JPS62107203A - ガスタ−ビンシ−ル空気制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はガスタービンのシール空気系に係す。

特ニ、ガスタービンの効率を向上させるのに好適なシー
ル空気制菌方法に関する。

〔発明の背景〕

従来のガスタービンシール空気系統は１例えば、ｆＪｇ
ｆ開昭５７−６８６１３号公報に示されるように、シー
ル空気は、常に、一定流量を流し、そのクール構造の改
良により、シール空気量の減少をはかる試みが多くなさ
れている。また１例えば、特開昭５５−１０１７３３号
公報に示されるように、ラヒリンスシール部に被削性の
材質のコーティングを施すことにより、シール部の間隙
を減少させることを可能にし、シール空気量の低減をは
かることも行なわれている。

従来技術の一例を第４図及び第５図に示す。

第４図において、ガスタービン発電設備は、コンプレッ
サ１、燃焼器２％タービン３、及び、＊’を磯４より成
るか、タービン３の各部を冷却及びシール−するｆｆｉ
めｏ’ｌシール仝気ａはコンプレッサ１より抽気され、
直接タービン３に導入される。

第５図はタービン部の断面図を示したものでめる。

冷却ゾール空気ａはタービン外部よりタービンケーシン
グ５内に導入され、タービンノズル６内の空気流路を通
ってダイヤフラム７内に入シ、ダイヤフラム７の上流側
に、設けられた冷却空気出口よりダイヤ７ラム７と、動
翼８を増付けたホイール９０間の空間（ホイールスペー
スと呼ぶ）へ流出する。ダイヤフラム７の上流側に流出
したホイールスペースシール空気ａは、一部は外周側に
流れてノズル６の上流側の燃焼ガス流路へ流出し、高温
の燃焼ガスｂがホイールスペースへ流入するのを防止す
る。ホイールスペースシール空気ａの他の部分はダイヤ
フラム７内周とロータスペーサ１０の外周のラビリンス
パツキン間隙を通ってダイヤフラム７の下流側ホイール
スペースに流入し、ノズル６の下流側のホイールスペー
スシール空気ａとして燃焼ガス流路へ流出する。

ターピノノズル６の主流ガス圧力降下により、下流側ホ
イールスペースＵ　上ｉ　Ｉｌｌホイールスペースに比
べて圧力が低くなるｔめ、ロータスペーサｌＯの外周の
ラビリンスパツキン間隙寸法ＧＲが設計点よりも大きく
なった場合、多量のシール空気がラビリンスパツキン間
隙を通って下流側ホイールスペースへ流れ、そのため、
ダイヤフラム上流側ホイールスペースのシール空気が不
足して、高温の燃焼ガスが上流側ホイールスペースへ流
入し。

ラビリンスパツキンを通って下流側ホイールスペースへ
流れる。このような状態ではホイール９の温度が異常に
上昇するため、ロータの破壊の原因となる。また、ラビ
リンスパツキン間隙寸法ＧＲ。

はロータ変形量、及び、ケーシング変形量により変化す
るため、ガスタービン起動後、定常状態に達するまでの
間に時間的変化を生じることとなる。

第６図はガスタービン起動後のラビリンスパツキン間隙
寸法ＧＲの変化及びシール空気流量の変化の一例を示し
たものである。間隙寸法ＧＲは、ガスタービン起動直後
は大きいが１時間とともに、ロータの熱膨張及び遠心力
による半径方向伸びにより小さく変化する。ケーシング
温度が定常に達するのは、ロータよりも遅れるｔめ、起
動後二時間で間隙は最小になった後１間隙は少し広がり
、約五時間後には定常状態に達する。シール空気流量に
ついて見てみると、ラビリンスパツキンｆＭを流れる下
流側ホイールスペースシール空気量Ｆけ、第６図に示す
ように、間隙寸法ＧＲ，の変化に応じて増減し、起動時
に最大流量工となり、定常状態では間隙寸法の減少に応
じて流量も減少して。

流ｆＫとなる。起動時に燃焼ガスのホイールスペース流
入を防ぐｔめには、下流側ホイールスペースノール空気
最大流量Ｉに、上流側ホイールスペースシール空気流量
Ｊを加えｔ総流量Ｈをノズル６を通して流す必要があり
、従来はクール空気流量を一定としているため、定常状
態に達した後、下流側ホイールスペースシール空気Ａ１
ＦＦ１Ｋｔで減少するにもかかわらず、総置ｉ１Ｈは変
化せず、＠６図における斜線の部分の空気流量（定常状
態において（１−Ｋ）のｆＬ量）は無駄となっていた。

シール空気流量はガスターピ／の熱効率に大きく影響す
るため、本方式では、定常運転時に必要以上のシール空
気分流すことが避けられず、その余分な／−ル空気量の
分だけガスタービンの熱効率が低下するという欠点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、起動時に燃焼ガスのホイールスペース
への流入を防止し、かつ、定常状態に達した後の冷却空
気量を低減してガスタービンの熱効率を向上しうるガス
タービン冷却空気制一方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ガスタービンのホイールスペース温度を測定
し、その温度が一定値となるよう、あるいは、２定の設
定値以下となるよう、タービン部のホイールスペースシ
ール空気流量を制−することにより、起動時に燃焼ガス
のホイールスペースへの流入を防＋ｈＬ、定常状態に這
した後のホイールスペースクール空気量を少量に押え、
ガスタービンの熱効率の向上を図るものである。

〔発明の実施例〕

第１図、第２図、第３図に本発明の実施例を示す。

第１図においてダイヤフラム７の上流側側面に設置され
たサーモカップル１１により、ノズル６の上流側ホイー
ルスペースの雰囲気温度を検知し、温度信号１２はター
ビンノズル６及びタービンケーシング５を通って外部へ
送られ、弁コントローラ１３により流！調整弁制御信号
１４に変換されて流量調整弁１５をコントロールするこ
ととなる。

第２図に示すように、流量調整弁１５によってコンブレ
ラ丈１よりタービン３のホイールスペースへ送られるゾ
ール空気ａの流量を制御することが可能であり、ダイヤ
フラム７の内周ラビリンスパツキン間隙ＯＲの変化に係
わらず、ノズル６の上流側ホイールスペースの雰囲気温
度が一定となるよう、ホイールスペース温度によりシー
ル空気流針をコントロールする。第３図はダイヤフラム
上流側より主流ガスｂへ流出するシール仝気流蓋ＧＳと
ホイールスペース雰囲気温度Ｔｗの関係を示したもので
ある。本実施例では、ホイールスペース設定温度を４０
０Ｃとし、シール空気流量Ｇｓは、常に、この設定温度
を満足するように供給されるため、定常運転中には必要
な最少のシール仝気流量が流れることとなり、従来の場
合よりも。

シール空気派遣を減少させることが可能である。

また、起動途中でも、ホイールスペース塩度は設定温度
に維持されるため、高温ガスの逆流によるロータの損傷
を防止することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、起動時の燃焼ガスのホイールスペース
逆流を防止し、定常状態で運転中のタービンシール空気
流量を低減することが可能であり、ガスタービンのヰ能
及び信頼ヰを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
系統図、第３図は本実施例におけるシール空気流量とホ
イールスペース温度の関係を示す図、第４図は従来の系
統図、第５図は従来の断面図、第６図は従来の間隙寸法
及び冷却空気流量の時間変化を示すグラフである。 ５・・・タービンケーシング、６・・・タービンノズル
、７・・・ダイヤフラム％　８・・・動翼、９・・・ホ
イール、１０・・・ロータスペーサ、１１・・・サーモ
カップル、１３第　、３１！１ シールｑ気シ九量　Ｇｓ （ダイヤフラム上メ糺償ツシ＆、社量〕第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンプレッサより抽気したシール空気を、ガスター
   ビン外部より、タービンノズルの内部及び、前記タービ
   ンノズルの内周に結合されたダイヤフラム内部のシール
   空気流路を通し、ロータと前記ダイヤフラムの間の空間
   に流出させて、前記空間への燃焼ガスの流入を防止する
   構造のガスタービンにおいて、 前記空間の雰囲気温度を測定し、その前記空間の温度が
   一定値となるようあるいは一定の設定値以下となるよう
   前記空間のシール空気量を制御することを特徴とするガ
   スタービンシール空気制御方法。