WO2006011465A1

WO2006011465A1 - 車室ケーシング及びガスタービン

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Publication number: WO2006011465A1
Application number: PCT/JP2005/013619
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Kondo; Koichi Ishizaka; Yoshifumi Iwasaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2007-01-28
Also published as: CN1993535A; US20080310949A1; CN1993535B; JP2006037855A; US7798767B2; DE112005001800T5

Abstract

　外部空気を上部車室ケーシング５ａ内部に供給するバルブ６が設置されて、ガスタービン運転停止時において、上部車室ケーシング５ａより車室ケーシング５の内部に外部空気を導入する。このように、上部車室ケーシング５ａより外部空気を導入することで、上部車室ケーシング５ａを冷却して、車室ケーシング５の熱変形を防ぐ。

Description

明細書

車室ケーシング及びガスタービン

技術分野

[0001] 本発明は、その内部を高温雰囲気とするとともに内部の各領域に生じる温度偏差を抑制する車室ケーシング及びこの車室ケーシングを備えたガスタービンに関する。背景技術

[0002] 近年、ガスタービンの運転時の車室ケーシングで覆われる車室内の環境が高温高圧化している。そのため、ガスタービン運転後そのまま停止させると、車室内が高温雰囲気であるので、車室内に対流が発生し、車室内において温度偏差が生じる。即ち、温度の高い空気が上層部に移動するため、車室内の上層部が下層部に比べて高温となる。この車室内の温度偏差の影響により、タービンのロータの上半部の温度が下半部に比べて高くなる。よって、上半部と下半部それぞれの熱膨張量に差ができるため、この熱膨張量の差によりロータが湾曲し熱変形を起こす。このロータの熱変形を防止するために、従来、ガスタービンの運転停止後、 2〜5rpm程度の微速で回転させるターユング運転が行われて、る。

[0003] 又、この車室内で生じる温度偏差は、ロータだけでなく車室ケーシングにも影響を与える。即ち、車室ケーシングの上部の温度が下部に比べて高くなり、ロータと同様、車室ケーシングの上部と下部それぞれの熱膨張量に差ができる。そのため、車室ケ一シングの上部が湾曲し、熱変形を起こす。この車室ケーシングの熱変形は、キヤットバック変形と称される。このように車室ケーシングにキャットバック変形が生じ、その変形量が許容値を超えると、ターユング運転中のロータと車室ケーシングとの接触事故が発生する。この接触事故を防ぐために、本出願人は、車室ケーシングの上部と下部に温度差が生じたときにターユング運転よりもロータの回転数を増大させてスピン運転することで、車室内の温度を均一にするガスタービンを提案している（特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開平 6— 2570号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、従来のように、ロータをスピン運転することで車室内の温度偏差を低減させる場合、スピン運転を行うための駆動力が必要とするため、この駆動力を生じさせる電力コストが必要となる。又、車室ケーシングの温度検出を行うことでスピン運転を動作させるタイミングを決定するものとしているが、実際は、運転員の監視下において動作させる必要があるため、ユーザに力かる負担が大きなものとなる。

[0005] このような問題を鑑みて、本発明は、運転停止後の内部における温度偏差を抑制する機構を備えることでキャットバック変形を抑制することができる車室ケーシングを提供することを目的とする。又、本発明の別の目的は、キャットバック変形を抑制することができる車室ケーシングを備えたガスタービンを提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0006] 上記目的を達成するために、本発明の車室ケーシングは、高温の流体によって回転する回転体の上半分を覆う上部車室ケーシングと、前記回転体の下半分を覆う下部車室ケーシングと、前記上部車室ケーシングを冷却する冷却空気の供給を制御するバルブと、該バルブ力供給される前記外部空気を、前記上部車室ケーシングを冷却する前記冷却空気が流れる冷却空気流路に導入する空気導入口と、を備え、前記高温の流体による前記回転体の運転停止後、前記バルブを開!、て前記空気導入口より前記冷却空気流路へ前記外部空気を導入することを特徴とする。

[0007] このような車室ケーシングにおいて、前記上部車室ケーシングに前記空気導入口を設けるとともに、前記冷却空気流路を前記上部車室ケーシング及び前記下部車室ケーシングによって構成される車室に形成するものとして、前記上部車室ケーシングで覆われる前記車室に前記冷却空気を流すことによって前記上部車室ケーシングの温度上昇を抑えて、車室ケーシングの熱変形を抑制することができる。

[0008] 又、本発明のガスタービンは、外部空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された空気を用いて燃料を燃焼する燃焼器と、該燃焼器で得た燃焼ガスが供給されることで回転するタービンと、前記圧縮機、前記燃焼器、及び前記タービンそれぞれを覆う車室ケーシングと、を備え、前記車室ケーシングが上述の構成の車室ケーシングであるとともに、前記回転体が、周囲に動翼を設けた圧縮機及びタービンによって形成され、運転停止後に、前記バルブを開いて前記冷却空気を前記空気導入口より導入することで、前記上部車室ケーシングと前記下部車室ケーシングの温度差を小さくなるように制御することを特徴とする。

発明の効果

[0009] 本発明によると、運転停止後に上部車室ケーシングを冷却するための冷却空気を導入するための空気導入口が設けられるため、運転停止後に上部車室ケーシングの温度が下部車室ケーシングの温度と比べて高温となることを防ぐことができる。よって、上部車室ケーシングと下部車室ケーシングとの温度差を小さくすることができ、車室ケーシングの熱変形を防ぐことができる。

[0010] 又、上部車室ケーシング内部に冷却空気を導入することができるため、車室内の温度が分布することを防、で一様な温度とすることができ、車室ケーシングの熱変形を防ぐことができる。又、カバーを上部車室ケーシングの外壁面にもうけることで、上部車室ケーシングの外壁面に冷却空気を流すことができるため、上部車室ケーシングと下部車室ケーシングとの温度差を小さくすることができ、車室ケーシングの熱変形を防ぐことができる。

[0011] 更に、空気導入口を、熱源に冷却空気を噴射することが可能な形状とすることで、熱源を速く冷却することができるため、車室内が高温となることを防いで、車室ケーシングの熱変形を防ぐことができる。又、空気導入口を、上部車室ケーシングの内壁面に冷却空気を噴射することが可能な形状とすることで、上部車室ケーシングを速く冷却することができるため、上部車室ケーシングと下部車室ケーシングとの温度差を小さくすることができ、車室ケーシングの熱変形を防ぐことができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]は、本発明の各実施形態の基本構成となるガスタービンの構成を示す断面図である。

[図 2]は、第 1の実施形態のガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。

[図 3]は、第 2の実施形態のガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。 [図 4]は、第 3の実施形態のガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。

[図 5]は、第 4の実施形態のガスタービンにおける外気導入口の構成を示す断面図である。

[図 6]は、第 4の実施形態のガスタービンにおける外気導入口の別の構成を示す断面図である。

[図 7]は、第 5の実施形態のガスタービンにおける外気導入口の構成を示す断面図である。

[図 8]は、第 5の実施形態のガスタービンにおける外気導入口の別の構成を示す断面図である。

[図 9]は、第 6の実施形態のガスタービンにおける外気導入口の構成を示す断面図である。

[図 10]は、第 6の実施形態のガスタービンにおける外気導入口を圧縮機車室に設けたときの構成を示す断面図である。

[図 11]は、第 7の実施形態のガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。

[図 12]は、第 8の実施形態のガスタービンの車室ケーシングの構成を示す断面図である。

[図 13]は、第 9の実施形態のガスタービンの車室ケーシングの構成を示す断面図である。

[図 14]は、第 10の実施形態のガスタービンの冷却システムの構成を示す図である。

[図 15]は、第 10〜第 12の実施形態のガスタービンの冷却システムで使用する温度検出器の位置関係を示す図である。

[図 16]は、第 10の実施形態のガスタービンの冷却システムの別の構成を示す図である。

[図 17]は、第 11の実施形態のガスタービンの冷却システムの構成を示す図である。

[図 18]は、第 11の実施形態のガスタービンの冷却システムの別の構成を示す図である。 [図 19]は、第 12の実施形態のガスタービンの冷却システムの構成を示す図である。

[図 20]は、第 12の実施形態のガスタービンの冷却システムの別の構成を示す図である。

符号の説明

1 圧縮機

2 燃焼器

3 タービン

4 ロータ

5 車室ケーシング

6 バノレブ

7 送風機

8 プラント

9 空気流路

10 力/一

11 保温材

12 空気流路

13 空気導入口

14 空気排出口

20a , 20b 温度検出器

21 空気流量制御弁

22 燃料流量制御弁

23 制御装置

24 モータ

発明を実施するための最良の形態

[0014] <第 1の実施形態 >

本発明の第 1の実施形態について、図面を参照して説明する。図 1は、本実施形態におけるガスタービンの構成を示す断面図である。

[0015] 図 1のガスタービンは、外部から吸気した空気を圧縮する圧縮機 1と、圧縮機 1で圧縮された空気と燃料が供給されて燃焼ガスを発生する燃焼器 2と、燃焼器 2で発生された燃焼ガスによって回転するタービン 3と、を備える。そして、このガスタービンは、外周に動翼 la, 3aが設置されるロータ 4と、動翼 la, 3aそれぞれとロータ 4の軸方向に交互に静翼 lb, 3bが設置される車室ケーシング 5と、を備える。

[0016] 又、ロータ 4は、圧縮機 1の動翼 laを備えた圧縮機側ロータ 4aと、タービン 3の動翼 3aを備えたタービン側ロータ 4bとが、燃焼器 2が設置される位置近傍で中間軸 4cによって連結される。更に、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとで構成される車室ケーシング 5は、ロータ 4の外周を覆うことによって、動翼 laと静翼 lbとが口ータ 4の軸方向に交互に並ぶ圧縮機車室 5xと、燃焼器 2がロータ 4の周方向に等間隔に並ぶ燃焼器車室 5yと、動翼 3aと静翼 3bとがロータ 4の軸方向に交互に並ぶタ一ビン車室 5zと、を形成する。そして、この車室ケーシング 5の上部車室ケーシング 5 aには、運転停止後に高温となっている燃焼器車室 5yとタービン車室 5zとに冷却用空気を投入するためのバルブ 6が設置される。

[0017] このように構成されるガスタービンは、圧縮機側ロータ 4aの回転に応じて動翼 laが回転することで、圧縮機 1内に吸引される空気が、圧縮機側ロータ 4aと車室ケーシング 5で形成される圧縮機車室 5x内における各段の動翼 laと静翼 lbの空間に封入されること〖こよって圧縮される。そして、圧縮機 1における圧縮機車室 5xで圧縮された空気が燃焼器車室 5yに流入すると、燃焼器 2に供給される。この燃焼器 2は、燃料ガスを含む燃料が供給されて圧縮機 1からの圧縮空気を使用して燃焼を行い、燃焼ガスを発生する。この燃焼器 2より発生した高温高圧の燃焼ガスが、タービン側ロータ 4 bと車室ケーシング 5で形成されるタービン車室 5zに供給されることで、燃焼ガスが各段の動翼 3aと静翼 3bの空間に流れ込み、タービン側ロータ 4bを回転させる。このタ一ビン側ロータ 4bの回転が中間軸 4cを通じて圧縮機側ロータ 4aに伝達されるため、圧縮機側ロータ 4aも回転する。

[0018] ガスタービンの運転時にぉ、て、圧縮機 1、燃焼器 2、及びタービン 3がそれぞれ上述のように動作し、燃焼器 2で高温高圧の燃焼ガスを発生するため、この燃焼器 2が設置される燃焼器車室 5yと、高温高圧の燃焼ガスが流れるタービン車室 5zとが高温となる。このとき、燃焼器²が燃料ガスを含む燃料を燃焼して燃焼ガスを発生するため、燃焼器 2などが高温となり、燃焼器車室 5yの内部が特に高温となる。

[0019] このガスタービンにおける燃焼器車室 5y周辺の構成の詳細について、図面を参照して説明する。尚、図 2は、上部車室ケーシング 5aによる燃焼器車室 5y周辺の構成を示す断面図である。又、以下において、「上流」及び「下流」とは、圧縮機 1を流れる空気の流れの方向及びタービン 3を流れる燃焼ガスの流れの方向に基づくものとする。図 2のように、燃焼器 2は、上部車室ケーシング 5aに設置された燃焼器外筒 2aと、燃焼器外筒 2aに挿入されて支持される内筒 2bと、この内筒 2bに接続された尾筒 2 cと、内筒 2bとの接続部と尾筒 2cの下流側先端との間に設置されるバイパス弁 2dと、を備える。

[0020] 又、ロータ 4の中間軸 4cを覆う中間軸カバー 4dと、燃焼器 2の尾筒 2cの下流側先端の燃焼ガス排出口に近接した位置に設置されるタービン側の第 1段静翼 3b— 1を支持する翼環 5cと、燃焼器 2周辺の車室ケーシング 5とによって、燃焼器車室 5yが形成される。又、圧縮機 1において、最終段静翼 lb— nを支持するとともに圧縮空気の排出口付近まで覆うように設置された翼環 5dが設けられる。そして、この翼環 5dの外周側を覆うような環状の仕切壁 5eが、圧縮機 1側の車室ケーシング 5に設置される

[0021] このように燃焼器車室 5y周辺の各部が構成されるとき、この燃焼器車室 5y周辺にぉ、て、上部車室ケーシング 5aの燃焼器外筒 2aよりも下流側にバルブ 6と接続された外気導入口 5fを設置する。このように、燃焼器車室 5yの一部を形成する上部車室ケーシング 5aに外気導入口 5fを設置するとともに、この外気導入口 5fにバルブ 6を接続することで、バルブ 6を開いたとき、外部空気がバルブ 6及び外気導入口 5fを通じて燃焼器車室 5yに流入する。尚、バルブ 6は、ガスタービン運転時においては閉じられた状態とされ、外部空気が燃焼器車室 5yに流入することが防がれる。

[0022] そして、燃焼器 2の燃焼を停止してガスタービンの運転を停止すると、バルブ 6を開いて外部空気を車室ケーシング 5内部に導入する。このとき、燃焼器 2の燃焼を停止するとともにロータ 4の回転数を下げることにより、車室ケーシング 5内部の温度及び圧力がともに低下し、車室ケーシング 5内部と外気とに差圧が生じてバルブ 6を介して外部空気が上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yに導入される。尚、ター- ング運転を行うために、ロータ 4は微速で回転して、る。

[0023] このようにバルブ 6及び外気導入口 5fを介して上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yに導入された外部空気は、内筒 2b及びバイパス弁 2dより燃焼器 2に供給されると、燃焼器 2の尾筒 2cの下流側先端力も排出される。そして、この燃焼器 2から排出される外部空気力上部車室ケーシング 5a側に構成されるタービン車室 5z (上部車室ケーシング 5aとタービン側ロータ 4bとで構成されるタービン車室 5z)に導入され、下流側の排気部へ流れて排気される。

[0024] このバルブ 6及び外気導入口 5はり導入される外部空気力燃焼器車室 5y、燃焼器 2、及びタービン車室 5zそれぞれを流れることで、上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5y、燃焼器 2、及びタービン車室 5zそれぞれを冷却する冷却空気として働く。よって、運転時の燃焼ガスによって高温となる燃焼器車室 5y及びタービン車室 5z それぞれの上部側を冷却空気として流れて冷却するため、燃焼器 2より下流側の上部車室ケーシング 5a及びタービンロータ 4aの上部それぞれを冷却し、ロータ 4及び車室ケーシング 5それぞれの熱変形を防ぐことができる。

[0025] <第 2の実施形態 >

本発明の第 2の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上部車室ケーシング 5aを冷却するための構成が、第 1の実施形態と異なる。よって、以下では、この上部車室ケーシング 5aを冷却するための構成部分について、図 3を参照して説明する。尚、図 3は、本実施形態におけるガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。又、図 3の構成において、図 2の構成と同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0026] 本実施形態のガスタービンは、図 3に示すように、第 1の実施形態と同様、燃焼器車室 5yにバルブ 6を接続して外部空気が導入されるようにしたとき、更に、送風機 7を外部に設けるとともに、送風機 7から空気がバルブ 6を介して外気導入口 5fに送られるように空気流路が構成される。このように送風機 7をバルブ 6に接続することで、第 1 の実施形態と比べて、更に積極的に上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5y、燃焼器 2、及びタービン車室 5zそれぞれを冷却する冷却空気を導入することができる。又、送風機 7によって冷却空気としてバルブ 6を介して外気導入口 5fより導入する空気の量を多くすることができるので、より大きな冷却効果を得ることができる。

[0027] このように構成されるガスタービンによると、ガスタービン運転時には、バルブ 6が閉じられた状態とされるとともに、送風機 7の動作が停止されるため、外気導入口 5fから冷却空気が供給されることが禁止された状態となる。そして、燃焼器 2の燃焼を停止してガスタービンの運転を停止すると、バルブ 6を開くとともに送風機 7の運転を開始する。よって、送風機 7により多くの外部空気がノレブ 6を通じて車室ケーシング 5内部に導入される。このとき、ターユング運転を行うために、ロータ 4は微速で回転して V、る。このように送風機 7よりバルブ 6及び外気導入口 5fを介して上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yに導入された外部空気は、第 1の実施形態と同様、燃焼器車室 5y、燃焼器 2、及びタービン車室 5zそれぞれに導入され、下流側の排気部へ流れて排気される。

[0028] このように、本実施形態によると、送風機 7を設置することで、第 1の実施形態におけるガスタービンと比べて、車室ケーシング 5内に導入する空気量が多くなり、その冷却効果を大きくすることができる。尚、本実施形態において、バルブ 6に送風機 7を接続することで、車室ケーシング 5内に多くの冷却空気を供給するものとした力この送風機 7の代わりに空気圧縮機を接続して圧縮された冷却空気をバルブ 6を介して外気導入口 5はり導入するものとしても構わな、。

[0029] <第 3の実施形態 >

本発明の第 3の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上部車室ケーシング 5aを冷却するための構成が、第 1の実施形態と異なる。よって、以下では、この上部車室ケーシング 5aを冷却するための構成部分について、図 4を参照して説明する。尚、図 4は、本実施形態におけるガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。又、図 4の構成において、図 2の構成と同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。 [0030] 本実施形態のガスタービンは、図 4に示すように、第 1の実施形態と同様、燃焼器車室 5yにバルブ 6を接続して外部空気が導入されるようにしたとき、更に、蒸気タービンなどの他のプラント 8で使用されて、る制御空気がノレブ 6を介して外気導入口 5fに送られるように空気流路 9が構成される。即ち、プラント 8で使用されている制御空気の一部が分岐されて空気流路 9を介してバルブ 6に流れるとともに、この制御空気が外気導入口 5はり導入されて上部車室ケーシング 5aにおける冷却空気として働

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[0031] このように構成されるガスタービンによると、ガスタービン運転時には、バルブ 6が閉じられた状態とされるため、外気導入口 5fから冷却空気が供給されることが禁止された状態となる。そして、燃焼器 2の燃焼を停止してガスタービンの運転を停止すると、バルブ 6を開くことによって、プラント 8における制御空気の一部が空気流路 9及びバルブ 6を通じて車室ケーシング 5内部に導入される。このとき、ターユング運転を行うために、ロータ 4は微速で回転している。又、プラント 8より空気流路 9、ノレブ 6、及び外気導入口 5fを介して上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yに導入された制御空気は、第 1の実施形態と同様、燃焼器車室 5y、燃焼器 2、及びタービン車室 5z それぞれに導入され、下流側の排気部へ流れて排気される。

[0032] このように、本実施形態によると、プラント 8における制御空気が導入されるようにするため、第 1の実施形態におけるガスタービンに比べて、車室ケーシング 5内に導入する空気流量を多くすることができ、その冷却効果を大きくすることができる。又、ブラント 8における制御空気を使用するため、第 2の実施形態のように新たに送風機又は空気圧縮機を設置する必要がなくなる。

[0033] 尚、第 1〜第 3の実施形態において、外気導入口 5fを燃焼器車室 5yに設置されるものとしたが、燃焼器車室 5yだけでなぐタービン車室 5zの上部車室ケーシング 5a 側にも設置されるものとしても構わない。又、上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yやタービン車室 5zに外気導入口 5fを設置する際、上部車室ケーシング 5a側であれば、複数箇所に設けられるものとしても構わない。

[0034] <第 4の実施形態 >

本発明の第 4の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上部車室ケーシング 5aに構成される外気導入口の構成が、第 1〜第 3の実施形態と異なる。よって、以下では、この外気導入口の構成について、図 5を参照して説明する。尚、図 5は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる外気導入口の構成を示す断面図である。

[0035] 本実施形態のガスタービンに設けられる外気導入口 5flは、図 5の断面図に示すように、バルブ 6と接続されて空気を供給する外気供給路 6aと接続された上部車室ケ一シング 5aの外壁側の開口面積 Saに比べて、上部車室ケーシング 5aの内壁側の開口面積 Sbが狭くなるように構成される。即ち、外気導入口 5flの形状は、車室ケーシング 5aの内部に向かって先が絞られたノズル形状となる。このように外気導入口 5f 1を構成することによって、バルブ 6及び外気供給路 6aを介して外気導入口 5f 1に供給される空気の流速を速くすることができる。

[0036] このとき、外気導入口 5flを構成するノズル形状の軸方向 Xを、外気導入口 5f 1からガスタービン停止時に熱源となる部分に対する方向と同一の方向とする。よって、ガスタービン停止時にその温度が高く熱源となる部分に対して、外気導入口 5f 1を介して導入される冷却空気を到達させることができる。この外気導入口 5f 1を燃焼器車室 5yにおける上部車室ケーシング 5aに設けることで、熱源となる燃焼器 2や中間軸力バー 4dやタービン側の第 1段静翼 3b— 1の翼環 5c (図 2参照）などに、冷却空気を到達させることができる。よって、この熱源となる燃焼器 2や中間軸カバー 4や翼環 5c の冷却時間を短縮することができるため、車室ケーシング 5内部の上半分における冷却時間を短縮することができる。そのため、上部車室ケーシング 5a及び下部車室ケ一シング 5bそれぞれの温度差を小さくすることができ、車室ケーシング 5の熱変形を抑えることができる。

[0037] 又、本実施形態における外気導入口 5flの形状を、図 5の断面図に示すような構成としたが、車室ケーシング 5内部に向力つて先が絞られたノズル形状であれば、他の形状としても構わない。よって、例えば、図 6の断面図に示すように、上部車室ケーシング 5aにおける外気導入口 5flが設けられる部分を、上部車室ケーシング 5aの外側に突起させることで、上部車室ケーシング 5aの内壁に凹部 51を形成するとともに、この凹部 51に収まるように先端がノズル形状とされる外気供給路 6bを挿入するものとしても構わない。

[0038] 即ち、上部車室ケーシング 5aの内壁よりも外気供給路 6aの先端が外側に位置するように形成し、ガスタービン運転時において、車室ケーシング 5内部を流れる流体の流れを妨げることを防ぐ。このとき、外気供給路 6bの先端の向きが熱源に向力ように外気供給路 6bを設置することで、その先端を絞ることでノズル形状とされた外気供給路 6bより供給される外部空気の流速が速くなり、熱源に到達させることができる。

[0039] <第 5の実施形態 >

本発明の第 5の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上部車室ケーシング 5aに構成される外気導入口の構成が、第 4の実施形態と異なる。よって、以下では、この外気導入口の構成について、図 7を参照して説明する。尚、図 7は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる外気導入口の構成を示す断面図である。

[0040] 本実施形態のガスタービンに設けられる外気導入口 5f 2には、図 7の断面図に示すように、バルブ 6と接続されて空気を供給する外気供給路 6aと接続されるとともにその先端が上部車室ケーシング 5aの内壁面に向けられたノズル 52が挿入される。この外気導入口 5f 2に挿入されたノズル 52の先端は、図 7のように、上部車室ケーシング 5aの内壁よりも内側まで突出して屈曲させる。このように構成することで、バルブ 6及び外気供給路 6aを介してノズル 52に供給される外部空気が、ノズル 52の先端より上部車室ケーシング 5aの内壁面に向力つて噴射される。

[0041] このように、ノズル 52から噴射された外部空気が上部車室ケーシング 5aの内壁面に沿うように流れるため、上部車室ケーシング 5aの内壁面に対する冷却空気の熱伝達率を大きくすることができる。このようにすることで、バルブ 6を介して車室ケーシング 5内部に導入する外部空気の空気量を少なくすることができる。

[0042] 又、このようなノズル 52が外気導入口 5f 2に挿入された構成とされる場合、このような構成を上部車室ケーシング 5aの圧縮機車室 5x、燃焼器車室 5y、及びタービン車室 5zのいずれに設けられるものとしても構わない。このとき、圧縮機車室 5xを構成する上部車室ケーシング 5aに、ノズル 52が外気導入口 5f 2に挿入された構成が設けられた場合、外気導入口 5f 2に導入される空気量が少なくすることができる。そのため、圧縮機車室 5x内部を冷却することなぐ上部車室ケーシング 5aを冷却して上部車室ケーシング 5a及び下部車室ケーシング 5bの温度差を小さくすることができる。よって、圧縮機車室 5xにおける車室ケーシング 5と圧縮機側ロータ 4aとの接触を防ぐとともに、車室ケーシング 5の熱変形を抑えることができる。

[0043] 上述のように、本実施形態にぉ、て、外気導入口 5f 2に挿入されたノズル 52を屈曲させることで上部車室ケーシング 5aの内壁面に冷却空気を噴射するものとしたが、図 8のように、外気導入口 5f 2が形成される方向を上部車室ケーシング 5aにおける旋回方向（タンジェンシャルな方向）とし、この外気導入口 5f 2にノズル 52を挿入するものとしても構わない。即ち、上部車室ケーシング 5aの径方向に対して所定の傾きを与えた方向の孔となるように、外気導入口 5f 2を形成し、この外気導入口 5f 2にノズル 52を挿入する。このようにすることで、ノズル 52を屈曲した場合と同様、ノズル 52より上部車室ケーシング 5aの内壁面に冷却空気を噴射することができる。尚、図 8は、上部車室ケーシング 5aのロータ 4の軸方向に対して垂直な平面における断面図を表す

[0044] 又、本実施形態において形成されるノズル 52を、第 4の実施形態と同様、その先端が絞られた形状とし、上部車室ケーシング 5aの内壁面に噴射する冷却空気の流速を速くするような形状としても構わない。

[0045] <第 6の実施形態 >

本発明の第 6の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上部車室ケーシング 5aに構成される外気導入口の構成が、第 4又は第 5の実施形態と異なる。よって、以下では、この外気導入口の構成について、図 9を参照して説明する。尚、図 9は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる外気導入口の構成を示す断面図である。

[0046] 本実施形態のガスタービンに設けられる外気導入口 5f3は、図 9に示すように、上部車室ケーシング 5aの外壁側で外気供給路 6aと接続される供給路接続孔 53と、供給路接続孔 53と接続されて上部車室ケーシング 5aの外壁側に構成される外気導入溝 54と、外気導入溝 54の上部（上部車室ケーシング 5aの外壁側）を覆う外気導入溝用蓋 55と、外気導入溝 54と接続されるとともに上部車室ケーシング 5aの内壁側に設けられる外気導入孔 56と、を備える。尚、図 8において、 1つの供給路接続孔 53から複数の外気導入溝 54が分岐して、上部車室ケーシング 5aの内壁側に外気導入孔 5 6が複数設けられるものとする。

[0047] このように構成することによって、バルブ 6及び外気供給路 6aを介して外気導入口 5 f3に外部空気が供給されるとき、供給路接続孔 53に供給される空気が上部車室ケ一シング 5aの外壁側に設けられた外気導入溝 54を流れることで、上部車室ケーシング 5aを冷却する。この外気導入溝 54を流れる冷却空気によって、上部車室ケーシング 5a及び下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度差を小さくすることができる。そして、外気導入溝 54を流れた空気は、外気導入溝 54に接続された外気導入孔 56より上部車室ケーシング 5aの内側に導入される。この外気導入孔 56より導入される空気が、車室ケーシング 5により形成される車室内部の上半分を冷却する冷却空気として働

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[0048] そして、この外気導入孔 56を、熱源となる燃焼器 2や中間軸カバー 4dやタービン側の第 1段静翼 3b— 1の翼環 5c (図 2参照)などの近傍に設けることによって、この熱源となる燃焼器 2や中間軸カバー 4や翼環 5cに冷却空気を到達させることができる。よつて、熱源となる燃焼器 2や中間軸カバー 4や翼環 5cの冷却時間を短縮して、更に、車室ケーシング 5内部の上半分における冷却時間を短縮し、車室ケーシング 5の熱変形を防ぐことができる。

[0049] 尚、このように構成される外気導入口 5f 3が圧縮機車室 5xを構成する上部車室ケ一シング 5aに設置される場合、図 10に示すように、外気導入孔 56が燃焼車室 5yにおける上部車室ケーシング 5aの内壁に設けられるように構成される。即ち、圧縮機車室 5xを構成する上部車室ケーシング 5aに供給路接続孔 53が設けられて外気供給路 6aと接続されるとともに、この上部車室ケーシング 5aにおいて供給路接続孔 53から燃焼器車室 5yに向かって、その上部が外気導入溝用蓋 55で覆われた外気導入溝 54が形成される。即ち、仕切壁 5eの外周に位置する上部車室ケーシング 5aに、供給路接続孔 53、外気導入溝 54、及び外気導入溝用蓋 55が設置される。そして、燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 5aの圧縮機 1側の内壁面に外気導入孔 56が形成される。

[0050] このように外気導入口 5f 3を圧縮機車室 5xに構成することで、圧縮機車室 5xの上部車室ケーシング 5aを、外気導入溝 54を流れる外部空気によって冷却するため、圧縮機車室 5xを構成する上部車室ケーシング 5a及び下部車室ケーシング 5bの温度差を抑制し、車室ケーシング 5の熱変形を抑制することができる。このとき、圧縮機車室 5x内は、燃焼器車室 5yやタービン車室 5zと比べてその内部温度が低い。そのため、冷却空気が導入されると、圧縮機車室 5x内部が冷却されて、圧縮機車室 5xを構成する車室ケーシング 5と圧縮機側ロータ 4aとが接触する恐れがある。よって、外気導入孔 56を燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 5aに設けて、燃焼器車室 5yに外気導入溝 54を流れる冷却空気を導入することで、圧縮機車室 5xの冷却が促進されることを防ぐことができる。

[0051] 尚、第 4〜第 6の実施形態における外気導入口周辺の構造を、第 1〜第 3の実施形態における構成のガスタービンに適用することができる。又、第 6の実施形態において、外気導入孔 56の構造を、第 4又は第 5の実施形態における構成のようなノズル形状によって構成されるものとしても構わな、。

[0052] <第 7の実施形態 >

本発明の第 7の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上述の各実施形態における外気導入口が設置された燃焼器車室内においてロータ内部に冷却空気を供給するための冷却空気供給管が設けられた構成となる。よって、以下では、この冷却空気供給管周辺の構成について、図 11を参照して説明する。尚、図 11は、本実施形態におけるガスタービンの燃焼器車室周辺の構成を示す断面図である。又、図 11の構成において、図 2の構成と同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0053] 本実施形態のガスタービンは、図 11に示すように、第 1の実施形態と同様、燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 5aに外気導入口 5fを設けるとともに、この外気導入口 5fにバルブ 6を接続して外部空気が燃焼器車室 5yに導入されるように構成される。このとき、更に、この燃焼器車室 5yに導入された外部空気をロータ 4内に冷却空気として供給するための冷却空気供給管 41が中間軸カバー 4dに設けられる。この冷却空気供給管 41は、上部車室ケーシング 5a側の中間軸カバー 4dに設けられる。そのため、燃焼器車室 5yに冷却空気として外気導入口 5はり燃焼器車室 5yの上半分に導入された外部空気が、冷却空気供給管 41を介してロータ 4の中間軸 4c の上側に供給される。

[0054] このようにして、冷却空気供給管 41より供給された冷却空気は、中間軸 4cと中間軸カバー 4dの間に形成される環状の冷却空気室 42に導入される。この冷却空気室 42 に導入された冷却空気が中間軸カバー 4dの外部に漏れな、ようにするために、中間軸 4cの両端位置にラビリンスシール 43, 44が設けられている。尚、ラビリンスシール 43が圧縮機側ロータ 4aとの接続端側に設けられるとともに、ラビリンスシール 44がタ一ビン側ロータ 4bとの接続端側に設けられ、ロータ 4と中間軸カバー 4dとの間力もの冷却空気の漏れを防、で、る。

[0055] 又、この冷却空気室 42に導入された冷却空気がタービン側ロータ 4bに対して流れるように、ラビンリンスシール 44と中間軸 4cとの間に空気流路 45が設けられる。そして、タービン側ロータ 4bを構成する動翼 3aが設置されるディスク 46に対して、空気流路 45を流れる冷却空気が供給されると、この冷却空気がディスク 46に設けられた環状の空気流路 46aに流れ込むことで、ロータ 4b内部を冷却する。又、冷却空気室 42 に導入された冷却空気は、中間軸カバー 4dとディスク 46との間を冷却空気を流れるとともに、タービン側ロータ 4bを構成する各ディスク 46の空気流路 46aに供給された冷却空気が、各ディスク 46間を流れることで、ロータ 4bから静翼 3a及び動翼 3bに至る位置を冷却する。

[0056] このように本実施形態では、上部車室ケーシング 5a側の燃焼器車室 5yにおける中間軸カバー 4dに対して設置された冷却空気供給管 41を介して、燃焼器車室 5yに導入された冷却空気をタービン側ロータ 4b内部に流すことができる。よって、ロータ 4の冷却速度を速めることができるため、車室ケーシング 5によって構成される車室内部を均一に冷却することができ、車室ケーシング 5の熱変形量の増加を抑止することができる。

[0057] 尚、本実施形態において、燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 5aに対して外気導入口が設置されるものであれば、第 1〜第 3の実施形態における構成を備えるものとしても構わない。このとき、更に、外気導入口 5fの代わりに、第 4〜第 6の実施形態における構成の外気導入口 5fl〜5f 3によって構成されるものとしても構わない。

[0058] <第 8の実施形態 >

本発明の第 8の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、上述の各実施形態と異なり、上部車室ケーシングの外側を覆うようにカバーが設けられる。よって、以下では、この上部車室ケーシングの外側を覆うカバーの構成について、図 12を参照して説明する。尚、図 12は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる上部車室ケーシングの外側を覆うカバーの構成を示す断面図である。

[0059] 本実施形態のガスタービンは、図 12に示すように、上部車室ケーシング 5aのみを覆うように半円形状となるカバー 10が設けられるとともに、このカバー 10の更に外側を覆うように保温材 11が設けられる。このとき、カバー 10と上部車室ケーシング 5aとの間には空間が設けられて、空気流路 12とされる。そして、この空気流路 12において、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとが接続された部分に近、側を外部空気導入口 13とするとともに、カバー 10及び保温材 11の最上部に空気排出口 14を設ける。

[0060] このように構成することで、バルブ 6より供給される外部空気が外部空気導入口 13 より空気流路 12に導入され、この外部空気が空気流路 12の下側力上側に向かつて冷却空気として上部車室ケーシング 5aの外側を流れた後、カバー 10及び保温材 11の最上部に設けられた外部空気排出口 14より外部に排出される。よって、運転停止後にお、て、カバー 10と上部車室ケーシング 5aの間に設けられる空気流路 12を流れる冷却空気によって上部車室ケーシング 5aを冷却することができるため、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差を小さくすることができ、車室ケーシング 5の熱変形を抑制することができる。

[0061] 又、本実施形態のように構成されるとき、第 2又は第 3の実施形態のように、バルブ 6に対して送風機や圧縮機力外部空気が送られるものとしても構わないし、バルブ 6に対してプラントで使用される制御空気が送られるものとしても構わない。更に、このようなカバー 10及び保温材 11を、上部車室ケーシング 2aにおける特に高温となる燃焼器車室 5yやタービン車室 5zを構成する部分のみに設置されるものとしても構わない。

[0062] <第 9の実施形態 >

本発明の第 9の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。本実施形態のガスタービンは、第 8の実施形態と異なり、外部空気排出ロカカバ一でなく上部車室ケーシングに設けられ、車室ケーシング内部に外部空気を導入する外部空気導入口として構成される。よって、以下では、この上部車室ケーシングの外側を覆うカバー周辺の構成について、図 13を参照して説明する。尚、図 13は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる上部車室ケーシングの外側を覆うカバ一周辺の構成を示す断面図である。

[0063] 本実施形態のガスタービンは、図 13に示すように、図 12に示す外部空気排出口 1 4の代わりに、第 1〜第 3の実施形態に示すガスタービンと同様、上部車室ケーシング 5aに外部空気導入口 5fが設けられる。この上部車室ケーシング 5aに設けられる外部空気導入口 5fは、カバー 10と上部車室ケーシング 5aとの間の空気流路 12に設けられる外部空気導入口 13よりも上部となる位置に設置される。

[0064] このように構成することで、空気流路 12を流れて上部車室ケーシング 5aの外壁側力上部車室ケーシング 5aを冷却した冷却空気力外部空気導入口 5fを介して上部車室ケーシング 5aの内部に流れ込む。即ち、この外部空気導入口 5fが、空気流路 12において、図 12における外部空気排出口 14と同様の役割を果たす。この外部空気導入口 5fを介して上部車室ケーシング 5aの内部に流れ込む冷却空気は、車室ケーシング 5に対して第 1の実施形態と同様の効果を与える。

[0065] 尚、本実施形態にぉ、て、上部車室ケーシング 5aに設けられる外部空気導入口 5f は、空気流路 12に設けられる外部空気導入口 13よりも上部に設けられるのであれば、複数としても構わない。又、本実施形態においても、第 8の実施形態と同様、第 2又は第 3の実施形態のように、バルブ 6に対して送風機や圧縮機から外部空気が送られるものとしても構わないし、バルブ 6に対してプラントで使用される制御空気が送られるものとしても構わな、。

[0066] 更に、外部空気導入口を、外部空気導入口 5fの代わりに、第 4〜第 6の実施形態と同様の形状の外部空気導入口 5fl〜5f 3としても構わない。又、第 7の実施形態のように、外部空気導入口 5fを燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 5aに設けるとともに、ロータ 4内に燃焼器車室 5yに導入された冷却空気が供給されるような構成を追加しても構わない。

[0067] <第 10の実施形態 >

本発明の第 10の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。又、本実施形態のガスタービンは、上述の各実施形態のような構成の冷却装置を備えるとともに、この冷却装置に供給する外部空気量を調整するための冷却システムを備える。よって、以下では、このガスタービンに適用した冷却システムの構成について、図 14を参照して説明する。尚、図 14は、本実施形態におけるガスタービンに用 V、られる冷却システムの構成を示す断面図である。

[0068] 図 14のガスタービンにおける冷却システムは、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度を検出するための熱電対などの温度検出器 20a, 20b と、バルブ 6を介して上部車室ケーシング 5aを冷却する外部空気の流量を制御する空気流量制御弁 21と、燃焼器 2に供給する燃料の流量を制御する燃料流量制御弁 22と、温度検出器 20a, 20bで検出された上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度に基づいて空気流量制御弁 21の開度を制御する制御装置 23と、ロータ 4を回転させるモータ 24と、を備える。

[0069] このとき、図 15に示すように、温度検出器 20aが、上部車室ケーシング 5aにおける、圧縮機車室 5xと燃焼器車室 5yの境界近傍となる位置 T1や、燃焼器車室 5yにおけるバイパス弁 2dの近傍の位置 T2, T3などに設置される。又、温度検出器 20bが、温度検出器 20aとロータ 4を軸として対称となる位置に設置されるため、下部車室ケ一シング 5bにおける、圧縮機車室 5xと燃焼器車室 5yの境界近傍となる位置 T4や、燃焼器車室 5yにおけるバイパス弁 2dの近傍の位置 T5, T6などに設置される。

[0070] このように構成されるとき、燃焼器 2に供給する燃料の流量が 0となるように、制御装置 23によって燃料流量制御弁 22が制御されて、その開度が 0とされて燃料制御弁 2 2が閉じられると、ガスタービンが運転を停止する。その後、制御装置 23によってモータ 24が駆動されることによって、ロータ 4を微速で回転させてターユング運転を行うとともに、バルブ 6を開いて上部車室ケーシング 5aに外部空気が導入可能な状態とする。このとき、温度検出器 20a, 20bそれぞれで検出された上部車室ケーシング 5a 及び下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度が制御装置 23に与えられる。

[0071] そして、制御装置 23では、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差を求め、この温度差が大きくなると、上部車室ケーシング 5aを冷却するために、空気流量制御弁 21の開度を開いて、バルブ 6より上部車室ケーシング 5aを冷却するために供給する外部空気の流量を多くする。又、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差が小さくなると、上部車室ケーシング 5aを冷却効果を小さくするために、空気流量制御弁 21の開度を閉じて、バルブ 6を流れる外部空気の流量を少なくする。このようにして、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bの温度差を小さくし、運転停止後の車室ケーシングにおける熱変形を防止する。

[0072] 又、本実施形態において、温度検出器 20a, 20bを設けて上部車室ケーシング 5a と下部車室ケーシング 5bとの温度差を常に監視して、運転停止後の車室ケーシングにおける熱変形を防止するものとした力図 16に示すように、温度検出器 20a, 20b の代わりにタイマ 20cを設けて、所定時間毎に空気流量制御弁 21の開度を制御して、運転停止後の車室ケーシングにおける熱変形を防止するものとしても構わな、。

[0073] このとき、燃料流量制御弁 22を閉じてガスタービンの運転を停止すると、温度検出器 20a, 20bを設けた冷却システムと同様、まず、モータ 24を駆動してターニング運転を開始するとともにバルブ 6を開く。その後、制御装置 23がタイマ 20cによって所定時間 tlが経過したことを確認すると、空気流量制御弁 21の開度を開いて、上部車室ケーシング 5aの冷却空気となる外部空気の導入を行う。このように、バルブ 6からの外部空気の導入を行った後、タイマ 20cによって所定時間 t2が経過したことを確認すると、空気流量制御弁 21の開度を閉じて、バルブ 6からの外部空気の供給量を低減させて、最終的に、空気流量制御弁 21を閉じる。

[0074] このように、図 16のようにタイマ 20cを設けてガスタービン運転停止後、時間に応じて上部車室ケーシング 5aへの外部空気の供給量を制御することで、運転停止後の車室ケーシングにおける熱変形を防止する。このとき、予め、空気流量制御弁 21の開度を制御するための時間を測定しておき、この測定時間を制御装置 23に記憶させることによって、空気流量制御弁 21の開度の最適な時間制御を行うことができる。

[0075] 又、図 14のように温度検出器 20a, 20bが上部車室ケーシング 5a及び下部車室ケ一シング 5bそれぞれに設けられるものでなぐ温度検出器 20aのみが上部車室ケーシング 5aに設けられ、上部車室ケーシング 5aの温度に応じて空気流量制御弁 21の開度が制御されるものとしても構わない。更に、図 16のような冷却システムに更に上述の温度検出器 20a, 20bを設けて、運転停止時の温度に応じて制御時間を変更するようにしても構わない。

[0076] く第 11の実施形態 >

本発明の第 11の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。又、本実施形態のガスタービンは、第 1〜第 7又は第 9の実施形態のような構成となるとともに、上部車室ケーシングに供給する外部空気量を調整するための冷却システムを備える。更に、第 10の実施形態と異なり、圧縮機に設けられる入口案内翼 (IG V)によって、供給する外部空気量を調整する。

[0077] 以下では、このガスタービンに適用した冷却システムの構成について、図 17を参照して説明する。尚、図 17は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる冷却システムの構成を示す断面図であり、図 14の構成と同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0078] 図 17のガスタービンにおける冷却システムは、図 14における温度検出器 20a, 20 bと、燃料流量制御弁 22と、モータ 24に加えて、温度検出器 20a, 20bで検出された上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度に基づいて圧縮機 1に設けられた IGVlxの開度を制御する制御装置 23aを備える。このとき、温度検出器 20a, 20bはそれぞれ、第 10の実施形態と同様、図 15に示すように、上部車室ケ一シング 5aの位置 T1〜T3及び下部車室ケーシング 5bの位置 T4〜T6に設置される。このように構成された冷却システムは、第 10の実施形態と同様、温度検出器 20a , 20bそれぞれで検出された温度差に応じて、上部車室ケーシング 5aに供給する外部空気の流量を制御することで、車室ケーシング 5の熱変形を防止する。

[0079] 即ち、ガスタービンの運転を停止して、バルブ 6を開くとともにモータ 24を駆動してターニング運転を開始した後、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差が大きくなると、 IGVlxを閉じるように制御装置 23aで制御する。このようにすることで、圧縮機 1から供給される空気量を少なくすることで車室ケーシング 5によって構成される車室の圧力を下げて、ノレブ 6より上部車室ケーシング 5aに導入する外部空気の流量を多くする。

[0080] その後、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差が小さくなつたことを確認すると、 IGVlxを開くように制御装置 23aで制御する。よって、圧縮機 1 から供給される空気量を多くすることで車室ケーシング 5によって構成される車室の圧力を上げて、ノレブ 6より上部車室ケーシング 5aに導入する外部空気の流量を少なくする。そして、外部空気の導入が不要となる温度差になると、バルブ 6を閉じて上部車室ケーシング 5aへの外部空気の供給を停止する。

[0081] このように本実施形態では、第 10の実施形態と異なり、 IGVlxの開度を調整することで、上部車室ケーシング 5aへ供給される冷却空気の流量を調節し、車室ケーシング 5の熱変形を防ぐ。尚、本実施形態においても、第 10の実施形態と同様、図 18に示すように、温度検出器 20a, 20bの代わりにタイマ 20cを設けて、 IGVlxの開度をタイマ 20cで計測される時間によって制御するものとしても構わない。即ち、ガスタービンの運転停止した後、まず、時間 tlが経過すると、 IGVlxを閉じて冷却空気の流量を多くする。その後、時間 t2が経過すると、 IGVlxを開いて冷却空気の流量を少なくする。又、本実施形態において、冷却空気の流量を調節するために開度が調節される IGVlxは、上部ケーシング 5aで覆われる部分の IGVlxのみとしても構わな!/ヽし、圧縮機 1に設けられた全ての IGVlxとしても構わな、。 [0082] <第 12の実施形態 >

本発明の第 12の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のガスタービンは、第 1の実施形態と同様、図 1のような構成のガスタービンを基本構成とする。又、本実施形態のガスタービンは、第 1〜第 7又は第 9の実施形態のような構成となるとともに、上部車室ケーシングに供給する外部空気量を調整するための冷却システムを備える。更に、第 10及び第 11の実施形態と異なり、燃焼器に設けられるバイパス弁によって、供給する外部空気量を調整する。

[0083] 以下では、このガスタービンに適用した冷却システムの構成について、図 19を参照して説明する。尚、図 19は、本実施形態におけるガスタービンに用いられる冷却システムの構成を示す断面図であり、図 14の構成と同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施形態では、燃焼器車室 5yを構成する上部車室ケーシング 2aに外部空気導入口 5f , 5f l〜5f 3の、ずれかが設けられるちのとする。

[0084] 図 19のガスタービンにおける冷却システムは、図 14における温度検出器 20a, 20 bと、燃料流量制御弁 22と、モータ 24に加えて、温度検出器 20a, 20bで検出された上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bそれぞれの温度に基づいて燃焼器 2に設けられたバイパス弁 2dの開度を制御する制御装置 23bを備える。このとき、温度検出器 20a, 20bはそれぞれ、図 15に示すように、第 10の実施形態と同様、上部車室ケーシング 5aの位置 T1〜T3及び下部車室ケーシング 5bの位置 T4〜T6に設置される。このように構成された冷却システムは、第 10の実施形態と同様、温度検出器 20a, 20bそれぞれで検出された温度差に応じて、上部車室ケーシング 5aに供給する外部空気の流量を制御することで、車室ケーシング 5の熱変形を防止する。

[0085] 即ち、ガスタービンの運転を停止して、バルブ 6を開くとともにモータ 24を駆動してターニング運転を開始した後、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差が大きくなると、バイパス弁 2dを閉じるように制御装置 23bで制御する。このようにすることで、ノィパス弁 2dから燃焼器 2に逃げる空気量を少なくすることで、燃焼器車室 5yに導入された外部空気による燃焼器車室 5yにおける冷却効果を大きくする。 [0086] その後、上部車室ケーシング 5aと下部車室ケーシング 5bとの温度差が小さくなつたことを確認すると、バイパス弁 2dを開くように制御装置 23bで制御する。よって、燃焼器車室 5yに導入された外部空気をバイパス弁 2dから燃焼器 2を介してタービン車室 5z等に逃がすことで、外部空気による冷却効果を車室ケーシング 5によって構成される各車室に分散させる。そして、外部空気の導入が不要となる温度差になると、バルブ 6を閉じて上部車室ケーシング 5aへの外部空気の供給を停止する。

[0087] このように本実施形態では、第 10の実施形態と異なり、バイパス弁 2dの開度を調整することで、燃焼器車室 5yへ供給される冷却空気の流量を調節し、車室ケーシング 5 の熱変形を防ぐ。尚、本実施形態においても、第 10の実施形態と同様、図 20に示すように、温度検出器 20a, 20bの代わりにタイマ 20cを設けて、バイパス弁 2dの開度をタイマ 20cで計測される時間によって制御するものとしても構わない。即ち、ガスタービンの運転停止した後、まず、時間 tlが経過すると、バイパス弁 2dを閉じて燃焼器車室 5yにおける冷却空気の流量を多くする。その後、時間 t2が経過すると、バイパス弁 2dを開いて燃焼器車室 5yにおける冷却空気の流量を少なくする。又、本実施形態において、冷却空気の流量を調節するためにバイパス弁 2dの開度が調節される燃焼器 2は、上部ケーシング 5aで覆われる部分の燃焼器 2のみとしても構わな、し、全ての燃焼器 2としても構わな、。

[0088] 尚、本発明のガスタービンの冷却システムの別の構成として、この第 10〜第 12の実施形態におけるガスタービンの冷却システムを組み合わせた構成によって成るものとしても構わない。即ち、空気流量制御弁 21、 IGVlx、及びバイパス弁 6dの開度の制御を組み合わせることで、車室ケーシング 5の熱変形を防止するために最適な冷却動作を行うようにすることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 高温の流体によって回転する回転体の上半分を覆う上部車室ケーシングと、

前記回転体の下半分を覆う下部車室ケーシングと、

前記上部車室ケーシングを冷却する冷却空気の供給を制御するバルブと、該バルブ力供給される前記外部空気を、前記上部車室ケーシングを冷却する前記冷却空気が流れる冷却空気流路に導入する空気導入口と、

を備え、

前記高温の流体による前記回転体の運転停止後、前記バルブを開!、て前記空気導入口より前記冷却空気流路へ前記外部空気を導入することを特徴とする車室ケーシング。

[2] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

前記上部車室ケーシングに前記空気導入口を設けるとともに、前記冷却空気流路を前記上部車室ケーシング及び前記下部車室ケーシングによって構成される車室に形成することを特徴とする。

[3] 請求項 2に記載の車室ケーシングであって、

前記空気導入口が、前記上部車室ケーシングの内壁面側の先端が前記車室内の熱源に対して向くように設置されることを特徴とする。

[4] 請求項 2に記載の車室ケーシングであって、

前記空気導入口が、前記上部車室ケーシングの内壁面側の先端が前記上部車室ケーシングの内壁面に対して向くように設置されることを特徴とする。

[5] 請求項 2に記載の車室ケーシングであって、

前記空気導入口が、前記上部車室ケーシングの内壁面側の先端が細くなるノズル形状であることを特徴とする。

[6] 請求項 2に記載の車室ケーシングであって、

前記空気導入口より前記車室内に供給された前記冷却空気を前記回転体を冷却するために前記回転体内部に供給する冷却空気供給管が、前記回転体の前記上部車室ケーシング側の外壁面に設けられることを特徴とする。

[7] 請求項 2に記載の車室ケーシングであって、前記上部車室ケーシングを覆う略半円形状のカバーを備えるとともに、該カバーの内壁面と前記上部車室ケーシングの外壁面との間に、前記バルブからの前記冷却空気を流す空気流路を形成し、

当該空気流路を流れる前記冷却空気を前記空気導入口に導入することを特徴とする。

[8] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

前記空気導入口が、

前記上部車室ケーシングの外壁面側に設けられて前記バルブ力の空気流路と接続される吸入孔と、

前記上部車室ケーシングの内壁面側に設けられて前記車室内に前記冷却空気を噴射する噴出孔と、

前記上部車室ケーシングの外壁側に設けられるとともに、前記吸入孔と前記噴出孔とを接続する空気導入溝と、

該空気導入溝を覆う蓋と、

によって構成されることを特徴とする。

[9] 請求項 8に記載の車室ケーシングであって、

[10] 請求項 8に記載の車室ケーシングであって、

[11] 請求項 8に記載の車室ケーシングであって、

[12] 請求項 8に記載の車室ケーシングであって、

[13] 請求項 8に記載の車室ケーシングであって、

前記上部車室ケーシングを覆う略半円形状のカバーを備えるとともに、該カバーの内壁面と前記上部車室ケーシングの外壁面との間に、前記バルブからの前記冷却空気を流す空気流路を形成し、

[14] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

前記回転体が、周囲に動翼を設けた圧縮機及びタービンによって形成され、前記圧縮機で圧縮された空気を用いて燃料を燃焼して得た燃焼ガスを前記タービンに供給することで前記タービンを回転する燃焼器を有するとともに、

前記車室が、前記圧縮機を備える圧縮機車室と、前記燃焼器を備える燃焼器車室と、前記タービンを備えるタービン車室と、を備えることを特徴とする。

[15] 請求項 14に記載の車室ケーシングであつて、

前記空気導入口を前記上部車室ケーシングの前記燃焼器車室を形成する部分に設置するとともに、前記燃焼器車室に前記バルブからの前記冷却空気を導入することを特徴とする。

[16] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

前記上部車室ケーシングを覆う略半円形状のカバーを備え、

該カバーの内壁面と前記上部車室ケーシングの外壁面との間に、前記バルブからの前記冷却空気を流す前記冷却空気流路を形成するとともに、

当該冷却空気流路の入口を前記空気導入口とすることを特徴とする。

[17] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

前記冷却空気を前記バルブに送る送風機又は圧縮機を備えることを特徴とする。

[18] 請求項 1に記載の車室ケーシングであって、

プラントの制御空気を分岐して前記冷却空気として前記バルブに送ることを特徴とする。

[19] 外部空気を圧縮する圧縮機と、

該圧縮機で圧縮された空気を用いて燃料を燃焼する燃焼器と、該燃焼器で得た燃焼ガスが供給されることで回転するタービンと、

前記圧縮機、前記燃焼器、及び前記タービンそれぞれを覆う車室ケーシングと、を備え、

前記車室ケーシングが請求項 1〜請求項 13のいずれかに記載の車室ケーシングであるとともに、前記回転体が、周囲に動翼を設けた圧縮機及びタービンによって形成され、

運転停止後に、前記バルブを開!、て前記冷却空気を前記空気導入口より導入することで、前記上部車室ケーシングと前記下部車室ケーシングの温度差を小さくなるように制御することを特徴とするガスタービン。

[20] 請求項 19に記載のガスタービンであって、

前記バルブから前記空気導入口に供給する前記冷却空気の流量を制御することで、前記上部車室ケーシングと前記下部車室ケーシングの温度差を制御することを特徴とする。

[21] 請求項 20に記載のガスタービンであって、

前記上部車室ケーシング及び前記下部車室ケーシングの内の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部を備え、

当該温度検出部によって検出された前記上部車室ケーシング及び前記下部車室ケーシングそれぞれの温度に基づいて、前記バルブ力前記空気導入口に供給する前記冷却空気の流量を制御することを特徴とする。

[22] 請求項 20に記載のガスタービンであって、

運転停止後の時間を計測するタイマを備え、

前記タイマによって計測された時間に基づ!/、て、前記バルブから前記空気導入口に供給する前記冷却空気の流量を制御することを特徴とする。

[23] 請求項 19に記載のガスタービンであって、

前記圧縮機において開度の変更可能な入口案内翼を備えるとともに、当該入口案内翼の開度を制御することによって、前記車室内に導入される前記冷却空気の流量を調整することを特徴とする。

[24] 請求項 19に記載のガスタービンであって、前記燃焼器において前記燃焼器の先端側の尾筒にバイパス弁を備えるとともに、該バイパス弁の開度を切り換えることで、該燃焼器が設置される燃焼器車室を流れる前記冷却空気の流量を調整することを特徴とする。