JPH1054257A - ガスタービン異物捕獲装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気圧縮機が吸い込んだ大気中に含まれる塵
埃、空気圧縮機や燃焼器等の構成部品から剥離する鉄
粉、酸化スケール等の異物をガスタービン内に飛翔する
前に捕獲するガスタービン異物捕獲装置を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機１５と、空
気圧縮機１５からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを
生成する燃焼器１９と、燃焼器１９からの燃焼ガスをガ
スタービン１８のガスタービン静翼１６、ガスタービン
動翼１７に案内するトラジションピース２６と、トラジ
ションピース２６の外側を包囲形成する異物捕獲筒２７
ａとを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧空気または燃
焼ガス中に含まれる塵埃、鉄粉、酸化スケール等の異物
を事前に捕獲し、異物による燃焼器のフロースリーブ、
ガスタービン静翼、ガスタービン動翼等のガスタービン
構成部品のき裂や破損等の事故を未然に防ぐガスタービ
ン異物捕獲装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火力発電に適用するガスタービ
ンプラントは、図２２に示すように、空気圧縮機１、燃
焼器２、ガスタービン３をそれぞれ備え、空気圧縮機１
で吸い込んだ大気ＡＲを高圧空気ＣＡにし、その高圧空
気ＣＡを燃焼器２の燃料室２ａに案内し、燃料噴射弁４
から燃料が加えられて高温の燃焼ガスＧＦを発生させ、
その燃焼ガスＦＧをトラジションピース２ｂを経てガス
タービン３に案内し、ガスタービン静翼５、ガスタービ
ン動翼６の膨張仕事により回転動力を発生させるように
なっている。

【０００３】このように、回転動力を発生させるガスタ
ービンプラントにおいて、空気圧縮機１は、作動流体を
大気ＡＲに求めている関係上、大気ＡＲ中の塵埃が空気
圧縮機１の入り口のフィルタ（図示せず）を潜り抜けて
燃焼器２のフロースリーブ７、ガスタービン静翼５、ガ
スタービン動翼６に飛翔することがある。また、運転
中、何らかの事情で鉄粉や酸化スケール等が発生し、ガ
スタービン静翼５、ガスタービン動翼６に飛翔すること
がある。さらに、定期分解検査時、作業員の不注意によ
り、ボルト・ナット、工具類を機内に誤って置き忘れる
おそれがあり、これら器具類が運転中、飛翔し、ガスタ
ービンの構成部品に衝突し、き裂、破損をさせることが
ある。特に、最近のガスタービンプラントでは、熱効率
向上のため、燃焼器２の燃焼ガスＧＦの温度を高温化
し、高温化に対処して、ガスタービン静翼５、ガスター
ビン動翼６は、翼内に空気または蒸気を流す冷却翼を採
用しており、必然的にその肉厚がうすくなっている。こ
のため、衝突エネルギが高いと、例え微細な塵埃、鉄
粉、酸化スケール等の異物であっても、ガスタービン静
翼５、ガスタービン動翼６等のガスタービン構成部品を
き裂・破損させることがある。

【０００４】このような異物によるガスタービン構成部
品の損傷は、その損傷度合によっては大事故発生の原因
につながるものであるが、異物の大小粒径および流速と
衝突エネルギーとのメカニズムが充分に解明されている
わけではなく、異物のガスタービン構成部品への衝突
を、いかにして抑制するかは、現在、模索の段階であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、異物がガスタ
ービン構成部品に衝突する場合、衝突エネルギーＥ１
は、異物の密度をρ、異物の粒径をＤ、ガスタービン軸
の周速度をＵとすると、近似的に次式で与えられる。

【０００６】

【数１】Ｅ１＝（１／２）ρ（π／６）Ｄ×３×Ｕ×２

【０００７】また、異物がガスタービン構成部品に損傷
を与える衝突エネルギーＥ２は、異物の粒径をＤ、翼材
等の強度をσ、翼等の肉厚をＴ、定数をＫ１、Ｋ２とす
ると、近似的に次式で与えられる。

【０００８】

【数２】 Ｅ２＝Ｄ×σ×（Ｋ１×Ｔ×２＋Ｋ２×Ｔ×Ｄ）

【０００９】上式から、Ｅ１≧Ｅ２になると、ガスター
ビン静翼５、ガスタービン動翼６等のガスタービン構成
部品は、異物の衝突エネルギにより損傷を受けることが
知られている。

【００１０】一方、翼材等の強度σは、材質が選定され
れば一義的に定まり、ガスタービン軸の周速Ｕは、ガス
タービン出力に関係なくほぼ一定値であり、翼等の肉厚
Ｔは、ガスタービン軸の径とほぼ比例関係になってい
る。このため、ガスタービン静翼５、ガスタービン動翼
６等に、損傷を与える異物の粒径Ｄは、上式において、
Ｅ１＝Ｅ２と置いたとき、ガスタービン軸径と比例関係
になる。

【００１１】このため、ガスタービン軸径とガスタービ
ン静翼５、ガスタービン動翼６等に損傷を与える異物の
最小径との関係は、図２６に示すように、リニアになっ
ており、この図から異物は、その粒径がガスタービン軸
径のほぼ１／２００程度の大きさでガスタービン静翼
５、ガスタービン動翼６等をき裂または破損させる。

【００１２】他方、異物の流速と異物の粒径との関係
は、図２７に示すように、べき級数的に増加する関係に
あり、異物の流速１３ｍ／ｓに対して異物の粒径６ｍｍ
の斜線で示す範囲がガスタービン静翼５、ガスタービン
動翼６等に損傷を与えない限界になっている。

【００１３】また、空気圧縮機１から高圧空気ＣＡとと
もに燃焼器２に流入してきた鉄粉、酸化スケール等の異
物は、通常、高温燃焼ガスにより加熱されるとその硬度
が低下するものであるが、燃焼室２ａ内の滞留時間が
０．０２〜０．０５秒程度と短く、このためその硬度が
低下しないまま衝突してガスタービン静翼５、ガスター
ビン動翼６等を損傷させることがあった。

【００１４】本発明は、このような技術的背景を踏えて
なされたもので、空気圧縮機が吸い込んだ大気中に含ま
れる塵埃、あるいは空気圧縮機や燃焼器等の構成部品か
ら剥離する鉄粉、酸化スケール等の異物をガスタービン
内に飛翔する前に確実に捕獲し、ガスタービン静翼、ガ
スタービン動翼等のガスタービン構成部品の損傷事故を
未然に防止することを図ったガスタービン異物捕獲装置
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン異物捕獲装置は、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように吸い込んだ大気を高圧化する空気圧
縮機と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼
ガスを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガス
タービンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内
するトラジションピースと、トラジションピースの外側
を包囲形成する異物捕獲筒とを備えるとともに、異物捕
獲筒を多孔板および金網のいずれかで作製し、多孔板お
よび金網のいずれかで作製する異物捕獲筒の孔を、空気
圧縮機の吐出通路側でガスタービン軸径の１／２００以
下のメッシュの円孔で穿設する一方、燃焼器側を偏平円
孔で穿設したものである。

【００１６】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したよ
うに多孔板および金網のいずれかで作製される異物捕獲
筒は、目視点検用開口部を備えたものである。

【００１７】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したよ
うに目視点検用開口部は、金網を覆設したものである。

【００１８】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したよ
うに吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機と、空気圧
縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを生成する
燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタービンのガス
タービン静翼、ガスタービン動翼に案内するトラジショ
ンピースと、上記空気圧縮機からの高圧空気を上記燃焼
器に案内する通路に設置する異物捕獲板とを備えたもの
である。

【００１９】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したよ
うに異物捕獲板は、薄板製の多孔板であるものである。

【００２０】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したよ
うに異物捕獲板の入口側に、異物を含む高圧空気を案内
する傾斜状に設置したガイド部を備えたものである。

【００２１】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項７に記載したよ
うに異物捕獲板は、その一端に堰を備え、空気圧縮機の
吐出通路側に設置したものである。

【００２２】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項８に記載したよ
うに吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機と、空気圧
縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを生成する
燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタービンのガス
タービン静翼、ガスタービン動翼に案内するトラジショ
ンピースと、上記空気圧縮機からの高圧空気を上記燃焼
器に案内する通路に設置する異物捕獲板と、異物捕獲板
に流れる異物を含む高圧空気の旋回速度成分を抑止する
仕切板とを備えたものである。

【００２３】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項９に記載したよ
うに異物捕獲板は、燃焼器を支持するケーシング側に設
置するとともに、異物捕獲板で捕獲した異物を一個所に
集約させる凹みをケーシングに削成する一方、この凹み
に異物を器外に排出させる排出部を接続したものであ
る。

【００２４】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項１０に記載した
ように仕切板は、フランジ部と軸部を備え、断面Ｔ字に
形成したものである。

【００２５】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項１１に記載した
ように吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機と、空気
圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを生成す
る燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタービンのガ
スタービン静翼、ガスタービン動翼に案内するトラジシ
ョンピースと、トラジションピースおよび燃焼器を包囲
形成する異物捕獲筒と、上記空気圧縮機からの高圧空気
を上記燃焼器に案内する通路に設置する異物捕獲板とを
備えたものである。

【００２６】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項１２に記載した
ように吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機と、空気
圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを生成す
る燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタービンのガ
スタービン静翼、ガスタービン動翼に案内するトラジシ
ョンピースと、トラジションピースの外側を包囲形成す
る異物捕獲筒と、上記燃焼器に高圧空気を案内するフロ
ースリーブに穿設する空気導入口とを備えたものであ
る。

【００２７】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置
は、上記目的を達成するために、請求項１３に記載した
ように空気導入口は、高圧空気の流れ方向に沿うように
開設する開口部と、高圧空気中の異物を撥ね返えして器
外に流出させる凹みとを備えたものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
異物捕獲装置の一実施の形態を添付図面を参照して説明
する。

【００２９】図１は、本発明に係るガスタービン異物捕
獲装置の第１実施形態を概略的に示す一部切欠き断面図
である。

【００３０】このガスタービン異物捕獲装置は、例えば
軸流タイプのガスタービンプラント１０に適用した一例
である。

【００３１】軸流タイプのガスタービンプラント１０
は、空気圧縮機軸１１とガスタービン軸１２とを共通軸
にし、各軸１１，１２の軸方向に沿って配列した空気圧
縮機静翼１３、空気圧縮機動翼１４を備えた空気圧縮機
１５と、ガスタービン静翼１６、ガスタービン動翼１７
を備えたガスタービン１８と、空気圧縮機１５とガスタ
ービン１８との間に複数個設置され、長筒状に形成され
た燃焼器１９と、発電機（図示せず）とから構成され
る。

【００３２】空気圧縮機１５は、吸い込んだ大気ＡＲを
空気圧縮機静翼１３、空気圧縮機動翼１４により高圧化
し、その高圧空気ＣＡをケーシング２０で画成する吐出
通路２０ａおよび燃焼器１９のフロースリーブ２１を経
て長筒状の燃焼器ライナ２２で形成する燃焼室２３に案
内するようになっている。

【００３３】また、燃焼器１９は、その頭部側に燃料噴
射弁２４、スワラー２５を備え、高圧空気ＣＡに燃料噴
射弁２４からの燃料を加え、その混合燃料にスワラー２
５で旋回流を与えて燃焼ガスＧＦを生成し、その燃焼ガ
スＧＦをトラジションピース２６を経てガスタービン１
８のガスタービン静翼１６、ガスタービン動翼１７に案
内するようになっている。

【００３４】一方、ガスタービン１８は、ガスタービン
静翼１６、ガスタービン動翼１７により燃焼ガスＧＦを
膨張させ、膨張により得た回転動力で発電機を駆動す
る。

【００３５】このような構成を備えるガスタービンプラ
ント１０において、本実施形態では、トラジションピー
ス２６に異物捕獲筒２７ａを設置したものである。

【００３６】この異物捕獲筒２７ａは、図２に示すよう
に、トラジションピース２６の外側を周方向に沿って同
芯的に包囲形成する。また、この異物捕獲筒２７ａを図
３に示すように、トラジションピース２６の軸線Ｉ−Ｉ
とケーシング２０の吐出通路２０ａ側から軸線Ｉ−Ｉに
向って交差させた直線Ｊ−Ｊとで区切り、領域Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚに区画した場合、領域Ｗは吐出通路２０ａから高
圧空気ＣＡとともに異物３１が直接飛翔してくる領域で
あるから、図４に示すように、個数の比較的少ない小口
径の円孔２８ａを備えた多孔板２８にすることが好まし
い。逆に、領域Ｘは、異物３１が直接飛翔してこない領
域であるから、領域Ｗの円孔２８ａを倍加させた多孔板
２８にすることが、トラジションピース２６を冷却する
高圧空気ＣＡを多量に流入できるため有利になる。ま
た、領域Ｙ，Ｚのそれぞれは、図６に示すように、領域
Ｗ，Ｘのそれぞれから流れてくる高圧空気ＣＡによりト
ラジションピース２６をインピンジ冷却する噴流ＪＣの
流れが乱さないようにするため、多孔板２８を図５に示
すように、比較的口径の大きい偏平円孔２８ｂにするこ
とが好ましい。なお、領域Ｗ，Ｘのそれぞれの多孔板２
８の円孔２８ａは、図２６で示すガスタービン静翼１
６、ガスタービン動翼１７等のガスタービン構成部品に
損傷を与えない目安の一つになっているガスタービン軸
径と異物粒径との関係から、その口径がガスタービン軸
径の１／２００以下になっている。

【００３７】このように、本実施形態に係るガスタービ
ン異物捕獲装置は、トラジションピース２６の外側を包
囲形成するように異物捕獲筒２７ａを設置し、その異物
捕獲筒２７ａを口径の異なる円孔２８ａと偏平円孔２８
ｂを組み合わせた多孔板２８で作製し、空気圧縮機１５
の吐出通路２０ａから飛翔してくる異物３１が多く集ま
る多孔板２８の円孔２８ａの口径をガスタービン軸径の
１／２００以下にして異物を事前に、かつ確実に捕獲す
るので、異物の衝撃力によるトラジションピース２６、
ガスタービン静翼１６、ガスタービン動翼１７等のガス
タービン構成部品の損傷防止を図ることができる。

【００３８】図７は、本発明に係るガスタービン異物捕
獲装置の第１実施形態における第１実施例を概略的に示
す断面図である。なお、第１実施形態の構成部品と同一
部分には同一符号を付し、異なる部分のみ説明する。

【００３９】本実施例は、トラジションピース２６の外
側を包囲形成する異物捕獲筒２７ａに開口部２９を設け
たものである。

【００４０】開口部２９は、図８に示すように、金網３
０を備えている。この金網３０のメッシュは、第１実施
形態における空気圧縮機１５の吐出通路２０ａ側の異物
捕獲筒２７ａと同様に、ガスタービン軸径の１／２００
以下にすることが望ましい。なお、メッシュが同一であ
れば多孔板でもよい。

【００４１】本実施例は、異物捕獲筒２７ａに金網３０
を備えた目視点検用開口部２９を開設し、トラジション
ピース２６に塵埃等が付着しているかの有無を確認でき
るようにしたので、保守点検の際の目視確認が容易にな
る。

【００４２】図９は、本発明に係るガスタービン異物捕
獲装置の第２実施形態を概略的に示す一部切欠き断面図
である。なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には
同一符号を付す。

【００４３】本実施形態は、比較的粒径の大きい異物３
１が重力を受けることに着目して燃焼器１９を支持する
ケーシング２０の支持部３２に異物捕獲板２７ｂを設け
たものである。

【００４４】この異物捕獲板２７ｂは、図１０に示すよ
うに、薄板製の多孔板２８になっており、一端をケーシ
ング２０の支持部３２から軸方向に沿って延び、他端を
自由端にする一方、軸横断方向に対して図１１に示すよ
うに、ケーシング２０の底部を被うよう設置される。

【００４５】このように、本実施形態は、異物３１の重
力に注目し、比較的異物３１が集りやすい燃焼器１９を
支持するケーシング２０の支持部３２に異物捕獲板２７
ｂを設置したので、比較的粒径の大きい異物３１をより
多く集めることができる。このため、比較的粒径の大き
い異物３１は、ガスタービン静翼１６、ガスタービン動
翼１７等へ流入することがないので、その損傷事故を確
実に防止することができる。

【００４６】図１２は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第１実施例を示す部分
断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。

【００４７】本実施例は、図９に示す空気圧縮機１５の
吐出通路２０ａから燃焼器１９に案内される高圧空気Ｃ
Ａの軸横断方向の速度成分を抑制するために異物捕獲板
２７ｂの下部側およびその自由端側にそれぞれ仕切板３
３ａ，３３ｂを備えたものである。すなわち、異物捕獲
板２７ｂは、第２実施形態と同様に、薄板製の多孔板２
８になっており、図１２に示すようにケーシング２０の
支持部３２から軸方向に沿って延びるように設置され
る。この多孔板２８には、仕切板３３ａが軸方向に延び
るようにして固設され、その横断面方向は図１３に示す
ように、仕切板３３ａが多孔板２８を支持するように設
置される。また、仕切板３３ａには、その入口側に距離
を置いて別の仕切板３３ｂが設置される。

【００４８】このように、本実施例は、多孔板２８のほ
かに複数の仕切板３３ａ，３３ｂを備え、これら仕切板
３３ａ，３３ｂにより流入する高圧空気ＣＡのに軸横断
方向の速度成分を抑制するので、多孔板２８で捕獲した
異物３１を周囲に巻き上げ、拡散させることがない。こ
のため、異物３１のガスタービン静翼１６、ガスタービ
ン動翼１７等への飛翔を抑止することができる。

【００４９】図１４は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第２実施例を示す部分
断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。

【００５０】本実施例は、第２実施形態における第１実
施例に加えて、沈着、堆積する異物３１を器外に排出さ
せる排出部３４をケーシング２０の底部に装着したもの
である。

【００５１】排出部３４は、排出管３５と止め弁３６を
備え、ガスタービン１８の起動運転前または停止運転
後、止め弁３６を弁開させ、ケーシング２０の底部に沈
着・堆積する異物３１を器外に放出できるようになって
いる。このため、本実施例では、異物３１の沈着・堆積
により多孔板２８の目詰まりを起させることがなく、ま
た異物３１の周囲への巻き上げ、拡散によりガスタービ
ン静翼１６、ガスタービン動翼１７に飛翔することもな
いので、異物３１の衝撃力によるガスタービン静翼１
６、ガスタービン動翼１７等の損傷を未然に防ぐことが
できる。

【００５２】図１５は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第３実施例を示す部分
断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。

【００５３】本実施例は、第２実施形態における第２実
施例の異物３１を器外に排出させる排出部３４に加え
て、沈着・堆積する異物３１を一個所に集約させる凹み
３７をケーシング２０に削成したものである。この凹み
３７は、図１６に示すように、ケーシング２０の弧状曲
面の底部に削成される。

【００５４】このように、本実施例では、異物３１をケ
ーシング２０の一個所に集約させるように凹み３７を設
けているので、異物３１の器外への排出が容易になり、
また、異物３１の周囲への拡散・飛散を低く抑えること
ができる。

【００５５】図１７は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第４実施例を示す部分
断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。

【００５６】本実施例は、第２実施形態における第３実
施例と同様に、ケーシング２０に凹み３７を削成し、こ
の凹み３７の入口側に斜路３７ａを形成し、この斜路３
７ａにより異物３１が一個所に集約しやすいようにした
ものである。

【００５７】また、本実施例は、流入する高圧空気ＣＡ
の軸横断方向の速度成分を抑制する仕切板３３ａ，３３
ｂを、図１７に示すように、断面Ｔ字に形成したもので
ある。断面Ｔ字の仕切板３３ａ，３３ｂは、フランジ部
３８ａと軸部３８ｂとから構成される。

【００５８】このように、本実施例では、仕切板３３
ａ，３３ｂをフランジ部３８ａと軸部３８ｂとからなる
断面Ｔ字に形成し、異物３１が軸部３８ｂに衝突し、撥
ね返った異物３１の速度成分をフランジ部３８ａで凹み
３７に向わせる方向の速度成分に変更させているので、
異物３１を確実に凹み３７に集約させることができる。
このため、異物３１の周囲への巻き上げ・拡散がなく、
異物３１のガスタービン静翼１６、ガスタービン動翼１
７への飛翔の防止を図ることができる。

【００５９】図１９は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第５実施例を概略的に
示す断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同
一部分には同一符号を付す。

【００６０】本実施例は、第２実施形態で示す異物捕獲
板２７ｂにガイド部３９を付設したものである。

【００６１】ガイド部３９は、異物捕獲板２７ｂから軸
方向に沿って距離を置いて傾斜状に設置した薄板製のガ
イド板３９ａ，３９ｂ，３９ｃから構成されており、こ
れらガイド板３９ａ，３９ｂ，３９ｃにより高圧空気Ｃ
Ａとともに飛翔してくる異物３１を異物捕獲板２７ｂに
案内するようになっている。

【００６２】このように、本実施例は、異物捕獲板２７
ｂにガイド部３９を付設するとともに、傾斜状に設置し
たので、粒径の小さい異物３１を、ガイド板３９ａ，３
９ｂ，…の斜面を利用してケーシング２０の底部に集め
ることができ、また一旦ケーシング２０に沈着・堆積し
た異物３１が舞い上がってもガイド板３９ａ，３９ｂ，
…で抑止することができ、さらに比較的粒径の大きい異
物３１を、ガイド板３９ａ，３９ｂ，…により異物捕獲
板２７ｂに案内して捕獲することができる。

【００６３】したがって、本実施例では、異物３１を確
実に捕獲できるので、異物の衝撃力によるガスタービン
静翼１６、ガスタービン動翼１７等の損傷を防止するこ
とができる。なお、本実施例に係るガイド板３９ａ，３
９ｂ，…は薄板製であるが、多孔板にしてもよい。

【００６４】図２０は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第２実施形態における第６実施例を概略的に
示す断面図である。なお、第２実施形態の構成部品と同
一部分には同一符号を付す。

【００６５】本実施例は、異物捕獲板２７ｂを空気圧縮
機１５の吐出通路２０ａの出口に設置したものである。
この異物捕獲板２７ｂは、第２実施形態と同様に、多孔
板または金網で作製されており、一端に堰４０を備え、
堰４０と吐出通路２０ａの出口との間に比較的広い空間
４１を形成する。

【００６６】このように、本実施例は、空気圧縮機１５
の吐出通路２０ａから高圧空気ＣＡとともに飛翔してく
る異物３１を異物捕獲板２７ｂで捕獲し、万一異物捕獲
板２７ｂが目詰りした場合、堰４０で異物３１を捕獲
し、空間４１に高圧空気ＣＡを流すようになっている。

【００６７】したがって、本実施例では、空気圧縮機１
５の吐出通路２０ａの出口に設置した異物捕獲板２７ｂ
で事前に異物３１を捕獲するので、燃焼器１９、ガスタ
ービン静翼１６、ガスタービン動翼１７等のガスタービ
ン構成部品に異物３１が流れることがなく、異物の衝撃
力による損傷事故を防止することができる。また、異物
捕獲板２７ｂに、万一目詰りが発生し、高圧空気ＣＡの
流れが悪くなっても、異物３１は堰４０で捕獲され、ま
た高圧空気ＣＡは空間４１を流れるので、燃焼器１９の
燃焼ガスＧＦの吹き消えの心配がない。

【００６８】図２１は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第３実施形態を概略的に示す断面図である。

【００６９】本実施形態は、第２実施形態および第２実
施形態における第６実施例と同様に、燃焼器１９を支持
するケーシング２０の支持部３２側と空気圧縮機１５の
吐出通路２０ａの出口とに異物捕獲板２７ｂをそれぞれ
設置するとともに、フロースリーブ２１に接続され、燃
焼器ライナ２２およびトラジションピース２６の外側を
包囲形成する異物捕獲筒２７ａを組み合わせたものであ
る。

【００７０】このように、本実施形態は、異物捕獲筒２
７ａと異物捕獲板２７ｂとを組み合わせ、粒径の大きい
異物を異物捕獲板２７ｂで捕獲し、比較的粒径の小さい
異物を異物捕獲筒２７ａで捕獲し、異物の粒径の大小に
より選択的に使い分けるので、異物捕獲筒２７ａ、異物
捕獲板２７ｂの目詰りを低く抑えることができ、異物３
１をより確実に捕獲することができる。

【００７１】したがって、本実施形態では異物の衝撃力
による燃焼器１９、ガスタービン静翼１６、ガスタービ
ン動翼１７等のガスタービン構成部品の損傷防止を図る
ことができる。

【００７２】図２２は、本発明に係るガスタービン異物
捕獲装置の第４実施形態を概略的に示す断面図である。
なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号
を付す。

【００７３】本実施形態は、燃焼器１９のトラジション
ピース２６の外側を異物捕獲筒２７ａで包囲形成すると
ともに、フロースリーブ２１の空気導入口４２を高圧空
気ＣＡの吸い込みと異物３１の捕獲を兼ねた構造にした
ものである。

【００７４】空気導入口４２は、図２３および図２４に
示すように、フロースリーブ２１に凹み４３を形成し、
この凹み４３の周縁に開口部４４を形成し、その開口部
４４を高圧空気ＣＡの流れ方向側に向わせるようになっ
ている。

【００７５】このように、本実施形態は、空気導入口４
２に高圧空気ＣＡとともに飛翔した異物３１を、凹み４
３に衝突させて撥ね返させ、空気導入口４２の外に飛び
出させるようにしたので、燃焼器１９内への異物３１の
流入を低く抑えることができる。またトラジションピー
ス２６に流入する異物３１は、異物捕獲筒２７ａで捕獲
される。

【００７６】したがって、本実施形態では、トラジショ
ンピースの外側に異物捕獲筒２７ａを設けて異物３１を
捕獲し、また、空気導入口４２に凹み４３を形成し、凹
み４３に異物３１を衝突させて空気導入口４２の外に飛
び出させるので、異物捕獲筒２７ａとともに異物３１の
衝撃力による燃焼器１９、ガスタービン静翼１６、ガス
タービン動翼１７等のガスタービン構成部品の損傷防止
を図ることができる。

【００７７】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン異物捕獲装置においては、トラジションピース
に異物捕獲筒を備え、この異物捕獲筒で高圧空気ととも
に飛翔する異物を捕獲するから、異物の衝撃力によるガ
スタービン構成部品の損傷を確実に防止することができ
る。

【００７８】特に、異物捕獲筒を多孔板または金網で作
製し、多孔板または金網の孔径が、異物の比較的多く流
れる部位に小さく、かつその個数を少なくし、異物の少
ない部位に大きく、かつその個数を多くしているので、
異物の捕獲とともに、高圧空気の圧力損失を低く抑える
ことができ、燃焼器の燃焼の安定化を図ることができ
る。

【００７９】また、本発明に係るガスタービン異物捕獲
装置には、異物が比較的多く流れる部位または比較的多
く集まる部位に異物捕獲板を設置して異物を捕獲するの
で、異物のガスタービン構成部品への飛翔を抑止するこ
とができる。

【００８０】また、異物捕獲板に仕切板またはガイド部
を追設し、高圧空気の旋回速度成分の抑制を図っている
ので、異物捕獲板等に沈着・堆積する異物の周囲への拡
散・飛翔を防止することができる。

【００８１】また、異物が集められる部位に凹みを形成
するとともに、排出部を備えているので、沈着・堆積す
る異物を器外に容易に排出させることができる。

【００８２】また、フロースリーブの空気導入口に開口
部を備えた凹みに形成し、開口部を高圧空気の流れに沿
うように形成する一方、凹みを異物が撥ね返って器外に
飛び出るように形成しているので、高圧空気の圧力損失
を低く抑えることができるとともに、未捕獲の異物の燃
焼室への流入の防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第１
実施形態を概略的に示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向切断断面図。

【図３】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第１
実施形態におけるトラジションピースの部分拡大図。

【図４】本発明に係る異物捕獲筒の多孔板の一例を示す
図。

【図５】本発明に係る異物捕獲筒の多孔板の他の一例を
示す図。

【図６】本発明に係る異物捕獲筒からトラジションピー
スに流れる噴流の挙動を示す図。

【図７】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第１
実施形態における第１実施例を示す概略図。

【図８】図７の部分図。

【図９】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第２
実施形態を概略的に示す断面図。

【図１０】本発明に係る異物捕獲筒の多孔板の一例を示
す図。

【図１１】図１０のＤ−Ｄ矢視方向切断断面図。

【図１２】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第１実施例を概略的に示す断面図。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ矢視方向切断断面図。

【図１４】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第２実施例を概略的に示す部分断面
図。

【図１５】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第３実施例を示す部分断面図。

【図１６】図１５のＦ−Ｆ矢視方向切断断面図。

【図１７】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第４実施例を示す部分断面図。

【図１８】図１７のＧ−Ｇ矢視方向切断断面図。

【図１９】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第５実施例を概略的に示す断面図。

【図２０】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
２実施形態における第６実施例を概略的に示す断面図。

【図２１】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
３実施形態を概略的に示す断面図。

【図２２】本発明に係るガスタービン異物捕獲装置の第
４実施形態を概略的に示す断面図。

【図２３】本発明に係る空気導入口の部分拡大図。

【図２４】図２３のＨ−Ｈ矢視方向切断断面図。

【図２５】従来のガスタービンプラントの一部を概略的
に示す断面図。

【図２６】異物粒径とガスタービン軸径との関係を示す
グラフ。

【図２７】異物の粒径と異物の流速との関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１ 空気圧縮機 ２ 燃焼器 ２ａ 燃焼室 ２ｂ トラジションピース ３ ガスタービン ４ 燃料噴射弁 ５ ガスタービン静翼 ６ ガスタービン動翼 ７ フロースリーブ １０ ガスタービンプラント １１ 空気圧縮機軸 １２ ガスタービン軸 １３ 空気圧縮機静翼 １４ 空気圧縮機動翼 １５ 空気圧縮機 １６ ガスタービン静翼 １７ ガスタービン動翼 １８ ガスタービン １９ 燃焼器 ２０ ケーシング ２０ａ 吐出通路 ２１ フロースリーブ ２２ 燃焼器ライナ ２３ 燃焼室 ２４ 燃料噴射弁 ２５ スワラー ２６ トラジションピース ２７ａ 異物捕獲筒 ２７ｂ 異物捕獲板 ２８ 多孔板 ２８ａ 円孔 ２８ｂ 偏平円孔 ２９ 目視点検用開口部 ３０ 金網 ３１ 異物 ３２ 支持部 ３３ａ 仕切板 ３３ｂ 仕切板 ３４ 排出部 ３５ 排出管 ３６ 止め弁 ３７ 凹み ３８ａ フランジ部 ３８ｂ 軸部 ３９ ガイド部 ３９ａ ガイド板 ３９ｂ ガイド板 ３９ｃ ガイド板 ４０ 堰 ４１ 空間 ４２ 空気導入口 ４３ 凹み ４４ 開口部 ＡＲ 大気 ＣＡ 高圧空気 ＪＣ 噴流

フロントページの続き (72)発明者 坂本 鉄三 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機
   と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガス
   を生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスター
   ビンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内する
   トラジションピースと、トラジションピースの外側を包
   囲形成する異物捕獲筒とを備えるとともに、異物捕獲筒
   を多孔板および金網のいずれかで作製し、多孔板および
   金網のいずれかで作製する異物捕獲筒の孔を、空気圧縮
   機の吐出通路側でガスタービン軸径の１／２００以下の
   メッシュの円孔で穿設する一方、燃焼器側を偏平円孔で
   穿設したことを特徴とするガスタービン異物捕獲装置。
2. 【請求項２】 多孔板および金網のいずれかで作製され
   る異物捕獲筒は、目視点検用開口部を備えたことを特徴
   とする請求項１に記載のガスタービン異物捕獲装置。
3. 【請求項３】 目視点検用開口部は、金網を覆設したこ
   とを特徴とする請求項２に記載のガスタービン異物捕獲
   装置。
4. 【請求項４】 吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機
   と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガス
   を生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスター
   ビンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内する
   トラジションピースと、上記空気圧縮機からの高圧空気
   を上記燃焼器に案内する通路に設置する異物捕獲板とを
   備えたことを特徴とするガスタービン異物捕獲装置。
5. 【請求項５】 異物捕獲板は、薄板製の多孔板であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載のガスタービン異物捕獲
   装置。
6. 【請求項６】 異物捕獲板の入口側に、異物を含む高圧
   空気を案内する傾斜状に設置したガイド部を備えたこと
   を特徴とする請求項４に記載のガスタービン異物捕獲装
   置。
7. 【請求項７】 異物捕獲板は、その一端に堰を備え、空
   気圧縮機の吐出通路側に設置したことを特徴とする請求
   項４に記載のガスタービン異物捕獲装置。
8. 【請求項８】 吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮機
   と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガス
   を生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスター
   ビンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内する
   トラジションピースと、上記空気圧縮機からの高圧空気
   を上記燃焼器に案内する通路に設置する異物捕獲板と、
   異物捕獲板に流れる異物を含む高圧空気の旋回速度成分
   を抑止する仕切板とを備えたことを特徴とするガスター
   ビン異物捕獲装置。
9. 【請求項９】 異物捕獲板は、燃焼器を支持するケーシ
   ング側に設置するとともに、異物捕獲板で捕獲した異物
   を一個所に集約させる凹みをケーシングに削成する一
   方、この凹みに異物を器外に排出させる排出部を接続し
   たことを特徴とする請求項８に記載のガスタービン異物
   捕獲装置。
10. 【請求項１０】 仕切板は、フランジ部と軸部を備え、
    断面Ｔ字に形成したことを特徴とする請求項８に記載の
    ガスタービン異物捕獲装置。
11. 【請求項１１】 吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮
    機と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガ
    スを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタ
    ービンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内す
    るトラジションピースと、トラジションピースおよび燃
    焼器を包囲形成する異物捕獲筒と、上記空気圧縮機から
    の高圧空気を上記燃焼器に案内する通路に設置する異物
    捕獲板とを備えたことを特徴とするガスタービン異物捕
    獲装置。
12. 【請求項１２】 吸い込んだ大気を高圧化する空気圧縮
    機と、空気圧縮機からの高圧空気に燃料を加えて燃焼ガ
    スを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスをガスタ
    ービンのガスタービン静翼、ガスタービン動翼に案内す
    るトラジションピースと、トラジションピースの外側を
    包囲形成する異物捕獲筒と、上記燃焼器に高圧空気を案
    内するフロースリーブに穿設する空気導入口とを備えた
    ことを特徴とするガスタービン異物捕獲装置。
13. 【請求項１３】 空気導入口は、高圧空気の流れ方向に
    沿うように開設する開口部と、高圧空気中の異物を撥ね
    返えして器外に流出させる凹みとを備えたことを特徴と
    する請求項１２に記載のガスタービン異物捕獲装置。