JP6132787B2 - Clearance adjustment device, turbine device - Google Patents
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Description
この発明は、クリアランス調整装置、タービン装置に関する。 The present invention relates to a clearance adjustment device and a turbine device.
ガスタービンにおける運転効率を向上させるため、車室内に回転自在に設けられた動翼の外周端部と、その外周側に対向する分割環との間のクリアランスを適正に保つ必要がある。 In order to improve the operation efficiency of the gas turbine, it is necessary to properly maintain the clearance between the outer peripheral end of a moving blade rotatably provided in the vehicle interior and the split ring facing the outer peripheral side.
ガスタービンが停止している場合と、定常運転している場合とでは、動翼、チップ、車室等、ガスタービンを構成する各部の温度が異なる。また、ガスタービンを構成する各部は、特に起動時に温度が上昇していく過程では、それぞれの部材の熱膨張係数、体積等に応じて、温度上昇度合いが異なる。このため、ガスタービンの運転状況に応じて、クリアランスが変動する。 The temperature of each part constituting the gas turbine, such as the moving blade, the tip, and the passenger compartment, differs between when the gas turbine is stopped and when the gas turbine is in steady operation. In addition, each part of the gas turbine has a different temperature increase degree according to the thermal expansion coefficient, volume, etc. of each member, particularly in the process of increasing the temperature at the start-up. For this reason, a clearance fluctuates according to the operating condition of the gas turbine.
そこで、ガスタービンに備えられた燃焼器を冷却するための蒸気を用いたクリアランスのコントロールが行われていた。具体的には、起動時には、動翼の外周側の翼環を予め蒸気によって加熱することによって、動翼の外周側の分割環を間接的に予熱して膨張させ、その内径を拡大させておく。これにより、ガスタービンが起動し、動翼を備えた動翼環の温度が燃焼ガスによって上昇し、その外径が拡大したときに、動翼と分割環との間のクリアランスが過少となるのを防ぐ。 Therefore, the clearance control using steam for cooling the combustor provided in the gas turbine has been performed. Specifically, at the time of start-up, the blade ring on the outer peripheral side of the moving blade is heated in advance by steam, so that the split ring on the outer peripheral side of the moving blade is indirectly preheated and expanded to expand the inner diameter thereof. . As a result, when the gas turbine is started and the temperature of the rotor blade ring provided with the rotor blade is increased by the combustion gas and the outer diameter thereof is enlarged, the clearance between the rotor blade and the split ring becomes too small. prevent.
ところで、近年、急速起動に対するニーズの対応などから蒸気を用いないガスタービンが要求されている。
そこで、特許文献1には、電磁石を用い、定常運転時に分割環を動翼側に接近させることで、分割環と動翼とのクリアランスを調整する構成が開示されている。
By the way, in recent years, a gas turbine that does not use steam is demanded in order to meet the needs for rapid start-up.
Therefore,
しかしながら、特許文献1に開示された構成においては、定常運転時にクリアランスを常に適正に維持するため、電磁石に常時通電する必要があり、電力消費量が大きくなってしまう。また、起動時にクリアランスが狭まってしまった場合には、十分なクリアランスを確保できないおそれがある。
However, in the configuration disclosed in
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力消費を抑えつつ、十分なクリアランスを確保することができるクリアランス調整装置、タービン装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the clearance adjustment apparatus and turbine apparatus which can ensure sufficient clearance, suppressing power consumption.
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明に係るクリアランス調整装置は、タービン装置の動翼の先端にクリアランスを介して配置された分割環を径方向に移動させることで、前記クリアランスを調整するクリアランス調整装置であって、電流が供給されてオン状態となることで、前記分割環を初期位置から、前記初期位置よりも径方向外周側に位置する離間位置に移動させる電磁石と、前記電磁石への電流の供給を調整制御する制御部と、を備え、前記電磁石は、前記分割環の径方向外周側に前記分割環と一体に設けられた遮熱環を径方向外周側に移動させることで、前記分割環を初期位置から前記離間位置に移動させ、前記電磁石は、前記タービン装置の車室に形成された固定壁に固定された第一の電磁石と、前記第一の電磁石に対して径方向外周側に対向配置される第二の電磁石と、を有し、前記第二の電磁石は、前記分割環または前記遮熱環の径方向外周側に配置された受圧部材に固定され、前記第一の電磁石と前記第二の電磁石との間に生じる斥力により、前記受圧部材を径方向外周側に変位させることによって、前記分割環を初期位置から前記離間位置に移動させる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A clearance adjustment device according to the present invention is a clearance adjustment device that adjusts the clearance by moving a split ring arranged at the tip of a rotor blade of a turbine device via a clearance in a radial direction, and is supplied with current. An electromagnet that moves the split ring from the initial position to a separated position that is located on the radially outer side of the initial position, and a control unit that adjusts and controls the supply of current to the electromagnet. And the electromagnet moves the heat shield ring integrally provided with the split ring to the radially outer peripheral side of the split ring to the radially outer peripheral side, thereby moving the split ring from the initial position to the separation position. The electromagnet is moved to a position, and a first electromagnet fixed to a fixed wall formed in a casing of the turbine device, and a first electromagnet arranged opposite to the first electromagnet on a radially outer side. The second electromagnet is fixed to a pressure receiving member disposed on a radially outer side of the split ring or the heat shield ring, and the first electromagnet and the second electromagnet The split ring is moved from the initial position to the separated position by displacing the pressure receiving member in the radially outer peripheral side by repulsive force generated during the period .
このような構成によれば、制御部により電磁石に電流を供給し、電磁石をオン状態とすると、分割環が、初期位置から径方向外周側の離間位置に移動する。これにより、タービン装置の起動時等において、タービン装置の車室内の温度上昇にともなって動翼が膨張して外周側に拡径したときに、分割環とのクリアランスを確保することができる。
そして、電磁石への電流の供給は、分割環を離間位置に移動させるときのみである。したがって、タービン装置が定常運転状態等にあり、分割環を径方向外周側の離間位置に退避させる必要がないときには、電磁石に電流を供給する必要がない。
According to such a configuration, when current is supplied to the electromagnet by the control unit and the electromagnet is turned on, the split ring moves from the initial position to the spaced position on the radially outer peripheral side. As a result, when the moving blade expands and expands to the outer peripheral side as the temperature in the vehicle interior of the turbine device rises at the time of startup of the turbine device, a clearance from the split ring can be secured.
The current is supplied to the electromagnet only when the split ring is moved to the separated position. Therefore, when the turbine device is in a steady operation state or the like and it is not necessary to retract the split ring to the spaced position on the radially outer side, there is no need to supply current to the electromagnet.
これにより、電磁石は、分割環および遮熱環の外周側に配置することができる。したがって、電磁石にタービン装置内の燃焼ガスの熱影響が及ぶのを抑えることができる。
このような構成によれば、電磁石を構成する第一の電磁石と第二の電磁石に電流を供給すると、第一の電磁石と前記第二の電磁石との間で、互いに反発する斥力を生じる。第一の電磁石は固定壁に固定されているため、前記の斥力により、第二の電磁石が径方向外周側に移動する。すると、第二の電磁石が移動しようとする力が受圧部材に伝達され、受圧部材が径方向外周側に移動する。受圧部材は、分割環または遮熱環に固定されているため、受圧部材の移動にともなって、分割環または遮熱環が径方向外周側に移動する。このようにして、分割環を初期位置から離間位置に移動させることができる。
This ensures that the electromagnets may be disposed on the outer peripheral side of the ring segment and the heat insulating ring. Therefore, it is possible to suppress the thermal influence of the combustion gas in the turbine device on the electromagnet.
According to such a configuration, when a current is supplied to the first electromagnet and the second electromagnet that constitute the electromagnet, repulsive forces that repel each other are generated between the first electromagnet and the second electromagnet. Since the first electromagnet is fixed to the fixed wall, the second electromagnet moves to the radially outer peripheral side by the repulsive force. Then, the force that the second electromagnet tries to move is transmitted to the pressure receiving member, and the pressure receiving member moves to the radially outer peripheral side. Since the pressure receiving member is fixed to the split ring or the heat shield ring, the split ring or the heat shield ring moves to the outer peripheral side in the radial direction as the pressure receiving member moves. In this way, the split ring can be moved from the initial position to the separated position.
また、この発明に係るクリアランス調整装置において、前記分割環の周方向において互いに隣接する複数の前記分割環を一つの前記遮熱環で支持し、前記遮熱環を前記電磁石により移動させるようにしてもよい。
これにより、一つの電磁石で複数の分割環を同時に移動させることができ、低コスト化を図ることができる。
In the clearance adjustment device according to the present invention, the plurality of divided rings adjacent to each other in the circumferential direction of the divided ring are supported by the one heat shield ring, and the heat shield ring is moved by the electromagnet. Also good.
Thereby, a some split ring can be moved simultaneously with one electromagnet, and cost reduction can be achieved.
さらに、前記受圧部材は、筒状なして前記固定壁を貫通して前記車室の径方向に沿って移動自在とされ、前記固定壁を介して径方向内周側の端部が前記分割環または前記遮熱環に固定された筒状部と、前記筒状部の径方向外周側の端部を閉塞し、前記第二の電磁石が固定される受圧部と、を備えるようにしてもよい。
これにより、第一の電磁石と前記第二の電磁石との間で生じた斥力により、第二の電磁石が径方向外周側に移動すると、受圧部材において受圧部が径方向外周側に押圧される。これによって、分割体または遮熱体に固定された筒状部が径方向外周側に移動し、分割環を初期位置から前記離間位置に移動させることができる。
ここで、受圧部材は、筒状部と受圧部とによって、第一の電磁石及び第二の電磁石を囲うことになる。これにより、第一の電磁石や第二の電磁石に金属粉等が付着するのを防ぐことができる。
Further, the pressure receiving member is formed in a cylindrical shape so as to be movable along the radial direction of the vehicle compartment through the fixed wall, and an end portion on the radially inner side through the fixed wall is the split ring. Alternatively, a cylindrical part fixed to the heat shield ring and a pressure receiving part to close the end part on the radially outer side of the cylindrical part and to fix the second electromagnet may be provided. .
Thus, when the second electromagnet moves to the radially outer peripheral side due to the repulsive force generated between the first electromagnet and the second electromagnet, the pressure receiving portion is pressed to the radially outer peripheral side in the pressure receiving member. Thereby, the cylindrical part fixed to the divided body or the heat shield moves to the radially outer peripheral side, and the divided ring can be moved from the initial position to the separated position.
Here, the pressure receiving member surrounds the first electromagnet and the second electromagnet by the cylindrical portion and the pressure receiving portion. Thereby, it can prevent metal powder etc. adhering to a 1st electromagnet or a 2nd electromagnet.
また、前記筒状部内に、圧縮流体を送り込む流体供給手段を備えるようにしてもよい。
このように、筒状部内に圧縮流体を送り込み、筒状部内の圧力が筒状部の外側よりも高まると、差圧により、筒状部が径方向外周側に移動する。このようにして、圧縮流体によっても、分割環を初期位置から離間位置に移動させることができる。このような流体供給手段は、電磁石が正常に作動しなかった場合等に、分割環を移動させることができる。
Moreover, you may make it provide the fluid supply means which sends in a compressed fluid in the said cylindrical part.
As described above, when the compressed fluid is fed into the cylindrical portion and the pressure in the cylindrical portion increases from the outside of the cylindrical portion, the cylindrical portion moves to the radially outer peripheral side due to the differential pressure. In this way, the split ring can be moved from the initial position to the separated position also by the compressed fluid. Such a fluid supply means can move the split ring when the electromagnet does not operate normally.
また、この発明に係るクリアランス調整装置において、前記受圧部材を径方向内周側に変位させる方向の付勢力を生じさせる弾性部材を備えるようにしてもよい。
これにより、電磁石への電力の供給が遮断されたときに、弾性部材の付勢力によって受圧部材を径方向内周側に変位させ、分割環を初期位置に復帰させることができる。
Moreover, the clearance adjustment apparatus according to the present invention may include an elastic member that generates an urging force in a direction in which the pressure receiving member is displaced radially inward.
Thereby, when supply of electric power to the electromagnet is interrupted, the pressure receiving member can be displaced radially inward by the biasing force of the elastic member, and the divided ring can be returned to the initial position.
また、この発明に係るクリアランス調整装置において、前記制御部は、前記タービン装置の起動時に、前記電磁石に電流を供給してオン状態とし、前記分割環を前記初期位置から離間位置に移動させ、前記タービン装置の定常運転時には、前記電磁石への電流供給を停止してオフ状態とするようにしてもよい。
このようにして、起動時のみ電磁石に電流を供給し、定常運転時においては電磁石への電力供給を停止することによって、電力消費を抑えることができる。
Further, in the clearance adjustment device according to the present invention, the control unit supplies an electric current to the electromagnet when the turbine device is activated to turn it on, moves the split ring from the initial position to a separated position, and During the steady operation of the turbine device, the current supply to the electromagnet may be stopped and turned off.
In this way, power consumption can be suppressed by supplying current to the electromagnet only at the time of startup and stopping the power supply to the electromagnet during steady operation.
この発明に係るタービン装置は、上記したようなクリアランス調整装置を備えている。
このような構成とすることで、タービン装置の起動時等において、タービン装置の車室内の温度上昇にともない、動翼が膨張して外周側に拡径したときに、分割環とのクリアランスを調整して確保することができる。
また、電磁石への電流の供給は、分割環を離間位置に移動させるときのみであり、それ以外のときには、電磁石に電流を供給する必要がない。
The turbine device according to the present invention includes the clearance adjusting device as described above.
By adopting such a configuration, the clearance with the split ring is adjusted when the rotor blade expands and expands to the outer peripheral side as the temperature of the turbine apparatus increases when the turbine apparatus starts up. Can be secured.
Further, the current is supplied to the electromagnet only when the split ring is moved to the separated position, and in other cases, it is not necessary to supply the current to the electromagnet.
この発明に係るクリアランス調整装置、タービン装置によれば、電力消費を抑えつつ、十分なクリアランスを確保することができる。 According to the clearance adjusting device and the turbine device according to the present invention, a sufficient clearance can be ensured while suppressing power consumption.
以下、この発明の一実施形態に係るクリアランス調整装置、タービン装置を図面に基づき説明する。
(第一実施形態)
図1は、ガスタービンの概略を示す全体構成図である。図2は、ガスタービン1のタービン部4に設けられたクリアランス調整機構80の構成を示す断面図である。図3は、磁気アクチュエータの配置を示す図であって、翼環と同心状に設けられた車室の中心軸に直交する断面図である。
図1に示すように、ガスタービン(タービン装置)1は、燃焼用空気を圧縮する圧縮機2と、圧縮機2から送られてきた圧縮空気に燃料FLを噴射して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器3と、この燃焼器3の燃焼ガスの流れ方向の下流側に設けられ、燃焼器3を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部4と、発電機6と、圧縮機2とタービン部4と発電機6を一体に連結する回転軸5と、を備えている。
Hereinafter, a clearance adjusting device and a turbine device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of a gas turbine. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
As shown in FIG. 1, a gas turbine (turbine device) 1 includes a
図2に示すように、ガスタービン1のタービン部4は、タービン部4のケーシングである不図示の車室内に、静翼環7と、動翼環8とが、回転軸5(図1参照)の中心軸の軸方向に沿って交互に配列されている。
As shown in FIG. 2, the
静翼環7は、車室に固定された円環状の環状体7aと、環状体7aの内周側に周方向に間隔をあけて設けられた複数の静翼7bと、を備えている。
The
動翼環8は、車室の中心軸周りに回動自在に設けられた回転軸5(図1参照)の外周部に設けられている。動翼環8は、回転軸5と一体に設けられた不図示の動翼ディスクと、動翼ディスクの外周部に周方向に間隔をあけて複数が設けられた動翼8bと、を備えている。
The
このようなタービン部4においては、燃焼器3で発生させた燃焼ガスFGを静翼環7及び動翼環8からなる翼列に供給する。すると、動翼環8が回転軸5とともに中心軸回りに回転する。この回転軸5の回転により、発電機6が駆動され、回転エネルギーが電力に変換される。
In such a
タービン部4には、動翼環8の外周側に、分割環20が設けられている。分割環20は、回転軸5の周方向に配置された複数の分割体21により形成され、全体として回転軸5を中心とした環状体を形成している。
The
図2、図3に示すように、分割体21は、動翼環8に対向する本体22と、本体22の背面22aに設けられたフック23と、を一体に備えている。本体22は、動翼環8に対向するチップ面22bが、断面円弧状の湾曲面をなしている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、車室内で車室中心軸と同心状に設けられた翼環9の内周面に、遮熱環30が設けられている。分割環20を構成する各分割体21は、翼環9に遮熱環30を介して翼環9に保持されている。遮熱環30は、その内周面に、各分割体21のフック23が係合する係合溝31を備えている。
遮熱環30は、回転軸5の周方向に環状に配置された複数の遮熱環分割体32により形成され、全体として回転軸5を中心とした環状体を形成している。ここで遮熱環分割体32は、分割環20の分割体21のそれぞれに対応して同数が設けられている。
As shown in FIG. 2, a
The
各遮熱環分割体32は、翼環9の固定壁92に形成された保持溝91に保持されている。保持溝91は、遮熱環分割体32を、翼環9の径方向に移動可能に保持している。
Each of the heat
分割環20の各分割体21は、クリアランス調整機構(クリアランス調整装置)80を備えている。クリアランス調整機構80は、分割体21の位置を遮熱環分割体32と一体に車室径方向に進退させることで、動翼環8の各動翼8bの先端と分割体21の本体22のチップ面22bとの径方向のクリアランスCを調整する。
Each divided
クリアランス調整機構80は、受圧部材85と、磁気アクチュエータ(電磁石)81と、バネ(弾性部材)86と、制御部82と、を備えている。
The
受圧部材85は、円筒状または角筒状をなした筒状部85aと、筒状部85aの径方向外周側の一端を閉塞する受圧部85bと、を備えている。この受圧部材85は、筒状部85aが固定壁92に形成された貫通孔92hに挿通され、車室径方向に沿って移動自在とされている。受圧部85bは、固定壁92において、車室径方向外周側を向く側に配置されている。また、受圧部材85の筒状部85aの径方向内周側の端部である基端部85cは、遮熱環分割体32の径方向外周側に一体に固定されている。
The
磁気アクチュエータ81は、第一の電磁石83Aと、第二の電磁石83Bと、を備えている。第一の電磁石83Aは、ガスタービン1の翼環9に形成された固定壁92において、車室径方向外周側を向く面92aに固定されている。第二の電磁石83Bは、第一の電磁石83Aに対して径方向外周側に対向配置され、受圧部材85の受圧部85bにステー87を介して固定されている。
これら第一の電磁石83Aおよび第二の電磁石83Bは、受圧部材85の筒状部85aの内部に配置されている。
The
The first electromagnet 83 </ b> A and the second electromagnet 83 </ b> B are disposed inside the
第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとは、電流が供給されると、互いに反発しあう斥力を生じるようになっている。第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bへの電流の供給は制御部82により調整制御される。
The
また、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間には、バネ86が設けられている。このバネ86は、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとを互いに接近させる引張方向の付勢力を発揮する。
A
クリアランス調整機構80は、さらに、筒状部85aの内部に、外部から圧縮空気を供給する圧縮空気供給管(流体供給手段)88を備えている。圧縮空気供給管88は、圧縮空気供給源との間に不図示の開閉弁を備えている。この開閉弁の開閉動作は、制御部82により制御される。
開閉弁を開き、圧縮空気供給管88から筒状部85aの内部に圧縮空気(圧縮流体)を送り込み、受圧部85bと固定壁92の面92aとで囲まれた筒状部85a内の空間の圧力が筒状部85a外よりも高まると、筒状部85a内外の差圧により、筒状部85aが径方向外周側に移動する。このようにして、圧縮空気供給管88は、圧縮空気を送り込むことで、分割環20の分割体21を初期位置から離間位置に移動させる方向の力を発揮させることができる。
The
The on-off valve is opened, compressed air (compressed fluid) is sent into the
制御部82により、磁気アクチュエータ81を構成する第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bに電流を供給すると、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間で、互いに反発する斥力を生じる。第一の電磁石83Aは固定壁92に固定されているため、前記の斥力により、第二の電磁石83Bが径方向外周側に移動する。すると、第二の電磁石83Bが移動しようとする力が受圧部材85の受圧部85bに伝達され、受圧部材85が径方向外周側に移動する。受圧部材85の筒状部85aは、基端部85cで遮熱環分割体32と固定されているため、受圧部材85の移動にともなって、遮熱環分割体32が径方向外周側に移動する。このようにして、分割環20の分割体21を、動翼8bの先端に近接した初期位置から、初期位置よりも径方向外周側に離間した離間位置に移動させることができる。これにより、クリアランスCが拡がる。
When current is supplied to the
制御部82により、磁気アクチュエータ81を構成する第一の電磁石83A、第二の電磁石83Bへの電流供給を遮断すると、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間の斥力が消失する。すると、バネ86の引張力によって、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとが接近し、受圧部材85が車室径方向内周側に移動する。このようにして、分割環20の分割体21を、離間位置から初期位置に復帰させ、クリアランスCを小さくすることができる。
When the
制御部82は、ガスタービン1の起動時に、磁気アクチュエータ81に電流を供給してオン状態とし、分割環20の分割体21を初期位置から離間位置に移動させる。これにより、ガスタービン1の車室の温度上昇にともない、動翼8bが膨張して外周側に拡径したときに、分割環20の分割体21とのクリアランスCを調整して確保することができる。
また、制御部82は、起動時に、分割環20の分割体21と動翼8bとが最も接近するタイミングを過ぎた後には、磁気アクチュエータ81への電流供給を停止してオフ状態とする。これにより、ガスタービン1の定常運転時には、磁気アクチュエータ81への電流供給を停止したオフ状態が維持される。
When the
In addition, the
図4は、上記したような制御部82におけるクリアランス調整機構80の制御方法の流れを示す図である。
この図4に示すように、ガスタービン1が起動されると、制御部82は、起動信号を取り込み、制御を開始する(ステップS101)。
制御部82は、制御開始後、ガスタービン1の回転数、負荷、動翼環8をはじめとする各部の温度等の情報を取り込み、ガスタービン1の動翼環8が回転しているか否かを判定する(ステップS102)。
FIG. 4 is a diagram showing a flow of a control method of the
As shown in FIG. 4, when the
After starting control, the
動翼環8の回転が確認されたら、磁気アクチュエータ81に電流を供給し、オン状態とする(ステップS103)。
磁気アクチュエータ81は、電流の供給により、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間で、互いに反発する斥力を生じる。これにより、受圧部材85が径方向外周側に移動し、分割環20の分割体21が、初期位置から離間した離間位置に移動し、クリアランスCが拡大される。
When the rotation of the
The
制御部82は、続いて、磁気アクチュエータ81が正常に作動しているか否かを確認する(ステップS104)。
Subsequently, the
磁気アクチュエータ81が正常に作動していれば、続いて、ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達したか否かを確認する(ステップS105)。ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達するまでは、ステップS104、S105を繰り返す。
ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達したら、動翼環8の温度が、予め定めた定常温度、すなわち、ガスタービン1が定常負荷状態にあるときの翼環温度に到達したか否かを確認する(ステップS106)。
If the
When the load of the
そして、動翼環8の温度が定常温度に到達したら、ガスタービン1の起動が完了し、定常運転に移行したものとし、磁気アクチュエータ81への電流供給を遮断する(ステップS107)。すると、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間の斥力が消失する。第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bは、バネ86の引張力によって互いに接近し、受圧部材85が車室径方向内周側に移動する。これにより、分割体21が離間位置から初期位置に復帰する。
この後は、ガスタービン1の起動時の制御を終了し、定常運転状態での制御に移行する。
Then, when the temperature of the
Thereafter, the control at the start of the
なお、上記のステップS104において、磁気アクチュエータ81が正常に作動していないと判定された場合には、不図示の開閉弁を開き、圧縮空気供給管88により、外部の圧縮空気供給源から圧縮空気を供給(挿入)する(ステップS111)。圧縮空気供給管88から筒状部85aの内部に圧縮空気を送り込み、筒状部85a内の圧力が筒状部85a外よりも高まると、筒状部85a内外の差圧により、筒状部85aが径方向外周側に移動する。このようにして、分割環20の分割体21を初期位置から離間位置に移動させる。
If it is determined in step S104 that the
圧縮空気供給管88から圧縮空気を供給し始めたら、制御部82は、ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達したか否かを確認する(ステップS112)。ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達するまでは、ステップS111、S112を繰り返し、圧縮空気の供給を継続する。
そして、ガスタービン1の負荷が定常負荷に到達したら、動翼環8の温度が、予め定めた定常温度、すなわち、ガスタービン1が定常負荷状態にあるときの翼環温度に到達したか否かを確認する(ステップS113)。
When supplying compressed air from the compressed
When the load of the
そして、動翼環8の温度が定常温度に到達したら、ガスタービン1の起動が完了し、定常運転に移行したものとし、圧縮空気供給管88からの圧縮空気の供給を遮断する(ステップS114)。すると、受圧部材85内の圧力が下がり、受圧部材85が車室径方向内周側に移動する。これにより、分割体21が離間位置から初期位置に復帰し、クリアランスCが狭まる。
この後は、ガスタービン1の起動時の制御を終了し、定常運転状態での制御に移行する。
When the temperature of the moving
Thereafter, the control at the start of the
上述したクリアランス調整機構80及びこれを備えるガスタービン1によれば、制御部82により磁気アクチュエータ81に電流を供給し、磁気アクチュエータ81をオン状態とすると、分割環20の分割体21が、初期位置から径方向外周側の離間位置に移動する。これにより、ガスタービン1の起動時等において、ガスタービン1の車室内の温度上昇にともない、動翼8bが膨張して外周側に拡径したときに、クリアランスCが狭くなりすぎてしまうことを抑えて分割環20の分割体21とのクリアランスCを調整して確保することができる。
また、磁気アクチュエータ81への電流の供給は、分割環20の分割体21を離間位置に移動させるときのみである。したがって、ガスタービン1が定常運転状態等にあり、分割環20の分割体21を径方向外周側の離間位置に退避させる必要がないときには、磁気アクチュエータ81に電流を供給する必要がない。
その結果、上記クリアランス調整機構80及びこれを備えるガスタービン1によれば、電力消費を抑えつつ、十分なクリアランスCを確保することが可能となる。
According to the
The current is supplied to the
As a result, according to the
また、クリアランス調整機構80において、磁気アクチュエータ81は、分割環20の分割体21の径方向外周側に設けられた遮熱環分割体32を径方向外周側に移動させることで、分割環20の分割体21を初期位置から離間位置に移動させる。
これにより、磁気アクチュエータ81は、分割環20の分割体21および遮熱環分割体32の外周側に配置することができる。したがって、磁気アクチュエータ81にガスタービン1内の燃焼ガスの熱影響が及ぶのを抑えることができる。
Further, in the
Thereby, the
また、受圧部材85は、筒状部85aと受圧部85bとによって、第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bを囲うことになる。これにより、第一の電磁石83Aや第二の電磁石83Bに金属粉等が付着するのを防ぐ防塵効果が得られる。
In addition, the
さらに、磁気アクチュエータ81が正常に作動しない場合には、圧縮空気供給管88により、受圧部材85内に圧縮空気を送り込むようにした。これにより生じる受圧部材85内外の差圧により、受圧部材85を径方向外周側に移動させ、分割環20の分割体21を初期位置から離間位置に移動させることができる。このように、圧縮空気供給管88による圧縮空気の供給は、磁気アクチュエータ81が正常に作動しなかった場合等におけるバックアップ手段とすることができる。
Further, when the
さらに、クリアランス調整機構80において、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの間にバネ86が設けられている。
これにより、磁気アクチュエータ81への電力の供給が遮断されたときに、バネ86の付勢力によって受圧部材85を径方向内周側に変位させ、分割環20の分割体21を初期位置に復帰させることができる。
Further, in the
Thereby, when the supply of power to the
(変形例)
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shapes, configurations, and the like given in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
(第一変形例)
上記実施形態では、クリアランス調整機構80において、分割環20の分割体21のそれぞれを、遮熱環分割体32を介して磁気アクチュエータ81により移動させるようにしたが、これに限らない。
例えば、図5に示すように、分割環20の分割体21の周方向において互いに隣接する複数の分割環20の分割体21を一つの遮熱環分割体32で支持し、遮熱環分割体32を磁気アクチュエータ81により移動させるようにしてもよい。
これにより、一つの磁気アクチュエータ81で複数の分割環20の分割体21を移動させることができ、低コスト化を図ることができる。
(First modification)
In the above embodiment, in the
For example, as shown in FIG. 5, the divided
Thereby, the
(第二変形例)
上記実施形態では、磁気アクチュエータ81が正常に作動しなかった場合に、圧縮空気供給管88により筒状部85aの内部に圧縮空気を送り込むようにしたが、これに限らない。
例えば、圧縮空気を冷却媒体として利用するために、磁気アクチュエータ81を構成する第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bの温度状況に応じて、温度が上がり過ぎた場合に圧縮空気供給管88により筒状部85aの内部に圧縮空気を送り込むことによって、第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bを冷却する冷却媒体として利用することができる。
(Second modification)
In the above embodiment, when the
For example, in order to use compressed air as a cooling medium, depending on the temperature conditions of the first electromagnet 83 </ b> A and the second electromagnet 83 </ b> B constituting the
図6は、このように第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bの冷却のために筒状部85aの内部に圧縮空気を送り込む場合の、制御部82における制御の流れの一例を示すものである。
この図6において、制御部82におけるクリアランス調整機構80の制御の全体的な流れは、図4に示したのと同様である。
筒状部85aの内部に圧縮空気を送り込むことによって、第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bを冷却するには、上記ステップS102においてロータの回転が確認されたら、磁気アクチュエータ81に電流を供給し、オン状態とするとともに、圧縮空気供給管88による筒状部85aへの圧縮空気(冷却空気)の導入を開始する(ステップS103’)。
これにより、筒状部85aの内部に送り込まれた圧縮空気により、第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bを冷却することができる。
FIG. 6 shows an example of the control flow in the
In FIG. 6, the overall control flow of the
To cool the
Thereby, the
そして、ステップS104、S105、S106を経て、ガスタービン1の起動が完了し、定常運転に移行したら、磁気アクチュエータ81への電流供給を遮断するとともに、圧縮空気供給管88による受圧部材85への圧縮空気の導入を停止する(ステップS107’)。
Then, after the start of the
(第三変形例)
また、磁気アクチュエータ81を、第一の電磁石83A及び第二の電磁石83Bからなるようにしたが、これに限らない。分割体21を移動させるために、より大きな力を発揮するには、例えば、図7に示すような構成としても良い。
図7は、磁気アクチュエータ81の変形例を示すものである。
この図7に示すように、磁気アクチュエータ81は、電磁石として、翼環9に形成されたステー部95に固定したコア101にコイル102を設ける。そして、このコア101の下方に、金属板からなる可動板103を、車室径方向に移動自在に設ける。
さらに、このようなコイル102を備えたコア101と、可動板103とを、複数組備える。図7の例では、コア101と、可動板103とを、車室径方向に積層して設けている。複数の可動板103のうち、固定壁92に近い側の可動板103を、連結部材89を介して遮熱環分割体32に一体に連結する。
そして、複数の可動板103を、連結プレート104によって一体に連結する。
(Third modification)
Moreover, although the
FIG. 7 shows a modification of the
As shown in FIG. 7, the
Furthermore, a plurality of sets of the core 101 provided with such a
Then, the plurality of
このようにすると、複数個のコイル102で発生する磁力により、可動板103を車室径方向外方に引き寄せることができ、分割体21を、より強い力で径方向外周側に移動させて、クリアランスCを確実に調整することができる。
In this way, the
さらに、磁気アクチュエータ81を、一つの遮熱環分割体32に対して複数設けるようにしても良い。このような手法でも、磁気アクチュエータ81において、分割体21を移動させるために、より大きな力を発揮することができる。また、このように磁気アクチュエータ81を、一つの遮熱環分割体32に対して複数設けて圧縮流体を用いる場合には、周方向に隣接する磁気アクチュエータ毎に、密閉構造となるよう筒状部85a内をシール等によって区画しておくことが好ましい。
Furthermore, a plurality of
(その他の変形例)
上記実施形態では、磁気アクチュエータ81は、第一の電磁石83Aと、第二の電磁石83Bと、を備え、第一の電磁石83Aと第二の電磁石83Bとの斥力により、クリアランス調整を行うようにしたが、これに限らない。第一の電磁石83Aおよび第二の電磁石83Bの一方を磁性体に代え、他方を電磁石としても良い。この場合、電磁石で発生する磁力により磁性体を吸引することで、上記実施形態と同様にしてクリアランス調整を行うことができる。
(Other variations)
In the above embodiment, the
1 ガスタービン(タービン装置)
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン部
5 回転軸
6 発電機
7 静翼環
7a 環状体
7b 静翼
8 動翼環
8b 動翼
9 翼環
20 分割環
21 分割体
22 本体
22a 背面
22b チップ面
23 フック
23a リブ
23b 突出部
30 遮熱環
31 係合溝
32 遮熱環分割体
80 クリアランス調整機構(クリアランス調整装置)
81 磁気アクチュエータ(電磁石)
82 制御部
83A 第一の電磁石
83B 第二の電磁石
85 受圧部材
85a 筒状部
85b 受圧部
85c 基端部
86 バネ(弾性部材)
87 ステー
88 圧縮空気供給管(流体供給手段)
89 連結部材
91 保持溝
92 固定壁
92a 固定壁の径方向外周側を向く面
92h 貫通孔
95 ステー部
101 コア
102 コイル
103 可動板
104 連結プレート
110 カバー
C クリアランス
1 Gas turbine (turbine equipment)
2
81 Magnetic actuator (electromagnet)
82
87
89 Connecting
Claims (7)
電流が供給されてオン状態となることで、前記分割環を初期位置から、前記初期位置よりも径方向外周側に位置する離間位置に移動させる電磁石と、
前記電磁石への電流の供給を調整制御する制御部と、を備え、
前記電磁石は、前記分割環の径方向外周側に前記分割環と一体に設けられた遮熱環を径方向外周側に移動させることで、前記分割環を初期位置から前記離間位置に移動させ、
前記電磁石は、前記タービン装置の車室に形成された固定壁に固定された第一の電磁石と、前記第一の電磁石に対して径方向外周側に対向配置される第二の電磁石と、を有し、
前記第二の電磁石は、前記分割環または前記遮熱環の径方向外周側に配置された受圧部材に固定され、
前記第一の電磁石と前記第二の電磁石との間に生じる斥力により、前記受圧部材を径方向外周側に変位させることによって、前記分割環を初期位置から前記離間位置に移動させるクリアランス調整装置。 A clearance adjustment device that adjusts the clearance by moving a split ring arranged in a radial direction at a tip of a rotor blade of a turbine device in a radial direction,
An electromagnet that moves the split ring from the initial position to a separated position that is located on the radially outer side of the initial position by being supplied with an electric current; and
A control unit for adjusting and controlling the supply of current to the electromagnet ,
The electromagnet moves the split ring from the initial position to the separation position by moving the heat shield ring integrally provided with the split ring on the radial outer periphery side of the split ring to the radially outer side,
The electromagnet includes: a first electromagnet fixed to a fixed wall formed in a casing of the turbine device; and a second electromagnet disposed opposite to the first electromagnet on a radially outer side. Have
The second electromagnet is fixed to a pressure receiving member disposed on a radially outer peripheral side of the split ring or the heat shield ring,
A clearance adjusting device that moves the divided ring from an initial position to the separated position by displacing the pressure receiving member radially outward by a repulsive force generated between the first electromagnet and the second electromagnet .
筒状なして前記固定壁を貫通して前記車室の径方向に沿って移動自在とされ、前記固定壁を介して径方向内周側の端部が前記分割環または前記遮熱環に固定された筒状部と、
前記筒状部の径方向外周側の端部を閉塞し、前記第二の電磁石が固定される受圧部と、を備える請求項1または請求項2に記載のクリアランス調整装置。 The pressure receiving member is
It is cylindrical and is movable along the radial direction of the passenger compartment through the fixed wall, and the end on the radially inner side is fixed to the split ring or the heat shield ring via the fixed wall. A cylindrical portion,
The clearance adjusting device according to claim 1 , further comprising: a pressure receiving portion that closes a radially outer peripheral end portion of the cylindrical portion and to which the second electromagnet is fixed.
前記タービン装置の起動時に、前記電磁石に電流を供給してオン状態とし、前記分割環を前記初期位置から離間位置に移動させ、
前記タービン装置の定常運転時には、前記電磁石への電流の供給を停止してオフ状態とする請求項1から5の何れか一項に記載のクリアランス調整装置。 The controller is
At the start of the turbine device, an electric current is supplied to the electromagnet to turn it on, and the split ring is moved from the initial position to a separated position,
The clearance adjustment device according to any one of claims 1 to 5 , wherein during the steady operation of the turbine device, the supply of current to the electromagnet is stopped and turned off.
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