JPH10196959A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多缶式燃焼器の部分点検や簡易点検等に際して
燃焼器部品の着脱操作が簡便に行え、特に燃焼器部品を
軸方向に移動する場合に有効な支援が得られるガスター
ビン燃焼器を提供する。 【解決手段】ガスタービン本体１の軸周りに多数の燃焼
器２を配置した多缶式のガスタービン燃焼器であって、
各燃焼器２はそれぞれ軸方向に分割された複数の筒状の
燃焼器部品を順次に連結してなるものにおいて、各燃焼
器２の軸心と平行な配置でガスタービン本体１に着脱で
きるロッド状の部品支持ガイド１４と、この部品支持ガ
イド１４に摺動可能に支持され各燃焼器２の部品をガス
タービン本体１から離間する引出し位置まで搬送できる
倣い部１５，１６と、この倣い部１５，１６を部品支持
ガイド１４上の摺動位置で停止固定できる固定手段とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器の点検等に際して燃焼器部品の着脱操作の簡便化を推
進する技術に係り、特に多缶式燃焼器の部品を軸方向に
移動する場合に有効な支援構造を備えたガスタービン燃
焼器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】事業用大型ガスタービン等では、ガスタ
ービン本体の軸心回りに例えば１０〜２０個の多数の燃
焼器を所定の傾斜角度で配置した多缶式燃焼器が多用さ
れている。

【０００３】この多缶式燃焼器の各燃焼器は、軸方向に
分割された複数の筒状部品を順次に連結した構成とされ
ており、例えば燃料ノズルを有する燃料ノズルケーシン
グと、内筒（燃焼器ライナ）およびその外周側を覆う外
筒（燃焼器ケーシング）を有する筒体と、燃焼ガス供給
用のトラジションピース（尾筒）とにより３体に分か
れ、これらを順次に接続した構成とされている。

【０００４】トラジションピースは、ガスタービン本体
の奥側にタービンノズルに臨む配置で挿入され、ピン等
を介して位置決め固定されている。筒体は、ガスタービ
ン本体内に一部挿入され、トラジションピースと連通す
る位置に固定されている。燃料ノズルケーシングは、筒
体にヘッドプレートを介して接続固定されている。

【０００５】運転時においては、燃料ノズルから供給さ
れた燃料が、圧縮器から供給される加圧空気とともに燃
焼器ライナ内で酸化発熱反応により燃焼し、それにより
生じた燃焼ガスが燃焼器ライナからトラジションピース
を介してタービンノズルへ導かれ、動翼を回転して仕事
を行うようになっている。

【０００６】したがって、高温部品である燃焼器につい
ては、健全性維持のために定期点検に付され、従来で
は、この定期点検時における燃焼器の分解、組立て等の
作業が、天井クレーン等の吊上げ装置を使用した作業員
の手作業によって行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、ガスタ
ービンの高温化および低ＮＯｘ化等に伴い、燃焼器構造
が複雑化し、重量が増加する傾向にあり、最近の大型ガ
スタービンでは最も重い部品が５００Kgf 程度にもなっ
ている。それにも拘らず、現状の燃焼器点検のための分
解、組立て作業等では上述したように、天井クレーン等
の吊上げ装置を使用する以外、ほとんど人力に頼った方
法で行っているため、種々の困難があった。

【０００８】例えば人力による重量物のハンドリング作
業では、吊落としや挟まれ等の危険が伴い、特にガスタ
ービン下半側の燃焼器の分解、組立て等については、ク
レーン等が使用し難いためさらに困難な作業となり、作
業性が極めて悪くなっている。

【０００９】さらに、従来の人手による燃焼器分解、組
立て、交換作業では、クレーンで部品を吊る際の部品の
向きを燃焼器の傾斜角度に合わせて調整する作業、人手
によつて燃焼器ライナを燃焼器中心軸に沿って真直に引
き抜きまたは挿入する作業、クレーンの使用できないガ
スタービン下半側の燃焼器の分解、組立てにおけるチェ
ーンブロックなどを駆使した作業など、多くの困難な作
業があった。

【００１０】このように、分解、組立て作業が困難にな
るに伴って燃焼器の点検に要する工事期間も長くなり、
ガスタービン設備を停止する期間も長くなっていた。そ
こで、従来の人力に依存していた作業を大幅に機械化す
ることが考えられるが、燃焼器が多缶式であることや、
燃焼器自体の構造が複雑である等の理由から、これまで
は必ずしも有効な装置が見られない。

【００１１】なお、最近では、これまで人力で行ってい
た分解組立作業を大幅に機械化する燃焼器分解組立装置
が開発されつつある。定期的に燃焼器の分解点検を行う
場合には、上述のような燃焼器分解組立装置があれば、
全ての燃焼器を迅速に分解および組立てすることがで
き、燃焼器点検に要する工事期間が短くなり、ガスター
ビン設備の停止期間も短くすることが可能となる。

【００１２】ただし、ガスタービン運転開始時等の調整
時においては、不具合のある燃焼器だけの分解点検が行
われる。このように全ての燃焼器を完全に分解して点検
する必要がない場合には、燃料供給配管などを取外し、
機械化された燃焼器分解組立装置を取付ける等の準備、
片付け時間が余分となるので、燃焼器分解組立装置等の
利用は時間的には合理的ではない。

【００１３】このように、ある特定の燃焼器だけを対象
とする部分点検を行う場合、天井クレーン等の吊り上げ
装置を使用する以外、ほとんど人力に頼った方法で行う
のが一般的である。しかし、この場合には人力による重
量物のハンドリング作業について吊り落としや挟まれ等
の危険が伴い、特にガスタービン下半側の燃焼器の分解
組立はクレーン等が使い難いのでさらに困難な作業とな
り、部分点検の作業性の向上が要望されていた。

【００１４】また、燃焼器の耐久性能が向上するにつ
れ、燃焼器の定期的な分解点検のインターバルを伸ばす
ことが可能となっており、本格的な分解点検の合間に、
ハンディな点検機器を用いた簡易点検を行うだけで良く
なりつつある。

【００１５】このような事情のもとで、上述した本格的
な分解点検同様に、部分点検や簡易点検についても機械
化を図ることが望まれるが、ケーシングが多缶式である
ことや燃焼器自身が内筒と外筒との二重構造であるなど
の理由で、これまで有効な装置が開発されていないのが
実情である。

【００１６】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、多缶式燃焼器の部分点検や簡易点検等に際して燃焼
器部品の着脱操作が簡便に行え、特に燃焼器部品を軸方
向に移動する場合に有効な支援が得られるガスタービン
燃焼器を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、ガスタービン本体の軸周りに
多数の燃焼器を配置した多缶式のガスタービン燃焼器で
あって、前記各燃焼器はそれぞれ軸方向に分割された複
数の筒状の燃焼器部品を順次に連結してなるものにおい
て、前記各燃焼器の軸心と平行な配置で前記ガスタービ
ン本体に着脱できるロッド状の部品支持ガイドと、この
部品支持ガイドに摺動可能に支持され前記各燃焼器部品
を前記ガスタービン本体から離間する引出し位置まで搬
送できる倣い部と、この倣い部を前記部品支持ガイド上
の摺動位置で停止固定できる固定手段とを備えたことを
特徴とするガスタービン燃焼器を提供する。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１記載のガスタ
ービン燃焼器において、倣い部は燃焼器部品に一体に設
けられていることを特徴とするガスタービン燃焼器を提
供する。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１記載のガスタ
ービン燃焼器において、倣い部は燃焼器部品と別体で設
けられ、かつその倣い部には前記燃焼器部品を把持する
把持部が備えられていることを特徴とするガスタービン
燃焼器を提供する。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１から３までに
記載のガスタービン燃焼器において、倣い部には部品支
持ガイドを軌道としてリニア駆動されるガイド駆動機構
が設けられていることを特徴とするガスタービン燃焼器
を提供する。

【００２１】請求項５の発明は、請求項４記載のガスタ
ービン燃焼器において、ガイド駆動機構は、部品支持ガ
イドに設けられた案内歯と、倣い部に設けられ前記案内
歯に噛合する搬送用の回転歯とを備えた構成とされてい
ることを特徴とするガスタービン燃焼器を提供する。

【００２２】請求項６の発明は、請求項１から５までに
記載のガスタービン燃焼器において、燃焼器部品として
少なくとも、燃料ノズルを有するノズルケーシングと、
このノズルケーシングに接続され内部で燃料と燃焼用空
気との酸化発熱反応を行う内筒と、この内筒を同軸的に
囲み前記燃料ノズル部に燃焼用空気を導く外筒とを備
え、前記外筒に部品支持ガイドが固定され、前記ノズル
ケーシングはこれと一体の倣い部によって部品支持ガイ
ドに支持され、前記内筒はこれと別体の倣い部および把
持部によって部品支持ガイドに支持される構成とされて
いることを特徴とするガスタービン燃焼器を提供する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の一実施形態を図面を参照して説明する。まず、
図８および図９によって多缶式燃焼器を備えたガスター
ビンの全体構成を説明する。図８はガスタービンの全体
構成図であり、図９は燃焼器部の拡大図である。

【００２４】本実施形態のガスタービンでは図８に示す
ように、ガスタービン本体１の軸心回りに、例えば１０
〜２０個の多数の燃焼器２が所定の傾斜角度Ａで配置さ
れて多缶式燃焼器が構成されている。この多缶式燃焼器
の各燃焼器２は、図９に示すように、燃料ノズル３を有
する燃料ノズルケーシング４と、内筒（燃焼器ライナ）
５およびその外周側を覆う外筒（燃焼器ケーシング）６
を有する筒体７と、燃焼ガス供給用のトラジションピー
ス（尾筒）８とにより３体に分かれており、これらを順
次に接続した構成とされている。

【００２５】トラジションピース８は、ガスタービン本
体１の奥側にタービンノズル９に臨む配置で挿入され、
ピン１０等を介して位置決め固定されている。筒体６
は、ガスタービン本体１内に一部挿入され、トラジショ
ンピース８と連通する位置に固定されている。燃料ノズ
ルケーシング４は、筒体７にヘッドプレート１１を介し
て接続固定されている。そして運転時においては、燃料
ノズル３から供給された燃料が、圧縮器１２から供給さ
れる加圧空気とともに燃焼器ライナ５内で酸化反応によ
り燃焼し、その燃焼によって生じた燃焼ガスが燃焼器ラ
イナ５からトラジションピース８を介してタービンノズ
ル９へ導かれ、動翼１３を回転して仕事を行うようにな
っている。

【００２６】次に、図１〜図７も参照して燃焼器構造を
詳細に説明する。図１は燃焼器部品をガスタービン本体
１から引出した状態を示し、図２、図３および図４はそ
の途中の状態を順次に示し、図５、図６および図７はそ
れぞれ使用される部品構成を示している。

【００２７】図１〜図４に示すように、本実施形態では
燃焼器２の軸心と平行な配置でガスタービン本体１に着
脱できる１対のロッド状の部品支持ガイド１４（１４
ａ，１４ｂ）を備えている。これらの部品支持ガイド１
４は、ガスタービン本体１に一端が挿入され、図示しな
いナット等の固定部材によって固定される。

【００２８】燃焼器部品である燃料ノズルケーシング４
の外側部には、部品支持ガイド１４に対応する配置でブ
ラケット状の倣い部１５，１６が一体に設けられてい
る。これらの倣い部１５，１６にはそれぞれ透孔が設け
られ、これらの透孔に部品支持ガイド１４が挿通され、
これにより、燃料ノズルケーシング４が、部品支持ガイ
ド１４に摺動可能に支持されている。また、外筒６に
は、部品支持ガイド１４を挿通する孔を有する支持部１
７が設けられ、この支持部１７には回転ハンドル付きね
じ等からなるロック機構１８が設けられ、このロック機
構１８の締付けにより外筒６に部品支持ガイド１４が固
定保持できるようになっている。各倣い部１５，１６に
は、図示しないストッパねじ等による固定手段が備えら
れ、これにより倣い部１５，１６を部品支持ガイド１４
上の任意の摺動位置で停止固定できるようになってい
る。

【００２９】また、燃焼器部品とは別体で、部品支持ガ
イド１４に着脱可能な倣い部１９が備えられている。こ
の倣い部１９は、図５に示すように、部品支持ガイド１
４が挿通できる筒状の本体部２０と、この本体部２０の
一端に突設したねじ部２０ａに螺合されるナット部２１
とを有し、これら本体部２０とナット部２１との間に、
燃焼器部品を把持するための後述する把持部２９が挟持
できるようになっている。

【００３０】この着脱可能な倣い部１９には、部品支持
ガイド１４を軌道としてリニア駆動されるガイド駆動機
構２２が設けられている。このガイド駆動機構２２は、
部品支持ガイド１４の表面に設けられたラック等からな
る案内歯２３と、倣い部１９に設けられて案内歯２３に
噛合するピニオン等からなる搬送用の回転歯２４とによ
って構成されている。即ち、倣い部１９の本体部２０に
は蟻溝状の係止溝２５および内部孔２６が設けられ、こ
の内部孔２６に部品支持ガイド１４の案内歯２３が露出
するようになっている。また、係止溝２５に着脱できる
ブロック体２７が設けられ、このブロック体２７の下部
に回転歯２４が設けられている。回転歯２４は、ブロッ
ク体２７に設けたハンドル２８によって回転操作可能と
なっている。そして、ブロック体２７を本体部２０の係
止溝２５に嵌合係止することにより、部品支持ガイド１
４の案内歯２３に回転歯２４が噛合し、ハンドル２８を
回転操作することにより倣い部１９が部品支持ガイド１
４の長手方向に搬送されるようになっている。なお、こ
のガイド駆動機構２２は燃焼器部品と一体の前記倣い部
１５，１６等にも適用することができる。

【００３１】また、倣い部１９に挟持される把持部２９
は、図１、図５、図６および図７等に示すように、例え
ば略菱形状の支持板２９ａを基体としている。この支持
板２９ａの両側下部に形成した係合溝３０が、倣い部１
９の本体部２０のねじ部２０ａに嵌合される。そして、
図６に示すように、支持板２９ａの中央部に、例えば三
方チャック式の外向きの把持爪３１がハンドル３２の回
転によって開閉可能に設けられ、この把持爪３１によ
り、燃焼器部品である内筒５の端部の係止部５ａを把持
できるようになっている。

【００３２】また、図７に示すように、支持板２９ａの
中央部上下位置には、燃焼器部品である外筒６を押圧す
るための内向きの１対の押圧爪３３が設けられている。
これらの押圧爪３３は、外筒６の端部のフランジを外側
から把持するようになっており、かつ支持板２９ａの厚
さ方向（部品支持ガイド１４の長手方向）に沿って一定
範囲移動できる構成となっている。そして、これらの押
圧爪３３が、支持板２９ａに設けたトグル式ハンドル３
４によって、瞬発的に支持板２９から離間する方向（図
の右方向）に押圧されるようになっている。この反動に
より、支持板２９ａは逆方向（図の左方向）に移動し、
把持爪３１によって把持した内筒５をガスタービン本体
１側から一定距離だけ大きい力で引き抜くことができ
る。即ち、内筒５の挿入端側はスプリングによってトラ
ジションピース８に強く嵌合してあることから、引き抜
きには大きい力を要する。このため、トグル式ハンドル
３４によって、把持爪３１を瞬発的に引き寄せること
で、内筒５の引き抜きを容易に行えるようにしたもので
ある。

【００３３】次に、ガスタービン燃焼器の点検時におけ
る部品引抜き作用について説明する。

【００３４】最初に、図２に示すように、点検しようと
する燃焼器２に沿って、部品支持ガイド１４ａ，１４ｂ
を外筒６に取付け、ロック機構１８により固定する。こ
のとき、内筒把持用の別体の倣い部１９を予め部品支持
ガイド１４ａ，１４ｂに取付けておく。

【００３５】次いで、図３に示すように、燃料ノズルケ
ーシング４を部品支持ガイド１４ａ，１４ｂ上でチェー
ンブロック等により摺動させて退避させ、図示しない固
定手段によって固定する。

【００３６】その後、図４に示すように、把持部２９
を、部品支持ガイド１４ａ，１４ｂに予め取付けておい
た倣い部１９に取付け、チャック機構などからなる把持
爪３１（図６参照）で内筒５を把持させ、前記の押圧爪
３３による反動力の作用で内筒５を部品支持ガイド１４
ａ，１４ｂ上で摺動させ、ガイド駆動機構２２で退避さ
せ、その後固定する。

【００３７】最後に、図１に示すように、燃料ノズルケ
ーシング４および内筒５を部品支持ガイド１４ａ，１４
ｂで宙に浮かせた状態とし、この状態で燃焼器部品の視
覚検査等の表面検査、その他の簡易点検を行う。

【００３８】なお、燃料ノズルケーシング４および内筒
５を摺動させて退避させ、固定する際、２本の部品支持
ガイド１４ａ，１４ｂにより、燃料ノズルケーシング４
および内筒５は部品重量により加わるモーメントに対し
て安定した姿勢で支持される。下側の燃焼器部品を取扱
う際には、部品支持ガイド１４ａ，１４ｂの先端側が下
向きとなるので、先端に部品外れ防止用のストッパ等を
設けておくことが望ましい。

【００３９】また、燃料ノズルケーシング４および内筒
５を部品支持ガイド１４ａ，１４ｂ上で摺動させて退避
させる際には、燃料ノズルケーシング４の倣い部１５，
１６および内筒把持部用の倣い部１９に取付けたガイド
駆動機構２２の駆動力を利用して、部品を容易に移動す
ることができる。

【００４０】以上の本実施の形態によれば、部品支持ガ
イド１４を外筒６にロック機構１８で固定しているので
点検時に動くことがない。また、ロック機構１８を解除
して部品支持ガイド１４を簡単に外すことができるの
で、通常の不使用時には部品支持ガイド１４を保管して
おくことが可能である。また、部品支持ガイド１４は不
具合のある燃焼器２だけに取付けることも可能である。

【００４１】また、倣い部１９を予め部品支持ガイド１
４に挿入しておけば、把持部２９の取付けは容易であ
る。さらに、燃焼器２を完全に分解することなく、燃料
ノズルケーシング４および内筒５を部品支持ガイド１４
で宙に浮かせた状態にして簡易点検を行うことができる
ので、燃焼器２を再度組立てる作業も容易に行える。ま
た、部品支持ガイド１４は、燃料ノズルケーシング４お
よび内筒５を安定した姿勢で支持できるので、部品支持
ガイド１４を必要以上に強固にするう必要がなく、重量
も小さい部品構成とすることができる。

【００４２】さらにまた、倣い部１９に取付けたガイド
駆動機構２２の駆動力を利用して部品を移動させること
ができるので、移動作業も容易に行える。なお、作業に
応じてガイド駆動機構２２を外し、チェーンブロックや
クレーンなど他の装置の力を利用することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るガスタービ
ン燃焼器によれば、部品支持ガイドを取付けるだけで安
全かつ容易に部品点検が行え、部分点検等に要する時間
を短縮し、作業性を向上することができる。また、部品
支持ガイドによって燃焼器を分解し、宙に浮かせる状態
とすることができるので、その状態で簡易点検等を行う
ことができ、しかも点検後すぐに燃焼器の組立が行える
等、部分点検あるいは簡易点検等に要する工事期間を短
縮することができる等の優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施形態
を示す斜視図。

【図２】前記実施形態の作用説明図で、装置組付け状態
を示す斜視図。

【図３】前記実施形態の作用説明図で、部品取出し前半
の状態を示す斜視図。

【図４】前記実施形態の作用説明図で、部品取出し後半
の状態を示す斜視図。

【図５】前記実施形態における倣い部およびガイド駆動
機構等を示す斜視図。

【図６】前記実施形態の作用説明図で、内筒把持状態を
示す平面図。

【図７】前記実施形態の作用説明図で、外筒把持状態を
示す側面図。

【図８】ガスタービンの概略側面図。

【図９】燃焼器およびその取付け部分周辺を拡大して示
す縦断面図。

【符号の説明】

１ ガスタービン本体 ２ 燃焼器 ３ 燃料ノズル ４ 燃料ノズルケーシング ５ 内筒（燃焼器ライナ） ５ａ 係止部 ６ 外筒（燃焼器ケーシング） ７ 筒体 ８ トラジションピース（尾筒） ９ タービンノズル １０ ピン １１ ヘッドプレート １２ 圧縮器 １３ 動翼 １４（１４ａ，１４ｂ） 部品支持ガイド １５，１６，１９ 倣い部 １７ 支持部 １８ ロック機構 ２０ 本体部 ２０ａ ねじ部 ２１ ナット部 ２２ ガイド駆動機構 ２３ 案内歯 ２４ 回転歯 ２５ 係止溝 ２６ 内部孔 ２７ ブロック体 ２８ ハンドル ２９ 把持部 ２９ａ 支持板 ３０ 係合溝 ３１ 把持爪 ３２ ハンドル ３３ 押圧爪 ３４ トグル式ハンドル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービン本体の軸周りに多数の燃焼
   器を配置した多缶式のガスタービン燃焼器であって、前
   記各燃焼器はそれぞれ軸方向に分割された複数の筒状の
   燃焼器部品を順次に連結してなるものにおいて、前記各
   燃焼器の軸心と平行な配置で前記ガスタービン本体に着
   脱できるロッド状の部品支持ガイドと、この部品支持ガ
   イドに摺動可能に支持され前記各燃焼器部品を前記ガス
   タービン本体から離間する引出し位置まで搬送できる倣
   い部と、この倣い部を前記部品支持ガイド上の摺動位置
   で停止固定できる固定手段とを備えたことを特徴とする
   ガスタービン燃焼器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスタービン燃焼器にお
   いて、倣い部は燃焼器部品に一体に設けられていること
   を特徴とするガスタービン燃焼器。
3. 【請求項３】 請求項１記載のガスタービン燃焼器にお
   いて、倣い部は燃焼器部品と別体で設けられ、かつその
   倣い部には前記燃焼器部品を把持する把持部が備えられ
   ていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
4. 【請求項４】 請求項１から３までに記載のガスタービ
   ン燃焼器において、倣い部には部品支持ガイドを軌道と
   してリニア駆動されるガイド駆動機構が設けられている
   ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
5. 【請求項５】 請求項４記載のガスタービン燃焼器にお
   いて、ガイド駆動機構は、部品支持ガイドに設けられた
   案内歯と、倣い部に設けられ前記案内歯に噛合する搬送
   用の回転歯とを備えた構成とされていることを特徴とす
   るガスタービン燃焼器。
6. 【請求項６】 請求項１から５までに記載のガスタービ
   ン燃焼器において、燃焼器部品として少なくとも、燃料
   ノズルを有するノズルケーシングと、このノズルケーシ
   ングに接続され内部で燃料と燃焼用空気との酸化発熱反
   応を行う内筒と、この内筒を同軸的に囲み前記燃料ノズ
   ル部に燃焼用空気を導く外筒とを備え、前記外筒に部品
   支持ガイドが固定され、前記ノズルケーシングはこれと
   一体の倣い部によって部品支持ガイドに支持され、前記
   内筒はこれと別体の倣い部および把持部によって部品支
   持ガイドに支持される構成とされていることを特徴とす
   るガスタービン燃焼器。