JPH0356368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼室内の火炎の吹き消えを監視
するためのガスタービンの火炎監視装置に関す
る。

〔従来の技術〕

たとえば、燃焼器を周方向に複数配列したマル
チキヤンタイプを採用する産業用ガスタービンに
おいては、複数の燃焼器のうちのたとえ１基に吹
き消えが生じた場合でも、安全上、その吹き消え
を確実に検知して、燃焼供給を遮断する処置を講
ずることが必要である。

その一つの対策として、従来は、ガスタービン
のタービン出口部に温度計を設置し、その温度計
によつて、燃焼ガスの温度を測定することによ
り、上記吹き消えを監視するように構成されてい
た。

こうした温度測定による監視装置においては、
タービン出口部の周方向での温度ピーク値を測定
することが、吹き消え時の温度低下が顕著になる
ことから、有効なものとして採用されているが、
こうした温度ピーク値を測定して吹き消えを監視
するまでは、複数からなる燃焼器全体としての出
口温度分布、さらには、各燃焼器の出口部におけ
る温度分布の双方にばらつきがあり、しかも、タ
ービン出口部は、タービンの旋回による影響を受
ける個所にあたることにより、上記温度ピーク値
が下がる結果、こうした低い温度ピーク値にもと
づいて吹き消えを判定することには今一つの不確
実性があつた。

こうした不確実性をなくすため、たとえば、特
公昭54−19946号公報に示された監視装置が提供
されている。

この監視装置を設けたガスタービンは、第２図
に示すように、燃焼器１を複数配列し、それら燃
焼器１の相互間を、隣り合う１対の燃焼器１，１
間を残して火炎伝播管２によつて連通させ、これ
ら燃焼器１のうち上記隣り合う１対の燃焼器１，
１から最も遠ざかる特定の１対を選んで着火プラ
グ３を設けるとともに、これらの着火プラグ３に
着火系統４を接続して構成されたものである。

この場合、直火により火炎伝播管２を通して図
示下左回りと右回りに火炎ぎ伝播することによ
り、燃焼器１が順次燃焼状態となるが、その左回
り、右回りの終端に位置する燃焼器１，１にそれ
ぞれ監視装置を設けてある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この監視装置は、上記終端の燃焼器１の内筒
（図示省略）にのぞき筒５を径方向から挿通し、
のぞき筒５の内端を、燃焼室（図示省略）内の火
炎発生個所に臨ませるように設定してある。

こうした監視装置では、のぞき筒５取り付ける
必要があることから、加工上不利であり、とく
に、上記内筒は、高温にさらなれる個所にあたる
ため、加工上難点が多く、課題であつた。

また、燃焼器１の内管を通してのぞき筒５を挿
通する構造では、のぞき筒５の設けられる位置が
周辺との部材との関係からスペース的に限られ
る。これに対し、火炎の発生は、燃焼器１の長手
方向のごく限定された範囲内にある。したがつ
て、のぞき筒５の位置が火炎監視のために限定さ
れた最適範囲から燃焼器１の長手方向に少しでも
ずれたりすると、のぞき筒５が火炎をとらえにく
くなる技術問題があつた。

ところで、従来、ガスバーナーの燃料噴射ノズ
ルに同軸状にエア噴射ノズルの挿入し、燃焼室内
の火炎を上記エア噴射ノズルの端部に設定された
光検出器で監視するように構成したものが開示さ
れている（特公昭47−36335号公報参照）。

ところが、上記構成によれば、火炎光の伝搬通
路がエア噴射ノズルと共用であり、その先端開口
が燃料噴射ノズルに開放されているから、上記光
検出器が燃焼室内の高温高圧の火炎にさらされて
破損するおそれがある。

また、エア噴射ノズルと共用の火炎光導入部の
内周面が燃焼室内の火炎で焼損や汚染され、しか
も、これを容易に着脱できないため、燃焼室内の
火炎の微妙な変化を精度良く検出することができ
ず、燃焼室内の火炎の吹き消えを適確に監視する
ことができないおそれある。

また、従来、ガスバーナーのような燃焼噴射ノ
ズルに同軸状に光フイバケーブルを直接に挿入
し、燃焼室内の火炎を光フアイバケーブルからの
検出光で監視するように構成したものが提案され
ている（特開昭60−82720号公報参照）。

ところが、上記構成のように、光フアイバケー
ブルを燃料噴射ノズルに直接に挿入して火炎監視
装置を構成すると、上記光フアイバケーブルの先
端部が高温高圧の火炎にさらされて溶着したり、
高速の乱流ガスで激しい振動を繰り返して破損
し、燃焼室内の火炎を有効に監視できないという
課題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされた
もので、簡単な構成で、燃焼室内の火炎を有効か
つ確実に監視することができるガスタービンの火
炎監視装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明によるガスタービンの火炎監視装置
は、燃焼室内に燃料を噴射するノズルチツプおよ
び燃料ノズルに同心状に第１火炎光誘導パイプを
挿通し、その先端部における火炎光導入部の外周
面を上記ノズルチツプの先端部に気密に固着させ
るとともに、上記火炎光導入部の内周面を上記燃
焼室内に開口させ、かつ上記スワラとエア流入側
のエアを上記火炎光導入部の内周面に導入させる
エア導入孔を設け、上記第１火炎光誘導パイプの
他端部を支持部材で可動させて、その他端部に第
２の火炎光誘導パイプを連結し、上記各火炎光誘
導パイプで形成される火炎光路を透光窓で気密に
閉塞したことを特徴とする。

〔作用〕

上記構成において、燃焼室内での燃焼にもとづ
く火炎光は、第１火炎光誘導パイプの先端部にお
ける火炎光導入部から各火炎光誘導パイプを通つ
て外部に導びくことができ、これによつて燃焼室
内と火炎を適確に監視することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて
説明する。

第１図は、産業用ガスタービンのついての実施
例を示す。ここにおいて、１は燃焼器で、上記マ
ルチキヤンタイプにおけるその１つを示してあ
り、図面では内筒６とスワラ７とを示してある。

８は内筒６を覆うハウジングで、燃焼ノズル９
が取付フランジ１０を介して取り付けられてい
る。燃焼ノズル９は、ストレート型とされ、その
先端から、燃料噴射孔１１を有するノズルチツプ
１２とノズルチツプ１２を支持するジヨイント１
３と、ジヨイント１３に接続されたノズルボデイ
１４とを有するとともに、上記取付フランジ１０
を有する支持ボデイ１５を後部側に有する。

こうした燃料ノズル９の内部に、燃料ノズル９
の軸方向に貫通して火炎監視器Ａが設けられてい
る。

つまり、この火炎監視器Ａにおいては、上記支
持ボデイ１５の図示左端内部に支持部１６を設
け、この支持部１６と上記ノズルチツプ１２の先
端部との間に、第１火炎光誘導パイプ１７が取り
付けられている。

この第１火炎光誘導パイプ１７の燃焼室１８側
の先端部には、火炎光導入部１９が設定されてい
る。

一方、この第１火炎光誘導パイプ１７の図地左
端は、上記支持部１６に摺動自在とされている。
２０は第２火炎光誘導パイプで、突出フランジ２
１とベローズ２２とを介して熱的に伸縮自在とさ
れた第１火炎光誘導パイプ１７に一端が嵌合し、
その外周には、パージ空気用チユーブ２３が接続
されている。

２４は支持金具で、上記第２火炎光誘導パイプ
２０の他端に取り付けられ、この支持金具２４に
は、耐圧ガラス（石英ガラス）２５と、アダプタ
２６、および、光検知部２７とが設けられ、上記
光検知部２７には、光フアイバケーブル２８が接
続されている。

ここにおいて、図示Ｆは燃料を示す。

さらに、３０はエア導入孔で、ノズルチツプ１
２の火炎光導入部１９に少量のエアを供給して、
火炎光導入部１９に溜るすすなどを吹き飛ばすも
のとされ、この場合、少量のエアは、燃焼器１内
外の圧力差を利用して供給する。また上記と少量
のエアは特別のエア源から供給するように構成す
ることもでき、その場合はパージ空気用チユーブ
２３を利用できる。

上記構成において、燃料ノズル９を通り、上記
ノズルチツプ１２の燃料噴射孔１１から噴射され
た燃料Ｆを上記スワラ７で旋回された旋回エア流
により混合させながら、内筒６の燃焼室１内で燃
焼させる。

上記燃焼室１内での燃焼にもとづく火炎光は、
第１火炎光誘導パイプ１７の先端部における火炎
光導入部１９から各火炎光誘導パイプ１７，２０
を通つて、上記内筒６を覆うハウジング８の外部
に導くことができ、これによつて燃焼室１内の火
炎を適確に監視することができる。

すなわち、上記構成によれば、火炎光の伝搬通
路は、燃焼室１内に燃料を噴射するノズルチツプ
１２および燃料ノズル９に同心状に挿通された第
１火炎光誘導ハイプ１７およびこれに連結された
第２火炎光誘導パイプ２０から構成されて、燃料
Ｆの流通路９，１２とは別体でかつ気密に隔離さ
れており、しかも、燃焼室１内とハウジング８の
外部とが透光窓、つまり、ここでは耐圧ガラス２
５で気密に閉塞されているから、光フアイバケー
ブル２８が燃焼室１内の高温高圧の火炎にさらさ
れて溶着したり、高速の乱流ガスで激しい振動を
繰り返して破損したりするおそれがなく、簡単な
構成で、燃焼室１内の火炎を適確に監視すること
ができる。

また、スワラ７のエア流入側のエアをエア導入
孔３０を通つて、上記火炎光導入部１９の内周面
に導入させるから、上記火炎光導入部１９がエア
により常時熱交換されて、燃焼室１内の火炎で焼
損されるおそれがなく、かつ、上記火炎光導入部
１９の内周面がエアにより常時クリーニングされ
て汚染されることがないから、燃焼室１内の火炎
の微妙な変化も精度良く検出することができ、燃
焼室１内の火炎の吹き消えを適確に監視すること
ができる。

さらに、上記第１火炎光誘導パイプ１７はその
他端部を支持ボデイ１５の支持部１６に摺動自在
に支持させたから、上記火炎光導入部１９が燃焼
室１内の火炎で過熱されて熱膨張した場合でも、
その熱膨張を吸収することができ、その損傷を有
効に防止することができるとともに、その他端部
に第２火炎光誘導パイプ２０を連結したから、こ
れを取り外して、火炎監視器Ａの保守点検などを
容易に達成することができる。

なお、たとえば、第１図の実施例では、光フア
イバケーブル２８を通して監視する態様をとつた
が、耐圧ガラス２５を直視するタイプとしてもよ
く、また、自動遮断が可能となるように、紫外線
検知機（図示省略）で判定したり、または、可視
光を電気的に変換して判定させることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、火炎光の伝
搬通路が、燃焼室内に燃料を噴射するノズルチツ
プおよび燃料ノズルに同心状に挿通された第１火
炎光誘導パイプおよびこれに連結された第２火炎
光誘導パイプから構成されて、燃料の流通路とは
別体でかつ気密隔離されており、しかも、燃焼室
内と外部とが透光窓で気密に閉塞されているか
ら、たとえば光フアイバケーブルを上記火炎光の
伝搬通路内に設定した場合であつても、上記透光
窓より外方であれば、燃焼室１内の高温高圧の火
炎にさらされて溶着したり、高速の乱流ガスで激
しい振動を繰り返して破損したりするおそれがな
く、簡単な構成で、燃焼室内の火炎を適確に監視
することができる。

また、スワラのエア流入側のエアをエア導入孔
を通つて、上記火炎光導入部の内周面に導入させ
るから、上記火炎光導入部がエアにより常時熱交
換され、燃焼室内の火炎で熱損されるおそれがな
く、かつ、上記火炎光導入部の内周面がエアによ
り常時クリーニングされて汚染されることがない
から、燃焼室内の火炎と微妙な変化も精度良く検
出することができ、燃焼室内の火炎の吹き消えを
適確に監視することができる。

さらに、上記第１火炎光誘導パイプはその他端
部を支持部材で可動に支持させてから、上記火炎
光導入部が燃焼室内の火炎で過熱されて熱膨張し
た場合でも、その熱膨張を有効に吸収することが
でき、その損傷を防止することができるととも
に、その他端部に第２火炎光誘導パイプを連結し
たから、これを取り外して火炎監視器の保守点検
などを容易に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す火炎監視
装置の断面図、第２図は従来の火炎監視装置を示
す断面図である。 １……燃焼器、６……内筒、７……スワラ、９
……燃料ノズル、１１……燃料噴射孔、１２……
ノズルチツプ、１５……支持部材、１７……第１
火炎光誘導パイプ、１８……燃焼室、１９……火
炎光導入部、２０……第２火炎光誘導パイプ、２
５……透光窓（耐圧ガラス）、３０……エア導入
孔、Ｆ……燃料、Ａ……火炎監視器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室を構成する内筒と、この内筒の他端部
   に設定されたスワラと、このスワラの軸心部に設
   定されて上記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射
   孔をもつたノズルチツプと、このノズルチツプに
   燃料を供給する燃料ノズルとを具備し、この燃焼
   ノズルを通つて上記ノズルチツプの燃料噴射孔か
   ら噴射された燃料を上記スワラで旋回された旋回
   エア流により混合させながら燃焼室内で燃焼さ
   せ、その火炎を監視するように構成したガスター
   ビンの火炎監視装置において、上記ノズルチツプ
   および燃料ノズルに同心状に挿通されかつ先端部
   における火炎光導入部の外周面がノズルチツプの
   先端部に気密に固着されるとともに上記火炎光導
   入部の内周面が上記燃焼室内に開口された第１火
   炎光誘導パイプと、上記スワラのエア流入側のエ
   アを上記火炎光導入部の内周面に導入させるエア
   導入孔と、上記第１火炎光誘導パイプの他端部を
   可動に支持する支持部材と、上記第１火炎光誘導
   パイプの他端部に連結された第２火炎光誘導パイ
   プと、上記各火炎光誘導パイプで形成される火炎
   光路を気密に閉塞する透光窓とを具備し、この透
   光窓、第２火炎光誘導パイプおよび第１火炎光誘
   導パイプを通つて、その先端部内周面の火炎光導
   入部から上記燃焼室内の火炎を監視するように構
   成したことを特徴とするガスタービンの火炎監視
   装置。