JP2002309906A

JP2002309906A - 蒸気冷却型ガスタービン

Info

Publication number: JP2002309906A
Application number: JP2001113024A
Authority: JP
Inventors: Tadateru Tanioka; 忠輝谷岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2002-10-23
Also published as: US6872047B2; CA2381671A1; CA2381671C; US20020150467A1; EP1249592A2; EP1249592A3

Abstract

(57)【要約】【課題】翼環と動翼との間のクリアランスを均一にす
ることを目的とする。【解決手段】連絡通路１２が前段静翼２および後段静
翼３の枚数と同数、すなわち、３２本有するので、本数
が多い連絡通路１２が翼環１に密に配置されることとな
る。このために、翼環１において、連絡通路１２を有す
る部分の温度と連絡通路１２が無い部分の温度差が小さ
い。この温度差が小さい温度分布の均一により、翼環１
の熱変形が小さくなり、翼環１などの固定側と回転側の
前段動翼７、後段動翼８との間のクリアランス９、１０
が均一となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、静翼を冷却蒸気
により冷却する蒸気冷却型ガスタービンに係り、特に、
固定側の翼環などと回転側の動翼との間のクリアランス
を均一に保つことができる蒸気冷却型ガスタービンに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の蒸気冷却型ガスタービンとして
は、たとえば、この出願人が先に出願した特開平１１−
１８２２０５号公報に記載のものがある。以下、前記公
報に記載の蒸気冷却型ガスタービンついて図１２および
図１３を参照して説明する。

【０００３】図１２中において、符号１００は翼環であ
る。前記翼環１００は、２分の１円環形状をなすもの
を、上下に着脱可能に組み合わせて円環形状をなすもの
である。前記翼環１００には、複数枚（たとえば、３２
枚）の前段静翼（たとえば、１段静翼）１０１と、後段
静翼（たとえば、２段静翼）１０２とが円環に配列され
ている。なお、前記蒸気冷却型ガスタービンにおいて
は、３段静翼、４段静翼、５段静翼、……が円環に配列
されているものもある。

【０００４】前記翼環１００は、前記前段静翼１０１が
配列された部分と、前記後段静翼１０２が配列された部
分とが一体である一体構造をなすものである。なお、蒸
気冷却型ガスタービンにおいては、前記翼環一体構造の
もののほかに、前段静翼が配列された翼環と、後段静翼
が配列された翼環とが別個のものからなり、前段静翼側
の翼環と後段静翼側の翼環とが別部材で連結されている
翼環別個構造のものもある。

【０００５】前記翼環１００には、蒸気供給通路１０３
と、蒸気連絡通路１０４と、蒸気回収通路１０５とがそ
れぞれ設けられている。なお、前記蒸気供給通路１０
３、前記蒸気連絡通路１０４、前記蒸気回収通路１０５
は、２分の１円環形状の翼環１００に対して、少なくと
も１本ずつ設けられえいる。一方、前記複数枚の前段静
翼１０１および後段静翼１０２中には、冷却蒸気通路１
０６および１０７がそれぞれ設けられている。

【０００６】前記蒸気供給通路１０３と前記複数枚の前
段静翼１０１の冷却蒸気通路１０６との間、前記蒸気連
絡通路１０４と前記複数枚の前段静翼１０１の冷却蒸気
通路１０６との間、前記蒸気連絡通路１０４と前記複数
枚の後段静翼１０２の冷却蒸気通路１０７との間、前記
蒸気回収通路１０５と前記複数枚の後段静翼１０２の冷
却蒸気通路１０７との間には、第１分岐管１０８、第２
分岐管１０９、第３分岐管１１０、第４分岐管１１１が
それぞれ配管されている。

【０００７】前記翼環１００は、ケーシング（図示せ
ず）に支持される。前記ケーシングには、ロータ側（図
示せず）が回転可能に取り付けられており、前記ロータ
側には、動翼（たとえば、１段動翼）１１２が円環に配
列されている。

【０００８】前記動翼１１２は、前記静翼１０１、１０
２の後流側に配列されている。前記動翼１１２は、前記
前段静翼１０１と前記後段静翼１０２との間に配列され
ている。また、回転側の前記動翼１１２のチップは、固
定側の前記翼環１００にクリアランス１１３を介して対
向している。前記クリアランス１１３は、ガスタービン
の効率上、均一に保つことが重要である。

【０００９】そして、前記蒸気冷却型ガスタービンが運
転されると、高温高圧の燃焼ガス（図示せず）が前記前
段静翼１０１、前記動翼１１２、前記後段静翼１０２を
通過し、前記動翼１１２およびロータ側が回転して、原
動力が得られる。

【００１０】図１２中の実線矢印にて示される冷却蒸気
を蒸気供給通路１０３に供給する。すると、その冷却蒸
気は、蒸気供給通路１０３から第１分岐管１０８を経て
複数枚の前段静翼１０１の各冷却蒸気通路１０６にそれ
ぞれ分配される。分配された冷却蒸気は、各冷却蒸気通
路１０６を通って複数枚の前段静翼１０１を冷却する。

【００１１】前段静翼１０１を冷却した冷却蒸気は、第
２分岐管１０９を経て蒸気連絡通路１０４に集中し、そ
の蒸気連絡通路１０４から第３分岐管１１０を経て複数
枚の後段静翼１０２の各冷却蒸気通路１０７に再びそれ
ぞれ分配される。分配された冷却蒸気は、各冷却蒸気通
路１０７を通って複数枚の後段静翼１０２を冷却する。

【００１２】後段静翼１０２を冷却した冷却蒸気は、第
４分岐管１１１を経て蒸気回収通路１０５に再び集中
し、その蒸気回収通路１０５から回収される。この回収
された蒸気は、再利用される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
蒸気冷却型ガスタービンは、複数枚（たとえば、８枚も
しくは１６枚）の前段静翼１０１側の冷却蒸気通路１０
６と、複数枚（たとえば、８枚もしくは１６枚）の後段
静翼１０２側の冷却蒸気通路１０７とを、まとめて１本
の蒸気連絡通路１０４により連絡するものである。

【００１４】このために、図１３に示すように、蒸気連
絡通路１０４の本数が少なく、翼環１００に疎らに配置
されることとなる。この結果、翼環１００のうち、蒸気
連絡通路１０４を有する部分の温度が高く、無い部分の
温度が低く、その温度差が大きい。この温度差が大きい
温度分布の不均一により、翼環１００の熱変形が大きく
なり、固定側の翼環１００と回転側の動翼１１２との間
のクリアランス１１３が不均一となる課題がある。

【００１５】前記課題は、翼環一体構造の前記蒸気冷却
型ガスタービンのほかに、翼環別個構造の蒸気冷却型ガ
スタービンにおいてもある。

【００１６】この発明は、固定側の翼環などと回転側の
動翼との間のクリアランスを均一に保つことができる蒸
気冷却型ガスタービンを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる発明は、複数枚の前段静翼の冷
却通路と、複数枚の後段静翼の冷却通路とを、１対１で
１本の連絡通路によってそれぞれ連通したことを特徴と
する。

【００１８】この結果、請求項１にかかる発明は、連絡
通路が前段静翼および後段静翼の枚数と同数有するの
で、本数が多い連絡通路が翼環などの固定側に密に配置
されることとなる。このために、翼環などの固定側にお
いて、連絡通路を有する部分の温度と連絡通路が無い部
分の温度差が小さい。この温度差が小さい温度分布の均
一により、翼環などの固定側の熱変形が小さくなり、翼
環などの固定側と回転側の動翼との間のクリアランスが
均一となる。

【００１９】また、請求項２にかかる発明は、複数枚の
前段静翼を配列する翼環と複数枚の後段静翼を配列する
翼環とが一体構造をなし、複数本の連絡通路が一体構造
の翼環中にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

【００２０】この結果、請求項２にかかる発明は、熱変
形の影響を大きく受ける虞がある翼環一体構造のものに
おいても、一体構造の翼環の熱変形が小さく、一体構造
の翼環と動翼との間のクリアランスが均一となる。

【００２１】また、請求項３にかかる発明は、１枚の前
段静翼の冷却通路と、１本の連絡通路と、１枚の後段静
翼の冷却通路とを結ぶ１本の通路に、温度計測手段がそ
れぞれ設けられていることを特徴とする。

【００２２】この結果、請求項３にかかる発明は、各前
段静翼、各後段静翼、各前段静翼の冷却通路、各連絡通
路、各後段静翼の冷却通路の温度異常、たとえば、各静
翼の変形、破損、損傷および各通路の漏れ、詰まりなど
を検知することができる。

【００２３】また、請求項４にかかる発明は、翼環の通
路および連絡通路と、複数枚の前段静翼および後段静翼
の冷却通路とが、フレキシブル接続管を介して接続され
ていることを特徴とする。

【００２４】この結果、請求項４にかかる発明は、フレ
キシブル接続管により、翼環と前段静翼および後段静翼
との間の熱伸縮差を吸収追従することができる。このた
めに、翼環と前段静翼および後段静翼との間において蒸
気の漏れを防止できる。

【００２５】また、請求項５にかかる発明は、翼環のう
ち、動翼と対向する部分に、暖機用通路が設けられてお
り、暖機用通路に、暖機蒸気が通ることを特徴とする。

【００２６】この結果、請求項５にかかる発明は、定格
運転前の暖機運転において、翼環の暖機用通路中に暖機
蒸気を通すことにより、翼環と動翼との間のクリアラン
スをコントロールすることができる。また、冷却蒸気と
暖機蒸気とを共通化することにより、蒸気の供給、通
路、回収の構造が共通化されてコンパクトとなる。

【００２７】また、請求項６にかかる発明は、燃焼器の
尾筒に、冷却用通路が設けられており、冷却用通路中に
冷却蒸気が通ることを特徴とする。

【００２８】この結果、請求項６にかかる発明は、静翼
の冷却蒸気と尾筒の冷却蒸気とを共通化することによ
り、蒸気の供給、通路、回収の構造が共通化されてコン
パクトとなる。

【００２９】また、請求項７にかかる発明は、尾筒の冷
却用通路と翼環の暖機用通路とが、連通されていること
を特徴とする。

【００３０】この結果、請求項７にかかる発明は、尾筒
冷却用の蒸気と翼環暖機用の蒸気とを共通化することに
より、蒸気の供給、通路、回収の構造が共通化されてコ
ンパクトとなる。

【００３１】また、請求項８にかかる発明は、ケーシン
グと、前記ケーシングに支持された前記翼環などの被支
持部材との間に、フレキシブル構造の蒸気配管が設けら
れていることを特徴とする。

【００３２】この結果、請求項８にかかる発明は、フレ
キシブル構造の蒸気配管により、翼環などの被支持部材
とケーシングとの間の熱伸縮差を吸収追従することがで
きる。このために、翼環などの被支持部材とケーシング
との間において蒸気の漏れを防止できる。特に、熱変形
の影響を大きく受ける虞がある翼環一体構造のものにお
いて、適している。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる蒸気冷却
型ガスタービンの実施の形態の２例を図１〜図１１を参
照して説明する。なお、この実施の形態によりこの蒸気
冷却型ガスタービンが限定されるものではない。

【００３４】（実施の形態１の構成の説明）図１〜図１
０は、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタービンの実施
の形態１を示す。

【００３５】図１において、１は翼環である。前記翼環
１は、２分の１円環形状をなすものを、上下に着脱可能
に組み合わせて円環形状をなすものである。前記翼環１
には、複数枚（たとえば、３２枚）の前段静翼（たとえ
ば、１段静翼）２と、後段静翼（たとえば、２段静翼）
３とがそれぞれ円環に配列されている。なお、蒸気冷却
型ガスタービンにおいては、３段静翼、４段静翼、５段
静翼、……が円環に配列されているものもある。

【００３６】前記翼環１は、前記前段静翼２が配列され
た部分と、前記後段静翼３が配列された部分とが一体で
ある一体構造をなすものである。前記翼環１は、ケーシ
ング４に支持手段５を介して３方向（後記ロータ６の軸
方向、径方向、周方向）に移動可能に支持されている。

【００３７】前記ケーシング４には、ロータ６が回転可
能に取り付けられている。前記ロータ６には、前段動翼
（たとえば、１段動翼）７と、後段動翼（たとえば、２
段動翼）８とがそれぞれ円環に配列されている。なお、
蒸気冷却型ガスタービンにおいては、３段動翼、４段動
翼、５段動翼、……が円環に配列されているものもあ
る。

【００３８】前記前段動翼７、後段動翼８は、前記前段
静翼２、後段静翼３の後流側に配列されている。回転側
の前記前段動翼７、前記後段動翼８のチップは、固定側
の前記翼環１にクリアランス９、１０を介して対向して
いる。

【００３９】前記翼環１には、供給通路１１と、連絡通
路１２と、回収通路１３と、暖機用兼冷却用通路１４
と、暖機用通路１５とがそれぞれ設けられている。一
方、前記複数枚の前段静翼２および後段静翼３中には、
冷却通路１６および１７がそれぞれ設けられている。

【００４０】前記供給通路１１は、図２に示すように、
２分の１円環形状の翼環１に対して、設けられた２本の
供給口通路１８と、１本の供給連通路１９と、１６本の
供給分岐通路２０とからなるマニホールド構造をなす。
前記供給分岐通路２０と前段静翼２の冷却通路１６と
は、第１フレキシブル接続管２１を介して接続されてい
る。

【００４１】前記連絡通路１２は、図３に示すように、
２分の１円環形状の翼環１に対して、１６本設けられて
いる。前記連絡通路１２と前段静翼２の冷却通路１６と
は、第２フレキシブル接続管２２を介して接続されてい
る。また、前記連絡通路１２と後段静翼３の冷却通路１
７とは、第３フレキシブル接続管２３を介して接続され
ている。この結果、複数枚の前段静翼２の冷却通路１６
と、複数枚の後段静翼３の冷却通路１７とは、１対１で
１本の連絡通路１２よってそれぞれ連通されることとな
る。いわゆる、１スルー構造である。

【００４２】前記回収通路１３は、図４に示すように、
２分の１円環形状の翼環１に対して、１６本設けられて
いる。前記回収通路１３と後段静翼３の冷却通路１７と
は、第４フレキシブル接続管２４を介して接続されてい
る。

【００４３】図１に示すように、前記翼環１の外周に
は、回収環２５が配置されている。前記回収環２５は、
２分の１円環形状をなすものを、上下に着脱可能に組み
合わせて円環形状をなすものである。前記回収環２５
は、図４に示すように、２分の１円環形状に対して、設
けられた２本の回収口通路２６と、１本の回収連通路２
７と、１６本の回収分岐通路２８とからなるマニホール
ド構造をなす。

【００４４】前記各回収通路１３と前記各回収分岐通路
２８とは、回収配管２９によりそれぞれ接続されてい
る。前記回収配管２９には、温度計測手段３０がそれぞ
れ設けられている。この結果、１枚の前段静翼２の冷却
通路１６と、１本の連絡通路１２と、１枚の後段静翼３
の冷却通路１７とを結ぶ１本の通路（回収配管２９）
に、温度計測手段３０がそれぞれ設けられることとな
る。

【００４５】前記暖機用兼冷却用通路１４は、図２およ
び図３に示すように、２分の１円環形状の翼環１に対し
て、設けられた２本の暖機用兼冷却用口通路３１と、１
本の暖機用兼冷却用連通路（暖機用通路）３２と、８本
の暖機用兼冷却用分岐通路３３とからなるマニホールド
構造をなす。前記暖機用兼冷却用連通路３２は、前記翼
環１のうち、前記前段動翼７と対向する部分に設けられ
ている。

【００４６】前記暖機用通路１５は、図５に示すよう
に、２分の１円環形状の翼環１に対して、設けられた１
本の暖機用入口通路３４Ｉと、１本の暖機用出口通路３
４Ｏと、１本の暖機用連通路（暖機用通路）３５とから
なるマニホールド構造をなす。前記暖機用連通路３５
は、前記翼環１のうち、前記後段動翼８と対向する部分
に設けられている。

【００４７】図１において、符号３６は燃焼器（図示せ
ず）の尾筒である。前記尾筒３６は、前記前段静翼２の
前方に１６個円環状に配置されている。前記各尾筒３６
には、冷却用配管（冷却用通路）３７がそれぞれ配管さ
れている。前記各冷却用配管３７と、前記各暖機用兼冷
却用分岐通路３３とは、それぞれ接続されている。

【００４８】図１に示すように、前記翼環１の外周に
は、冷却用回収環３８が配置されている。前記冷却用回
収環３８は、２分の１円環形状をなすものを、上下に着
脱可能に組み合わせて円環形状をなすものである。前記
冷却用回収環３８は、図６に示すように、２分の１円環
形状に対して、設けられた２本の冷却用回収口通路３９
と、１本の冷却用回収連通路４０と、８本の冷却用回収
分岐通路４１とからなるマニホールド構造をなす。前記
各冷却用回収分岐通路４１と、前記各冷却用配管３７と
は、それぞれ接続されている。

【００４９】前記第１〜第４フレキシブル配管２１〜２
４は、図７に示すように、翼環１にねじ込んだ第１ねじ
管４２と、前記第１ねじ管４２により翼環１に固定され
た外管４３と、前段静翼２、後段静翼３にねじ込んだ第
２ねじ管４４と、前記第２ねじ管４４にねじ込んだ内管
４５とを備える。

【００５０】前記外管４３の一端側の内面には、段部４
６を介して当接凸部４７が設けられている。前記外管４
３の当接凸部４７と前記内管４５の外面とは、気密に当
接する。前記外管４３と翼環１との間、第２ねじ管４４
と前段静翼２、後段静翼３との間には、金属シール（金
属ガスケット）４８がそれぞれ介在されている。

【００５１】前記ケーシング４と、前記ケーシング４に
支持された被支持部材、たとえば、前記翼環１、前記回
収環２５、前記冷却用回収環３８との間には、フレキシ
ブル構造の蒸気配管４９が設けられている。すなわち、
蒸気配管４９は、翼環１の４本の供給口通路１８と、４
本の暖機用兼冷却用口通路３１と、２本の暖機用入口通
路３４Ｉと、２本の暖機用出口通路３４Ｏと、回収環２
５の４本の回収口通路２７と、冷却用回収環３８の４本
の冷却用回収口通路３９とにそれぞれ接続されている。

【００５２】前記蒸気配管４９は、図８に示すベローズ
構造５０と、図９図に示すチューブシール構造５１と、
図１０に示すピストンリング構造５２とがある。

【００５３】前記ベローズ構造の蒸気配管５０は、ケー
シング４にボルトにより固定された固定管５３と、前記
固定管５３によりケーシング４に固定された第１接続管
５４と、前記翼環１、前記回収環２５、前記冷却用回収
環３８の口通路１８、３１、３４Ｉ、３４Ｏ、２７、３
９にボルトにより固定されたねじ管５５と、前記ねじ管
５５にねじ込まれた第２接続管５６と、前記第１接続管
５４と前記第２接続管５６とに両端が固定されたベロー
ズ管５７とから構成されている。

【００５４】前記固定管５３は、３本の管を溶接してな
る。前記固定管５３は、ボイラなどの蒸気供給源、蒸気
回収源に配管を介して接続される。前記第１接続管５４
は、２本の管を溶接してなる。前記第１接続管５４と前
記ケーシング４との間、前記第１接続管５４と前記固定
管５３との間には、金属シール（金属ガスケット）５８
が介在されている。前記第２接続管５６は、２本の管を
溶接してなる。前記第２接続管５６と前記ねじ管５５と
の間には、断面Ｃ形状の金属シール（金属ガスケット）
５９が介在されている。

【００５５】前記チューブシール構造の蒸気配管５１
は、前記ケーシング４に固定された第１接続管６０と、
前記翼環１、前記回収環２５、前記冷却用回収環３８に
固定された第２接続管６１と、前記第１接続管６０と前
記第２接続管６１とに両端がばね６２を介して固定され
たチューブ６３とから構成されている。

【００５６】前記第１接続管６０と前記第２接続管６１
とには、凹部６４、６５がそれぞれ設けられている。ま
た、前記チューブ６３の両端外周には、前記ばね６２が
それぞれ固定されている。前記ばね６２が前記第１接続
管６０の凹部６４の内面と前記第２接続管６１の凹部６
５の内面とにそれぞれ弾性当接する。

【００５７】前記ピストンリング構造の蒸気配管５２
は、前記ケーシング４に固定された第１接続管６６と、
前記翼環１、前記回収環２５、前記冷却用回収環３８に
ボルトにより固定された第２接続管６７と、前記第１接
続管６６と前記第２接続管６７との間に介在された３個
のピストンリング６８とから構成されている。

【００５８】前記第１接続管６６の外周には３本の環状
の溝６９が設けられている。前記溝６９には、前記ピス
トンリング６８がそれぞれ嵌合固定されている。前記３
本のピストンリング６８は、前記第２接続管６７の内面
に弾性当接する。前記第２接続管６７と前記翼環１、回
収環２５、冷却用回収環３８との間には、金属シール
（金属ガスケット）６９が介在されている。

【００５９】（実施の形態１の作用の説明）この実施の
形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービンは、以上のごと
き構成からなり、以下、その作用について説明する。

【００６０】図中の実線矢印にて示される冷却蒸気が蒸
気配管４９を介して供給通路１１に供給される。する
と、その冷却蒸気は、図１および図２に示すように、供
給通路１１の供給口通路１８、供給連通路１９、供給分
岐通路２０で分岐され、かつ、第１フレキシブル接続管
２１を経て複数枚の前段静翼２の各冷却通路１６にそれ
ぞれ分配される。分配された冷却蒸気は、各冷却蒸気通
路１６を通って複数枚の前段静翼２を冷却する。

【００６１】前段静翼２を冷却した冷却蒸気は、図１お
よび図３に示すように、第２フレキシブル接続管２２、
１スルー構造の連絡通路１２、第３フレキシブル接続管
２３を経て複数枚の後段静翼３の各冷却通路１７にそれ
ぞれ分配される。分配された冷却蒸気は、各冷却蒸気通
路１７を通って複数枚の後段静翼３を冷却する。

【００６２】後段静翼３を冷却した冷却蒸気は、図１お
よび図４に示すように、第４フレキシブル管２４、回収
通路１３、回収配管２９、回収分岐通路２８、回収連絡
通路２７で集中され、かつ、回収口通路２６、蒸気配管
４９を経て回収される。この回収された蒸気は、再利用
される。

【００６３】また、暖機運転時に、図中の実線矢印にて
示される暖機蒸気が蒸気配管４９を介して暖機用兼冷却
用通路１４に供給される。すると、その暖機蒸気は、図
１および図２および図３に示すように、暖機用兼冷却用
口通路３１を経て暖機用兼冷却用連通路３２に供給され
る。この暖機用兼冷却用連通路３２の周囲の部分、すな
わち、翼環１のうち、前段動翼７と対向する部分が暖機
され、翼環１と前段動翼７との間のクリアランス９が保
たれる。このために、暖機運転時において、翼環１が収
縮して前段動翼７に接触するいわゆる抱き込みを防止で
きる。

【００６４】一方、定格運転時に、図中の実線矢印にて
示される冷却蒸気が蒸気配管４９を介して暖機用兼冷却
用通路１４に供給される。すると、その冷却蒸気は、図
１および図２および図３に示すように、暖機用兼冷却用
口通路３１を経て暖機用兼冷却用連通路３２に供給され
る。この暖機用兼冷却用連通路３２の周囲の部分、すな
わち、翼環１のうち、前段動翼７と対向する部分が冷却
され、翼環１と前段動翼７との間のクリアランス９が保
たれる。このために、定格運転時において、翼環１が伸
長して前段動翼７との間のクリアランス９が大きくな
り、タービン効率が低下するのを防止できる。

【００６５】それから、暖機用兼冷却用連通路３２に供
給された蒸気は、図１および図２および図６に示すよう
に、暖機用兼冷却用分岐路３３で分岐されて冷却用配管
３７に供給され、尾筒３６を冷却する。その尾筒３６を
冷却した蒸気は、冷却用配管３７、冷却用回収分岐通路
４１、冷却用回収連通路４０で集中され、かつ、冷却用
回収口通路３９、蒸気配管４９を経て回収される。この
回収された蒸気は、再利用される。

【００６６】さらに、暖機運転時に、図中の実線矢印に
て示される暖機蒸気が蒸気配管４９を介して暖機用通路
１５に供給される。すると、その暖機蒸気は、図１およ
び図５に示すように、暖機用入口通路３４Ｉを経て暖機
用連通路３５に供給される。この暖機用連通路３５の周
囲の部分、すなわち、翼環１のうち、後段動翼８と対向
する部分が暖機され、翼環１と後段動翼８との間のクリ
アランス１０が保たれる。このために、暖機運転時にお
いて、翼環１が収縮して後段動翼８に接触するいわゆる
抱き込みを防止できる。

【００６７】一方、定格運転時に、図中の実線矢印にて
示される冷却蒸気が蒸気配管４９を介して暖機用通路１
５に供給される。すると、その暖機蒸気は、図１および
図５に示すように、暖機用入口通路３４Ｉを経て暖機用
連通路３５に供給される。この暖機用連通路３５の周囲
の部分、すなわち、翼環１のうち、後段動翼８と対向す
る部分が冷却され、翼環１と後段動翼８との間のクリア
ランス１０が保たれる。このために、定格運転時におい
て、翼環１が伸長して後段動翼８との間のクリアランス
１０が大きくなり、タービン効率が低下するのを防止で
きる。

【００６８】それから、暖機用連通路３５に供給された
蒸気は、暖機用出口通路３４Ｏ、蒸気配管４９を経て回
収される。この回収された蒸気は、再利用される。

【００６９】（実施の形態１の効果の説明）このよう
に、この実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービン
は、連絡通路１２が前段静翼２および後段静翼３の枚数
と同数、すなわち、３２本有するので、本数が多い連絡
通路１２が翼環１に密に配置されることとなる。このた
めに、翼環１において、連絡通路１２を有する部分の温
度と連絡通路１２が無い部分の温度差が小さい。この温
度差が小さい温度分布の均一により、翼環１の熱変形が
小さくなり、翼環１などの固定側と回転側の前段動翼
７、後段動翼８との間のクリアランス９、１０が均一と
なる。

【００７０】特に、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、翼環１が熱変形の影響を大きく受け
る虞がある一体構造のものであっても、一体構造の翼環
１の熱変形が小さく、一体構造の翼環１と前段動翼７、
後段動翼８との間のクリアランス９、１０が均一とな
る。

【００７１】また、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、１枚の前段静翼２の冷却通路１６
と、１本の連絡通路１２と、１枚の後段静翼３の冷却通
路１７とを結ぶ１本の通路いわゆる１スルーに、温度計
測手段３０がそれぞれ設けられている。この結果、この
実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービンは、各前
段静翼２、各後段静翼３、各前段静翼２の冷却通路１
６、各連絡通路１２、各後段静翼２の冷却通路１７の温
度異常、たとえば、各静翼２、３の変形、破損、損傷お
よび各通路１６、１２、１７の漏れ、詰まりなどを検知
することができる。

【００７２】また、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、翼環１の供給通路１１、連絡通路１
２、回収通路１３と、複数枚の前段静翼２および後段静
翼３の冷却通路１６および１７とが、第１〜第４フレキ
シブル接続管２１〜２４を介して接続されている。この
結果、この実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービ
ンは、第１〜第４フレキシブル接続管２１〜２４によ
り、翼環１と前段静翼２および後段静翼３との間の熱伸
縮差を吸収追従することができる。このために、翼環１
と前段静翼２および後段静翼３との間において蒸気の漏
れを防止できる。

【００７３】特に、この実施の形態１においては、外管
４３の当接凸部４７と内管４５の外面とが気密に当接す
ることにより、ロータ６の軸方向（第１〜第４フレキシ
ブル接続管２１〜２４の径方向）Ｘと、ロータ６の径方
向（第１〜第４フレキシブル接続管２１〜２４の軸方
向）Ｙと、ロータ６の周方向（第１〜第４フレキシブル
接続管２１〜２４の径方向であって、図７の紙面に対し
て垂直方向）と、第１〜第４フレキシブル接続管２１〜
２４の周方向との熱伸縮差を吸収追従することができ
る。

【００７４】また、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、翼環１に暖機用兼冷却用連通路３２
および暖機用連通路３５が設けられている。この結果、
この実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービンは、
定格運転前の暖機運転において、翼環１の暖機用兼冷却
用連通路３２および暖機用連通路３５中に暖機蒸気を通
すことにより、翼環１と前段動翼７、後段動翼８との間
のクリアランス９、１０をコントロールすることができ
る。また、冷却蒸気と暖機蒸気とを共通化することによ
り、蒸気の供給、通路、回収の構造が共通化されてコン
パクトとなる。

【００７５】また、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、燃焼器の尾筒３６に設けられている
冷却用配管３７と、翼環１の暖機用兼冷却用通路１４と
が、暖機用兼冷却用分岐通路３３を介して連通されてい
る。この結果、この実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガ
スタービンは、尾筒３６冷却用の蒸気と翼環１暖機用の
蒸気とを共通化することにより、蒸気の供給、通路、回
収の構造が共通化されてコンパクトとなる。

【００７６】また、この実施の形態１にかかる蒸気冷却
型ガスタービンは、前記ケーシング４と、前記ケーシン
グ４に支持された被支持部材（たとえば、前記翼環１、
前記回収環２５、前記冷却用回収環３８）との間に、フ
レキシブル構造の蒸気配管４９が設けられている。この
結果、この実施の形態１にかかる蒸気冷却型ガスタービ
ンは、フレキシブル構造の蒸気配管４９により、被支持
部材（翼環１、回収環２５、冷却用回収環３８）と、ケ
ーシング４との間の熱伸縮差を吸収追従することができ
る。このために、被支持部材（翼環１、回収環２５、冷
却用回収環３８）と、ケーシング４との間において蒸気
の漏れを防止できる。特に、この実施の形態１のよう
に、翼環１が熱変形の影響を大きく受ける虞がある一体
構造のものにおいて、適している。

【００７７】特に、この実施の形態１において、ベロー
ズ構造の蒸気配管５０は、ケーシング４に固定された第
１接続管５４と、被支持部材（翼環１、回収環２５、冷
却用回収環３８）に固定された第２接続管５６との間に
介在されたベローズ管５７により、ロータ６の軸方向
（蒸気配管５０の径方向）Ｘと、ロータ６の径方向（蒸
気配管５０の軸方向）Ｙと、ロータ６の周方向（蒸気配
管５０の径方向であって、図８の紙面に対して垂直方
向）と、蒸気配管５０の周方向との熱伸縮差を吸収追従
することができる。

【００７８】また、この実施の形態１において、チュー
ブシール構造の蒸気配管５１は、ケーシング４に固定さ
れた第１接続管６０の凹部６４内面、および、被支持部
材（翼環１、回収環２５、冷却用回収環３８）に固定さ
れた第２接続管６２の凹部６６内面と、チューブ６３の
外面のばね６２とが弾性当接することにより、ロータ６
の軸方向（蒸気配管５１の径方向）Ｘと、ロータ６の径
方向（蒸気配管５１の軸方向）Ｙと、ロータ６の周方向
（蒸気配管５１の径方向であって、図９の紙面に対して
垂直方向）と、蒸気配管５１の周方向との熱伸縮差を吸
収追従することができる。

【００７９】さらに、この実施の形態１において、ピス
トンリング構造の蒸気配管５２は、ケーシング４に固定
された第１接続管６６の外周に嵌合固定されたピストン
リング６８が被支持部材（翼環１、回収環２５、冷却用
回収環３８）に固定された第２接続管６７の内周に弾性
当接することにより、ロータ６の軸方向（蒸気配管５２
の径方向）Ｘと、ロータ６の径方向（蒸気配管５２の軸
方向）Ｙと、ロータ６の周方向（蒸気配管５２の径方向
であって、図１０の紙面に対して垂直方向）と、蒸気配
管５２の周方向との熱伸縮差を吸収追従することができ
る。

【００８０】（実施の形態２の説明）図１１は、この発
明にかかる蒸気冷却型ガスタービンの実施の形態２を示
す。

【００８１】この実施の形態２は、実施の形態１の回収
環２５を翼環１に一体に構成したものである。すなわ
ち、翼環１中に回収通路７０が設けられている。前記回
収通路７０は、供給側と回収側との差があるが、実施の
形態１の供給通路１１（図２参照）とほぼ同一の構成か
らなる。

【００８２】前記回収通路７０は、２分の１円環形状の
翼環１に対して、設けられた２本の回収口通路７１と、
１本の回収連通路７２と、１６本の回収分岐通路７３と
からなるマニホールド構造をなす。前記回収分岐通路７
３と後段静翼３の冷却通路１７とは、第４フレキシブル
接続管２４を介して接続されている。

【００８３】前記実施の形態２において、温度計測手段
は、供給分岐通路２０、冷却通路１６、連絡通路１２、
冷却通路１７、回収分岐通路７３からなる１スルーのい
ずれかに設ける。

【００８４】また、この実施の形態２は、実施の形態１
の暖機用兼冷却用通路１４および冷却用回収環３８と暖
機用通路１５とをマニホールド構造でない構造にしたも
のである。すなわち、２分の１円環形状の翼環１に対し
て８本の暖機用兼冷却用通路７４を設け、その暖機用兼
冷却用通路７４に暖機用兼冷却用入口配管７５と暖機用
兼冷却用出口配管７６とをそれぞれ配管する。

【００８５】前記１６本の暖機用兼冷却用出口配管７６
と１６本の尾筒冷却用配管３７とを接続する。前記１６
本の冷却用配管３７と暖機用兼冷却用入口配管７５をフ
レキシブル構造の蒸気配管４９を介してケーシング４外
に配管する。

【００８６】一方、２分の１円環形状の翼環１に対して
１本もしくは複数本の暖機用通路７７を設け、その暖機
用通路７７に暖機用入口配管７８と暖機用出口配管７９
とをそれぞれ配管する。１本もしくは複数本の暖機用入
口配管７８と暖機用出口配管７９とをフレキシブル構造
の蒸気配管４９を介してケーシング４外に配管する。

【００８７】実施の形態２は、前記実施の形態１とほぼ
同様の作用効果を達成することができる。

【００８８】（他の変形例の説明）なお、実施の形態
１、２は、翼環１が一体構造のものである。ところが、
この発明の蒸気冷却型ガスタービンは、翼環が別個構造
のものであっても良い。

【００８９】また、実施の形態１、２は、前段動翼８に
対する暖機用蒸気と、尾筒３６に対する冷却用蒸気とを
共通化したものである。ところが、この発明の蒸気冷却
型ガスタービンは、前段動翼８に対する暖機用蒸気と、
尾筒３６に対する冷却用蒸気とを別個にしても良い。

【００９０】

【発明の効果】以上から明らかなように、この発明にか
かる蒸気冷却型ガスタービン（請求項１）は、連絡通路
が前段静翼および後段静翼の枚数と同数有するので、本
数が多い連絡通路が翼環などの固定側に密に配置される
こととなる。このために、翼環などの固定側において、
連絡通路を有する部分の温度と連絡通路が無い部分の温
度差が小さい。この温度差が小さい温度分布の均一によ
り、翼環などの固定側の熱変形が小さくなり、翼環など
の固定側と回転側の動翼との間のクリアランスが均一と
なる。

【００９１】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項２）には、翼環が一体構造をなし、複数
本の連絡通路が一体構造の翼環中にそれぞれ設けられて
いる。このために、翼環が熱変形の影響を大きく受ける
虞がある一体構造のものであっても、一体構造の翼環の
熱変形が小さく、一体構造の翼環と動翼との間のクリア
ランスが均一となる。

【００９２】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項３）は、１枚の前段静翼の冷却通路と、
１本の連絡通路と、１枚の後段静翼の冷却通路とを結ぶ
１本の通路、すなわち、１スルーに温度計測手段がそれ
ぞれ設けられている。このために、各前段静翼、各後段
静翼、各前段静翼の冷却通路、各連絡通路、各後段静翼
の冷却通路の温度異常、たとえば、各静翼の変形、破
損、損傷および各通路の漏れ、詰まりなどを検知するこ
とができる。

【００９３】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項４）は、翼環の通路および連絡通路と、
複数枚の前段静翼および後段静翼の冷却通路とが、フレ
キシブル接続管を介して接続されている。この結果、フ
レキシブル接続管により、翼環と前段静翼および後段静
翼との間の熱伸縮差を吸収追従することができる。この
ために、翼環と前段静翼および後段静翼との間において
蒸気の漏れを防止できる。

【００９４】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項５）は、翼環のうち、動翼と対向する部
分に、暖機用通路が設けられている。このために、定格
運転前の暖機運転において、翼環の暖機用通路中に暖機
蒸気を通すことにより、翼環と動翼との間のクリアラン
スをコントロールすることができる。また、冷却蒸気と
暖機蒸気とを共通化することにより、蒸気の供給、通
路、回収の構造が共通化されてコンパクトとなる。

【００９５】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項６）は、燃焼器の尾筒に、冷却用通路が
設けられている。このために、静翼の冷却蒸気と尾筒の
冷却蒸気とを共通化することにより、蒸気の供給、通
路、回収の構造が共通化されてコンパクトとなる。

【００９６】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項７）は、尾筒の冷却用通路と翼環の暖機
用通路とが、連通されている。このために、尾筒冷却用
の蒸気と翼環暖機用の蒸気とを共通化することにより、
蒸気の供給、通路、回収の構造が共通化されてコンパク
トとなる。

【００９７】また、この発明にかかる蒸気冷却型ガスタ
ービン（請求項８）は、ケーシングと、前記ケーシング
に支持された前記翼環などの被支持部材との間に、フレ
キシブル構造の蒸気配管が設けられている。この結果、
フレキシブル構造の蒸気配管により、翼環などの被支持
部材とケーシングとの間の熱伸縮差を吸収追従すること
ができる。このために、翼環などの被支持部材とケーシ
ングとの間において蒸気の漏れを防止できる。特に、熱
変形の影響を大きく受ける虞がある翼環一体構造のもの
において、適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の蒸気冷却型ガスタービンの実施の形
態１の概要を示す一部縦断面である。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図１におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】図１におけるＶＩＩ部のフレキシブル配管の断
面図である。

【図８】図１におけるＶＩＩＩ部のベローズ構造の蒸気
配管の断面図である。

【図９】図１におけるＶＩＩＩ部のチューブシール構造
の蒸気配管の断面図である。

【図１０】（Ａ）は図１におけるＶＩＩＩ部のピストン
リング構造の蒸気配管の断面図、（Ｂ）はピストンリン
グの斜視図である。

【図１１】この発明の蒸気冷却型ガスタービンの実施の
形態２の概要を示す一部縦断面である。

【図１２】従来の蒸気冷却型ガスタービンの概要を示す
一部縦断面である。

【図１３】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図
である。

【符号の説明】

１翼環２前段静翼（１段静翼）３後段静翼（２段静翼）４ケーシング５支持手段６ロータ７前段動翼（１段動翼）８後段動翼（２段動翼）９、１０クリアランス１１供給通路１２連絡通路１３回収通路１４暖機用兼冷却用通路１５暖機用通路１６、１７冷却通路１８供給口通路１９供給連通路２０供給分岐通路２１第１フレキシブル接続管２２第２フレキシブル接続管２３第３フレキシブル接続管２４第４フレキシブル接続管２５回収環２６回収通路２７回収連絡通路２８回収分岐通路２９回収配管３０温度計測手段３１暖機用兼冷却用口通路３２暖機用兼冷却用連通路３３暖機用兼冷却用分岐通路３４Ｉ暖機用入口通路３４Ｏ暖機用出口通路３５暖機用連通路３６尾筒３７冷却用配管３８冷却用回収環３９冷却用口通路４０冷却用連通路４１冷却分岐通路４２第１ねじ管４３外管４４第２ねじ管４５内管４６段部４７当接凸部４８金属シール（金属ガスケット）４９蒸気配管５０ベローズ構造の蒸気配管５１チューブシール構造の蒸気配管５２ピストンリング構造の蒸気配管５３固定管５４第１接続管５５ねじ管５６第２接続管５７ベローズ管５８、５９金属シール（金属ガスケット）６０第１接続管６１第２接続管６２ばね６３チューブ６４、６５凹部６６第１接続管６７第２接続管６８ピストンリング６９金属シール（金属ガスケット）７０回収通路７１回収口通路７２回収連絡通路７３回収分岐通路７４暖機用兼冷却用通路７５暖機用兼冷却用入口配管７６暖機用兼冷却用出口配管７７暖機用通路７８暖機用入口配管７９暖機用出口配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｃ 7/28 Ｆ０２Ｃ 7/28 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】翼環には、複数枚の前段静翼および後段
静翼がそれぞれ円環に配列されており、前記複数枚の前
段静翼および後段静翼中には、冷却通路がそれぞれ設け
られており、前記各冷却通路中に冷却蒸気をそれぞれ通
すことにより、前記複数枚の前段静翼および後段静翼が
それぞれ冷却される蒸気冷却型ガスタービンにおいて、前記複数枚の前段静翼の冷却通路と、前記複数枚の後段
静翼の冷却通路とは、１対１で１本の連絡通路によって
それぞれ連通されている、ことを特徴とする蒸気冷却型
ガスタービン。
【請求項２】前記複数枚の前段静翼を配列する翼環と
前記複数枚の後段静翼を配列する翼環とは、一体構造を
なし、前記複数本の連絡通路は、前記一体構造の翼環中
にそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項１
に記載の蒸気冷却型ガスタービン。
【請求項３】前記１枚の前段静翼の冷却通路と、前記
１本の連絡通路と、前記１枚の後段静翼の冷却通路とを
結ぶ１本の通路には、温度計測手段がそれぞれ設けられ
ている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の蒸
気冷却型ガスタービン。
【請求項４】前記翼環の通路および前記連絡通路と、
複数枚の前記前段静翼および前記後段静翼の冷却通路と
は、フレキシブル接続管を介して接続されている、こと
を特徴とする請求項１または２または３に記載の蒸気冷
却型ガスタービン。
【請求項５】前記翼環のうち、動翼と対向する部分に
は、暖機用通路が設けられており、前記暖機用通路中に
は、暖機蒸気が通る、ことを特徴とする請求項１または
２または３または４に記載の蒸気冷却型ガスタービン。
【請求項６】燃焼器の尾筒には、冷却用通路が設けら
れており、前記冷却用通路中には、冷却蒸気が通る、こ
とを特徴とする請求項１または２または３または４また
は５に記載の蒸気冷却型ガスタービン。
【請求項７】前記冷却用通路と前記暖機用通路とは、
連通されている、ことを特徴とする請求項６に記載の蒸
気冷却型ガスタービン。
【請求項８】ケーシングと、前記ケーシングに支持さ
れた前記翼環などの被支持部材との間には、フレキシブ
ル構造の蒸気配管が設けられている、ことを特徴とする
請求項１または２または３または４または５または６ま
たは７に記載の蒸気冷却型ガスタービン。