(57)【要約】      （修正有）【課題】起動途中のラビングを回避してガスタービンの信頼性を確保しつつ、定格負荷運転時の動翼先端間隙を小さくしてガスタービンの性能向上させる。【解決手段】作動流体を圧縮する圧縮機２と、作動流体と燃料とを混合燃焼させる燃焼器７と、該燃焼器７からの燃焼ガスで回転駆動させるタービン１とを備え、該タービン１のケーシングに設けられた前記静翼３０に冷媒を供給して冷却する冷却系統を備えるガスタービンの冷媒供給方法であって、前記冷媒の流通方向上流側で複数に分岐された前記冷却系統の一つは前記圧縮機２からの圧縮空気を前記静翼３０に供給し、複数に分岐された前記冷却系統のうち、ガスタービン起動時に他の系統に対して温度が高い冷媒を前記静翼３０に供給する。【選択図】図１
2006112282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧縮する圧縮機と、作動流体と燃料とを混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスで回転駆動させるタービンとを備え、該タービンのケーシングに設けられた前記静翼に冷媒を供給して冷却する冷却系統を備えるガスタービンの冷媒供給方法であって、
前記冷媒の流通方向上流側で複数に分岐された前記冷却系統の一つは前記圧縮機からの圧縮空気を前記静翼に供給し、
複数に分岐された前記冷却系統のうち、ガスタービン起動時に他の系統に対し温度が高い冷媒を前記静翼に供給することを特徴とするガスタービンの冷媒供給方法。
【請求項２】
作動流体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気を増湿する増湿塔と、該増湿塔からの作動流体と燃料とを混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスで回転駆動させるタービンとを備え、該タービンのケーシングに設けられた静翼及び該タービンに設けられた動翼に冷媒を供給して冷却する冷却系統を備えるガスタービンであって、
前記静翼に供給する冷媒の流通方向上流側で分岐された前記冷却系統の一方は前記圧縮機からの圧縮空気を前記静翼に供給し、他方の前記冷却系統は前記増湿塔からの増湿空気を前記静翼に供給するよう前記冷却系統が構成され、
前記静翼の冷却系統が前記圧縮機の吐出空気と前記増湿塔からの増湿空気とを切り替え可能なように形成されていることを特徴としたガスタービン。
【請求項３】
作動流体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気を増湿する増湿塔と、該増湿塔からの増湿空気を加熱する再生器と、該再生器からの作動流体と燃料とを混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスで回転駆動させるタービンとを備え、該タービンのケーシングに設けられた静翼及び前記タービンに設けられた動翼に冷媒を供給して冷却する冷却系統を備えるガスタービンであって、
前記静翼に供給する冷媒の流通方向上流側で分岐された前記冷却系統の一方は前記再生器からの空気を前記静翼に供給し、他方の前記冷却系統は前記増湿塔からの増湿空気を前記静翼に供給するよう前記冷却系統が構成され、
前記静翼の冷却系統が前記再生器からの空気と前記増湿塔からの増湿空気とを切り替え可能なように形成されていることを特徴としたガスタービン。
【請求項４】
請求項２及び３記載のガスタービンであって、
前記動翼に供給する冷媒の流通方向上流側で分岐された前記冷却系統の一方は前記増湿塔に供給する前の空気を前記動翼に供給し、他方の前記冷却系統は前記増湿塔からの増湿空気を前記動翼に供給するよう前記冷却系統が構成され、
前記動翼の冷却系統が前記増湿塔に供給前後の空気を供給するよう切り替え可能に形成されていることを特徴としたガスタービン。
【請求項５】
作動流体を圧縮する圧縮機と、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスを用い駆動し、静翼と動翼とを有するタービンとを有し、前記圧縮機の作動流体は再生器により昇温され前記燃焼器に供給されるように形成され少なくとも前記静翼と動翼とを冷却する系統を有するガスタービンであって、
前記静翼の冷却系統は、前記圧縮機の吐出空気と前記再生器の任意の箇所から抽気した空気とを切り換えて用いるように形成されていることを特徴としたガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及びその冷媒供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおけるガスタービンの性能を向上させるには、タービン動翼とシュラウド間の先端間隙（以下、動翼先端間隙と称す）は極力小さいほうが望ましい。動翼先端間隙が大きいと、動翼先端部において漏れ損失が大きくなり、タービン性能に大きな影響を及ぼすためである。但し、この動翼先端隙間が小さすぎると動翼先端がシュラウドに接触（ラビング）して破壊の原因となる。したがって、一般にはラビングを起こさないように、ガスタービンの起動，定格，停止の各運転状態で、設計最小間隙値を下回らないように初期の動翼先端間隙が決定される。
【０００３】
そこで、特許文献１には、蒸気冷却ガスタービンを備えたガスタービン設備において、ガスタービンのロータ及び動翼に供給する冷却媒体を冷却し、冷却媒体の温度を制御することで、動翼のラビングを回避する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７０４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のガスタービン設備では、冷却空気を静止系（静翼とケーシング）と回転系（動翼）で分けず、共通の系統のものを使用している。但し、静翼とケーシングは動翼に比べ相対的に体積が大きく、熱膨張の応答性が遅い。そのため、静翼とケーシングは動翼の熱伸びに追従することが困難である。したがって、ガスタービンが停止から定格回転に至る過程において、静翼と動翼に同じ温度の冷却媒体を供給しても、回転系のロータ及び動翼の熱膨張と回転の遠心応力による伸びが支配的となり、ラビングが生じる可能性が高くなる。以上より、ガスタービン起動時のラビングを回避するには、初期の動翼先端間隙を事前に大きくする必要があった。
【０００６】
そこで本発明は、起動途中のラビングを回避してガスタービンの信頼性を確保しつつ、定格負荷運転時の動翼先端間隙を小さくしてガスタービンの性能向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒の流通方向上流側で複数に分岐された冷却系統の一つは圧縮機からの圧縮空気を静翼に供給し、複数に分岐された冷却系統のうち、ガスタービン起動時に他の系統に対し温度が高い冷媒を静翼に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、起動途中のラビングを回避してガスタービンの信頼性を確保しつつ、定格負荷運転時の動翼先端間隙を小さくしてガスタービンの性能向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
従来一般に採用されているガスタービンは、圧縮機で圧縮した作動流体に燃料を加えて燃焼し、高温高圧の作動流体を得てタービンを駆動するように構成されている。駆動されたタービンの回転エネルギーは、通常、タービンに結合されている発電機により電気エネルギーに変換される。
【００１０】
近年、ガスタービン作動ガスに湿分を添加して高効率化を図る高湿分ガスタービン発電プラントが注目されている。図２に高湿分ガスタービン発電プラントの機器構成を示す。高湿分ガスタービン発電プラントの一つの特徴は、増湿塔５および吸気噴霧器１４において燃焼ガスに水分を付加して増湿することでエネルギーポテンシャルを上げ、ガスタービンの出力を増加させることである。さらにもう一つの特徴は、再生器６および給水加熱器８において熱エネルギーを回収し、さらには水回収装置１０において水分を回収することでプラント自体の発電効率を向上させることである。
【００１１】
ここで、このような発電プラントにおけるガスタービンのさらなる性能向上を考えた場合、タービン動翼先端間隙は、動翼先端漏れ損失となるため、タービン性能に及ぼす影響が大きく極力小さいほうが望ましい。一方、この隙間が小さすぎると動翼先端がシュラウドに接触（ラビング）して破壊の原因となるため、一般にはラビングを起こさないように起動，定格，停止の各運転状態で、設計最小間隙値を下回らないように初期の間隙が決定される。
【００１２】
しかしながら、このように初期間隙を決定する場合に、間隙が最小となるのは起動時であり（回転系のロータディスクと動翼がホット状態で、応答性の遅い静止系のケーシングがコールド状態となっている状態）、この状態でラビングを回避するように初期間隙を設計すると、定格負荷運転時にはケーシングがホット状態になり、間隙が広がりタービン性能低下の原因となっていた。
【００１３】
そこで、起動時のラビングを回避して、定格運転時のガスタービン動翼先端間隙を縮小するという目的を、少ない機器構成で実現した。
【実施例１】
【００１４】
図２は、本実施例におけるガスタービン発電プラントの系統図を示す。図中の実線は気体の経路を示す。そして、本実施例では、気体の経路とこの経路に設置された機器とを合わせて空気系統と称する。また、図中の点線は水の経路を示す。そして、本実施例では、水の経路とこの経路に設置された機器とを合わせて増湿系統と称する。また、冷却媒体の経路を冷却空気系統と称する。
【００１５】
気体系統について説明する。図２に示す発電プラントは、タービン１と圧縮機２、及び発電機３が一軸に結合されている。圧縮機２が大気中の空気を取り込み圧縮し、定格負荷運転の状態において、温度約３００℃，圧力約２ＭＰａの高圧の圧縮空気を生成する。このとき、圧縮機２の入口には吸気噴霧器１４が配置されており、空気に加湿する。空気冷却器４は圧縮空気を約１００℃に冷却した後に増湿塔５に供給する。増湿塔５は、この圧縮空気に湿分を加えて約１５０℃の増湿空気にする。増湿塔５からの増湿空気は、再生器６で約５５０℃付近まで昇温され、燃焼器７で燃料と共に燃焼されて、温度１３００℃以上，圧力約１.９ＭＰａ の高温高圧の燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、タービン１に供給され、発電機３を駆動する。このように、増湿空気を燃焼することにより、燃焼ガスは多量の水分を含み重量流量が増加する。また水蒸気の比熱は空気よりも大きく、内部により多くのエネルギーを保有できるため、通常の空気燃焼の場合よりも出力を増加させることができる。タービン１において膨張し低圧となった排ガスは約６００℃であり、まだ十分に高温である。そのため、排ガスは、再生器６において増湿空気と熱交換され、更に給水加熱器８において水と熱交換し、排ガスの熱エネルギーを回収する。給水加熱器８を出た排ガスは、排ガス再生器９において冷却された後、水回収装置１０に供給される。水回収装置１０では、低温の水を排ガスに対して噴霧することで排ガスの温度を下げ、排ガス中の水分を凝縮させて水分を回収する。凝縮せずに一部の水分を含有する排ガスは、再び排ガス再生器９に導かれ、加熱されて煙突１１より大気に放出される。
【００１６】
次に、増湿系統について説明する。増湿系統では、増湿塔５と吸気噴霧器１４が空気に加湿し、水回収装置１０が排ガスから水を回収する。増湿塔５は、空気冷却器４及び給水加熱器８において昇温された高温水が圧縮空気に直接噴霧されることで、圧縮空気を加湿する。増湿塔５で蒸発しなかった高温水は、再び空気冷却器４あるいは給水加熱器８に供給されるような循環系統を形成している。
【００１７】
一方、水回収装置１０は、冷却器１７により冷却された低温の水を排ガスに噴霧して、排ガスの温度を低下させ、排ガス中の湿分を水に凝縮させて、可能な限り水分を回収する。それでも回収できなかった一部の湿分は、煙突１１により大気中に放出されて失われるが、損失相当分の水分（湿分）は冷却水供給タンク１５より新たに補給される。このように回収及び補給された水は、ポンプ１２によって昇圧された後、脱塩装置１３で浄化されて、空気冷却器４や吸気噴霧器１４に供給される。
【００１８】
次にタービン１の高温部の冷却空気系統について説明する。本実施例のガスタービン発電プラントの燃焼温度は１３００℃以上であり、タービン１のガスパスを構成する部材の許容温度以上であるため、タービン冷却部の冷却が必要である。ここで、冷却が必要なタービン１の冷却部を冷却する系統は、圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１と、増湿塔５より分岐された増湿空気の系統２８の主に２つの系統である。また、タービン１の後段の冷却には、圧縮機２の中間段より抽気された空気の系統２９が用いられる。いずれの系統もタービン１の冷却部を冷却した後には、ガスパス中に放出される。そして、本実施例では、起動時など増湿条件が十分に整わない場合のために、増湿空気の系統２８の上流側では、冷却器４からの空気の系統２３と増湿塔５からの空気の系統２４とに分岐されている。そして、２つの系統２３と２４の分岐点には、２系統の空気を混合させながら切り替える機能を有する切替装置２７が配置されている。このように、増湿空気の系統２８の上流側に冷却器４からの空気系統２３と増湿塔５からの空気系統２４とを備えることで、起動初期には、冷却器からの空気で増湿空気の系統２８を暖機することができる。起動初期に増湿空気の系統２８を暖機すれば、配管や動翼及びロータの冷却パスが冷えているために生じる増湿空気の湿分による配管内の凝縮や、流路閉塞及び腐食を抑制可能である。
【００１９】
図１は、ガスタービンの冷却システムについてさらに詳細に示した図である。図２と同じ番号がついた構成については、説明を省略する。図１において、ガスタービンのタービン１は静翼３０と動翼３１を備え、タービンケーシング５０は静翼３０を備え、タービンロータ５１は動翼３１を備えている。そして、タービン１において、静翼３０とタービンケーシング５０とが静止系を形成し、動翼３１とタービンロータ５１とが回転系を形成する。本実施例において、動翼３１およびロータ５１は増湿空気の系統２８ａの空気により冷却され、増湿空気の系統２８ａの上流側では、冷却器４からの空気系統２３と増湿塔５からの空気系統２４とに分岐されている。そのため、冷却器４からの空気系統２３と増湿塔５からの空気系統２４との分岐点には切替装置２７が配置されている。静翼３０は、圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１と増湿空気の系統２８ｂの空気とを混合させながら切り替える切替装置６０を介して、２系統の空気がケーシング５０を経由して供給される。ここで、ガスタービン発電プラントの熱効率を考えた場合、冷却に用いる空気の量はできる限り少ないほうがよいため、ガスタービン定格運転時のタービン冷却部の冷却には、冷却効果の高い増湿空気を用いる。
【００２０】
このように構成されたガスタービンについて、起動から定格運転さらに停止に至るまでの動作について説明する。ここで、便宜上ガスタービンの運転状態を次の４つの過程に分ける。第１過程はガスタービンを起動し定格回転数無負荷運転までの状態、第２過程は定格回転状態で徐々に負荷をかけて定格負荷運転に至るまでの状態、第３過程は定格回転定格負荷運転の状態、第４過程は定格回転負荷運転状態から停止に至るまでの状態である。そして、図３はガスタービン起動時の切替装置６０の切り替え状態と、動翼先端間隙の変化について本実施例と従来の場合とを比較して示す。横軸はガスタービンの運転状態、縦軸は静止系における２つの空気系統を切り替える切替装置６０の状態と半径方向のシュラウド変位量、回転系である動翼先端の変位量、及び動翼先端間隙比である。ここで、縦軸の動翼先端間隙比は、従来の場合のタービン停止時の常温における値を１.０ とし、０は動翼先端間隙が０の場合であり、その２つを基準とした比で示す。横軸のガスタービン運転状態は、タービン回転数が０から１００％に至るまでの領域すなわち第１過程と、タービン回転数が１００％の状態すなわち定格回転数で負荷が０から１００％に至るまでの領域すなわち第２過程から第３過程を示している。
【００２１】
第１過程において、切替装置２７は冷却器４からの空気系統２３の空気を系統２８ａに流すように設定され、切替装置６０は圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１側に切り替わっている。そのため、回転系である動翼３１及びロータ５１には、冷却器４の空気が供給され、静止系である静翼３０及びケーシング５０には、圧縮機２が圧縮した圧縮空気が供給される。
【００２２】
第２過程において、増湿塔５が本格的に作動し、切替装置２７は冷却器４からの空気系統２３の空気から増湿塔５からの空気系統２４へと徐々に切り替えていく。また切替装置６０は、圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１より増湿空気系統２８ｂへと徐々に切り替えられる。そのため、回転系である動翼３１及びロータ５１には、冷却器４からの空気より増湿塔５からの増湿空気へと徐々に切り替わりながら冷却空気が供給される。また、静翼３０及びケーシング５０には、圧縮空気より増湿空気へと切り替わりながら供給される。
【００２３】
第３過程において、切替装置２７は増湿塔５からの空気系統２４を供給するように設定され、切替装置６０も増湿空気系統２８ｂ側となっている。そのため、回転系，静止系共に増湿空気にて冷却される。
【００２４】
第４過程において、切替装置２７は増湿塔５からの空気系統２４から冷却器４からの空気系統２３の空気へと徐々に切り替えていく。また切替装置６０は、増湿空気系統２８ｂから圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１へと徐々に切り替えられる。そして、回転系である動翼３１及びロータ５１には、増湿塔５からの増湿空気より冷却器４からの空気へと徐々に切り替わりながら冷却空気が供給される。また静翼３０及びケーシング５０には、増湿空気に代わって圧縮空気が供給される。
【００２５】
ここで、動翼３１の先端９１とケーシング５０のガスパス側に装着されたシュラウド
９０との隙間は、動翼先端間隙９２と称する。この動翼先端間隙９２は、タービンの性能上できる限り小さいほうが望ましい。しかし、運転中に動翼先端９１がシュラウド９０に接触してしまうラビングを引き起こすと、動翼先端９１とシュラウド９０の双方が損傷を受ける。その損傷状態によっては動翼３１全体の破損を引き起こし、運転を妨げる可能性がある。このため、一般に動翼先端間隙９２は、起動から全ての運転状態において、マージンを見込んで設定された最小値を下回らないように設計される。そして、動翼先端間隙が最小となるのは、第１過程と第２過程の間の起動時である。
【００２６】
以上のように、本実施例のガスタービン発電プラントは、冷却器４と増湿塔５、及び再生器６を備えているため、冷却空気として、圧縮機からの圧縮空気，冷却器からの空気，増湿塔からの空気，再生器からの空気の主に４種類の温度の異なる冷却媒体を使用することができる。また、これらは主流空気として燃焼器入口に供給される系統のものであるため、供給圧力について条件を満たす。本実施例では、ガスタービンの運転状態にあわせて、これらの冷却媒体を有効に切り替えることにより動翼先端の間隙制御を行うものである。
【００２７】
具体的には、静翼に供給する冷媒の流通方向上流側で複数に分岐された冷却系統の一つは圧縮機からの圧縮空気を静翼に供給し、複数に分岐された冷却系統のうち、ガスタービン起動時に他の系統に対し温度が高い冷媒を静翼に供給するように構成する。
【００２８】
このように、ガスタービン起動時において、圧縮機からの圧縮空気，冷却器からの空気，増湿塔からの空気，再生器からの空気のうち他の系統に対し温度が高い冷媒である圧縮機からの圧縮空気をケーシングに供給することで、ケーシングを暖機して、その熱伸びを加速できる。このことにより第１過程における動翼先端間隙比の減少量を小さくすることができ、ラビング回避の最小値は同じでも停止時の間隙比すなわち初期間隙比を小さく設定することができる。
【００２９】
次に、ラビング回避の最小値を超えた後の第２過程において、圧縮機からの圧縮空気よりも温度の低い増湿空気をケーシングに供給することでケーシングの熱伸びを抑制するため、定格運転時すなわち第３過程でのシュラウドの変位量は最終的に従来の場合と同じとなり、初期間隙比を小さくできる分だけ定格運転時の間隙比を小さくすることが可能となる。
【００３０】
したがって、起動途中のラビングを回避してガスタービンの信頼性を確保しつつ、定格負荷運転時の動翼先端間隙を小さくしてガスタービンの性能向上が可能となる。
【００３１】
なお、本実施例で示した動翼先端間隙制御の効果は、静止系の冷却空気系統の切り替えのみでもある程度の効果があり、特に限定されるものではない。
【００３２】
本実施例において、回転系の冷却空気として、増湿塔５に供給する前後の空気である冷却器４からの空気と増湿塔５からの増湿空気を用いる理由は、両者の温度差が約５０℃と比較的小さく、切り替え時の回転系への熱衝撃を緩和できるためである。冷却器４からの空気の代わりに圧縮機２からの圧縮空気も考えられるが、この場合温度差が約１５０℃あるため、切り替え時の回転系への熱衝撃が大きくなる。また、ガスタービン起動時に温度の高い圧縮空気により回転系が暖気され、熱伸び量が増えて初期間隙を拡大する必要があるためである。したがって、回転系の冷却空気として、冷却器４からの空気と増湿塔５からの増湿空気を用いることが望ましい。
【実施例２】
【００３３】
実施例２におけるガスタービン冷却システムの詳細図を図４に示す。図４において、図１と同じ番号の構造については、その説明を省略する。本実施例では、動翼３１およびロータ５１は増湿空気の系統２８ａの空気により冷却される。また、静翼３０には、圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１と再生器６からの系統７０の空気とを混合させながら切替装置６１により切り替え、かつ、前記のどちらか一系統の暖機用の空気と増湿空気の系統２８ｂの空気とを混合させながら切替装置６０ｂにより切り替えて冷却空気が供給される。
【００３４】
このように構成されているガスタービンについて、図３と同様に運転状態を４つに分けて説明する。図５は、図３と同様に、ガスタービン起動時の切替装置６０ｂと切替装置
６１の切り替え状態と、動翼先端間隙の変化について、実施例１及び従来の場合と比較して示す。なお、図５において動翼先端間隙比の定義は図３と同様である。
【００３５】
第１過程において、切替装置２７は冷却器４からの空気系統２３の空気を系統２８ａに流すように設定され、切替装置６０ｂは圧縮機２が圧縮した圧縮空気の系統２１あるいは再生器６の空気系統７０が供給される暖機空気側に設定されている。具体的には、起動から初期の間は、切替装置６１は再生器６の空気系統７０を供給する側に設定され、その後圧縮機が圧縮した圧縮空気の系統２１に混合割合を変えながら、徐々に切り替わる。そのため、回転系である動翼３１及びロータ５１には、冷却器４の空気が供給され、静止系である静翼３０及びケーシング５０には、起動から初期の間は再生器６からの空気が供給され、その後圧縮機２の圧縮空気が供給される。
【００３６】
第２過程において、増湿塔５が本格的に作動し、切替装置２７は冷却器４からの空気系統２３の空気から、増湿塔５からの空気系統２４の空気へと徐々に切り替えていく。また切替装置６０ｂは、圧縮空気の系統２１から増湿空気系統２８ｂへと徐々に切り替える。そのため、回転系である動翼３１及びロータ５１には、冷却器４からの空気より増湿塔５からの増湿空気へと徐々に切り替わりながら冷却空気が供給される。また、静翼３０及びケーシング５０には、圧縮空気に代わって増湿空気が供給される。
【００３７】
第３過程において、切替装置２７は増湿塔５からの空気系統２４より増湿空気が供給されるように設定し、切替装置６０ｂも増湿空気系統２８ｂ側に設定する。そのため、回転系，静止系共に増湿空気にて冷却される。
【００３８】
第４過程において、切替装置２７は増湿塔５からの空気系統２４より冷却器４からの空気系統２３の空気へと徐々に切り替えていく。また切替装置６０ｂは、増湿空気系統28ｂから圧縮空気の系統２１へと徐々に切り替える。そのため、回転系である動翼３１及びロータ５１には、増湿塔５からの増湿空気より冷却器４からの空気へと徐々に切り替わりながら冷却空気が供給される。また静翼３０及びケーシング５０には、増湿空気に代わって圧縮空気が供給される。
【００３９】
前記の実施例と基本的な効果は同様である。但し、ガスタービン起動時の初期状態において圧縮機の圧力比が十分に上昇せず、圧縮空気に比べ再生器６からの空気の温度の方が高いため、本実施例の方がケーシング５０の暖気により有効である。すなわちこのような構成とすることで、起動時のケーシングの熱伸びをさらに加速することができるため、初期間隙をさらに縮小することができる。したがって、定格時の動翼先端間隙をさらに小さくすることができる。あるいは、初期間隙を実施例１と同じに設定するならば、ラビング回避の最小値に余裕を確保することができる。
【００４０】
また、ガスタービンの起動の種類において、運転停止から十分なクーリングの時間をとらないで再起動するホットリスタートがある。この場合、ケーシングは外気にさらされているので放熱により温度がある程度下がっているが、回転系の動翼及びロータはケーシングで覆われているため放熱が少なく、完全に冷えていない状態である。このような場合、動翼及びロータは既に熱伸びしているため、間隙がラビング回避の最小値を超えることが考えられる。しかしながら、本実施例の構成とすれば、再生器の余熱でケーシングの暖気が可能となるために、ケーシングの熱伸びを加速させることで、第１過程での動翼先端間隙の減少を緩和し、ラビング回避の最小値を超えないように制御することが可能となる。
【００４１】
尚、本実施例で示してきた動翼先端間隙制御は、動翼及びロータの冷却系統によらず効果があり、特に限定されるものではない。
【実施例３】
【００４２】
実施例３におけるガスタービン冷却システムの詳細図を図６に示す。図６では、動翼
３１およびロータ５１を冷却する増湿空気の系統２８ａの上流側において、起動時の切り替え用空気として圧縮空気の系統２１ｂを用いている。このような系統構成の場合、暖機時に冷却器の空気より温度の高い圧縮空気を用いることで、配管や動翼３１及びロータ
５１の冷却パスにおける暖機を促進し、起動時間を短縮することが出来る。また、本実施例では、静止系に再生器の空気系統７０を用いることで暖機温度に余裕があるため、条件の選び方により動翼先端間隙を従来よりも小さくすることが可能である。
【００４３】
本実施例では、系統７０を再生器６の出口の空気を用いて説明してきたが、温度条件によっては、再生器６の途中から抽気したものでもよく、取り出し位置は特に制限されるものではない。
【００４４】
また、本実施例では、ケーシング暖機用の空気として圧縮機２の圧縮空気と再生器６の空気とを混合させながら切り替えるようにしているため、前記２系統の温度間で、任意の温度を設定することができる。
【００４５】
さらに、本実施例は、高湿分ガスタービンプラントを例にとって説明してきたが、単なる再生型ガスタービンにおいても、起動時に再生器の空気を用いてケーシングを暖機することは可能である。そして、動翼先端間隙を制御する場合に効果があり、特に限定されるものではない。
【００４６】
いずれの場合においても、本発明を用いることにより、定格負荷運転時において動翼先端間隙を小さくすることができることで性能を向上し、かつ起動途中でのラビングの問題を解決して信頼性を確保したガスタービンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ガスタービン発電プラントの実施例を示すタービン冷却系統システム図である。（実施例１）
【図２】一実施形態による高湿分ガスタービン発電プラントの構成図である。（実施例１）
【図３】ガスタービンにおける動翼先端間隙説明図である。（実施例１）
【図４】ガスタービン発電プラントの他の実施例を示すタービン冷却系統システム図である。（実施例２）
【図５】ガスタービンにおける動翼先端間隙説明図である。（実施例２）
【図６】ガスタービン発電プラントの他の実施例の変形例を示すタービン冷却系統システム図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００４８】
１…タービン、２…圧縮機、３…発電機、４…冷却器、５…増湿塔、６…再生器、７…燃焼器、８…給水加熱器、９…排ガス再生器、１０…水回収装置、１１…煙突、１２，
１６…ポンプ、１３…脱塩装置、１４…吸気噴霧器、１５…冷却水供給タンク、１７…冷却器、２１…圧縮空気の系統、２３…冷却器からの空気系統、２４…増湿塔からの空気系統、２７，６０，６０ｂ，６１…切替装置、２９…圧縮機中間段からの抽気空気の系統、３０…静翼、３１…動翼、５０…ケーシング、５１…ロータ、７０…再生器からの空気の系統、９０…シュラウド、９１…動翼先端、９２…動翼先端間隙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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