JPH11117767A - ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法 - Google Patents
ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法Info
- Publication number
- JPH11117767A JPH11117767A JP28841797A JP28841797A JPH11117767A JP H11117767 A JPH11117767 A JP H11117767A JP 28841797 A JP28841797 A JP 28841797A JP 28841797 A JP28841797 A JP 28841797A JP H11117767 A JPH11117767 A JP H11117767A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas turbine
- compressor
- final stage
- cooling air
- disk
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法
に関し、圧縮機最終段ディスクに冷却空気を流し、非定
常時の半径方向の接触を防止する。 【解決手段】 圧縮機ディスク１１の最終段ディスク１
１ａ外側のキャビティ２０内には、冷却空気取入口１４
から流入するガスタービンのロータ冷却空気４０の一部
がシール２２の隙間ｄを介して流入し、最終段ディスク
１１ａを冷却する。最終段ディスク１１ａには最終段の
動翼が設けられており、この先端部と固定側は所定のク
リアランスを保ち、回転するが、起動時や負荷遮断等の
非定常時にディスクと固定側との熱伸び差により接触の
恐れがあり、ディスク１１ａを冷却することにより接触
を防止し、安全運転を可能とする。
に関し、圧縮機最終段ディスクに冷却空気を流し、非定
常時の半径方向の接触を防止する。 【解決手段】 圧縮機ディスク１１の最終段ディスク１
１ａ外側のキャビティ２０内には、冷却空気取入口１４
から流入するガスタービンのロータ冷却空気４０の一部
がシール２２の隙間ｄを介して流入し、最終段ディスク
１１ａを冷却する。最終段ディスク１１ａには最終段の
動翼が設けられており、この先端部と固定側は所定のク
リアランスを保ち、回転するが、起動時や負荷遮断等の
非定常時にディスクと固定側との熱伸び差により接触の
恐れがあり、ディスク１１ａを冷却することにより接触
を防止し、安全運転を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン圧縮機
のクリアランス制御方法に関し、圧縮機の定常運転時の
最適隙間を確保し、非定常時の半径方向の接触を防止し
て安全運転を可能とするものである。
のクリアランス制御方法に関し、圧縮機の定常運転時の
最適隙間を確保し、非定常時の半径方向の接触を防止し
て安全運転を可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のガスタービン圧縮機の最終
段部分の断面図である。図において、１１は圧縮機のデ
ィスク、１２は圧縮機動翼でディスク周囲に複数枚が取
付けられ、かつ軸方向に多段（図では１４段）に配置さ
れている。１３は動翼１２と交互に配置された圧縮機静
翼である。１４は冷却空気取入口で約２００℃の冷却空
気をガスタービンロータ及び動翼に送るものである。１
５は図示省略の燃焼器、１６はシールである。２０は圧
縮機出口通路と最終段ディスク１１ａの外側周囲に形成
されたキャビティである。
段部分の断面図である。図において、１１は圧縮機のデ
ィスク、１２は圧縮機動翼でディスク周囲に複数枚が取
付けられ、かつ軸方向に多段（図では１４段）に配置さ
れている。１３は動翼１２と交互に配置された圧縮機静
翼である。１４は冷却空気取入口で約２００℃の冷却空
気をガスタービンロータ及び動翼に送るものである。１
５は図示省略の燃焼器、１６はシールである。２０は圧
縮機出口通路と最終段ディスク１１ａの外側周囲に形成
されたキャビティである。
【０００３】上記構成の圧縮機後段側において、圧縮機
からの空気を一部抽気して約２００℃に冷却した冷却空
気４０が空気取入口１４よりガスタービンのロータ及び
動翼へ供給され、図示省略のガスタービンディスクに設
けられた冷却空気通路を通ってロータ及び動翼内に導か
れる。この際にロータ冷却空気の一部はシール１６を通
り、４０ａ，４０ｂの矢印で示すようにキャビティ２０
内に洩れ、圧縮機後方段の翼はある程度冷却されてい
る。
からの空気を一部抽気して約２００℃に冷却した冷却空
気４０が空気取入口１４よりガスタービンのロータ及び
動翼へ供給され、図示省略のガスタービンディスクに設
けられた冷却空気通路を通ってロータ及び動翼内に導か
れる。この際にロータ冷却空気の一部はシール１６を通
り、４０ａ，４０ｂの矢印で示すようにキャビティ２０
内に洩れ、圧縮機後方段の翼はある程度冷却されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のガ
スタービン圧縮機においては圧縮機最終段のロータ冷却
空気の対流の洩れによるわずかな冷却があるという程度
で、積極的にディスクを冷却するような構成となってい
ない。特に、圧縮機の最終段においては起動時や負荷遮
断時等の非定常時には急激な熱変化により半径方向の動
翼先端部と固定側とのクリアランスが変化し、両者の熱
伸びに差が生じ、この差のために最悪の場合には動翼先
端と固定側とが接触することになり、安全運転ができな
くなる。
スタービン圧縮機においては圧縮機最終段のロータ冷却
空気の対流の洩れによるわずかな冷却があるという程度
で、積極的にディスクを冷却するような構成となってい
ない。特に、圧縮機の最終段においては起動時や負荷遮
断時等の非定常時には急激な熱変化により半径方向の動
翼先端部と固定側とのクリアランスが変化し、両者の熱
伸びに差が生じ、この差のために最悪の場合には動翼先
端と固定側とが接触することになり、安全運転ができな
くなる。
【０００５】そこで本発明はガスタービン圧縮機の最終
段部のキャビティにガスタービン冷却空気の一部を積極
的に流入させ、最終段ディスクを冷却することにより最
終段ディスクの熱膨張を制御し、起動時や負荷遮断時等
の半径方向の回転部と静止部との接触を防止するガスタ
ービン圧縮機のクリアランス制御方法を提供することを
課題としてなされたものである。
段部のキャビティにガスタービン冷却空気の一部を積極
的に流入させ、最終段ディスクを冷却することにより最
終段ディスクの熱膨張を制御し、起動時や負荷遮断時等
の半径方向の回転部と静止部との接触を防止するガスタ
ービン圧縮機のクリアランス制御方法を提供することを
課題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
決するために次の手段を提供する。
【０００７】ガスタービン圧縮機の圧縮空気出口の内側
で最終段ディスクの周囲に隣接して形成されたキャビテ
ィ内にガスタービン冷却用の空気の一部を所定の隙間を
介して流入させ、前記最終段ディスクを冷却し、同最終
段ディスクの熱伸びを制御することにより最終段の動翼
先端部と固定側とのクリアランスを制御することを特徴
とするガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法。
で最終段ディスクの周囲に隣接して形成されたキャビテ
ィ内にガスタービン冷却用の空気の一部を所定の隙間を
介して流入させ、前記最終段ディスクを冷却し、同最終
段ディスクの熱伸びを制御することにより最終段の動翼
先端部と固定側とのクリアランスを制御することを特徴
とするガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法。
【０００８】本発明では、ガスタービン冷却用の約２０
０℃に冷却された空気の一部が圧縮機出口側に形成され
ているキャビティに流入する。このキャビティの入口部
には、例えばシール部を設けておき、必要量の冷却空気
を流入させるために所定の隙間を設定して冷却空気をキ
ャビティ内に積極的に流入させる。この流入した冷却空
気によりキャビティを介して隣接する最終段ディスクの
周囲壁面が冷却され、最終段ディスクの熱伸びが抑えら
れる。ガスタービンの起動時や負荷遮断時等の非定常時
においては急激な温度変化が生じ、最も高温にさらされ
る最終段ディスクと固定側とに熱伸び差が生じ、そのた
めに圧縮機最終段動翼の先端部と固定側とのクリアラン
ス部が接触する恐れがあるが、冷却空気で最終段ディス
クを冷却し、ディスクの熱膨張を抑えることにより運転
時に接触による表面の傷などないように、設計段階で計
画した最適隙間を確保すると共に非定常時の接触も防止
し、安全運転が可能となる。
０℃に冷却された空気の一部が圧縮機出口側に形成され
ているキャビティに流入する。このキャビティの入口部
には、例えばシール部を設けておき、必要量の冷却空気
を流入させるために所定の隙間を設定して冷却空気をキ
ャビティ内に積極的に流入させる。この流入した冷却空
気によりキャビティを介して隣接する最終段ディスクの
周囲壁面が冷却され、最終段ディスクの熱伸びが抑えら
れる。ガスタービンの起動時や負荷遮断時等の非定常時
においては急激な温度変化が生じ、最も高温にさらされ
る最終段ディスクと固定側とに熱伸び差が生じ、そのた
めに圧縮機最終段動翼の先端部と固定側とのクリアラン
ス部が接触する恐れがあるが、冷却空気で最終段ディス
クを冷却し、ディスクの熱膨張を抑えることにより運転
時に接触による表面の傷などないように、設計段階で計
画した最適隙間を確保すると共に非定常時の接触も防止
し、安全運転が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン圧縮機のクリアランス制
御方法を適用したガスタービン圧縮機後段部の断面図で
ある。図において、１１は圧縮機ディスクで、１１ａは
その最終段ディスクである。１２は圧縮機動翼、１３は
圧縮機の静翼であり、それぞれディスク周囲に複数枚が
配置され、かつ、軸方向に多段に配置されている。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン圧縮機のクリアランス制
御方法を適用したガスタービン圧縮機後段部の断面図で
ある。図において、１１は圧縮機ディスクで、１１ａは
その最終段ディスクである。１２は圧縮機動翼、１３は
圧縮機の静翼であり、それぞれディスク周囲に複数枚が
配置され、かつ、軸方向に多段に配置されている。
【００１０】１４は冷却空気取入口で、約２００℃の冷
却空気４０がガスタービンのロータ及び動翼に供給され
る。１５は燃焼器で、高温の燃焼ガスをガスタービンに
供給する。１６はシール、１７はガスタービンディスク
２１に設けられ、冷却空気を動翼１８に供給するラジア
ルホール、１９は静翼である。
却空気４０がガスタービンのロータ及び動翼に供給され
る。１５は燃焼器で、高温の燃焼ガスをガスタービンに
供給する。１６はシール、１７はガスタービンディスク
２１に設けられ、冷却空気を動翼１８に供給するラジア
ルホール、１９は静翼である。
【００１１】２０は圧縮機空気出口部と圧縮機最終段デ
ィスク外側との間のキャビティであり、キャビティ２０
の前方にはシール２２が設けられ、例えば冷却空気を必
要量，４６ｋｇ／ｓ流入するだけの所定間隔ｄ，１．５
mmを保って取付けられている。
ィスク外側との間のキャビティであり、キャビティ２０
の前方にはシール２２が設けられ、例えば冷却空気を必
要量，４６ｋｇ／ｓ流入するだけの所定間隔ｄ，１．５
mmを保って取付けられている。
【００１２】上記構成の圧縮機後段側において、圧縮機
からの空気を一部抽気し、約２００℃に冷却した冷却空
気４０が空気取入口１４からガスタービン側に供給され
る。供給された冷却空気はガスタービンディスク２１へ
流入し、ロータの冷却に供されると共に、ラジアルホー
ル１７を通り１段目の動翼１８、更にその後段の動翼へ
と供給され、動翼を冷却後、外部の燃焼ガス通路へ放出
される。
からの空気を一部抽気し、約２００℃に冷却した冷却空
気４０が空気取入口１４からガスタービン側に供給され
る。供給された冷却空気はガスタービンディスク２１へ
流入し、ロータの冷却に供されると共に、ラジアルホー
ル１７を通り１段目の動翼１８、更にその後段の動翼へ
と供給され、動翼を冷却後、外部の燃焼ガス通路へ放出
される。
【００１３】一方、冷却空気４０の一部は矢印で示すよ
うにシール２２の隙間ｄを通り、圧縮機最終段ディスク
１１ａ外側のキャビティ２０内に流入し、最終段ディス
ク１１ａを約５０°Ｃ程度に冷却すると共に最終段の翼
根部分を冷却してこの部分の熱膨張を抑制する。
うにシール２２の隙間ｄを通り、圧縮機最終段ディスク
１１ａ外側のキャビティ２０内に流入し、最終段ディス
ク１１ａを約５０°Ｃ程度に冷却すると共に最終段の翼
根部分を冷却してこの部分の熱膨張を抑制する。
【００１４】この冷却により最も高温にさらされる最終
段部の熱伸びが約０．６mm程度に抑えられ、起動時や負
荷遮断時の回転部、即ち最終段の動翼先端部と固定側と
の熱膨張の差による半径方向の接触を避けるようにクリ
アランスを所定の間隙に保つことができる。
段部の熱伸びが約０．６mm程度に抑えられ、起動時や負
荷遮断時の回転部、即ち最終段の動翼先端部と固定側と
の熱膨張の差による半径方向の接触を避けるようにクリ
アランスを所定の間隙に保つことができる。
【００１５】上記に説明したように本発明のクリアラン
ス制御方法によれば、キャビティ２０内へ流入する冷却
空気の必要量をシール２２の隙間ｄの間隔を設計段階で
流入量に合せて設定し、冷却空気４０の一部を積極的に
流入させて最終段ディスク１１ａを冷却する。これによ
り最終段ディスク１１ａの熱伸びを抑え、動翼先端と固
定側とのクリアランスを定常運転時において最適の隙間
に設定し、起動時や負荷遮断時等の非定常時の固定側と
の熱伸び差によるラビングを防止でき、安全な運転が可
能となる。
ス制御方法によれば、キャビティ２０内へ流入する冷却
空気の必要量をシール２２の隙間ｄの間隔を設計段階で
流入量に合せて設定し、冷却空気４０の一部を積極的に
流入させて最終段ディスク１１ａを冷却する。これによ
り最終段ディスク１１ａの熱伸びを抑え、動翼先端と固
定側とのクリアランスを定常運転時において最適の隙間
に設定し、起動時や負荷遮断時等の非定常時の固定側と
の熱伸び差によるラビングを防止でき、安全な運転が可
能となる。
【００１６】
【発明の効果】本発明のガスタービン圧縮機のクリアラ
ンス制御方法は、ガスタービン圧縮機の圧縮空気出口の
内側で最終段ディスクの周囲に隣接して形成されたキャ
ビティ内にガスタービン冷却用の空気の一部を所定の隙
間を介して流入させ、前記最終段ディスクを冷却し、同
最終段ディスクの熱伸びを制御することを特徴としてい
る。このような制御方法により、最終段ディスクがガス
タービン冷却用の空気で冷却される熱膨張が抑えられ、
定常運転時の半径方向の最適クリアランスを確保すると
共に、ガスタービン起動時や負荷遮断時等の非定常時の
接触を防止し、安全運転が可能となる。
ンス制御方法は、ガスタービン圧縮機の圧縮空気出口の
内側で最終段ディスクの周囲に隣接して形成されたキャ
ビティ内にガスタービン冷却用の空気の一部を所定の隙
間を介して流入させ、前記最終段ディスクを冷却し、同
最終段ディスクの熱伸びを制御することを特徴としてい
る。このような制御方法により、最終段ディスクがガス
タービン冷却用の空気で冷却される熱膨張が抑えられ、
定常運転時の半径方向の最適クリアランスを確保すると
共に、ガスタービン起動時や負荷遮断時等の非定常時の
接触を防止し、安全運転が可能となる。
【図１】本発明のガスタービン圧縮機のクリアランス制
御方法を適用したガスタービン圧縮機後段部の断面図で
ある。
御方法を適用したガスタービン圧縮機後段部の断面図で
ある。
【図２】従来のガスタービン圧縮機後段部の断面図であ
る。
る。
１１ 圧縮機ディスク １１ａ 最終段ディスク １２ 圧縮機動翼 １３ 圧縮機静翼 １４ 冷却空気取入口 １５ 燃焼器 ２０ キャビティ ２２ シール ｄ 隙間 ４０ 冷却空気
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスタービン圧縮機の圧縮空気出口の内
側で最終段ディスクの周囲に隣接して形成されたキャビ
ティ内にガスタービン冷却用の空気の一部を所定の隙間
を介して流入させ、前記最終段ディスクを冷却し、同最
終段ディスクの熱伸びを制御することにより最終段の動
翼先端部と固定側とのクリアランスを制御することを特
徴とするガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28841797A JPH11117767A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28841797A JPH11117767A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11117767A true JPH11117767A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17729953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28841797A Pending JPH11117767A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ガスタービン圧縮機のクリアランス制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11117767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6732530B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-05-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor |
| CN104675522A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机涡轮气路 |
| CN107532611A (zh) * | 2015-04-27 | 2018-01-02 | 三菱日立电力系统株式会社 | 压缩机转子、压缩机以及燃气涡轮 |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP28841797A patent/JPH11117767A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6732530B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-05-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor |
| CN104675522A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机涡轮气路 |
| CN104675522B (zh) * | 2015-01-30 | 2019-10-01 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机涡轮气路 |
| CN107532611A (zh) * | 2015-04-27 | 2018-01-02 | 三菱日立电力系统株式会社 | 压缩机转子、压缩机以及燃气涡轮 |
| CN107532611B (zh) * | 2015-04-27 | 2019-06-07 | 三菱日立电力系统株式会社 | 压缩机转子、压缩机以及燃气涡轮 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030902 |