JP6589211B2

JP6589211B2 - ガスタービン、及びその部品温度調節方法

Info

Publication number: JP6589211B2
Application number: JP2017552713A
Authority: JP
Inventors: 啓太 ▲高▼村; 和正高田
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: JPWO2017090709A1; US20180340468A1; CN108291452A; CN108291452B; DE112016005433T5; DE112016005433B4; WO2017090709A1; US10619564B2; KR20180071355A; KR101991645B1

Description

本発明は、ガスタービン、及びその部品温度調節方法に関する。
本願は、２０１５年１１月２６日に、日本国に出願された特願２０１５−２３１０５３号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスで駆動するタービンと、を有する。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、このタービンロータを覆うタービン車室と、タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有する。タービンロータは、軸線を中心として軸方向に延びているロータ軸と、ロータ軸の外周に固定され軸方向に並んでいる複数の動翼列と、を有する。各動翼列の軸方向上流側には、静翼列が配置されている。各静翼列は、軸線を中心とした周方向に並んだ複数の静翼で構成されている。また、各動翼列は、軸線を中心とした周方向に並んだ複数の動翼で構成されている。

タービン車室の内周面と動翼の先端との間の隙間は、一般的にチップクリアランスと呼ばれる。タービン効率は、このチップクリアランスが小さいほど高まる。

このチップクリアランスを調整する方法として、例えば、以下の特許文献１に記載されている方法がある。この方法は、ガスタービンの定常運転時に、タービン車室の一部を構成する複数の翼環に空気を供給し、複数の翼環を空気で冷却する方法である。この方法では、圧縮機の吐出口から吐出し、燃焼器に導かれる圧縮空気の一部を抽気する。そして、この抽気した圧縮空気を冷却器で冷却した後、昇圧機で昇圧する。昇圧機からの圧縮空気は、複数の翼環のうち、軸方向上流側の翼環に流入した後、順次、軸方向下流側の翼環に流入する。軸方向下流側の翼環から流出した圧縮空気は、燃焼器に送られ、燃焼器を冷却する。燃焼器を冷却した圧縮空気は、燃焼器外に放出される。

国際公開第２０１５／０４１３４６号

特許文献１に記載の方法では、圧縮機で高圧高温になった圧縮空気を冷却器で冷却すると共に、この圧縮空気を昇圧機でさらに昇圧する。このため、特許文献１に記載の方法では、設備コストがかさむという問題点がある。さらに、特許文献１に記載の方法では、圧縮機の吐出口から吐出し高温高圧になった燃焼用の圧縮空気の一部を冷却空気として利用するため、この高温高圧になった燃焼用の圧縮空気を冷却しており、この高温高圧の圧縮空気を有効利用できないという問題点もある。

そこで、本発明は、設備コストを抑えつつも、高温高圧の圧縮空気の有効利用を図ることができるガスタービン、及びその部品温度調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る第一態様のガスタービンは、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、を備え、前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品は、前記第一部品内の前記第一空気流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、前記タービンを構成する部品であって前記低圧部品を含む部品により、前記第二空気流路を流れた前記抽気空気を、前記タービン中で前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路中に流出させる流路が形成され、
前記部品導入ラインは、第一端が前記第一部品に接続され、前記第一部品を通った前記抽気空気が流れる使い回し配管を有し、前記使いまわし配管の第二端は、前記タービン車室外から前記タービン車室に接続される。

タービン車室の内周面と、タービンロータの径方向外側端との間には、クリアランスが必要である。このクリアランスは、一般的にチップクリアランスと呼ばれる。チップクリアランスの変化が大きい場合、定常クリアランスを大きくする必要がある。なお、定常クリアランスとは、ガスタービンの安定運転が継続しているときのチップクリアランスである。この定常クリアランスが大きいと、ガスタービンの定常運転時、タービンロータの径方向外側端とタービン車室の内周面との間を通過する燃焼ガスの流量が多くなる。このため、定常クリアランスが大きいと、ガスタービンの定常運転時におけるガスタービン性能が低くなる。よって、ガスタービン性能を高めるために、この定常クリアランスを小さくすることが求められる。

当該ガスタービンでは、タービン車室内の燃焼ガス流路中を燃焼ガスが流れている間、抽気ラインを介して、第一部品に抽気空気を導くことで、この第一部品を冷却することができる。このため、燃焼ガス流路に燃焼ガスが流れていても、熱膨張によりタービン車室の内径が大きくなるのを抑制することができる。よって、燃焼ガス流路に燃焼ガスが流れている状態と、燃焼ガス流路に燃焼ガスが流れていない状態とにおけるタービン車室の内径変化を抑えることができる。従って、当該ガスタービンでは、チップクリアランスの変化を抑えることができ、結果として、定常クリアランスを小さくすることができる。

当該ガスタービンでは、圧縮機の最終圧縮段を経て圧縮機から吐出した高温高圧の圧縮空気ではなく、圧縮機の中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として、第一部品に流す。このため、当該ガスタービンでは、圧縮機の中間圧縮段からの圧縮空気を冷却器で冷却せずに、そのまま第一部品の冷却用に用いることができる。

また、当該ガスタービンでは、第二部品が、中間圧縮段の出口における圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品である。このため、当該ガスタービンでは、圧縮機からの圧縮空気を昇圧機で昇圧しなくても、第一部品を通った抽気空気を低圧部品に流して、この低圧部品を冷却することができる。

よって、当該ガスタービンでは、タービン車室の一部を構成する第一部品を冷却して、定常クリアランスと小さくすると共に、第一部品と異なる第二部品である低圧部品を冷却した上で、設備コストを抑えることができる。さらに、当該ガスタービンでは、圧縮機の中間圧縮段から圧縮空気で第一部品及び低圧部品を冷却しているので、圧縮機の最終圧縮段を経て圧縮機から吐出した高温高圧の圧縮空気を例えば燃焼用の空気として有効利用することができる。

上記目的を達成するための発明に係る第二態様のガスタービンは、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、を備え、前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、前記低圧部品は、前記第一部品内の前記第一空気流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、前記抽気ラインは、前記第一空気流路の軸方向下流端に接続され、前記部品導入ラインは、前記第一空気流路の軸方向上流端に接続されている。

上記目的を達成するための発明に係る第三態様のガスタービンは、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、を備え、前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、前記タービンロータは、前記軸線を中心として前記軸方向に延びるロータ軸と、前記軸方向に間隔をあけて並んでいる複数の動翼列と、を有し、前記低圧部品は、複数の前記動翼列のうち、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている少なくとも一の動翼列を構成する複数の動翼であり、前記ロータ軸には、前記ロータ軸の軸方向の端から、前記低圧部品を構成する複数の前記動翼にまで延びる第三空気流路が形成され、前記部品導入ラインは、前記ロータ軸の前記第三空気流路を含む。

上記目的を達成するための発明に係る第四態様のガスタービンは、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、を備え、前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、前記抽気ラインと前記部品導入ラインとに接続され、前記第一空気流路をバイパスさせて、前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記部品導入ラインに導くバイパスラインと、前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記第一空気流路に流入させる定常状態と、前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記バイパスライン及び前記部品導入ラインを経て前記低圧部品に流入させるバイパス状態との間で切り替わる切替器と、を備える。

当該ガスタービンでは、切替器を定常状態にすることで、抽気空気が第一部品及び低圧部品を流れ、第一部品及び低圧部品を冷却することができる。また、当該ガスタービンでは、切替器をバイパス状態にすることで、抽気空気が第一部品を流れず、専ら低圧部品に流れるので、第一部品を冷却せずに、第二部品を冷却することができる。このため、当該ガスタービンでは、第二部品を冷却しつつも、第一部品を冷却している状態と第一部品を冷却しない状態とを実現できる。よって、当該ガスタービンでは、タービン車室の内径変化をより抑えることができる。

上記目的を達成するための発明に係る第五態様のガスタービンは、
前記第四態様のガスタービンにおいて、前記タービンの起動後、前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値になるまで、前記切替器に対してバイパス状態になるよう指令を出力し、前記出力相関値が前記第一値を超えると、前記切替器に対して前記定常状態になるよう指令を出力する冷却制御器を備える。

出力相関値が第一値を超えた状態では、高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路を流れていることになる。一方で、出力相関値が第一値を超えていない状態では、高温の燃焼ガスが流れていないことになる。このため、当該ガスタービンでは、高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路を流れているときの熱膨張によるタービン車室の内径増大を抑える一方で、高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路を流れていないときのタービン車室の内径縮小を抑えることができる。よって、当該ガスタービンでは、定常クリアランスをより小さくすることができる。

上記目的を達成するための発明に係る第六態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、を実行し、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品は、前記第一部品内で前記抽気空気が流れる流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、前記第二部品中を流れた前記抽気空気を、前記タービン中で前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路中に流出させ、前記第一空冷工程では、第一端が前記第一部品に接続され、第二端が前記タービン車室外から前記タービン車室に接続される使い回し配管の中に前記第一部品を通った前記抽気空気が流れる。

当該部品温度調節方法では、タービン車室内の燃焼ガス流路中を燃焼ガスが流れている間、第一部品に抽気空気を導くことで、この第一部品を冷却することができる。このため、燃焼ガス流路に燃焼ガスが流れていても、熱膨張によりタービン車室の内径が大きくなるのを抑制することができる。よって、当該部品温度調節方法では、チップクリアランスの変化を抑えることができ、結果として、定常クリアランスを小さくすることができる。

また、当該部品温度調節方法では、圧縮機の最終圧縮段を経て圧縮機から吐出した高温高圧の圧縮空気ではなく、圧縮機の中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として、第一部品に流す。このため、当該部品温度調節方法では、圧縮機の中間圧縮段からの圧縮空気を冷却器で冷却せずに、そのまま第一部品の冷却用に用いることができる。

また、当該部品温度調節方法では、第一部品を通った抽気空気を流す第二部品が、中間圧縮段の出口における圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品である。このため、当該ガスタービンでは、圧縮機からの圧縮空気を昇圧機で昇圧しなくても、第一部品を通った抽気空気を低圧部品に流して、この低圧部品を冷却することができる。

よって、当該部品温度調節方法では、タービン車室の一部を構成する第一部品を冷却して、定常クリアランスと小さくすると共に、第一部品と異なる第二部品である低圧部品を冷却した上で、設備コストを抑えることができる。さらに、当該部品温度調節方法では、圧縮機の中間圧縮段から圧縮空気で第一部品及び低圧部品を冷却しているので、圧縮機の最終圧縮段を経て圧縮機から吐出した高温高圧の圧縮空気を例えば燃焼用の空気として有効利用することができる。

上記目的を達成するための発明に係る第七態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、を実行し、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記低圧部品は、前記第一部品中で前記抽気空気が流れる第一領域よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置されて、前記第一空冷工程では、前記第一部品内で、軸方向上流側に前記抽気空気を流す。

上記目的を達成するための発明に係る第八態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、を実行し、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記タービンロータは、前記軸線を中心として前記軸方向に延びるロータ軸と、前記軸方向に間隔をあけて並んでいる複数の動翼列と、を有し、前記低圧部品は、複数の前記動翼列のうち、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている少なくとも一の動翼列を構成する複数の動翼である。

上記目的を達成するための発明に係る第九態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、を実行し、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値を超えると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を実行し、前記タービンの起動後に前記出力相関値が前記第一値になるまで、前記中間圧縮段からの抽気空気を前記第一部品を経ずに前記低圧部品に流す第三空冷工程を実行する。

当該部品温度調節方法では、高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路を流れていないときのタービン車室の内径縮小を抑制することができる、又はタービン車室の内径を大きくすることができる。よって、当該部品温度調節方法では、定常クリアランスを小さくすることできる。

上記目的を達成するための発明に係る第十態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、を実行し、前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値を超えると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を実行し、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程の実行中に、前記出力相関値が前記第一値より小さい第二値未満になると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を中止し、前記中間圧縮段からの抽気空気を前記第一部品を経ずに前記低圧部品に流す第三空冷工程を実行する。

上記目的を達成するための発明に係る第十一態様のガスタービンの部品温度調節方法は、
前記第九又は第十態様のガスタービンの部品温度調節方法において、前記第三空冷工程では、前記低圧部品を通った前記抽気空気を、前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路に流出させる。

本発明に係る一態様によれば、ガスタービンの設備コストを抑えつつも、高温高圧の圧縮空気の有効利用を図ることができる。

本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの模式的断面図である。本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第一実施形態におけるタービンの要部断面図である。本発明に係る第一実施形態における部品温度調節方法の手順を示すフローチャートである。本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの出力及び回転数の時間経過に伴う変化と、切替器の状態との関係を示す説明図である。本発明に係る第二実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第二実施形態における燃焼ガス及び抽気空気の温度変化を示す説明図である。本発明に係る第三実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第四実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第四実施形態における部品温度調節方法の手順を示すフローチャートである。本発明に係る第四実施形態におけるガスタービンの出力及び回転数の時間経過に伴う変化と、加熱器の状態との関係を示す説明図である。本発明に係る第五実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第六実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第七実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。本発明に係る第八実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。

以下、本発明に係るガスタービンの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第一実施形態」
本発明に係るガスタービンの第一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のガスタービン１は、外気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成する圧縮機１０と、燃料供給源からの燃料Ｆを圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器２０と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン３０と、を備えている。

圧縮機１０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１１と、この圧縮機ロータ１１を覆う筒状の圧縮機車室１５とを有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとする。また、軸方向Ｄａの一方側を軸方向上流側Ｄａｕ、この軸方向Ｄａの他方側を軸方向下流側Ｄａｄとする。軸線Ａｒに対する径方向を単に径方向Ｄｒとする。また、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側Ｄｒｏとし、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉとする。

圧縮機車室１５の軸方向上流側Ｄａｕの部分は、開口が形成されている。この開口は、圧縮機１０が外部から外気Ａを取り込む空気取込口１５ｉを成す。圧縮機車室１５の径方向内側Ｄｒｉには、複数の静翼列１６が固定されている。複数の静翼列１６は、軸方向Ｄａに間隔をあけて並んでいる。複数の静翼列１６は、いずれも、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼１７で構成されている。圧縮機ロータ１１は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ軸１２と、このロータ軸１２の外周に固定されている複数の動翼列１３と、を有する。各動翼列１３は、いずれかの静翼列１６の軸方向上流側Ｄａｕに配置されている。複数の動翼列１３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼１４で構成されている。一つの動翼列１３とこの動翼列１３の軸方向下流側Ｄａｄに隣接している一つの静翼列１６とで、一つ圧縮段１９を構成する。本実施形態の圧縮機１０は、複数の圧縮段１９を有する軸流圧縮機である。

タービン３０は、圧縮機１０の軸方向下流側Ｄａｄに配置されている。このタービン３０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ３１と、このタービンロータ３１を覆う筒状のタービン車室４１とを有する。タービン車室４１の径方向内側Ｄｒｉには、複数の静翼列４６が固定されている。複数の静翼列４６は、軸方向Ｄａに間隔をあけて並んでいる。複数の静翼列４６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼４７で構成されている。タービンロータ３１は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ軸３２と、このロータ軸３２の外周に固定されている複数の動翼列３３と、を有する。
各動翼列３３は、いずれかの静翼列４６の軸方向下流側Ｄａｄに配置されている。複数の動翼列３３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼３４で構成されている。

本実施形態のガスタービン１は、さらに、中間車室５１と、排気室５２と、軸受５５と、を備えている。中間車室５１は、軸方向Ｄａで圧縮機車室１５とタービン車室４１との間に配置されている。排気室５２は、タービン車室４１の軸方向下流側Ｄａｄに配置されている。圧縮機車室１５、中間車室５１、タービン車室４１、排気室５２は、互いに連結されてガスタービン車室３を構成する。圧縮機ロータ１１とタービンロータ３１とは、同一の軸線Ａｒを中心として一体回転する。圧縮機ロータ１１とタービンロータ３１とは、ガスタービンロータ２を構成する。このガスタービンロータ２は、軸方向Ｄａの両端のそれぞれで軸受５５により支持されている。このガスタービンロータ２には、例えば、発電機９のロータが接続されている。

燃焼器２０は、中間車室５１に固定されている。この燃焼器２０には、この燃焼器２０に燃料Ｆを供給する燃料ライン２５が接続されている。燃料ライン２５には、燃料流量を調節する燃料調節弁２６が設けられている。

本実施形態のガスタービン１は、さらに、抽気ライン６１と、部品導入ライン６６と、バイパスライン７１と、切替器７５と、制御器１００と、を備えている。抽気ライン６１は、圧縮機１０の複数の圧縮段１９のうちの中間圧縮段１９ａから圧縮空気を抽気空気として抽気し、タービン車室４１の一部を構成する第一部品に導く。なお、中間圧縮段１９ａとは、複数の圧縮段１９のうち、最も軸方向上流側Ｄａｕの圧縮段１９と最も軸方向下流側Ｄａｄの圧縮段１９とを除く圧縮段１９のうちのいずれか一の圧縮段１９である。部品導入ライン６６は、タービン３０を構成する部品のうちで第一部品と異なる第二部品に、第一部品を通った抽気空気を導く。バイパスライン７１は、抽気ライン６１と部品導入ライン６６とに接続され、第一部品をバイパスさせて、抽気空気を部品導入ライン６６に導く。切替器７５は、抽気ライン６１に流入した抽気空気を第一部品に流入させる定常状態と、抽気ライン６１に流入した抽気空気を抽気ライン６１、バイパスライン７１及び部品導入ライン６６を経て第二部品に流入させるバイパス状態との間で切り替わる。切替器７５は、三方弁で構成されている。よって、以下では、この三方弁を三方弁７５と記載することもある。この三方弁７５は、抽気ライン６１とバイパスライン７１との接続位置に設けらている。三方弁７５の三つの開口のうち、第一開口７５ａは、抽気ライン６１のうちで圧縮機１０側のラインに接続され、第二開口７５ｂは、抽気ライン６１のうちでタービン３０側のラインに接続される。また、第三開口７５ｃは、バイパスライン７１に接続される。なお、切替器７５は、三方弁でなくてもよく、例えば、二つの弁で構成することも可能である。制御器１００は、燃料調節弁２６を制御する燃料制御部１０１と、切替器７５を制御する部品温度制御部（冷却制御器）１０２と、を有する。

タービン車室４１は、図２に示すように、複数の分割環４２と、複数の遮熱環４３と、第一部品としての翼環４４と、車室本体４５と、を有する。分割環４２は、動翼列３３の径方向外側Ｄｒｏに位置して、動翼列３３と径方向Ｄｒで対向する。翼環４４は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、複数の分割環４２の径方向外側Ｄｒｏに位置する。遮熱環４３は、径方向Ｄｒで、分割環４２及び静翼４７と翼環４４との間に位置し、分割環４２及び静翼４７と翼環４４とを接続する。よって、分割環４２及び静翼４７は、遮熱環４３を介して、翼環４４により径方向外側Ｄｒｏから支持されている。車室本体４５は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、翼環４４の径方向外側Ｄｒｏに位置する。車室本体４５は、径方向外側Ｄｒｏから翼環４４を支持する。車室本体４５の軸方向上流側Ｄａｕには、中間車室５１が接続されている。また、車室本体４５の軸方向下流側Ｄａｄには、排気室５２が接続されている。排気室５２内には、軸線Ａｒを中心として環状の内側ディフューザ５３ｉ及び外側ディフューザ５３ｏが配置されている。内側ディフューザ５３ｉの径方向内側Ｄｒｉには、タービンロータ３１の軸方向下流側Ｄａｄの部分が配置されている。外側ディフューザ５３ｏの内径は、内側ディフューザ５３ｉの外径よりも大きい。この外側ディフューザ５３ｏは、内側ディフューザ５３ｉの径方向外側Ｄｒｏに間隔をあけて配置されている。内側ディフューザ５３ｉの径方向外側Ｄｒｏと外側ディフューザ５３ｏの径方向内側Ｄｒｉとの間の環状の空間は、燃焼ガス流路５２ｐを形成する。

静翼４７は、図３に示すように、径方向Ｄｒに延びて翼形を成す翼体４８と、翼体４８の径方向外側Ｄｒｏに設けられている外側シュラウド４９ｏと、翼体４８の径方向内側Ｄｒｉに設けられている内側シュラウド４９ｉと、を有する。内側シュラウド４９ｉの径方向内側Ｄｒｉには、シールリング４９ｒが設けられている。燃焼器２０からの燃焼ガスＧは、外側シュラウド４９ｏと内側シュラウド４９ｉとの間を流れる。動翼３４は、径方向Ｄｒに延びて翼形を成す翼体３５と、翼体３５の径方向内側Ｄｒｉに設けられているプラットフォーム３６と、プラットフォーム３６の径方向内側Ｄｒｉに設けられている翼根３７と、を有する。動翼３４の翼根３７は、ロータ軸３２に嵌め込まれている。燃焼ガスＧは、動翼３４のプラットフォーム３６とこの動翼３４の径方向外側Ｄｒｏに位置する分割環４２との間を流れる。よって、静翼４７の外側シュラウド４９ｏ及び内側シュラウド４９ｉと、動翼３４のプラットフォーム３６と、分割環４２とで、燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路４１ｐが画定されている。この燃焼ガス流路４１ｐは、軸線Ａｒを中心として環状を成す。燃焼ガス流路４１ｐの径方向外側Ｄｒｏの縁は、静翼４７の外側シュラウド４９ｏと分割環４２とで確定されている。また、燃焼ガス流路４１ｐの径方向内側Ｄｒｉの縁は、静翼４７の内側シュラウド４９ｉと動翼３４のプラットフォーム３６で確定されている。この燃焼ガス流路４１ｐは、前述の内側ディフューザ５３ｉと外側ディフューザ５３ｏとの間の燃焼ガス流路５２ｐにつながっている。

第一部品としての環状の翼環４４内には、周方向Ｄｃ及び軸方向Ｄａに広がる翼環空気流路（第一空気流路又は第一領域）６５が形成されている。すなわち、この翼環空気流路６５は、翼環４４内で、周方向Ｄｃに延びていると共に、軸方向Ｄａにも延びている。翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕの軸方向Ｄａにおける位置は、軸方向Ｄａで第一段静翼列４６が設けられている位置である。翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａにおける位置は、軸方向Ｄａで第二段静翼列４６と第二段動翼列３３との間の位置である。

図２に示すように、圧縮機車室１５中の中間圧縮段１９ａにおける径方向外側Ｄｒｏの位置には、抽気ライン６１の第一端が接続されている。翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄには、抽気ライン６１の第二端が接続されている。このため、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気は、抽気空気として、この抽気ライン６１を介して、翼環空気流路６５の流入可能である。この抽気ライン６１の流路は、第一抽気配管６２内の流路、第二抽気配管６３内の流路、及び第三抽気配管６４内の流路とにより形成される。第一抽気配管６２は、タービン車室４１中の中間圧縮段１９ａにおける径方向外側Ｄｒｏの位置に接続されていると共に、切替器である三方弁７５の第一開口７５ａに接続されている。第二抽気配管６３は、切替器である三方弁７５の第二開口７５ｂに接続されていると共に、タービン車室４１の車室本体４５に接続されている。第三抽気配管６４は、タービン車室４１の車室本体４５に接続されていると共に、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄに接続されている。第二抽気配管６３と第三抽気配管６４とは、互いに連通している。

第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７は、低圧部品である。この低圧部品である複数の静翼４７には、静翼空気流路（第二空気流路）４７ｐが形成されている。この静翼空気流路４７ｐは、静翼４７の外側シュラウド４９ｏにおける径方向外側Ｄｒｏの面で開口していると共に、静翼４７の内側シュラウド４９ｉにおける径方向内側Ｄｒｉの面で開口している。翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕには、部品導入ライン６６の第一端が接続されている。第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７の外側シュラウド４９ｏにおける静翼空気流路４７ｐの開口には、部品導入ライン６６の第二端が接続されている。このため、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気は、抽気ライン６１の第一抽気配管６２、バイパスライン７１及び部品導入ライン６６を介して、抽気空気として静翼空気流路４７ｐに流入可能である。部品導入ライン６６の流路は、使い回し配管６７内の流路、及び車室空気流路６８により形成される。使い回し配管６７は、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに接続されていると共に、タービン車室４１の車室本体４５に接続されている。バイパスライン７１は、この使い回し配管６７に接続されている。車室空気流路６８は、タービン車室４１の車室本体４５及び翼環４４に形成された流路である。この車室空気流路６８は、使い回し配管６７に連通し、使い回し配管６７からの抽気空気を、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７の静翼空気流路４７ｐに導く。

次に、以上で説明したガスタービン１の動作について説明する。

図１に示すように、圧縮機ロータ１１が回転すると、圧縮機１０の空気取込口１５ｉから外気Ａが圧縮機車室１５内に流入する。外気Ａは、この圧縮機車室１５内を軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れていく過程で、複数の圧縮段１９で順次圧縮されて、圧縮空気Ａｃｏｍとなる。この圧縮空気Ａｃｏｍは、圧縮機車室１５から中間車室５１内に流入する。

中間車室５１内に流入した圧縮空気Ａｃｏｍは、燃焼器２０内に流入する。この燃焼器２０には、燃料供給源からの燃料Ｆも供給される。燃焼器２０内では、この燃料Ｆが圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃焼し、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。

高温高圧の燃焼ガスＧは、燃焼器２０からタービン３０の燃焼ガス流路４１ｐ内に流入する。この燃焼ガスＧは、燃焼ガス流路４１ｐ内を流れる過程で、タービンロータ３１を回転させる。燃焼器２０からタービン３０の燃焼ガス流路４１ｐ内に流入する際の燃焼ガスＧの温度は、千数百℃にもなる。この燃焼ガスＧの温度は、燃焼ガスＧが燃焼ガス流路４１ｐ内を流れる過程で、次第に低下する。

ところで、図３に示すように、動翼３４の径方向外側端と、この動翼３４と径方向Ｄｒで対向するタービン車室４１の内周面との間には、クリアランスが必要である。このクリアランスは、一般的にチップクリアランスＣＣと呼ばれ、タービン性能の観点から、できる限り小さいことが好ましい。

タービンロータ３１、特にロータ軸３２の質量は、タービン車室４１の質量に比べて大きい。このため、タービンロータ３１は、タービン車室４１に対して熱容量が大きく、燃焼ガス流路４１ｐを流れるガスの温度変化に対する熱応答性がタービン車室４１よりも低い。さらに、タービン車室４１は、外気に晒されるため、ガスタービン停止時、外気に晒されないタービンロータ３１に比べて、単位時間当たりの熱変形量が大きい。よって、燃焼ガス流路４１ｐを流れるガスが温度変化した場合に、タービンロータ３１とタービン車室４１との熱応答性の差等により、チップクリアランスＣＣに変化が生じる。特に、ガスタービン１の起動及び停止時等におけるチップクリアランスＣＣの変化は大きい。

チップクリアランスＣＣの変化が大きい場合、定常クリアランスを大きくする必要がある。なお、定常クリアランスとは、ガスタービン１の安定運転が継続し、且つタービンロータ３１及びタービン車室４１が共に継続して同じ温度になっているときのチップクリアランスである。この定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１の定常運転時、動翼３４の径方向外側端とタービン車室４１の内周面との間を通過する燃焼ガスＧの流量が多くなる。このため、定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１の定常運転時におけるガスタービン性能が低下する。

ガスタービン１への燃料供給が停止し、燃焼ガス流路４１ｐに高温高圧の燃焼ガスＧが流れなくなると、タービンロータ３１及びタービン車室４１の温度は低下する。しかしながら、タービン車室４１は、前述したように、タービンロータ３１に比べて、熱容量が小さい上に、外気に晒されるため、このタービン車室４１の温度は、タービンロータ３１の温度に比べて急激に低下する。このため、タービンロータ３１の温度がタービン車室４１の温度に比べて一時的に高い状態が生じる。この状態では、チップクリアランスＣＣが小さくなっている。このような状態のときに、ガスタービン１を起動させると、タービンロータ３１に作用する遠心力により、タービンロータ３１の外径が大きくなり、チップクリアランスＣＣがさらに小さくなる。すなわち、ガスタービン１をホット起動させる場合、チップクリアランスＣＣが極めて小さくなる。また、動翼３４の径方向外側端とタービン車室４１の内周面とが接触することもあり得る。そこで、ガスタービン１をホット起動時させる場合でも、チップクリアランスＣＣを確実に確保できるように定常クリアランスを定める必要がある。

本実施形態では、タービン車室４１を構成する部品の一つである翼環４４を一定条件下で抽気空気より冷却し、この翼環４４の内径の変化を小さくすることで、チップクリアランスＣＣの変化を小さくしている。

図４に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１の部品温度調節方法について説明する。

ガスタービン１の起動開始前、切替器である三方弁７５は、第一開口７５ａと第三開口７５ｃとが連通し、第一開口７５ａと第二開口７５ｂとは連通していない。すなわち、切替器７５は、バイパス状態になっている。起動装置等の駆動により、ガスタービンロータ２が昇速し始め、このガスタービンロータ２の回転数Ｎが定格回転数Ｎｒ（例えば、３６００ｒｐｍ）よりも低い予め定められた回転数Ｎ１（図５参照）になると、燃焼器２０へ燃料供給が開始される。燃焼器２０内では、前述したように、高温高圧の燃焼ガスＧが生成され、この燃焼ガスＧが燃焼ガス流路４１ｐ内に流入する。

ガスタービンロータ２が昇速し始めると、圧縮機１０の各圧縮段１９で順次空気が圧縮される。このため、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気の一部は、抽気空気として、抽気ライン６１、切替器７５、バイパスライン７１、部品導入ライン６６を介して、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７に導かれる。燃焼ガス流路４１ｐ中で、第四段静翼列４６ａと第三段動翼列３３との間の圧力は、中間圧縮段１９ａの出口における圧縮空気の圧力よりも低い。このため、中間圧縮段１９ａからの圧縮空気である抽気空気は、静翼４７に形成されている静翼空気流路４７ｐを通って、静翼４７とロータ軸３２との間のディスクキャビティ３２ｃに流入してから、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間を経て、燃焼ガス流路４１ｐに流出する（Ｓ１：第三空冷工程）。第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間は、この抽気空気によりシールされ、この間から燃焼ガス流路４１ｐを流れる燃焼ガスＧがディスクキャビティ３２ｃ内に流入しない。

図５に示すように、ガスタービンロータ２の回転数Ｎが定格回転数Ｎｒになると、ガスタービンロータ２に接続されている発電機９と外部の電力系統とが接続される。この結果、ガスタービン出力ＰＷｘ、つまり発電機９からの電力が電力系統に供給され始める。発電機９から出力される電力は、電力計で計測される。制御器１００の燃料制御部１０１には、この電力計で計測された電力、つまりガスタービン出力ＰＷｘの他、外部からの負荷指令等が入力する。燃料制御部１０１は、ガスタービン出力ＰＷｘや負荷指令等に基づいて、燃焼器２０に供給する燃料の流量を定める。そして、燃料制御部１０１は、この燃料流量に基づいて、燃料調節弁２６に対して弁開度指令を出力する。制御器１００の部品温度制御部１０２は、燃料制御部１０１からガスタービン出力ＰＷｘを受け付け、このガスタービン出力ＰＷｘに基づいて、切替器７５を制御する。

部品温度制御部１０２は、ガスタービン出力ＰＷｘが予め定めた第一値ＰＷ１を超えたか否かを判断する（Ｓ２）。ガスタービン出力ＰＷｘが予め定めた第一値ＰＷ１を超えていなければ、部品温度制御部１０２は、切替器７５にバイパス状態を維持させる。つまり、部品温度制御部１０２は、第三空冷工程（Ｓ１）を継続する。一方、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えると、部品温度制御部１０２は、切替器７５に定常状態指令を出力し、図５に示すように、切替器７５を定常状態にする。切替器である三方弁７５が定常状態になると、第一開口７５ａと第二開口７５ｂとが連通し、第一開口７５ａと第三開口７５ｃとは連通しない。このため、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気の一部は、抽気空気として、抽気ライン６１を介して、翼環空気流路６５を流れる。この翼環空気流路６５を流れる抽気空気は、翼環４４と熱交換し、翼環４４を冷却する（Ｓ３：第一空冷工程）。このため、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超え、燃焼ガス流路４１ｐの入口における燃焼ガスの温度が高くなっても、熱膨張により翼環４４の内径が大きくなるのを抑制することができ、結果として、タービン車室４１の内径が大きくなるのを抑制することができる。

翼環空気流路６５を通った抽気空気は、部品導入ライン６６を介して、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７に導かれる。この抽気空気は、前述の第三空冷工程（Ｓ１）と同様、静翼４７に形成されている静翼空気流路４７ｐを通って、静翼４７とロータ軸３２との間のディスクキャビティ３２ｃに流入してから、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間を経て、燃焼ガス流路４１ｐに流出する（Ｓ４：第二空冷工程）。このため、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７は、この抽気空気により冷却される。さらに、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間は、この抽気空気によりシールされる。なお、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気である抽気空気の圧力は、例えば、４ｋＰａである。また、燃焼ガス流路４１ｐ中で第三段動翼列３３と第四段静翼列４６ａとの間の圧力は、例えば、２ｋＰａである。すなわち、抽気空気が流出する箇所の圧力は、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気である抽気空気の圧力より低い。

次に、部品温度制御部１０２は、ガスタービン出力ＰＷｘが０より大きく且つ予め定めた第二値ＰＷ２未満であるか否かを判断する（Ｓ５）。ガスタービン出力ＰＷｘが第二値ＰＷ２未満にならなければ、部品温度制御部１０２は、切替器７５に定常状態を維持させる。つまり、部品温度制御部１０２は、第一空冷工程（Ｓ３）及び第二空冷工程（Ｓ４）を継続する。一方、ガスタービン出力ＰＷｘが０より大きく且つ第二値ＰＷ２未満になると、部品温度制御部１０２は、切替器７５にバイパス状態指令を出力し、図５に示すように、切替器７５をバイパス状態にする。切替器７５である三方弁がバイパス状態になると、前述したように、第一開口７５ａと第三開口７５ｃとが連通し、第一開口７５ａと第二開口７５ｂとは連通しない。このため、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気の一部は、抽気空気として、抽気ライン６１、切替器７５、バイパスライン７１、部品導入ライン６６を介して、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７の静翼空気流路４７ｐに流れる（Ｓ６：第三空冷工程）。なお、第二値ＰＷ２は、第一値ＰＷ１よりも小さい値である。このように、切替器７５を定常状態からバイパス状態に切り替えるしきい値として、第一値ＰＷ１よりも小さい第二値ＰＷ２を用いるのは、切替器７５がハンチングするのを防ぐためである。

次に、部品温度制御部１０２は、ガスタービン出力ＰＷｘが０より大きく且つ第二値ＰＷ２未満であるか、第一値ＰＷ１を超えたか、０になったかを判断する（Ｓ７）。ガスタービン出力ＰＷｘが０より大きく且つ第二値ＰＷ２未満のままである場合、部品温度制御部１０２は、切替器７５にバイパス状態を維持させる。つまり、部品温度制御部１０２は、第三空冷工程（Ｓ６）を継続する。一方、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えた場合、部品温度制御部１０２は、切替器７５に定常状態指令を出力し、図５に示すように、切替器７５を定常状態にして、第一空冷工程（Ｓ３）及び第二空冷工程（Ｓ４）を実行する。また、ガスタービン出力ＰＷｘが０になった場合、部品温度制御部１０２は、切替器７５の制御を終了する。なお、切替器７５は、部品温度制御部１０２による切替器７５の制御が終了した後もバイパス状態を維持している。このため、ガスタービン１の起動開始前、切替器７５は、前述したように、バイパス状態になっている。

以上、本実施形態では、燃焼ガス流路４１ｐ中を燃焼ガスＧが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えている間、抽気ライン６１を介して、第一部品である翼環４４に抽気空気を導くことで、この翼環４４を冷却することができる。このため、燃焼ガス流路４１ｐ中を燃焼ガスが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えていても、本実施形態では、熱膨張によりタービン車室４１の内径が大きくなるのを抑制することができる。よって、本実施形態では、燃焼ガス流路４１ｐに燃焼ガスＧが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えている状態と、燃焼ガス流路４１ｐに燃焼ガスＧが流れていない状態とにおけるタービン車室４１の内径変化を抑えることができる。

従って、本実施形態では、チップクリアランスＣＣの変化を抑えることができ、結果として、ガスタービン１をホット起動させる場合のチップクリアランスＣＣを確保しつつも、定常クリアランスを小さくすることができる。

また、本実施形態では、圧縮機１０の最終圧縮段１９を経て圧縮機１０から吐出した高温高圧の圧縮空気ではなく、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａから圧縮空気を抽気空気として、第一部品である翼環４４に流す。このため、本実施形態では、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａからの圧縮空気を冷却器で冷却せずに、そのまま翼環４４の冷却用に用いることができる。

また、本実施形態における低圧部品（第二部品）は、第一部品の第一空気流路よりも軸方向下流側Ｄａｄに配置されている第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７である。すなわち、本実施形態における低圧部品（第二部品）は、中間圧縮段１９ａの出口における圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている静翼４７である。このため、本実施形態では、圧縮機１０からの圧縮空気を昇圧機で昇圧しなくても、第一部品である翼環４４を通った抽気空気を低圧部品である静翼４７に流して、この静翼４７を冷却することができる。

よって、本実施形態では、タービン車室４１の一部を構成する第一部品を冷却して、定常クリアランスと小さくすると共に、第一部品と異なる第二部品である低圧部品を冷却した上で、設備コストを抑えることができる。さらに、本実施形態では、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａから圧縮空気で第一部品及び低圧部品を冷却しているので、圧縮機１０の最終圧縮段１９を経て圧縮機１０から吐出した高温高圧の圧縮空気Ａｃｏｍを例えば燃焼用の空気として有効利用することができる。

なお、本実施形態では、切替器７５の状態を切り替えるしきい値のパラメータとして、ガスタービン出力ＰＷｘを用いている。しかしながら、ガスタービン出力と相関性を持つパラメータであれば、如何なるパラメータを用いてもよい。具体的には、燃焼器２０に供給する燃料流量や、燃焼ガス流路４１ｐの入口における燃焼ガスＧの温度等をパラメータとして用いてもよい。

「第二実施形態」
本発明に係るガスタービンの第二実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。

上記第一実施形態のガスタービン１では、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄに抽気ライン６１の第二端が接続され、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに部品導入ライン６６の第一端が接続されている。このため、上記第一実施形態のガスタービン１では、抽気空気は、翼環空気流路６５内を軸方向下流側Ｄａｄから軸方向上流側Ｄａｕに流れる。

一方、図６に示すように、本実施形態のガスタービン１ａでは、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに抽気ライン６１ａの第二端が接続され、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄに部品導入ライン６６ａの第一端が接続されている。このため、本実施形態のガスタービン１ａでは、抽気空気は、翼環空気流路６５内を軸方向下流側Ｄａｄから軸方向上流側Ｄａｕに流れる。なお、本実施形態のガスタービン１ａは、以上の点が第一実施形態のガスタービン１と異なっており、その他の点は第一実施形態のガスタービン１と同じである。

本実施形態では、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに抽気ライン６１ａの第二端が接続されているため、この抽気ライン６１ａの第一端と第二端との間の軸方向Ｄａの距離を短くすることができる。また、本実施形態では、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄに部品導入ライン６６ａの第一端が接続されているため、この部品導入ライン６６ａの第一端と第二端との間の軸方向Ｄａの距離を短くすることができる。このため、本実施形態では、各ライン６１ａ，６６ａの長さを短くすることができることから、第一実施形態よりも、設備コストを多少抑えることができる。

ここで、燃焼ガス流路４１ｐ内で燃焼ガスＧの温度変化、及び翼環空気流路６５内での抽気空気の温度変化について、図７を参照して説明する。なお、図７における横軸は、燃焼ガス流路４１ｐの入口を基準にした軸方向位置を示し、縦軸は温度を示す。

燃焼ガスＧの温度は、燃焼ガス流路４１ｐを軸方向下流側Ｄａｄに流れる連れて次第に低下する。このため、タービン車室４１の一部を構成する翼環４４の温度も、燃焼ガスＧの温度と同様に、燃焼ガス流路４１ｐを軸方向下流側Ｄａｄに流れる連れて次第に低下する。

第一実施形態のガスタービン１では、前述したように、抽気空気は、翼環空気流路６５内を軸方向下流側Ｄａｄから軸方向上流側Ｄａｕに流れる。すなわち、第一実施形態のガスタービン１では、抽気空気の流れが燃焼ガスＧの流れに対して対向流になる。第一実施形態での抽気空気の温度は、翼環空気流路６５内を軸方向下流側Ｄａｄから軸方向上流側Ｄａｕに流れるに従って、翼環４４との熱交換により、次第に上昇する。位置変化に伴う燃焼ガス及び翼環４４の温度変化量は、位置変化に伴う第一実施形態の抽気空気の温度変化よりも大きい。このため、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガスＧ及び翼環４４の温度との温度差Ｔｉ１よりも、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕの位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガス及び翼環４４の温度との温度差Ｔｏ１の方が大きくなる。このため、第一実施形態では、抽気空気と翼環４４との熱交換量が、抽気空気が翼環空気流路６５を流れるに従って大きくなる。

第二実施形態のガスタービン１ａでは、前述したように、抽気空気は、翼環空気流路６５内を軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れる。本実施形態での抽気空気の温度は、翼環空気流路６５内を軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れるに従って、翼環４４との熱交換により、上昇する。一方、燃焼ガスＧは、前述したように、軸方向下流側Ｄａｄへ流れ、しかも、軸方向下流側Ｄａｄへ流れるに従って次第にその温度が低下する。このため、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕの位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガス及び翼環４４の温度との温度差Ｔｉ２よりも、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガス及び翼環４４の温度との温度差Ｔｏ２の方が小さくなる。このため、第二実施形態では、抽気空気と翼環４４との熱交換量が、抽気空気が翼環空気流路６５を流れるに従って小さくなる。しかも、第二実施形態における翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガス及び翼環４４の温度との差Ｔｏ２は、以上で説明した各温度差（Ｔｉ１，Ｔｏ１，Ｔｉ２）のうち最小になる。

また、第二実施形態の翼環空気流路６５に抽気空気が流入する位置は、燃焼ガスＧ及び翼環４４の温度が最も高い位置である上に、抽気空気の温度が低いため、この翼環空気流路６５に流入した抽気空気の温度は、急激に上昇する。その後、この抽気空気の温度は、軸方向下流側Ｄａｄに流れるに従って次第に上昇する。但し、翼環空気流路６５に流入した直後の急激な温度上昇後における抽気空気の温度上昇率は、第一実施形態における翼環空気流路６５内を流れる抽気空気の温度上昇率よりも低い。このため、第二実施形態における翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄのみならず、この軸方向下流端Ｅｄを含む広い領域の各位置での抽気空気の温度と、軸方向Ｄａにおける同じ位置での燃焼ガス及び翼環４４の温度との差も、小さくなる。

従って、第一実施形態では、翼環空気流路６５の軸方向Ｄａの全域の各位置での抽気空気の温度と翼環４４の温度との温度差は、第二実施形態における翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄを含む領域の各位置での抽気空気の温度と翼環４４の温度との温度差よりも大きくなる。このため、第一実施形態では、抽気空気と翼環４４との熱交換量を、翼環空気流路６５の軸方向Ｄａの全域で、第二実施形態における翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄを含む領域よりも高めることができる。よって、第一実施形態では、翼環空気流路６５の軸方向Ｄａの全域で、翼環４４を効率的に冷却することができる。

以上、設備コストを抑える観点からは、第二実施形態の態様を採用することが好ましい。一方、翼環４４を効率的に冷却する観点からは、第一実施形態の態様を採用することが好ましい。このため、設備コストと翼環４４の効率的冷却との二つの観点から、いずれの実施形態の態様を採用するかを決定することが好ましい。

「第三実施形態」
本発明に係るガスタービンの第三実施形態について、図８を参照して説明する。

上記第一実施形態のガスタービン１では、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕの軸方向Ｄａにおける位置が、軸方向Ｄａで第一段静翼列４６が設けられている位置である。また、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａにおける位置が、軸方向Ｄａで第二段静翼列４６と第二段動翼列３３との間の位置である。

図８に示すように、本実施形態のガスタービン１ｂでは、翼環空気流路６５ｂの軸方向上流端Ｅｕの軸方向Ｄａにおける位置が、第一実施形態と同様、軸方向Ｄａで第一段静翼列４６が設けられている位置である。一方、翼環空気流路６５ｂの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａにおける位置は、軸方向Ｄａで第三段静翼列４６と第三段動翼列３３との間の位置である。すなわち、本実施形態のガスタービン１ｂでは、翼環空気流路６５ｂの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置を、第一実施形態の翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置よりも軸方向下流側Ｄａｄにズラしている。よって、本実施形態の翼環空気流路６５ｂの軸方向Ｄａの長さは、第一実施形態の翼環空気流路６５の軸方向Ｄａの長さより長い。なお、本実施形態のガスタービン１ｂは、以上の点が第一実施形態のガスタービン１と異なっており、その他の点は第一実施形態のガスタービン１と同じである。

以上のように、本実施形態では、翼環空気流路６５ｂの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置が、第一実施形態の翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置よりも軸方向下流側Ｄａｄにズレているため、第一実施形態よりも翼環４４の軸方向下流側Ｄａｄの部分を冷却することができる。

なお、本実施形態においても、第二実施形態のように、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに抽気ライン６１の第二端が接続され、翼環空気流路６５の軸方向下流端Ｅｄに部品導入ライン６６の第一端が接続されていてもよい。

また、本実施形態及び他の実施形態の翼環は、複数の部品で構成されてもよい。この場合、翼環空気流路は、翼環を構成する複数の部品にわたって形成されていてもよい。但し、翼環空気流路が翼環を構成する複数の部品にわたって形成されている場合、翼環を構成する複数の部品相互間の位置にシール構造を設ける必要がある。このため、翼環は、翼環空気流路が形成されている領域内では、軸方向Ｄａに関して一体形成品であることが、設備コスト等の観点から好ましい。なお、軸方向Ｄａに関して一体形成品であっても、ガスタービンの分解等の観点から、この一体形成品は、周方向Ｄｃに関して分割可能であることが好ましい。

「第四実施形態」
本発明に係るガスタービンの第四実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。

図９に示すように、本実施形態のガスタービン１ｃは、第一実施形態と同様、抽気ライン６１と、部品導入ライン６６とを有する。但し、本実施形態のガスタービン１ｃは、第一実施形態におけるバイパスライン７１及び切替器７５を有していない。さらに、本実施形態のガスタービン１ｃは、抽気ライン６１に設けられ、この抽気ライン６１を加熱する加熱器（加熱手段）８０を有する。

加熱器８０は、例えば、抽気ライン６１に沿って設けられている電気ヒータ８１と、この電気ヒータ８１を駆動させるヒータ駆動回路８２と、を有する。加熱器８０は、制御器１００ｃの部品温度制御部（冷却制御器、加熱制御器）１０２ｃからの指令で制御される。部品温度制御部１０２ｃからの指令は、ヒータ駆動回路８２に入力する。

図１０に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１ｃの部品温度調節方法について説明する。

部品温度制御部１０２ｃは、タービン３０の起動過程におけるタービンロータ３１の昇速開始のＸ時間前か否かを判断する（Ｓ１０）。この部品温度制御部１０２ｃは、外部から又は燃料制御部１０１からの情報に従ってこの判断を行う。部品温度制御部１０２ｃは、タービンロータ３１の昇速開始のＸ時間前になったと判断すると、図１１に示すように、加熱器８０に加熱状態指令を出力し、加熱器８０を加熱状態にする。すなわち、部品温度制御部１０２ｃは、加熱器８０により抽気ライン６１を加熱させる。ガスタービンロータ２は、一般的に、燃焼器２０への燃料供給停止した後も、ガスタービンロータ２の変形を抑えるために、低速度で回転している。このため、ガスタービン車室３内では、燃焼器２０への燃料供給が停止している状態でも、燃焼器２０へ燃料Ｆを供給しているときと同様のガス流れがある。但し、このガス流れの速度は、燃焼器２０へ燃料を供給しているときに比べて極めて小さい。このため、タービン３０が起動される前であっても、抽気ライン６１には翼環空気流路６５に向かって流れる空気流れがある。よって、タービン３０が起動される前であっても、加熱器８０により抽気ライン６１が加熱されると、空気が抽気ライン６１中で加熱されてから翼環空気流路６５に流入し、翼環４４を加熱する（Ｓ１１：加熱工程）。

タービンロータ３１が昇速し始めると、圧縮機１０の各圧縮段１９で順次空気が圧縮される。このため、中間圧縮段１９ａまでで圧縮された圧縮空気の一部は、抽気空気として、抽気ライン６１を介して、翼環４４の翼環空気流路６５に流入する。抽気ライン６１の一部は、この時点でも加熱器８０により加熱されているため、翼環４４は加熱される。翼環空気流路６５を通った抽気空気は、第一実施形態と同様に、部品導入ライン６６を介して、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７に導かれる。この抽気空気は、静翼４７に形成されている静翼空気流路４７ｐを通って、静翼４７とロータ軸３２との間のディスクキャビティ３２ｃに流入してから、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間を経て、燃焼ガス流路４１ｐに流出する。このため、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間は、この抽気空気によりシールされる。但し、この抽気空気は、加熱器８０により加熱されているため、第一実施形態のように、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の冷却用の空気として機能しない。

図１１に示すように、ガスタービンロータ２の回転数Ｎが定格回転数Ｎｒになると、ガスタービンロータ２に接続されている発電機９と外部の電力系統とが接続される。この結果、ガスタービン出力ＰＷｘ、つまり発電機９からの電力が電力系統に供給され始める。

部品温度制御部１０２ｃは、ガスタービン出力ＰＷｘが予め定めた第一値ＰＷ１を超えたか否かを判断する（Ｓ１２）。ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えていなければ、部品温度制御部１０２ｃは、加熱器８０に加熱状態を維持させる。つまり、部品温度制御部１０２ｃは、加熱工程（Ｓ１０）を継続する。このため、ガスタービン１ｃの起動過程で、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えるまでは、抽気空気が加熱されない場合と比べて、翼環４４の内径は大きくなる。一方、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えると、部品温度制御部１０２ｃは、加熱器８０に定常状態指令を出力し、図１１に示すように、加熱器８０を非加熱状態である定常状態にする。加熱器８０が定常状態になると、翼環空気流路６５には、加熱器８０で加熱されていない抽気空気が流れるようになる。この翼環空気流路６５を流れる抽気空気は、翼環４４と熱交換し、翼環４４を冷却する（Ｓ１３：第一空冷工程）。このため、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超え、燃焼ガス流路４１ｐの入口における燃焼ガスＧの温度が高くなっても、熱膨張による翼環４４の内径増大が抑制される。

翼環空気流路６５を通った抽気空気は、部品導入ライン６６を介して、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７に導かれる。この抽気空気は、静翼４７に形成されている静翼空気流路４７ｐを通って、静翼４７とロータ軸３２との間のディスクキャビティ３２ｃに流入してから、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間を経て、燃焼ガス流路４１ｐに流出する（Ｓ１４：第二空冷工程）。このため、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７は、この抽気空気により冷却される。さらに、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７の内側シュラウド４９ｉと、第三段動翼列３３を構成する動翼３４のプラットフォーム３６との間は、この抽気空気によりシールされる。

次に、部品温度制御部１０２ｃは、ガスタービン出力ＰＷｘが０になったか否かを判断する（Ｓ１５）。ガスタービン出力ＰＷｘが０になっていなければ、部品温度制御部１０２ｃは、加熱器８０に定常状態を維持させる。つまり、部品温度制御部１０２ｃは、第一空冷工程（Ｓ１３）及び第二空冷工程（Ｓ１４）を継続する。一方、ガスタービン出力ＰＷｘが０になっていれば、部品温度制御部１０２ｃは、加熱器８０の制御を終了する。

以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、燃焼ガス流路４１ｐ中を燃焼ガスＧが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えると、第一部品である翼環４４を冷却することができる。このため、燃焼ガス流路４１ｐ中を燃焼ガスＧが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えていても、本実施形態では、熱膨張によりタービン車室４１の内径が大きくなるのを抑制することができる。よって、本実施形態でも、燃焼ガス流路４１ｐに燃焼ガスＧが流れ且つガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えた以降の状態と、それ以前の状態とにおけるタービン車室４１の内径変化を抑えることができる。

さらに、本実施形態では、タービンロータ３１が高速回転し始める以前から、翼環４４を加熱して、翼環４４の内径を大きくするので、ガスタービン１ｃをホット起動させる場合でも、チップクリアランスＣＣが０又は極めて小さくなるのを抑制することができる。

従って、本実施形態では、ガスタービン１ｃをホット起動させる場合のチップクリアランスＣＣを確保しつつ、第一実施形態よりも定常クリアランスを小さくすることができる。

また、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、圧縮機１０で圧縮された空気を冷却する冷却器や、この空気を昇圧する昇圧機が不要なので、設備コストを抑えることができる。さらに、本実施形態でも、圧縮機１０の中間圧縮段１９ａから圧縮空気で第一部品及び低圧部品を冷却しているので、圧縮機１０の最終圧縮段１９を経て圧縮機１０から吐出した高温高圧の圧縮空気を例えば燃焼用の空気として有効利用することができる。

なお、本実施形態では、電気ヒータ８１を有する加熱器８０を用いている、しかしなら、熱を発するものであれば如何なるものを加熱器として用いてもよく、例えば、蒸気やガスタービン１ｃからの排気ガスを熱源とする加熱器として用いてもよい。また、本実施形態では、抽気ライン６１に加熱器８０を設けているが、第一部品である翼環４４に加熱器８０を設けてもよい。

また、本実施形態は、上記第一実施形態の変形例であるが、上記第二実施形態及び上記第三実施形態においても、本実施形態と同様に加熱器を設けてもよい。

「第五実施形態」
本発明に係るガスタービンの第五実施形態について、図１２を参照して説明する。

本実施形態のガスタービン１ｄは、第一実施形態と同様、抽気ライン６１（以下、第一抽気ライン６１とする）と、部品導入ライン６６とを有する。但し、本実施形態のガスタービン１ｄは、第一実施形態のバイパスライン７１及び切替器７５を有していない。さらに、本実施形態のガスタービン１ｄは、第二抽気ライン（高温空気ライン）８４と、切替器８５と、を有する。本実施形態では、これら第二抽気ライン８４及び切替器８５が翼環４４を加熱する加熱手段を構成する。

第二抽気ライン８４の第一端は、圧縮機車室１５中で、第一抽気ライン６１の第一端が接続されている位置よりも下流側の高圧圧縮段１９ｂの位置、又は中間車室５１に接続されている。このため、第二抽気ライン８４には、第一抽気ライン６１に流入する圧縮空気よりも温度及び圧力の高い圧縮空気が流入する。第二抽気ライン８４の第二端は、第一抽気ライン６１に接続されている。本実施形態の切替器８５は、三方弁である。この切替器８５は、第一抽気ライン６１と第二抽気ライン８４との接続位置に設けられている。この切替器８５は、第一抽気ライン６１に流入した圧縮空気である第一抽気空気を翼環空気流路６５に流入させる定常状態と、第二抽気ライン８４に流入した圧縮空気である第二抽気空気を翼環空気流路６５に流入させる加熱状態との間で切り替わる。切替器８５は、制御器１００ｄの部品温度制御部（冷却制御器、加熱制御器）１０２ｄからの指令で制御される。なお、この切替器８５は、三方弁でなくてもよく、例えば、二つの弁で構成することも可能である。

本実施形態では、部品温度制御部１０２ｄから切替器８５へ加熱状態指令を出力し、切替器８５が加熱状態になると、第二抽気ライン８４からの高温の第二抽気空気が翼環空気流路６５に流入する。このため、部品温度制御部１０２ｄから切替器８５へ加熱状態指令を出力されると、上記第四実施形態と同様に翼環４４を加熱する加熱工程が実行される。また、本実施形態では、部品温度制御部１０２ｄから切替器８５へ定常状態指令を出力し、切替器８５が定常状態になると、第一抽気ライン６１からの低温の第一抽気空気が翼環空気流路６５に流入する。このため、部品温度制御部１０２ｄから切替器８５へ定常状態指令を出力されると、上記第四実施形態と同様に翼環４４を冷却する冷却工程が実行される。

本実施形態の切替器８５は、上記第四実施形態の加熱器８０と同様に、ガスタービン１ｄの起動過程で、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えるまで、加熱状態になっている。また、本実施形態の切替器８５は、上記第四実施形態の加熱器８０と同様、ガスタービン出力ＰＷｘが第一値ＰＷ１を超えた以降、定常状態になる。

従って、本実施形態でも、上記第四実施形態と同様、ガスタービン１ｄをホット起動させる場合のチップクリアランスＣＣを確保しつつ、第一実施形態よりも定常クリアランスを小さくすることができる。但し、本実施形態では、タービン３０の起動過程におけるタービンロータ３１の昇速開始のＸ時間前から、切替器８５を加熱状態にしても、圧縮機ロータ１１が回転しない限り、高温の第二抽気空気が第二抽気ライン８４を流れないので、加熱工程は実行されない。

そこで、タービン３０の起動過程におけるタービンロータ３１の昇速開始のＸ時間前から、加熱工程を実行させたい場合には、圧縮機１０の起動停止動作とは独立して、高温の空気を発生する高温空気発生源からの空気を高温空気ラインで抽気ライン６１に導くとよい。

なお、本実施形態は、上記第一実施形態の変形例であるが、上記第二実施形態及び上記第三実施形態においても、本実施形態と同様に、第二抽気ライン８４（高温空気ライン）と、切替器８５とを設けてもよい。

「第六実施形態」
本発明に係るガスタービンの第六実施形態について、図１３を参照して説明する。

上記第一実施形態における部品導入ライン６６は、その第一端が翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに接続され、その第二端が第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７に接続されている。

一方、本実施形態のガスタービン１ｅにおける部品導入ライン６６ｅは、その第一端が第一実施形態と同様に翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに接続されているものの、その第二端が第四段動翼列３３ａを構成する複数の動翼３４に接続されている。すなわち、本実施形態において、第四段動翼列３３ａを構成する複数の動翼３４が低圧部品を成す。

第四段動翼列３３ａを構成する動翼３４には、動翼空気流路（第二空気流路）３４ｐが形成されている。この動翼空気流路３４ｐは、翼根の径方向内側Ｄｒｉの表面で開口し、ここから翼根３７及びプラットフォーム３６を経て、翼体３５まで延びている。よって、この動翼空気流路３４ｐに流入した空気は、燃焼ガス流路４１ｐに流出する。翼体３５中の動翼空気流路３４ｐは、複数の分岐して翼体３５の表面で開口している。部品導入ライン６６ｅの第二端は、この動翼空気流路３４ｐにおける翼根３７側の開口に接続されている。本実施形態における部品導入ライン６６ｅの流路は、使い回し配管６７ｅ内の流路、及びロータ空気流路（第三空気流路）６９により形成される。使い回し配管６７ｅは、翼環空気流路６５の軸方向上流端Ｅｕに接続されていると共に、タービンロータ３１の軸方向下流端に接続されている。ロータ空気流路６９は、タービンロータ３１の下流端で開口し、軸線Ａｒ上を軸方向上流側Ｄａｕに向かって延びる主流路６９ａと、主流路６９ａから分岐し、第四段動翼列３３ａを構成する複数の動翼３４の翼根３７まで延びる複数の分岐流路６９ｂと、を有する。使い回し配管６７ｅ内の流路は、このロータ空気流路６９の主流路６９ａと連通している。なお、使い回し配管６７ｅと、回転するタービンロータ３１の軸方向下流端とは、非接触である。従って、使い回し配管６７ｅとタービンロータ３１の軸方向下流端とが接続されているとは、使い回し配管６７ｅからの空気がタービンロータ３１のロータ空気流路６９に流入し得る状態になっていることを意味する。

本実施形態では、部品導入ライン６６ｅに流入した抽気空気より、第四段動翼列３３ａを構成する複数の動翼３４を冷却することができる。

なお。本実施形態は、上記第一実施形態の変形例であるが、上記第二〜第五実施形態においても、本実施形態と同様、第四段動翼列３３ａを構成する複数の動翼３４を低圧部品としてもよい。

「第七実施形態」
本発明に係るガスタービンの第七実施形態について、図１４を参照して説明する。

図１４に示すように、本実施形態のガスタービン１ｆでは、翼環空気流路６５ｆの軸方向上流端Ｅｕの軸方向Ｄａにおける位置が、第一実施形態と同様、軸方向Ｄａで第一段静翼列４６が設けられている位置である。一方、翼環空気流路６５ｆの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａにおける位置は、軸方向Ｄａで第四段動翼列３３ａが設けられている位置である。すなわち、本実施形態のガスタービン１ｆでは、翼環空気流路６５ｆの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置を、第一実施形態及び第三実施形態の翼環空気流路６５，６５ｂの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置よりも軸方向下流側Ｄａｄにズラしている。よって、本実施形態の翼環空気流路６５ｆの軸方向Ｄａの長さは、第一実施形態及び第三実施形態の翼環空気流路６５，６５ｂの軸方向Ｄａの長さより長い。なお、本実施形態のガスタービン１ｆは、以上の点が第一実施形態のガスタービン１と異なっており、その他の点は第一実施形態のガスタービン１と同じである。

以上のように、本実施形態では、翼環空気流路６５ｆの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置が、第一実施形態及び第三実施形態の翼環空気流路６５，６５ｂの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａの位置よりも軸方向下流側Ｄａｄにズレているため、第一実施形態及び第三実施形態よりも翼環４４の軸方向下流側Ｄａｄの部分を冷却することができる。

ところで、本実施形態では、以上のように、翼環空気流路６５ｆの軸方向下流端Ｅｄの軸方向Ｄａにおける位置が、軸方向Ｄａで第四段動翼列３３ａが設けられている位置である。このため、低圧部品（第二部品）である、第四段静翼列４６ａを構成する複数の静翼４７が、軸方向Ｄａで、翼環空気流路６５ｆが存在している領域内に配置されていることになる。よって、低圧部品は、以上の各実施形態のように、翼環空気流路よりも、軸方向下流側Ｄａｄに配置されていなくても、中間圧縮段１９ａの出口における圧縮空気の圧力より低い環境下に配置されていればよい。

なお。本実施形態は、上記第一実施形態の変形例であるが、上記第二実施形態、第四〜第六実施形態においても、本実施形態と同様に、翼環空気流路の軸方向下流端Ｅｄの位置を軸方向下流側Ｄａｄにズラしてもよい。

「第八実施形態」
本発明に係るガスタービンの第八実施形態について、図１５を参照して説明する。

本実施形態のガスタービン１ｇは、第七実施形態のガスタービン1ｆの変形例である。第七実施形態における低圧部品（第二部品）は、翼環４４の翼環空気流路６５ｆよりも軸方向下流側Ｄａｄに配置されている第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７のみである。

本実施形態の低圧部品（第二部品）は、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７、第三段静翼列４６ｂを構成する静翼４７、及び第三段動翼列３３ｂの径方向外側Ｄｒｏに配置されている分割環４２である。低圧部品を構成する以上の部品は、いずれも、中間圧縮段１９ａの出口における圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている。

本実施形態のタービン車室４１の構成部品である車室本体４５は、軸線Ａｒを中心として筒状の胴部４１ａと、胴部４１ａの内周面から軸方向内側Ｄｒｉに延びる複数の仕切部４４ｂと、を有する。複数の仕切部４４ｂは、軸方向Ｄａに間隔をあけて、軸方向Ｄａに並んでいる。各仕切部４４ｂの径方向内側Ｄｒｉの端には、翼環４４が取り付けられている。径方向Ｄｒにおける車室本体４５の胴部４１ａと翼環４４との間の空間は、複数の仕切部４４ｂにより複数の空間に仕切られている。本実施形態では、径方向Ｄｒにおける胴部４１ａと翼環４４との間には、例えば、四つの仕切部４４ｂが存在する。本実施形態では、径方向における胴部４１ａと翼環４４との間が、この四つの仕切部４４ｂにより、三つの空間が形成されている。四つの仕切部４４ｂのうち、最も軸方向上流側Ｄａｕの第一仕切部４４ｂ１と、この第一仕切部４４ｂ１に対して軸方向下流側Ｄａｄに隣接する第二仕切部４４ｂ２との間が第一空間Ｓ１を成す。また、第二仕切部４４ｂ２と、この第二仕切部４４ｂ２に対して軸方向下流側Ｄａｄに隣接する第三仕切部４４ｂ３との間が第二空間Ｓ２を成す。また、第三仕切部４４ｂ３と、最も軸方向下流側Ｄａｄの第四仕切部４４ｂ４との間が第三空間Ｓ３を成す。

部品導入ライン６６の一部を構成する使い回し配管６７は、第三空間Ｓ３に連通している。第三空間Ｓ３の径方向内側Ｄｒｉの位置には、第四段静翼列４６ａが存在する。翼環４４には、この翼環４４の外周面中で第三空間Ｓ３を画定する面から、この翼環４４の内周面に貫通して、第四段静翼列４６ａに向う翼環第一貫通孔６８ａが形成されている。第三仕切部４４ｂ３には、軸方向Ｄａに貫通する仕切部貫通孔６８ｂが形成されている。第二空間Ｓ２の径方向内側Ｄｒｉの位置には、第三段静翼列４６ｂと、この第三段静翼列４６ｂの軸方向下流側Ｄａｄに配置されている分割環４２とが存在する。翼環４４には、この翼環４４の外周面中で第二空間Ｓ２を画定する面から、この翼環４４の内周面に貫通して第三段静翼列４６ｂに向う翼環第二貫通孔６８ｃが形成されている。さらに、翼環４４には、この翼環４４の外周面中で第二空間Ｓ２を画定する面から、この翼環４４の内周面に貫通して分割環４２に向う翼環第三貫通孔６８ｄが形成されている。第三空間Ｓ３、翼環第一貫通孔６８ａ、第二空間Ｓ２、翼環第二貫通孔６８ｃ、及び翼環第三貫通孔６８ｄは、部品導入ライン６６の流路の一部である車室空気流路６８ｇを構成する。

部品導入ライン６６の一部を構成する使い回し配管６７からの抽気空気は、第三空間Ｓ３内に流入する。第三空間Ｓ３内に流入した抽気空気の一部は、翼環第一貫通孔６８ａを経て、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７内に導かれ、この静翼４７を冷却する。第三空間Ｓ３内に流入した抽気空気の残りは、第三仕切部４４ｂ３の仕切部貫通孔６８ｂを経て、第二空間Ｓ２内に流入する。第二空間Ｓ２内に流入した抽気空気の一部は、翼環第二貫通孔６８ｃを経て、第三段静翼列４６ｂを構成する静翼４７内に導かれ、この静翼４７を冷却する。第二空間Ｓ２内に流入した抽気空気の残りは、翼環第三貫通孔６８ｄを経て、分割環４２内に導かれ、この分割環４２を冷却する。

以上のように、部品導入ライン６６を流れる抽気空気により冷却される低圧部品は、一種類の部品のみならず、複数種類の部品であってもよい。

なお、本実施形態では、第四段静翼列４６ａを構成する静翼４７、第三段静翼列４６ｂを構成する静翼４７、及び第三段動翼列３３ｂの径方向外側Ｄｒｏに配置されている分割環４２を、低圧部品としている。しかしながら、これらの部品から一種類、又は二種類の部品を削除してもよい。また、逆に、例えば、第二段静翼列４６を構成する静翼４７や、この第二段動翼列３３の径方向外側Ｄｒｏに配置されている分割環４２も低圧部品としてもよい。但し、この場合、これらの部品が中間圧縮段１９ａの出口における圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている必要がある。

また、本実施形態は、上記第七実施形態の変形例であるが、上記第一〜第六実施形態においても、本実施形態と同様に、複数種類の部品を低圧部品としてもよい。

本発明の一態様によれば、設備コストを抑えつつも、高温高圧の圧縮空気の有効利用を図ることができる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ：ガスタービン
２：ガスタービンロータ
３：ガスタービン車室
９：発電機
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１２：ロータ軸
１３：動翼列
１４：動翼
１５：圧縮機車室
１６：静翼列
１７：静翼
１９：圧縮段
１９ａ：中間圧縮段
１９ｂ：高圧圧縮段
２０：燃焼器
２５：燃料ライン
２６：燃料調節弁
３０：タービン
３１：タービンロータ
３２：ロータ軸
３２ｃ：ディスクキャビティ
３３：動翼列
３３ａ：第四段動翼列
３４：動翼（低圧部品）
３４ｐ：動翼空気流路（第二空気流路）
３５：翼体
３６：プラットフォーム
３７：翼根
４１：タービン車室
４１ａ：胴部
４１ｐ：燃焼ガス流路
４２：分割環
４３：遮熱環
４４：翼環（第一部品）
４４ｂ：仕切部
４５：車室本体
４６：静翼列
４６ａ：第四段静翼列
４６ｂ：第三段静翼列
４７：静翼（低圧部品）
４７ｐ：静翼空気流路（第二空気流路）
４８：翼体
４９ｏ：外側シュラウド
４９ｉ：内側シュラウド
５１：中間車室
５２：排気室
６１,６１ａ：抽気ライン
６５，６５ｂ，６５ｆ：翼環空気流路（第一空気流路、第一領域）
６６，６６ａ，６６ｅ：部品導入ライン
６７：使い回し配管
６８，６８ｇ：車室空気流路
６９：ロータ空気流路
７１：バイパスライン
７５：切替器（三方弁）
８０：加熱器
８１：電気ヒータ
８２：ヒータ駆動回路
８４：第二抽気ライン（高温空気ライン）
８５：切替器
１００，１００ｃ，１００ｄ：制御器
１０２，１０２ｃ，１０２ｄ：部品温度制御部（冷却制御器及び／又は加熱制御器）

Claims

複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、
を備え、
前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品は、前記第一部品内の前記第一空気流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、
前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、
前記タービンを構成する部品であって前記低圧部品を含む部品により、前記第二空気流路を流れた前記抽気空気を、前記タービン中で前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路中に流出させる流路が形成され、
前記部品導入ラインは、第一端が前記第一部品に接続され、前記第一部品を通った前記抽気空気が流れる使い回し配管を有し、
前記使い回し配管の第二端は、前記タービン車室外から前記タービン車室に接続される、
ガスタービン。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、
を備え、
前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、
前記低圧部品は、前記第一部品内の前記第一空気流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、
前記抽気ラインは、前記第一空気流路の軸方向下流端に接続され、
前記部品導入ラインは、前記第一空気流路の軸方向上流端に接続されている、
ガスタービン。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、
を備え、
前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、
前記タービンロータは、前記軸線を中心として前記軸方向に延びるロータ軸と、前記軸方向に間隔をあけて並んでいる複数の動翼列と、を有し、
前記低圧部品は、複数の前記動翼列のうち、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている少なくとも一の動翼列を構成する複数の動翼であり、
前記ロータ軸には、前記ロータ軸の軸方向の端から、前記低圧部品を構成する複数の前記動翼にまで延びる第三空気流路が形成され、
前記部品導入ラインは、前記ロータ軸の前記第三空気流路を含む、
ガスタービン。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気し、前記タービン車室の一部を構成する第一部品に前記抽気空気を導く抽気ラインと、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品に、前記第一部品を通った前記抽気空気を導く部品導入ラインと、
を備え、
前記第一部品内には、前記軸線が延びる軸方向に延び、前記抽気ラインからの前記抽気空気が流れる第一空気流路が形成され、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品には、前記部品導入ラインからの前記抽気空気が流れる第二空気流路が形成されており、
前記抽気ラインと前記部品導入ラインとに接続され、前記第一空気流路をバイパスさせて、前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記部品導入ラインに導くバイパスラインと、
前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記第一空気流路に流入させる定常状態と、前記抽気ラインに流入した前記抽気空気を前記バイパスライン及び前記部品導入ラインを経て前記低圧部品に流入させるバイパス状態との間で切り替わる切替器と、
を備える、
ガスタービン。
請求項４に記載のガスタービンにおいて、
前記タービンの起動後、前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値になるまで、前記切替器に対してバイパス状態になるよう指令を出力し、前記出力相関値が前記第一値を超えると、前記切替器に対して前記定常状態になるよう指令を出力する冷却制御器を備える、
ガスタービン。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、
を実行し、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品は、前記第一部品内で前記抽気空気が流れる流路よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置され、
前記第二部品中を流れた前記抽気空気を、前記タービン中で前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路中に流出させ、
前記第一空冷工程では、第一端が前記第一部品に接続され、第二端が前記タービン車室外から前記タービン車室に接続される使い回し配管の中に前記第一部品を通った前記抽気空気が流れる、
ガスタービンの部品温度調節方法。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、
を実行し、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記低圧部品は、前記第一部品中で前記抽気空気が流れる第一領域よりも、前記燃焼ガスが流れる側である軸方向下流側に配置されて、
前記第一空冷工程では、前記第一部品内で、軸方向上流側に前記抽気空気を流す、
ガスタービンの部品温度調節方法。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、
を実行し、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記タービンロータは、前記軸線を中心として軸方向に延びるロータ軸と、前記軸方向に間隔をあけて並んでいる複数の動翼列と、を有し、
前記低圧部品は、複数の前記動翼列のうち、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている少なくとも一の動翼列を構成する複数の動翼である、
ガスタービンの部品温度調節方法。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、
を実行し、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値を超えると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を実行し、
前記タービンの起動後に前記出力相関値が前記第一値になるまで、前記中間圧縮段からの抽気空気を前記第一部品を経ずに前記低圧部品に流す第三空冷工程を実行する、
ガスタービンの部品温度調節方法。
複数の圧縮段を有し、各圧縮段で空気を順次圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆う筒状のタービン車室と、前記タービン車室の内周側に固定されている複数の静翼列と、を有するタービンと、
を備えるガスタービンの部品温度調節方法において、
複数の前記圧縮段のうちの中間圧縮段から圧縮空気を抽気空気として抽気して、前記タービン車室の一部を構成する第一部品中に前記抽気空気を流す第一空冷工程と、
前記タービンを構成する部品のうちで前記第一部品と異なる第二部品中に、前記第一部品を通った抽気空気を流す第二空冷工程と、
を実行し、
前記第二部品は、前記中間圧縮段の出口における前記圧縮空気の圧力より低い圧力環境下に配置されている低圧部品であり、
前記ガスタービンの出力、又は前記出力に相関性を有するパラメータである出力相関値が第一値を超えると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を実行し、
前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程の実行中に、前記出力相関値が前記第一値より小さい第二値未満になると、前記第一空冷工程及び前記第二空冷工程を中止し、前記中間圧縮段からの抽気空気を前記第一部品を経ずに前記低圧部品に流す第三空冷工程を実行する、
ガスタービンの部品温度調節方法。
請求項９又は１０に記載のガスタービンの部品温度調節方法において、
前記第三空冷工程では、前記低圧部品を通った前記抽気空気を、前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路に流出させる、
ガスタービンの部品温度調節方法。