(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの吸気ダクトまたは排気ダクト内にガス流れ方向に沿って複数に分割された平板状のサイレンサパネルが直列に配置され、これらのサイレンサパネルが前記ダクト内に設けられた止め具により固定されるとともに、この止め具と前記サイレンサパネルとの干渉を避けるために前記各サイレンサパネルが予め決められた間隙を有して配設されたガスタービン用スプリッタ形のサイレンサにおいて、前記ガスタービンの運転時のガス流により前記間隙で生じる渦流れを防止すべく、上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁に間隙調整用のカバーを取付け、この間隙調整用のカバーは予め決められた初期間隙を有して下流側に位置する前記サイレンサパネルの前縁と対峙するとともに、この初期間隙は前記ガスタービンの運転時による前記各サイレンサパネルの熱膨張によりゼロとなるように設定されたことを特徴とするガスタービン用サイレンサ。
【請求項２】
請求項１記載のガスタービン用サイレンサにおいて、上流側に位置するサイレンサパネルの後縁に設けた間隙調整用カバーに代えて、下流側に位置するサイレンサパネル前縁に間隙調整用カバーを取付け、この間隙調整用のカバーは予め決められた初期間隙を有して上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁と対峙するとともに、この初期間隙は前記ガスタービンの運転時による前記各サイレンサパネルの熱膨張によりゼロとなるように設定されたことを特徴とするガスタービン用サイレンサ。
【請求項３】
ガスタービンの吸気ダクトまたは排気ダクト内にガス流れ方向に沿って複数に分割された平板状のサイレンサパネルが直列に配置され、これらのサイレンサパネルが前記ダクト内に設けられた止め具により固定されるとともに、この止め具と前記サイレンサパネルとの干渉を避けるために前記各サイレンサパネルが予め決められた間隙を有して配設されたガスタービン用スプリッタ形のサイレンサにおいて、前記ガスタービンの運転時のガス流により前記間隙で生じる渦流れを防止すべく、上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁に後縁側に開口した断面コ字状の後縁カバーを取付ける一方、下流側に位置する前記サイレンサパネルの前縁を前記後縁カバーの開口部に嵌合するように幅狭に構成し、ガス流に対して前記間隙をなくすように構成したことを特徴とするガスタービン用サイレンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスタービンの吸排気部に設けられるガスタービン用サイレンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービンは高効率のコンバインドサイクル発電プラントの進展とともに大型化し、その吸排気風量が増大している。また、高効率化を図るためにガスタービンの入口温度を高温化することに伴い、排気温度の上昇も進み、ガスタービン出口のガス温度は６００℃以上にもなる。
【０００３】
ガスタービンの大容量化とともにガスタービン出口の騒音やエネルギレベルが大きな問題となり（ガスタービン出口で１３０ｄＢに達する）、ガスタービンの出口には大きい減音量の排気サイレンサが取り付けられるようになってきた。しかし、温度上昇および大形化に対する信頼性の低下が指摘され、さらに耐久性の向上が要求されてきている。
【０００４】
また、従来のガスタービンは非常電源設備としての役割の比重が高かったが、蒸気タービンとガスタービンとを組合せた高効率のコンバインドサイクル発電プラントは、従来の火力発電プラントや原子力発電プラントに比べて高効率で、しかも起動特性に優れている関係から、負荷追従形のＤＳＳ（毎日の起動停止）運用に供される傾向にある。
【０００５】
図９はコンバインドサイクル発電プラントの構成を例示したものである。ガスタービン１の排ガスはサイレンサ２を通って排熱回収ボイラ３に導入され、この排熱回収ボイラ３で発生した蒸気により蒸気タービン４が駆動される。ガスタービン１および蒸気タービン４には発電機５，６がそれぞれ連結されており、各タービン１，４の出力により発電が行なわれる。３ａは廃ガス放出用の煙突である。このようなガスタービン１の排気サイレンサ２については、毎日の起動停止に伴う熱伸縮や、大きな流速分布を持つ排気ガス流等に絶え得る構造が求められている。
【０００６】
従来のサイレンサの構成を図１０〜図１８に例示している。このサイレンサ２はスプリッタ形サイレンサで、図１０および図１１に概略的に示すように、排気ダクトの一部を構成するサイレンサダクト７に複数の平板状のサイレンサパネル８をガス流と直交する方向に並設して構成されている。
【０００７】
サイレンサパネル８は図１２に示すように、平板状本体部８Ａの前端に流線形のブルノーズ８Ｂを設けた構成とされている。このサイレンサパネル８は図１３〜図１５に示すように、耐熱性の鋼板に多数の透孔９を穿設した多孔板１０を格子状のフレーム１１にタイル状に取付けた組立て構造を有し、フレーム１１内には吸音材ブロック１２が充填されている。
【０００８】
吸音材ブロック１２は図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、吸音材１３をクロス１４およびマット１５で保護したブロック構造とし、これを飛散防止用の金網１６で被包しステンレスワイヤ１６ａで縫着して構成されている。
【０００９】
なお、従来技術に関する文献としては、「新訂・公害防止対策要説［騒音・振動編］社団法人  産業公害防止協会  発行」あるいは「騒音対策ハンドブック日本音響材料協会編  技報堂  発行」等がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガスタービンの大型化や環境問題上での騒音低減の目的のため、近年ではサイレンサパネル８のガス流方向の長さを拡大する要請が強くなる一方、製作上や輸送上の大きさの制約によりサイレンサパネル８およびサイレンサダクト７をガス流方向に複数個に分割する必要が生じている。
【００１１】
図１７および図１８は、このような要請に対応するためのスプリッタ型のサイレンサ構造を示している。ガス流方向に分割された上流側サイレンサパネル８ａと下流側サイレンサパネル８ｂとが、上流側サイレンサダクト７ａと下流側サイレンサダクト７ｂとに、それぞれずれ止め用の止め金具１７を介して止着されている。
【００１２】
ところが、この場合、上流側サイレンサパネル８ａと下流側サイレンサパネル８ｂとの間に隙間Ｚが生じる。
【００１３】
この隙間Ｚによって図１９に示すように、サイレンサ内のガス流れに渦が生じ、圧力損失を上昇させる要因となっている。
【００１４】
また、従来の技術によるスプリッタ形サイレンサにガスタービンの排ガスが流入したときの各部の温度変化を図２０に示す。図２０において、ａはガスタービン出口のガス温度、即ち、サイレンサパネル８に流入して来る排ガス温度の変化を示す。ｂはサイレンサパネル８の表面に溶接固定されている多孔板１０の温度の変化を示す。ｃはサイレンサパネル８を構成しているフレーム１１の温度の変化を示す。ｄは多孔板１０とフレーム１１との温度差を示す。
【００１５】
ガスタービンが起動されると、ガスタービン出口の排ガス温度は急速に上昇し、短時間で６５０℃まで上昇する。多孔板１０の温度は、ガス通路部の中に設置されている各種部材や多孔板自体の熱容量があるため、ガスタービン出口の排ガス温度より若干遅れて温度が上昇していく。
【００１６】
また、サイレンサパネル８のフレーム１１は吸音材ブロック１２の充填、およびガスとの接触面積が小さいことなどにより、多孔板１０よりさらに遅れて温度が上昇していく。このことにより、多孔板１０とフレーム１１との間には温度上昇速度の差により温度差が生じる。そして、多孔板１０とフレーム１１とは溶接固定されているため、この温度差による熱伸び差を逃がすことができず、多孔板１０の表面に亀裂が入ったり、多孔板１０が変形して皺が生じる等の問題があった。
【００１７】
そこで、上述した温度差に基因する熱伸び差を軽減する目的と、サイレンサの減音特性を向上する目的から、最近ではサイレンサパネル８の厚みが従来に比べて小さくなる傾向にある。
【００１８】
一方、サイレンサパネル間のガス通路部はサイレンサパネルの厚みの半分程度と狭く、例えば１１０ｍｍ以下となる設計もあるために、サイレンサパネル間のガス通路部にメンテナンスのための点検修理を目的とした作業員が入って行くことができない問題がある。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みてなさたれたもので、流動ガスの圧力損失の低減が図れるスプリッタ形のガスタービン用サイレンサを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ガスタービンの吸気ダクトまたは排気ダクト内にガス流れ方向に沿って複数に分割された平板状のサイレンサパネルが直列に配置され、これらのサイレンサパネルが前記ダクト内に設けられた止め具により固定されるとともに、この止め具と前記サイレンサパネルとの干渉を避けるために前記各サイレンサパネルが予め決められた間隙を有して配設されたガスタービン用スプリッタ形のサイレンサにおいて、前記ガスタービンの運転時のガス流により前記間隙で生じる渦流れを防止すべく、上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁に間隙調整用のカバーを取付け、この間隙調整用のカバーは予め決められた初期間隙を有して下流側に位置する前記サイレンサパネルの前縁と対峙するとともに、この初期間隙は前記ガスタービンの運転時による前記各サイレンサパネルの熱膨張によりゼロとなるように設定されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１記載のガスタービン用サイレンサにおいて、上流側に位置するサイレンサパネルの後縁に設けた間隙調整用カバーに代えて、下流側に位置するサイレンサパネル前縁に間隙調整用カバーを取付け、この間隙調整用のカバーは予め決められた初期間隙を有して上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁と対峙するとともに、この初期間隙は前記ガスタービンの運転時による前記各サイレンサパネルの熱膨張によりゼロとなるように設定されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、ガスタービンの吸気ダクトまたは排気ダクト内にガス流れ方向に沿って複数に分割された平板状のサイレンサパネルが直列に配置され、これらのサイレンサパネルが前記ダクト内に設けられた止め具により固定されるとともに、この止め具と前記サイレンサパネルとの干渉を避けるために前記各サイレンサパネルが予め決められた間隙を有して配設されたガスタービン用スプリッタ形のサイレンサにおいて、前記ガスタービンの運転時のガス流により前記間隙で生じる渦流れを防止すべく、上流側に位置する前記サイレンサパネルの後縁に後縁側に開口した断面コ字状の後縁カバーを取付ける一方、下流側に位置する前記サイレンサパネルの前縁を前記後縁カバーの開口部に嵌合するように幅狭に構成し、ガス流に対して前記間隙をなくすように構成したことを特徴とする。
【００２３】
【作用】
請求項１〜３の発明によると、複数枚にガス流れ方向に直列状に分割されたサイレンサパネルの間の間隙が運転時にゼロになるように間隙調整手段を施したので、ガス流のサイレンサパネル間での渦が抑止され、渦流に伴う圧力損失の軽減が図られる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜図８を参照して説明する。なお、従来の構成と同一の部分には図９〜図２０と同一の符号を用いて説明する。
【００２５】
実施例１（図１〜図５）
本実施例のサイレンサ２は図１〜図４に示すように、ガスタービンの排気ダクトとなる上流側サイレンサタクト７ａおよび下流側サイレンサダクト７ｂと、その内部にガス流れ方向に沿って直列に配置される上流側サイレンサパネル８ａおよび下流側サイレンサパネル８ｂを有している。各サイレンサパネル８ａ，８ｂはサイレンサパネル止め金具１７を介して各サイレンサダクト７ａ，７ｂに固定され、これら両サイレンサパネル８ａ，８ｂ間に間隙調整用カバー２０が配置されている。
【００２６】
この間隙調整用カバー２０は断面コ字状をなし、その開口端側が上流側サイレンサパネル８ａの後縁に溶接等によって固着されている。そして、このカバー２０と下流側サイレンサパネル８ｂの前縁との間に一定の初期間隙ｘが設定されている。この間隙ｘは、ガスタービン運転時の材料の熱膨張によりほぼゼロとなる値に設定されている。
【００２７】
このような構成によると、ガスタービン運転時においては、間隙調整用カバー２０によって上流側サイレンサパネル８ａと下流側サイレンサパネル８ｂとの間の間隙ｘが略ゼロとなるため、図５に示すように、従来生じていた上下流サイレンサパネル８ａ，８ｂ間の間隙によるガスの渦流れを減少または除去することが可能となる。
【００２８】
したがって、本実施例によれば、上下流側に分割されたサイレンサパネル８ａ，８ｂ間の間隙による渦流れに起因した圧力損失を軽減することができる。
【００２９】
実施例２（図６および図７）
本実施例が前記実施例１と異なる点は、間隙調整用カバー２０を下流側サイレンサパネル８ｂの前縁部に取付け、このカバー２０と上流側サイレンサパネル８ａとの間の間隙ｙを運転時にゼロとなるように設定した点にある。他の構成は実施例１と略同一である。
【００３０】
このような構成によっても、前記同様に、運転時における各サイレンサパネル８ａ，８ｂ間のガスの渦流の発生を防止することができ、渦流れに起因する圧力損失の軽減が図れるようになる。
【００３１】
実施例３（図８）
本実施例では上流側サイレンサパネル８ａに後方に向って開口する断面凹形の後縁カバー２１を一体的に設けるとともに、下流側サイレンサパネル８ｂの幅狭な、つまり後縁カバー２１に対して断面凸状となる前縁を嵌合する構成としたものである。これにより、両サイレンサパネル８ａ，８ｂのガス流方向の間隙をなくし、ガスの渦流発生の防止が図られている。
【００３２】
このような構成によっても、前記各実施例と同様に、前後のサイレンサパネル８ａ，８ｂ間の間隙による渦流れに起因する圧力損失を軽減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜３の発明によれば、ガス流れ方向に直列状に分割された複数のサイレンサパネルの間の間隙が運転時にゼロになるように間隙調整手段を施したので、ガス流のサイレンサパネル間での渦が抑止され、渦流に伴う圧力損失の軽減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１を示す斜視図。
【図２】  図１のＡ部を拡大して示す側面図。
【図３】  同実施例のパネル設置状態を示す平面図。
【図４】  図３の側面図。
【図５】  同実施例の作用説明図（平面図）。
【図６】  本発明の実施例２を示す斜視図。
【図７】  図６のＢ部を拡大して示す側面図。
【図８】  同実施例の作用説明図（平面図）。
【図９】  コンバインドサイクルにおけるサイレンサ付きのガスタービンの構成を示す図。
【図１０】  サイレンサの従来例を図９のＦ−Ｆ線断面で示す図。
【図１１】  図１０のＧ−Ｇ線断面図。
【図１２】  従来のサイレンサパネルを示す斜視図。
【図１３】  従来のサイレンサパネルを示す分解斜視図。
【図１４】  従来のサイレンサパネルを示す拡大側面図。
【図１５】  図１４のＨ−Ｈ線断面図。
【図１６】  （Ａ），（Ｂ）は従来例における吸音材ブロックを示す斜視図。
【図１７】  従来例におけるサイレンサパネルの配置構成を示す平面図。
【図１８】  図１７の側面図。
【図１９】  従来例の作用説明図（平面図）。
【図２０】  従来例の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１  ガスタービン
２  サイレンサ
３  排熱回収ボイラ
３ａ  煙突
４  蒸気タービン
５，６  発電機
７  サイレンサダクト
７ａ  上流側サイレンサダクト
７ｂ  下流側サイレンサダクト
８  サイレンサパネル
８Ａ  平板状本体部
８Ｂ  ブルノーズ
９  透孔
１０  多孔板
１１  フレーム
１２  吸音材ブロック
１３  吸音材
１４  クロス
１５  マット
１６  金網
１６ａ  ステンレスワイヤ
１７  止め金具
２０  カバー
２１  後縁カバー
【図１】
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【図２】
0003711125.tif 000003
【図３】
0003711125.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003711125.tif 000009
【図９】
0003711125.tif 000010
【図１０】
0003711125.tif 000011
【図１１】
0003711125.tif 000012
【図１２】
0003711125.tif 000013
【図１３】
0003711125.tif 000014
【図１４】
0003711125.tif 000015
【図１５】
0003711125.tif 000016
【図１６】
0003711125.tif 000017
【図１７】
0003711125.tif 000018
【図１８】
0003711125.tif 000019
【図１９】
0003711125.tif 000020
【図２０】
0003711125.tif 000021