JPH03264703A - ガスタービン冷却動翼 - Google Patents
ガスタービン冷却動翼Info
- Publication number
- JPH03264703A JPH03264703A JP6106490A JP6106490A JPH03264703A JP H03264703 A JPH03264703 A JP H03264703A JP 6106490 A JP6106490 A JP 6106490A JP 6106490 A JP6106490 A JP 6106490A JP H03264703 A JPH03264703 A JP H03264703A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- cooling
- blade
- gas turbine
- supply port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は高温タービンの冷却翼に冷却媒体として蒸気を
用いたガスタービン冷却動翼に関する。
用いたガスタービン冷却動翼に関する。
（従来の技術）
一般に、発電プラントに利用するガスタービンは第６図
に示すように構成されている。このガスタービンは圧縮
機１で空気吸込路７から吸込まれた空気を圧縮して高圧
にし、この圧縮空気を燃焼器２に案内している。燃焼器
２では流量制御装置６で流量を調整し燃料供給路８より
供給された燃料と圧縮空気とを混合して燃焼させている
。この燃焼器２において燃焼によって発生した高温・高
圧の燃焼ガスはタービン３に送られ、膨張しながら仕事
をした後、排気流路９、煙突５を通って外部へ放出され
る。なお、タービン３の回転軸は発電機等の被駆動機４
の負荷に図示しないカップリングを介して接続される。
に示すように構成されている。このガスタービンは圧縮
機１で空気吸込路７から吸込まれた空気を圧縮して高圧
にし、この圧縮空気を燃焼器２に案内している。燃焼器
２では流量制御装置６で流量を調整し燃料供給路８より
供給された燃料と圧縮空気とを混合して燃焼させている
。この燃焼器２において燃焼によって発生した高温・高
圧の燃焼ガスはタービン３に送られ、膨張しながら仕事
をした後、排気流路９、煙突５を通って外部へ放出され
る。なお、タービン３の回転軸は発電機等の被駆動機４
の負荷に図示しないカップリングを介して接続される。
この種のガスタービンではタービン入口温度を上昇させ
ると、ガスタービンの熱効率が上昇することが知られて
いる。タービン入口温度を上昇させるためにはタービン
の構成部品が高温の燃焼ガスに耐え得る設計とすること
が必要である。このため、従来より耐熱材料や冷却技術
の開発に多大な労力がなされてきた。タービン動翼の冷
却は空気冷却の他、液体冷却や蒸気冷却およびそれらの
組み合わせたものが従来より案出されているが、現在実
用化されているのは空気冷却翼のみである。
ると、ガスタービンの熱効率が上昇することが知られて
いる。タービン入口温度を上昇させるためにはタービン
の構成部品が高温の燃焼ガスに耐え得る設計とすること
が必要である。このため、従来より耐熱材料や冷却技術
の開発に多大な労力がなされてきた。タービン動翼の冷
却は空気冷却の他、液体冷却や蒸気冷却およびそれらの
組み合わせたものが従来より案出されているが、現在実
用化されているのは空気冷却翼のみである。
ここで、従来のリターンフロータイブの空気冷却翼を第
７図に示す。この空気冷却翼１０は底部から冷却空気を
供給し、翼前縁部側流路１１および後縁部側流路１２を
通過させて対流冷却を行い、冷却に使用した空気は全て
通路部の主流ガス中に放出されるようになっている。冷
却空気の回収についてこの空気冷却翼１０は何等考慮さ
れていない。
７図に示す。この空気冷却翼１０は底部から冷却空気を
供給し、翼前縁部側流路１１および後縁部側流路１２を
通過させて対流冷却を行い、冷却に使用した空気は全て
通路部の主流ガス中に放出されるようになっている。冷
却空気の回収についてこの空気冷却翼１０は何等考慮さ
れていない。
ところで、近年ガスタービンと蒸気タービンを組み合せ
たコンバインドサイクル発電やコジェネレーションが効
率が良いために実用化されてくると、蒸気冷却方式のガ
スタービンの開発に期待が寄せられている。蒸気は空気
に比べて比熱が大きく冷却媒体として優れているものの
、蒸気発生のために多くの付帯設備を必要とすることも
あって、現在まで実用化の研究が遅れていた。
たコンバインドサイクル発電やコジェネレーションが効
率が良いために実用化されてくると、蒸気冷却方式のガ
スタービンの開発に期待が寄せられている。蒸気は空気
に比べて比熱が大きく冷却媒体として優れているものの
、蒸気発生のために多くの付帯設備を必要とすることも
あって、現在まで実用化の研究が遅れていた。
しかし、コンバインドサイクル発電やコジェネレーショ
ンの出現により事情が一変した。これはコンバインドサ
イクル発電やコジェネレーションのプラントは、既に蒸
気発生設備を有しているばかりでなく、冷却に使用した
蒸気を回収すれば発電プラント効率を一段と高くするこ
とができるようになっている。第５図にコンバインドサ
イクル発電における空気冷却と蒸気冷却（蒸気は回収）
の場合の発電効率の比較を示す。
ンの出現により事情が一変した。これはコンバインドサ
イクル発電やコジェネレーションのプラントは、既に蒸
気発生設備を有しているばかりでなく、冷却に使用した
蒸気を回収すれば発電プラント効率を一段と高くするこ
とができるようになっている。第５図にコンバインドサ
イクル発電における空気冷却と蒸気冷却（蒸気は回収）
の場合の発電効率の比較を示す。
従来より提案されている蒸気冷却動翼のうち蒸気回収機
能を有するものは例えば米国特許第３，４４３．７９０
号明細書、（１９６９年）に開示されており、この蒸気
冷却動翼は第８図に示されている。この蒸気冷却動翼２
０はチップ部２１にチャンバー２２を有する多孔翼であ
り、ルート部２３に導入された蒸気は細孔２４を通過し
てチップ部２１のチャンバー２２に導かれ、再び細孔２
５を通ってルート部２６に戻り回収される。ここで、蒸
気は細孔２５を通過する際に動翼２０を冷却するように
なっている。
能を有するものは例えば米国特許第３，４４３．７９０
号明細書、（１９６９年）に開示されており、この蒸気
冷却動翼は第８図に示されている。この蒸気冷却動翼２
０はチップ部２１にチャンバー２２を有する多孔翼であ
り、ルート部２３に導入された蒸気は細孔２４を通過し
てチップ部２１のチャンバー２２に導かれ、再び細孔２
５を通ってルート部２６に戻り回収される。ここで、蒸
気は細孔２５を通過する際に動翼２０を冷却するように
なっている。
（発明が解決しようとする課題）
従来の蒸気冷却動翼の問題点としては、冷却効率の悪さ
に加え、製作上の困難さを挙げることができる。まず、
冷却効率の悪さについては第一にチップ部のチャンバー
内の流速が低く、チップ部を十分冷却できない。第二に
翼前縁部側が細孔のみの対流冷却では高温化に十分対応
できない。
に加え、製作上の困難さを挙げることができる。まず、
冷却効率の悪さについては第一にチップ部のチャンバー
内の流速が低く、チップ部を十分冷却できない。第二に
翼前縁部側が細孔のみの対流冷却では高温化に十分対応
できない。
第三に多孔翼による対流冷却自体かもきもと冷却性能が
低く、高温化に対応するためには孔数を増加する必要が
あるが、強度上、孔数の増加は制限がある等の理由によ
る。
低く、高温化に対応するためには孔数を増加する必要が
あるが、強度上、孔数の増加は制限がある等の理由によ
る。
また、製作上の困難さについては、第一に蒸気の供給・
回収のための翼植込みのキリ穴と冷却用の細孔を繋げる
ために、高度の精鋳技術や加工技術を要する。第二に蒸
気の供給・回収のためにロータや翼植込みに多くのキリ
穴加工が必要で製作コストが高い。第三に冷却強化のた
めの孔数を増加することは精鋳技術や加工技術の面から
制限がある。
回収のための翼植込みのキリ穴と冷却用の細孔を繋げる
ために、高度の精鋳技術や加工技術を要する。第二に蒸
気の供給・回収のためにロータや翼植込みに多くのキリ
穴加工が必要で製作コストが高い。第三に冷却強化のた
めの孔数を増加することは精鋳技術や加工技術の面から
制限がある。
そこで、本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、冷却効率が高く、蒸気の回収
が可能であって、製作の容易なガスタービン冷却動翼を
提供することにある。
その目的とするところは、冷却効率が高く、蒸気の回収
が可能であって、製作の容易なガスタービン冷却動翼を
提供することにある。
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するために本発明のガスタービン冷却
動翼にあっては、高温タービンの冷却翼に冷却媒体とし
て蒸気を用いたリターンフロー方式のガスタービン冷却
動翼であって、上記冷却媒体の供給口と回収口を翼の上
流側と下流側とに分離する分離体を設けたことを特徴と
する。
動翼にあっては、高温タービンの冷却翼に冷却媒体とし
て蒸気を用いたリターンフロー方式のガスタービン冷却
動翼であって、上記冷却媒体の供給口と回収口を翼の上
流側と下流側とに分離する分離体を設けたことを特徴と
する。
（作用）
上記の構成を有する本発明において、リターンフロー方
式の動翼は精鋳により容易に製作できるので、蒸気の供
給・回収機能を有するものを容易に製作でき、しかもそ
れらの機能によって蒸気冷却による高温・高効率化、蒸
気回収による高効率化も可能となる。
式の動翼は精鋳により容易に製作できるので、蒸気の供
給・回収機能を有するものを容易に製作でき、しかもそ
れらの機能によって蒸気冷却による高温・高効率化、蒸
気回収による高効率化も可能となる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係るガスタービン冷却動翼の第１実施
例を示す。このガスタービンの蒸気冷却動翼３０は、リ
ターンフロー方式を採用し、その植込部３１をロータ４
０に植設しである（第３図参照）。蒸気の供給口３２は
翼底部の上流側に、蒸気の回収口３３は翼底部の下流側
に各々配設し、翼底部に供給蒸気と回収蒸気とを分離遮
断するために分離体としてのシール用突起３４を設けて
いる。
例を示す。このガスタービンの蒸気冷却動翼３０は、リ
ターンフロー方式を採用し、その植込部３１をロータ４
０に植設しである（第３図参照）。蒸気の供給口３２は
翼底部の上流側に、蒸気の回収口３３は翼底部の下流側
に各々配設し、翼底部に供給蒸気と回収蒸気とを分離遮
断するために分離体としてのシール用突起３４を設けて
いる。
この蒸気冷却動翼３０は動翼内流路Ａの外側に流路Ｂを
配置し、各流路Ａ、 Ｈの両端部をシール用突起３４
で分離して蒸気の供給口３２、蒸気の回収口３３として
使用している。ここで、流路の数を増加する場合には、
流路Ｂの外側にさらに流路Ｃ１流路Ｄ・・・という具合
に配置すれば、同様の機能が得られる。シール用突起３
４はロータ４０側に直接設けることも可能であるが、加
工性を考慮すると、動翼３０側に設けたほうが得策であ
る。
配置し、各流路Ａ、 Ｈの両端部をシール用突起３４
で分離して蒸気の供給口３２、蒸気の回収口３３として
使用している。ここで、流路の数を増加する場合には、
流路Ｂの外側にさらに流路Ｃ１流路Ｄ・・・という具合
に配置すれば、同様の機能が得られる。シール用突起３
４はロータ４０側に直接設けることも可能であるが、加
工性を考慮すると、動翼３０側に設けたほうが得策であ
る。
そして、本実施例では蒸気を上流側底部より供給し、下
流側底部で回収したが、その逆も勿論可能である。
流側底部で回収したが、その逆も勿論可能である。
さらに、蒸気冷却動翼３０の前縁部には蒸気排出孔３５
を多数穿設して前縁部の吹出し対流冷却を行うようにし
、後縁部にはビンフィン３６を設け、ビンフィン冷却を
行うようにしている。
を多数穿設して前縁部の吹出し対流冷却を行うようにし
、後縁部にはビンフィン３６を設け、ビンフィン冷却を
行うようにしている。
次に、本実施例の作用を説明する。
冷却用蒸気は動翼３０の供給口３２から供給され、この
蒸気は流路Ａ、 Ｂを経て回収口３３より回収される
。したがって、本実施例では動翼３０の大部分は流路Ａ
と流路Ｂを通過する蒸気により対流冷却される。この流
路Ａと流路Ｂにタービュレンスプロモータを設ければ冷
却効果は一段と高まる。
蒸気は流路Ａ、 Ｂを経て回収口３３より回収される
。したがって、本実施例では動翼３０の大部分は流路Ａ
と流路Ｂを通過する蒸気により対流冷却される。この流
路Ａと流路Ｂにタービュレンスプロモータを設ければ冷
却効果は一段と高まる。
また、第１図および第２図に示すように、前縁部では吹
出し対流冷却、後縁部ではビンフィン冷却を用いている
。因みに、前縁部は翼表面の熱伝達率が特に高く冷却を
強化する必要があるので、ここでは冷却効率の良い吹出
し対流冷却を使用し、後縁部は翼の流体性能上の要求か
ら薄く形成されて流路の形成が困難なため、ビンフィン
冷却を用いている。なお、厚肉の翼で後縁まで流路が形
成できる場合や、前縁の冷却が不要の場合は、蒸気を主
流中に廃棄しないで、蒸気の全量を底部より回収して効
率の向上を図ったほうが望ましい。
出し対流冷却、後縁部ではビンフィン冷却を用いている
。因みに、前縁部は翼表面の熱伝達率が特に高く冷却を
強化する必要があるので、ここでは冷却効率の良い吹出
し対流冷却を使用し、後縁部は翼の流体性能上の要求か
ら薄く形成されて流路の形成が困難なため、ビンフィン
冷却を用いている。なお、厚肉の翼で後縁まで流路が形
成できる場合や、前縁の冷却が不要の場合は、蒸気を主
流中に廃棄しないで、蒸気の全量を底部より回収して効
率の向上を図ったほうが望ましい。
このように本実施例によれば、流路Ａ、Ｂの両端部をシ
ール用突起３４で分離して蒸気の供給口３２、蒸気の回
収口３３として使用しているため、蒸気の供給・回収構
造が著しく簡略化される。また、これらの構造は精鋳に
より一度に製作することが可能で、製造も著しく容易に
なる。
ール用突起３４で分離して蒸気の供給口３２、蒸気の回
収口３３として使用しているため、蒸気の供給・回収構
造が著しく簡略化される。また、これらの構造は精鋳に
より一度に製作することが可能で、製造も著しく容易に
なる。
第４図は本発明に係るガスタービン冷却動翼の第２実施
例を示し、前記第１実施例と同一の部分には同一の符号
を付して説明する。この実施例では翼底部を分離体とし
ての分離突起３８で分離して翼底部の前面と後面の双方
に蒸気の供給口３２ａ１蒸気の回収０３３ａを配置して
いる。したがって、本実施例のガスタービン冷却動翼に
よれば、前記第１実施例と同様の効果が得られる。その
他の構成および作用は前記第１実施例と同一であるので
その説明を省略する。
例を示し、前記第１実施例と同一の部分には同一の符号
を付して説明する。この実施例では翼底部を分離体とし
ての分離突起３８で分離して翼底部の前面と後面の双方
に蒸気の供給口３２ａ１蒸気の回収０３３ａを配置して
いる。したがって、本実施例のガスタービン冷却動翼に
よれば、前記第１実施例と同様の効果が得られる。その
他の構成および作用は前記第１実施例と同一であるので
その説明を省略する。
以上説明した通り本発明に係るガスタービン冷却動翼に
よれば、リターンフロー方式を採用し、蒸気の供給口と
回収口を翼の上流側と下流側に分離して蒸気供給・回収
流路を構成したので、精鋳により容易に製作ができると
ともに、蒸気冷却による高温・高効率化、蒸気回収によ
る高効率化を達成できるという効果を奏する。
よれば、リターンフロー方式を採用し、蒸気の供給口と
回収口を翼の上流側と下流側に分離して蒸気供給・回収
流路を構成したので、精鋳により容易に製作ができると
ともに、蒸気冷却による高温・高効率化、蒸気回収によ
る高効率化を達成できるという効果を奏する。
第１図は本発明に係るガスタービン冷却動翼の第１実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線断面図、
第３図は第１図の■方向矢視図、第４図は本発明に係る
ガスタービン冷却動翼の第２実施例を示す縦断面図、第
５図はタービンの入口温度とフンバインド発電プラント
効率との関係を示すグラフ図、第６図はガスタービンの
概略構成を示す模式図、第７図は従来のリターンフロー
タイブの空気冷却動翼を示す縦断面図、第８図は従来の
蒸気冷却動翼を示す斜視図である。 ３０・・・蒸気冷却動翼、３２・・・蒸気の供給口、３
３・・・蒸気の回収口、３４・・・シール用突起（分離
体） ３５・・・蒸気排出孔、 ３６・・・ピンフィン、 ８・・・分離突起 （分離体）
例を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線断面図、
第３図は第１図の■方向矢視図、第４図は本発明に係る
ガスタービン冷却動翼の第２実施例を示す縦断面図、第
５図はタービンの入口温度とフンバインド発電プラント
効率との関係を示すグラフ図、第６図はガスタービンの
概略構成を示す模式図、第７図は従来のリターンフロー
タイブの空気冷却動翼を示す縦断面図、第８図は従来の
蒸気冷却動翼を示す斜視図である。 ３０・・・蒸気冷却動翼、３２・・・蒸気の供給口、３
３・・・蒸気の回収口、３４・・・シール用突起（分離
体） ３５・・・蒸気排出孔、 ３６・・・ピンフィン、 ８・・・分離突起 （分離体）
Claims (1)
- 高温タービンの冷却翼に冷却媒体として蒸気を用い、リ
ターンフロー方式のガスタービン冷却動翼であって、上
記冷却媒体の供給口と回収口を翼の上流側と下流側とに
分離する分離体を設けたことを特徴とするガスタービン
冷却動翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6106490A JPH03264703A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ガスタービン冷却動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6106490A JPH03264703A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ガスタービン冷却動翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264703A true JPH03264703A (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=13160357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6106490A Pending JPH03264703A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | ガスタービン冷却動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03264703A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150082944A (ko) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 한화테크윈 주식회사 | 가스 터빈용 터빈 블레이드 내부 냉각채널 유로 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP6106490A patent/JPH03264703A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150082944A (ko) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 한화테크윈 주식회사 | 가스 터빈용 터빈 블레이드 내부 냉각채널 유로 |
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