JP3486328B2 - 回収式蒸気冷却ガスタービン - Google Patents

回収式蒸気冷却ガスタービン

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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は回収式蒸気冷却ガス
タービンに関し、冷却用の供給蒸気が外部へ洩れるのを
防止するようにしたものである。 【０００２】 【従来の技術】図３は従来の代表的な蒸気冷却方式を採
用したガスタービンの断面図である。図において、５０
は圧縮機、５１はガスタービンであり、ガスタービン５
１にはロータ３０の周囲に設けられた動翼６１，６２，
６３が設けられており、高温燃焼ガスが燃焼ガス通路５
２に導かれて流れ、固定側の静翼４３，４４，４５との
間で動翼６１，６２，６３が回転し、ロータ３０を回転
させる。 【０００３】ロータディスク３１には蒸気通路３２が連
通して軸方向に貫通しており、この蒸気通路３２は周方
向において複数本設けられている。冷却用蒸気８０はシ
ャフト３４の蒸気入口３５から蒸気通路３３に導かれ、
蒸気通路３２を通り、キャビティ３６に入り、供給側通
路３７から２段動翼６２内に入り、翼を冷却し、冷却後
の蒸気は回収側通路３８よりキャビティ３９に流出す
る。一方、蒸気通路３２の蒸気はキャビティ４０より供
給側通路４１へ入り、ここから１段動翼６１に流入して
翼内部を冷却し、冷却後の蒸気は回収側通路４２よりキ
ャビティ３９に流出し、ここから先の２段動翼６２から
流出した回収蒸気と合流してキャビティ４３に流出し、
ロータ３０の中心を通ってシャフト３４側へ回収され
る。又、蒸気通路３２からの蒸気の一部はキャビティ４
６を通り、圧縮機５０側へも供給され、冷却に供され
る。 【０００４】上記のような蒸気冷却方式を採用したガス
タービンは、近年の発電プラントの高温、高効率化に伴
ってコンバインドサイクルのプラントが多く建設される
ようになるに従い、ガスタービンの有力な冷却方式とし
て空気冷却方式に代わり、採用が検討されている。特に
コンバインドプラントにおいては蒸気タービンで発生し
た蒸気の一部を抽気してガスタービンに導き、ガスター
ビンを冷却し、冷却後の温度が上昇した蒸気を回収して
蒸気タービン側へ戻し、有効活用できるので発電プラン
トの効率化に貢献するもので、近年注目を集めている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
代表的な蒸気冷却方式を採用したガスタービンにおいて
は、蒸気タービン側から抽気した蒸気をロータの周囲に
設けた複数の蒸気通路からディスクを通り、動翼に導
き、動翼を冷却し、冷却後の高温となった蒸気はキャビ
ティよりロータの中心に導き、ロータ中心から回収し、
蒸気タービン側に戻し、これを有効活用している。 【０００６】しかし、前述のような従来の蒸気冷却方式
では、ロータ周囲から低温、高圧蒸気を供給するために
供給の途中において外部の低圧側に洩れる個所が多くな
り、そのためのシール部を多く設ける必要がある。従っ
て、高圧の供給蒸気が低圧側に洩れるのを如何にして防
止するかが蒸気供給方式における大きな課題となってい
た。 【０００７】そこで本発明は蒸気冷却方式を採用したガ
スタービンにおいて、蒸気の供給側である高圧側の蒸気
の供給系路を従来と逆にして高圧蒸気が低圧側にもれる
個所を少なくし、蒸気の回収効率を上げることを目的と
してなされたものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の手段を提供する。 【０００９】冷却用蒸気を、ロータエンドからロータ中
心内部を軸方向に貫通したロータエンド側の供給側蒸気
通路を通し、次いでロータディスクをロータ軸方向に貫
通し周方向において複数本設けられたロータディスク側
の供給側蒸気通路を通し、動翼内部の蒸気通路に供給
し、同動翼を冷却した後の回収蒸気は、ロータディスク
をロータ軸方向に貫通した複数本のロータディスク側の
回収側蒸気通路を通し、次いでロータエンドのロータ内
部を軸方向に貫通したロータエンド側の回収側蒸気通路
を通して回収する回収式蒸気冷却ガスタービンであっ
て、前記ロータディスク側の供給側蒸気通路は前記ロー
タディスク側の回収側蒸気通路の内側に設け、前記ロー
タエンド側の供給側蒸気通路は前記ロータエンド側の回
収側蒸気通路の内側に設けたことを特徴とする回収式蒸
気冷却ガスタービンを提供する。 【００１０】本発明によれば、低温高圧の冷却用蒸気は
ロータエンドからロータエンド側、次いでロータディス
ク側の供給側蒸気通路を通り、動翼に導かれて動翼を冷
却後、冷却して高温低圧となった回収蒸気はロータディ
スク側、次いでロータエンド側の回収側蒸気通路を通
り、ロータエンドから回収され、蒸気タービン側に戻さ
れて有効利用される。これらの供給側蒸気通路はロータ
ディスク側でもロータエンド側でもそれぞれ回収側蒸気
通路の内側を通り、冷却用蒸気が供給されるので高圧蒸
気が外側に洩れる個所が外側にある従来のものと比べる
と少なくなり、その分蒸気の洩れ量が減少する。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る回収式蒸気冷却ガスタービンの断面図
である。図において１〜４は動翼であり、ロータ１０の
周囲に取付けられている。５〜８は固定側の静翼で、動
翼１〜４と交互に配置されている。１１はロータディス
クであり、供給側蒸気通路１３が軸方向に貫通して複数
本設けられている。このロータディスク側の供給側蒸気
通路１３は円周方向において数本設けられ、蒸気の通路
となっている。１４，１５は蒸気通路で、それぞれ供給
側蒸気通路１３に連通し、蒸気を動翼１，２に供給す
る。 【００１２】１６，１７も蒸気通路であり、それぞれ動
翼１，２を冷却した蒸気が流出し、キャビティ２２へ導
くものである。１９は回収側蒸気通路であり、供給側蒸
気通路１３の外側を軸方向にロータディスク１１を貫通
し、周方向において複数本設けられている。このロータ
ディスク側の回収側蒸気通路１９はキャビティ２２に連
通し、ここから流出する冷却後の蒸気を回収する通路で
ある。 【００１３】２０はロータエンドであり、ロータエンド
側の回収側蒸気通路２１がロータディスク１１側の回収
側蒸気通路１９から延長してロータエンド２０内を軸方
向に貫通して設けられている。又、ロータディスク１１
側の供給側蒸気通路１３から延長するロータエンド側の
供給側蒸気通路１２がロータエンド２０の中心側におい
て軸方向に貫通して設けられている。 【００１４】上記のような構成のガスタービンにおい
て、冷却用蒸気７０が図示省略の蒸気タービン側から抽
気されて導かれ、ロータエンド２０の中心側の供給側蒸
気通路１２に供給される。供給された蒸気７０はロータ
エンド２０からロータディスク側の供給側蒸気通路１３
へ入り、蒸気通路１５から２段目動翼２の供給口に供給
され、動翼２内を通り、これを冷却して高温となり、動
翼２の回収口から蒸気通路１７を通り、キャビティ２２
内へ流出する。 【００１５】一方、供給側蒸気通路１３からの蒸気は蒸
気通路１４を通り、１段目動翼１の供給口から翼内に入
り、これを冷却して高温となり、回収口から蒸気通路１
６を通り、キャビティ２２内に流出する。キャビティ２
２内では動翼１，２を冷却し、高温となった蒸気が一緒
になり、ロータディスク側の回収側蒸気通路１９，ロー
タエンド側の回収側蒸気通路２１を通り、ロータエンド
２０から高温となった回収蒸気７１として回収され、蒸
気タービン側に戻して有効利用される。 【００１６】上記のように蒸気を動翼に流し、翼を冷却
して冷却後の蒸気を回収し、この回収蒸気を蒸気タービ
ン側に戻して有効利用するものであるが、特に１段，２
段動翼１，２は熱容量が大きく、蒸気冷却の効果が大き
く、後段の動翼３，４は熱容量が小さいので本実施の形
態においては、１，２段の動翼１，２のみ蒸気冷却を採
用している。もちろん動翼１〜４のすべてを蒸気冷却し
ても良い。 【００１７】本実施の形態の回収式蒸気冷却ガスタービ
ンによれば、低温高圧の冷却用蒸気７０はロータエンド
２０の中心部の供給側蒸気通路１２を通り、ロータディ
スク１１側の供給側蒸気通路１３を通り、動翼１，２に
供給され、これら動翼１，２を冷却し、高温低圧となっ
た回収蒸気は、供給側蒸気通路１２，１３の外側にそれ
ぞれ設けられたロータディスク１１側の回収側蒸気通路
１９，ロータエンド２０側の回収側蒸気通路２１を通っ
て回収される。従って、高圧の蒸気がロータ１０の内面
及びロータエンド２０の中心部を通るので外側へ洩れる
個所が従来の高圧蒸気が外側から供給された場合と比べ
て少なくなり、蒸気の洩れ量が減少する。 【００１８】 【発明の効果】本発明の回収式蒸気冷却ガスタービン
は、冷却用蒸気を、ロータエンドからロータ中心内部を
軸方向に貫通したロータエンド側の供給側蒸気通路を通
し、次いでロータディスクをロータ軸方向に貫通し周方
向において複数本設けられたロータディスク側の供給側
蒸気通路を通し、動翼内部の蒸気通路に供給し、同動翼
を冷却した後の回収蒸気は、ロータディスクをロータ軸
方向に貫通した複数本のロータディスク側の回収側蒸気
通路を通し、次いでロータエンドのロータ内部を軸方向
に貫通したロータエンド側の回収側蒸気通路を通して回
収する回収式蒸気冷却ガスタービンであって、前記ロー
タディスク側の供給側蒸気通路は前記ロータディスク側
の回収側蒸気通路の内側に設け、前記ロータエンド側の
供給側蒸気通路は前記ロータエンド側の回収側蒸気通路
の内側に設けたことを特徴としている。このような構成
により低温高圧蒸気が外部へ洩れる個所が少なくなり、
蒸気量の洩れ量が減少し、回収式蒸気冷却ガスタービン
の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の第１形態に係る回収式蒸気冷却
ガスタービンの断面図である。 【図２】従来の回収式蒸気冷却ガスタービンの断面図で
ある。 【符号の説明】 １〜４ 動翼 ５〜８ 静翼 １０ ロータ １１ ロータディスク １２，１３ 供給側蒸気通路 １４，１５，１６，１７ 蒸気通路 １９，２１ 回収側蒸気通路 ２０ ロータエンド ２２ キャビティ ７０ 冷却用蒸気 ７１ 回収蒸気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/08 F02C 7/16,7/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷却用蒸気を、ロータエンドからロータ
    中心内部を軸方向に貫通したロータエンド側の供給側蒸
    気通路を通し、次いでロータディスクをロータ軸方向に
    貫通し周方向において複数本設けられたロータディスク
    側の供給側蒸気通路を通し、動翼内部の蒸気通路に供給
    し、同動翼を冷却した後の回収蒸気は、ロータディスク
    をロータ軸方向に貫通した複数本のロータディスク側の
    回収側蒸気通路を通し、次いでロータエンドのロータ内
    部を軸方向に貫通したロータエンド側の回収側蒸気通路
    を通して回収する回収式蒸気冷却ガスタービンであっ
    て、前記ロータディスク側の供給側蒸気通路は前記ロー
    タディスク側の回収側蒸気通路の内側に設け、前記ロー
    タエンド側の供給側蒸気通路は前記ロータエンド側の回
    収側蒸気通路の内側に設けたことを特徴とする回収式蒸
    気冷却ガスタービン。
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