KR101502258B1 - 가스 터빈 - Google Patents

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야스로 사카모토
에이사쿠 이토
스스무 와카조노
고이치 이시자카
유키노리 마치다
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 원통 형상의 배기 덕트(20) 내로 방출하는 추기관(1)을 구비하는 가스 터빈에 있어서, 상기 추기관(1)을 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치 하는 것으로 하였다.

Description

가스 터빈 {GAS TURBINE}
본 발명은, 가스 터빈에 관한 것이다.
종래, 가스 터빈에 있어서는, 기동시에 압축기의 기동 특성을 개선하기 위해 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기(抽氣)하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 추기관을 통해 방출하는 구성이 알려져 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 1 참조).
도 7은, 종래의 가스 터빈의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 종래의 가스 터빈은, 회전축을 중심으로 하여 회전하는 로터(10)와, 로터(10)측에 환 형상으로 장착된 복수매의 동익(11)과, 로터(10)의 주위를 덮는 터빈 케이싱(12)에 설치된 복수매의 정익(도시 생략)이, 로터(10)의 축 방향으로 교대로 배치되어 있고, 도 7 중에 화살표 F로 나타내는 이들을 통과하는 연소 가스의 유로인 연소 가스 유로(13)가 형성되어 있다. 각 동익(11) 및 각 정익은, 축 방향의 한 쌍으로 세트를 이루는 다단 구조로 되어 있다. 또한, 도 7에 있어서는, 이들 중 최종단, 즉, 최하류위측에 위치하는 동익(11)만을 도시하고 있다.
최종단의 동익(11)의 하류측에는, 배기 디퓨저(14)가 동축에 접속되어 있다. 배기 디퓨저(14)는, 내부에 연소 가스 유로(13)에 연속되고, 또한 점차 유로 단면적이 확대되는 연소 가스 유로(15)를 형성하는 배기 케이싱(16)과, 배기 케이싱(16) 내에 통과된 로터(10)를 축 지지하는 베어링(17)을 주위로부터 지지하는 복수매의 스트럿(18)과, 점검이나 정비시에 작업자가 통과하기 위한 맨홀(19)을 구비하고 있다. 배기 디퓨저(14)의 하류측에는, 원통 형상의 배기 덕트(20)가 동축에 접속되어 있다.
그리고, 종래의 가스 터빈에 있어서는, 추기관(100)이 배기 덕트(20) 내에 설치되어 있다.
일본 실용신안 출원 공개 평6-60738호 공보
그러나, 상술한 추기관(100)은, 배기 덕트(20) 내에 위치하고 있으므로, 도 7 중에 화살표 F로 나타내는 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하고 있다. 이로 인해, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실이 증대되어, 가스 터빈의 성능 저하의 요인으로 되어 있다.
이상의 점에서, 본 발명은, 기동시에 압축기의 기동 특성을 개선하기 위해 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관이 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제1 발명에 관한 가스 터빈은,
기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제2 발명에 관한 가스 터빈은, 제1 발명에 관한 가스 터빈에 있어서,
상기 추기관은, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 내부를 통해 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제3 발명에 관한 가스 터빈은, 제1 발명에 관한 가스 터빈에 있어서,
상기 추기관은, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 하류측 최근접부를 따르도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제4 발명에 관한 가스 터빈은, 제1 발명에 관한 가스 터빈에 있어서,
상기 추기관은, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 후방 모서리에 상기 추기관의 출구가 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제5 발명에 관한 가스 터빈은, 제1 발명에 관한 가스 터빈에 있어서,
로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되고, 주위 방향에 있어서 역 Y자 형상으로 배치되는 3개의 구조 부재를 구비하고,
상기 추기관은 상기 구조 부재의 내부를 통해 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제6 발명에 관한 가스 터빈은, 제1 발명에 관한 가스 터빈에 있어서,
상기 배기 덕트를 원통 형상으로 하고,
상기 배기 덕트의 하류측에 접속되는 단면이 각형인 각형 배기 덕트를 구비하고,
상기 추기관은, 상기 각형 배기 덕트의 입구측의 4 코너에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기동시에 압축기의 기동 특성을 개선하기 위해 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관이 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 2는 제2 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 3은 제3 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 제4 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 도 1에 A-A로 나타낸 단면에 있어서의 단면도이다.
도 5는 제5 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 6은 제5 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 도 5에 있어서의 B-B로 나타내는 단면에 있어서의 단면도이다.
도 7은 종래의 가스 터빈의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈을 실시하기 위한 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
제1 실시예
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈의 제1 실시예에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 가스 터빈은, 회전축을 중심으로 하여 회전하는 로터(10)와, 로터(10)측에 환 형상으로 장착된 복수매의 동익(11)과, 로터(10)의 주위를 덮는 터빈 케이싱(12)에 설치된 복수매의 정익(도시 생략)이, 로터(10)의 축 방향으로 교대로 배치되어 있고, 도 1 중에 화살표 F로 나타내는 이들을 통과하는 연소 가스의 유로인 연소 가스 유로(13)가 형성되어 있다. 각 동익(11) 및 각 정익은, 축 방향의 한 쌍으로 세트를 이루는 다단 구조로 되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 이들 중 최종단, 즉, 최하류위측에 위치하는 동익(11)만을 도시하고 있다.
최종단의 동익(11)의 하류측에는, 배기 디퓨저(14)가 동축에 접속되어 있다. 배기 디퓨저(14)는, 내부에 연소 가스 유로(13)에 연속되고, 또한 점차 유로 단면적이 확대되는 연소 가스 유로(15)를 형성하는 배기 케이싱(16)과, 배기 케이싱(16) 내에 통과된 로터(10)를 축 지지하는 베어링(17)을 주위로부터 지지하는 복수매의 스트럿(18)과, 점검이나 정비시에 작업자가 통과하기 위한 맨홀(19)을 구비하고 있다. 배기 디퓨저(14)의 하류측에는, 원통 형상의 배기 덕트(20)가 동축에 접속되어 있다.
본 실시예에 관한 가스 터빈은, 기동시에 압축기(도시 생략)의 기동 특성을 개선하기 위해 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트(20) 내로 방출하는 추기관(1)을 구비하고 있다.
그리고, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 있어서는, 추기관(1)을 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치하기 위해, 맨홀(19)의 내부를 통과하여, 추기관(1)의 출구가 배기 디퓨저(14)의 내경부(14a)에 있어서 하류측을 향해 설치되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 맨홀(19)의 내부에 추기관(1)을 통과시키는 경우를 예로 들어 설명하지만, 스트럿(18)의 내부에 추기관(1)을 통과시키도록 해도 되고, 이들 구조 부재 이외의 로터(10)를 축 지지하는 베어링(17)측과 접속되는 기존의 구조 부재의 내부에 추기관(1)을 통과시키도록 해도 된다.
따라서, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 따르면, 배기 덕트(20)의 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있어, 가스 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.
제2 실시예
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈의 제2 실시예에 대해 설명한다.
도 2는, 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 가스 터빈은, 제1 실시예에 관한 가스 터빈과 대략 마찬가지의 구성이지만, 추기관(1)을 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치하기 위해, 추기관(1)을 맨홀(19)의 하류측 최근접부를 따르도록 설치하고 있는 점이 다르다.
따라서, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 따르면, 배기 덕트(20)의 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있어, 가스 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.
제3 실시예
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈의 제3 실시예에 대해 설명한다.
도 3은, 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 가스 터빈은, 제1 실시예에 관한 가스 터빈과 대략 마찬가지의 구성이지만, 추기관(1)을 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치하기 위해, 맨홀(19)의 후방 모서리에 추기관(1)의 출구가 위치하도록 설치하고 있는 점이 다르다.
따라서, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 따르면, 배기 덕트(20)의 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있어, 가스 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 추기관(1)의 굽힘부를 제1, 제2 실시예와 같은 직각이 아닌, 둔각으로 굽힘으로써 추기관(1)의 압력 손실을 저감할 수 있다. 이로 인해, 기동시에 압축기로부터 적절한 양의 압축 공기를 추기할 수 있으므로, 압축기의 기동 특성을 보다 개선할 수 있다.
제4 실시예
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈의 제4 실시예에 대해 설명한다.
가스 터빈에 있어서는, 기동시의 압축기의 기동 특성을 보다 개선하기 위해 압축기의 전단 및 중간단에 접속되는 대직경의 저압의 추기관(1)(이하, 저압 추기관이라 함) 및 중간압의 추기관(1)(이하, 중간압 추기관이라 함)과, 압축기의 후단에 접속되는 소직경의 고압의 추기관(1)(이하, 고압 추기관이라 함)이 설치되는 경우가 있다.
도 4는, 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 도 1에 A-A로 나타낸 단면에 있어서의 단면도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 가스 터빈은, 제1 실시예에 관한 가스 터빈과 대략 마찬가지의 구성이지만, 맨홀(19)의 주위 방향에 있어서의 배치를 역 Y자 형상의 배치로 하고, 하반부측의 2개의 맨홀(19a, 19b)에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)을 통과시키고, 상반부측의 1개의 맨홀(19c)에 소직경의 고압 추기관(1c)을 통과시키는 것으로 하였다.
이와 같이, 작업이 비교적 용이한 하반부측의 2개의 맨홀(19a, 19b)에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)을 통과시키고, 작업이 곤란한 상반부측의 1개의 맨홀(19c)에 소직경의 고압 추기관(1c)을 통과시킴으로써, 가스 터빈 제조시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 상반부측의 1개의 맨홀(19c)에 소직경의 고압 추기관(1c)을 통과시키는 경우를 예로 들어 설명하지만, 하반부측의 2개의 맨홀(19a, 19b)에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)을 통과시킨 후, 여전히 하반부측의 2개의 맨홀(19a, 19b)에 간극이 있는 것 같으면, 이 간극에 소직경의 고압 추기관(1c)을 통과시키도록 해도 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 3개의 추기관(1)을 설치하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이 이외에도, 1개, 혹은 2개 또는 4개 이상의 복수의 추기관(1)을 설치하는 것으로 해도 된다.
따라서, 종래의 가스 터빈에 있어서, 대직경의 저압 추기관(1a) 및 중간압 추기관(1b)과 소직경의 고압 추기관(1c)과 같이 복수의 추기관(1)을 설치한 경우, 복수의 추기관(1)이 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하여, 압력 손실이 대폭 증대되게 되지만, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 따르면, 복수의 추기관을 설치한 경우라도 배기 덕트(20) 내의 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있어, 가스 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.
제5 실시예
이하, 본 발명에 관한 가스 터빈의 제5 실시예에 대해 설명한다.
가스 터빈의 후단에는, 보일러 등의 하류측의 설비와의 접속을 위해 단면이 각형인 배기 덕트(이하, 각형 배기 덕트라 함)가 접속되는 경우가 있다.
도 5는, 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 모식도이다. 또한, 도 6은 본 실시예에 관한 가스 터빈의 구성을 도시한 도 5에 있어서의 B-B로 나타내는 단면에 있어서의 단면도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 가스 터빈은, 제4 실시예에 관한 가스 터빈과 대략 마찬가지의 구성이지만, 원통 형상의 배기 덕트(20)의 하류측에 각형 배기 덕트(21)가 접속되어 있다.
그리고, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 있어서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 하측의 코너에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)의 출구를 배치하고, 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 상측의 코너에 소직경의 고압 추기관(1c)의 출구를 배치하는 것으로 하였다.
이와 같이, 작업이 비교적 용이한 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 하측의 코너에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)의 출구를 배치하고, 작업이 곤란한 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 상측의 코너에 소직경의 고압 추기관(1c)의 출구를 배치함으로써, 가스 터빈 제조시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 상측의 코너에 소직경의 고압 추기관(1c)의 출구를 배치하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 하측의 코너에 각각 대직경의 저압 추기관(1a)과 중간압 추기관(1b)의 출구를 배치한 후, 여전히 각형 배기 덕트(21)의 입구측의 하측의 코너에 간극이 있는 것 같으면, 이 간극에 소직경의 고압 추기관(1c)을 통과시키도록 해도 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 3개의 추기관(1)을 설치하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이 이외에도, 1개, 혹은 2개 또는 4개 이상의 복수의 추기관(1)을 설치하는 것으로 해도 된다.
따라서, 종래의 가스 터빈에 있어서, 대직경의 저압 추기관(1a) 및 중간압 추기관(1b)과 소직경의 고압 추기관(1c)과 같이 복수의 추기관(1)을 설치한 경우, 복수의 추기관(1)이 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하여, 압력 손실이 대폭 증대되게 되지만, 본 실시예에 관한 가스 터빈에 따르면, 복수의 추기관을 설치한 경우라도 배기 덕트(20) 내의 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하는 일이 없으므로, 배기 덕트(20) 내에 있어서의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있어, 가스 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 대직경의 저압 추기관(1a) 및 중간압 추기관(1b)과 소직경의 고압 추기관(1c)의 굽힘부를 제4 실시예와 같은 직각이 아닌, 둔각으로 굽힘으로써 대직경의 저압 추기관(1a) 및 중간압 추기관(1b)과 소직경의 고압 추기관(1c)의 압력 손실을 저감할 수 있다. 이로 인해, 기동시에 압축기로부터 적절한 양의 압축 공기를 추기할 수 있으므로, 압축기 기동 특성을 보다 개선할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 기동시에 압축기의 기동 특성을 개선하기 위해 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서 이용하는 것이 가능하다.
1 : 추기관
1a : 저압 추기관
1b : 중간압 추기관
1c : 고압 추기관
10 : 로터
11 : 동익
12 : 터빈 케이싱
13 : 연소 가스 유로
14 : 배기 디퓨저
14a : 배기 디퓨저 내경부
15 : 연소 가스 유로
16 : 배기 케이싱
17 : 베어링
18 : 스트럿
19 : 맨홀
20 : 배기 덕트
21 : 각형 배기 덕트
100 : 추기관

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
    상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 내부를 통해 설치되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.
  3. 기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
    상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 하류측 최근접부를 따르도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.
  4. 기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
    상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되는 구조 부재의 후방 모서리에 상기 추기관의 출구가 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.
  5. 기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
    로터를 축 지지하는 베어링측과 접속되고, 주위 방향에 있어서 역 Y자 형상으로 배치되는 3개의 구조 부재를 구비하고,
    상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 상기 구조 부재의 내부를 통해 설치되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.
  6. 기동시에 압축기의 압축 공기의 일부를 압축기로부터 추기하고, 추기한 공기를 배기 덕트 내로 방출하는 추기관을 구비하는 가스 터빈에 있어서,
    상기 배기 덕트를 원통 형상으로 하고,
    상기 배기 덕트의 하류측에 접속되는 단면이 각형인 각형 배기 덕트를 구비하고,
    상기 추기관은, 연소 가스의 주류의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 상기 각형 배기 덕트의 입구측의 4 코너에 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.
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