JPH0471126B2 - - Google Patents
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- JPH0471126B2 JPH0471126B2 JP5448984A JP5448984A JPH0471126B2 JP H0471126 B2 JPH0471126 B2 JP H0471126B2 JP 5448984 A JP5448984 A JP 5448984A JP 5448984 A JP5448984 A JP 5448984A JP H0471126 B2 JPH0471126 B2 JP H0471126B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ガスタービンの燃焼器の共振防止装
置に係り、特に燃焼器の固有振動と燃焼振動との
共振による燃焼器およびその支持部の損傷を未然
に防止するために好適なガスタービンの燃焼器の
共振防止装置に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a resonance prevention device for a combustor of a gas turbine, and particularly to a device for preventing resonance of a combustor and its supporting part due to resonance between the natural vibration of the combustor and combustion vibration. The present invention relates to a resonance prevention device for a gas turbine combustor, which is suitable for preventing this.
ガスタービン燃焼器は、一般に円筒形状となつ
ており、その内部で燃料が燃焼する際、気柱との
共鳴により燃焼振動が発生する。この燃焼振動
は、振動レベルの大小はあるものの、燃焼という
現象が生じている限りにおいては、必ず生じる。
この燃焼振動は、ある特有の振動周波数の範囲を
もつて生じ、運転中の熱膨張による伸びを吸収す
るために設けられている燃焼器とこれを支持する
支持部の間隙部において、燃焼器を極度に振動さ
せることにより摩耗が生じる。この燃焼振動によ
る燃焼器の振動は、燃焼器そのものの固有振動数
と密接な関係にあり、燃焼振動数範囲と固有振動
数とが一致した点、すなわち共振状態において燃
焼器の極度の振動が発生するものである。通常、
燃焼振動周波数の範囲は、燃焼器の長さおよび燃
焼ガスの温度により若干異なるが、燃焼器の燃焼
性能の観点より制約を受けるため、100Hz前後か
ら200ないし300Hz前後までとなつている。また同
じく燃焼性能の観点から燃焼器の直径、長さが決
定され、急激な温度上昇、変化による熱応力の緩
和のため、肉厚が薄い形状とされ、さらには運転
中の熱伸び吸収のため、燃焼器の支持部にはかな
りの間隙を設けて組み込まれるため、第1次〜第
3次くらいまでの振動次数においては、固有振動
数の範囲は100Hzから300Hzとなり、共振が避けら
れない状態にある。
A gas turbine combustor generally has a cylindrical shape, and when fuel burns inside the combustor, combustion vibrations occur due to resonance with the air column. Although the vibration level may vary, this combustion vibration always occurs as long as the phenomenon of combustion occurs.
This combustion vibration occurs with a specific vibration frequency range, and occurs in the gap between the combustor and the support that supports it, which is provided to absorb elongation due to thermal expansion during operation. Excessive vibration causes wear. The vibration of the combustor due to this combustion vibration is closely related to the natural frequency of the combustor itself, and extreme vibration of the combustor occurs at the point where the combustion frequency range and the natural frequency match, that is, in the resonance state. It is something to do. usually,
The range of combustion oscillation frequency varies slightly depending on the length of the combustor and the temperature of the combustion gas, but is limited by the combustion performance of the combustor, so it is from around 100Hz to around 200 to 300Hz. Similarly, the diameter and length of the combustor are determined from the viewpoint of combustion performance, and the wall thickness is thin to alleviate thermal stress caused by rapid temperature rises and changes. Since the support part of the combustor is installed with a considerable gap, the natural frequency range is from 100Hz to 300Hz for the first to third vibration orders, and resonance is unavoidable. It is in.
以下、これらの点を図面により説明する。 These points will be explained below with reference to the drawings.
第1図にガスタービンの燃焼器部分の詳細を示
し、第2図に燃焼振動特性を示し、第3図に燃焼
振動数と燃焼器の固有振動数との関係を示す。 FIG. 1 shows the details of the combustor portion of the gas turbine, FIG. 2 shows the combustion vibration characteristics, and FIG. 3 shows the relationship between the combustion frequency and the natural frequency of the combustor.
その第1図において、空気1は圧縮機2により
圧縮空気3となり、燃焼器内筒4内へ流入する。
ここで、燃料ノズル5より噴射された燃料と混合
拡散し、点火プラグ6により点火され燃焼し、燃
焼ガス7となつてタービン部8へ導かれ仕事をし
た後、排ガス9となつて大気へ放出されるように
なつている。燃焼器は、一般に燃焼を生じさせる
燃焼器内筒4と、その燃焼ガス7をタービン部8
へ導く尾筒10とを備えて構成されている。 In FIG. 1, air 1 is converted into compressed air 3 by a compressor 2 and flows into a combustor inner cylinder 4.
Here, it mixes with the fuel injected from the fuel nozzle 5 and diffuses, is ignited by the spark plug 6 and burns, becomes combustion gas 7, is guided to the turbine section 8, does work, and then becomes exhaust gas 9 and is released into the atmosphere. It is becoming more and more common. A combustor generally includes a combustor inner cylinder 4 that causes combustion, and a turbine section 8 that directs the combustion gas 7.
It is configured to include a transition piece 10 that guides the vehicle.
前記燃焼器の支持部は、一般に燃焼器内筒頭部
4aの前側サポート11、尾筒入口部10aの中
間サポート12および尾筒出口部10bの後側サ
ポート13との3個のサポートを備えている。こ
れら3個所のサポートのうち、1個所を完全に固
定し、他の2個所は、運転中の熱伸びを吸収する
ため、間隙が設定されていて、燃焼器としては、
その間隙分は自由に動き得る構造となつている。
なお、この第1図において、後側サポート13の
個所を完全固定部としている。 The support section of the combustor generally includes three supports: a front support 11 of the combustor inner cylinder head 4a, an intermediate support 12 of the transition tube inlet section 10a, and a rear support 13 of the transition tube outlet section 10b. There is. Of these three supports, one is completely fixed, and gaps are set in the other two to absorb thermal expansion during operation.As a combustor,
The gap between them is designed to allow free movement.
In FIG. 1, the rear support 13 is completely fixed.
前記燃焼振動は、燃焼状態において、燃焼器内
筒4と尾筒10とにより形成される一種の筒、す
なわち気柱が振動することにより生じるものであ
り、気柱の考え方から燃焼器の全長および燃焼ガ
スの温度より決まる音速により周波数が決まつて
くる。そして、燃焼器の全長は、運転中であつて
もほぼ変化しないが、燃焼ガス温度より決まる音
速は、ガスタービンの負荷変化による燃料流量の
変化あるいは一定負荷においても燃焼ガス温度の
不均一によりたえず変化している。そのため、燃
焼振動は第2図に示すごとく、ある周波数の範囲
14をもつてピーク15が生じる。また、燃焼器
の固有振動数には第3図に示すごとく、各振動次
数において変化している。この固有振動数16も
燃焼振動同様、燃焼器そのもののメタル温度の変
化により多少の範囲をもつて変化するが、燃焼振
動の周波数範囲ほどの変化ではない。 The combustion vibration is caused by the vibration of a type of cylinder, that is, an air column, formed by the combustor inner cylinder 4 and the transition piece 10 in the combustion state, and from the idea of an air column, the total length of the combustor and The frequency is determined by the speed of sound, which is determined by the temperature of the combustion gas. The overall length of the combustor does not change much even during operation, but the sound speed, which is determined by the combustion gas temperature, is constantly affected by changes in the fuel flow rate due to changes in the gas turbine load or by uneven combustion gas temperature even at a constant load. It's changing. Therefore, as shown in FIG. 2, the combustion vibration has a peak 15 within a certain frequency range 14. Further, as shown in FIG. 3, the natural frequency of the combustor varies with each vibration order. Like the combustion vibration, this natural frequency 16 also changes over a certain range due to changes in the metal temperature of the combustor itself, but the change is not as large as the frequency range of the combustion vibration.
このような状態で、固有振動数16と燃焼振動
のピークを生じた周波数範囲17とをグラフ上で
重ねると、第3図において固有振動次数第3次の
位置で共振周波数18となり、燃焼器の共振が生
じることとなる。この共振が生じた場合、燃焼器
は極度に振動し、各支持部に、燃焼器の自重の作
用により短時間に過度の摩耗が生じることとな
る。また、燃焼器そのものの部材も振動するた
め、振動応力による高サイクル疲労によりクラツ
クの発生等が問題となる。 In this state, if the natural frequency 16 and the frequency range 17 where the combustion vibration peak occurs are superimposed on the graph, the resonance frequency becomes 18 at the third natural vibration order in Fig. 3, and the combustor's resonance frequency becomes 18. Resonance will occur. When this resonance occurs, the combustor vibrates extremely, causing excessive wear on each support portion in a short period of time due to the action of the combustor's own weight. Furthermore, since the members of the combustor itself also vibrate, cracks may occur due to high cycle fatigue due to vibration stress.
前述の共振を回避するには、現状ではガスター
ビンの負荷を急変させて燃焼ガス温度を変化さ
せ、燃焼振動の周波数範囲を変えてやるか、ある
いは何らかの手段により燃焼器のメタル温度自体
を大幅に変えて固有振動数を変化させるようにし
ている。また、他の手段としては燃焼器およびそ
の支持部を定期的に点検し、補修あるいは交換す
るようにしている。しかし、これらの手段ではそ
のいずれも燃焼器およびその支持部の損傷を効果
的に防止できない欠点があつた。 In order to avoid the above-mentioned resonance, currently it is necessary to suddenly change the load on the gas turbine to change the combustion gas temperature and change the frequency range of combustion oscillations, or to significantly increase the combustor metal temperature itself by some means. I am trying to change the natural frequency by changing it. Another measure is to periodically inspect the combustor and its support and repair or replace it. However, none of these measures has the disadvantage that they cannot effectively prevent damage to the combustor and its support.
本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなく
し、燃焼器の固有振動と燃焼振動との共振を回避
し、共振による燃焼器およびその支持部の損傷を
未然に防止し得るガスタービンの燃焼器の共振防
止装置を提供するにある。
It is an object of the present invention to provide a combustor for a gas turbine that eliminates the drawbacks of the prior art, avoids resonance between the natural vibration of the combustor and combustion vibration, and prevents damage to the combustor and its support due to resonance. To provide a resonance prevention device.
本発明は、ガスタービンのケーシング側に、燃
焼器のクランプ装置を取り付け、前記燃焼器に振
動計を取り付け、この振動計に燃焼器の固有振動
と燃焼振動との共振を判定する信号処理系を接続
し、この信号処理系に、共振判定時にクランプ装
置をクランプ方向に制御する装置を接続したとこ
ろに特徴を有するもので、この構成により、燃焼
器の固有振動と燃焼振動とが共振した時、これを
検出し、即座に燃焼器を機械的に締め付け、燃焼
器の固有振動数を一時的に高くし、共振を回避す
ることによつて、燃焼器およびその支持部の損傷
を未然に防止することができる。
The present invention includes a combustor clamp device attached to the casing side of a gas turbine, a vibration meter attached to the combustor, and a signal processing system for determining resonance between the natural vibration of the combustor and the combustion vibration on the vibration meter. The device is characterized in that a device that controls the clamping device in the clamping direction at the time of resonance determination is connected to this signal processing system. With this configuration, when the natural vibration of the combustor and the combustion vibration resonate, Detects this and immediately mechanically tightens the combustor, temporarily increasing the natural frequency of the combustor to avoid resonance and prevent damage to the combustor and its support. be able to.
以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第4図は燃焼器とその回りの部材との取り付け
状態を示し、第5図はクランプ装置の一例を示
し、第6図はクランプ装置の一部を拡大して示し
ている。 FIG. 4 shows how the combustor and its surrounding members are attached, FIG. 5 shows an example of the clamp device, and FIG. 6 shows a part of the clamp device in an enlarged manner.
ガスタービンの燃焼器は、第4図に示すよう
に、燃焼器内筒20と、尾筒21とを備えて構成
されている。 As shown in FIG. 4, the combustor of the gas turbine includes a combustor inner cylinder 20 and a transition piece 21.
そして、圧縮機(図示せず)により昇圧された
圧縮空気19は、尾筒21の外側を通つて燃焼器
内筒20の上流部へと流れ、燃焼ガス22となつ
て燃焼器内筒20内を通り、尾筒21の内部を通
つてタービン部23へと導かれるようになつてい
る。 The compressed air 19 pressurized by the compressor (not shown) flows to the upstream part of the combustor inner cylinder 20 through the outside of the transition piece 21 and becomes combustion gas 22 inside the combustor inner cylinder 20. , and is guided to the turbine section 23 through the inside of the transition piece 21 .
前記尾筒21は、下流側24においてタービン
部23に固定され、上流側25において尾筒21
の熱伸びを吸収するために各部に間隙が設定され
たサポート26により支持されている。このサポ
ート26は、ケーシング27の一部27aに固定
されている。これにより、尾筒21に加振力が作
用すれば、尾筒21は容易に振動し得る構造とな
つている。これは、運転中の熱伸び吸収のため
に、完全拘束ができないことによるものであり、
ガスタービンの燃焼器の設計においては必ず考慮
すべきものであり、必要不可欠の手段である。ま
た、尾筒21の上流側25には、尾筒21の共振
を防止するクランプ装置28が設けられている。 The transition piece 21 is fixed to the turbine section 23 on the downstream side 24, and the transition piece 21 is fixed on the upstream side 25.
It is supported by a support 26 with gaps set at each part to absorb thermal elongation. This support 26 is fixed to a portion 27a of the casing 27. Thereby, the transition piece 21 is structured to easily vibrate when an excitation force is applied to the transition piece 21. This is because complete restraint cannot be achieved due to absorption of thermal expansion during operation.
This is something that must be taken into consideration when designing a gas turbine combustor, and is an essential measure. Further, a clamp device 28 is provided on the upstream side 25 of the transition piece 21 to prevent resonance of the transition piece 21.
前記クランプ装置28は、第4図に示すよう
に、燃焼器の固有振動モードにおいて最も振幅の
大きい個所としての、燃焼器の熱伸びを自由に許
容するサポート26の近傍に設けられている。ま
た、このクランプ装置28は第5図および第6図
に示すように、第1、第2のクランプ部材29,
30を組み合わせて構成されている。 As shown in FIG. 4, the clamping device 28 is provided near a support 26 that freely allows thermal expansion of the combustor, which is the location where the natural vibration mode of the combustor has the largest amplitude. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, this clamp device 28 includes first and second clamp members 29,
It is constructed by combining 30 pieces.
前記第1、第2のクランプ部材29,30は、
円弧形に形成されており、第1、第2のクランプ
部材29,30の一端部は第4図に示すように、
ケーシング27の一部27aに取り付けられたサ
ポート26に設けられたピン31により結合され
ていて、第1、第2のクランプ部材29,30は
開閉可能に構成されている。また、第1、第2の
クランプ部材29,30の他端部間には、締め代
としての空間部32が設けられており、さらに第
1、第2のクランプ部材29,30の他端部には
互いに対向させて第1、第2の突起33,34が
設けられている。 The first and second clamp members 29 and 30 are
As shown in FIG.
They are connected by a pin 31 provided on a support 26 attached to a portion 27a of the casing 27, and the first and second clamp members 29, 30 are configured to be openable and closable. Further, a space 32 as a tightening margin is provided between the other ends of the first and second clamp members 29 and 30, and further, a space 32 is provided between the other ends of the first and second clamp members 29 and 30. First and second protrusions 33 and 34 are provided facing each other.
前記第1の突起33には、クランプ用穴35が
形成されており、このクランプ用穴35には後述
の制御装置を構成している空気抜き孔46が設け
られている。また、この第1の突起33には第2
の突起34を受け止めるかぎ形のストツパ38が
付設されている。 A clamp hole 35 is formed in the first projection 33, and an air vent hole 46 forming a control device to be described later is provided in the clamp hole 35. Further, this first protrusion 33 has a second
A hook-shaped stopper 38 for receiving the protrusion 34 is attached.
前記第2の突起34には、クランプ用突起36
が設けられている。このクランプ用突起36には
開口穴36cが設けられている。該開口穴36c
は、クランプ用穴35側の端部が側壁36aによ
り閉じられ、他方の端部は開口部36bを通じて
ケーシング27に開口されている。また、このク
ランプ用突起36は前記クランプ用穴35に摺動
可能に挿入されている。 The second protrusion 34 has a clamping protrusion 36.
is provided. This clamp projection 36 is provided with an opening hole 36c. The opening hole 36c
An end on the clamp hole 35 side is closed by a side wall 36a, and the other end is opened to the casing 27 through an opening 36b. Further, this clamping protrusion 36 is slidably inserted into the clamping hole 35.
前記第1、第2のクランプ部材29,30間の
空間部32側には、第5図に示すように圧縮ばね
37が設けられており、この圧縮ばね37により
第1のクランプ部材29のクランプ穴35内より
第2のクランプ部材30のクランプ用突起36の
先端部が挿出しようとする方向、すなわちクラン
プとしない方向に付勢されている。このクランプ
をしない時、第2の突起34は第1の突起33に
付設されたストツパ38に係止されている。 As shown in FIG. 5, a compression spring 37 is provided on the side of the space 32 between the first and second clamp members 29 and 30, and this compression spring 37 causes the first clamp member 29 to be clamped. The tip of the clamping protrusion 36 of the second clamp member 30 is biased from within the hole 35 in the direction of insertion, ie, in the direction of not being clamped. When not clamped, the second protrusion 34 is locked by a stopper 38 attached to the first protrusion 33.
さらに、前記尾筒21には第4図に示すよう
に、振動計39が設けられている。この振動計3
9も、燃焼器の固有振動モードにおいて最も振幅
の大きい個所としてのサポート26の近傍に取り
付けられており、この振動計39は燃焼器の振動
を常時、監視している。 Furthermore, the transition piece 21 is provided with a vibration meter 39, as shown in FIG. This vibration meter 3
9 is also attached near the support 26, which is the point where the amplitude is largest in the natural vibration mode of the combustor, and this vibration meter 39 constantly monitors the vibration of the combustor.
前記振動計39には、信号処理系が接続され、
この信号処理系には制御装置が接続されている。 A signal processing system is connected to the vibration meter 39,
A control device is connected to this signal processing system.
前記信号処理系は、第4図に示すように、周波
数分析計41と、比較器42とを備えている。前
記周波数分析計41は、振動計39から出力され
る検出信号40の周波数を分析し、振動レベル4
3を抽出するようになつている。前記比較器42
は、周波数分析計41から出力される振動レベル
43と基準値44とを比較し、燃焼器の共振発生
の有、無を判定し、制御装置に制御信号45を送
るようになつている。 The signal processing system includes a frequency analyzer 41 and a comparator 42, as shown in FIG. The frequency analyzer 41 analyzes the frequency of the detection signal 40 output from the vibration meter 39 and determines the vibration level 4.
It is designed to extract 3. The comparator 42
compares the vibration level 43 output from the frequency analyzer 41 with a reference value 44, determines whether resonance has occurred in the combustor, and sends a control signal 45 to the control device.
前記制御装置は、第6図に示すように、クラン
プ装置28の第1の突起33に形成されたクラン
プ用穴35に連通する空気抜き孔46と、第4図
に示すように、一端部は空気抜き孔46に接続さ
れかつ他端部は大気に開口させた空気出口配管4
7と、これに設けられた開閉弁48とを備えてい
る。前記開閉弁48は、前記比較器42に接続さ
れ、この比較器42から共振発生時に制御信号4
5を受けて開き、前記クランプ用穴35内の圧縮
空気19を空気抜き孔46および空気出口配管4
7を通じて大気に放出するようになつている。 As shown in FIG. 6, the control device has an air vent hole 46 communicating with the clamp hole 35 formed in the first protrusion 33 of the clamp device 28, and an air vent hole 46 at one end as shown in FIG. An air outlet pipe 4 connected to the hole 46 and having the other end open to the atmosphere.
7 and an on-off valve 48 provided thereon. The on-off valve 48 is connected to the comparator 42, and receives a control signal 4 from the comparator 42 when resonance occurs.
5 and opens the compressed air 19 in the clamp hole 35 to the air vent hole 46 and the air outlet pipe 4.
7 and released into the atmosphere.
なお、第6図において49はクランプ用穴とク
ランプ用突起間の摺動部に示し、第4図において
50は燃焼器の固定形の後側サポートを示す。 In addition, in FIG. 6, 49 indicates a sliding portion between the clamp hole and the clamp protrusion, and in FIG. 4, 50 indicates a fixed rear support of the combustor.
前記実施例の共振防止装置は、次のように作用
する。 The resonance prevention device of the above embodiment operates as follows.
すなわち、燃焼器にその固有振動と燃焼振動と
による共振が発生していない時は、第5図に示す
ように、圧縮ばね37の作用により、かぎ形のス
トツパ38に第2の突起36が当接されていて、
クランプ装置28がクランプをしない状態にセツ
トされている。この状態では、尾筒21は運転中
の熱伸びに対して自由に動けるように、尾筒21
とクランプ装置28の第1、第2のクランプ部材
29,30間にすき間が確保されており、尾筒2
1とクランプ装置28とは互いに接触しないよう
になつている。 That is, when resonance is not occurring in the combustor due to its natural vibration and combustion vibration, the second protrusion 36 comes into contact with the hook-shaped stopper 38 due to the action of the compression spring 37, as shown in FIG. being touched,
The clamping device 28 is set to a non-clamping state. In this state, the transition piece 21 is designed so that it can move freely against thermal expansion during operation.
A gap is ensured between the first and second clamp members 29 and 30 of the clamp device 28, and the transition piece 2
1 and the clamp device 28 do not come into contact with each other.
さらに、運転中、尾筒21に取り付けられた振
動計39により燃焼器の振動が監視されている。 Furthermore, during operation, the vibration of the combustor is monitored by a vibration meter 39 attached to the transition piece 21.
そして、運転中、前記振動計39からの検出信
号40が信号処理系の周波数分析計41に送ら
れ、振動レベルが分析され、その分析結果が第7
図に示すごとく、ある周波数において他の周波数
とは異なる高いレベルの振動加速度値51を示現
し、信号処理系の比較器42により異常と判定さ
れると、制御装置の開閉弁48に開の制御信号4
5が送られ、開閉弁48は即座に開操作される。 During operation, the detection signal 40 from the vibration meter 39 is sent to the frequency analyzer 41 of the signal processing system, and the vibration level is analyzed.
As shown in the figure, when a vibration acceleration value 51 of a high level different from other frequencies is exhibited at a certain frequency and determined to be abnormal by the comparator 42 of the signal processing system, the on-off valve 48 of the control device is controlled to open. signal 4
5 is sent, and the on-off valve 48 is immediately opened.
つまり、第7図に示す状態が燃焼器の固有振動
数と燃焼振動周波数範囲との共振現象の発生を意
味し、燃焼器が異常に振動し、燃焼器の振動応力
の高サイクル疲労によるクラツク発生、および燃
焼器の支持部における過度の摩耗をもたらすこと
になる。 In other words, the state shown in Figure 7 means the occurrence of a resonance phenomenon between the natural frequency of the combustor and the combustion vibration frequency range, which causes the combustor to vibrate abnormally and cause cracks due to high cycle fatigue of the vibration stress of the combustor. , and result in excessive wear on the combustor supports.
これに対して、この実施例では前記共振状態を
判定した時点で即座に開閉弁48が開操作され、
これによりクランプ装置28の第1の突起33に
形成されたクランプ用穴35内に入つている10数
Kg/cm2g前後の圧力の圧縮空気19が第4図およ
び第6図から分かるように、空気抜き孔46→空
気出口配管47→開閉弁48を通つて大気に放出
される。 On the other hand, in this embodiment, the on-off valve 48 is immediately opened when the resonance state is determined.
As a result, the number 10 is inserted into the clamping hole 35 formed in the first protrusion 33 of the clamping device 28.
As can be seen from FIGS. 4 and 6, the compressed air 19 at a pressure of about Kg/cm 2 g is discharged into the atmosphere through the air vent hole 46 → air outlet pipe 47 → on-off valve 48.
したがつて、前記クランプ用穴35内が瞬時に
大気圧まで降下する。一方、クランプ用突起36
の開口部36bを通じて側壁36aには圧縮空気
19の10数Kg/cm2gの圧力が作用しているので、
クランプ用穴35内の圧力とクランプ用突起36
に作用している圧縮空気19の圧力との差圧によ
り、クランプ用突起36がクランプ用穴35の内
部に直ちに進入し、第1、第2のクランプ部材2
9,30が閉じられ、クランプ装置28により尾
筒21が強力にクランプされ、振動が機械的に抑
止される。 Therefore, the pressure inside the clamp hole 35 instantly drops to atmospheric pressure. On the other hand, the clamp protrusion 36
Since a pressure of tens of kg/cm 2 g of compressed air 19 is acting on the side wall 36a through the opening 36b,
Pressure inside clamp hole 35 and clamp protrusion 36
The clamping protrusion 36 immediately enters the clamping hole 35 due to the pressure difference between the pressure of the compressed air 19 and the pressure of the compressed air 19 acting on the first and second clamping members 2.
9 and 30 are closed, the transition piece 21 is strongly clamped by the clamp device 28, and vibrations are mechanically suppressed.
これは、第8図に示すごとく、燃焼器本来の固
有振動数52に対し、燃焼振動周波数範囲53が
共振する状態において、クランプ装置28により
尾筒21がクランプされることにより、燃焼器の
固定支持部が一時的に付加された状態となる。し
たがつて、燃焼器はクランプ装置28と固定形の
後側サポート50との複数個所の固定支持部によ
りガスタービンのケーシング側に支持されること
になるので、燃焼器の剛性が急速に高まり、燃焼
器の固有振動数54が振動次数を問わず、第8図
に破線で示すごとく、高いレベルに移行する。こ
れにより、燃焼振動周波数範囲53との共振を回
避することができ、燃焼器が共振することに起因
する燃焼器およびその支持部の損傷を防止するこ
とができる。 As shown in FIG. 8, the combustor is fixed by clamping the transition piece 21 by the clamping device 28 in a state where the combustion oscillation frequency range 53 resonates with respect to the natural frequency 52 of the combustor. The support section is temporarily added. Therefore, the combustor is supported on the casing side of the gas turbine by the fixed support portions of the clamp device 28 and the fixed rear support 50 at multiple locations, so that the rigidity of the combustor increases rapidly. Regardless of the vibration order, the natural frequency 54 of the combustor shifts to a high level as shown by the broken line in FIG. Thereby, resonance with the combustion vibration frequency range 53 can be avoided, and damage to the combustor and its support portion due to resonance of the combustor can be prevented.
また、燃焼振動周波数範囲53は、気柱の振動
数と密接な関係にあり、ガスタービンの負荷変化
による燃焼ガス温度の変化により変動するが、ク
ランプ装置28により燃焼器の固有振動数が大幅
に増大するので、燃焼振動周波数範囲53の変動
に関係なく、燃焼器の固有振動と燃焼振動との共
振を回避することができる。 Furthermore, the combustion oscillation frequency range 53 is closely related to the frequency of the air column, and fluctuates due to changes in the combustion gas temperature due to changes in the gas turbine load, but the clamping device 28 greatly increases the natural frequency of the combustor. Therefore, resonance between the natural vibration of the combustor and the combustion vibration can be avoided regardless of fluctuations in the combustion vibration frequency range 53.
ついで、燃焼器の共振が回避された後、第7図
に示す振動加速度が、ある一定レベル以下になる
と、信号処理系の比較器42から制御装置の開閉
弁48に対して閉の制御信号45が送られ、この
制御信号45により開閉弁48が閉じられる。 Next, after the resonance of the combustor is avoided, when the vibration acceleration shown in FIG. 7 falls below a certain level, a close control signal 45 is sent from the comparator 42 of the signal processing system to the on-off valve 48 of the control device. is sent, and the on-off valve 48 is closed by this control signal 45.
前記開閉弁48に閉じられた後、クランプ用穴
35内に、クランプ用穴35とクランプ用突起3
6との摺動部49から圧縮空気19が流入し、前
記クランプ用穴35とクランプ用突起36内の圧
力がほぼ同一となり、この状態で圧縮ばね37に
より第1、第2のクランプ部材29,30が開か
れ、尾筒21がクランプをしない状態にされ、ク
ランプ装置28の各部材が第5図に示す状態に戻
る。 After being closed by the on-off valve 48, the clamp hole 35 and the clamp protrusion 3 are inserted into the clamp hole 35.
Compressed air 19 flows in from the sliding portion 49 between the clamping hole 35 and the clamping protrusion 36, and the pressure in the clamping hole 35 and the clamping protrusion 36 become almost the same, and in this state, the compression spring 37 causes the first and second clamping members 29, 30 is opened, the transition piece 21 is placed in a non-clamping state, and each member of the clamping device 28 returns to the state shown in FIG.
なお、本発明では信号処理系と制御装置は、図
面に示す実施例に限らず、要は振動計39から出
力される振動の検出信号40に基づいて燃焼器の
共振を判定し、共振状態の判定時にクランプ装置
28をクランプ方向に作動させ得る構造であれば
よい。 In addition, in the present invention, the signal processing system and the control device are not limited to the embodiment shown in the drawings, but in essence, the signal processing system and the control device determine the resonance of the combustor based on the vibration detection signal 40 output from the vibration meter 39, and detect the resonance state. Any structure may be used as long as the clamping device 28 can be operated in the clamping direction at the time of determination.
また、クランプ装置28の構造も、図面に示す
ものに限らず、所期の機能を有するものであれば
よい。 Further, the structure of the clamp device 28 is not limited to that shown in the drawings, and may be any structure as long as it has the desired function.
さらに、クランプ装置28は1個所に限らず、
複数個所に設けてもよい。 Furthermore, the clamping device 28 is not limited to one location;
They may be provided at multiple locations.
以上説明した本発明によれば、ガスタービンの
ケーシング側に、燃焼器のクランプ装置を取り付
け、前記燃焼器に振動計を取り付け、この振動計
に燃焼器の固有振動と燃焼振動との共振を判定す
る信号処理系を接続し、この信号処理系に、共振
判定時に前記クランプ装置をクランプ方向に制御
する制御装置を接続し、共振判定時に、直ちにク
ランプ装置を作動させ、ガスタービンのケーシン
グ側に燃焼器を固定するようにしているので、燃
焼器の固有振動を大幅に増大できるため、燃焼器
の固有振動と燃焼振動とによる共振を回避し得る
効果を有し、したがつて共振による燃焼器および
その支持部の損傷を未然に防止し得る効果があ
る。
According to the present invention described above, a combustor clamp device is attached to the casing side of the gas turbine, a vibration meter is attached to the combustor, and the resonance between the natural vibration of the combustor and the combustion vibration is determined by the vibration meter. A control device that controls the clamping device in the clamping direction when resonance is determined is connected to this signal processing system, and when resonance is determined, the clamping device is immediately activated to direct combustion toward the casing side of the gas turbine. Since the combustor is fixed, the natural vibration of the combustor can be greatly increased, which has the effect of avoiding resonance caused by the combustor's natural vibration and combustion vibration. This has the effect of preventing damage to the support portion.
第1図はガスタービンの燃焼器とその回りの部
分を示す縦断側面図、第2図は燃焼振動特性の説
明図、第3図は燃焼振動数と固有振動数との関係
を示す図、第4図〜第6図は本発明の一実施例を
示すもので、その第4図は縦断側面図、第5図は
クランプ装置部分の正面図、第6図はクランプ装
置部分の一部拡大縦断正面図、第7図は共振状態
の説明図、第8図は本発明の作用特性の説明図で
ある。
19……圧縮空気、20……燃焼器内筒、21
……尾筒、26……燃焼器の中間のサポート、2
7……ガスタービンのケーシング、28……クラ
ンプ装置、29,30……第1、第2のクランプ
部材、31……燃焼器の中間のサポートと第1、
第2のクランプ部材とを結合するピン、32……
第1、第2のクランプ部材間の空間部、33,3
4……第1、第2の突起、35……クランプ用
穴、36……クランプ用突起、37……圧縮ば
ね、39……振動計、40……振動の検出信号、
41……信号処理系の周波数分析計、42……同
比較器、43……振動レベル、44……振動レベ
ルの基準値、45……制御信号、46……クラン
プ装置用の制御装置の空気抜き孔、47……空気
出口配管、48……開閉弁。
Figure 1 is a longitudinal side view showing the combustor of a gas turbine and its surroundings, Figure 2 is an explanatory diagram of combustion vibration characteristics, Figure 3 is a diagram showing the relationship between combustion frequency and natural frequency, Figures 4 to 6 show an embodiment of the present invention, in which Figure 4 is a vertical side view, Figure 5 is a front view of the clamping device, and Figure 6 is a partially enlarged vertical sectional view of the clamping device. A front view, FIG. 7 is an explanatory diagram of the resonance state, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the operational characteristics of the present invention. 19...Compressed air, 20...Combustor inner cylinder, 21
... Transition pipe, 26 ... Intermediate support of combustor, 2
7... Gas turbine casing, 28... Clamp device, 29, 30... First and second clamp members, 31... Intermediate support of combustor and first,
A pin for coupling with the second clamp member, 32...
Space between first and second clamp members, 33,3
4... First and second protrusions, 35... Clamping holes, 36... Clamping protrusions, 37... Compression springs, 39... Vibration meters, 40... Vibration detection signals,
41... Frequency analyzer of signal processing system, 42... Comparator, 43... Vibration level, 44... Reference value of vibration level, 45... Control signal, 46... Air vent of control device for clamp device Hole, 47...Air outlet piping, 48...Opening/closing valve.
Claims (1)
ランプ装置を取り付け、前記燃焼器に振動計を取
り付け、この振動計に燃焼器の固有振動と燃焼振
動との共振を判定する信号処理系を接続し、この
信号処理系に、共振判定時にクランプ装置をクラ
ンプ方向に制御する制御装置を接続したことを特
徴とするガスタービンの燃焼器の共振防止装置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記クラン
プ装置は、第1、第2のクランプ部材の一端部を
ピンを介して開閉可能に結合し、他端部を締め代
としての空間部を介して対向配置する第1、第2
の突起部を設け、一方の突起部には、一端部に前
記制御装置に連通するガス抜き孔を有し、他端部
に開口するクランプ用穴を設け、他方の突起部に
は、外周をクランプ用穴内に摺動自在に挿入し、
内周のクランプ用穴側先端部を閉塞するととも
に、後端部を前記ケーシングの内部に開口する開
口穴を有するクランプ用突起を設け、該クランプ
用突起がその開口穴内と、前記クランプ用穴内と
の圧力差により摺動するように構成されたことを
特徴とするガスタービンの燃焼器の共振防止装
置。[Claims] 1. A combustor clamp device is attached to the casing side of the gas turbine, a vibration meter is attached to the combustor, and a signal is sent to the vibration meter to determine resonance between the natural vibration of the combustor and the combustion vibration. 1. A resonance prevention device for a gas turbine combustor, characterized in that a processing system is connected to the signal processing system, and a control device for controlling a clamp device in a clamping direction at the time of resonance determination is connected to the signal processing system. 2. In claim 1, the clamping device connects one end of the first and second clamping members via a pin so that they can be opened and closed, and the other end of the clamping member through a space serving as a tightening margin. 1st and 2nd located opposite each other
One of the protrusions has a gas vent hole communicating with the control device at one end, a clamping hole that opens at the other end, and the other protrusion has an outer periphery. Insert freely into the clamp hole,
A clamping protrusion is provided that has an open hole that closes the tip end on the inner circumference side of the clamping hole and opens the rear end into the inside of the casing, and the clamping protrusion is arranged in the open hole and in the clamping hole. 1. A resonance prevention device for a gas turbine combustor, characterized in that it is configured to slide due to a pressure difference.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5448984A JPS60200022A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Gas turbine combustor resonance prevention device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5448984A JPS60200022A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Gas turbine combustor resonance prevention device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200022A JPS60200022A (en) | 1985-10-09 |
| JPH0471126B2 true JPH0471126B2 (en) | 1992-11-12 |
Family
ID=12972053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5448984A Granted JPS60200022A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Gas turbine combustor resonance prevention device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200022A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1199521A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine and method for gas turbine ring combustion chamber vibration damping |
| JP4056232B2 (en) † | 2001-08-23 | 2008-03-05 | 三菱重工業株式会社 | Gas turbine control device, gas turbine system, and gas turbine remote monitoring system |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP5448984A patent/JPS60200022A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60200022A (en) | 1985-10-09 |
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