JPH10196404A - ガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置及び調整方法 - Google Patents
ガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置及び調整方法Info
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- JPH10196404A JPH10196404A JP382497A JP382497A JPH10196404A JP H10196404 A JPH10196404 A JP H10196404A JP 382497 A JP382497 A JP 382497A JP 382497 A JP382497 A JP 382497A JP H10196404 A JPH10196404 A JP H10196404A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
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- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
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- Control Of Turbines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動翼プラットフォームと静翼インナーシュラ
ウドとのラジアル方向のクリアランスを小さくしてガス
タービン効率を向上可能にする。 【解決手段】 ガスタービンの第２段静翼３へ圧縮機中
間段から抽気空気を供給する第１流路９が設けられ、こ
の第１流路９に対し、燃焼器車室または圧縮機高圧段か
らの抽気空気を供給する第２流路１１が合流されてい
る。１０は空気冷却器、１２は調節弁である。ガスター
ビンの起動時や昇負荷時に、第２流路から燃焼器車室ま
たは圧縮機高圧段からの高温空気を導き、第２段静翼の
熱伸び速度を増しガスタービン動静翼間のクリアランス
を確保する。
ウドとのラジアル方向のクリアランスを小さくしてガス
タービン効率を向上可能にする。 【解決手段】 ガスタービンの第２段静翼３へ圧縮機中
間段から抽気空気を供給する第１流路９が設けられ、こ
の第１流路９に対し、燃焼器車室または圧縮機高圧段か
らの抽気空気を供給する第２流路１１が合流されてい
る。１０は空気冷却器、１２は調節弁である。ガスター
ビンの起動時や昇負荷時に、第２流路から燃焼器車室ま
たは圧縮機高圧段からの高温空気を導き、第２段静翼の
熱伸び速度を増しガスタービン動静翼間のクリアランス
を確保する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン起動中
に静翼の冷却用空気温度を制御することにより動、静翼
間のクリアランス制御を行う装置と方法に関する。
に静翼の冷却用空気温度を制御することにより動、静翼
間のクリアランス制御を行う装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンのタービン高温部は冷却空
気によって冷却される。図５はその代表例で冷却空気系
統は下記の３系統によって構成されている。
気によって冷却される。図５はその代表例で冷却空気系
統は下記の３系統によって構成されている。
【０００３】（１）圧縮機吐出空気系 空気圧縮機２１の吐出空気はタービン２２の中空第１段
静翼２３内に導かれ、該静翼２３を冷却したのち主ガス
流に合流する。
静翼２３内に導かれ、該静翼２３を冷却したのち主ガス
流に合流する。
【０００４】（２）圧縮機中間段抽気系 空気圧縮機２１の中間段からの抽気は圧力が対応するタ
ービン２２の第２段以降の中空静翼２４，２５，２６へ
導かれそれぞれ該静翼２４，２５，２６を冷却したのち
主ガス流れに合流する。
ービン２２の第２段以降の中空静翼２４，２５，２６へ
導かれそれぞれ該静翼２４，２５，２６を冷却したのち
主ガス流れに合流する。
【０００５】（３）燃焼器兼圧縮機車室抽気系 燃焼器兼圧縮機車室２７から抽気された高圧抽気は空気
冷却器２８、エアフィルタ２９及び遮断弁３０を経てタ
ービンロータ内へ流入しタービンディスク３１及び動翼
３２（第１，２段動翼）を冷却したのち主ガス流れに合
流する。
冷却器２８、エアフィルタ２９及び遮断弁３０を経てタ
ービンロータ内へ流入しタービンディスク３１及び動翼
３２（第１，２段動翼）を冷却したのち主ガス流れに合
流する。
【０００６】以上の３系統の内（２）項の圧縮機中間段
抽気系から抽気した空気はそのまま冷却空気として供さ
れている。前記したように、第１，２段動翼３２には、
燃焼器兼圧縮機車室の高温冷却空気が供給され、また、
第２段静翼２４には、圧縮機中間段の冷却空気が供給さ
れる。
抽気系から抽気した空気はそのまま冷却空気として供さ
れている。前記したように、第１，２段動翼３２には、
燃焼器兼圧縮機車室の高温冷却空気が供給され、また、
第２段静翼２４には、圧縮機中間段の冷却空気が供給さ
れる。
【０００７】従って第１，２段動翼３２と第２段静翼２
４とは、熱膨張速度差が最も大きくなり起動時や昇負荷
時に接触が危惧される。
４とは、熱膨張速度差が最も大きくなり起動時や昇負荷
時に接触が危惧される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの動翼と
静翼即ちロータ側とステータ側には、過渡状態を含めて
振動、衝撃、熱膨張差による接触を防ぐために相互の間
には、ラジアル方向のクリアランスを設けてあるが、そ
こには、自ずから物理的な値がある。
静翼即ちロータ側とステータ側には、過渡状態を含めて
振動、衝撃、熱膨張差による接触を防ぐために相互の間
には、ラジアル方向のクリアランスを設けてあるが、そ
こには、自ずから物理的な値がある。
【０００９】一方、ガスタービンはシール空気量を出来
るだけ少なくすることがタービン効率の向上につながる
のでクリアランスは出来る限り小さくすることが望まし
い。しかしこの相反する両者を満足させるのには、クリ
アランスの低減に限界がある。
るだけ少なくすることがタービン効率の向上につながる
のでクリアランスは出来る限り小さくすることが望まし
い。しかしこの相反する両者を満足させるのには、クリ
アランスの低減に限界がある。
【００１０】特に、タービンの起動時にはロータの遠心
荷重による伸びが大きくなり、静止側の熱伸び量を上回
るためクリアランスが一時的に最少になる。その状態を
図６に示してある。
荷重による伸びが大きくなり、静止側の熱伸び量を上回
るためクリアランスが一時的に最少になる。その状態を
図６に示してある。
【００１１】本発明はこの問題点を解消し、動翼側、即
ち動翼プラットフォームと静止側、即ち静翼インナーシ
ュラウドとのラジアル方向のクリアランスを小さくして
ガスタービン効率を向上可能にすることを課題としてい
る。
ち動翼プラットフォームと静止側、即ち静翼インナーシ
ュラウドとのラジアル方向のクリアランスを小さくして
ガスタービン効率を向上可能にすることを課題としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの抽気
空気を供給する第１流路と、弁装置を備え前記静翼に燃
焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空気を供給する
第２流路とを有し、少なくとも前記第２流路に冷却器を
備えた構成のガスタービンの動静翼間のクリアランス調
整装置を提供する。
するため、ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの抽気
空気を供給する第１流路と、弁装置を備え前記静翼に燃
焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空気を供給する
第２流路とを有し、少なくとも前記第２流路に冷却器を
備えた構成のガスタービンの動静翼間のクリアランス調
整装置を提供する。
【００１３】本発明によるクリアランス調整装置によれ
ば、ガスタービンの起動時または昇負荷時に、前記第２
流路によって燃焼器車室または圧縮機高圧段から高温空
気を供給することにより静翼の昇温を早めガスタービン
動静翼間のクリアランスが狭まるのを防ぐことができ
る。なお、燃焼器車室または圧縮機高圧段から供給され
る高温空気の量は第２流路の弁装置を調節することによ
り調整される。
ば、ガスタービンの起動時または昇負荷時に、前記第２
流路によって燃焼器車室または圧縮機高圧段から高温空
気を供給することにより静翼の昇温を早めガスタービン
動静翼間のクリアランスが狭まるのを防ぐことができ
る。なお、燃焼器車室または圧縮機高圧段から供給され
る高温空気の量は第２流路の弁装置を調節することによ
り調整される。
【００１４】また、他の本発明は前記課題を解決するた
め、ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの抽気空気を
供給する第１流路と、該第１の流路と合流し前記静翼に
燃焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空気を供給す
る第２の流路と、該第２の流路の前記合流点よりも上流
地点に備えられた弁装置と、前記合流地点と前記静翼と
の間に設けられた冷却器とを備えた構成のガスタービン
の動静翼間のクリアランス調整装置を提供する。
め、ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの抽気空気を
供給する第１流路と、該第１の流路と合流し前記静翼に
燃焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空気を供給す
る第２の流路と、該第２の流路の前記合流点よりも上流
地点に備えられた弁装置と、前記合流地点と前記静翼と
の間に設けられた冷却器とを備えた構成のガスタービン
の動静翼間のクリアランス調整装置を提供する。
【００１５】このクリアランス調整装置によれば、ガス
タービンの起動時または昇負荷時に、第１流路内の静翼
冷却空気に対し第２流路から弁装置で調節された量の燃
焼器車室または圧縮機高圧段からの高温空気を混入さ
せ、静翼の昇温を早めてガスタービン動静翼間のクリア
ランスが狭まるのを防ぐことができる。
タービンの起動時または昇負荷時に、第１流路内の静翼
冷却空気に対し第２流路から弁装置で調節された量の燃
焼器車室または圧縮機高圧段からの高温空気を混入さ
せ、静翼の昇温を早めてガスタービン動静翼間のクリア
ランスが狭まるのを防ぐことができる。
【００１６】本発明によるクリアランス調整装置におい
て、抽気空気を供給する静翼としては第２段静翼とする
のが好適である。
て、抽気空気を供給する静翼としては第２段静翼とする
のが好適である。
【００１７】以上のように、本発明によれば、ガスター
ビンの起動時または昇負荷時に静翼に供給する冷却媒体
流量を、定常運転時に供給する流量よりも少なくするこ
とによってガスタービンの動静翼間のクリアランス、例
えば第２段静翼のインナーシュラウドと動翼プラットフ
ォームとの隙間調整を行うことができる。
ビンの起動時または昇負荷時に静翼に供給する冷却媒体
流量を、定常運転時に供給する流量よりも少なくするこ
とによってガスタービンの動静翼間のクリアランス、例
えば第２段静翼のインナーシュラウドと動翼プラットフ
ォームとの隙間調整を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明によるガスタービン動
静翼間のクリアランス調整装置を図示した実施の形態に
基づいて具体的に説明する。
静翼間のクリアランス調整装置を図示した実施の形態に
基づいて具体的に説明する。
【００１９】（実施の第１形態）まず、図１に示した実
施の第１形態について説明する。図１において、１は第
１段動翼、２は第２段動翼である。第１段動翼１と第２
段動翼２との間には、ラジアル方向の隙間Ｃ1 ，Ｃ2 を
有して第２段静翼３が設けられている。
施の第１形態について説明する。図１において、１は第
１段動翼、２は第２段動翼である。第１段動翼１と第２
段動翼２との間には、ラジアル方向の隙間Ｃ1 ，Ｃ2 を
有して第２段静翼３が設けられている。
【００２０】Ｃ1 は動翼ディスクのラビリンス受け４の
外径δ1 と第２段静翼３のシールハウジング５に嵌め込
まれたラビリンス６の内径δ2 との隙間である。また、
Ｃ2は動翼１，２のプラットフォーム７の外径と静翼３
のインナーシュラウド８の内径との隙間である。
外径δ1 と第２段静翼３のシールハウジング５に嵌め込
まれたラビリンス６の内径δ2 との隙間である。また、
Ｃ2は動翼１，２のプラットフォーム７の外径と静翼３
のインナーシュラウド８の内径との隙間である。
【００２１】この第２段静翼３へは、圧縮機中間段の抽
気空気の供給管が配設されていて本発明にいう第１流路
９を形成し、この第１流路９には、空気冷却器１０が設
置されている。また、第１流路９には車室又は圧縮機高
圧段からの抽気空気を導く供給管が接続され本発明にい
う第２流路１１を形成している。この第２流路１１には
調節弁１２が設置されている。
気空気の供給管が配設されていて本発明にいう第１流路
９を形成し、この第１流路９には、空気冷却器１０が設
置されている。また、第１流路９には車室又は圧縮機高
圧段からの抽気空気を導く供給管が接続され本発明にい
う第２流路１１を形成している。この第２流路１１には
調節弁１２が設置されている。
【００２２】図５を用いて説明したように、ガスタービ
ンにおいて、第１，２段動翼には、燃焼器兼圧縮機車室
の高温冷却空気が供給される。また、第２段静翼には、
圧縮機中間段の冷却空気が供給される。
ンにおいて、第１，２段動翼には、燃焼器兼圧縮機車室
の高温冷却空気が供給される。また、第２段静翼には、
圧縮機中間段の冷却空気が供給される。
【００２３】従って第１，２段動翼と第２段静翼とは、
熱膨張速度差が最も大きくなり起動時、昇負荷時に接触
が危惧される。これを図２に基づいて説明すると、第２
段静翼のシールハウジング５は冷却されるため動翼ディ
スクのラビリンス受け４より熱による伸びが遅く図２の
のような曲線となる。
熱膨張速度差が最も大きくなり起動時、昇負荷時に接触
が危惧される。これを図２に基づいて説明すると、第２
段静翼のシールハウジング５は冷却されるため動翼ディ
スクのラビリンス受け４より熱による伸びが遅く図２の
のような曲線となる。
【００２４】従って、ガスタービン起動時や昇負荷時等
の過渡時に第２流路１１から車室又は高圧抽気段の高温
空気を第１流路９に供給することによって第２段静翼３
へ導かれる抽気温度を調節してシールハウジング５を早
く加熱するようにする。
の過渡時に第２流路１１から車室又は高圧抽気段の高温
空気を第１流路９に供給することによって第２段静翼３
へ導かれる抽気温度を調節してシールハウジング５を早
く加熱するようにする。
【００２５】これによって第２段静翼３のシールハウジ
ング５は図２ののように曲線となり、第２流路からの
高温空気の導入が無い場合に比しクリアランスにΔだけ
余裕が生ずる。従って、ラビリンス隙間Ｃ1 を予めΔだ
け狭めての曲線のように小さくしておけば、起動、昇
負荷時の接触を回避しつつ、定常時の動翼プラットフォ
ーム７と静翼インナーシュラウド８の隙間Ｃ2 を小さく
保つことが出来る。
ング５は図２ののように曲線となり、第２流路からの
高温空気の導入が無い場合に比しクリアランスにΔだけ
余裕が生ずる。従って、ラビリンス隙間Ｃ1 を予めΔだ
け狭めての曲線のように小さくしておけば、起動、昇
負荷時の接触を回避しつつ、定常時の動翼プラットフォ
ーム７と静翼インナーシュラウド８の隙間Ｃ2 を小さく
保つことが出来る。
【００２６】（実施の第２形態）次に、図３に示した実
施の第２形態について説明する。図３に示す装置でも、
第２段静翼３へ冷却のために圧縮機中間段抽気を導く第
１流路９に対し、燃焼器車室または圧縮機高圧段からの
抽気空気を導く第２流路１１が合流されている。
施の第２形態について説明する。図３に示す装置でも、
第２段静翼３へ冷却のために圧縮機中間段抽気を導く第
１流路９に対し、燃焼器車室または圧縮機高圧段からの
抽気空気を導く第２流路１１が合流されている。
【００２７】ただ、この図３の装置では、第２流路１１
との合流点より上流の第１流路９に調節弁１３が設けら
れており、また、第１流路９への合流点より上流の第２
流路１１に調節弁１２と冷却器１４が設けられている。
その他の構成は図１に示した実施の第１形態と実質同じ
でありそれぞれ対応するところに図１におけると同じ符
号を付してありそれらについての重複する説明は省略す
る。
との合流点より上流の第１流路９に調節弁１３が設けら
れており、また、第１流路９への合流点より上流の第２
流路１１に調節弁１２と冷却器１４が設けられている。
その他の構成は図１に示した実施の第１形態と実質同じ
でありそれぞれ対応するところに図１におけると同じ符
号を付してありそれらについての重複する説明は省略す
る。
【００２８】先に説明したように、第１，２段動翼と第
２段静翼の間に、ガスタービン起動時や昇負荷時の過渡
時に最少クリアランスが現れるが、図３の装置では過渡
時に第１流路９の調節弁１３を絞ることにより第２段静
翼側の熱伸び速度を増し、クリアランスを確保しながら
ガスタービンの起動や昇負荷を行うことができる。
２段静翼の間に、ガスタービン起動時や昇負荷時の過渡
時に最少クリアランスが現れるが、図３の装置では過渡
時に第１流路９の調節弁１３を絞ることにより第２段静
翼側の熱伸び速度を増し、クリアランスを確保しながら
ガスタービンの起動や昇負荷を行うことができる。
【００２９】第２段静翼が冷却を必要とする温度になっ
たら第１流路９の調節弁１３を開く。定常状態では第１
流路９の調節弁１３を開き第２段静翼の熱伸びを減ら
す。この実施の第２形態の装置における第１，２段動翼
と第２段静翼との間のクリアランス制御の状態を図４に
示してある。
たら第１流路９の調節弁１３を開く。定常状態では第１
流路９の調節弁１３を開き第２段静翼の熱伸びを減ら
す。この実施の第２形態の装置における第１，２段動翼
と第２段静翼との間のクリアランス制御の状態を図４に
示してある。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
静翼に燃焼器車室又は圧縮機高圧段からの抽気空気を導
く第２流路を設け、或いはガスタービン起動時や昇負荷
時に静翼へ供給する冷却媒体流量を定常時より少くする
ことによって動静翼間のクリアランスを制御して動翼プ
ラットフォームと静翼インナーシュラウドとのラジアル
方向の隙間が減少するのを防ぐことができる。従ってシ
ール空気量を削減できそれに伴ってガスタービン効率は
向上する。
静翼に燃焼器車室又は圧縮機高圧段からの抽気空気を導
く第２流路を設け、或いはガスタービン起動時や昇負荷
時に静翼へ供給する冷却媒体流量を定常時より少くする
ことによって動静翼間のクリアランスを制御して動翼プ
ラットフォームと静翼インナーシュラウドとのラジアル
方向の隙間が減少するのを防ぐことができる。従ってシ
ール空気量を削減できそれに伴ってガスタービン効率は
向上する。
【図１】本発明の実施の第１形態によるクリアランス調
整装置の構成を示す系統図。
整装置の構成を示す系統図。
【図２】図１の装置によるガスタービン動静翼間のクリ
アランスの変化を示す線図。
アランスの変化を示す線図。
【図３】本発明の実施の第２形態によるクリアランス調
整装置の構成を示す系統図。
整装置の構成を示す系統図。
【図４】図３の装置によるガスタービン動静翼間のクリ
アランスの変化を示す線図。
アランスの変化を示す線図。
【図５】ガスタービンにおける従来の冷却空気の系統
図。
図。
【図６】ガスタービンにおける動静翼間のクリアランス
の変化を示す線図。
の変化を示す線図。
１ 第１段動翼 ２ 第２段動翼 ３ 第２段静翼 ４ 動翼（ロータ）ディスクのラビリンス受
け ５ 第２段静翼のシールハウジング ６ ラビリンス ７ 動翼のプラットフォーム ８ 静翼のインナーシュラウド ９ 第１流路 １０，１４ 冷却器 １１ 第２流路 １２，１３ 調節弁
け ５ 第２段静翼のシールハウジング ６ ラビリンス ７ 動翼のプラットフォーム ８ 静翼のインナーシュラウド ９ 第１流路 １０，１４ 冷却器 １１ 第２流路 １２，１３ 調節弁
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの
抽気空気を供給する第１流路と、弁装置を備え前記静翼
に燃焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空気を供給
する第２流路とを有し、少なくとも前記第２流路に冷却
器を備えたことを特徴とするガスタービンの動静翼間の
クリアランス調整装置。 - 【請求項２】 ガスタービン静翼に圧縮機中間段からの
抽気空気を供給する第１流路と、該第１の流路と合流し
前記静翼に燃焼器車室または圧縮機高圧段からの抽気空
気を供給する第２の流路と、該第２の流路の前記合流点
よりも上流地点に備えられた弁装置と、前記合流地点と
前記静翼との間に設けられた冷却器とを備えたことを特
徴とするガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装
置。 - 【請求項３】 前記流路からの抽気空気の供給対象が第
２段静翼であることを特徴とする請求項１または２に記
載のガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置。 - 【請求項４】 ガスタービンの起動時または昇負荷時に
静翼に供給する冷却媒体流量を、定常運転時に供給する
流量よりも少なくすることを特徴とするガスタービンの
動静翼間のクリアランス調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP382497A JPH10196404A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | ガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置及び調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP382497A JPH10196404A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | ガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置及び調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196404A true JPH10196404A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=11567953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP382497A Pending JPH10196404A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | ガスタービンの動静翼間のクリアランス調整装置及び調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10196404A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010242544A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Toshiba Corp | ガスタービン発電設備およびそのクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法 |
| US8256228B2 (en) | 2008-04-29 | 2012-09-04 | Rolls Royce Corporation | Turbine blade tip clearance apparatus and method |
| US9587507B2 (en) | 2013-02-23 | 2017-03-07 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Blade clearance control for gas turbine engine |
| CN112253263A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-22 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 氨水透平膨胀机的密封系统 |
| CN114704383A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-05 | 西安交通大学 | 一种具有外置压气机的燃气轮机多模式二次空气系统 |
| US12429002B2 (en) | 2020-12-04 | 2025-09-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Load adjustment method, load adjustment device, and program |
-
1997
- 1997-01-13 JP JP382497A patent/JPH10196404A/ja active Pending
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