JPH1181904A - 回収式蒸気冷却ガスタービン - Google Patents

回収式蒸気冷却ガスタービン

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回収式蒸気冷却ガスタービンに関し、動翼に
供給する蒸気通路をロータ中心側に設けて蒸気の洩れを
少なくする。 【解決手段】 低温高圧の冷却用蒸気７０は供給側蒸気
通路１２，１３を通り、蒸気通路１５，１５から動翼
１，２に供給され、冷却後の蒸気は蒸気通路１６，１７
よりそれぞれキャビティ２２に流出し、回収側蒸気通路
１９，２１よりロータエンド２０から高温低圧の回収蒸
気７１として回収される。低温高圧の冷却用蒸気７０は
高温低圧の回収蒸気７０のロータ内側を通り、供給され
るので高圧蒸気が外部へ洩れる個所が従来のロータ外側
から供給する方式と比べ少なくなるので洩れ蒸気量が低
減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回収式蒸気冷却ガス
タービンに関し、冷却用の供給蒸気が外部へ洩れるのを
防止するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の代表的な蒸気冷却方式を採
用したガスタービンの断面図である。図において、５０
は圧縮機、５１はガスタービンであり、ガスタービン５
１にはロータ３０の周囲に設けられた動翼２１，２２，
２３が設けられており、高温燃焼ガスが燃焼ガス通路５
２に導かれて流れ、固定側の静翼４２，４３，４５との
間で動翼２１，２２，２３が回転し、ロータ３０を回転
させる。
【０００３】ロータディスク３１には蒸気通路３３，３
４が連通して軸方向に貫通しており、この蒸気通路３
３，３４は周方向に複数本設けられている。冷却用蒸気
８０はシャフト３４の蒸気入口３５から蒸気通路３３に
導かれ、通路３２を通り、キャビティ３６に入り、供給
側通路３７から２段動翼２２内に入り、翼を冷却し、冷
却後の蒸気は回収側通路３８よりキャビティ３９に流出
する。一方、蒸気通路３２の蒸気はキャビティ４０より
供給側通路４１へ入り、ここから１段動翼２１に流入し
て翼内部を冷却し、冷却後の蒸気は回収側通路４２より
キャビティ３９に流出し、ここから先の２段動翼２２か
ら流出した回収蒸気と合流してキャビティ４３に流出
し、ロータ３０の中心を通ってシャフト３４側へ回収さ
れる。又、蒸気通路３２からの蒸気の一部はキャビティ
４４を通り、圧縮機５０側へも供給され、冷却に供され
る。
【０００４】上記のような蒸気冷却方式を採用したガス
タービンは、近年の発電プラントの高温、高効率化に伴
ってコンバインドサイクルのプラントが多く建設される
ようになるに従い、ガスタービンの有力な冷却方式とし
て空気冷却方式に代わり、採用が検討されている。特に
コンバインドプラントにおいては蒸気タービンで発生し
た蒸気の一部を抽気してガスタービンに導き、ガスター
ビンを冷却し、冷却後の温度が上昇した蒸気を回収して
蒸気タービン側へ戻し、有効活用できるので発電プラン
トの効率化に貢献するもので、近年注目を集めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
代表的な蒸気冷却方式を採用したガスタービンにおいて
は、蒸気タービン側から抽気した蒸気をロータの周囲に
設けた複数の蒸気通路からディスクを通り、動翼に導
き、動翼を冷却し、冷却後の高温となった蒸気はキャビ
ティよりロータの中心に導き、ロータ中心から回収し、
蒸気タービン側に戻し、これを有効活用している。
【０００６】しかし、前述のような従来の蒸気冷却方式
では、ロータ周囲から低温、高圧蒸気を供給するために
供給の途中において外部の低圧側に洩れる個所が多くな
り、そのためのシール部を多く設ける必要がある。従っ
て、高圧の供給蒸気が低圧側に洩れるのを如何にして防
止するかが蒸気供給方式における大きな課題となってい
た。
【０００７】そこで本発明は蒸気冷却方式を採用したガ
スタービンにおいて、蒸気の供給側である高圧側の蒸気
の供給系路を従来と逆にして高圧蒸気が低圧側にもれる
個所を少なくし、蒸気の回収効率を上げることを目的と
してなされたものである。
【０００８】
【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（１），（２）の手段を提供する。
【０００９】（１）ロータエンドからロータ内部を通
り、軸方向に貫通する供給側蒸気通路を通り、動翼内部
に冷却用蒸気を導き、同動翼内部を冷却して冷却後の蒸
気をロータ軸方向に貫通する回収側蒸気通路を通って回
収する回収式蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記供給
側蒸気通路は前記回収側蒸気通路の内側に設けたことを
特徴とする回収式蒸気冷却ガスタービン。
【００１０】（２）上記（１）の発明において、前記供
給側蒸気通路はロータ中心に設けたことを特徴とする回
収式蒸気冷却ガスタービン。
【００１１】本発明の（１）は、低温高圧の冷却用蒸気
はロータエンドからロータの供給側蒸気通路に供給さ
れ、動翼に導かれて動翼を冷却後、冷却して高温となっ
た蒸気は回収側蒸気通路を通り、ロータエンドから回収
され、蒸気タービン側に戻されて有効利用される。この
供給側蒸気通路は回収側蒸気通路の内側を通り、供給さ
れるので高圧蒸気が外側に洩れる個所が外側にある従来
のものと比べると少なくなり、その分蒸気の洩れ量が減
少する。
【００１２】本発明の（２）では、上記の供給側蒸気通
路がロータ中心に設けられているので高圧蒸気の通路が
更に内側となり、動翼に供給するまでの系路での洩れ個
所が更に少なくなるので上記（１）よりも一層洩れ量が
少なくすることができる。
【００１３】
【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
施の第１形態に係る回収式蒸気冷却ガスタービンの断面
図である。図において１〜４は動翼であり、ロータ１０
の周囲に取付けられている。５〜８は固定側の静翼で、
動翼１〜４と交互に配置されている。１１はロータディ
スクであり、供給側蒸気通路１３が軸方向に複数本設け
られている。この供給側蒸気通路１３は円周方向に数本
設けられ、蒸気の通路となっている。１４，１５は蒸気
通路で、それぞれ供給側蒸気通路１３に連通し、蒸気を
動翼１，２に供給する。
【００１４】１６，１７も蒸気通路であり、それぞれ動
翼１，２を冷却した蒸気が流出し、キャビティ２２へ導
くものである。１９は回収側蒸気通路であり、供給側蒸
気通路１３の外側を軸方向に貫通し、複数本設けられて
いる。この回収側蒸気通路１９はキャビティ２２に連通
し、ここから流出する冷却後の蒸気を回収する通路であ
る。
【００１５】２０はロータエンドであり、回収側蒸気通
路２１がロータディスク１１側の回収側蒸気通路１３か
ら延長して軸方向に貫通して設けられている。又、ロー
タディスク１１側の供給側蒸気通路１３から延長する供
給側蒸気通路１２がロータエンドの中心側に設けられて
いる。
【００１６】上記のような構成のガスタービンにおい
て、冷却用蒸気７０が図示省略の蒸気タービン側から抽
気されて導かれ、ロータエンド２０の中心側の供給側蒸
気通路１２に供給される。供給された蒸気７０はロータ
エンド２０から供給側蒸気通路１３へ入り、蒸気通路１
５から２段目動翼２の供給口に供給され、動翼２内を通
り、これを冷却して高温となり、動翼２の回収口から蒸
気通路１７を通り、キャビティ２２内へ流出する。
【００１７】一方、供給側蒸気通路１３からの蒸気は蒸
気通路１４を通り、１段目動翼１の供給口から翼内に入
り、これを冷却して高温となり、回収口から蒸気通路１
６を通り、キャビティ２２内に流出する。キャビティ２
２内では動翼１，２を冷却し、高温となった蒸気が一緒
になり、回収側蒸気通路１９，２１を通り、ロータエン
ド２０から高温となった回収蒸気７１として回収され、
蒸気タービン側に戻して有効利用される。
【００１８】上記のように蒸気を動翼に流し、翼を冷却
して冷却後の蒸気を回収し、この回収蒸気と蒸気タービ
ン側に戻して有効利用するものであるが、特に１段，２
段動翼１，２は熱容量が大きく、蒸気冷却の効果が大き
く、後段の動翼３，４は熱容量が小さいので本実施の形
態においては、１，２段の動翼１，２のみ蒸気冷却を採
用している。もちろん動翼１〜４のすべてを蒸気冷却し
ても良い。
【００１９】本実施の第１形態の回収式蒸気冷却ガスタ
ービンによれば、低温高圧の冷却用蒸気７０はロータエ
ンド２０の中心部を通り、ロータディスク１１側の供給
用蒸気通路１３を通り、動翼１，２に供給され、これら
動翼１，２を冷却し、高温低圧となった回収蒸気は、供
給用蒸気通路１２，１３の外側に設けられた回収用蒸気
通路１９，２１を通って回収される。従って、高圧の蒸
気がロータ１０の内面及びロータエンド２０の中心部を
通るので外側へ洩れる個所が従来の高圧蒸気が外側から
供給された場合と比べて少なくなり、蒸気の洩れ量が減
少する。
【００２０】図２は本発明の実施の第２形態に係る回収
式蒸気冷却ガスタービンの断面図である。本図は動翼
１，２の部分のロータディスク部分のみを図示したもの
であり、図において、冷却用蒸気７０はロータディスク
１１側においてもロータ１０の中心を通り、キャビティ
２３を通り、キャビティ２４に流入し、キャビティ２４
よりそれぞれ１段動翼１，２段動翼２の蒸気通路２６，
２７に供給される。
【００２１】動翼１，２に供給された蒸気は翼の供給口
から翼内へ流れ、翼を冷却してそれぞれ回収口から蒸気
通路２５，２８を通り流出し、回収側蒸気通路１９を通
り、実施の第１形態と同様にロータエンドから回収され
る。なお、４０はディスク締結軸を示している。
【００２２】上記に説明の実施の第２形態によれば、低
温高圧の冷却用蒸気７０は、ロータディスク１１におい
てもロータ１０の中心を通り、ここから動翼に供給され
るので実施の第１形態と比べると実施の第１形態の供給
側蒸気通路１３が更にロータ１０の中心に移動したこと
に相当する。従って高圧の蒸気の外部へ洩れる個所が更
に少なくなり、実施の第２形態の効果がより確実となる
ものである。
【００２３】
【発明の効果】本発明の（１）の回収式蒸気冷却ガスタ
ービンは、ロータエンドからロータ内部を通り、軸方向
に貫通する供給側蒸気通路を通り、動翼内部に冷却用蒸
気を導き、同動翼内部を冷却して冷却後の蒸気をロータ
軸方向に貫通する回収側蒸気通路を通って回収する回収
式蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記供給側蒸気通路
は前記回収側蒸気通路の内側に設けたことを特徴として
いる。このような構成により低温高圧蒸気が外部へ洩れ
る個所が少なくなり、蒸気量の洩れ量が減少し、回収式
蒸気冷却ガスタービンの信頼性が向上する。
【００２４】本発明の（２）は、上記の（１）の発明に
おいて、前記供給側蒸気通路はロータ中心に設けたこと
を特徴としている。このような構成により供給側蒸気通
路からの洩れ個所が更に少なくなり、蒸気の洩れ量の減
少が確実に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る回収式蒸気冷却
ガスタービンの断面図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る回収式蒸気冷却
ガスタービンの断面図である。
【図３】従来の回収式蒸気冷却ガスタービンの断面図で
ある。
【符号の説明】
１〜４ 動翼 ５〜８ 静翼 １０ ロータ １１ ロータディスク １２，１３ 供給側蒸気通路 １４，１５，１６，１７ 蒸気通路 １９，２１ 回収側蒸気通路 ２０ ロータエンド ２２，２３，２４ キャビティ ２６，２７，２８ 蒸気通路 ７０ 冷却用蒸気 ７１ 回収蒸気

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータエンドからロータ内部を通り、軸
    方向に貫通する供給側蒸気通路を通り、動翼内部に冷却
    用蒸気を導き、同動翼内部を冷却して冷却後の蒸気をロ
    ータ軸方向に貫通する回収側蒸気通路を通って回収する
    回収式蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記供給側蒸気
    通路は前記回収側蒸気通路の内側に設けたことを特徴と
    する回収式蒸気冷却ガスタービン。
  2. 【請求項２】 前記供給側蒸気通路はロータ中心に設け
    たことを特徴とする請求項１記載の回収式蒸気冷却ガス
    タービン。
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