燃气轮机制造技术

在涡轮机(30)的转子轴(32)形成有：轴向通路(45)、强制旋涡通路(46)、第一叶栅通路(47)以及第二叶栅通路(48)。轴向通路(45)供来自压缩机的抽气口(16)的冷却空气流入，在轴向(Da)延伸。强制旋涡通路(46)与轴向通路(45)连接，从与轴向通路(45)的连接部向相对于轴线(Ar)的径向外侧延伸。第一叶栅通路(47)与强制旋涡通路(46)的径向外侧的端部连接，将冷却空气引导至多个动叶栅中的第一动叶栅(33b)。第二叶栅通路(48)与强制旋涡通路(46)的径向外侧的端部连接，将冷却空气引导至多个动叶栅中的第二动叶栅(33c)。

gas turbine

The rotor shaft (32) of the turbine (30) is formed with an axial passage (45), a forced vortex passage (46), a first cascade path (a) and a second cascade path (48). The axial passage (45) flows into the cooling air from the air outlet (16) of the compressor, extending in the axial direction (Da). The forced vortex path (46) is connected with the axial passage (45), extending from the radial side of the axial direction () to the opposite side of the axis (Ar). The first cascade pathway (47) pathway and the forced vortex (46) at the end of the radial lateral connection, the cooling air leading to a plurality of blades of the first rotor cascade (33b). Second cascade pathway (48) pathway and the forced vortex (46) at the end of the radial lateral connection, the cooling air leading to a plurality of blades of the second rotor cascade (33c).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃气轮机。本申请依据2014年8月29日向日本提出申请的日本专利特愿2014-175185号主张优先权，并将其内容引用于此。
技术介绍
燃气轮机具备：压缩机，对大气进行压缩来生成压缩空气；燃烧器，使燃料在该压缩空气中燃烧并生成燃烧气体；以及涡轮机，通过燃烧气体驱动。涡轮机具有：涡轮机转子，以轴线为中心旋转；以及涡轮机机室，覆盖涡轮机转子。涡轮机转子具有：转子轴，以轴线为中心，在轴线延伸的轴向延伸；以及多个动叶栅，固定于该转子轴。多个动叶栅在轴向排列。动叶栅具有在以轴线为基准的周向排列的多个动叶。涡轮机的动叶与高温的燃烧气体接触，因此大多会通过某些方法进行冷却。例如，在以下的专利文献1中，将从压缩机抽出的空气作为动叶的冷却空气来利用。在该专利文献1中所记载的转子轴形成有：转子孔管(boretube)，其为轴向上较长的空穴，供来自压缩机的冷却空气流入；第一强制涡流产生用通路，在第一级动叶栅与第二级动叶栅之间的轴向位置，从转子孔管向径向外侧延伸；第二强制涡流产生用通路，在第二级动叶栅与第三级动叶栅之间的轴向位置，从转子孔管向径向外侧延伸；第一通路，将从第一强制旋涡产生用通路通过的冷却空气引导至第一级动叶栅；第二通路，将从第二强制旋涡产生用通路通过的冷却空气引导至第二级动叶栅。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-275705号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述专利文献1中所记载的技术中，按供给来自压缩机的冷却空气的多个动叶栅，形成有向径向外侧延伸的通路。因此，在上述专利文献1中所记载的技术中，存在的问题是：转子轴伸长，涡轮机转子的振动特性下降，并且涡轮机的空气动力性能下降。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够通过来自压缩机的冷却空气对动叶进行冷却，并且抑制转子的振动特性下降的燃气轮机。技术方案作为用于解决所述问题的专利技术的第一方案的燃气轮机，具备：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，使燃料在由所述压缩机压缩的空气中燃烧并生成燃烧气体；以及涡轮机，通过所述燃烧气体驱动，所述压缩机具有抽气口，所述抽气口供从所述压缩机的中间级抽出空气来作为冷却空气，所述涡轮机具有：转子轴；以及多个动叶栅，具备装配于所述转子轴的外周的多个动叶，在所述转子轴的轴向排列，在所述转子轴形成有：轴向通路，与所述抽气口连接，在所述轴向延伸；强制旋涡通路，与所述轴向通路连接，从与所述轴向通路的连接部向所述转子轴的径向外侧延伸；第一叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第一动叶栅；以及第二叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第二动叶栅。在该燃气轮机中，能减少形成于转子轴并在径向延伸的强制旋涡通路的数量。因此，在该燃气轮机中，能抑制与强制旋涡通路的形成相伴的转子轴的伸长，并且能抑制转子的振动特性的恶化。此外，在该燃气轮机中，能抑制与强制旋涡通路的形成相伴的多个级间的距离的拉伸，并且能抑制涡轮机的空气动力性能的下降。此外，在作为用于解决所述问题的专利技术的第二方案的燃气轮机中，所述强制旋涡通路也可以形成于多个所述动叶栅中的第三动叶栅的下游侧，所述第三动叶栅配置于所述轴向的燃烧气体流的最下游侧。在该情况下，所述第一动叶栅以及所述第二动叶栅设置于多个所述动叶栅中最下游侧的第三动叶栅的上游侧。在该燃气轮机中，能抑制所有级间的距离的拉伸。此外，在该燃气轮机中，即使不分解转子轴，也能接近强制旋涡通路的径向外侧端部。因此，在该燃气轮机中，即使在强制旋涡通路的径向外侧端部积存有垃圾等异物，也能容易地将其回收。此外，在所述第一或第二方案的所述燃气轮机中，也可以具备：抽气管，连接所述抽气口与所述轴向通路；抽气分支管，与所述抽气管连接；以及预回转喷嘴，与所述抽气分支管连接，对从所述抽气分支管流过来的所述冷却空气赋予所述转子轴的旋转方向的速度分量，在所述转子轴形成有第三叶栅通路，所述第三叶片列通路将从所述预回转喷嘴通过的所述冷却空气引导至多个所述动叶列中的第三动叶栅，所述第三动叶栅配置于所述轴向的燃烧气体流的最下游侧。在该燃气轮机中，使对第一动叶栅以及第二动叶栅进行冷却的冷却空气流入强制旋涡通路并升压。但是，在该燃气轮机中，关于对第三动叶栅进行冷却的冷却空气，不使其流入强制旋涡通路而是使其从预回转喷嘴通过，由此使其回转，减小涡轮机转子的旋转阻力。由此，在该燃气轮机中，通过将来自单个抽气口的抽气作为冷却空气来使用，能使冷却空气系统简化，并且涡轮机转子的旋转阻力变小，能提高燃气轮机的效率。此外，在所述第一或第二方案的所述燃气轮机中，在所述压缩机形成有第二抽气口，所述第二抽气口供从比作为所述抽气口的第一抽气口更靠近所述压缩机内的所述空气流的上游侧的中间级抽出空气来作为冷却空气，在所述转子轴形成有：第二轴向通路，供来自所述第二抽气口的所述冷却空气流入，在作为所述轴向通路的第一轴向通路的径向外侧，在所述轴向延伸；第二强制旋涡通路，在多个所述动叶栅中的第三动叶栅的下游侧，与所述第二轴向通路连接，从与所述第二轴向通路的连接部向径向外侧延伸，所述第三动叶栅配置于所述轴向的所述燃烧气体流的最下游侧；以及第三叶栅通路，与所述第二强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至所述第三动叶栅。也能对多个静叶栅中配置于最下游的第三动叶栅供给压力比供给至第一动叶栅、第二动叶栅的冷却空气的压力低的冷却空气。并且，在该燃气轮机中，使从压缩机抽出的空气流入旋转的转子轴，在该转子轴中产生冷却空气的强制旋涡，由此提高冷却空气的压力，然后将空气供给至第三动叶栅。因此，在该燃气轮机中，能从第二抽气口抽出比来自第一抽气口的空气压力低的空气来作为冷却空气，并将其用作第三动叶栅的冷却空气。由此，在该燃气轮机中，能在压缩机缩小第三动叶栅的冷却用空气的压缩比，其结果是，能抑制压缩机的驱动力，提高燃气轮机的效率。有益效果根据本专利技术的一方案，能通过来自压缩机的冷却空气对动叶进行冷却，并且抑制转子轴的伸长，抑制转子的振动特性下降。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的燃气轮机的主要部分剖切整体侧视图。图2是本专利技术的第一实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。图3是表示本专利技术的第一实施方式的冷却空气流及其状态量的说明图。图4是表示形成有强制旋涡通路的旋转体，图4(A)是旋转体的主视图，图4(B)是图4(A)的B-B线剖面图。图5是本专利技术的第二实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。图6是本专利技术的第二实施方式的预回转喷嘴的主要部分立体图。图7是表示本专利技术的第二实施方式的冷却空气流及其状态量的说明图。图8是本专利技术的第三实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。图9是图8的VIII线剖面图。图10是表示本专利技术的第三实施方式的冷却空气流及其状态量的说明图。图11是本专利技术的第三实施方式的变形例的燃气轮机的主要部分剖面图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的燃气轮机的各种实施方式进行详细说明。第一实施方式参照图1～图4对本专利技术的燃气轮机的第一实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的燃气轮机具备：压缩机10，对空气进行压缩；燃烧器20，使燃料在由压缩机10压缩的空气中燃烧并生成燃烧气体；涡轮机30，通过燃烧气体驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机，具备：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，使燃料在由所述压缩机压缩的空气中燃烧并生成燃烧气体；以及涡轮机，通过所述燃烧气体驱动，所述压缩机具有抽气口，所述抽气口供从所述压缩机的中间级抽出空气来作为冷却空气，所述涡轮机具有：转子轴；以及多个动叶栅，具备装配于所述转子轴的外周的多个动叶，在所述转子轴的轴向排列，在所述转子轴形成有：轴向通路，与所述抽气口连接，在所述轴向延伸；强制旋涡通路，与所述轴向通路连接，从与所述轴向通路的连接部向所述转子轴的径向外侧延伸；第一叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第一动叶栅；以及第二叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第二动叶栅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 JP 2014-1751851.一种燃气轮机，具备：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，使燃料在由所述压缩机压缩的空气中燃烧并生成燃烧气体；以及涡轮机，通过所述燃烧气体驱动，所述压缩机具有抽气口，所述抽气口供从所述压缩机的中间级抽出空气来作为冷却空气，所述涡轮机具有：转子轴；以及多个动叶栅，具备装配于所述转子轴的外周的多个动叶，在所述转子轴的轴向排列，在所述转子轴形成有：轴向通路，与所述抽气口连接，在所述轴向延伸；强制旋涡通路，与所述轴向通路连接，从与所述轴向通路的连接部向所述转子轴的径向外侧延伸；第一叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第一动叶栅；以及第二叶栅通路，与所述强制旋涡通路的径向外侧的端部连接，将所述冷却空气引导至多个所述动叶栅中的第二动叶栅。2.根据权利要求1所述的燃气轮机，所述强制旋涡通路形成于多个所述动叶栅中的第三动叶栅的下游侧，所述第三动叶栅配置于所述轴向的燃烧气体流的最下游侧。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高村启太，由里雅则，桥本真也，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP