JPH07279605A - 流体機械の運転法 - Google Patents
流体機械の運転法Info
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- JPH07279605A JPH07279605A JP7076611A JP7661195A JPH07279605A JP H07279605 A JPH07279605 A JP H07279605A JP 7076611 A JP7076611 A JP 7076611A JP 7661195 A JP7661195 A JP 7661195A JP H07279605 A JPH07279605 A JP H07279605A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
タがつなぎ溶接された複数の軸部分から成り、個々の軸
部分が端面側に回転対称的な中空室を備えている形式の
流体機械の運転法において、過渡的な運転範囲内で生じ
るステータ3と軸部分1,2から成るロータとの温度差
を補償し、ステータの温度分布特性の査定後にロータを
熱的に制御する。 【効果】 ステータの温度特性に軸を適合させることが
できる。従来特にターボ装置団の停止時には、ステータ
と軸との間の温度のレベルアウトのために長時間のスロ
ーダウン運転が必要であり、装置の利用度にとって極め
て不都合であったが、本発明によりこの不都合が排除さ
れる。
Description
タとから成り、ロータがつなぎ溶接された複数の軸部分
から成り、個々の軸部分が端面側に回転対称的な中空室
を備えている形式の流体機械の運転法に関する。
般に製作上の理由から、例えば溶接されるロータの製作
上の理由から、回転対称的な大きな中空室が設けられ、
この中空室が、溶接時に使用される保護ガス、極めて一
般的にはアルゴンにより充填される。この種の中空室は
過渡的な運転範囲で、要するにターボ機械の始動及び停
止時に断熱的に作用する。さらに、ターボ機械のこの種
の溶接された軸は熱交換のための面が小さいことによ
り、かつ加熱されないディスク状構造により、熱的には
極めて緩慢である。この種の溶接された軸においては翼
配列内の小さな遊びに関する要求の増大が限界的であ
る。それというのは、ターボ機械の運転中止時にステー
タが軸より迅速に冷え、これにより、この場合にはロー
タと軸との間で回転部分の縮み結合ひいてはターボ機械
の損傷を容易に生じるロックを生じ、これを回避するた
めには翼配列内の遊びを常時最大化しなければならず、
従って、この過程中には翼配列の遊びの最小化が否定さ
れなければならないからである。ターボ機械の始動時に
はこの逆の挙動が生じる。即ち、ステータが軸より迅速
に膨張し、これにより、系内の温度の均衡までは回転部
分のロックは生じないが、しかし大きな隙間損失が生
じ、これが効率を減少せしめる。
記載した形式の運転法において、流体機械の過渡的な運
転範囲内での熱膨張を考慮する必要なく、隙間損失を排
除し、ロータとステータとの間の隙間を最小にする運転
法を開発することにある。
明の請求項1の構成によれば、主としてステータとロー
タとから成り、ロータがつなぎ溶接された複数の軸部分
から成り、個々の軸部分が端面側に回転対称的な中空室
を備えている形式の流体機械の運転法において、過渡的
な運転範囲内で生じるステータとロータとの温度差を補
償し、ステータの温度分布特性の査定後にロータを熱的
に制御する。
より迅速に冷え、換言すれば軸がステータより熱的に緩
慢であるため、措置は軸に施される。その場合、その都
度の運転状態に応じてステータに対して軸を加熱するか
又は冷却するかを決定しなければならない。その決定に
応じて、内部の通路の機構により熱い媒体又は冷えた媒
体でコンディシヨニングが行われる。通常では加熱の場
合には熱ガスが使用され、冷却の場合には冷却空気が使
用される。さらに、液体によるコンディシヨニングも可
能であるのはいうまでもない。
他の請求項に記載されている。
る。本発明の直接的な理解に不必要な部分は省かれてい
る。同じ部分は異なる図面においても同一符号を備えて
いる。媒体の流れ方向は矢印で示されている。
してステータ3とロータとから成る。ロータ、換言すれ
ば軸は図1の実施例では2つの軸部分1,2から成って
おり、これらの軸部分は溶接により互いに結合されてい
る。溶接ビード4は溶接技術的な理由から端面の一部だ
けに周方向で延びている。軸部分1,2の端部は回転対
称的な切欠を備えており、この切欠は溶接の後、回転対
称的な中空室10を形成する。向流側で中空室10の下
流には、軸部分1,2とステータ3との間には周方向に
案内羽根5が環状に配置されており、この案内羽根は作
動ガスの流れを次の回転羽根9へ誘導する。案内羽根5
はそれぞれシュラウドを備えており、この場合このシュ
ラウドは軸に挿入されている。案内羽根5はさらに貫通
した通路7を備えており、この通路は軸部分2内に延長
通路11を有しており、通路7と延長通路11との移行
部のところにラビリンスシール8が設けられている。こ
の延長通路11は軸方向に延びていて流体機械の対応す
る軸部分1の全長に相応している。この延長通路は最小
でも図示されていない次の中空室の領域内まで延びい
る。延長通路11の半径方向の位置は、図示された軸線
14から分かるように、それぞれの軸部分の半径のほぼ
中間に位置している。この半径方向の位置は軸全体が均
一な温度の影響を受けるように選ばれている。延長通路
11は軸方向では軸の熱い表面の近くで延びているのは
いうまでもない。ステータ3に対する軸部分1,2の温
度コンディショニングに応じて、コンディショニング媒
体、有利には適当な温度を有するコンディショニングガ
ス6が案内羽根5の通路7を介して延長通路11内に流
入する。冷却又は加熱を目的として延長通路11を軸方
向に貫流した後のコンディショニングガス12は、適当
箇所で対応する流体機械の作動ガス13の流れ内へ排出
される。種々の運転状態においてステータに対する軸の
このような温度コンディショニングがタービンの領域内
の軸部分のためにも次第に多く行われるようになってい
る。1軸の流体機械の場合、冷えた圧縮機側の軸部分に
対するタービン側の軸部分の領域内の温度コンディショ
ニングが特に着目されている。さらに複数のそれぞれの
軸部分の温度コンディショニングでは、軸が溶接されて
いる場合には噴流を起因とする中空室10内の熱伝達が
ほぼ金属熱伝導率の5%となるように考慮がなされなけ
ればならない。多くの場合、軸の温度コンディショニン
グは冷却用に設計されているが、これは、上記考慮から
軸の冷却を迅速に得るのを目的としている。
は延長通路11が示されており、この延長通路は互いに
間隔をおいて配置されていて軸の均一な温度コンディシ
ョニングを可能ならしめる。この場合に配慮すべき点
は、軸への種々異なる力作用を考慮して軸が著しく弱く
ならないように延長通路11の相互間隔をあまり狭くし
ないこと、換言すれば、場合により各案内羽根5に延長
通路を設けないことであり、その場合、このことは延長
通路11がどのようなピッチ円上に位置しているかにも
依存する。製作技術的な理由から、それぞれの延長通路
11の案内は個々に形成され、その場合、例えば焼結さ
れた軸部分では使用ガスのための入口及び出口を少なく
した連通した通路機構を使用することができる。その1
例が図3に示されている。
体機械が示されている。ステータとロータとの間の温度
特性の補償に関する問題点は同じである。図1の実施例
に対して、この実施例が異なる点は、この実施例では熱
ガス22に対してコンディショニングガス6を両方向で
供給することができることである。この目的のために、
軸部分2の端部にも案内羽根17が設けられており、こ
の案内羽根は同様に通路18を備えている。このような
運転形式では、両方の通路7,18がそれぞれ制御可能
な弁19,20を備えている。理解のために補完すれ
ば、タービンは2つの回転羽根21と、それらの間に位
置する1つの案内羽根16とを備えている。図1の実施
例に対してこの実施例では軸部分1,2内の延長通路1
5は軸方向に直ぐに案内されておらず蛇行して延びてお
り、蛇行したこの延長通路の利点は、軸の材料厚さ全体
にわたりコンディシヨニング作用が行きわたることにあ
る。この延長通路15は中空室10内に開口しており、
その場所からさらに続いており、これにより、この場所
でも延長通路が熱的に影響される。
テータの温度特性に軸を適合させることができることに
ある。従来特にターボ装置団の停止時には、ステータと
軸との間の温度のレベルアウトのために長時間のスロー
ダウン運転が必要であり、装置の利用度にとって極めて
不都合であったが、本発明によりこの不都合が排除され
る。
慮の必要なく最小化され、このことが装置の効率にプラ
スに作用することにある。
団を短時間で停止させることができ、かつ次いで再び同
様に迅速に運転状態にもたらすことができる。
流体機械の部分断面図である。
の部分断面図である。
5 案内羽根、 6コンディショニングガス、 7 通
路、 8 ラビリンスシール、 9 回転羽根、 10
中空室、 11 延長通路、 12 使用済みコンデ
ィショニングガス、 13 作動ガス、 14 軸線、
15 延長通路、 16 案内羽根、 17 案内羽
根、 18 通路、 19,20 弁、 21 回転羽
根、22 熱ガス
Claims (6)
- 【請求項1】 主としてステータとロータとから成り、
ロータがつなぎ溶接された複数の軸部分から成り、個々
の軸部分が端面側に回転対称的な中空室を備えている形
式の流体機械の運転法において、過渡的な運転範囲内で
生じるステータ(3)とロータ(1,2)との温度差を
補償し、ステータの温度分布特性の査定後にロータを熱
的に制御することを特徴とする流体機械の運転法。 - 【請求項2】 ロータの熱的な制御をコンディショニン
グ媒体(6)により行い、このコンディショニング媒体
をロータの内部に設けた通路(11,15)を貫流せし
め、次いでさらに案内する請求項1記載の運転法。 - 【請求項3】 熱ガス量によりロータの温度を増大させ
る請求項2記載の運転法。 - 【請求項4】 冷却空気量によりロータを冷却する請求
項2記載の運転法。 - 【請求項5】 コンディショニング媒体をロータと中空
室とに貫流せしめる請求項2記載の運転法。 - 【請求項6】 コンディショニング媒体を閉回路内で循
環させる請求項5記載の運転法。
Applications Claiming Priority (2)
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