[發明專利]燃氣輪機及燃氣輪機的運轉方法

有效

• 申請號: 201410007112.X
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN103758578A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 高村啟太;橋本真也;由里雅則
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F01D5/08
• 分類號: F01D5/08;F02C7/141;F02C7/18
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

本申請為2010年12月30日提交的、申請號為200980125435.6的、發明名稱為“燃氣輪機及燃氣輪機的運轉方法”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機及燃氣輪機的運轉方法，更詳細而言，涉及冷卻渦輪側的動葉片的燃氣輪機及燃氣輪機的運轉方法。

背景技術

目前，作為從使空氣和燃料燃燒的燃燒氣體獲取能量的裝置存在有燃氣輪機。燃氣輪機利用通過使燃料和壓縮后的空氣燃燒而產生的燃燒氣體的能量使渦輪旋轉而從轉子輸出旋轉能量。但是，為了在高溫的狀態下向渦輪供給上述燃燒氣體，接受上述高溫燃燒氣體的渦輪的動葉片也暴露于高溫氛圍中。因此，例如在專利文獻1中，公開有經由沿轉子的中心軸設置的孔即中心孔從冷卻用空氣的供給源即壓縮機側向冷卻用空氣的供給對象即上述動葉片供給空氣，冷卻上述動葉片的燃氣輪機。

專利文獻1：日本特開昭61－226502號公報

專利文獻2：日本特公昭59－41001號公報

專利文獻3：日本特開平11－117702號公報

專利文獻1所記載的技術中，經由轉子的中心孔由壓縮機壓縮的空氣經由內部通路而從壓縮機側向渦輪側流動，作為冷卻用空氣向上述動葉片供給。但是，在專利文獻1所記載的技術中，從壓縮機的旋轉部件即圓盤將一部分空氣向位于壓縮機主體的內方的腔室側抽出，且經過內部通路向動葉片側通路供給，因此，不易于在運轉中途調節抽出空氣量。因此，可能會從壓縮機抽出用于在燃氣輪機的最大負荷運轉時冷卻動葉片所需的流量以上的冷卻用空氣，其結果，可能降低燃氣輪機的熱效率。

另外，專利文獻2所記載的技術和專利文獻1所記載的技術相同，從壓縮機側經過內部通路向動葉片側供給空氣，具有同樣的問題點。另外，專利文獻3所記載的技術中，從渦輪側的轉子軸端側供給冷卻介質，但其為以冷卻介質的回收為前提的系統，和本申請的目的不同。

另外，通常，由于燃氣輪機的負荷，動葉片的冷卻所需的冷卻用空氣量不同。在燃氣輪機高負荷運轉的情況下，將高壓空氣向動葉片側供給，需要確保必要空氣量，提高冷卻能力。在低負荷運轉的情況下，由于需要減小冷卻用空氣量，因此供給較低壓的空氣，需要抑制不必要的空氣的消耗，且需要抑制燃氣輪機的熱效率的降低。上述專利文獻中，對于相對于這種渦輪負荷變動的空氣量的調整單元沒有任何公開。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供能夠抑制熱效率的降低的燃氣輪機。

根據本發明一方面，提供一種燃氣輪機，具備：軸方向通路，沿作為旋轉軸的轉子的中心軸設于以所述中心軸為旋轉軸旋轉的旋轉部件上，并且使冷卻用空氣在沿所述轉子的旋轉軸的方向上流動；徑方向通路，所述徑方向通路為如下所述的通路：從所述轉子的中心朝向外側設于所述旋轉部件上，由此壓縮所述冷卻用空氣，并且一側的端部與所述軸方向通路連通，另一側的端部與所述旋轉部件的外部連通，且朝向所述旋轉部件的周方向設置有多個；及外部通路，具備空氣量調整單元，所述外部通路的一側的端部與取入空氣的空氣源連通，另一側的端部與所述徑方向通路連通而導入所述冷卻用空氣。

根據本發明其它方面，提供一種燃氣輪機的運轉方法，根據燃氣輪機的負荷切換所述空氣源，所述燃氣輪機具備：軸方向通路，沿作為旋轉軸的轉子的中心軸設于以所述中心軸為旋轉軸旋轉的旋轉部件上，并且使冷卻用空氣在沿所述轉子的旋轉軸的方向上流動；徑方向通路，所述徑方向通路為如下所述的通路：從所述轉子的中心朝向外側設于所述旋轉部件上，由此壓縮所述冷卻用空氣，并且一側的端部與所述軸方向通路連通，另一側的端部與所述旋轉部件的外部連通，且朝向所述旋轉部件的周方向設置有多個；及外部通路，由一側的端部與取入空氣的空氣源連通而導入所述冷卻用空氣、另一側的端部經由軸端密封部與所述徑方向通路連通的多個通路構成，具備切換所述空氣源的切換單元。

根據本發明的燃氣輪機的運轉方法，能夠根據燃氣輪機的負荷選擇冷卻空氣的空氣源，因此能夠根據運轉狀況采用適宜的空氣，能夠抑制燃氣輪機整體的熱效率的降低。

附圖說明

圖1是實施方式1的燃氣輪機系統的整體圖；

圖2是實施方式1的燃氣輪機3的概略構成圖；

圖3是示意性表示位于實施方式1的燃氣輪機的后方段的動葉片之一例的剖面圖；

圖4是示意性說明冷卻用空氣流動的通路的剖面圖；

圖5A是以包含中心軸的面切開實施方式1的旋流器并示意性表示的剖面圖；

圖5B是以圖5A的A－A面切開實施方式1的旋流器并示意性表示的剖面圖；