WO2015137010A1 - 排気室入口側部材、排気室、ガスタービンおよび最終段タービン動翼取出方法 - Google Patents

排気室入口側部材、排気室、ガスタービンおよび最終段タービン動翼取出方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust chamber inlet side member of a gas turbine, an exhaust chamber of a gas turbine, a gas turbine, and a final stage turbine blade extraction method of the gas turbine.
  • the gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine.
  • the compressor compresses the air taken in from the air intake to produce high-temperature and high-pressure compressed air.
  • the combustor generates high-temperature and high-pressure combustion gas by supplying fuel to the compressed air and burning it.
  • the turbine is configured by alternately arranging a plurality of turbine stationary blades and turbine rotor blades in a passage in a casing, and the turbine rotor blades are driven by combustion gas supplied to the passage, thereby generating a generator.
  • the rotor (rotating shaft) connected to the rotor is rotated.
  • the combustion gas that has driven the turbine is released into the atmosphere as exhaust gas in the exhaust chamber.
  • the gas turbine described in Patent Document 1 is shown with respect to a cooling structure of an exhaust chamber.
  • the exhaust chamber is disposed on the downstream side in the axial direction of the rotating shaft in the flow direction of the combustion gas with respect to the final stage turbine rotor blade of the gas turbine, and includes a casing wall and a strut.
  • the casing wall is formed in a cylindrical shape so as to form the outer shape of the exhaust chamber.
  • a plurality of struts are arranged in the circumferential direction on the radially inner side of the passenger compartment wall, and are connected to a bearing cover that houses a bearing portion that supports the rotating shaft.
  • the exhaust chamber is provided with a cylindrical outer diffuser disposed on the radially inner side of the casing wall and a cylindrical inner diffuser disposed on the radially outer side of the bearing cover.
  • an inlet on the upstream side in the axial direction of the flow direction of the combustion gas is arranged toward the final stage turbine blade.
  • the inlet on the upstream side in the axial direction is arranged toward the base end portion (blade root portion) of the final stage turbine rotor blade.
  • the outer diffuser and the inner diffuser have struts penetrating them, and through holes are connected by strut covers that cover the outer periphery of the struts.
  • the last stage turbine blade located on the most downstream side in the axial direction is provided with a tip shroud at the base end, and the tip shrouds of turbine blades adjacent in the circumferential direction mesh with each other.
  • the turbine rotor blade is attached by being inserted from the downstream side in the axial direction to the upstream side in the axial direction with respect to the turbine disk at the base end portion thereof.
  • the inner diffuser is arranged on the downstream side in the axial direction facing the base end of the final stage turbine blade.
  • the axial space between the inner diffuser and the inner diffuser is not large. Therefore, one notch is provided in the circumferential direction of the upstream end of the inner diffuser in the axial direction, and the blade is pulled out downstream in the axial direction using the notch, and one last stage turbine blade is provided. Removed one by one.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an exhaust chamber inlet side member, an exhaust chamber, a gas turbine, and a final stage turbine blade extraction method capable of easily taking out the final stage turbine blade.
  • the exhaust chamber inlet side member according to the first aspect of the present invention is provided with a plurality of members around the rotating shaft and with a plurality of stages in the axial direction in which the rotating shaft extends.
  • a turbine wall provided with a rotating turbine rotor blade is disposed adjacent to the downstream side of the turbine and formed in a cylindrical shape around the axis of the rotation shaft, and an inner peripheral surface of the vehicle chamber wall
  • An exhaust chamber inlet side member provided on an inlet side of the exhaust chamber divided into an upper half portion and a lower half portion in the circumferential direction, and the exhaust chamber inlet side member is disposed on the most downstream side in the axial direction.
  • the annular diffuser is formed annularly around the rotation shaft so as to form a part of the inner diffuser at a position opposed to the base end of the final stage turbine rotor blade in the axial direction, and is divided in the circumferential direction. It is provided detachably with respect to the inner diffuser.
  • the tip portions adjacent to each other in the circumferential direction are arranged in mesh with each other by opening the downstream side in the axial direction of each final stage turbine blade by being removed from the inner diffuser. Even for the final stage turbine blades, all the final stage turbine blades can be slid little by little in the axial direction and removed. As a result, the final stage turbine rotor blade can be easily taken out from the turbine.
  • the exhaust chamber inlet side member of the second invention is characterized in that, in the first invention, the member is divided into at least an upper half member and a lower half member in the circumferential direction.
  • the exhaust chamber inlet side member can be removed by being divided into at least an upper half member and a lower half member.
  • the number of parts to be removed can be reduced, and the working time for taking out the final stage turbine blade can be reduced.
  • the exhaust chamber inlet side member of the third invention is divided into a plurality of parts in the circumferential direction so as to pass through the combustion gas passage formed between the struts in the first or second invention. It is characterized by being.
  • this exhaust chamber inlet side member it is divided into a plurality of portions in the circumferential direction so as to be able to pass through the combustion gas passage between the struts, so that the exhaust chamber can be passed through without opening the exhaust chamber. It can be taken out from the downstream side in the axial direction of the exhaust chamber. That is, the exhaust chamber inlet side member and the final stage turbine blade can be taken out while leaving the exhaust chamber. As a result, the number of parts to be removed can be further reduced, and the work time for taking out the final stage turbine blade can be further reduced.
  • the exhaust chamber inlet side member according to a fourth aspect of the present invention is, in any one of the first to third aspects, formed with an axial dimension that is at least larger than the axial dimension of the blade root portion of the last stage turbine blade. It is characterized by.
  • each final stage turbine blade when the axial downstream side of each final stage turbine blade is opened by being removed from the inner diffuser, an area for sliding the final stage turbine blade to the axial downstream side is secured.
  • the final stage turbine rotor blade can be taken out reliably.
  • An exhaust chamber inlet side member is the exhaust chamber inlet-side member according to any one of the first to fourth aspects, wherein the axial direction fastening means fastened in the axial direction with respect to the inner diffuser on the radially inner side, A circumferential fastening means in which the members divided in the circumferential direction on the inner side in the direction are fastened in the circumferential direction, and an opening formed so as to communicate with the fastening means from the radially outer side.
  • the axial direction fastening means and the circumferential direction fastening means are arranged radially inside, and when removing the exhaust chamber inlet side member, each fastening is performed from the radially outside through the opening. Operate means.
  • the exhaust chamber inlet side member according to a sixth aspect of the present invention is the annular member according to any one of the first to fifth aspects, wherein the end portion on the downstream side in the axial direction is formed in an annular shape projecting radially inward. It has a collar part which attaches a means, and has a notch part corresponding to the peripheral direction position of the strut in the diameter direction inner peripheral end of the collar part.
  • the flow of the cooling air flowing in the strut cover is discharged to the combustion gas passage without being disturbed by the exhaust chamber inlet side member, so that the combustion gas flow is adversely affected during operation of the turbine. Can be prevented.
  • the exhaust chamber inlet side member according to a seventh aspect of the present invention is the member according to any one of the first to sixth aspects, wherein the exhaust chamber inlet side member projects radially inward on the upstream side in the axial direction, and a plurality of opening holes are arranged in the circumferential direction. It is characterized by having an adjusted plate.
  • the cooling air flowing in the strut cover forms a uniform flow in the circumferential direction and is discharged to the combustion gas passage by the opening hole of the adjustment plate, so that the combustion gas flow is disturbed. There is nothing.
  • the exhaust chamber inlet side member according to the eighth invention is characterized in that, in the seventh invention, the exhaust chamber inlet side member has a sealing portion which is provided at the protruding end of the adjusting plate and seals the radially inner space.
  • the sealing portion prevents a part of the combustion gas flowing through the combustion gas passage from entering the bearing portion side, thereby preventing the influence of the combustion gas on the bearing portion. Can do.
  • the exhaust chamber of the ninth invention is provided with a plurality of exhaust chambers around the rotating shaft and is provided with a plurality of stages in the axial direction in which the rotating shaft extends and rotates together with the rotating shaft.
  • a turbine wall provided with a moving blade is disposed adjacent to the downstream side of the turbine and is formed in a cylindrical shape around the axis of the rotating shaft, and along an inner peripheral surface of the vehicle chamber wall.
  • the tips adjacent to each other in the circumferential direction are arranged to mesh with each other. All the last stage turbine blades can be removed even with the last stage turbine blades. As a result, the final stage turbine blade can be easily taken out from the turbine.
  • a gas turbine according to a tenth aspect of the present invention supplies a combustor to compressed air compressed by a compressor and burns it, and sends the generated combustion gas to the turbine to rotate a rotating shaft.
  • the exhaust chamber of the ninth invention is applied.
  • the tips adjacent to each other in the circumferential direction are arranged to mesh with each other.
  • all the last stage turbine blades can be removed downstream in the axial direction.
  • the last stage turbine blade can be easily taken out or attached in a short period of time. For this reason, the work time for carrying out the regular inspection of the last stage turbine rotor blade can be reduced, and the operation stop time of the gas turbine can be reduced.
  • a final stage turbine blade extraction method is provided with a plurality of stages around a rotating shaft and a plurality of stages in the axial direction in which the rotating shaft extends.
  • a turbine wall provided with a turbine rotor blade that rotates together with a shaft, and a casing wall that is disposed adjacent to the downstream side of the turbine and that is formed in a cylindrical shape around the axis of the rotating shaft, and the interior of the casing wall
  • An outer annular diffuser that is provided along the circumferential surface and formed annularly around the rotation shaft, and an annular inner that is disposed inside the outer diffuser in the radial direction and forms a combustion gas passage between the outer diffuser.
  • a final stage turbine for taking out a final stage turbine rotor blade arranged on the most downstream side in the axial direction in a gas turbine provided with an exhaust chamber divided into an upper half part and a lower half part in the circumferential direction A moving blade extraction method, wherein a step of removing an upper half portion of the exhaust chamber and a part of the inner diffuser are formed at a position facing the base end portion of the final stage turbine moving blade on the downstream side in the axial direction.
  • the lower half member of the exhaust chamber inlet side member formed annularly around the rotation shaft and divided into at least an upper half member and a lower half member in the circumferential direction is connected to the inner diffuser in the lower half portion of the exhaust chamber. , Removing the lower half member of the exhaust chamber inlet side member from the open portion of the exhaust chamber, and removing all the final stages in which the downstream side in the axial direction is opened by removing the exhaust chamber inlet side member.
  • the final stage turbine rotor blades in a predetermined position in the circumferential direction of the bin rotor blades are slid in the axial direction to remove the final stage turbine rotor blades, and the removed last stage turbine rotor blades are Removing from the open part of the upper half of the exhaust chamber.
  • the final stage turbine blade extraction method is a turbine blade provided with a plurality of stages around the rotation shaft and provided with a plurality of stages in the axial direction in which the rotation shaft extends to rotate together with the rotation shaft.
  • a casing wall disposed adjacent to the downstream side of the turbine and formed in a cylindrical shape around the axis of the rotation shaft, and an inner peripheral surface of the casing wall.
  • An outer diffuser formed annularly around the rotation shaft, an annular inner diffuser disposed inside the outer diffuser in the radial direction and forming a combustion gas passage with the outer diffuser, and the outer diffuser, A plurality of circumferentially arranged bearings between the inner diffusers and an annular bearing cover that covers the bearing portion of the rotary shaft and a strut that connects between the casing walls; and a circumferential direction
  • An annular diffuser is formed around the rotating shaft and formed between the struts so as to form a part of the inner diffuser at a position facing the base end of the stage turbine rotor blade on the downstream side in the axial direction.
  • a step of removing through the combustion gas passage, a step of sliding the last stage turbine blades to remove each of the last stage turbine blades, and the removed last stage turbine The bottle blades be between the struts, characterized in that it comprises a taking out through the combustion gas passage.
  • the exhaust chamber inlet side member is removed from the inner diffuser and the axial downstream side of each final stage turbine blade is opened, so that the tips adjacent to each other in the circumferential direction Even if the final stage turbine rotor blades are arranged in mesh with each other, all the final stage turbine rotor blades can be slid little by little in the axial direction and removed.
  • the exhaust chamber inlet side member divided into a plurality of pieces in the circumferential direction and having a size capable of passing through the combustion gas passage formed between the struts is removed from the inner diffuser. The removed last stage turbine blade can be taken out between the struts and through the combustion gas passage. As a result, the final stage turbine rotor blade can be easily taken out without opening the entire exhaust chamber.
  • the exhaust chamber inlet-side member is a shaft that is fastened in the axial direction with respect to the inner diffuser on the radially inner side.
  • Direction fastening means circumferential fastening means for fastening the circumferentially divided members in the circumferential direction, and openings formed to communicate with the fastening means from the radially outer side
  • each fastening means is operated from the radially outer side through the opening.
  • the axial direction fastening means and the circumferential direction fastening means are arranged radially inside, and when removing the exhaust chamber inlet side member from the radially outside through the opening, Operate each fastening means.
  • the final stage turbine blade can be easily taken out.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust chamber in the gas turbine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an AA arrow view in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic view showing a tip shroud.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a positional relationship between turbine blades.
  • FIG. 5 is a perspective view of an exhaust chamber inlet side member in the gas turbine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a process diagram of a method of removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a process diagram of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a process diagram of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of an exhaust chamber inlet side member in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart of a method of removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a process diagram of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a process diagram of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the present embodiment.
  • the gas turbine 100 includes a compressor 101, a combustor 102, a turbine 103, an exhaust chamber 134, and a rotor 104 that is a rotating shaft. Further, the gas turbine 100 is arranged in the order of the compressor 101, the combustor 102, the turbine 103, and the exhaust chamber 134 along the axis R that is the center of the rotor 104 from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the cooling air. Is arranged.
  • the axial direction refers to a direction extending along the axis R and parallel to the axis R
  • the radial direction refers to a direction orthogonal to the axis R
  • the circumferential direction is centered on the axis R. As the circumferential direction perpendicular to the radial direction.
  • Compressor 101 compresses air to generate compressed air.
  • a compressor stationary blade 113 and a compressor moving blade 114 are provided in a compressor casing 112 having an air intake port 111 for taking in air.
  • a plurality of compressor vanes 113 are attached to the compressor casing 112 side and arranged in the circumferential direction.
  • a plurality of compressor blades 114 are attached to the rotor 104 side and arranged in the circumferential direction.
  • the compressor stationary blades 113 and the compressor rotor blades 114 are alternately provided in the axial direction.
  • the combustor 102 generates high-temperature and high-pressure combustion gas by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 101.
  • a plurality of (for example, 16) combustors 102 are arranged in a ring shape around the rotor 104 that is a rotating shaft.
  • the turbine 103 generates rotational power by the combustion gas generated by the combustor 102.
  • a turbine stationary blade 132 and a turbine rotor blade 133 are provided in a casing casing 131.
  • a plurality of turbine vanes 132 are attached to the casing casing 131 side and arranged in the circumferential direction.
  • a plurality of turbine rotor blades 133 are attached to the rotor 104 side and arranged in the circumferential direction.
  • These turbine stationary blades 132 and turbine rotor blades 133 are provided alternately along the axial direction.
  • the rotor 104 is rotatably provided about the axis R with the end on the compressor 101 side supported by the bearing 141 and the end on the exhaust chamber 134 supported by the bearing 142.
  • the rotor 104 is connected to a drive shaft of a generator (not shown) at the end on the compressor 101 side.
  • the air taken in from the air intake port 111 of the compressor 101 is compressed by passing through a plurality of compressor stationary blades 113 and compressor blades 114, thereby compressing at a high temperature and high pressure. It becomes air.
  • the compressed air is mixed with fuel in the combustor 102 and burned, whereby high-temperature and high-pressure combustion gas is generated.
  • the combustion gas passes through the turbine stationary blade 132 and the turbine rotor blade 133 of the turbine 103, so that the rotor 104 is rotationally driven. Electric power is generated by applying rotational power to the generator connected to the rotor 104.
  • the combustion gas after rotationally driving the rotor 104 is discharged out of the system as exhaust gas in the exhaust chamber 134.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust chamber in the gas turbine according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a view taken along the line AA in FIG.
  • the exhaust chamber 134 has a casing wall 1 that forms its outer shape.
  • the exhaust chamber 134 includes a bearing cover 2 disposed on the radially inner side of the casing wall 1, and a strut 3 that connects the casing wall 1 and the bearing cover 2.
  • the exhaust chamber 134 includes an outer diffuser 4 provided along the inner peripheral surface of the vehicle interior wall 1, an inner diffuser 5 provided along the outer peripheral surface of the bearing cover 2, which is further disposed on the radially inner side thereof, A strut cover 6 that connects the outer diffuser 4 and the inner diffuser 5 and covers the outer periphery of the strut 3 is provided.
  • the casing wall 1 is a member that forms an outer shape of the exhaust chamber 134 in a cylindrical shape formed around the rotor 104 around the axis R.
  • the vehicle interior wall 1 is disposed adjacent to the axial direction on the downstream side of the vehicle interior casing 131.
  • the bearing cover 2 is a member that is disposed inside the casing wall 1 in the radial direction and has a cylindrical shape formed around the rotor 104 around the axis R.
  • the bearing cover 2 supports the bearing portion 142 by accommodating the bearing portion 142 of the rotor 104 therein.
  • the strut 3 has one end 3 ⁇ / b> A coupled to the outer peripheral surface of the bearing cover 2 and the other end 3 ⁇ / b> B coupled to the passenger compartment wall 1. That is, the casing wall 1 and the bearing cover 2 are connected by the strut 3.
  • the strut 3 extends from the one end 3A to the other end 3B so as to incline in a tangential direction around the axis R as it goes radially outward, and a plurality of struts 3 (six in this embodiment) are spaced apart in the circumferential direction. ) Is provided.
  • the outer diffuser 4 is provided along the inner peripheral surface of the passenger compartment wall 1 on the radially inner side of the passenger compartment wall 1 and has a substantially cylindrical shape formed in an annular shape around the rotor 104 around the axis R. It is a member.
  • the outer diffuser 4 is penetrated by the strut 3.
  • the inner diffuser 5 is provided along the outer peripheral surface of the bearing cover 2 on the outer side in the radial direction of the bearing cover 2, and is a member having a substantially cylindrical shape formed in an annular shape around the rotor 104 around the axis R. .
  • the inner diffuser 5 is penetrated by the strut 3.
  • the cylindrical space surrounded by the inner diffuser 5 and the outer diffuser 4 forms a combustion gas passage G through which the combustion gas passes.
  • the dynamic pressure of the combustion gas after the rotor 104 is driven to rotate can be reduced. It has a function to convert pressure.
  • the strut cover 6 is a member that covers the outer periphery of the strut 3, and has a function of taking cooling air from the outside of the exhaust chamber 134 and flowing the cooling air around the outer periphery of the strut 3 to cool the strut 3.
  • the cooling air that has cooled the strut 3 cools internal members such as the bearing cover 2 and is discharged to the combustion gas passage G.
  • six struts 3 are arranged and each is covered with a strut cover 6 to connect the outer diffuser 4 and the inner diffuser 5. Therefore, as shown in FIG. 3, the combustion gas passage G between the outer diffuser 4 and the inner diffuser 5 is also formed between the adjacent strut covers 6.
  • the exhaust chamber 134 configured in this way is formed by dividing into two upper half parts 134A and lower half parts 134B on the horizontal plane with reference to the axis R (see FIG. 3). Further, the upstream end of the outer diffuser 4 faces the tip shroud at the tip of the final stage turbine blade 133 with respect to the final stage turbine blade 133 arranged on the most downstream side in the axial direction in the turbine 103, and the inner diffuser. 5 is opposed to the base end (blade root) of the final stage turbine rotor blade 133.
  • the final stage turbine blade 133 is attached to a turbine disk 104 a in which a member on the radially inner side of the base end is formed integrally with the rotor 104.
  • FIG. 4A is a schematic view showing the tip shroud in an assembled state
  • FIG. 4B is a view showing the positional relationship of the turbine rotor blades in the process of removing the turbine rotor blades.
  • the tip shrouds 133b adjacent to each other at the tip of the blades are formed in a hook shape with a predetermined gap between the adjacent dividing surfaces 133c in the circumferential direction.
  • the contact surface 133d is formed at the central portion in the axial direction of the dividing surface 133c and having an inclination with respect to the axial direction so that the chip shrouds 133b come into contact with each other.
  • a contact surface circumferential length L larger than the circumferential maximum clearance CL may be provided in order to maintain the contact length of the contact surface 133d.
  • the circumferential maximum clearance CL is defined by moving the proximal end portions (blade root portions 133a) of adjacent blades slightly in the circumferential direction by the clearance of the blade root portion 133a. This refers to the maximum clearance formed on the dividing surface 133c of 133b. In the case of such a blade, as shown in FIG.
  • the predetermined turbine blade 133 is moved along the contact surface 133d in a direction away from the reference blade in the circumferential direction with respect to the reference final stage turbine blade 133.
  • the predetermined turbine blade 133 moves by the maximum clearance CL in the circumferential direction, and moves by the axial movement distance LW downstream in the axial direction.
  • the adjacent turbine blades 133 are moved one after another by the same operation, and the turbine blades 133 arranged on the entire circumference in the circumferential direction are moved, so that the blade can be taken out from the base end portion (blade root portion 133a). It becomes.
  • the blade root axial width W axial dimension
  • the cumulative length of the axial movement distance LW of the adjacent last stage turbine blade 133 that makes one turn in the circumferential direction from the reference blade is the blade root portion. If the axial width W (axial dimension) is exceeded, all the final stage turbine blades 133 can be taken out.
  • each turbine blade 133 is moved little by little along the contact surface 133d in the axial direction and the circumferential direction, and the entire turbine blade 133 is moved so as to be pushed in the downstream direction in the axial direction, the blades can be removed. Is possible.
  • slide movement the operation of moving the turbine rotor blade 133 in the circumferential direction and the axial direction along the contact surface 133d of the tip shroud 133b is referred to as slide movement.
  • the rotor (rotary shaft) 104 is rotated to move the final stage turbine rotor blade to a predetermined position (for example, the highest position in the circumferential direction), and the turbine operation is performed at the predetermined position.
  • the slide movement of the wing may be performed.
  • FIG. 5 is a perspective view of an exhaust chamber inlet side member in the gas turbine according to the present embodiment.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is provided as an upstream end portion of the inner diffuser 5 and is configured to be detachable from the inner diffuser 5.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is a cylindrical member formed in an annular shape around the rotor 104 around the axis R.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is formed in an annular shape at a portion that is an inlet for the flow of combustion gas (exhaust gas) in the exhaust chamber 134 and an outlet for the flow of combustion gas from the turbine 103. It is also called the entrance ring.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is formed such that its axial dimension (width) is larger than the axial dimension of the blade root 133a of the final stage turbine rotor blade 133.
  • the exhaust chamber 134 is formed in an annular shape with respect to the axis R of the rotor (rotating shaft) 104, and is formed by dividing the upper half portion 134A and the lower half portion 134B into two in a horizontal plane (see FIGS. 2 and 3). ). Further, as shown in FIG. 5, the exhaust chamber inlet side member 10 is also formed in an annular shape with respect to the axis R of the rotor (rotating shaft) 104, and is divided into two parts, an upper half member 10A and a lower half member 10B, on a horizontal plane. Is formed.
  • the upper half member 10A and the lower half member 10B are fastened by the circumferential fastening means 20 at the mutually divided portions.
  • the circumferential fastening means 20 is configured by bolts and nuts extending along the axial direction and penetrating along the circumferential direction with respect to the rib 10a protruding radially inward.
  • the upper half member 10 ⁇ / b> A and the lower half member 10 ⁇ / b> B are connected to each other in a ring shape by the ribs 10 a being fastened by the circumferential fastening means (bolts and nuts) 20.
  • the upper half member 10A and the lower half member 10B are fastened to the inner diffuser 5 by the axial fastening means 21 as shown in FIGS. That is, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, a rib (ridge part) 5 b that protrudes radially inward along the circumferential direction is provided at the upstream end in the axial direction on the inner diffuser 5 side. A rib 10b protruding radially inward along the circumferential direction is provided so as to face the rib 5b in the axial direction at the axially downstream end on the side.
  • the axial fastening means 21 is composed of bolts and nuts.
  • the upper half member 10 ⁇ / b> A and the lower half member 10 ⁇ / b> B are formed with openings 10 c so that the circumferential fastening means 20 and the axial fastening means 21 can be accessed from the outside in the radial direction.
  • the opening 10c is closed by a lid member (not shown) during operation of the gas turbine 100.
  • the rib (bump) 5 b attached to the inner diffuser 5 has an inner circumferential end along the circumferential direction of the rib 5 b corresponding to the circumferential position of the strut 3.
  • a notch 5h that is recessed radially outward from the radially inner peripheral end is formed.
  • the rib 10b adjacent to the upstream side in the axial direction of the rib 5b is located at a position corresponding to the circumferential position of the notch 5h along the circumferential direction at the radially inner peripheral end.
  • a notch 10h is formed.
  • the notch 5h and the notch 10h are notches penetrating in the axial direction of substantially the same size.
  • the notch portion 5 h and the notch portion 10 h are provided, so that the cooling air flowing in the strut cover 6 flows upstream in the axial direction toward the exhaust chamber inlet side member 10. In the process of flowing, the flow of the cooling air is not disturbed because it flows through the notch 5h and the notch 10h without being obstructed by the rib 5b and the rib 10b.
  • the upper half member 10A and the lower half member 10B of the exhaust chamber inlet side member 10 connected to the inner diffuser 5 are upstream end portions of the inner diffuser 5 as a part of the inner diffuser 5 as shown in FIG.
  • the combustion gas passage G is formed together with the outer diffuser 4 to constitute the exhaust chamber 134 of the gas turbine 100.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 has an adjustment plate 10d as shown in FIGS.
  • the adjustment plate 10d protrudes inward in the radial direction on the upstream side in the axial direction, is provided in an annular shape around the rotor 104, and a plurality of opening holes 10e are arranged in the circumferential direction.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 has a sealing portion 10f. The sealing portion 10f is provided at the protruding end of the adjustment plate 10d and abuts against a cover member 2a connected to a bearing cover 2 provided on the radially inner side of the inner diffuser 5 to thereby provide a radially inner space. It is to be sealed.
  • the adjusting plate 10d has a function of reducing the amount of cooling air when the cooling air flowing on the outer periphery of the strut 3 is discharged to the combustion gas passage G. Thereby, even if the gas pressure of the combustion gas passage G varies in the circumferential direction, the amount of cooling air discharged from the opening hole 10e is reduced to some extent, so that the amount of cooling air discharged into the combustion gas varies in the circumferential direction. It is possible to prevent the combustion gas flow from being disturbed. Further, the sealing portion 10f prevents the combustion gas from entering the bearing portion 142 side of the inner diffuser 5.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the present embodiment.
  • 7 to 9 are process diagrams of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the present embodiment.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is removed from the inner diffuser 5 when the final stage turbine blade 133 is taken out.
  • the circumferential fastening means (bolts and nuts) 20 are removed, and the connection between the upper half member 10A and the lower half member 10B of the exhaust chamber inlet side member 10 is disconnected (step S1).
  • the upper half 134A of the exhaust chamber 134 is cut off from the lower half 134B, and the upper half of the exhaust chamber 134 is opened (step S2). Specifically, as shown in FIGS. 2 and 7, the upper half portion 134 ⁇ / b> A of the exhaust chamber 134, from the state shown in FIG. 2, the vehicle compartment wall 1, the outer diffuser 4, the strut 3, and the strut cover described above. 6. Remove the inner diffuser 5, the bearing cover 2, and the bearing portion 142. FIG. 7 shows a state where the upper half compartment is opened.
  • the upper half member 10 ⁇ / b> A of the exhaust chamber inlet side member 10 may be removed integrally with the inner diffuser 5, or may be separated from the inner diffuser 5 by removing the bolt that is the axial fastening means 21.
  • the lower half compartment of the exhaust chamber 134 is installed, and the compartment wall 1 of the lower half compartment, the outer diffuser 4, the strut 3, the strut cover 6, the inner diffuser 5, the bearing cover 2, and The bearing portion 142 is in a state where it is assembled to the lower half portion 134B. Therefore, the rotor 104 is rotatably supported.
  • the axial fastening means (bolts and nuts) 21 shown in FIG. 5 for fixing the lower half member 10B to the inner diffuser 5 are removed, and as shown in FIG. 8, the exhaust chamber inlet side shown in FIG.
  • the lower half member 10B of the member 10 is separated from the inner diffuser 5 and removed from the lower half portion 134B of the exhaust chamber 134 (step S3).
  • a portion surrounded by a one-dot chain line in FIG. 8 indicates a corresponding portion in step S3.
  • the lower half member 10B of the exhaust chamber inlet side member 10 separated from the inner diffuser 5 is rotated in the circumferential direction around the axis R and is extracted from the upper half of the opened exhaust chamber 134.
  • step S4 all the final stage turbine blades 133 are slid little by little along the axis R from the state shown in FIG. Remove from the unit (step S4).
  • the part enclosed with the dashed-dotted line of FIG. 9 shows the applicable location of step S4.
  • the final stage turbine blade 133 is removed downstream in the axial direction (step S5).
  • the drawn last stage turbine blade 133 is taken out from the upper half of the opened exhaust chamber 134.
  • the tip end portions (chip shrouds 133 b) adjacent to each other in the circumferential direction are removed by opening the downstream side in the axial direction of each final stage turbine rotor blade 133 by being removed from the inner diffuser 5. Even if the last stage turbine blades 133 are meshed with each other, all the last stage turbine blades 133 are slid little by little in the axial direction and removed from the base end of the turbine disk 104a. Can do. As a result, the final stage turbine rotor blade 133 can be easily taken out by removing only the upper half part 134A without removing the entire exhaust chamber 134.
  • exhaust chamber inlet side member 10 of the present embodiment is divided into at least an upper half member 10A and a lower half member 10B in the circumferential direction so as to be easily disassembled and assembled.
  • the upper half member 10A when removing the upper half portion 134A of the exhaust chamber 134, the upper half member 10A can be removed as a unit.
  • the upper half member 10A of the exhaust chamber inlet side member 10 is removed together with the upper half portion 134A of the exhaust chamber 134, and the lower half member 134 of the exhaust chamber inlet side member 10 is removed from the lower half portion 134B of the exhaust chamber 134 left thereafter. 10B can be removed. Therefore, it is possible to reduce the number of parts to be removed and reduce the work time for taking out the final stage turbine blade 133.
  • the axial width of the exhaust chamber inlet side member 10 of the present embodiment is formed to have an axial dimension that is at least larger than the axial dimension (blade root axial width W) of the blade root 133a in the final stage turbine rotor blade 133. ing.
  • each final stage turbine blade 133 when the axial downstream side of each final stage turbine blade 133 is opened by being removed from the inner diffuser 5, the final stage turbine blade 133 is slid to the downstream side in the axial direction.
  • the region to be secured can be secured, and the final stage turbine rotor blade 133 can be reliably taken out.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 of the present embodiment is divided into an axial fastening means 21 fastened in the axial direction with respect to the inner diffuser 5 on the radial inner side of the inner diffuser 5 and a circumferential direction on the radial inner side. And a circumferential fastening means 20 fastened to each other, and an opening 10c formed so as to communicate (access to) each fastening means from the outside in the radial direction.
  • the axial direction fastening means 21 and the circumferential direction fastening means 20 are arranged on the radially inner side of the inner diffuser 5.
  • the opening 10 c is used.
  • Each fastening means is operated from outside in the radial direction via
  • the axial fastening means 21 and the circumferential fastening means 20 are disposed radially inward from the inner diffuser 5 and there are no obstacles in the combustion gas passage G. Therefore, the flow of the combustion gas is not disturbed, A situation that adversely affects the operation of the turbine 103 can be prevented.
  • the present embodiment is for obtaining the effect of easily taking out the final stage turbine blade 133 with respect to the first embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the same reference numerals are given to the same portions as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted, and only the portions improved from the first embodiment will be described by adding new symbols.
  • FIG. 10 is a perspective view of an exhaust chamber inlet side member in the gas turbine according to the present embodiment.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is formed in an annular shape around the rotor 104, and is divided into a plurality of portions in the circumferential direction so as to be able to pass through the combustion gas passage G between the struts 3 (strut covers 6).
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is formed by being divided into an upper half member 10A and a lower half member 10B in a horizontal plane with respect to the axis R of the rotation axis, and the upper half member 10A and the lower half member 10B is divided into three equal parts and formed as divided members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, 10Bc in six equal parts in the circumferential direction.
  • the divided members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, 10Bc are fastened by the circumferential fastening means 20 at the mutual divided portions.
  • the circumferential fastening means 20 is constituted by bolts and nuts penetrating along the circumferential direction with respect to the rib 10a extending along the axial direction and projecting radially inward in each divided member.
  • the dividing members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, and 10Bc are connected to each other in a ring shape by the ribs 10a being fastened by the circumferential fastening means (bolts and nuts) 20.
  • the divided members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, and 10Bc are fastened to the inner diffuser 5 by the axial fastening means 21 as shown in FIGS.
  • the axial fastening means 21 is composed of bolts and nuts, and on the inner diffuser 5 side, protrudes radially inward in the circumferential direction along the circumferential direction, and an exhaust chamber inlet side member. It is constituted by axial fastening means (bolts, nuts) 21 penetrating along the axial direction with respect to the rib 10b protruding radially inward along the circumferential direction so as to face the rib 5b in the axial direction on the 10th side.
  • the divided members 10 ⁇ / b> Aa, 10 ⁇ / b> Ab, 10 ⁇ / b> Ac, 10 ⁇ / b> Ba, 10 ⁇ / b> Bb, and 10 ⁇ / b> Bc are connected to the inner diffuser 5 with the ribs 5 b and the ribs 10 b being fastened by the axial fastening means (bolts and nuts) 21. Further, as shown in FIG.
  • the divided members 10 ⁇ / b> Aa, 10 ⁇ / b> Ab, 10 ⁇ / b> Ac, 10 ⁇ / b> Ba, 10 ⁇ / b> Bb and 10 ⁇ / b> Bc have an opening 10 c so that the circumferential fastening means 20 and the axial fastening means 21 can be accessed from the radially outer side. Is formed.
  • the opening 10c is closed by a lid member (not shown) during operation of the gas turbine 100.
  • the divided members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, 10Bc of the exhaust chamber inlet side member 10 connected to the inner diffuser 5 are part of the inner diffuser 5 as shown in FIG.
  • An upstream end portion is formed, and a combustion gas passage G is formed together with the outer diffuser 4 to constitute an exhaust chamber 134 of the gas turbine 100.
  • the exhaust gas adjacent to the upstream side in the axial direction of the rib (rib) 5b provided at the upstream end in the axial direction of the inner diffuser 5 is used.
  • a notch 10 h is formed in the rib 10 b of the chamber inlet side member 10 along the circumferential direction at the radially inner peripheral end.
  • the position in the circumferential direction of the notch 10h corresponds to the position in the circumferential direction of the notch 5h, and corresponds to the position in the circumferential direction of the strut 3 as in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the present embodiment.
  • 12 and 13 are process diagrams of a method for removing the last stage turbine rotor blade in the gas turbine according to the present embodiment.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is removed from the inner diffuser 5 when the final stage turbine blade 133 is taken out.
  • the circumferential fastening means (bolts, nuts) 20 and the axial fastening means (bolts, nuts) 21 are removed, and the exhaust chamber inlet side member 10 shown in FIG. 2 is divided.
  • the members 10Aa, 10Ab, 10Ac, 10Ba, 10Bb, 10Bc are removed from the inner diffuser 5 and taken out from the downstream side in the axial direction of the exhaust chamber 134 through the strut 3 (strut cover 6) (step S21).
  • the part enclosed with the dashed-dotted line of FIG. 12 shows the applicable location of step S21.
  • the casing wall 1, the outer diffuser 4, the strut 3, the strut cover 6, the inner diffuser 5, the bearing cover 2, and the bearing portion 142 that constitute the casing of the exhaust chamber 134 are left in the exhaust chamber 134 as they are.
  • the cabin is not open. For this reason, the state which supported the rotor 104 rotatably is maintainable.
  • the final stage turbine rotor blade 133 is arranged with the tip portions (chip shrouds 133b) adjacent to each other in the circumferential direction being arranged, but by adjusting the clearance of the blade root portion 133a, The turbine rotor blade 133 can be removed from the base end by slidingly moving the blade little by little along the blade contact surface 133d of the tip shroud 133b and successively moving adjacent blades.
  • the drawn last stage turbine blade 133 is taken out from the downstream side in the axial direction of the exhaust chamber 134 through the combustion gas passage G between the struts 3 (strut cover 6).
  • the tip end portions (chip shrouds 133 b) adjacent to each other in the circumferential direction are removed by opening the downstream side in the axial direction of each final stage turbine rotor blade 133 by being removed from the inner diffuser 5. Even if the last stage turbine blades 133 are meshed with each other, all the last stage turbine blades 133 are slid little by little in the axial direction and removed from the base end of the turbine disk 104a. Can do. As a result, the final stage turbine blade 133 can be easily taken out without opening the exhaust chamber 134.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 of the present embodiment is formed in an annular shape around the rotor (rotating shaft) 104 and has a size that can pass through the combustion gas passage G between the struts 3. It is formed in the axial width of the member 10 or is divided into a plurality in the circumferential direction.
  • the exhaust chamber inlet side member 10 is divided into a plurality of portions in the axial width or circumferential direction of the exhaust chamber inlet side member 10 so as to be able to pass through the combustion gas passage G between the struts 3.
  • the exhaust chamber 134 can be taken out from the downstream side in the axial direction of the exhaust chamber 134 without opening the exhaust chamber 134. That is, the exhaust chamber inlet side member 10 and the final stage turbine rotor blade 133 can be taken out while leaving the exhaust chamber 134.
  • the number of parts to be removed can be further reduced as compared with the first embodiment, and the working time for taking out the final stage turbine blade 133 can be further reduced.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the same concept can be applied to at least an example in which the entire exhaust chamber inlet side member 10 is divided into three or more in the circumferential direction.
  • the other structures are the same as those in the first embodiment, and the operations and effects are the same as those in the first embodiment. .

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Abstract

 最終段タービン動翼を容易に取り出すこと。すなわち、軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼(133)の基端に軸方向下流側で対向する位置において内側ディフューザ(5)の一部を形成するようにロータ(104)廻りに環状に形成され、かつ周方向に分割されて内側ディフューザ(5)に対して着脱可能に設けられ、内側ディフューザ(5)から取り外された場合に、各最終段タービン動翼(133)における軸方向下流側を開放する排気室入口側部材(10)を備える。

Description

排気室入口側部材、排気室、ガスタービンおよび最終段タービン動翼取出方法
 本発明は、ガスタービンの排気室入口側部材、ガスタービンの排気室、ガスタービンおよびガスタービンの最終段タービン動翼取出方法に関する。
 ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮させることで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスとする。タービンは、ケーシング内の通路に複数のタービン静翼およびタービン動翼が交互に配設されて構成されており、前記通路に供給された燃焼ガスによりタービン動翼が駆動されることで、発電機に連結されたロータ(回転軸)を回転駆動する。タービンを駆動した燃焼ガスは、排気室において排気ガスとして大気に放出される。
 従来、例えば、特許文献1に記載のガスタービンは、排気室の冷却構造について示されている。排気室は、ガスタービンの最終段タービン動翼に対して燃焼ガスの流れ方向で回転軸の軸方向下流側に配置され、車室壁とストラットとを備える。車室壁は、排気室の外形を形成するように筒状に形成されている。ストラットは、車室壁の径方向内側において周方向に複数配置され、回転軸を支持する軸受部が収容される軸受カバーに接続されている。また、排気室は、車室壁の径方向内側に配置された筒状の外側ディフューザと、軸受カバーの径方向外側に配置された筒状の内側ディフューザとが設けられている。外側ディフューザは、燃焼ガスの流れ方向の軸方向上流側となる入口が、最終段タービン動翼に向けて配置されている。内側ディフューザは、軸方向上流側となる入口が、最終段タービン動翼の基端部(翼根部)に向けて配置されている。また、外側ディフューザおよび内側ディフューザは、ストラットが貫通し、当該ストラットの外周を覆うストラットカバーで貫通穴が接続されている。
特開2013-57302号公報
 特許文献1に示されるガスタービンにおいて、最も軸方向下流側にある最終段タービン動翼は、その基端部にチップシュラウドが備えられ、周方向に隣接するタービン動翼のチップシュラウド同士が互いに噛み合った構造として、翼振動を抑えている。また、タービン動翼は、その基端部においてタービンディスクに対して軸方向下流側から軸方向上流側に挿し込まれて取り付けられている。また、最終段タービン動翼をタービンから取り出す場合は、周方向に隣接する翼との間のクリアランスを拡げて、軸方向下流側に移動させることで、タービン動翼が1枚ずつタービンディスクから取り外される。一方、最終段タービン動翼の軸方向下流側にある排気室は、内側ディフューザが最終段タービン動翼の基端部に対向して軸方向下流側に配置されているが、最終段タービン動翼と内側ディフューザとの間の軸方向のスペースは大きくない。そのため、内側ディフューザの軸方向上流側端の周方向に、一箇所だけ切欠き部を設け、その切欠き部を利用して翼を軸方向下流側に引き出して、最終段タービン動翼を1枚ずつ取り外している。
 ところで、近年では、最終段タービン動翼のチップシュラウドの形状によっては、上述のように最終段タービン動翼を1枚ずつ移動させてタービンディスクから取り外すことが困難な場合がある。このような場合、全ての最終段タービン動翼を少しずつ周方向および軸方向に同時に移動させて、最終段タービン動翼の全体を軸方向下流側に押し出すようにタービンディスクから取り外す必要がある。しかし、最終段タービン動翼が内側ディフューザの上流端と干渉して、最終段タービン動翼のタービンからの取り出しが出来ないという問題があった。
 本発明は上述した課題を解決するものであり、最終段タービン動翼を容易に取り出すことのできる排気室入口側部材、排気室、ガスタービンおよび最終段タービン動翼取出方法を提供することを目的とする。
 上述の目的を達成するために、第1の発明の排気室入口側部材は、回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、を備え、周方向に上半部と下半部とに分割された排気室の入口側に設けられる排気室入口側部材であって、該排気室入口側部材は、軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼の基端部に対して軸方向下流側の対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように前記回転軸廻りに環状に形成され、かつ周方向に分割されて前記内側ディフューザに対して着脱可能に設けられていることを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、内側ディフューザから取り外されて各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼であっても、全ての最終段タービン動翼を少しずつ軸方向の下流側にスライド移動させて取り外すことができる。この結果、タービンから最終段タービン動翼を容易に取り出すことができる。
 また、第2の発明の排気室入口側部材は、第1の発明において、周方向において少なくとも上半部材と下半部材とに分割されていることを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、少なくとも上半部材と下半部材とに分割されていることで、排気室入口側部材を取り外すことができる。この結果、少なくとも排気室入口側部材を取り外すことにより、取り外し部品点数を少なくして、最終段タービン動翼を取り出すための作業時間を減少することができる。
 また、第3の発明の排気室入口側部材は、第1または第2の発明において、前記ストラットの間に形成された前記燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割されていることを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、ストラットの間であって燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割されていることで、排気室を開放することなく、燃焼ガス通路を通して排気室の軸方向下流側から取り出すことができる。すなわち、排気室を残して排気室入口側部材および最終段タービン動翼を取り出すことができる。この結果、取り外し部品の部品点数をさらに少なくして、最終段タービン動翼を取り出すための作業時間をさらに減少することができる。
 また、第4の発明の排気室入口側部材は、第1~第3のいずれか一つの発明において、少なくとも前記最終段タービン動翼における翼根部の軸方向寸法よりも大きい軸方向寸法に形成されていることを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、内側ディフューザから取り外されて各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放した場合、当該最終段タービン動翼を軸方向下流側にスライド移動させる領域を確保でき、最終段タービン動翼の取り出しを確実に行うことができる。
 また、第5の発明の排気室入口側部材は、第1~第4のいずれか一つの発明において、径方向内側において前記内側ディフューザに対して軸方向で締結される軸方向締結手段と、径方向内側において周方向に分割された分割部材の相互間が周方向に締結される周方向締結手段と、径方向外側から各前記締結手段に通じるように形成された開口部と、を有することを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、軸方向締結手段および周方向締結手段が径方向内側に配置されており、排気室入口側部材を取り外す場合は、開口部を介して径方向外側から各締結手段を操作する。この結果、外側ディフューザと内側ディフューザとの間の燃焼ガス通路側に突出する部材がないため、タービンの運転時に燃焼ガス流に悪影響を与える事態を防ぐことができる。
 また、第6の発明の排気室入口側部材は、第1~第5のいずれか一つの発明において、軸方向下流側の端部において、径方向内側に突出して環状に形成され、軸方向締結手段を取付ける鍔部を有し、該鍔部の径方向内周端には前記ストラットの周方向位置に対応して切欠き部を有することを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、ストラットカバー内を流れる冷却空気の流れが、排気室入口側部材に乱されることなく燃焼ガス通路に排出されるので、タービンの運転時に燃焼ガス流に悪影響を与える事態を防ぐことができる。
 また、第7の発明の排気室入口側部材は、第1~第6のいずれか一つの発明において、軸方向上流側において径方向内側に突出して設けられて周方向に複数の開口穴が配列された調整板を有することを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、調整板の開口穴により、ストラットカバー内を流れる冷却空気が、周方向に均一な流れを形成して燃焼ガス通路に排出されるので、燃焼ガス流を乱すことはない。
 また、第8の発明の排気室入口側部材は、第7の発明において、前記調整板の突出端に設けられて径方向内側の空間をシールする封止部を有することを特徴とする。
 この排気室入口側部材によれば、封止部により、燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスの一部が軸受部側に侵入する事態を防止することで、軸受部への燃焼ガスの影響を防ぐことができる。
 上述の目的を達成するために、第9の発明の排気室は、回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、第1~第8のいずれか一つの発明の排気室入口側部材と、を備えることを特徴とする。
 この排気室によれば、排気室入口側部材を内側ディフューザから取り外して各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼であっても、全ての最終段タービン動翼を取り外すことができる。この結果、最終段タービン動翼をタービンから容易に取り出すことができる。
 上述の目的を達成するために、第10の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに送って回転軸の回転動力を得て、前記タービンの下流側に至る燃焼ガスを排気室から排出するガスタービンにおいて、第9の発明の排気室が適用されることを特徴とする。
 このガスタービンによれば、排気室入口側部材を内側ディフューザから取り外して各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼であっても、全ての最終段タービン動翼を軸方向の下流側に取り外すことができる。この結果、短期間で最終段タービン動翼を容易に取り出しまたは取付けることができる。このため、最終段タービン動翼を定期検査するための作業時間を減少することができ、ガスタービンの稼働停止時間を減少させることができる。
 上述の目的を達成するために、第11の発明の最終段タービン動翼取出方法は、回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、を備え、周方向に上半部と下半部とに分割された排気室が設けられたガスタービンにおける軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼を取り出す最終段タービン動翼取出方法であって、前記排気室の上半部を取り外す工程と、最終段タービン動翼の基端部に軸方向下流側で対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように、前記回転軸廻りに環状に形成されて周方向において少なくとも上半部材と下半部材に分割された排気室入口側部材のうちの下半部材を、前記排気室の下半部における前記内側ディフューザから取り外す工程と、前記排気室入口側部材の前記下半部材を前記排気室の開放部分から取り出す工程と、前記排気室入口側部材を取り外すことで軸方向下流側が開放された全ての前記最終段タービン動翼のうちの周方向の所定位置にある前記最終段タービン動翼を軸方向にスライド移動させ、各前記最終段タービン動翼を取り外す工程と、取り外された前記最終段タービン動翼を前記排気室の上半部の開放部分から取り出す工程と、を含むことを特徴とする。
 この最終段タービン動翼取出方法によれば、排気室入口側部材を内側ディフューザから取り外して各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放することで、全ての最終段タービン動翼を取り外すことができる。この結果、最終段タービン動翼をタービンから容易に取り出すことができる。
 また、第12の発明の最終段タービン動翼取出方法は、回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、を備え、周方向に上半部と下半部とに分割された排気室が設けられたガスタービンにおける軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼を取り出す最終段タービン動翼取出方法であって、最終段タービン動翼の基端部に対して軸方向下流側で対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように、前記回転軸廻りに環状に形成されて前記ストラットの間に形成された前記燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割された排気室入口側部材を、前記内側ディフューザから取り外す工程と、前記複数に分割された排気室入口側部材を、前記ストラットの間の燃焼ガス通路を通じて取り外す工程と、前記最終段タービン動翼をスライド移動させ、各前記最終段タービン動翼を取り外す工程と、取り外された前記最終段タービン動翼を前記ストラットの間であって前記燃焼ガス通路を通じて取り出す工程と、を含むことを特徴とする。
 この最終段タービン動翼取出方法によれば、排気室入口側部材を内側ディフューザから取り外して各最終段タービン動翼における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼であっても、全ての最終段タービン動翼を少しずつ軸方向の下流側にスライド移動させて取り外すことができる。しかも、この最終段タービン動翼取出方法によれば、ストラットの間に形成された燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割された排気室入口側部材を、内側ディフューザから取り外し、取り外された最終段タービン動翼をストラットの間であって燃焼ガス通路を通じて取り出すことができる。この結果、排気室全体を開放せずに最終段タービン動翼を容易に取り出すことができる。
 また、第13の発明の最終段タービン動翼取出方法は、第11または第12の発明において、前記排気室入口側部材は、径方向内側において前記内側ディフューザに対して軸方向で締結される軸方向締結手段と、径方向内側において周方向に分割された分割部材の相互間が周方向に締結される周方向締結手段と、径方向外側から各前記締結手段に通じるように形成された開口部と、を有しており、前記排気室入口側部材を前記内側ディフューザから取り外す工程では、前記開口部を通して径方向外側から各前記締結手段を操作することを特徴とする。
 この最終段タービン動翼取出方法によれば、軸方向締結手段および周方向締結手段が径方向内側に配置されており、排気室入口側部材を取り外す場合は、開口部を介して径方向外側から各締結手段を操作する。この結果、外側ディフューザと内側ディフューザとの間の燃焼ガス通路側に突出する部材がないため、タービンの運転時に燃焼ガス流に悪影響を与える事態を防ぐことができる。
 本発明によれば、最終段タービン動翼を容易に取り出すことができる。
図1は、本発明の実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。 図2は、本発明の実施形態に係るガスタービンにおける排気室の断面図である。 図3は、図2におけるA-A矢視図である。 図4Aは、チップシュラウドを示す概略図である。 図4Bは、タービン動翼の位置関係を示す図である。 図5は、本発明の実施形態1に係るガスタービンにおける排気室入口側部材の斜視図である。 図6は、本発明の実施形態1に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法のフローチャートである。 図7は、本発明の実施形態1に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。 図8は、本発明の実施形態1に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。 図9は、本発明の実施形態1に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。 図10は、本発明の実施形態2に係るガスタービンにおける排気室入口側部材の斜視図である。 図11は、本発明の実施形態2に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法のフローチャートである。 図12は、本発明の実施形態2に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。 図13は、本発明の実施形態2に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。
 以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
 図1は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
 ガスタービン100は、図1に示すように、圧縮機101と燃焼器102とタービン103と排気室134と回転軸であるロータ104と、により構成されている。また、ガスタービン100は、冷却空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって、ロータ104の中心である軸線Rに沿って、圧縮機101、燃焼器102、タービン103および排気室134の順番に配置されている。なお、以下の説明において、軸方向とは軸線Rに沿って延在して軸線Rに平行な方向をいい、径方向とは軸線Rに直交する方向をいい、周方向とは軸線Rを中心として径方向に直交する周方向を言う。
 圧縮機101は、空気を圧縮して圧縮空気を生成するものである。圧縮機101は、空気を取り込む空気取入口111を有した圧縮機ケーシング112内に圧縮機静翼113および圧縮機動翼114が設けられている。圧縮機静翼113は、圧縮機ケーシング112側に取り付けられて周方向に複数配置されている。また、圧縮機動翼114は、ロータ104側に取り付けられて周方向に複数配置されている。これら圧縮機静翼113と圧縮機動翼114とは、軸方向に交互に設けられている。
 燃焼器102は、圧縮機101で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給することで、高温・高圧の燃焼ガスを生成するものである。燃焼器102は、車室ケーシング124に配置され、回転軸であるロータ104廻りに環状に複数(例えば16個)配置されている。
 タービン103は、燃焼器102で生成した燃焼ガスにより回転動力を生じるものである。タービン103は、車室ケーシング131内にタービン静翼132およびタービン動翼133が設けられている。タービン静翼132は、車室ケーシング131側に取り付けられて周方向に複数配置されている。また、タービン動翼133は、ロータ104側に取り付けられて周方向に複数配置されている。これらタービン静翼132とタービン動翼133とは、軸方向に沿って交互に設けられている。
 ロータ104は、圧縮機101側の端部が軸受部141により支持され、排気室134側の端部が軸受部142により支持されて、軸線Rを中心として回転自在に設けられている。そして、ロータ104は、圧縮機101側の端部に発電機(図示せず)の駆動軸が連結されている。
 このようなガスタービン100は、圧縮機101の空気取入口111から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼113と圧縮機動翼114とを通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気に対し、燃焼器102において燃料が混合されて燃焼されることで高温・高圧の燃焼ガスが生成される。そして、この燃焼ガスがタービン103のタービン静翼132とタービン動翼133とを通過することでロータ104が回転駆動される。このロータ104に連結された発電機に回転動力を付与することで発電を行う。そして、ロータ104を回転駆動した後の燃焼ガスは、排気室134で排気ガスとして系外に排出される。
 図2は、本実施形態に係るガスタービンにおける排気室の断面図であり、図3は、図2におけるA-A矢視図である。
 図2および図3に示すように、排気室134は、その外形をなす車室壁1を有する。排気室134は、車室壁1の径方向内側に配置される軸受カバー2と、車室壁1と軸受カバー2とを連結するストラット3と、を備えている。また、排気室134は、車室壁1の内周面に沿って設けられる外側ディフューザ4と、さらにその径方向内側に配置され、軸受カバー2の外周面に沿って設けられる内側ディフューザ5と、これら外側ディフューザ4と内側ディフューザ5とを連結するとともにストラット3の外周を覆うストラットカバー6と、を備えている。
 車室壁1は、軸線Rを中心としてロータ104廻りに環状に形成された円筒形状をなし、排気室134の外形を形成する部材である。車室壁1は、車室ケーシング131の下流側にて軸方向に隣接して配置されている。
 軸受カバー2は、車室壁1の径方向内側に配置され、軸線Rを中心としてロータ104廻りに環状に形成された円筒形状をなす部材である。軸受カバー2は、上記ロータ104の軸受部142を内部に収容して軸受部142を支持する。
 ストラット3は、その一端3Aが軸受カバー2の外周面に結合され、その他端3Bが車室壁1に結合されている。即ち、車室壁1と軸受カバー2とが、ストラット3によって連結されている。このストラット3は、一端3Aから他端3Bに径方向外側に向かうに従って軸線R回りの接線方向に傾くように延在しており、周方向に一定間隔をあけて複数(本実施形態では6個)設けられている。
 外側ディフューザ4は、車室壁1の径方向内側において、車室壁1の内周面に沿って設けられており、軸線Rを中心としてロータ104廻りに環状に形成された略円筒形状をなす部材である。また、外側ディフューザ4は、上記ストラット3が貫通されている。
 内側ディフューザ5は、軸受カバー2の径方向外側において、軸受カバー2の外周面に沿って設けられており、軸線Rを中心としてロータ104廻りに環状に形成された略円筒形状をなす部材である。また、内側ディフューザ5は、上記ストラット3が貫通されている。この内側ディフューザ5と、外側ディフューザ4で囲まれた円筒状の空間は、燃焼ガスを通過させる燃焼ガス通路Gを形成し、ディフューザとして、ロータ104を回転駆動した後の燃焼ガスの動圧を静圧に変換する機能を備える。
 ストラットカバー6は、ストラット3の外周を覆う部材であり、排気室134の外部から冷却空気を取り込んで、ストラット3の外周に冷却空気を流して、ストラット3を冷却する機能を有する。ストラット3を冷却した冷却空気は、軸受カバー2等の内部部材を冷却して、燃焼ガス通路Gへ排出される。なお、本実施形態においてストラット3は6個配置され、それぞれストラットカバー6により覆われて外側ディフューザ4と内側ディフューザ5とを連結する。このため、図3に示すように、外側ディフューザ4と内側ディフューザ5との間の燃焼ガス通路Gは、隣接するストラットカバー6同士の間にもそれぞれ形成される。
 このように構成された排気室134は、軸線Rを基準として水平面で上半部134Aと下半部134Bとに2分割して形成されている(図3参照)。また、タービン103において最も軸方向の下流側に配置された最終段タービン動翼133に対し、外側ディフューザ4の上流側端が最終段タービン動翼133の先端部のチップシュラウドに対向し、内側ディフューザ5の上流側端が最終段タービン動翼133の基端部(翼根部)に対向している。最終段タービン動翼133は、基端部の径方向内側の部材がロータ104に一体に形成されたタービンディスク104aに取り付けられている。以下においては、チップシュラウドを備えた最終段タービン動翼の取外しおよび取付け方法について、チップシュラウドの構造との関係で説明する。
 図4Aは、組み立てられた状態のチップシュラウドを示す概略図であり、図4Bは、タービン動翼を取り外す過程でのタービン動翼の位置関係を示す図である。図4Aに示すように、周方向に隣接するタービン動翼133は、翼先端部において、隣接するチップシュラウド133b同士が、周方向の隣接する分割面133cで、所定の隙間を設けてかぎ状に噛み合わされて取り付けられ、分割面133cの軸方向の中央部には、軸方向に対して傾きを有して、チップシュラウド133b同士が接触する当り面133dが形成されている。
 図4Aに示すように、最終段タービン動翼133によっては、当り面133dの接触長さを保持するため、周方向最大クリアランスCLより大きい当り面周方向長さLを設ける場合がある。なお、周方向最大クリアランスCLとは、隣接する翼の基端部(翼根部133a)同士を、周方向で互いに離間する方向に、翼根部133aのクリアランス分だけわずかに移動させ、隣接するチップシュラウド133bの分割面133cに形成される最大クリアランスをいう。このような翼の場合、図4Bに示すように、翼根部133aのクリアランスの調整により周方向最大クリアランスCLを保持できても、当り面133dの一部において隣接するチップシュラウド133b同士が干渉して、翼の取り出し方向に翼が抜けない場合がある。なお、翼の取り出し方向は、ロータ104の軸方向に対して一定の傾きを有している。
 このような場合、基準の最終段タービン動翼133に対して、基準の翼から周方向に離間する方向に、所定のタービン動翼133を当り面133dに沿って移動させる。この操作により、所定のタービン動翼133は、周方向に最大クリアランスCL分だけ移動し、軸方向下流側に軸方向移動距離LWだけ移動する。隣接するタービン動翼133を次々に同様の操作で移動させ、周方向の全周に配置されたタービン動翼133を移動させることにより、翼の基端部(翼根部133a)からの取り出しが可能となる。すなわち、タービン動翼133の軸方向移動距離LWの累積長さが、翼根部軸方向幅W(軸方向寸法)を越えるまで、タービン動翼133を次々に移動すれば、翼根部軸方向幅Wを越えて軸方向下流側に移動できるタービン動翼133は、最終段タービン動翼の基端部(翼根部133a)から取り外すことができる。従って、少なくとも周方向に配置された最終段タービン動翼133に関して、基準の翼から周方向に1周して隣接する最終段タービン動翼133の軸方向移動距離LWの累積長さが、翼根部軸方向幅W(軸方向寸法)を越えていれば、全ての最終段タービン動翼133の取り出しが可能となる。つまり、各タービン動翼133を当り面133dに沿って少しずつ軸方向および周方向に移動させ、タービン動翼133の全体を軸方向の下流側方向に押し出すように移動させれば、翼の取り出しが可能となる。このように、チップシュラウド133bの当り面133dに沿って、タービン動翼133を周方向および軸方向に移動する操作をスライド移動と呼ぶ。
 なお、各タービン動翼のスライド移動の際、ロータ(回転軸)104を回転させて所定位置(例えば、周方向で最も高くなる位置)に最終段タービン動翼を移動させ、所定位置でタービン動翼のスライド移動を行ってもよい。
[実施形態1]
 本実施形態では、タービンディスク104aから最終段タービン動翼133を取り外すための排気室入口側部材、排気室、ガスタービンおよび最終段タービン動翼の取外しおよび取出方法について説明する。
 まず、本実施形態の排気室入口側部材について説明する。図5は、本実施形態に係るガスタービンにおける排気室入口側部材の斜視図である。
 排気室入口側部材10は、図2に示すように、内側ディフューザ5の上流側端部として設けられ、内側ディフューザ5に対して着脱可能に構成されている。本実施形態において、排気室入口側部材10は、軸線Rを中心としてロータ104廻りに環状に形成された円筒形状をなす部材である。そして、排気室入口側部材10は、排気室134における燃焼ガス(排気ガス)の流れの入口であり、かつタービン103からの燃焼ガスの流れの出口となる部分で、環状に形成されていることから入口環ともいう。この排気室入口側部材10は、その軸方向寸法(幅)が、最終段タービン動翼133における翼根部133aの軸方向寸法よりも大きく形成されている。
 排気室134は、ロータ(回転軸)104の軸線Rを基準として環状に形成され、上半部134Aと下半部134Bとに水平面で2分割して形成されている(図2および図3参照)。また、図5に示すように、排気室入口側部材10もロータ(回転軸)104の軸線Rを基準として環状に形成され、水平面で上半部材10Aと下半部材10Bとに2分割して形成されている。
 上半部材10Aおよび下半部材10Bは、図5に示すように、相互の分割部分において周方向締結手段20により締結されている。周方向締結手段20は、上半部材10Aおよび下半部材10Bにおいて、軸方向に沿って延在し径方向内側に突出するリブ10aに対して周方向に沿って貫通するボルト、ナットで構成される。そして、上半部材10Aおよび下半部材10Bは、周方向締結手段(ボルト、ナット)20により各リブ10aが締結されて環状に連結される。
 また、上半部材10Aおよび下半部材10Bは、図2~図3、図5に示すように、内側ディフューザ5に対して軸方向締結手段21により締結されている。すなわち、図2および図3に示すように、内側ディフューザ5側の軸方向上流側端において周方向に沿って径方向内側に突出するリブ(鍔部)5bが設けられ、排気室入口側部材10側の軸方向下流端においてリブ5bに軸方向で対向するように、周方向に沿って径方向内側に突出するリブ10bが設けられている。軸方向締結手段21は、ボルト、ナットで構成されている。リブ5b,10bに穿孔されたボルト孔に軸方向に沿って貫通するボルトを挿通して、ナットでリブ5b,10bを締結する。その結果、上半部材10Aおよび下半部材10Bは、軸方向締結手段(ボルト、ナット)21により内側ディフューザ5に連結される。
 また、上半部材10Aおよび下半部材10Bは、図5に示すように、周方向締結手段20や軸方向締結手段21に径方向外側からアクセスできるように開口部10cが形成されている。この開口部10cは、ガスタービン100の運転時では蓋部材(図示せず)により閉塞される。
 また、図3に示すように、内側ディフューザ5に取付けられたリブ(鍔部)5bの径方向内周端には、ストラット3の周方向の位置に対応して、リブ5bの周方向に沿って、径方向内周端から径方向外側に凹む切欠き部5hが形成されている。また、図5に示すように、リブ5bの軸方向上流側に隣接するリブ10bには、径方向内周端で周方向に沿って、切欠き部5hの周方向の位置に対応する位置に、切欠き部10hが形成されている。リブ5bとリブ10bを軸方向締結手段21で締結した場合、切欠き部5hと切欠き部10hとは、ほぼ同じ大きさの軸方向に貫通する切欠きとなる。ストラット3の周方向の位置に対応して、切欠き部5hおよび切欠き部10hが設けられるので、ストラットカバー6内を流れる冷却空気が、排気室入口側部材10に向かって軸方向上流側に流れる過程で、リブ5bおよびリブ10bに妨げられることなく、切欠き部5hおよび切欠き部10hを流れるので、冷却空気の流れが乱されることはない。
 このように、内側ディフューザ5に連結された排気室入口側部材10の上半部材10Aおよび下半部材10Bは、図2に示すように内側ディフューザ5の一部として内側ディフューザ5の上流側端部を構成し、外側ディフューザ4とともに燃焼ガス通路Gを形成して、ガスタービン100の排気室134を構成する。
 また、排気室入口側部材10は、図2および図5に示すように、調整板10dを有する。調整板10dは、軸方向上流側において径方向内側に突出してロータ104廻りに環状に設けられ、周方向に複数の開口穴10eが配列されている。また、排気室入口側部材10は、封止部10fを有する。封止部10fは、調整板10dの突出端に設けられて、内側ディフューザ5の径方向内側に設けられた軸受カバー2に連結されているカバー部材2aに当接することで径方向内側の空間をシールするものである。調整板10dは、ストラット3の外周を流れる冷却空気が燃焼ガス通路Gに排出する際、冷却空気量を絞る機能を有する。これにより、燃焼ガス通路Gのガス圧が周方向に変動しても、開口穴10eから排出する冷却空気量がある程度絞られるので、燃焼ガス中に排出する冷却空気量が周方向で変動することはなく、燃焼ガスの流れが乱れるのを防止できる。また、封止部10fは、内側ディフューザ5の軸受部142側への燃焼ガスの侵入を防止する。
 次に、本実施形態の最終段タービン動翼取出方法について説明する。図6は、本実施形態に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法のフローチャートである。また、図7~図9は、本実施形態に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。
 上述した構成において、排気室入口側部材10は、最終段タービン動翼133を取り出す際に内側ディフューザ5から取り外される。
 最初に、周方向締結手段(ボルト、ナット)20を取り外し、排気室入口側部材10の上半部材10Aと下半部材10Bとの連結を切り離す(ステップS1)。
 続いて、排気室134の上半部134Aを下半部134Bから切り離し、排気室134の上半車室を開放する(ステップS2)。具体的には、図2および図7に示すように、排気室134の上半部134Aであって、図2に示す状態から、上述した車室壁1、外側ディフューザ4、ストラット3、ストラットカバー6、内側ディフューザ5、軸受カバー2、および軸受部142を取り外す。図7は、上半車室を開放した状態を示している。排気室入口側部材10の上半部材10Aは、内側ディフューザ5と一体に取り外されてもよく、軸方向締結手段21であるボルトを取り外して内側ディフューザ5から切り離してもよい。このとき、排気室134の下半車室が据え付けられている状態であり、下半車室の車室壁1、外側ディフューザ4、ストラット3、ストラットカバー6、内側ディフューザ5、軸受カバー2、および軸受部142は、下半部134Bに組み付けられたままの状態である。従って、ロータ104は回転可能に支持されている。
 続いて、図7において、下半部材10Bを内側ディフューザ5に固定する図5で示す軸方向締結手段(ボルト、ナット)21を取り外し、図8に示すように、図7に示す排気室入口側部材10の下半部材10Bを内側ディフューザ5から切り離して排気室134の下半部134Bから取り外す(ステップS3)。図8の一点鎖線で囲った部分は、ステップS3の該当箇所を示す。内側ディフューザ5から切り離した排気室入口側部材10の下半部材10Bは、軸線Rを中心にして周方向に回転させ、開放した排気室134の上半車室から抜き出す。
 これにより、全ての最終段タービン動翼133および最終段タービン動翼133の翼根部133aの下流側が、当該翼根部133aの軸方向寸法よりも大きく開放されて最終段タービン動翼133を軸線Rに沿って軸方向下流側にスライド移動することが可能になる。従って、図4A、図4Bおよび図9に示すように、図8に示す状態から全ての最終段タービン動翼133を少しずつ軸線Rに沿って下流側にスライド移動させ、タービンディスク104aの基端部から取り外す(ステップS4)。図9の一点鎖線で囲った部分は、ステップS4の該当箇所を示す。そして、最終段タービン動翼133を軸方向の下流側に取り外す(ステップS5)。引き抜かれた最終段タービン動翼133は、開放した排気室134の上半車室から取り出される。
 なお、最終段タービン動翼133をタービンディスク104aに取り付ける場合は、上記工程を逆の順番に行えばよい。
 この排気室入口側部材10によれば、内側ディフューザ5から取り外されて各最終段タービン動翼133における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部(チップシュラウド133b)同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼133であっても、全ての最終段タービン動翼133を少しずつ軸方向の下流側にスライド移動させ、タービンディスク104aの基端部から取り外すことができる。この結果、排気室134全体を取り外すことなく上半部134Aのみを取り外すことにより、最終段タービン動翼133を容易に取り出すことができる。
 また、本実施形態の排気室入口側部材10は、分解、組立が容易なように、周方向において少なくとも上半部材10Aと下半部材10Bとに分割されている。
 この排気室入口側部材10によれば、排気室134の上半部134Aを取り外す際、上半部材10Aを一体として取り外すことが可能である。この結果、排気室134の上半部134Aとともに排気室入口側部材10の上半部材10Aを取り外し、その後に残された排気室134の下半部134Bから排気室入口側部材10の下半部材10Bを取り外すことができる。従って、取り外し部品点数を少なくして、最終段タービン動翼133を取り出すための作業時間を減少することができる。
 また、本実施形態の排気室入口側部材10の軸方向幅は、少なくとも最終段タービン動翼133における翼根部133aの軸方向寸法(翼根部軸方向幅W)よりも大きい軸方向寸法に形成されている。
 この排気室入口側部材10によれば、内側ディフューザ5から取り外されて各最終段タービン動翼133の軸方向下流側を開放した場合、当該最終段タービン動翼133を軸方向下流側にスライド移動させる領域を確保でき、最終段タービン動翼133の取り出しを確実に行うことができる。
 また、本実施形態の排気室入口側部材10は、内側ディフューザ5の径方向内側において内側ディフューザ5に対して軸方向で締結される軸方向締結手段21と、径方向内側において周方向に分割された相互間が締結される周方向締結手段20と、径方向外側から各締結手段に通じるように(アクセスできるように)形成された開口部10cと、を有する。
 この排気室入口側部材10によれば、軸方向締結手段21および周方向締結手段20が内側ディフューザ5の径方向内側に配置されており、排気室入口側部材10を取り外す場合は、開口部10cを介して径方向外側から各締結手段を操作する。この結果、軸方向締結手段21および周方向締結手段20が、内側ディフューザ5より径方向内側に配置され、燃焼ガス通路G内に障害物が存在しないため、燃焼ガスの流れを乱すことはなく、タービン103の運転時に悪影響を与える事態を防ぐことができる。
[実施形態2]
 本実施形態は、上述した実施形態1に対し、最終段タービン動翼133を容易に取り出す効果をより顕著に得るためのものである。従って、本実施形態では、上述した実施形態1と同一の部分に同一の符号を付して説明を省略し、実施形態1から改良された部分にのみ新たな符号を付して説明する。
 まず、本実施形態の排気室入口側部材について説明する。図10は、本実施形態に係るガスタービンにおける排気室入口側部材の斜視図である。
 排気室入口側部材10は、ロータ104廻りに環状に形成され、ストラット3(ストラットカバー6)の間であって燃焼ガス通路Gを通過し得る大きさで周方向において複数に分割されている。本実施形態では、排気室入口側部材10は、回転軸の軸線Rを基準として水平面で上半部材10Aと下半部材10Bとに2分割して形成され、かつ上半部材10Aおよび下半部材10Bがそれぞれ3等分されて、周方向において6等分の分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcとして形成されている。
 分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、図10に示すように、相互の分割部分において周方向締結手段20により締結されている。周方向締結手段20は、各分割部材において、軸方向に沿って延在し径方向内側に突出するリブ10aに対して周方向に沿って貫通するボルト、ナットで構成される。そして、分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、周方向締結手段(ボルト、ナット)20により各リブ10aが締結されて環状に連結される。
 また、分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、図2および図10に示すように、内側ディフューザ5に対して軸方向締結手段21により締結されている。図2に示すように、軸方向締結手段21は、ボルト、ナットで構成され、内側ディフューザ5側において周方向に沿って径方向内側に突出するリブ(鍔部)5bと、排気室入口側部材10側においてリブ5bに軸方向で対向するように、周方向に沿って径方向内側に突出するリブ10bに対して軸方向に沿って貫通する軸方向締結手段(ボルト、ナット)21により構成される。そして、分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、軸方向締結手段(ボルト、ナット)21によりリブ5bおよびリブ10bが締結されて内側ディフューザ5に連結される。また、分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、図10に示すように、周方向締結手段20や軸方向締結手段21に対して径方向外側からアクセスできるように開口部10cが形成されている。この開口部10cは、ガスタービン100の運転時では蓋部材(図示せず)により閉塞される。
 このように、内側ディフューザ5に連結された排気室入口側部材10の分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcは、図2に示すように内側ディフューザ5の一部として内側ディフューザ5の上流側端部を構成し、外側ディフューザ4とともに燃焼ガス通路Gを形成して、ガスタービン100の排気室134を構成する。
 なお、実施形態1と同様に、本実施形態の排気室入口側部材の場合でも、内側ディフューザ5の軸方向の上流端に設けられたリブ(鍔部)5bの軸方向上流側に隣接する排気室入口側部材10のリブ10bには、径方向内周端で周方向に沿って、切欠き部10hが形成されている。切欠き部10hの周方向の位置は、切欠き部5hの周方向の位置に対応し、ストラット3の周方向の位置に対応するのは、実施形態1と同様である。
 次に、本実施形態の最終段タービン動翼取出方法について説明する。図11は、本実施形態に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法のフローチャートである。また、図12および図13は、本実施形態に係るガスタービンにおける最終段タービン動翼の取外し方法の工程図である。
 上述した構成において、排気室入口側部材10は、最終段タービン動翼133を取り出す際に内側ディフューザ5から取り外される。
 最初に、図2および図12に示すように、周方向締結手段(ボルト、ナット)20および軸方向締結手段(ボルト、ナット)21を取り外し、図2に示す排気室入口側部材10である分割部材10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bcを内側ディフューザ5から取り外し、ストラット3(ストラットカバー6)の間を通して排気室134の軸方向下流側から取り出す(ステップS21)。図12の一点鎖線で囲った部分は、ステップS21の該当箇所を示す。この際、排気室134の車室を構成する車室壁1、外側ディフューザ4、ストラット3、ストラットカバー6、内側ディフューザ5、軸受カバー2、および軸受部142はそのまま排気室134内に残されており、車室は開放されない。このため、ロータ104を回転可能に支持した状態を維持することができる。
 これにより、全ての最終段タービン動翼133および最終段タービン動翼133の翼根部133aの下流側が、当該翼根部133aの軸方向寸法よりも大きく開放されて最終段タービン動翼133を軸線Rに沿って下流側にスライド移動することが可能になる。従って、図13に示すように、図12に示す状態から全ての最終段タービン動翼133を少しずつ軸線Rに沿って軸方向下流側にスライド移動させ(ステップS22)、少なくとも基準翼に対して周方向に一廻りした基準翼に隣接するタービン動翼133は、タービンディスク104aの基端部から取り外すことが出来る(ステップS23)。図13の一点鎖線で囲った部分は、ステップS22の該当箇所を示す。この場合、前述したように、最終段タービン動翼133は、周方向で相互に隣接する先端部(チップシュラウド133b)同士が噛み合って配置されているが、翼根部133aのクリアランスを調整して、チップシュラウド133bの翼当り面133dに沿って翼を少しずつスライド移動させ、次々に隣接する翼のスライド移動を行うことにより、タービン動翼133の基端部からの取外しが出来る。引き抜かれた最終段タービン動翼133は、ストラット3(ストラットカバー6)の間の燃焼ガス通路Gを通して排気室134の軸方向下流側から取り出される。
 なお、最終段タービン動翼133をタービンディスク104aに取り付ける場合は、上記工程を逆の順番に行えばよい。
 この排気室入口側部材10によれば、内側ディフューザ5から取り外されて各最終段タービン動翼133における軸方向下流側を開放することで、周方向で相互に隣接する先端部(チップシュラウド133b)同士が噛み合って配置されている最終段タービン動翼133であっても、全ての最終段タービン動翼133を少しずつ軸方向の下流側にスライド移動させ、タービンディスク104aの基端部から取り外すことができる。この結果、排気室134を開放することなく最終段タービン動翼133を容易に取り出すことができる。
 また、本実施形態の排気室入口側部材10は、ロータ(回転軸)104廻りに環状に形成されてストラット3の間であって燃焼ガス通路Gを通過し得る大きさで、排気室入口側部材10の軸方向幅に形成され、または周方向において複数に分割されている。
 この排気室入口側部材10によれば、ストラット3の間であって燃焼ガス通路Gを通過し得る大きさで、排気室入口側部材10の軸方向幅または周方向において複数に分割されていることで、排気室134を開放することなく、燃焼ガス通路Gを通して排気室134の軸方向下流側から取り出すことができる。すなわち、排気室134を残して排気室入口側部材10および最終段タービン動翼133を取り出すことができる。この結果、取り外し部品の部品点数を実施形態1よりもさらに少なくして、最終段タービン動翼133を取り出すための作業時間をさらに減少することができる。
 なお、上記の実施形態は、上半部材10Aおよび下半部材10Bをそれぞれ周方向に3分割、排気室入口側部材10の全体で6分割した例で説明したが、この例に限られない。少なくとも排気室入口側部材10の全体で周方向に3分割以上とする例であれば、同様な考え方が適用できる。また、排気室入口側部材10が、周方向に複数(3個以上)に分割する構造を除き、他の構造は、実施形態1と同様であり、作用、効果も実施形態1と同様である。
 1 車室壁
 2 軸受カバー
 3 ストラット
 4 外側ディフューザ
 5 内側ディフューザ
 5b リブ(鍔部)
 5h 切欠き部
 6 ストラットカバー
 10 排気室入口側部材
 10A 上半部材
 10B 下半部材
 10a リブ
 10b リブ
 10c 開口部
 10d 調整板
 10e 開口穴
 10f 封止部
 10h 切欠き部
 10Aa,10Ab,10Ac,10Ba,10Bb,10Bc 分割部材
 20 周方向締結手段
 21 軸方向締結手段
 100 ガスタービン
 101 圧縮機
 102 燃焼器
 103 タービン
 104 ロータ(回転軸)
 133 最終段タービン動翼
 133a 翼根部(基端部)
 133b チップシュラウド
 133c 分割面
 133d 当り面
 134 排気室
 134A 上半部
 134B 下半部
 142 軸受部
 G 燃焼ガス通路
 R 軸線

Claims (13)

  1.  回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、
     当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、
     前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、
     前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、
     前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、
     を備え、
     周方向に上半部と下半部とに分割された排気室の入口側に設けられる排気室入口側部材であって、
     該排気室入口側部材は、軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼の基端部に対して軸方向下流側の対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように前記回転軸廻りに環状に形成され、かつ周方向に分割されて前記内側ディフューザに対して着脱可能に設けられていることを特徴とする排気室入口側部材。
  2.  周方向において少なくとも上半部材と下半部材とに分割されていることを特徴とする請求項1に記載の排気室入口側部材。
  3.  前記ストラットの間に形成された前記燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割されていることを特徴とする請求項1または2に記載の排気室入口側部材。
  4.  少なくとも前記最終段タービン動翼における翼根部の軸方向寸法よりも大きい軸方向寸法に形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の排気室入口側部材。
  5.  径方向内側において前記内側ディフューザに対して軸方向で締結される軸方向締結手段と、
     径方向内側において周方向に分割された分割部材の相互間が周方向に締結される周方向締結手段と、
     径方向外側から各前記締結手段に通じるように形成された開口部と、
     を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の排気室入口側部材。
  6.  軸方向下流側の端部において、径方向内側に突出して環状に形成された鍔部が設けられ、該鍔部の径方向内周端には前記ストラットの周方向位置に対応した位置に前記鍔部の周方向に沿った切欠き部を有することを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の排気室入口側部材。
  7.  軸方向上流側において径方向内側に突出して設けられて周方向に複数の開口穴が配列された調整板を有することを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の排気室入口側部材。
  8.  前記調整板の突出端に設けられて径方向内側の空間をシールする封止部を有することを特徴とする請求項7に記載の排気室入口側部材。
  9.  回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、
     前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、
     前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、
     前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、
     請求項1~8のいずれか一つに記載の排気室入口側部材と、
     を備えることを特徴とする排気室。
  10.  圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに送って回転軸の回転動力を得て、前記タービンの下流側に至る燃焼ガスを排気室から排出するガスタービンにおいて、
     請求項9に記載の排気室が適用されることを特徴とするガスタービン。
  11.  回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、
     当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、
     前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、
     前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、
     前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、
     を備える排気室が設けられたガスタービンにおける軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼を取り出す最終段タービン動翼取出方法であって、
     前記排気室の上半部を取り外す工程と、
     最終段タービン動翼の基端部に軸方向下流側で対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように、前記回転軸廻りに環状に形成されて周方向において少なくとも上半部材と下半部材に分割された排気室入口側部材のうちの下半部材を、前記排気室の下半部における前記内側ディフューザから取り外す工程と、
     前記排気室入口側部材の前記下半部材を前記排気室の開放部分から取り出す工程と、
     前記排気室入口側部材を取り外すことで軸方向下流側が開放された全ての前記最終段タービン動翼のうちの周方向の所定位置にある前記最終段タービン動翼を軸方向にスライド移動させ、各前記最終段タービン動翼を取り外す工程と、
     取り外された前記最終段タービン動翼を前記排気室の上半部の開放部分から取り出す工程と、
     を含むことを特徴とする最終段タービン動翼取出方法。
  12.  回転軸廻りに複数設けられているとともに前記回転軸が延在する軸方向に複数段設けられて前記回転軸とともに回転するタービン動翼を備えるタービンに対し、
     当該タービンの下流側に隣接して配置されて前記回転軸の軸線を中心として円筒状に形成された車室壁と、
     前記車室壁の内周面に沿って設けられて前記回転軸廻りに環状に形成された外側ディフューザと、
     前記外側ディフューザの径方向の内側に配置されて前記外側ディフューザとの間で燃焼ガス通路を形成する環状の内側ディフューザと、
     前記外側ディフューザと前記内側ディフューザの間で周方向に複数配置されて前記回転軸の軸受部を覆う環状の軸受カバーと前記車室壁の間を接続するストラットと、
     を備え、周方向に上半部と下半部とに分割された排気室が設けられたガスタービンにおける軸方向の最も下流側に配置された最終段タービン動翼を取り出す最終段タービン動翼取出方法であって、
     最終段タービン動翼の基端部に対して軸方向下流側で対向する位置において前記内側ディフューザの一部を形成するように、前記回転軸廻りに環状に形成されて前記ストラットの間に形成された前記燃焼ガス通路を通過し得る大きさで周方向において複数に分割された排気室入口側部材を、前記内側ディフューザから取り外す工程と、
     前記複数に分割された排気室入口側部材を、前記ストラットの間の燃焼ガス通路を通じて取り外す工程と、
     前記最終段タービン動翼をスライド移動させ、各前記最終段タービン動翼を取り外す工程と、
     取り外された前記最終段タービン動翼を前記ストラットの間であって前記燃焼ガス通路を通じて取り出す工程と、
     を含むことを特徴とする最終段タービン動翼取出方法。
  13.  前記排気室入口側部材は、径方向内側において前記内側ディフューザに対して軸方向で締結される軸方向締結手段と、径方向内側において周方向に分割された分割部材の相互間が周方向に締結される周方向締結手段と、径方向外側から各前記締結手段に通じるように形成された開口部と、を有しており、
     前記排気室入口側部材を前記内側ディフューザから取り外す工程では、前記開口部を通して径方向外側から各前記締結手段を操作することを特徴とする請求項11または12に記載の最終段タービン動翼取出方法。
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