JP6914643B2 - Static wing segment, gas turbine and gas turbine equipment equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、静翼を備える静翼セグメント、これを備えるガスタービン及びガスタービン設備に関する。 The present invention relates to a stationary blade segment including a stationary blade, a gas turbine including the stationary blade, and a gas turbine equipment.
ガスタービンは、大気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備える。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、軸線が延びる軸線方向に並んでいる複数の静翼列と、タービンロータを回転可能に覆うタービン車室と、を有する。複数の静翼列は、軸線が延びる軸線方向に並んでいる。各静翼列は、軸線に対する周方向に並ぶ複数の静翼を有する。静翼は、軸線に対する径方向に延びる翼本体と、この翼本体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、この翼本体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。静翼の内側シュラウドは、燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の内周縁を画定する。また外側シュラウドは、燃焼ガス流路の外周縁を画定する。翼本体は、この燃焼ガス流路中に配置される。 The gas turbine includes a compressor that compresses the atmosphere to generate compressed air, a combustor that burns fuel in the compressed air to generate combustion gas, and a turbine that is driven by the combustion gas. The turbine has a turbine rotor that rotates about an axis, a plurality of vane trains that are aligned in the axial direction in which the axis extends, and a turbine casing that rotatably covers the turbine rotor. The plurality of vane rows are arranged in the axial direction in which the axis extends. Each vane row has a plurality of vanes aligned in the circumferential direction with respect to the axis. The stationary blade has a blade body extending in the radial direction with respect to the axis, an inner shroud provided on the radial inner side of the blade body, and an outer shroud provided on the radial outer side of the blade body. The inner shroud of the vane defines the inner periphery of the combustion gas flow path through which the combustion gas flows. The outer shroud also defines the outer perimeter of the combustion gas flow path. The blade body is arranged in this combustion gas flow path.
静翼は、高温の燃焼ガスに晒されるため、例えば、冷却空気等で冷却する必要がある。 Since the stationary blade is exposed to high-temperature combustion gas, it is necessary to cool it with, for example, cooling air.
例えば、以下の特許文献1の静翼には、外側シュラウドから、翼本体を経て、内側シュラウドに貫通する二つの翼通路が形成されている。二つの翼通路は、いずれも、径方向外側の端が開口している。また、二つの翼通路は、径方向内側で互いに連通している。二つの翼通路のうち、第一翼通路には、径方向外側から冷却空気が流入する。この冷却空気は、第一翼通路内を径方向内側に流れ、第二翼通路に流入する。第二翼通路に流入した冷却空気は、径方向外側に流れ、第二翼通路の開口から静翼外に排出される。冷却空気は、静翼内を通る過程で、静翼との熱交換で加熱される。静翼から排出された冷却空気は、燃焼器における燃焼用空気の一部として利用される。 For example, in the stationary blade of Patent Document 1 below, two blade passages are formed which penetrate from the outer shroud, through the blade body, and to the inner shroud. Both of the two wing passages have radial outer ends open. In addition, the two wing passages communicate with each other on the inner side in the radial direction. Of the two wing passages, cooling air flows into the first wing passage from the outside in the radial direction. This cooling air flows inward in the radial direction in the first wing passage and flows into the second wing passage. The cooling air that has flowed into the second wing passage flows outward in the radial direction and is discharged to the outside of the stationary wing through the opening of the second wing passage. The cooling air is heated by heat exchange with the stationary blade in the process of passing through the stationary blade. The cooling air discharged from the vane is used as a part of the combustion air in the combustor.
以上のように、特許文献1に記載の技術では、静翼の冷却で加熱された冷却空気を燃焼用空気に利用する。 As described above, in the technique described in Patent Document 1, the cooling air heated by the cooling of the stationary blade is used as the combustion air.
特許文献1に記載の技術では、静翼の冷却で加熱された冷却空気を燃焼用空気に利用している。冷却空気は、ガスタービンの圧縮機で圧縮された空気が用いられる。このため、冷却空気を有効利用することは、ガスタービンの効率上昇等につながる。したがって、冷却空気をより有効利用することが望まれている。 In the technique described in Patent Document 1, the cooling air heated by the cooling of the stationary blade is used as the combustion air. As the cooling air, air compressed by a compressor of a gas turbine is used. Therefore, effective use of cooling air leads to an increase in efficiency of the gas turbine. Therefore, it is desired to use the cooling air more effectively.
そこで、本発明は、静翼を冷却した冷却空気の有効利用を図ることができる静翼セグメント、これを備えるガスタービン及びガスタービン設備を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a stationary blade segment capable of effectively utilizing the cooling air that cools the stationary blade, and a gas turbine and gas turbine equipment provided with the segment.
前記目的を達成するための発明に係る一態様としての静翼セグメントは、
軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、を備え、前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有する。前記第一通路は、前記静翼を前記径方向に貫通する通路である。さらに、前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通する第一翼通路と、筒状を成し、前記静翼で前記第一翼通路を画定する第一翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第一翼通路内に配置されている第一インサートと、を有する。筒状の前記第一インサートは、内側の冷却空気を前記第一翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有する。筒状の前記第一インサートの内側が前記第一通路の一部を形成する。
The stationary wing segment as one aspect of the invention for achieving the above object is
A stationary blade having a blade body extending in the radial direction with respect to the axis and an outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary blade are provided, and the stationary blade is provided with cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade. A first passage that flows in and causes the cooling air to flow out in the radial direction, and a temperature different from the temperature of the cooling air that flows in from the radial inside with respect to the stationary blade and flows out from the first passage. The outer wing ring has a second passage for discharging cooling air outward in the radial direction, and the outer wing ring is a first exhaust port for exhausting cooling air flowing outward in the radial direction from the first passage to the first outside. And a second exhaust port for exhausting the cooling air flowing out from the second passage to the outside in the radial direction to the second outside. The first passage is a passage that penetrates the stationary blade in the radial direction. Further, the stationary wing has a tubular shape with the first wing passage penetrating the inside of the wing body in the radial direction, and the stationary wing defines the first wing passage with respect to the inner surface of the first wing passage. It has a first insert, which is spaced apart from the first wing passage. The tubular first insert has a plurality of through holes that eject inner cooling air to the inner surface of the first wing passage. The inside of the tubular first insert forms part of the first passage.
当該静翼セグメントでは、静翼の第一通路を経て外側翼環の第一排気ポートに流入する冷却空気の温度と、静翼の第二通路を経て外側翼環の第二排気ポートに流入する冷却空気の温度とが異なることになる。第一排気ポートに流入した空気は、第一外部に排出される。また、第二排気ポートに流入した空気は、第一外部とは異なる第二外部に排出される。このため、当該静翼セグメントでは、静翼の第一通路から流出した冷却空気の温度を考慮して、この冷却空気の利用に好適な第一外部に送り、第二通路から流出した空気の温度を考慮して、この冷却空気の利用に好適な第二外部に送る。よって、当該静翼セグメントでは、静翼から流出した冷却空気を有効に再利用することができる。 In the stationary wing segment, the temperature of the cooling air flowing into the first exhaust port of the outer wing ring through the first passage of the stationary wing and the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port of the outer wing ring through the second passage of the stationary wing. It will be different from the temperature of the cooling air. The air that has flowed into the first exhaust port is discharged to the first outside. Further, the air flowing into the second exhaust port is discharged to a second outside different from the first outside. Therefore, in the stationary blade segment, the temperature of the cooling air flowing out from the first passage of the stationary blade is taken into consideration, and the temperature of the air flowing out from the second passage is sent to the first outside suitable for using the cooling air. In consideration of the above, the cooling air is sent to a second outside suitable for use. Therefore, in the stationary blade segment, the cooling air flowing out from the stationary blade can be effectively reused.
ここで、前記静翼セグメントにおいて、前記第二通路の通路長は、前記第一通路の通路長より長くてもよい。 Here, in the stationary blade segment, the passage length of the second passage may be longer than the passage length of the first passage.
当該静翼セグメントでは、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port via the second passage can be increased.
また、以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記第一通路は、前記静翼を前記径方向に貫通する通路であり、前記第二通路は、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に延びる部分を含んでもよい。 Further, in any of the above-mentioned stationary blade segments, the first passage is a passage that penetrates the stationary blade in the radial direction, and the second passage contains a directional component perpendicular to the radial direction. A portion extending in the holding direction may be included.
当該静翼セグメントでは、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port via the second passage can be increased.
以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記静翼は、前記第二通路と前記第一通路と連通させる連通路を有してもよい。 In any of the above-mentioned stationary blade segments, the stationary blade may have a communication passage that communicates with the second passage and the first passage.
以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記静翼は、前記翼本体の前記径方向内側に設けられている内側シュラウドと、前記内側シュラウドに取り付けられている内側インピンジ板と、を有し、前記内側シュラウドは、前記翼本体の前記径方向内側の端から、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に広がる内側シュラウド本体と、前記内側シュラウド本体の周縁に沿って、前記周縁から前記径方向内側に突出する内側周壁と、を有し、前記内側インピンジ板は、前記内側シュラウド本体に対して、前記径方向内側に間隔をあけて配置され、前記内側シュラウド本体と前記内側周壁と共同して、前記内側インピンジ板よりも前記径方向外側に内側キャビティを形成し、前記内側インピンジ板には、前記内側インピンジ板よりも前記径方向内側からの冷却空気を前記内側キャビティに導く複数の貫通孔が形成され、前記内側キャビティが前記第二通路の一部を形成してもよい。 In any of the above-mentioned stationary blade segments, the stationary blade has an inner shroud provided on the radial inner side of the blade body and an inner impinging plate attached to the inner shroud. The inner shroud extends from the radial inner end of the wing body in a direction having a directional component perpendicular to the radial direction, and from the peripheral edge along the peripheral edge of the inner shroud body. It has an inner peripheral wall that projects inward in the radial direction, and the inner impinge plate is arranged at intervals in the radial direction with respect to the inner shroud main body, and the inner shroud main body and the inner peripheral wall. Together, a plurality of inner cavities are formed radially outside the inner impinge plate, and the inner impinging plate guides cooling air from the inside radially inside the inner impinging plate to the inner cavity. A through hole may be formed and the inner cavity may form part of the second passage.
当該静翼セグメントでは、内側インピンジ板よりも径方向内側からの冷却空気が、内側インピンジ板の複数の貫通孔を介して、内側キャビティ内に流入する。内側キャビティに流入した冷却空気は、内側シュラウド本体に衝突して、この内側シュラウド本体をインピンジ冷却する。当該静翼セグメントでは、内側キャビティが第二通路の一部を形成するため、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, cooling air from the inside in the radial direction of the inner impinge plate flows into the inner cavity through a plurality of through holes of the inner impinging plate. The cooling air flowing into the inner cavity collides with the inner shroud body to impinge-cool the inner shroud body. In the stationary blade segment, since the inner cavity forms a part of the second passage, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port through the second passage can be increased.
前記内側シュラウドを有する前記静翼セグメントにおいて、前記内側シュラウドは、前記内側キャビティ内の冷却空気を前記静翼の外部に噴出する複数の噴出孔を有してもよい。 In the vane segment having the inner shroud, the inner shroud may have a plurality of ejection holes for ejecting cooling air in the inner cavity to the outside of the vane.
当該静翼セグメントでは、内側キャビティ内の冷却空気が複数の噴出孔から静翼外に噴出される。噴出孔から噴出した冷却空気の一部は、内側シュラウドの表面をフィルム冷却する。 In the vane segment, the cooling air in the inner cavity is ejected out of the vane from the plurality of ejection holes. A part of the cooling air ejected from the ejection hole cools the surface of the inner shroud with a film.
前記目的を達成するための発明に係る他の態様として静翼セグメントは、
軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、を備え、前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有する。さらに、前記静翼は、前記翼本体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、前記外側シュラウドに取り付けられている外側インピンジ板と、を有し、前記外側シュラウドは、前記翼本体の前記径方向外側の端から、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に広がる外側シュラウド本体と、前記外側シュラウド本体の周縁に沿って、前記周縁から前記径方向外側に突出する外側周壁と、を有し、前記外側インピンジ板は、前記外側シュラウド本体に対して、前記径方向外側に間隔をあけて配置され、前記外側シュラウド本体と前記外側周壁と共同して、前記外側インピンジ板よりも前記径方向内側に外側キャビティを形成し、前記外側インピンジ板には、前記外側インピンジ板よりも前記径方向外側からの冷却空気を前記外側キャビティに導く複数の貫通孔が形成され、前記外側キャビティが前記第二通路の一部を形成する。
As another aspect of the invention for achieving the above object, the stationary blade segment is
A stationary blade having a blade body extending in the radial direction with respect to the axis and an outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary blade are provided, and the stationary blade is provided with cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade. A first passage that flows in and causes the cooling air to flow out in the radial direction, and a temperature different from the temperature of the cooling air that flows in from the radial inside with respect to the stationary blade and flows out from the first passage. The outer wing ring has a second passage for discharging cooling air outward in the radial direction, and the outer wing ring is a first exhaust port for exhausting cooling air flowing outward in the radial direction from the first passage to the first outside. And a second exhaust port for exhausting the cooling air flowing out from the second passage to the outside in the radial direction to the second outside. Further, the stationary blade has an outer shroud provided on the radial outer side of the blade body and an outer impinge plate attached to the outer shroud, and the outer shroud is the outer shroud of the blade body. An outer shroud body extending in a direction having a directional component perpendicular to the radial direction from the radial outer end, and an outer peripheral wall protruding radially outward from the peripheral edge along the peripheral edge of the outer shroud body. The outer impinge plate has An outer cavity is formed on the inner side in the radial direction, and the outer impinge plate is formed with a plurality of through holes for guiding cooling air from the outer side in the radial direction to the outer cavity, and the outer cavity is formed. It forms a part of the second passage.
当該静翼セグメントでは、外側インピンジ板よりも径方向外側からの冷却空気が、外側インピンジ板の複数の貫通孔を介して、外側キャビティ内に流入する。外側キャビティに流入した冷却空気は、外側シュラウド本体に衝突して、この外側シュラウド本体をインピンジ冷却する。当該静翼セグメントでは、外側キャビティが第二通路の一部を形成するため、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, cooling air from the outer side in the radial direction of the outer impinge plate flows into the outer cavity through a plurality of through holes of the outer impinging plate. The cooling air that has flowed into the outer cavity collides with the outer shroud body to impinge-cool the outer shroud body. In the stationary blade segment, since the outer cavity forms a part of the second passage, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port through the second passage can be increased.
前記外側シュラウドを有する前記静翼セグメントにおいて、前記外側シュラウドは、前記外側キャビティ内の冷却空気を前記静翼の外部に噴出する複数の噴出孔を有してもよい。 In the vane segment having the outer shroud, the outer shroud may have a plurality of ejection holes for ejecting cooling air in the outer cavity to the outside of the vane.
当該静翼セグメントでは、外側キャビティ内の冷却空気が複数の噴出孔から静翼外に噴出される。噴出孔から噴出した冷却空気の一部は、外側シュラウドの表面をフィルム冷却する。 In the vane segment, the cooling air in the outer cavity is ejected out of the vane from the plurality of ejection holes. A part of the cooling air ejected from the ejection hole cools the surface of the outer shroud with a film.
前記内側シュラウド及び前記外側シュラウドを有する、以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通し、前記内側キャビティから冷却空気を前記外側インピンジ板よりも前記径方向外側に導く第二翼通路を有し、前記第二翼通路が前記第二通路の一部を形成してもよい。 In any of the above vane segments having the inner shroud and the outer shroud, the vane penetrates the blade body in the radial direction and cools air from the inner cavity from the outer impinge plate. Also has a second wing passage leading outward in the radial direction, and the second wing passage may form a part of the second passage.
前記第二翼通路を有する前記静翼セグメントにおいて、前記静翼は、筒状を成し、前記静翼で前記第二翼通路を画定する第二翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第二翼通路内に配置されている第二インサートを有し、筒状の前記第二インサートは、内側の冷却空気を前記第二翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有してもよい。 In the stationary wing segment having the second wing passage, the stationary wing has a tubular shape, and the stationary wing is spaced from the inner surface of the second wing passage that defines the second wing passage. The second insert having a second insert arranged in the second wing passage, and the tubular second insert may have a plurality of through holes for ejecting inner cooling air to the inner surface of the second wing passage. ..
当該静翼セグメントでは、第二インサート内の冷却空気が、第二インサートの複数の貫通孔を介して、第二インサートの外側に噴出される。第二インサートの外側に噴出した冷却空気は、第二翼通路内面に衝突して、この第二翼通路内面をインピンジ冷却する。当該静翼セグメントでは、第二翼通路が第二通路の一部を形成するため、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, the cooling air in the second insert is ejected to the outside of the second insert through the plurality of through holes of the second insert. The cooling air ejected to the outside of the second insert collides with the inner surface of the second wing passage to impinge-cool the inner surface of the second wing passage. In the stationary wing segment, since the second wing passage forms a part of the second passage, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port through the second passage can be increased.
前記目的を達成するための発明に係るさらに他の態様として静翼セグメントは、
軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、を備え、前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有する。さらに、前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通する第一翼通路と、筒状を成し、前記静翼で前記第一翼通路を画定する第一翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第一翼通路内に配置されている第一インサートを有し、筒状の前記第一インサートは、内側の冷却空気を前記第一翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有し、筒状の前記第一インサートの内側が前記第一通路の一部を形成し、前記第一インサートの外側が前記第二通路の一部を形成する。
As yet another aspect of the invention for achieving the above object, the stationary blade segment is
A stationary blade having a blade body extending in the radial direction with respect to the axis and an outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary blade are provided, and the stationary blade is provided with cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade. A first passage that flows in and causes the cooling air to flow out in the radial direction, and a temperature different from the temperature of the cooling air that flows in from the radial inside with respect to the stationary blade and flows out from the first passage. The outer wing ring has a second passage for discharging cooling air outward in the radial direction, and the outer wing ring is a first exhaust port for exhausting cooling air flowing outward in the radial direction from the first passage to the first outside. And a second exhaust port for exhausting the cooling air flowing out from the second passage to the outside in the radial direction to the second outside. Further, the stationary wing has a tubular shape with the first wing passage penetrating the inside of the wing body in the radial direction, and the stationary wing defines the first wing passage with respect to the inner surface of the first wing passage. The tubular first insert has a first insert that is spaced into the first wing passage, and the tubular first insert has a plurality of through holes that eject inner cooling air to the inner surface of the first wing passage. The inside of the tubular first insert forms a part of the first passage, and the outside of the first insert forms a part of the second passage.
当該静翼セグメントでは、第二インサート内の冷却空気の一部が、第一インサートの複数の貫通孔を介して、第一インサートの外側に噴出される。第一インサートの外側に噴出した冷却空気は、第一翼通路内面に衝突して、この第一翼通路内面をインピンジ冷却する。当該静翼セグメントでは、第一インサートの外側が第二通路の一部を形成するため、第二通路を経て、第二排気ポートに流入する冷却空気の温度を高くすることができる。 In the stationary blade segment, a part of the cooling air in the second insert is ejected to the outside of the first insert through the plurality of through holes of the first insert. The cooling air ejected to the outside of the first insert collides with the inner surface of the first wing passage to impinge-cool the inner surface of the first wing passage. In the stationary blade segment, since the outside of the first insert forms a part of the second passage, the temperature of the cooling air flowing into the second exhaust port through the second passage can be increased.
前記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
以上のいずれかの前記静翼セグメントを有するタービンと、空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、を備え、前記タービンは、さらに、前記軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有し、前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記静翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有する。
The gas turbine as one aspect of the invention for achieving the above object is
A turbine having any of the above-mentioned stationary blade segments, an air compressor that compresses air to generate compressed air, and fuel is burned in the compressed air to generate combustion gas, and the combustion gas is produced. A compressor that guides the turbine into the turbine is provided, and the turbine further covers a turbine rotor that rotates about the axis and an outer peripheral side of the turbine rotor, and the stationary blade segment is attached to the inner peripheral side. The turbine casing and the turbine rotor are arranged at different positions in the axial direction with respect to the rotor shaft extending in the axial direction with the axis as the center and fixed to the rotor shaft. It has a turbine and a moving wing.
前記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービン設備は、
前記ガスタービンと、前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導く静翼冷却ラインと、前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送る昇圧圧縮機と、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導く第一ラインと、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導く第二ラインと、を備える。
The gas turbine equipment as one aspect of the invention for achieving the above object is
A stationary blade that discharges from the gas turbine and the air compressor and guides the compressed air before being used for burning the fuel in the combustor as the cooling air from the radial inside of the stationary blade into the stationary blade. A cooling line, a pressure-pressing compressor arranged in the stationary blade cooling line, which boosts the air flowing into the stationary blade cooling line and sends it to the stationary blade, and a high-temperature component in contact with the combustion gas in the gas turbine. A first line that connects the first high temperature component excluding the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring and guides the cooling air in the first exhaust port to the first high temperature component. Among the high temperature parts in contact with the combustion gas in the gas turbine, the second high temperature parts excluding the stationary blade and the first high temperature part are connected to the second exhaust port of the outer wing ring, and the first (Ii) A second line for guiding the cooling air in the exhaust port to the second high temperature component is provided.
当該ガスタービン設備では、静翼から流出した冷却空気を、ガスタービンの部品である第一高温部品及び第二高温部品中で再利用することができる。 In the gas turbine equipment, the cooling air flowing out from the stationary blade can be reused in the first high temperature component and the second high temperature component which are the parts of the gas turbine.
ここで、前記ガスタービン設備において、前記昇圧圧縮機は、前記タービンロータに固定されている圧縮機インペラを有して構成されてもよい。 Here, in the gas turbine equipment, the step-up compressor may be configured to have a compressor impeller fixed to the turbine rotor.
当該ガスタービン設備では、ガスタービンの内部に昇圧圧縮機が配置されるので、設備の小型化を図ることができる。また、当該ガスタービン設備では、昇圧圧縮機を駆動するための駆動源を別途設ける必要もない。 In the gas turbine equipment, since the step-up compressor is arranged inside the gas turbine, the equipment can be miniaturized. Further, in the gas turbine equipment, it is not necessary to separately provide a drive source for driving the step-up compressor.
前記目的を達成するための発明に係る他の態様としてガスタービン設備は、
ガスタービンと、静翼冷却ラインと、昇圧圧縮機と、第一ラインと、第二ラインと、を備える。前記ガスタービンは、静翼セグメントを有するタービンと、空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、を備える。前記タービンは、さらに、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有する。前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有する。前記静翼セグメントは、前記動翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、を備える。前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有する。前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有する。前記静翼冷却ラインは、前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導く。前記昇圧圧縮機は、前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送る。前記第一ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導く。前記第二ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導く。前記燃焼器は、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く尾筒を有し、前記第一高温部品は、前記尾筒を含む。
As another aspect of the invention for achieving the above object, the gas turbine equipment is
It includes a gas turbine, a vane cooling line, a step-up compressor, a first line, and a second line. The gas turbine includes a turbine having a stationary blade segment, an air compressor that compresses air to generate compressed air, and fuel is burned in the compressed air to generate combustion gas, and the combustion gas is produced. It is equipped with a compressor that guides the turbine into the turbine. The turbine, in addition, a turbine rotor rotating about an axis, covering the outer periphery of the turbine rotor, a turbine casing, wherein the stator vane segments on the inner circumferential side is attached has. The turbine rotor about said axis, having a rotor shaft extending in the axial direction, and a moving blade which is fixed to the rotor shaft. The stationary blade segment is arranged at a different position in the axial direction with respect to the moving blade, and has a blade body having a blade body extending in the radial direction with respect to the axial line, and an outer side provided on the radial outer side of the stationary blade. It is equipped with a wing ring. In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. It has a second passage for allowing cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air flowing out from the first passage to flow outward in the radial direction. The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port for exhausting to the outside. The stationary blade cooling line discharges from the air compressor and guides the compressed air before being used for combustion of the fuel in the combustor as the cooling air from the radial inside of the stationary blade into the stationary blade. .. The step-up compressor is arranged in the vane cooling line, and boosts the air flowing into the vane cooling line and sends it to the vane. The first line connects the first high temperature component excluding the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine, and the first line. The cooling air in the exhaust port is guided to the first high temperature component. The second line includes the second high temperature component excluding the stationary blade and the first high temperature component and the second exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine. Connect and guide the cooling air in the second exhaust port to the second high temperature component. The combustor has a tail cover that guides the combustion gas into the turbine, and the first high temperature component includes the tail cover.
当該ガスタービン設備では、静翼から流出した冷却空気の一部で、燃焼器の尾筒を冷却することができる。 In the gas turbine equipment, the tail cover of the combustor can be cooled by a part of the cooling air flowing out from the stationary blade.
前記目的を達成するための発明に係るさらに他の態様としてガスタービン設備は、
ガスタービンと、静翼冷却ラインと、昇圧圧縮機と、第一ラインと、第二ラインと、を備える。前記ガスタービンは、静翼セグメントを有するタービンと、空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、を備える。前記タービンは、さらに、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有する。前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記静翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有する。前記静翼セグメントは、前記動翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、を備える。前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有する。前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有する。前記静翼冷却ラインは、前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導く。前記昇圧圧縮機は、前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送る。前記第一ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導く。前記第二ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導く。さらに、前記第二ライン中に配置され、前記第二ラインに流入した空気を冷却する冷却器を備える。前記第二高温部品は、前記タービンロータを含む。
As yet another aspect of the invention for achieving the above object, the gas turbine equipment is
It includes a gas turbine, a vane cooling line, a step-up compressor, a first line, and a second line. The gas turbine includes a turbine having a stationary blade segment, an air compressor that compresses air to generate compressed air, and fuel is burned in the compressed air to generate combustion gas, and the combustion gas is produced. It is equipped with a compressor that guides the turbine into the turbine. The turbine, in addition, a turbine rotor rotating about an axis, covering the outer periphery of the turbine rotor, a turbine casing, wherein the stator vane segments on the inner circumferential side is attached has. The turbine rotor about said axis, a rotor shaft extending in the axial direction, are arranged at positions different in the axial direction with respect to the stationary blade, a moving blade which is fixed to the rotor shaft, the Have. The stationary blade segment is arranged at a different position in the axial direction with respect to the moving blade, and has a blade body having a blade body extending in the radial direction with respect to the axial line, and an outer side provided on the radial outer side of the stationary blade. It is equipped with a wing ring. In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. It has a second passage for allowing cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air flowing out from the first passage to flow outward in the radial direction. The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port for exhausting to the outside. The stationary blade cooling line discharges from the air compressor and guides the compressed air before being used for combustion of the fuel in the combustor as the cooling air from the radial inside of the stationary blade into the stationary blade. .. The step-up compressor is arranged in the vane cooling line, and boosts the air flowing into the vane cooling line and sends it to the vane. The first line connects the first high temperature component excluding the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine, and the first line. The cooling air in the exhaust port is guided to the first high temperature component. The second line includes the second high temperature component excluding the stationary blade and the first high temperature component and the second exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine. Connect and guide the cooling air in the second exhaust port to the second high temperature component. Further, it is provided with a cooler that is arranged in the second line and cools the air that has flowed into the second line. The second high temperature component includes the turbine rotor.
当該ガスタービン設備では、静翼から流出した冷却空気の一部で、タービンロータを冷却することができる。 In the gas turbine equipment, the turbine rotor can be cooled by a part of the cooling air flowing out from the stationary blade.
本発明の一態様では、静翼を冷却した冷却空気の有効利用を図ることができる。 In one aspect of the present invention, the cooling air that cools the stationary blade can be effectively used.
以下、本発明に係る静翼セグメントを備えるガスタービン設備の一実施形態、さらに、静翼セグメントの一種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a gas turbine facility including a stationary blade segment according to the present invention, and a modified example of the stationary blade segment will be described in detail with reference to the drawings.
「実施形態」
本発明に係るガスタービン設備の一実施形態について、図1〜図10を参照して説明する。
"Embodiment"
An embodiment of the gas turbine equipment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
図1に示すように、本発明に係る一実施形態としてのガスタービン設備は、ガスタービンを備えている。 As shown in FIG. 1, the gas turbine equipment according to the embodiment of the present invention includes a gas turbine.
ガスタービン10は、空気Aを圧縮する空気圧縮機20と、空気圧縮機20で圧縮された空気A中で燃料Fを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器30と、燃焼ガスにより駆動するタービン40と、を備えている。
The
空気圧縮機20は、軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ21と、圧縮機ロータ21を覆う圧縮機ケーシング25と、複数の静翼列26と、を有する。タービン40は、軸線Arを中心として回転するタービンロータ41と、タービンロータ41を覆うタービンケーシング45と、複数の静翼列46と、を有する。
The
圧縮機ロータ21とタービンロータ41とは、同一軸線Ar上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ11を成す。このガスタービンロータ11には、例えば、発電機のロータが接続される。ガスタービン10は、さらに、圧縮機ケーシング25とタービンケーシング45との間に配置されている中間ケーシング14と、中間ケーシング14内に配置されている内側ケーシング16と、を備えている。圧縮機ケーシング25と中間ケーシング14とタービンケーシング45とは、互いに接続されてガスタービンケーシング15を成す。なお、以下では、軸線Arが延びる方向を軸線方向Da、この軸線Arを中心とした周方向を単に周方向Dcとし、軸線Arに対して垂直な方向を径方向Drとする。また、軸線方向Daでタービン40を基準にして空気圧縮機20側を軸線上流側Dau、その反対側を軸線下流側Dadとする。また、径方向Drで軸線Arに近づく側を径方向内側Dri、その反対側を径方向外側Droとする。
The
圧縮機ロータ21は、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸22と、このロータ軸22に取り付けられている複数の動翼列23と、を有する。複数の動翼列23は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼列23は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼23aで構成される。複数の動翼列23の各軸線下流側Dadには、静翼列26が配置されている。各静翼列26は、圧縮機ケーシング25の内側に設けられている。各静翼列26は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼26aで構成される。圧縮機ケーシング25の軸線上流側Dauには、吸込口27が形成されている。
The
タービンロータ41は、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸42と、このロータ軸42に取り付けられている複数の動翼列43と、を有する。複数の動翼列43は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼列43は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼43aで構成される。複数の動翼列43の各軸線上流側Dauには、静翼列46が配置されている。各静翼列46は、タービンケーシング45の内側に設けられている。各静翼列46は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼50で構成される。
The
空気圧縮機20は、吸込口27から空気Aを取り込んで、この空気Aを圧縮し、圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、空気圧縮機20の吐出口28から流出して、燃焼器30内に流入する。燃焼器30には、この圧縮空気の他、燃料供給源からの燃料Fも供給される。燃焼器30内では、圧縮空気内で燃料Fを燃焼させて、燃焼ガスGを生成する。この燃焼ガスGは、タービンケーシング45内に流入し、タービンロータ41を回転させる。
The
図2に示すように、中間ケーシング14及び内側ケーシング16は、いずれも、軸線Arを中心として筒状を成している。中間ケーシング14の内周側に、中間ケーシング14と間隔をあけて内側ケーシング16が配置されている。中間ケーシング14の内周側と内側ケーシング16の外周側との間は、ガスタービン10の中間車室13を形成する。筒状の内側ケーシング16の内周側には、ガスタービンロータ11が配置されている。燃焼器30は、中間車室13内に配置されている。この燃焼器30は、サポート39により中間ケーシング14に固定されている。
As shown in FIG. 2, both the
燃焼器30は、ディフューザ31と、燃焼筒32と、尾筒33と、パイロットバーナ34と、複数のメインバーナ35とを備えている。ディフューザ31は、筒状を成している。このディフューザ31の両端は、開口している。ディフューザ31の第一端は、空気圧縮機20の吐出口28に接続されている。このため、ディフューザ31内には、空気圧縮機20からの圧縮空気が流入する。ディフューザ31内の流路断面積は、ディフューザ31の第一端から第二端に向うに連れて次第に大きくなっている。このため、圧縮空気は、ディフューザ31内を通過する過程で、その流速が次第に低下する一方で、その圧力が次第に増加する。よって、このディフューザ31は、圧縮空気の動圧を静圧に変換する役目を担っている。このディフューザ31には、内周側から外周側に貫通する複数の貫通孔31aが形成されている。このため、ディフューザ31内に流入した圧縮空気の一部は、複数の貫通孔31aを経て、中間車室13内に流入する。
The
燃焼筒32は、円筒状を成している。この燃焼筒32の両端は、開口している。燃焼筒32の第一端は、ディフューザ31の第二端に接続されている。燃焼筒32内には、ディフューザ31からの圧縮空気が流入する。尾筒33は、筒状を成している。この尾筒33の両端は、開口している。尾筒33の第一端は、燃焼筒32の第二端に接続されている。尾筒33の第二端は、タービン40の一部に接続されている。
The
パイロットバーナ34は、円筒状の燃焼筒32の中心軸上に配置されている。複数のメインバーナ35は、パイロットバーナ34を中心として、燃焼筒32の中心軸に対する周方向に並んでいる。パイロットバーナ34及び複数のメインバーナ35には、燃料ライン38を介して、燃料供給源からの燃料Fが供給される。パイロットバーナ34は、燃焼筒32内に圧縮空気と共に燃料Fを噴射する。この燃料Fは、燃焼筒32及び尾筒33内で拡散燃焼する。複数のメインバーナ35内では、燃料Fと圧縮空気とが混合され、予混合気体が生成される。各メインバーナ35は、この予混合気体を燃焼筒32内に噴射する。この予混合気体は、燃焼筒32及び尾筒33内で予混合燃焼する。燃料Fの燃焼で生成された高温高圧の燃焼ガスGは、尾筒33を経てタービン40に送られる。
The
タービン40の静翼50は、径方向Drに延びる翼本体51と、翼本体51の径方向内側Driに設けられている内側シュラウド60iと、翼本体51の径方向外側Droに設けられている外側シュラウド60oと、を有する。外側シュラウド60oの径方向外側Droであってタービンケーシング45の径方向内側Driには、外側翼環90が配置されている。一の静翼列46を構成する複数の静翼50の外側シュラウド60oは、この外側翼環90に取り付けられている。外側翼環90は、タービンケーシング45に固定されている。本実施形態では、外側翼環90と、この外側翼環90に取り付けられている複数の静翼50とで、静翼セグメントSを構成する。
The
タービン40の動翼43aは、径方向Drの延びる翼本体43bと、翼本体43bの径方向内側Driに設けられているプラットフォーム43fと、プラットフォーム43fから径方向内側Driに延びている翼根43rと、を有する。動翼43aの翼根43rは、ロータ軸42に埋め込まれて固定される。動翼43aの径方向外側Droには、分割環48が配置されている。分割環48は、前述の外側翼環90に取り付けられている。プラットフォーム43fの径方向Drの位置は、軸線上流側Dauに配置されている静翼50の内側シュラウド60iの径方向Drの位置とほぼ一致している。分割環48の径方向Drの位置は、軸線上流側Dauに配置されている静翼50の外側シュラウド60oの径方向Drの位置とほぼ一致している。
The
タービン40内で燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路49は、軸線Arを中心として環状を成している。この環状の燃焼ガス流路49の内周縁は、静翼50の内側シュラウド60i及び動翼43aのプラットフォーム43fで画定される。燃焼ガス流路49の外周縁は、静翼50の外側シュラウド60o及び分割環48で画定される。静翼50の翼本体51及び動翼43aの翼本体43bは、いずれも、燃焼ガス流路49中に配置される。燃焼ガス流路49における燃焼ガス入口49iは、複数の静翼列46のうち、最も軸線上流側Dauに位置する第一段静翼列46aを構成する複数の静翼50aの内側シュラウド60i及び外側シュラウド60oにより形成される。よって、燃焼器30の尾筒33の第二端は、第一段静翼列46aを構成する複数の静翼50aの内側シュラウド60i及び外側シュラウド60oに接続されている。
The combustion
燃焼器30の燃焼筒32及び尾筒33、タービン40の静翼50、動翼43a及び分割環48は、高温の燃焼ガスGに晒される高温部品を構成する。このため、これらの高温部品は、何らかの手段で冷却する必要がある。本実施形態では、静翼50及び動翼43aを内部から冷却空気で冷却する。このため、動翼43aは、冷却空気が流れる冷却空気通路43pを有する。また、第一段静翼列46aを構成する複数の静翼50aには、冷却空気通路として、第一通路81及び第二通路82が形成されている。
The
第一段静翼列46aの径方向内側Driには、内側翼環100が配置されている。内側翼環100には、外部からの冷却空気を径方向内側Driから静翼50a内に供給する静翼冷却空気通路101,108が形成されている。
An
内側ケーシング16は、取付部17と、外筒18と、内筒19と、を有する。取付部17は、圧縮機ケーシング25又は中間ケーシング14に取り付けられる。この取付部17は、圧縮機ケーシング25又は中間ケーシング14に取り付けられている部分から径方向内側Driに延びている。外筒18及び内筒19は、いずれも、軸線Arを中心として円筒状を成している。外筒18の軸線上流側Dauの端は、取付部17の径方向内側Dri端に固定されている。また、外筒18の軸線下流側Dadの端は、第一段静翼列46aの内側翼環100に取り付けられている。この外筒18の外周側と中間ケーシング14の内周側との間が、前述した中間車室13を形成する。内筒19は、外筒18の径方向内側Driであってガスタービンロータ11の径方向外側Droに配置されている。内筒19の軸線上流側Dauの端は、外筒18に固定されている。また、内筒19の軸線下流側Dadの端は、第一段静翼列46aの内側翼環100に取り付けられている。
The
内筒19の径方向外側Droと外筒18の径方向内側Driとの間は、第一段静翼列46aを構成する静翼50aを冷却するための冷却空気が流れる静翼冷却空気通路108を形成する。この静翼冷却空気通路108は、内側翼環100の静翼冷却空気通路101に連通している。ガスタービンロータ11の径方向外側Droと内筒19の径方向内側Driとの間は、タービンロータ41の一部を冷却するための冷却空気が流れるロータ冷却空気通路109を形成する。タービンロータ41には、第一段動翼列43を構成する複数の動翼43aに、径方向内側Driから冷却空気を供給する動翼冷却空気通路41pが形成されている。この動翼冷却空気通路41pの第一端は、内側ケーシング16の内周側のロータ冷却空気通路109に連通し、この動翼冷却空気通路41pの第二端は、動翼43aの冷却空気通路43pに連通している。
A stationary blade cooling
静翼50aの翼本体51は、図7に示すように、径方向Drに対して垂直な断面形状が翼形を成している。この翼本体51で、軸線上流側Dauの端部が前縁部52を成し、軸線下流側Dadの端部が後縁部53を成す。この翼本体51の表面で、周方向Dcを向く面のうち、凸状の面が背側面(=負圧面)54を成し、凹状の面が腹側面(=正圧面)55を成す。なお、以下の説明の都合上、周方向Dcで翼本体51の腹側(=正圧面側)を周方向腹側DcpDcp、翼本体51の背側(=負圧面側)を周方向背側DcnDcnとする。
As shown in FIG. 7, the
第一段静翼列46aを構成する静翼50aは、図3〜図10に示すように、第一翼通路75、第二翼通路76、及び第三翼通路群77を有する。第一翼通路75、第二翼通路76、及び第三翼通路群77は、いずれも翼本体51を径方向Drに貫通する。第三翼通路群77は、径方向Drに延びる多数の通路の集まりである。第一翼通路75、第二翼通路76、及び第三翼通路群77は、翼本体51の前縁側から後縁側に、この順序で並んでいる。つまり、第一翼通路75は、翼本体51内で最も前縁部52の側に位置し、第三翼通路群77は、翼本体51内で最も後縁部53の側に位置している。第二翼通路76は、第一翼通路75と第三翼通路との間に位置している。第一翼通路75と第二翼通路76とは、翼本体51に形成されている第一仕切壁78により仕切られている。第二翼通路76と第三翼通路群77とは、翼本体51に形成されている第二仕切壁79により仕切られている。
As shown in FIGS. 3 to 10, the
この静翼50aの内側シュラウド60iは、図3及び図9に示すように、内側シュラウド本体61iと、内側周壁63iと、を有する。内側シュラウド本体61iは、翼本体51の径方向内側Driの端から径方向Drに対して垂直な方向成分を有する方向に広がる。この内側シュラウド本体61iで、径方向外側Droを向く面は、燃焼ガスGに接するガスパス面62ipを成す。また、この内側シュラウド本体61iで、径方向内側Driを向く面は、反ガスパス面62ioを成す。この内側シュラウド本体61iは、径方向Drからみると平行四辺形の形状である。内側シュラウド本体61iで互いに平行な一対の辺のうち、一方の辺が軸線上流側Dauを向き、他方の辺が軸線下流側Dadを向く。また、内側シュラウド本体61iで互いに平行な残りの一対のうち、一方の辺が周方向腹側Dcpを向き、他方の辺が周方向背側Dcnを向く。内側周壁63iは、内側シュラウド本体61iの周縁に沿って、この周縁から径方向内側Driに突出している。内側周壁63iは、前周壁63fと、後周壁63bと、腹側周壁63pと、背側周壁63nとを有する。前周壁63fは、内側シュラウド本体61iで軸線上流側Dauを向く辺から径方向内側Driに突出している。後周壁63bは、内側シュラウド本体61iで軸線下流側Dadを向く辺から径方向内側Driに突出している。腹側周壁63pは、内側シュラウド本体61iで周方向腹側Dcpを向く辺から径方向内側Driに突出している。背側周壁63nは、内側シュラウド本体61iで周方向背側Dcnを向く辺から径方向内側Driに突出している。内側シュラウド60iには、径方向外側Droに凹む凹部64iが形成されている。この凹部64iの側周面は、内側周壁63iで形成されている。また、この凹部64iの底面は、内側シュラウド本体61iで形成されている。
The
内側シュラウド60iの凹部64i内には、内側シュラウド本体61iから翼形内側突出部67iが突出している。翼形内側突出部67iは、翼本体51の翼面に沿った位置から径方向内側Driに突出している。この翼形内側突出部67iは、径方向Drから見ると、翼本体51の翼形を実質的に同じ形状を成している。この翼形内側突出部67iには、第一翼通路75の径方向内側Driの部分、第二翼通路76の径方向内側Driの部分、第三翼通路群77の径方向内側Driの部分が形成されている。この翼形内側突出部67iには、第二翼通路76から翼形内側突出部67i外に貫通する連通孔67icが形成されている。
In the
静翼50aは、さらに、内側インピンジ板68i及び内側封止板69iを有する。内側インピンジ板68i及び内側封止板69iは、いずれも、内側シュラウド60iの凹部64i内に、内側シュラウド本体61iに対して径方向内側Driに間隔をあけて配置されている。内側インピンジ板68iは、翼形内側突出部67iから径方向Drに対して垂直な方向に広がっている。この内側インピンジ板68iは、内側シュラウド本体61iと内側周壁63iと翼形内側突出部67iと共同して、この内側インピンジ板68iよりも径方向外側Droに内側キャビティ65iを形成する。この内側インピンジ板68iには、径方向Drに貫通する多数の貫通孔68tが形成されている。内側シュラウド60iには、この内側キャビティ65i内から燃焼ガス流路49に貫通する複数の噴出孔60eが形成されている。内側封止板69iは、第二翼通路76における径方向Drの両端の開口のうち、径方向内側Driの開口を塞ぐ。
The
静翼50aの外側シュラウド60oは、図3〜図6に示すように、外側シュラウド本体61oと、外側周壁63oと、を有する。外側シュラウド本体61oは、翼本体51の径方向外側Droの端から径方向Drに対して垂直な方向成分を有する方向に広がる。この外側シュラウド本体61oで、径方向内側Driを向く面は、燃焼ガスGに接するガスパス面62opを成す。また、この外側シュラウド本体61oで、径方向外側Droを向く面は、反ガスパス面62ooを成す。この外側シュラウド本体61oは、内側シュラウド本体61iと同様、径方向Drからみると平行四辺形の形状である。外側シュラウド本体61oで互いに平行な一対の辺のうち、一方の辺が軸線上流側Dauを向き、他方の辺が軸線下流側Dadを向く。また、外側シュラウド本体61oで互いに平行な残りの一対のうち、一方の辺が周方向腹側Dcpを向き、他方の辺が周方向背側Dcnを向く。外側周壁63oは、外側シュラウド本体61oの周縁に沿って、この周縁から径方向外側Droに突出している。外側周壁63oは、前周壁63fと、後周壁63bと、腹側周壁63pと、背側周壁63nとを有する。前周壁63fは、外側シュラウド本体61oで軸線上流側Dauを向く辺から径方向外側Droに突出している。後周壁63bは、外側シュラウド本体61oで軸線下流側Dadを向く辺から径方向外側Droに突出している。腹側周壁63pは、外側シュラウド本体61oで周方向腹側Dcpを向く辺から径方向外側Droに突出している。背側周壁63nは、外側シュラウド本体61oで周方向背側Dcnを向く辺から径方向外側Droに突出している。外側シュラウド60oには、径方向内側Driに凹む凹部64oが形成されている。この凹部64oの側周面は、外側周壁63oで形成されている。また、この凹部64oの底面は、外側シュラウド本体61oで形成されている。
The outer shroud 60o of the
外側シュラウド60oの凹部64o内には、外側シュラウド本体61oから翼形外側突出部67oが突出している。翼形外側突出部67oは、翼本体51の翼面に沿った位置から径方向外側Droに突出している。この翼形外側突出部67oは、径方向Drから見ると、翼本体51の翼形を実質的に同じ形状を成している。この翼形外側突出部67oには、第一翼通路75の径方向外側Droの部分、第二翼通路76の径方向外側Droの部分、第三翼通路群77の径方向外側Droの部分が形成されている。この翼形外側突出部67oには、第二翼通路76から翼形外側突出部67o外に貫通する連通孔67ocが形成されている。第一仕切壁78及び第二仕切壁79は、この翼形外側突出部67oよりも径方向外側Droに突出している。第一仕切壁78及び第二仕切壁79の径方向外側Droの端の位置は、径方向Drにおいて、外側周壁63oの径方向外側Droに端の位置と実質的に同じである。
In the recess 64o of the outer shroud 60o, the airfoil outer protrusion 67o protrudes from the outer shroud main body 61o. The airfoil outer protrusion 67o protrudes radially outward from a position along the blade surface of the
静翼50aは、さらに、外側インピンジ板68o及び外側封止板69oを有する。外側インピンジ板68o及び外側封止板69oは、いずれも、外側シュラウド60oの凹部64o内に、外側シュラウド本体61oに対して径方向外側Droに間隔をあけて配置されている。外側インピンジ板68oは、翼形外側突出部67oから径方向Drに対して垂直な方向に広がっている。この外側インピンジ板68oは、外側シュラウド本体61oと、外側周壁63oと、翼形外側突出部67oと共同して、この外側インピンジ板68oよりも径方向内側Driに外側キャビティ65oを形成する。この外側インピンジ板68oには、径方向Drに貫通する多数の貫通孔68tが形成されている。外側シュラウド60oには、この外側キャビティ65o内から燃焼ガス流路49に貫通する複数の噴出孔60eが形成されている。
The
静翼50aは、さらに、第一インサート70a及び第二インサート70bを有する。第一インサート70aは、筒状のインサート本体71aと、筒状のインサート本体71aから外側に広がるシール部72aと、を有する。筒状のインサート本体71aは、両端が開口している。このインサート本体71aには、内側から外側に貫通する多数の貫通孔71tが形成されている。第一インサート70aは、インサート本体71aの両端が径方向Drを向くように、第一翼通路75内に配置されている。インサート本体71aの外周面と、静翼50aで第一翼通路75を画定する第一翼通路内面75iとの間には、間隔を有する。インサート本体71aの外周面と第一翼通路内面75iとの間は、前側隙間通路83を成す。インサート本体71aの径方向内側Driの端には、シール部72aが設けられている。このシール部72aは、第一翼通路内面75iに接している。よって、前側隙間通路83の径方向内側Driの端は、このシール部72aにより塞がっている。インサート本体71aの径方向外側Droの端は、第一翼通路75の一部が形成されている翼形外側突出部67oよりも径方向外側Droに突出している。
The
外側封止板69oは、外側シュラウド60oの凹部64i内に、外側インピンジ板68oに対して径方向外側Droに間隔をあけて配置されている。この外側封止板69oは、第一インサート70aの径方向外側Droの端、第二翼通路76の一部及び第三翼通路群77の一部を形成する翼形外側突出部67oの径方向外側Droの端から、図4に示すように、径方向Drに対して垂直な方向に広がり、外側シュラウド60oの外側周壁63oに接している。外側シュラウド60oの凹部64o内は、この外側封止板69oより径方向内側Driの空間と、外側封止板69oより径方向外側Droの空間に仕切られている。外側シュラウド60oの凹部64o内で外側封止板69oより径方向内側Driであって、外側インピンジ板68oより径方向外側Droの空間は、インピンジ空気滞留空間66を成す。前側隙間通路83は、このインピンジ空気滞留空間66に連通している。前側隙間通路83からインピンジ空気滞留空間66に流入した冷却空気は、外側インピンジ板68oの多数の貫通孔68tを介して、外側キャビティ65o内に流入する。
The outer sealing plate 69o is arranged in the
第二インサート70bは、筒状のインサート本体71bと、筒状のインサート本体71bから外側に広がるシール部72bと、蓋部73bと、を有する。筒状のインサート本体71bは、両端が開口している。このインサート本体71bには、内側から外側に貫通する多数の貫通孔71tが形成されている。第二インサート70bは、インサート本体71bの両端が径方向Drを向くように、第二翼通路76内に配置されている。インサート本体71bの外周面と、静翼50aで第二翼通路76を画定する第二翼通路内面76iとの間には、間隔を有する。インサート本体71bの外周面と第二翼通路内面76iとの間は、中間隙間通路84を成す。インサート本体71bの径方向外側Droの端には、シール部72bが設けられている。このシール部72bは、第二翼通路内面76iに接している。よって、中間隙間通路84の径方向内側Driの端は、このシール部72bにより塞がっている。インサート本体71bの径方向外側Droの開口は、蓋部73bにより塞がっている。この蓋部73bは、外側封止板69oよりも径方向内側Driに位置している。第二インサート70bの内側は、中間通路85を成す。
The
外側シュラウド60oの凹部64o内で外側封止板69oより径方向外側Droの空間内では、図4に示すように、前述の第一仕切壁78及び第二仕切壁79が周方向Dcに延びて、外側シュラウド60oの腹側周壁63p及び背側周壁63nに接している。このため、外側シュラウド60oの凹部64o内で外側封止板69oより径方向外側Droの空間は、第一仕切壁78及び第二仕切壁79により、前側空間67s、中間空間68s及び後側空間69sに仕切られている。前側空間67s、中間空間68s及び後側空間69sは、軸線下流側Dadに向って、この順序で並んでいる。
In the space of the outer Dro in the radial direction from the outer sealing plate 69o in the recess 64o of the outer shroud 60o, as shown in FIG. 4, the above-mentioned
静翼50aには、前述したように、冷却空気通路として、第一通路81及び第二通路82が形成されている。第一通路81は、内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間と、第一インサート70a内の空間と、外側シュラウド60oの前側空間67sとで、形成される。この第一通路81は、実質的に径方向Drに直線的に延び、静翼50aを径方向内側Driから径方向外側Droに貫通する通路である。第二通路82は、静翼50a内で第一通路81を形成する空間を除く他の空間と、内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間と、第一インサート70a内の空間とで、形成される。よって、内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間と、第一インサート70a内の空間とは、第一通路81と第二通路82とで共有している。また、第一インサート70aのインサート本体71aには、前述したように、内側から外側に貫通する多数の貫通孔71tが形成されている。よって、第二通路82は、第一インサート70aの多数の貫通孔71tにより第一通路81と連通している。
As described above, the
外側翼環90は、図3に示すように、周方向Dcに広がる翼環板91と、翼環板91の周縁から径方向内側Driに延びる翼環周壁92と、第一仕切壁93と、第二仕切壁94と、ケーシング取付部95と、を有する。外側翼環90には、径方向外側Droに凹む凹部96が形成されている。この凹部96の側周面は、翼環周壁92で形成されている。また、この凹部96の底面は、翼環板91で形成されている。第一仕切壁93及び第二仕切壁94は、この凹部96内に配置され、軸線方向Daに並んでいる。この凹部96は、第一仕切壁93及び第二仕切壁94により、三つの空間に仕切られている。三つの空間のうち、軸線上流側Dauの空間が第一排気ポート97を成し、この第一排気ポート97の軸線下流側Dadに隣接する空間が第二排気ポート98を成す。翼環周壁92には、第一排気ポート97内から外側翼環90の外部に貫通する第一排気口97oが形成されている。また、翼環板91には、第二排気ポート98内から外側翼環90の外部に貫通する第二排気口98oが形成されている。第一排気ポート97は、静翼50aの前側空間67sと連通している。よって、この排気ポートは、静翼50aの第一通路81と連通している。また、第二排気ポート98は、静翼50aの中間空間68sと連通している。よって、この第二排気ポート98は、静翼50aの第二通路82と連通している。
As shown in FIG. 3, the
翼環周壁92のうち、軸線上流側Dauを向く前周壁92fは、外側シュラウド60oの前周壁63fと実質的に接している。外側翼環90の第一仕切壁93は、静翼50aの第一仕切壁78と接し、静翼50aの第一仕切壁78を径方向外側Droから支持している。外側翼環90の第二仕切壁94は、静翼50aの第二仕切壁79と接し、静翼50aの第二仕切壁79を径方向外側Droから支持している。翼環周壁92のうち、軸線下流側Dadを向く後周壁92bは、外側シュラウド60oの後周壁63bと接し、外側シュラウド60oの後周壁63bを径方向外側Droから支持している。翼環周壁92の後周壁92bと外側シュラウド60oの後周壁63bとの間には、シール材99が配置されている。外側シュラウド60oの後周壁63bは、外側シュラウド60oの前周壁63f、外側シュラウド60oの第一仕切壁78、外側シュラウド60oの第二仕切壁79より剛構造である。
Of the wing ring
ケーシング取付部95は、翼環板91の軸線下流側Dadから径方向外側Droに突出している。このケーシング取付部95は、図2に示すように、タービンケーシング45に取り付けられている。
The
ガスタービン設備は、ガスタービン10の他、さらに、図2に示すように、静翼冷却ライン105と、第一ライン111と、第二ライン112と、昇圧圧縮機115と、冷却器116と、を備える。
In addition to the
静翼冷却ライン105は、静翼冷却用配管106と、内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108と、内側翼環100の静翼冷却空気通路101とで、構成される。静翼冷却用配管106の第一端は、中間ケーシング14に接続され、静翼冷却用配管106の第二端は、内側ケーシング16の外筒18に接続されている。この静翼冷却用配管106は、中間車室13内の圧縮空気を冷却空気として、内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108内に導く。静翼冷却用配管106中には、この静翼冷却用配管106に流入した圧縮空気を昇圧して、内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108内に送る昇圧圧縮機115が設けられている。
The
第一ライン111の一端は、外側翼環90の第一排気口97oに接続され、第一ライン111の第二端は、燃焼器30の尾筒33に接続されている。尾筒33を形成する板には、複数の通路が形成されている。第一ライン111は、外側翼環90の第一排気ポート97内の空気を尾筒33の通路に送る。第一ライン111は、例えば、鋼管で形成してもよいが、フレキシブル配管で形成してもよい。
One end of the
第二ライン112は、ロータ冷却用配管113と、内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109とで、構成される。ロータ冷却用配管113の第一端は、外側翼環90の第二排気口98oに接続され、ロータ冷却用配管113の第二端は、内側ケーシング16の内筒19に接続されている。このロータ冷却用配管113は、外側翼環90の第二排気ポート98内の空気を内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109内に導く。ロータ冷却用配管113中には、このロータ冷却用配管113内に流入した空気を冷却する冷却器116が設けられている。冷却器116は、例えば、空気と冷却媒体とを熱交換させて、空気を冷却する熱交換器である。冷却媒体としては、例えば、燃料ライン38を流れる燃料Fが考えられる。燃料Fを冷却媒体として用いた場合、この燃料Fは、空気との熱交換で加熱される。このため、この場合の冷却器116は、燃料予熱器としても機能する。
The
次に、空気圧縮機20から吐出された圧縮空気の流れについて説明する。
Next, the flow of the compressed air discharged from the
空気圧縮機20から吐出された圧縮空気は、燃焼器30のディフューザ31内に流入する。この圧縮空気の温度は、例えば、200℃である。ディフューザ31内に流入した圧縮空気の一部は、前述したように、燃焼器30内での燃料Fの燃焼に用いられる。ディフューザ31内に流入した圧縮空気の残りは、ディフューザ31に形成されている多数の貫通孔31aを経て、中間車室13内に流入する。中間車室13内に流入した圧縮空気は、静翼冷却用配管106内に流入する。静翼冷却用配管106に流入した圧縮空気は、この静翼冷却用配管106中に設けられている昇圧圧縮機115により昇圧されてから、冷却空気として、内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108内に流入する。内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108内に流入した冷却空気は、内側翼環100の静翼冷却空気通路101を経て、第一段静翼列46aを構成する複数の静翼50aの第一通路81内及び第二通路82内に流入する。
The compressed air discharged from the
第一通路81内に流入した冷却空気は、静翼50aの第一通路81内を流れる過程で静翼50aと熱交換して、この静翼50aを冷却する一方で加熱される。第一通路81を流れる過程で加熱された冷却空気は、外側翼環90の第一排気ポート97に流入する。第一排気ポート97に流入した冷却空気は、第一ライン111を経て、尾筒33の通路内に流入する。尾筒33の通路内に流入した冷却空気は、例えば、尾筒33内に排気される。冷却空気は、尾筒33の通路を流れる過程で、この尾筒33を冷却する。なお、燃焼筒32を形成する板にも、尾筒33を形成する板と同様に、複数の通路を形成してもよい。この場合、この通路と尾筒33の通路とを連通させ、燃焼筒32の通路にも、冷却空気を流して、燃焼筒32を冷却するようにしてもよい。
The cooling air that has flowed into the
尾筒33内の圧力は、空気圧縮機20から吐出された圧縮空気の圧力よりも多少低いものの、この圧縮空気の圧力と大差はない。この尾筒33内に、外側翼環90の第一排気ポート97に流入した冷却空気を送るため、本実施形態では、中間車室13内の圧縮空気を昇圧圧縮機115で昇圧させてから、この圧縮空気を冷却空気として静翼50a内に送っている。
Although the pressure inside the
静翼50aの第二通路82内に流入した冷却空気は、静翼50aの第二通路82内を流れる過程で静翼50aと熱交換して、この静翼50aを冷却する一方で加熱される。第二通路82を流れる過程で加熱された冷却空気は、外側翼環90の第二排気ポート98に流入する。第二排気ポート98に流入した冷却空気は、ロータ冷却用配管113を経て、内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109内に流入する。冷却空気は、ロータ冷却用配管113を流れる過程で、冷却器116により冷却される。冷却器116に冷却された冷却空気は、ロータ冷却用配管113から内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109に流入する。
The cooling air that has flowed into the
冷却空気が静翼50aの第一通路81を流れる過程で静翼50aと熱交換する熱量は、冷却空気が静翼50aの第二通路82を流れる過程で静翼50aと熱交換する熱量に比べて、はるかに少ない。このため、静翼50aの第一通路81を経て、第一排気ポート97に流入した冷却空気の温度は、空気圧縮機20からの吐出直後の圧縮空気の温度である200℃よりも数十℃高い程度である。このため、第一排気ポート97に流入した冷却空気を別途冷却することなく、尾筒33に送っても、この尾筒33を効果的に冷却することができる。一方、冷却空気が静翼50aの第二通路82を流れる過程で静翼50aと熱交換する熱量は多く、第二通路82を経て第二排気ポート98の流入した空気の温度は、500℃〜600℃の高温である。このため、第二排気ポート98に流入した冷却空気を、冷却器116で冷却した後、内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109に送る。冷却器116で冷却された冷却空気の温度は、例えば、200℃程度である。
The amount of heat exchanged with the
内側ケーシング16のロータ冷却空気通路109に流入した冷却空気は、タービンロータ41の動翼冷却空気通路41pを経て、第一段動翼列43を構成する複数の動翼43aの冷却空気通路43p内に流入する。この冷却空気は、動翼43aの冷却空気通路43p内を流れる過程で、動翼43aを冷却する。この冷却空気は、冷却空気通路43pから燃焼ガス流路49に流出する。燃焼ガス流路49に流出した冷却空気の一部は、動翼43aの表面をフィルム冷却する。
The cooling air that has flowed into the rotor
次に、図3〜図10を用いて、第一段静翼列46aを構成する複数の静翼50a内での冷却空気の流れについて詳細に説明する。
Next, the flow of cooling air in the plurality of
図3及び図10に示すように、内側翼環100の静翼冷却空気通路101からの冷却空気は、内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間に流入する。この空間は、前述したように、静翼50aの第一通路81の一部及び第二通路82の一部を形成する。内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間に流入した冷却空気の一部は、図3、図9及び図10に示すように、第一翼通路75内を径方向Drに延びる第一インサート70a内に流入する。第一インサート70a内に流入した冷却空気の一部は、図3及び図7に示すように、この第一インサート70aに形成されている多数の貫通孔71tを経て、第一インサート70a外の前側隙間通路83内に流入する。前側隙間通路83内に流入した冷却空気は、第一翼通路内面75iに衝突して、翼本体51の前縁側の部分をインピンジ冷却する。この冷却空気は、前側隙間通路83内を径方向外側Droに流れる過程で第一翼通路内面75iを対流冷却する。この冷却空気は、図3及び図5に示すように、前側隙間通路83からインピンジ空気滞留空間66に流入する。インピンジ空気滞留空間66に流入した冷却空気は、外側インピンジ板68oの多数の貫通孔68tを経て、図3及び図6に示すように、外側キャビティ65o内に流入する。外側キャビティ65o内に流入した冷却空気は、外側シュラウド本体61oの反ガスパス面62ooに衝突して、この外側シュラウド本体61oをインピンジ冷却する。外側シュラウド本体61oをインピンジ冷却した冷却空気は、外側シュラウド60oに形成されている多数の噴出孔60eから燃焼ガス流路49へ流出する。燃焼ガス流路49に流出した冷却空気の一部は、外側シュラウド60oのガスパス面62op等をフィルム冷却する。
As shown in FIGS. 3 and 10, the cooling air from the stationary blade cooling
第一インサート70a内に流入した冷却空気の残りは、図3及び図4に示すように、外側シュラウド60oの前側空間67s内に流入する。この前側空間67sに流入した冷却空気は、外側翼環90の第一排気ポート97内に流入する。前述したように、第一通路81は、実質的に径方向Drに直線的に延び、静翼50aを径方向内側Driから径方向外側Droに貫通する通路であるため、この第一通路81内を冷却空気が流れる過程で静翼50aと熱交換する熱量は少なく、第一通路81に流入した直後の冷却空気の温度と、第一通路81から流出して第一排気ポート97に流入した冷却空気の温度との温度差が小さい。
The rest of the cooling air that has flowed into the
内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間に流入した冷却空気の他の一部は、図3、図8及び図9に示すように、内側インピンジ板68iの多数の貫通孔68tを経て、第二通路82の一部を形成する内側キャビティ65i内に流入する。内側キャビティ65i内に流入した冷却空気は、内側シュラウド本体61iの反ガスパス面62ioに衝突して、この内側シュラウド本体61iをインピンジ冷却する。内側シュラウド本体61iをインピンジ冷却した冷却空気の一部は、内側シュラウド60iに形成されている多数の噴出孔60eから燃焼ガス流路49へ流出する。燃焼ガス流路49に流出した冷却空気の一部は、内側シュラウド60iのガスパス面62ip等をフィルム冷却する。
The other part of the cooling air that has flowed into the space of the inner Dri in the radial direction of the
内側シュラウド60iをインピンジ冷却した冷却空気の他の一部は、図3及び図8に示すように、内側シュラウド60iの凹部64i内の翼形内側突出部67iの連通孔67icを経て、中間通路85内に流入する。中間通路85内に流入した冷却空気は、図3及び図7に示すように、第二インサート70bに形成されている多数の貫通孔71tを経て、第二インサート70b外の中間隙間通路84内に流入する。中間隙間通路84内に流入した冷却空気は、第二翼通路内面76iに衝突して、翼本体51の中間部分をインピンジ冷却する。この冷却空気は、図3及び図4に示すように、外側シュラウド60oの中間空間68sに流入する。この中間空間68sは、前述したように静翼50aの第二通路82の一部を形成する。中間空間68sに流入した冷却空気は、外側翼環90の第二排気ポート98内に流入する。第二通路82は、径方向Drに対して垂直な方向成分を有する方向に延びる部分を有する上に、この第二通路82の通路長は、第一通路81の通路長よりも長い。さらに、第二通路82内に流入した冷却空気は、一回以上、静翼50aをインピンジ冷却した後、第二排気ポート98内に流入する。このため、第二通路82内を冷却空気が流れる過程で静翼50aと熱交換する熱量が多く、第二通路82に流入して直後の冷却空気の温度と、第二通路82から流出して第二排気ポート98に流入した冷却空気の温度との温度差は大きい。
As shown in FIGS. 3 and 8, the other part of the cooling air impinge-cooled the
内側シュラウド60iの凹部64i内で内側インピンジ板68iよりも径方向内側Driの空間に流入した冷却空気の残りは、図3及び図9に示すように、第三翼通路群77内に流入する。第三翼通路群77内に流入した冷却空気は、この第三翼通路群77を径方向外側Droに向かって流れる過程で、翼本体51の後縁側の部分を対流冷却する。この冷却空気は、図3及び図4に示すように、第三翼通路群77から外側シュラウド60oの後側空間69s内に流入する。後側空間69sに流入した冷却空気は、外側シュラウド60oの後周壁63bに形成されている噴出孔60eから、燃焼ガス流路49へ流出する。燃焼ガス流路49に流出した冷却空気の一部は、外側シュラウド60oのガスパス面62ip,62op等をフィルム冷却する。また、後側空間69sに流入した冷却空気の一部は、翼環周壁92の後周壁92bと外側シュラウド60oの後周壁63bとの間のシール空気として利用される。
The rest of the cooling air that has flowed into the space of the inner Dri in the radial direction of the
以上のように、本実施形態では、静翼50aの第一通路81から流出した冷却空気と第二通路82から流出した空気との温度差を考量して、各冷却空気を、ガスタービン10を構成する部品の冷却空気として再利用する。具体的には、第一通路81から流出した冷却空気は、第一通路81を流れる過程でほとんど加熱されないので、外側翼環90の第一排気ポート97及び第一ライン111を介して、そのまま尾筒33に送り、この尾筒33を冷却する。また、第二通路82から流出した冷却空気は、第二通路82を流れる過程で大量に加熱されるので、外側翼環90の第二排気ポート98及び第二ライン112を介して、タービンロータ41に送る過程で、冷却器116で冷却する。冷却器116で冷却された冷却空気は、第二ライン112、タービンロータ41の動翼冷却空気通路41pを経て、第一段動翼列43を構成する複数の動翼43aの冷却空気通路43p内に流入し、この動翼43aを冷却する。
As described above, in the present embodiment, the temperature difference between the cooling air flowing out from the
よって、本実施形態では、静翼50aを冷却した冷却空気の有効利用を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the cooling air that has cooled the
「変形例」
以上の実施形態では、外側シュラウド60oの凹部64o内で外側封止板69oより径方向外側Droの空間内を第一仕切壁78及び第二仕切壁79で、前側空間67sと中間空間68sと後側空間69sとの三つの空間に仕切っている。しかしながら、図11に示すように、翼形外側突出部67oから第二仕切壁79を径方向外側に突出させず、外側シュラウド60oの凹部64o内で外側封止板69oより径方向外側Droの空間内を第一仕切壁78のみで、前側空間67sと後側空間69saとの二つの空間に仕切ってもよい。この場合、前側空間67sは、以上の実施形態と同様に、外側翼環90の第一排気ポート97と連通する。一方、後側空間69saは、外側翼環90の第二排気ポート98と連通する。
"Modification example"
In the above embodiment, the
以上の実施形態の昇圧圧縮機115は、ガスタービン10の外部に配置される外置きの昇圧圧縮機である。しかしながら、昇圧圧縮機は、ガスタービン10内に設けてもよい。具体的には、図12に示すように、ガスタービンロータ11に圧縮機インペラ119を固定し、この圧縮機インペラ119を内側ケーシング16aの静翼冷却空気通路108a内に配置させる。この内側ケーシング16aの静翼冷却空気通路108aは、圧縮機インペラ119よりも軸線下流側Dadの位置で、中間車室13と連通する連通開口108acが形成されている。この場合の昇圧圧縮機115aは、ガスタービンロータ11と、このガスタービンロータ11に固定されている圧縮機インペラ119を有して構成される。また、この場合の静翼冷却ライン105aは、内側ケーシング16の静翼冷却空気通路108aで構成される。ディフューザ31内から多数の貫通孔31aを経て中間車室13内に流入した圧縮空気は、内側ケーシング16aの連通開口108acを介して、冷却空気として静翼冷却空気通路108a内に流入する。静翼冷却空気通路108a内に流入した冷却空気は、昇圧圧縮機115aで昇圧された後、この静翼冷却空気通路108aから内側翼環100の静翼冷却空気通路101内に流入する。
The step-up
以上の実施形態では、第二ライン112は、タービンロータ41の動翼冷却空気通路41pに連通している。しかしながら、第二ラインは、燃焼筒32内に連通させてもよい。この場合の第二ライン中には、冷却器116を設けない。外側翼環90の第二排気ポート98内の高温の冷却空気は、冷却器116で冷却されずに、第二ラインを介して燃焼筒32内に送られ、燃料Fの燃焼用の空気として利用される。
In the above embodiment, the
以上の実施形態では、第一ライン111は、尾筒33の通路内に連通している。しかしながら、第一ラインは、タービンロータ41の動翼冷却空気通路41pに連通させてもよい。この場合、外側翼環90の第一排気ポート97内の冷却空気は、第一ライン及びタービンロータ41の動翼冷却空気通路41pを介して、動翼43aに送られ、動翼43aの冷却用空気として利用される。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、静翼50aの第一通路81と第二通路82とが連通している。しかしながら、第一通路81と第二通路82とが連通していなくてもよい。また、以上の実施形態では、静翼50a中の一部の空間を第一通路81と第二通路82とで共有する。しかしながら、第一通路81と第二通路82とは、互い独立した通路であってもよい。
Further, in the above embodiment, the
10:ガスタービン
11:ガスタービンロータ
13:中間車室
14:中間ケーシング
15:ガスタービンケーシング
16,16a:内側ケーシング
17:取付部
18:外筒
19:内筒
20:空気圧縮機
21:圧縮機ロータ
25:圧縮機ケーシング
27:吸込口
28:吐出口
30:燃焼器
31:ディフューザ
31a:貫通孔
32:燃焼筒
33:尾筒
34:パイロットバーナ
35:メインバーナ
38:燃料ライン
39:サポート
40:タービン
41:タービンロータ
41p:動翼冷却空気通路
42:ロータ軸
43:動翼列
43a:動翼
43b:翼本体
43f:プラットフォーム
43p:冷却空気通路
43r:翼根
45:タービンケーシング
46:静翼列
46a:第一段静翼列
48:分割環
49:燃焼ガス流路
49i:燃焼ガス入口
50,50a:静翼
S:静翼セグメント
51:翼本体
52:前縁部
53:後縁部
54:背側面
55:腹側面
60i:内側シュラウド
60o:外側シュラウド
60e:噴出孔
61i:内側シュラウド本体
61o:外側シュラウド本体
62ip,62op:ガスパス面
62io,62oo:反ガスパス面
63i:内側周壁
63o:外側周壁
63f:前周壁
63b:後周壁
63p:腹側周壁
63n:背側周壁
64i,64o:凹部
65i:内側キャビティ
65o:外側キャビティ
66:インピンジ空気滞留空間
67s:前側空間
68s:中間空間
69s,69sa:後側空間
67i:翼形内側突出部
67o:翼形外側突出部
67ic,67oc:連通孔
68i:内側インピンジ板
68o:外側インピンジ板
68t:貫通孔
69i:内側封止板
69o:外側封止板
70a:第一インサート
70b:第二インサート
71a,71b:インサート本体
71t:貫通孔
72a,72b:シール部
73b:蓋部
75:第一翼通路
75i:第一翼通路内面
76:第二翼通路
76i:第二翼通路内面
77:第三翼通路群
78:第一仕切壁
79,79a:第二仕切壁
81:第一通路
82:第二通路
83:前側隙間通路
84:中間隙間通路
85:中間通路
90:外側翼環
91:翼環板
92:翼環周壁
92f:前周壁
92b:後周壁
93:第一仕切壁
94:第二仕切壁
95:ケーシング取付部
96:凹部
97:第一排気ポート
98:第二排気ポート
97o:第一排気口
98o:第二排気口
99:シール材
100:内側翼環
101:静翼冷却空気通路
105:静翼冷却ライン
106:静翼冷却用配管
108,108a:静翼冷却空気通路
109:ロータ冷却空気通路
111:第一ライン
112:第二ライン
113:ロータ冷却用配管
115,115a:昇圧圧縮機
116:冷却器
119:圧縮機インペラ
A:空気
F:燃料
G:燃焼ガス
S:静翼セグメント
Ar:軸線
Da:軸線方向
Dau:軸線上流側
Dad:軸線下流側
Dc:周方向
Dcn:周方向背側
Dcp:周方向腹側
Dr:径方向
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側
10: Gas turbine 11: Gas turbine rotor 13: Intermediate cabin 14: Intermediate casing 15: Gas turbine casing 16, 16a: Inner casing 17: Mounting part 18: Outer cylinder 19: Inner cylinder 20: Air compressor 21: Compressor Rotor 25: Compressor casing 27: Suction port 28: Discharge port 30: Combustor 31: Diffuser 31a: Through hole 32: Combustion cylinder 33: Tail cylinder 34: Pilot burner 35: Main burner 38: Fuel line 39: Support 40: Turbine 41: Turbine rotor 41p: Moving blade cooling air passage 42: Rotor shaft 43: Moving blade row 43a: Moving blade 43b: Blade body 43f: Platform 43p: Cooling air passage 43r: Blade root 45: Turbine casing 46: Static blade row 46a: First stage blade row 48: split ring 49: combustion gas flow path 49i: combustion gas inlet 50, 50a: blade S: blade segment 51: blade body 52: front edge 53: trailing edge 54: Dorsal side surface 55: Ventral side surface 60i: Inner shroud 60o: Outer shroud 60e: Ejection hole 61i: Inner shroud body 61o: Outer shroud body 62ip, 62op: Gas path surface 62io, 62oo: Anti-gas path surface 63i: Inner peripheral wall 63o: Outer peripheral wall 63f : Front peripheral wall 63b: Rear peripheral wall 63p: Ventral peripheral wall 63n: Dorsal peripheral wall 64i, 64o: Recessed 65i: Inner cavity 65o: Outer cavity 66: Impinge air retention space 67s: Front space 68s: Intermediate space 69s, 69sa: Rear side Space 67i: Blade-shaped inner protruding portion 67o: Blade-shaped outer protruding portion 67ic, 67oc: Communication hole 68i: Inner impinging plate 68o: Outer impinging plate 68t: Through hole 69i: Inner sealing plate 69o: Outer sealing plate 70a: No. One insert 70b: Second insert 71a, 71b: Insert body 71t: Through hole 72a, 72b: Seal portion 73b: Lid portion 75: First blade passage 75i: First blade passage inner surface 76: Second blade passage 76i: Second Blade passage inner surface 77: Third blade passage group 78: First partition wall 79, 79a: Second partition wall 81: First passage 82: Second passage 83: Front gap passage 84: Intermediate gap passage 85: Intermediate passage 90: Outer blade ring 91: Blade ring plate 92: Blade ring peripheral wall 92f: Front peripheral wall 92b: Rear peripheral wall 93: First partition wall 94: Second partition wall 95: Casing mounting portion 96: Recess 97: First exhaust port 98: First Two exhaust ports 97o: First exhaust port 98o: Second exhaust port 99: Sealing material 100: Inner blade ring 101: Surface cooling air passage 105: Surface cooling line 106: Surface cooling pipes 108, 108a: Surface blade Cooling sky Air passage 109: Rotor cooling air passage 111: First line 112: Second line 113: Rotor cooling pipe 115, 115a: Pressurizing compressor 116: Cooler 119: Compressor Impeller A: Air F: Fuel G: Combustion gas S: Static wing segment Ar: Axis Da: Axis direction Dau: Axis upstream side Dad: Axis downstream side Dc: Circumferential Dcn: Circumferential dorsal Dcp: Circumferential ventral Dr: Radial Dr: Radial inner Dr: Diameter Direction outside
Claims (18)
前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、
を備え、
前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、
前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有し、
前記第一通路は、前記静翼を前記径方向に貫通する通路であり、
さらに、前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通する第一翼通路と、筒状を成し、前記静翼で前記第一翼通路を画定する第一翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第一翼通路内に配置されている第一インサートと、を有し、
筒状の前記第一インサートは、内側の冷却空気を前記第一翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有し、
筒状の前記第一インサートの内側が前記第一通路の一部を形成する、
静翼セグメント。 A stationary wing with a wing body that extends radially with respect to the axis,
The outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary wing and
With
In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. The second passage has a second passage that allows cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air that has flowed out from the first passage to flow outward in the radial direction.
The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port that exhausts to the outside,
The first passage is a passage that penetrates the stationary blade in the radial direction.
Further, the stationary wing has a tubular shape with the first wing passage penetrating the inside of the wing body in the radial direction, and the stationary wing defines the first wing passage with respect to the inner surface of the first wing passage. With a first insert located in the first wing passage at intervals,
The tubular first insert has a plurality of through holes that eject inner cooling air to the inner surface of the first wing passage.
The inside of the tubular first insert forms part of the first passage.
Static wing segment.
前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、
を備え、
前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、
前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有し、
さらに、前記静翼は、前記翼本体の前記径方向内側に設けられている内側シュラウドと、前記内側シュラウドに取り付けられている内側インピンジ板と、を有し、
前記内側シュラウドは、前記翼本体の前記径方向内側の端から、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に広がる内側シュラウド本体と、前記内側シュラウド本体の周縁に沿って、前記周縁から前記径方向内側に突出する内側周壁と、を有し、
前記内側インピンジ板は、前記内側シュラウド本体に対して、前記径方向内側に間隔をあけて配置され、前記内側シュラウド本体と前記内側周壁と共同して、前記内側インピンジ板よりも前記径方向外側に内側キャビティを形成し、
前記内側インピンジ板には、前記内側インピンジ板よりも前記径方向内側からの冷却空気を前記内側キャビティに導く複数の貫通孔が形成され、
前記内側キャビティが前記第二通路の一部を形成する、
静翼セグメント。 A stationary wing with a wing body that extends radially with respect to the axis,
The outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary wing and
With
In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. The second passage has a second passage that allows cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air that has flowed out from the first passage to flow outward in the radial direction.
The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port that exhausts to the outside,
Further, the stationary blade has an inner shroud provided on the radial inner side of the blade body and an inner impinging plate attached to the inner shroud.
The inner shroud extends from the radial inner end of the wing body in a direction having a directional component perpendicular to the radial direction, and from the peripheral edge along the peripheral edge of the inner shroud body. It has an inner peripheral wall that projects inward in the radial direction.
The inner shroud plate is arranged at intervals in the radial direction with respect to the inner shroud main body, and in cooperation with the inner shroud main body and the inner peripheral wall, the inner shroud plate is radially outer side than the inner shroud plate. Form an inner cavity,
The inner impinge plate is formed with a plurality of through holes for guiding cooling air from the inside in the radial direction of the inner impinging plate to the inner cavity.
The inner cavity forms part of the second passage.
Static wing segment.
前記内側シュラウドは、前記内側キャビティ内の冷却空気を前記静翼の外部に噴出する複数の噴出孔を有する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to claim 2.
The inner shroud has a plurality of ejection holes for ejecting cooling air in the inner cavity to the outside of the stationary blade.
Static wing segment.
前記静翼は、前記翼本体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、前記外側シュラウドに取り付けられている外側インピンジ板と、を有し、
前記外側シュラウドは、前記翼本体の前記径方向外側の端から、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に広がる外側シュラウド本体と、前記外側シュラウド本体の周縁に沿って、前記周縁から前記径方向外側に突出する外側周壁と、を有し、
前記外側インピンジ板は、前記外側シュラウド本体に対して、前記径方向外側に間隔をあけて配置され、前記外側シュラウド本体と前記外側周壁と共同して、前記外側インピンジ板よりも前記径方向内側に外側キャビティを形成し、
前記外側インピンジ板には、前記外側インピンジ板よりも前記径方向外側からの冷却空気を前記外側キャビティに導く複数の貫通孔が形成され、
前記外側キャビティが前記第二通路の一部を形成する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to claim 2 or 3.
The stationary blade has an outer shroud provided on the radial outer side of the blade body and an outer impinging plate attached to the outer shroud.
The outer shroud extends from the radial outer end of the wing body in a direction having a directional component perpendicular to the radial direction, and from the peripheral edge along the peripheral edge of the outer shroud body. It has an outer peripheral wall that projects outward in the radial direction.
The outer impinge plate is arranged at intervals on the outer side in the radial direction with respect to the outer shroud main body, and in cooperation with the outer shroud main body and the outer peripheral wall, is radially inside the outer impinge plate. Form the outer cavity,
The outer impinge plate is formed with a plurality of through holes for guiding cooling air from the outer side in the radial direction of the outer impinging plate to the outer cavity.
The outer cavity forms part of the second passage.
Static wing segment.
前記外側シュラウドは、前記外側キャビティ内の冷却空気を前記静翼の外部に噴出する複数の噴出孔を有する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to claim 4.
The outer shroud has a plurality of ejection holes for ejecting cooling air in the outer cavity to the outside of the stationary blade.
Static wing segment.
前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通し、前記内側キャビティから冷却空気を前記外側インピンジ板よりも前記径方向外側に導く第二翼通路を有し、
前記第二翼通路が前記第二通路の一部を形成する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to claim 4 or 5.
The stationary blade has a second blade passage that penetrates the inside of the blade body in the radial direction and guides cooling air from the inner cavity to the outer side in the radial direction with respect to the outer impinge plate.
The second wing passage forms a part of the second passage.
Static wing segment.
前記静翼は、筒状を成し、前記静翼で前記第二翼通路を画定する第二翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第二翼通路内に配置されている第二インサートを有し、
筒状の前記第二インサートは、内側の冷却空気を前記第二翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to claim 6.
The stationary wing has a tubular shape, and the second insert is arranged in the second wing passage at intervals from the inner surface of the second wing passage that defines the second wing passage with the stationary wing. Have,
The tubular second insert has a plurality of through holes that eject inner cooling air to the inner surface of the second wing passage.
Static wing segment.
前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、
を備え、
前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、
前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有し、
さらに、前記静翼は、前記翼本体内を前記径方向に貫通する第一翼通路と、筒状を成し、前記静翼で前記第一翼通路を画定する第一翼通路内面に対して間隔をあけて、前記第一翼通路内に配置されている第一インサートを有し、
筒状の前記第一インサートは、内側の冷却空気を前記第一翼通路内面に噴出する複数の貫通孔を有し、
筒状の前記第一インサートの内側が前記第一通路の一部を形成し、前記第一インサートの外側が前記第二通路の一部を形成する、
静翼セグメント。 A stationary wing with a wing body that extends radially with respect to the axis,
The outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary wing and
With
In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. The second passage has a second passage that allows cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air that has flowed out from the first passage to flow outward in the radial direction.
The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port that exhausts to the outside,
Further, the stationary wing has a tubular shape with the first wing passage penetrating the inside of the wing body in the radial direction, and the stationary wing defines the first wing passage with respect to the inner surface of the first wing passage. Having first inserts located in the first wing aisle at intervals,
The tubular first insert has a plurality of through holes that eject inner cooling air to the inner surface of the first wing passage.
The inside of the tubular first insert forms part of the first passage, and the outside of the first insert forms part of the second passage.
Static wing segment.
前記第二通路の通路長は、前記第一通路の通路長より長い、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to any one of claims 1 to 8.
The passage length of the second passage is longer than the passage length of the first passage.
Static wing segment.
前記第一通路は、前記静翼を前記径方向に貫通する通路であり、
前記第二通路は、前記径方向に対して垂直な方向成分を有する方向に延びる部分を含む、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to any one of claims 1 to 9.
The first passage is a passage that penetrates the stationary blade in the radial direction.
The second passage includes a portion extending in a direction having a directional component perpendicular to the radial direction.
Static wing segment.
前記静翼は、前記第二通路と前記第一通路と連通させる連通路を有する、
静翼セグメント。 In the stationary wing segment according to any one of claims 1 to 10.
The stationary wing has a communication passage that communicates with the second passage and the first passage.
Static wing segment.
空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、
前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、
を備え、
前記タービンは、さらに、前記軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有し、
前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記静翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有する、
ガスタービン。 A turbine having a stationary blade segment according to any one of claims 1 to 11.
An air compressor that compresses air to generate compressed air,
A combustor that burns fuel in the compressed air to generate combustion gas and guides the combustion gas into the turbine.
With
The turbine further includes a turbine rotor that rotates about the axis, and a turbine casing that covers the outer peripheral side of the turbine rotor and has the stationary blade segment attached to the inner peripheral side.
The turbine rotor includes a rotor shaft extending in the axial direction with the axis as the center, and a moving blade arranged at a different position in the axial direction with respect to the stationary blade and fixed to the rotor shaft. Have, have
gas turbine.
前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導く静翼冷却ラインと、
前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送る昇圧圧縮機と、
前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導く第一ラインと、
前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導く第二ラインと、
を備えるガスタービン設備。 The gas turbine according to claim 12 and
A stationary blade cooling line that discharges from the air compressor and guides the compressed air before being used for combustion of the fuel in the combustor as the cooling air from the radial inside of the stationary blade into the stationary blade.
A step-up compressor arranged in the stationary blade cooling line, which boosts the air flowing into the stationary blade cooling line and sends it to the stationary blade.
Among the high-temperature parts in contact with the combustion gas in the gas turbine, the first high-temperature parts other than the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring are connected, and the cooling in the first exhaust port is performed. The first line that guides air to the first high temperature component,
Among the high temperature parts in contact with the combustion gas in the gas turbine, the second high temperature parts excluding the stationary blade and the first high temperature part are connected to the second exhaust port of the outer wing ring, and the second A second line that guides the cooling air in the exhaust port to the second high temperature component,
Gas turbine equipment equipped with.
前記昇圧圧縮機は、前記タービンロータに固定されている圧縮機インペラを有して構成される、
ガスタービン設備。 In the gas turbine equipment according to claim 13.
The step-up compressor is configured to have a compressor impeller fixed to the turbine rotor.
Gas turbine equipment.
前記燃焼器は、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く尾筒を有し、
前記第一高温部品は、前記尾筒を含む、
ガスタービン設備。 In the gas turbine equipment according to claim 13 or 14.
The combustor has a tail cover that guides the combustion gas into the turbine.
The first high temperature component includes the tail cover.
Gas turbine equipment.
静翼冷却ラインと、
昇圧圧縮機と、
第一ラインと、
第二ラインと、
を備え、
前記ガスタービンは、
静翼セグメントを有するタービンと、
空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、
前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、
を備え、
前記タービンは、さらに、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有し、
前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有し、
前記静翼セグメントは、
前記動翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、
前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、
を備え、
前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、
前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有し、
前記静翼冷却ラインは、前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導き、
前記昇圧圧縮機は、前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送り、
前記第一ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導き、
前記第二ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導き、
前記燃焼器は、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く尾筒を有し、
前記第一高温部品は、前記尾筒を含む、
ガスタービン設備。 With a gas turbine
With a stationary wing cooling line,
With a step-up compressor
The first line and
The second line and
With
The gas turbine
With a turbine with a stationary wing segment,
An air compressor that compresses air to generate compressed air,
A combustor that burns fuel in the compressed air to generate combustion gas and guides the combustion gas into the turbine.
With
The turbine, in addition, a turbine rotor rotating about an axis, covering the outer periphery of the turbine rotor, a turbine casing, wherein the stator vane segments on the inner circumferential side is attached, has,
The turbine rotor about said axis, having a rotor shaft extending in the axial direction, and blades are fixed to the rotor shaft, and
The stationary wing segment
A stationary blade that is arranged at a different position in the axial direction with respect to the moving blade and has a blade body extending in the radial direction with respect to the axial direction.
The outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary wing and
With
In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. The second passage has a second passage that allows cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air that has flowed out from the first passage to flow outward in the radial direction.
The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port that exhausts to the outside,
The stationary blade cooling line discharges from the air compressor and guides the compressed air before being used for combustion of the fuel in the combustor into the stationary blade from the radial inside of the stationary blade as the cooling air. ,
The step-up compressor is arranged in the vane cooling line, boosts the air flowing into the vane cooling line, and sends the air to the vane.
The first line connects the first high temperature component excluding the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine, and the first line. Guide the cooling air in the exhaust port to the first high temperature component and
The second line includes the second high temperature component excluding the stationary blade and the first high temperature component and the second exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine. Connect and guide the cooling air in the second exhaust port to the second high temperature component.
The combustor has a tail cover that guides the combustion gas into the turbine.
The first high temperature component includes the tail cover.
Gas turbine equipment.
前記第二ライン中に配置され、前記第二ラインに流入した空気を冷却する冷却器を備え、
前記第二高温部品は、前記タービンロータを含む、
ガスタービン設備。 In the gas turbine equipment according to any one of claims 13 to 16.
A cooler arranged in the second line and cooling the air flowing into the second line is provided.
The second high temperature component includes the turbine rotor.
Gas turbine equipment.
静翼冷却ラインと、
昇圧圧縮機と、
第一ラインと、
第二ラインと、
を備え、
前記ガスタービンは、
静翼セグメントを有するタービンと、
空気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、
前記圧縮空気内で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記タービン内に導く燃焼器と、
を備え、
前記タービンは、さらに、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆い、内周側に前記静翼セグメントが取り付けられているタービンケーシングと、有し、
前記タービンロータは、前記軸線を中心として、軸線方向に延びているロータ軸と、前記ロータ軸に固定されている動翼と、を有し、
前記静翼セグメントは、
前記動翼に対して前記軸線方向で異なる位置に配置され、前記軸線に対する径方向に延びる翼本体を有する静翼と、
前記静翼の径方向外側に設けられている外側翼環と、
を備え、
前記静翼は、前記静翼に対する径方向内側から冷却空気が流入し、前記冷却空気を前記径方向外側に流出させる第一通路と、前記静翼に対する前記径方向内側からの冷却空気が流入し、前記第一通路から流出した冷却空気の温度と異なる温度の冷却空気を前記径方向外側に流出させる第二通路と、を有し、
前記外側翼環は、前記第一通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第一外部に排気する第一排気ポートと、前記第二通路から前記径方向外側に流出した冷却空気を第二外部に排気する第二排気ポートと、を有し、
前記静翼冷却ラインは、前記空気圧縮機から吐出し、前記燃焼器で前記燃料の燃焼に用いられる前の前記圧縮空気を前記冷却空気として前記静翼の径方向内側から前記静翼内に導き、
前記昇圧圧縮機は、前記静翼冷却ライン中に配置され、前記静翼冷却ラインに流入した空気を昇圧して前記静翼に送り、
前記第一ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼を除く第一高温部品と前記外側翼環の前記第一排気ポートとを接続し、前記第一排気ポート内の前記冷却空気を前記第一高温部品に導き、
前記第二ラインは、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品のうちで、前記静翼及び前記第一高温部品を除く第二高温部品と前記外側翼環の前記第二排気ポートとを接続し、前記第二排気ポート内の前記冷却空気を前記第二高温部品に導き、
前記第二ライン中に配置され、前記第二ラインに流入した空気を冷却する冷却器を備え、
前記第二高温部品は、前記タービンロータを含む、
ガスタービン設備。 With a gas turbine
With a stationary wing cooling line,
With a step-up compressor
The first line and
The second line and
With
The gas turbine
With a turbine with a stationary wing segment,
An air compressor that compresses air to generate compressed air,
A combustor that burns fuel in the compressed air to generate combustion gas and guides the combustion gas into the turbine.
With
The turbine, in addition, a turbine rotor rotating about an axis, covering the outer periphery of the turbine rotor, a turbine casing, wherein the stator vane segments on the inner circumferential side is attached, has,
The turbine rotor about said axis, having a rotor shaft extending in the axial direction, and blades are fixed to the rotor shaft, and
The stationary wing segment
A stationary blade that is arranged at a different position in the axial direction with respect to the moving blade and has a blade body extending in the radial direction with respect to the axial direction.
The outer wing ring provided on the radial outer side of the stationary wing and
With
In the stationary blade, cooling air flows in from the radial inside with respect to the stationary blade, and a first passage for causing the cooling air to flow out to the radial outside and cooling air from the radial inside with respect to the stationary blade flow in. The second passage has a second passage that allows cooling air having a temperature different from the temperature of the cooling air that has flowed out from the first passage to flow outward in the radial direction.
The outer wing ring has a first exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the first passage to the outside in the radial direction, and a second exhaust port that exhausts the cooling air that has flowed out from the second passage to the outside in the radial direction. It has a second exhaust port that exhausts to the outside,
The stationary blade cooling line discharges from the air compressor and guides the compressed air before being used for combustion of the fuel in the combustor into the stationary blade from the radial inside of the stationary blade as the cooling air. ,
The step-up compressor is arranged in the vane cooling line, boosts the air flowing into the vane cooling line, and sends the air to the vane.
The first line connects the first high temperature component excluding the stationary blade and the first exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine, and the first line. Guide the cooling air in the exhaust port to the first high temperature component and
The second line includes the second high temperature component excluding the stationary blade and the first high temperature component and the second exhaust port of the outer wing ring among the high temperature components in contact with the combustion gas in the gas turbine. Connect and guide the cooling air in the second exhaust port to the second high temperature component.
A cooler arranged in the second line and cooling the air flowing into the second line is provided.
The second high temperature component includes the turbine rotor.
Gas turbine equipment.
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