JP2001140604A - 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法 - Google Patents
圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気貯蔵発電に使用するガスタービン（圧縮
空気貯蔵型ガスタービン）で発生する大きなスラスト力
を軸受の許容荷重以下にバランスさせることができ、か
つ高温燃焼ガスによる各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確
実に防止することができる圧縮空気貯蔵型ガスタービン
のスラスト調整装置及び方法を提供する。 【解決手段】 ガスタービンのタービンロータ１１の上
流側に連結されたバランスピストン１２と、バランスピ
ストンのガスタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気
ライン１４と、バランスピストンの反ガスタービン側と
ガスタービンの下流側とを連通する漏れ空気ライン１６
とを備え、バランスピストンのガスタービン側と反ガス
タービン側との圧力差ΔＰを調整してスラストを調整す
る。
空気貯蔵型ガスタービン）で発生する大きなスラスト力
を軸受の許容荷重以下にバランスさせることができ、か
つ高温燃焼ガスによる各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確
実に防止することができる圧縮空気貯蔵型ガスタービン
のスラスト調整装置及び方法を提供する。 【解決手段】 ガスタービンのタービンロータ１１の上
流側に連結されたバランスピストン１２と、バランスピ
ストンのガスタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気
ライン１４と、バランスピストンの反ガスタービン側と
ガスタービンの下流側とを連通する漏れ空気ライン１６
とを備え、バランスピストンのガスタービン側と反ガス
タービン側との圧力差ΔＰを調整してスラストを調整す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気貯蔵型ガ
スタービンのスラスト調整装置及び方法に関する。
スタービンのスラスト調整装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力エネルギーを夜間などのオフピーク
時に貯蔵し、昼間のピーク時に取り出すために、従来の
揚水発電と共に圧縮空気貯蔵ガスタービン発電システム
（以下、単に空気貯蔵発電と呼ぶ）が検討され、一部で
実用化されている。例えば、１９７８年に旧***フント
ルフ（２９万ＫＷ）で商用プラントとして実用化してお
り、１９９１年には米国マッキントッシュでも商用プラ
ントの運転を開始している。
時に貯蔵し、昼間のピーク時に取り出すために、従来の
揚水発電と共に圧縮空気貯蔵ガスタービン発電システム
（以下、単に空気貯蔵発電と呼ぶ）が検討され、一部で
実用化されている。例えば、１９７８年に旧***フント
ルフ（２９万ＫＷ）で商用プラントとして実用化してお
り、１９９１年には米国マッキントッシュでも商用プラ
ントの運転を開始している。
【０００３】この空気貯蔵発電は、夜間や休日の余剰電
力で圧縮空気を作り、それを岩盤内に設けられた貯蔵施
設に貯蔵しておき、昼間のピーク時に取り出して燃料と
ともに燃焼させ、ガスタービン発電に利用する一種の火
力発電である。
力で圧縮空気を作り、それを岩盤内に設けられた貯蔵施
設に貯蔵しておき、昼間のピーク時に取り出して燃料と
ともに燃焼させ、ガスタービン発電に利用する一種の火
力発電である。
【０００４】従来の発電システムでは、ガスタービン発
電に高温高圧の空気が必要であり、空気圧縮機を同時に
駆動し高圧空気を作りながら発電を行うため、燃料の約
２／３が空気の圧縮に消費される。これに対して、空気
貯蔵発電では、空気圧縮を余剰電力で行うことにより、
発電時の圧縮機動力が不要となる。そのため、ガスター
ビン出力のほとんどを発電機に伝達することができ、同
量の燃料を使用した場合に通常のガスタービンの２〜３
倍の発電出力が得られる特徴がある。また、同じ発電出
力を得るために必要な燃料は逆に約１／３に節約される
ため、排気ガスも減少し、酸性雨、二酸化炭素などの環
境問題も大幅に改善することができる。
電に高温高圧の空気が必要であり、空気圧縮機を同時に
駆動し高圧空気を作りながら発電を行うため、燃料の約
２／３が空気の圧縮に消費される。これに対して、空気
貯蔵発電では、空気圧縮を余剰電力で行うことにより、
発電時の圧縮機動力が不要となる。そのため、ガスター
ビン出力のほとんどを発電機に伝達することができ、同
量の燃料を使用した場合に通常のガスタービンの２〜３
倍の発電出力が得られる特徴がある。また、同じ発電出
力を得るために必要な燃料は逆に約１／３に節約される
ため、排気ガスも減少し、酸性雨、二酸化炭素などの環
境問題も大幅に改善することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した空気貯蔵発電
に使用するガスタービン（以下、圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービンと呼ぶ）では、コンプレッサ部分を持たないた
め、排気方向に向かって大きなスラスト力が発生し、ス
ラスト軸受の許容荷重を超えて軸受を損傷させるおそれ
がある。
に使用するガスタービン（以下、圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービンと呼ぶ）では、コンプレッサ部分を持たないた
め、排気方向に向かって大きなスラスト力が発生し、ス
ラスト軸受の許容荷重を超えて軸受を損傷させるおそれ
がある。
【０００６】この問題点を解決するために、コンプレッ
サ部分を持たない蒸気タービンのスラスト調整手段とし
て特公平６−１５８０９号、特開平５−１５６９０２号
等が提案されている。特公平６−１５８０９号の「ター
ビンのスラスト力調整装置」は、図２に模式的に示すよ
うに、タービンロータ１の端部に軸径の異なる段差２を
設け、この段差２に隣接するパッキング３とロータ１に
よって構成される閉空間４の流体圧力を調整して、段差
部の面積差により生じるスラスト力を調整するものであ
る。
サ部分を持たない蒸気タービンのスラスト調整手段とし
て特公平６−１５８０９号、特開平５−１５６９０２号
等が提案されている。特公平６−１５８０９号の「ター
ビンのスラスト力調整装置」は、図２に模式的に示すよ
うに、タービンロータ１の端部に軸径の異なる段差２を
設け、この段差２に隣接するパッキング３とロータ１に
よって構成される閉空間４の流体圧力を調整して、段差
部の面積差により生じるスラスト力を調整するものであ
る。
【０００７】また、特開平５−１５６９０２号の「ター
ビンのスラスト調整装置及び方法」は、図３に模式的に
示すように、タービンロータ１の端部にバランスピスト
ン５を設け、バランスピストンの動翼側の部屋５ａを、
複数のバランス管６ａ，６ｂ，６ｃによりタービン下流
の圧力の異なる翼室に連通させ、各バランイス管に設け
た弁８ａ，８ｂ，８ｃを開閉制御してバランスピストン
５に作用するスラスト力を調整するものである。
ビンのスラスト調整装置及び方法」は、図３に模式的に
示すように、タービンロータ１の端部にバランスピスト
ン５を設け、バランスピストンの動翼側の部屋５ａを、
複数のバランス管６ａ，６ｂ，６ｃによりタービン下流
の圧力の異なる翼室に連通させ、各バランイス管に設け
た弁８ａ，８ｂ，８ｃを開閉制御してバランスピストン
５に作用するスラスト力を調整するものである。
【０００８】上述した従来のスラスト調整手段は、両者
とも作動流体である水蒸気を段差部又はバランスピスト
ンに導く構造であるため、ガスタービンに適用すると、
作動流体である高温燃焼ガスにより段差部又はバランス
ピストンのパッキンやラビリンスシールが損傷したり、
燃焼ガスがパッキンやラビリンスシールを通って外部に
漏洩する問題がある。
とも作動流体である水蒸気を段差部又はバランスピスト
ンに導く構造であるため、ガスタービンに適用すると、
作動流体である高温燃焼ガスにより段差部又はバランス
ピストンのパッキンやラビリンスシールが損傷したり、
燃焼ガスがパッキンやラビリンスシールを通って外部に
漏洩する問題がある。
【０００９】また、特公平６−１５８０９号の手段で
は、段差部の面積差が小さいため、スラスト力の微調整
はできても、ガスタービンで発生する大きなスラスト力
をバランスさせるのは困難である。更に、特開平５−１
５６９０２号の手段は、大きなスラスト力を発生できる
が、バランスピストンを通過した燃焼ガスの処理が困難
である。
は、段差部の面積差が小さいため、スラスト力の微調整
はできても、ガスタービンで発生する大きなスラスト力
をバランスさせるのは困難である。更に、特開平５−１
５６９０２号の手段は、大きなスラスト力を発生できる
が、バランスピストンを通過した燃焼ガスの処理が困難
である。
【００１０】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、空気
貯蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガス
タービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷
重以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガス
による各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止するこ
とができる圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整
装置及び方法を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、空気
貯蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガス
タービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷
重以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガス
による各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止するこ
とができる圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整
装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスタ
ービンのタービンロータ（１１）の上流側に連結された
バランスピストン（１２）と、該バランスピストンのガ
スタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１
４）と、バランスピストンの反ガスタービン側とガスタ
ービンの下流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）と
を備え、バランスピストンのガスタービン側と反ガスタ
ービン側との圧力差ΔＰを調整してスラストを調整す
る、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型ガスタービンのス
ラスト調整装置が提供される。
ービンのタービンロータ（１１）の上流側に連結された
バランスピストン（１２）と、該バランスピストンのガ
スタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１
４）と、バランスピストンの反ガスタービン側とガスタ
ービンの下流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）と
を備え、バランスピストンのガスタービン側と反ガスタ
ービン側との圧力差ΔＰを調整してスラストを調整す
る、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型ガスタービンのス
ラスト調整装置が提供される。
【００１２】本発明の構成によれば、タービンロータ
（１１）の上流側に連結されたバランスピストン（１
２）のガスタービン側に、圧縮空気ライン（１４）から
圧縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気により
バランスピストン（１２）にタービンロータ（１１）の
上流側に向くスラスト力を発生させることができる。ま
た、漏れ空気ライン（１６）がバランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通するの
で、バランスピストンのシール部分（ラビリンスシール
等）を通過した漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの
下流側に流し、ガスタービンの出力増大に寄与させるこ
とができる。更に、バランスピストンのガスタービン側
と反ガスタービン側との圧力差ΔＰを調整することによ
り、バランスピストンで発生するスラスト力を調整し、
ガスタービンで発生する大きなスラスト力とバランスさ
せて、軸受の許容荷重以下にすることができる。また、
タービンロータ（１１）の上流側にバランスピストンが
あるので、高温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧
を高く設定することで確実に防止することができる
（１１）の上流側に連結されたバランスピストン（１
２）のガスタービン側に、圧縮空気ライン（１４）から
圧縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気により
バランスピストン（１２）にタービンロータ（１１）の
上流側に向くスラスト力を発生させることができる。ま
た、漏れ空気ライン（１６）がバランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通するの
で、バランスピストンのシール部分（ラビリンスシール
等）を通過した漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの
下流側に流し、ガスタービンの出力増大に寄与させるこ
とができる。更に、バランスピストンのガスタービン側
と反ガスタービン側との圧力差ΔＰを調整することによ
り、バランスピストンで発生するスラスト力を調整し、
ガスタービンで発生する大きなスラスト力とバランスさ
せて、軸受の許容荷重以下にすることができる。また、
タービンロータ（１１）の上流側にバランスピストンが
あるので、高温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧
を高く設定することで確実に防止することができる
【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、ター
ビンロータ（１１）のスラスト力を支持する軸受（１３
ａ）に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段
（１８）を備え、計測されたスラスト力に応じて前記圧
力差ΔＰを調整する。この構成により、実際に発生する
スラスト力をリアルタイムで計測し、自動制御により常
に許容範囲内に調整することができ、許容スラスト荷重
の小さい安価な軸受を用いることができる。
ビンロータ（１１）のスラスト力を支持する軸受（１３
ａ）に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段
（１８）を備え、計測されたスラスト力に応じて前記圧
力差ΔＰを調整する。この構成により、実際に発生する
スラスト力をリアルタイムで計測し、自動制御により常
に許容範囲内に調整することができ、許容スラスト荷重
の小さい安価な軸受を用いることができる。
【００１４】また、本発明によれば、ガスタービンのタ
ービンロータ（１１）の上流側に連結されたバランスピ
ストン（１２）と、該バランスピストンのガスタービン
側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１４）と、バ
ランスピストンの反ガスタービン側とガスタービンの下
流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）とを備え、バ
ランスピストンのガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービ
ンの第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高
く設定し、かつバランスピストンの反ガスタービン側圧
力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力Ｐ４
よりも高く設定する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型
ガスタービンのスラスト調整方法が提供される。
ービンロータ（１１）の上流側に連結されたバランスピ
ストン（１２）と、該バランスピストンのガスタービン
側に圧縮空気を供給する圧縮空気ライン（１４）と、バ
ランスピストンの反ガスタービン側とガスタービンの下
流側とを連通する漏れ空気ライン（１６）とを備え、バ
ランスピストンのガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービ
ンの第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高
く設定し、かつバランスピストンの反ガスタービン側圧
力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力Ｐ４
よりも高く設定する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵型
ガスタービンのスラスト調整方法が提供される。
【００１５】この方法によれば、バランスピストンのガ
スタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの第１段タービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設定するので、バ
ランスピストン側からガスタービン側に圧縮空気がシー
ルエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏洩を防止するこ
とができる。また、バランスピストンの反ガスタービン
側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力
Ｐ４よりも高く設定するので、バランスピストンのシー
ル部分（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、
圧力の低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン
の出力増大に寄与させることができる。
スタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの第１段タービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設定するので、バ
ランスピストン側からガスタービン側に圧縮空気がシー
ルエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏洩を防止するこ
とができる。また、バランスピストンの反ガスタービン
側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力
Ｐ４よりも高く設定するので、バランスピストンのシー
ル部分（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、
圧力の低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン
の出力増大に寄与させることができる。
【００１６】また、タービンロータ（１１）のスラスト
力を計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスター
ビン側圧力Ｐ２及び又は反ガスタービン側圧力Ｐ３を調
整し、これにより前記圧力差ΔＰを調整する。この方法
により、ガスタービン側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側
圧力Ｐ３の調整、或いはその両方の調整により、広範囲
にスラスト力を調整することができる。
力を計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスター
ビン側圧力Ｐ２及び又は反ガスタービン側圧力Ｐ３を調
整し、これにより前記圧力差ΔＰを調整する。この方法
により、ガスタービン側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側
圧力Ｐ３の調整、或いはその両方の調整により、広範囲
にスラスト力を調整することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるスラスト調整装置の全体構成
図である。この図において、２０は圧縮空気貯蔵型ガス
タービンであり、１１はタービンロータ、１３ａ，１３
ｂはロータを支持する軸受、２０ａはタービンケーシン
グ、２１ａ，２１ｂは第１段のタービンノズルとタービ
ンブレード、２２ａ，２２ｂは最終段（この図では第２
段）のタービンノズルとタービンブレードである。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるスラスト調整装置の全体構成
図である。この図において、２０は圧縮空気貯蔵型ガス
タービンであり、１１はタービンロータ、１３ａ，１３
ｂはロータを支持する軸受、２０ａはタービンケーシン
グ、２１ａ，２１ｂは第１段のタービンノズルとタービ
ンブレード、２２ａ，２２ｂは最終段（この図では第２
段）のタービンノズルとタービンブレードである。
【００１８】また、９は圧縮空気貯蔵タンク、２３は主
圧縮空気流量調整弁、２４はガスタービン燃焼器であ
る。圧縮空気貯蔵タンク９には、夜間や休日の余剰電力
で圧縮した圧縮空気を予め貯蔵しておき、電力需要のピ
ーク時にこの圧縮空気を燃焼器２４に供給して燃料Ｆを
燃焼させ、発生した燃焼ガスＧをガスタービン２０に供
給し、タービンブレード２１ｂ，２２ｂによりロータ１
１を回転駆動し、これに連結された発電機（図示せず）
を駆動して発電するようになっている。
圧縮空気流量調整弁、２４はガスタービン燃焼器であ
る。圧縮空気貯蔵タンク９には、夜間や休日の余剰電力
で圧縮した圧縮空気を予め貯蔵しておき、電力需要のピ
ーク時にこの圧縮空気を燃焼器２４に供給して燃料Ｆを
燃焼させ、発生した燃焼ガスＧをガスタービン２０に供
給し、タービンブレード２１ｂ，２２ｂによりロータ１
１を回転駆動し、これに連結された発電機（図示せず）
を駆動して発電するようになっている。
【００１９】本発明のスラスト調整装置１０は、ガスタ
ービン２０のタービンロータ１１の上流側に連結された
バランスピストン１２と、バランスピストン１２のガス
タービン側１２ａに圧縮空気を供給する圧縮空気ライン
１４と、バランスピストン１２の反ガスタービン側１２
ｂとガスタービン２０の下流側２０ｂとを連通する漏れ
空気ライン１６とを備える。
ービン２０のタービンロータ１１の上流側に連結された
バランスピストン１２と、バランスピストン１２のガス
タービン側１２ａに圧縮空気を供給する圧縮空気ライン
１４と、バランスピストン１２の反ガスタービン側１２
ｂとガスタービン２０の下流側２０ｂとを連通する漏れ
空気ライン１６とを備える。
【００２０】圧縮空気ライン１４には、圧力調整弁１４
ａが設けられ、バランスピストン１２のガスタービン側
圧力Ｐ２を調整するようになっている。また、漏れ空気
ライン１６には、圧力調整弁１６ａと逆止弁１６ｂが設
けられ、バランスピストン１２の反ガスタービン側圧力
Ｐ３を調整し、かつガスタービン２０の下流側２０ｂか
ら燃焼ガスがバランスピストン側に逆流しないようにな
っている。なお、ガスタービン２０の下流側２０ｂは、
少なくとも最下段のタービンブレードの入口よりも上流
側に設定されている。
ａが設けられ、バランスピストン１２のガスタービン側
圧力Ｐ２を調整するようになっている。また、漏れ空気
ライン１６には、圧力調整弁１６ａと逆止弁１６ｂが設
けられ、バランスピストン１２の反ガスタービン側圧力
Ｐ３を調整し、かつガスタービン２０の下流側２０ｂか
ら燃焼ガスがバランスピストン側に逆流しないようにな
っている。なお、ガスタービン２０の下流側２０ｂは、
少なくとも最下段のタービンブレードの入口よりも上流
側に設定されている。
【００２１】更に、本発明のスラスト調整装置１０は、
タービンロータ１１のスラスト力を支持する軸受１３ａ
に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段１８
を備える。このスラスト計測手段１８は、例えば、軸受
１３ａの軸受箱に貼られた歪ゲージであり、これと温度
補正用熱電対などからスラスト力をリアルタイムに演算
することができる。
タービンロータ１１のスラスト力を支持する軸受１３ａ
に作用するスラスト力を計測するスラスト計測手段１８
を備える。このスラスト計測手段１８は、例えば、軸受
１３ａの軸受箱に貼られた歪ゲージであり、これと温度
補正用熱電対などからスラスト力をリアルタイムに演算
することができる。
【００２２】上述した本発明の装置を用い、本発明の方
法によれば、バランスピストン１２のガスタービン側圧
力Ｐ２をガスタービン２０の第１段タービンブレードの
入口ガス圧力Ｐ１より高く設定し、かつバランスピスト
ン１２の反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定する。ま
た、タービンロータ１１のスラスト力をスラスト計測手
段１８を用いて計測し、計測されたスラスト力に応じ
て、圧力調整弁１４ａによりガスタービン側圧力Ｐ２を
調整し、及び／又は、圧力調整弁１６ａを用いて反ガス
タービン側圧力Ｐ３を調整する。
法によれば、バランスピストン１２のガスタービン側圧
力Ｐ２をガスタービン２０の第１段タービンブレードの
入口ガス圧力Ｐ１より高く設定し、かつバランスピスト
ン１２の反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービン
ブレードの入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定する。ま
た、タービンロータ１１のスラスト力をスラスト計測手
段１８を用いて計測し、計測されたスラスト力に応じ
て、圧力調整弁１４ａによりガスタービン側圧力Ｐ２を
調整し、及び／又は、圧力調整弁１６ａを用いて反ガス
タービン側圧力Ｐ３を調整する。
【００２３】上述した本発明の構成によれば、タービン
ロータ１１の上流側に連結されたバランスピストン１２
のガスタービン側１２ａに、圧縮空気ライン１４から圧
縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気によりバ
ランスピストン１２にタービンロータ１１の上流側（図
で右側）に向くスラスト力を発生させることができる。
また、漏れ空気ライン１６がバランスピストン１２の反
ガスタービン側１２ｂとガスタービンの下流側（少なく
とも最下段のタービンブレードの入口よりも上流側）と
を連通するので、バランスピストン１２のシール部分
（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、圧力の
低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン２０の
出力増大に寄与させることができる。更に、バランスピ
ストン１２のガスタービン側１２ａと反ガスタービン側
１２ｂとの圧力差ΔＰを調整することにより、バランス
ピストン１２で発生するスラスト力を調整し、ガスター
ビンで発生する大きなスラスト力とバランスさせて、軸
受の許容荷重以下にすることができる。また、タービン
ロータ１１の上流側にバランスピストンがあるので、高
温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧を高く設定す
ることで確実に防止することができる
ロータ１１の上流側に連結されたバランスピストン１２
のガスタービン側１２ａに、圧縮空気ライン１４から圧
縮空気を供給することにより、高圧の圧縮空気によりバ
ランスピストン１２にタービンロータ１１の上流側（図
で右側）に向くスラスト力を発生させることができる。
また、漏れ空気ライン１６がバランスピストン１２の反
ガスタービン側１２ｂとガスタービンの下流側（少なく
とも最下段のタービンブレードの入口よりも上流側）と
を連通するので、バランスピストン１２のシール部分
（ラビリンスシール等）を通過した漏れ空気を、圧力の
低いガスタービンの下流側に流し、ガスタービン２０の
出力増大に寄与させることができる。更に、バランスピ
ストン１２のガスタービン側１２ａと反ガスタービン側
１２ｂとの圧力差ΔＰを調整することにより、バランス
ピストン１２で発生するスラスト力を調整し、ガスター
ビンで発生する大きなスラスト力とバランスさせて、軸
受の許容荷重以下にすることができる。また、タービン
ロータ１１の上流側にバランスピストンがあるので、高
温燃焼ガスの上流側への漏れを圧縮空気圧を高く設定す
ることで確実に防止することができる
【００２４】更に、スラスト計測手段１８により、実際
に発生するスラスト力をリアルタイムで計測し、自動制
御により常に許容範囲内に調整することができ、許容ス
ラスト荷重の小さい安価な軸受を用いることができる。
に発生するスラスト力をリアルタイムで計測し、自動制
御により常に許容範囲内に調整することができ、許容ス
ラスト荷重の小さい安価な軸受を用いることができる。
【００２５】また、本発明の方法によれば、バランスピ
ストン１２のガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの
第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設
定するので、バランスピストン側からガスタービン側に
圧縮空気がシールエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏
洩を防止することができる。また、バランスピストンの
反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレード
の入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定するので、バランス
ピストンのシール部分（ラビリンスシール等）を通過し
た漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの下流側に流
し、ガスタービンの出力増大に寄与させることができ
る。
ストン１２のガスタービン側圧力Ｐ２をガスタービンの
第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より高く設
定するので、バランスピストン側からガスタービン側に
圧縮空気がシールエアとして流れ、高温の燃焼ガスの漏
洩を防止することができる。また、バランスピストンの
反ガスタービン側圧力Ｐ３を最下段のタービンブレード
の入口ガス圧力Ｐ４よりも高く設定するので、バランス
ピストンのシール部分（ラビリンスシール等）を通過し
た漏れ空気を、圧力の低いガスタービンの下流側に流
し、ガスタービンの出力増大に寄与させることができ
る。
【００２６】更に、タービンロータ１１のスラスト力を
計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスタービン
側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側圧力Ｐ３の調整、或い
はその両方の調整により、広範囲にスラスト力を調整す
ることができる。
計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスタービン
側圧力Ｐ２又は反ガスタービン側圧力Ｐ３の調整、或い
はその両方の調整により、広範囲にスラスト力を調整す
ることができる。
【００２７】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】上述したように、本発明の圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法は、空気貯
蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷重
以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガスに
よる各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止すること
ができる、等の優れた効果を有する。
型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法は、空気貯
蔵発電に使用するガスタービン（圧縮空気貯蔵型ガスタ
ービン）で発生する大きなスラスト力を軸受の許容荷重
以下にバランスさせることができ、かつ高温燃焼ガスに
よる各部の損傷や燃焼ガスの漏洩を確実に防止すること
ができる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明によるスラスト調整装置の全体構成図で
ある。
ある。
【図２】従来のスラスト調整装置の模式図である。
【図３】従来のスラスト調整装置の別の模式図である。
１ タービンロータ、２ 段差、３ パッキング、４
閉空間、５ バランスピストン、５ａ 部屋、６ａ，６
ｂ，６ｃ バランス管、８ａ，８ｂ，８ｃ 弁、９ 圧
縮空気貯蔵タンク、１０ スラスト調整装置、１１ タ
ービンロータ、１２ バランスピストン、１３ａ，１３
ｂ 軸受、１４ 圧縮空気ライン、１４ａ 圧力調整
弁、１６ 漏れ空気ライン、１６ａ 圧力調整弁、１６
ｂ 逆止弁、１８ スラスト計測手段、２０ 圧縮空気
貯蔵型ガスタービン、２０ａ タービンケーシング、２
０ｂ 下流側、２１ａ，２１ｂ 第１段のタービンノズ
ルとタービンブレード、２２ａ，２２ｂ 最終段のター
ビンノズルとタービンブレード、２３ 主圧縮空気流量
調整弁、２４ ガスタービン燃焼器
閉空間、５ バランスピストン、５ａ 部屋、６ａ，６
ｂ，６ｃ バランス管、８ａ，８ｂ，８ｃ 弁、９ 圧
縮空気貯蔵タンク、１０ スラスト調整装置、１１ タ
ービンロータ、１２ バランスピストン、１３ａ，１３
ｂ 軸受、１４ 圧縮空気ライン、１４ａ 圧力調整
弁、１６ 漏れ空気ライン、１６ａ 圧力調整弁、１６
ｂ 逆止弁、１８ スラスト計測手段、２０ 圧縮空気
貯蔵型ガスタービン、２０ａ タービンケーシング、２
０ｂ 下流側、２１ａ，２１ｂ 第１段のタービンノズ
ルとタービンブレード、２２ａ，２２ｂ 最終段のター
ビンノズルとタービンブレード、２３ 主圧縮空気流量
調整弁、２４ ガスタービン燃焼器
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービンのタービンロータ（１１）
の上流側に連結されたバランスピストン（１２）と、該
バランスピストンのガスタービン側に圧縮空気を供給す
る圧縮空気ライン（１４）と、バランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通する漏れ
空気ライン（１６）とを備え、バランスピストンのガス
タービン側と反ガスタービン側との圧力差ΔＰを調整し
てスラストを調整する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整装置。 - 【請求項２】 タービンロータ（１１）のスラスト力を
支持する軸受（１３ａ）に作用するスラスト力を計測す
るスラスト計測手段（１８）を備え、計測されたスラス
ト力に応じて前記圧力差ΔＰを調整する、ことを特徴と
する請求項１に記載のスラスト調整装置。 - 【請求項３】 ガスタービンのタービンロータ（１１）
の上流側に連結されたバランスピストン（１２）と、該
バランスピストンのガスタービン側に圧縮空気を供給す
る圧縮空気ライン（１４）と、バランスピストンの反ガ
スタービン側とガスタービンの下流側とを連通する漏れ
空気ライン（１６）とを備え、 バランスピストンのガスタービン側圧力Ｐ２をガスター
ビンの第１段タービンブレードの入口ガス圧力Ｐ１より
高く設定し、かつバランスピストンの反ガスタービン側
圧力Ｐ３を最下段のタービンブレードの入口ガス圧力Ｐ
４よりも高く設定する、ことを特徴とする圧縮空気貯蔵
型ガスタービンのスラスト調整方法。 - 【請求項４】 タービンロータ（１１）のスラスト力を
計測し、計測されたスラスト力に応じて、ガスタービン
側圧力Ｐ２及び／又は反ガスタービン側圧力Ｐ３を調整
し、これにより前記圧力差ΔＰを調整する、ことを特徴
とする請求項３に記載のスラスト調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32922399A JP2001140604A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32922399A JP2001140604A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001140604A true JP2001140604A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=18219036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32922399A Pending JP2001140604A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001140604A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1724437A1 (de) * | 2005-05-18 | 2006-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenwelle |
| JP2008508471A (ja) * | 2004-08-02 | 2008-03-21 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービンおよびその運転方法 |
| JP2011117600A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | General Electric Co <Ge> | 軸に影響するスラストを制御するシステム |
| JP2011520063A (ja) * | 2008-05-09 | 2011-07-14 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | スラスト調整ピストンを有するターボ機械 |
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| CN110056431A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-26 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 减少滑油泄漏的密封*** |
| JP2021525328A (ja) * | 2018-05-31 | 2021-09-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 軸荷重管理システム |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP32922399A patent/JP2001140604A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107407289A (zh) * | 2015-03-24 | 2017-11-28 | 株式会社荏原制作所 | 泵 |
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| CN109852749B (zh) * | 2017-11-30 | 2021-05-07 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 高炉煤气透平机组止推轴承止推瓦刮配方法 |
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