JPH02157429A - インタークーラ内蔵形ガスタービン - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービンのインタークーラに係り、特に
、ガスタービン本体にコンパクトに組み込まれ、空気配
管不要で、かつ、空気圧損の少ないインタークーラに関
する。

〔従来の技術〕

従来のガスタービン用インタークーラは、特開昭４８−
８７２１２号公報に示すように、ガスタービンと別に、
設置されている。従って、ガスタービンの圧縮機吐出部
から、冷却用空気を抜く配管、また、ガスタービン初段
ノズルへ、インタークーラを通ったその冷却を供給する
配管が必要である。

これらの配管は、ガスタービンの他の配管（圧縮機抽気
、アトマイジング空気他）と同様、ガスタービンのケー
シングのまわりに、設置されており。

ガスタービン本体は、いわば、ジャングルジムの中に閉
じ込められているような様相を呈している。

配管は、エルボ、ティー等が多く、配管全長は、特に長
くはないが、空気圧損が大きいことが一つの欠点である
。特に、ガスタービンの初段ノズルへ冷却空気を供給す
る場合、圧縮機吐出部と初段ノズル冷却空気孔出口部の
差圧が小さいため、インタークーラを含めた配管全体の
空気圧損の見積りに細心の注意が必要であった。

また、インタークーラの圧損も、極力小さくしなければ
ならず、コンパクトな熱交換器の設計を行なうことがで
きなかった。

（発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、インタークーラとガスタービン本体が
、別置のため、その間に配管が必要である。そのため、
全体の配管圧損が大きく、ガスタービン初段ノズル冷却
空気用インタークーラ圧損が、制約され、その大きさを
小さく設計することができない。

本発明の目的は、インタークーラを、組込み、従来、必
然的に生じた配管圧損を零とし、更に、圧損が、従来よ
り大きく設計できるガスタービンを提供することにある
。

（課題を解決するための手段〕 ガスタービンの初段ノズルの冷却空気には、圧縮機吐出
空気の一部（約４％）が使用される。この冷却空気はイ
ンタークーラを使わず、直接、初段ノズルへ流入させる
ことができ、ガスタービンの燃焼温度が低い場合に、こ
の方式が多く用いられている。本発明では、この目的を
達成するため、圧縮機の吐出空気から初段ノズルへ敗る
空気通路にインタークーラを設置した。ガスタービン本
体のケーシング内にコンパクトに納まるよう、インター
クーラは、同じ構造の二組を、１８０６セクシヨンにそ
れぞれ設置し、３６０°カバーさせた。

従って、インタークーラのチューブは、従来のように、
ストレートチューブでなく、一定の曲率をもつ。また、
インタークーラのチューブに、万一穴があき、水が洩れ
た場合を考慮し、インタークーラの冷却空気出口側に水
分計を設け、水分を、ガスタービン運転中監視する。空
気に水分が混合しているため、水分計は、常に、ある値
を示すが、この値が、一定値を越えると、ガスタービン
軽故障として、制御パネルにランプ表示し、ブザー音を
鳴らし、運転者に注意をうながす。

〔作用〕

本発明の構成は、ガスタービン初段ノズルの外側に３６
０°全周にまかれた熱交換器（インタークーラ）、なら
びに、熱交出口の水分計である。

圧縮機の吐出空気がインタークーラに入り、一定温度冷
却されて初段ノズルに流入する。冷却空気は、温度が低
いため、従来より少量で、初段ノズルを冷却することが
できる。すなわち、ガスタービンの熱効率を改善する。

万一、冷却媒体としての冷却水が洩れた場合、インター
クーラ出口の水分計が、そのレベルをキャッチし、ガス
タービン軽故障の警報を発する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図のガスタービン断面図
により説明する。圧縮機吐出空気１は、燃焼器２に入り
、燃焼後燃焼ガス３として尾筒４を経過して、初段ノズ
ル５に入る。圧縮機吐出空気１の一部は、初段ノズル５
の冷却空気６として使われる。シェル・アンド・チュー
ブ形のインタークーラ７のシェル１４に入る前、冷却空
気６の温度は、圧縮機吐出空気１の温度と、はぼ同じで
あるが、インタークーラフにより冷却されて、初段ノズ
ル５に゛□流入する。インタークーラ７は、タービンシ
ェル８に、保持されており、タービンシェル８の形状に
適合するよう、インタークーラフのチューブ２２は周方
向に半円形である。水室１２は、その両端にある。また
、インタークーラ７と、初段ノズル５の間には、冷却空
気６を均等に配分する初段ノズル５のリテーニングリン
グ３０が存在する。

第２図（ａ）（ｂ）は、インタークーラフのタービンシ
ェル８への取付は状況を説明するための図である。イン
タークーラ７の水室１２ａ、ｂは、タービンシェル８の
水平分割面１６ａ、ｂ近傍にあり、一方が冷却水流入側
１８、他方が冷却水流出側２０であり、シェル１４内の
複数のチューブ２２を経過する間に、シェル１４中の空
気を冷却する。インタークーラフのチューブ２２の形状
は、周方向に半円形のため、インタークーラ７とタービ
ンシェル８の温度差から発生する熱伸び差を十分に吸収
することができる。

タービンシェル８の水平分割面１６ｂの近傍のタービン
ジェルフランジ２４に冷却空気６の流入する孔２６が存
在する。タービンシェル８の水平分割面１６ａの近傍の
壁１０に、冷却空気６の流出する孔２８が存在する。冷
却された空気は、更に、壁１０とリテーニングリング３
０の間の空間５０に、広がり、リテーニングリング３０
の周方向に複数個あけられた孔３２を介して、初段ノズ
ル５に流入する。リテーニングリング３０とタービンジ
ェルフランジ２４の間は、圧縮機吐出空気ｌの一部が流
入しないように仕切板３４で、塞いである。タービンシ
ェル８の水平分割面の近傍における水室１２ａ、ｂとタ
ービンシェル８の取合いは、フランジ３８を介して、溝
カップリング３６で接続する。これは、タービンシェル
８のインタークーラ７を納める空間が限られているため
、フランジ継手のボルト締めによる通常の接続構造の採
用が困難のためである。

温度約３７０℃の圧縮機吐出空気１の一部は、タービン
シェル８のフランジ２４の空気流入孔２６を経て、イン
タークーラ７のシェル１４内に入り、冷却水が通過する
チューブ２２と、熱交換を行ない、約２００℃に冷却さ
れて、壁１０の空気流出孔２８より、空間５０に出る。

この空間５０は、リテーニングリング３０の全周に広が
っており、冷却空気６はリテーニングリング３０の外周
上に複数個あけられた孔３２を通過して、最終的に、初
段ノズル５に到達する。空気の流れ方向は、水の流れ方
向に対向する。

冷却水の圧力は１通常、圧縮機吐出空気圧力より高くと
る。このため、万一、チューブ２２に割れが何らかの原
因で生じ、水洩れが生じた場合、初段ノズル５に、急冷
の熱衝撃を与える可能性がある。

従って、この水洩れは、水分計５２を、空気流出孔２８
の下流に設置し、空気中の水分が、絶対湿度３％以上に
なれば、ガスタービン軽故障として、ガスタービン制御
盤（図示せず）に表示する。

従来に比較し、熱交換器の信頼性が上昇しており、年−
回の定期点検で、耐圧又は、気密試験を行なっておけば
、水洩れの発生は、皆無に等しい。

万一、水洩れが発生した場合は、チューブに孔があく場
合が多く、これは、多分に冷却水の水質管理が悪いこと
に起因する。従って、これらのことを考慮して運用すれ
ば、インタークーラの信頼性に関して特に問題はない。

本方法により、従来のインタークーラ配管を無くし、配
管圧損を極小化した。そのため、′ａ！に、インターク
ーラをコンパクトに設計し、タービンシェル内に納める
ことができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インタークーラをガスタービンケーシ
ング内に納めることができるので、インタークーラの空
気取出、戻し配管を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のガスタービン断面図、第
２図（ａ）は、本発明の内蔵されたインタークーラの平
面図、第２図（ｂ）は、第２図（ａ）におけるインター
クーラの氷室とタービンシェルの取りあいを示す部分断
面図、第３図は、本発明の他の実施例の断面図である。 ５・・・初段ノズル、７・・・インタークーラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含むガスタービ
   ンにおいて、 前記タービンの初段ノズルの冷却空気を冷却するインタ
   ークーラを前記初段ノズルに適合する形状で、前記初段
   ノズルの外周側に設けたことを特徴とするインタークー
   ラ内蔵形ガスタービン。 ２、特許請求の範囲第１項において、 水洩れを検知する水分計を、前記インタークーラの前記
   冷却空気の出口近傍に設けたことを特徴とするインター
   クーラ内蔵形ガスタービン。