轴流压缩机以及轴流压缩机的运转方法技术

本发明专利技术提供一种轴流压缩机以及轴流压缩机的运转方法，在具有对吸气喷雾液滴的中间冷却效果的轴流压缩机的额定运转时，抑制中间级动叶片前端部和壳体内壁面之间的间隙缩小，可靠性优异。一种燃气轮机轴流压缩机，具备向压缩前或压缩中的动作流体供给液滴的单元，并具有以上述液滴在上述压缩机内蒸发的方式构成的多个级，上述燃气轮机轴流压缩机在上述压缩机的壳体上具有空腔，该空腔由上述壳体和包围上述压缩机的多级动叶片的周围且在内部形成压缩流道的内侧壳体构成，并具备能够将比上述空腔更靠下游侧的压缩空气供给到上述空腔的流道。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，在具有对吸气喷雾液滴的中间冷却效果的轴流压缩机的额定运转时，抑制中间级动叶片前端部和壳体内壁面之间的间隙缩小，可靠性优异。一种燃气轮机轴流压缩机，具备向压缩前或压缩中的动作流体供给液滴的单元，并具有以上述液滴在上述压缩机内蒸发的方式构成的多个级，上述燃气轮机轴流压缩机在上述压缩机的壳体上具有空腔，该空腔由上述壳体和包围上述压缩机的多级动叶片的周围且在内部形成压缩流道的内侧壳体构成，并具备能够将比上述空腔更靠下游侧的压缩空气供给到上述空腔的流道。【专利说明】
本专利技术涉及具有吸气喷雾的燃气轮机用或者生产用的轴流压缩机及其运转方法。
技术介绍
例如，在夏季等的燃气轮机的运转中，因气温高的情况下吸气密度低而使燃气轮机的输出下降。对于该输出降低，例如存在通过对压缩机的吸入空气喷雾水等的液滴使吸气密度上升，并通过吸气冷却的效果来提高燃气轮机输出的方法。再有，在使该液滴的喷雾量增加并向压缩机内部导入液滴的情况下，通过中间冷却的效果使压缩动力下降以提高燃气轮机的效率。与该气流一起被输送至压缩机内部的微小的液滴一边通过动叶片列间、静叶片列间一边蒸发至级的饱和温度，在其蒸发潜热的作用下使动作流体的温度降低。因为在多级轴流压缩机中液滴从压缩机的上游侧开始气化而使主流温度下降，所以形成与在压缩机上游侧叶片列负载降低而在其相反侧的下游侧叶片列负载增加的、相对于流动方向通常的运转负载分布不同的分布。一般地，在燃气轮机的部分负载运转中，因为压缩机下游侧的叶片列负载相比上游侧变大，所以部分负载时若喷雾液滴则使下游侧叶片列负载进一步增加，因此存在使叶片列可靠性下降的可能性。因此，液滴的喷雾开始于燃气轮机到达额定负载的稳定运转时。另外，在压缩机中，壳体的内壁面和动叶片的外周部之间的间隙在转子以及动叶片和壳体之间的热膨胀差的作用下变化，若壳体的热膨胀比转子大则动叶片前端的间隙变大而使压缩机的效率显著下降。相反地，若转子、动叶片的热膨胀比壳体的热膨胀大太多则动叶片和壳体内壁面接触而有可能损伤动叶片前端。在一般的简单循环燃气轮机压缩机中，考虑该热膨胀差而将动叶片前端间隙设定为最适于额定运转时。但是，在对燃气轮机的吸气喷雾大量液滴而进行中间冷却的压缩机中，由于额定运转时喷雾液滴，因此产生壳体的热变形和一般的简单循环燃气轮机完全不一样的现象。在简单循环燃气轮机的动叶片前端间隙的控制中，由于压缩机的壳体和转子以及动叶片的热膨胀差在压缩机的下游级的高温区域达到最大，因此作为该动叶片前端间隙的控制结构，例如存在专利文献I所示的控制结构。在专利文献I中，公开了通过用从压缩机的中间级抽气的抽气空气将压缩机的内侧壳体相比周围进行冷却，从而使压缩机的轴方向的温度梯度变小，控制壳体内壁面和动叶片前端之间的间隙的技术。专利文献专利文献1:日本特开2004-3492号公报上述技术所记载的简单循环燃气轮机的额定运转时的压缩机壳体的热变形与喷雾大量液滴进行中间冷却的压缩机的额定运转时的壳体的热变形有较大不同，对其差异进行说明。首先，在简单循环燃气轮机中，流经压缩机内部的主流的温度在因压缩作用引起的焓增加的作用下，后级侧相比前级侧(大概为大气温度)达到大约400°C?450°C的高温。由此，壳体的后级侧相比前级侧热膨胀变大。另一方面，在对吸入空气喷雾大量液滴的压缩机中，因为相对于压缩机的流动方向从上游侧开始在中间级液滴堆积于壳体，所以壳体急剧地被冷却，抑制中间级的壳体的热膨胀。由此，存在转子或动叶片的热膨胀比壳体的热膨胀大的可能性。由于在压缩机的后级侧液滴完全蒸发，因此壳体通过液滴附着而被冷却的可能性较低。由此，在专利文献I的技术中，由于未考虑具有对压缩机的吸气喷雾液滴的中间冷却效果的轴流压缩机，因此在进行吸气喷雾的情况下，在压缩机的中间级，动叶片前端部和壳体的内壁面之间的间隙变小，存在动叶片前端部与壳体内壁面接触而使动叶片前端部损伤的危险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轴流压缩机及其运转方法，在具有对吸气喷雾液滴的轴流压缩机的额定运转时，抑制中间级动叶片前端部和壳体内壁面之间的间隙缩小，可靠性优异。为实现上述目的，本专利技术的轴流压缩机具备向压缩机的动作流体供给液滴的液滴供给单元和形成供上述动作流体流下的流道的壳体，并具有多个由连续的一个动叶片列和一个动叶片列构成的级，上述液滴在上述压缩机内蒸发，该轴流压缩机的特征在于，在上述壳体上具有空腔，上述空腔由外侧壳体和包围多级动叶片列的周围且在内部形成上述动作流体的流道的内侧壳体形成，具备用于将比上述内侧壳体的形成上述空腔的区域更靠下游侧的上述动作流体供给到上述空腔的流道。本专利技术的效果如下。根据本专利技术，能够提供一种轴流压缩机及其运转方法，在对吸气喷雾液滴的轴流压缩机额定运转时，抑制中间级动叶片前端部和壳体内壁面之间的间隙缩小，可靠性优异。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的实施方式之一的具备吸气喷雾的燃气轮机系统的构成图。图2是本专利技术的实施方式之一的轴流压缩机的子午面剖视图。图3是本专利技术的实施方式之一的轴流压缩机的子午面剖视图。图4是本专利技术的实施方式之一的轴流压缩机的子午面剖视图。图5是本专利技术的实施方式之一的控制系统构成图。图6是本专利技术的实施方式之一的控制系统构成图。图中:1一压缩机,2—燃烧器，3—润轮机,4一发电机，5—旋转轴，11一空气，12—高压空气，13—燃料，14一高温燃烧气体，15—排气，31—吸气管道，32—喷雾嘴，33—吸气静压箱，51—动叶片列，52—转子，53—静叶片列，54—壳体，55—入口引导叶片，56—可变静叶片机构，57—中间级动叶片列，61—动叶片前端，62—外侧环状壳体，63—内侧环状壳体，64、65 —空腔，71—冷却空气抽气配管，72、73、74—高温、高压空气供给通道，81、82—阀，83—动叶片前端间隙测量传感器，84—控制器，85—温度测量传感器，91、92 —收发通道。【具体实施方式】图1概要地表示具备吸气喷雾的燃气轮机系统的整体构成图。以下，使用图1对具备吸气喷雾的燃气轮机系统的构成例进行说明。燃气轮机系统由将空气压缩而生成高压空气的压缩机1、使压缩空气和燃料混合并燃烧的燃烧器2以及通过高温的燃烧气体进行旋转驱动的涡轮机3组成。压缩机I和涡轮机3通过旋转轴5与发电机4连接。接下来，对动作流体的流动进行说明。作为动作流体的空气11流入压缩机1，一边被压缩机压缩一边作为高压空气12流入燃烧器2。在燃烧器2内使高压空气12和燃料13混合并燃烧，生成高温的燃烧气体14。燃烧气体14使涡轮机3旋转后，作为废气15向系统外排出。发电机4被通过连接压缩机和涡轮机的旋转轴5传递来的涡轮机的旋转动力驱动。在燃气轮机系统一般所使用的体积流量一定的定转数压缩机中，在夏季等吸气温度高的情况下，由于空气密度变小而使吸入空气的质量流量降低，因此与之相应，在燃烧器内燃烧的燃料流量也不得不降低。即，存在压缩机的吸气温度越变高，燃气轮机的输出越下降的问题。因此，存在在通过对压缩机的吸气喷洒水等的液滴的吸气冷却的效果作用下使燃气轮机输出提高的方法。作为吸气冷却的方法，存在在吸气管道上设置媒介式吸气冷却器，并通过吸入的空气经过吸气冷却器以使吸气温度下降的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴流压缩机，其构成为，具备向压缩机的动作流体供给液滴的液滴供给单元和形成供上述动作流体流下的流道的壳体，并具有多个由连续的一个动叶片列和一个静叶片列构成的级，上述液滴在上述压缩机内蒸发，上述轴流压缩机的特征在于，在上述壳体上具有空腔，上述空腔由外侧壳体和包围多级上述动叶片列的周围且在内部形成上述动作流体的流道的内侧壳体形成，具备流道，该流道用于将比上述内侧壳体的形成上述空腔的区域更靠下游侧的上述动作流体供给到上述空腔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥康雄，森崎哲郎，明连千寻，川村康太，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP