が形成されるため、ガスパス部を流れる排気ガスの熱がストラットに伝わりにくくなる。
図1は、本実施形態に係るガスタービンの構成を説明する模式図である。
本実施形態のガスタービン1には、図1に示すように、空気を圧縮するコンプレッサ部2と、圧縮された空気と燃料とを混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器3と、燃焼ガスから回転駆動力を取り出すタービン部4と、タービン部4から排気された排気ガスが流入する排気部5と、が設けられている。
コンプレッサ部2はタービン部4とともに回転軸6に設けられ、タービン部4により回転駆動されるものである。
排気部5は、タービン部4から排出された排気ガスが流入するガスパス部7が内部に形成されたものである。
排気部5には、図2および図3に示すように、排気部5の外形を構成するケーシング11と、回転軸6を回転可能に支持する軸受部12と、軸受部12の周囲を覆う内側ディフューザ13と、軸受部12を支持するストラット14と、ストラット14の周囲を覆うストラットカバー15と、内側ディフューザ13を支持するホローストラット16と、が設けられている。
さらに、排気部5には、ケーシング11の外からストラット14を冷却する空気を導く冷却流路17が設けられている。
ケーシング11の内周面におけるタービン部4側には、ストラット14が回転軸6に向かって延びるように配置され、ストラット14の径方向外側の取り付け部には、冷却流路17が円環状に配置されている。ケーシング11には、冷却流路17とケーシング11の外側とを連通させる開口部18が配置されている。
シールリング保持部20は、図2および図4に示すように、リング板状の部材である。
なお、本実施形態では、8個の流通孔21がシールリング保持部20に形成されている例に適用して説明するが、流通孔21が形成される個数は、8個に限定されるものではなく、8個よりも多くても少なくてもよく、特に限定するものではない。
さらに、冷却流路17は、タービン部4とガスパス部7との間、言い換えると、タービン部4の最終段動翼の下流側であって、径方向内側の壁面に開口している。
ホローストラット16におけるケーシング11側の開口部には、図2および図5に示すように、蓋部22が配置されている。
蓋部22は、ホローストラット16を介して内側ディフューザ13の内部空間に流入する空気の流量を制限するものである。
蓋部22には、ホローストラット16を介して軸受部12と連結された複数の配管23が挿通される貫通孔24が形成されている。貫通孔24は、配管23よりも大きく形成され、配管23との間に空気が通過する隙間が形成されている。
ガスタービン1の運転が開始されると、図2に示すように、タービン部4から排気ガスが排気部5のガスパス部7に流入する。タービン部4の最終段動翼の下流側であって、径方向内側の領域では、圧力が大気圧よりも低い圧力となる。
言い換えると、冷却流路17の両端部における圧力に差が生じ、冷却流路17には、ケーシング11の外側からガスパス部7に向かう空気流れが発生する。
なお、蓋部22の貫通孔24の隙間から流入する空気の量は、開口部18から流入する空気の量よりも少ない。言い換えると、貫通孔24の隙間の面積は、開口部18の面積よりも狭い。
さらに、ストラット14とガスパス部7との間に冷却流路17が形成されるため、ガスパス部7を流れる排気ガスの熱をストラット14に伝わりにくくすることができる。
さらに蓋部22を設けることにより、ホローストラット16を介して冷却流路25に流入する空気の流量を調整することにより、ストラット14を冷却する空気の流量低下を防止することができる。
2 コンプレッサ部
3 燃焼部
4 タービン部
5 排気部
7 ガスパス部
11 ケーシング
12 軸受部
13 内側ディフューザ
14 ストラット
15 ストラットカバー
16 ホローストラット
17 冷却流路
18 開口部
20 シールリング保持部
21 流通孔
22 蓋部
23 配管
24 貫通孔
25 冷却流路
Claims (3)
- 内側にガスパス部が形成されるケーシングと、
該ケーシングに形成された開口部と、
タービン部の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記ケーシングから内側に延び、前記軸受部を支持するストラットと、
該ストラットに沿って延び、前記ストラットとの間に第1の空間を形成するストラットカバーと、
前記回転軸の回転軸線に沿って延び、前記軸受部との間に空間を形成する内側ディフューザと、
前記開口部から流入した空気を、前記第1の空間、前記第1の空間と前記軸受部との間に形成される第2の空間の順に流した後、前記タービン部における最終段動翼の下流側であって、前記タービン部と前記ガスパス部との間に形成された開口部に導き、前記開口部から流入した空気により、前記軸受部を直接冷却する冷却流路と、が設けられているガスタービンの排気部の構造。 - 前記ケーシングから延び、前記内側ディフューザを支持するとともに、前記ケーシングの外部と前記内側ディフューザの内部とを連通させるホローストラットと、
該ホローストラットにおける前記ケーシングに対する開口面積を調整する蓋部と、が設けられている請求項1に記載のガスタービンの排気部の構造。 - 空気を圧縮するコンプレッサ部と、
該コンプレッサ部によって圧縮された空気と燃料とを混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転駆動力を取り出すタービン部と、
該タービン部から排気された排気ガスが流入する請求項1または2に記載の排気部と、が設けられているガスタービン。
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