(57)【要約】  ローター（１２０）、特に動翼（１２０）と、ケーシング（１３８）、特にタービン（１００）のケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）を最小にする方法であって、ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、特に、ローター（１２０）とケーシング（１３８）の相対的な変位により調整可能となっている方法において、ローターとケーシング間の空隙を簡単な手段で最小にすることができる。このために、前記ローター（１２０）および／またはケーシング（１３８）に付設された固体伝播音監視システムの出力信号が、この空隙の大きさに対する尺度として使用され、そして、これを用いて最小空隙（ｄ）が調整される。【選択図】図１
2015524530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター（１２０）、特に動翼（１２０）と、ケーシング（１３８）、特にタービン（１００）のケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）を最小にする方法であって、ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、特に、ローター（１２０）とケーシング（１３８）の相対的な変位により調整可能となっている方法において、前記ローター（１２０）および／またはケーシング（１３８）に付設された固体伝播音監視システムの出力信号が、この空隙の大きさに対する尺度として使用され、そして、これを用いて最小空隙（ｄ）が調整されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記固体伝播音監視システムが異物検知システムの構成要素であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ローター（１２０）が、前記空隙の大きさを調整するために、前記ケーシング（１３８）に対して軸方向（１０２）に変位可能である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ローター（１２０）が、出力信号を発生する接触が丁度なくなるところまで変位されることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
ローター（１２０）、特に動翼（１２０）と、ケーシング（１３８）とを含むタービン（１００）、特にガスタービンであって、ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、請求項１から４に記載の方法により最小にされるタービン（１００）。
【請求項６】
ローター（１２０）、特に動翼（１２０）と、ケーシング（１３８）とを含むタービン（１００）、特にガスタービンであって、ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、１つの調整装置により、特に前記ローター（１２０）と前記ケーシング（１３８）との相対的な変位により調整可能であるタービンにおいて、前記ローター（１２０）および／または前記ケーシング（１３８）に固体伝播音監視システムが付設されており、この固体伝播音監視システムの出力側が前記調整装置と接続されていることを特徴とするタービン（１００）。
【請求項７】
前記固体伝播音監視システムが異物検知システムの構成要素であることを特徴とする請求項６に記載のタービン（１００）。
【請求項８】
前記ローター（１２０）が、前記空隙の大きさを調整するために、前記ケーシング（１３８）に対して軸方向（１０２）に変位可能である請求項６または７に記載のタービン（１００）。
【請求項９】
前記ローター（１２０）が少なくとも部分的に変位可能である請求項６から８のいずれか１つに記載のタービン（１００）。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれか１つに記載のタービン（１００）を備えた発電所設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローター、特に動翼とケーシング、特にタービンのケーシングとの間の空隙を最小にする方法に関し、ローターとケーシングとの間の空隙が、特に、ローターとケーシングの相対的な変位により調整可能となっている。本発明はさらに、ローター、特に動翼、とケーシングとを有するタービン、特にガスタービンに関し、ローターとケーシングとの間の空隙が１つの調整装置により、特に、ローターとケーシングの相対的な変位により、調整可能となっている。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、流体（液体または気体）の内部エネルギ（エンタルピ）を回転エネルギに、そして最終的に機械的な駆動エネルギに変換する流体機械である。複数のタービン翼をできるだけ渦のない層流が通流することによって、この流体流からその内部エネルギの一部が取りだされ、これがタービンの動翼に与えられる。こうして、タービン軸が回転され、この利用可能な出力が結合された作業機械、例えば発電機に与えられる。動翼と軸はタービンの可動ローターの一部、すなわち、回転子であり、ケーシングの内部に配置されている。
【０００３】
通常は複数の翼がこの軸に取り付けられている。１つの面に取り付けられた複数の翼がそれぞれ１つの翼輪すなわち回転輪を形成している。これらの翼は、飛行機の翼に似た、僅かに湾曲したプロフィルを有している。各動翼輪の前に通常は１つの静翼輪がある。これらの静翼は流れ媒体に向かってケーシングから内側に突き出ており、流れ媒体を旋回させる。静翼輪で生じた旋回（運動エネルギ）が後続する動翼輪で利用され、その上に動翼が取り付けられた軸を回転させる。
【０００４】
静翼輪と動翼輪を合わせて段と呼ぶ。複数のこの段が相前後して結合されている。静翼輪は静止しているので、その静翼はケーシングの内部でも、ケーシングの外部でも固定することができ、これによって、動翼輪の軸に軸受を提供することができる。
【０００５】
ローターの静翼端とケーシングとの間には通常は空隙が在り、これは例えば運転中の熱膨張の補償を行うのに役立つ。しかし、高効率を達成するためには、翼端とケーシング間の空隙は最小でなければならない。流体がこの空隙を通って動翼のそばを通り過ぎ、エネルギ発生に寄与しないからである。
【０００６】
タービンとこれを取り囲んでいるケーシングの形状が円錐形であることを前提として、相応の調整装置を用いてローターをケーシングに対して変位させることにより、空隙の大きさを変えることが可能である。ローターと回転子とを変位するための方法は、例えば、特許文献１と２で知られている。空隙を最小化するための方法は特許文献３、４および５で知られている。特に特許文献５では、ローターとケーシング間の導電性接点における電気抵抗係数を求めることにより、空隙の大きさを求めることが知られている。
【０００７】
しかし、この方法では高い装置コストが必要になり、および／または、それほど正確ではないので、実際にはしばしば、ローターを予め決められた一定長さだけ変位することが行われているだけである。タービン動翼が摺るのを防ぐため、そして運転リスクを高めないために、しばしば移動距離はそれ以上長くはとられなかった。そこで、別の最適化法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第４２２３４９５号明細書
【特許文献２】国際公開第００／２８１９０号パンフレット
【特許文献３】独国特許第３９１０３１９Ｃ２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第３９０１１６７Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許第１５２４４１１Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ローターとケーシング間の空隙を簡単な手段で最小にする方法を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は本発明により、ローターおよび／またはケーシングに付設された固体伝播音監視システムの出力信号を、この空隙の大きさに対する尺度として使用し、これを用いて最小空隙を調整することにより解決される。
【００１１】
本発明は、空隙寸法の特に簡単な監視を、できるだけ侵襲性が少なく、外側部に取り付け可能なセンサーにより行うことができるという考えに基づく。ローターおよびケーシングが接触した時に発生する１つの簡単な信号は音であり、これはさらにタービンケーシングのような固体を通して伝播される。その結果、ケーシングに衝突する翼端により発生する振動の音響的な検出を、ケーシングの外側で行うことが可能になる。それ故、固体伝播音監視システムにより、ケーシングとローターを相対的に変位した場合に、場合によっては生じる翼端とケーシングとの接触に対する特に簡単で、技術的に複雑でない検知が可能となる。これにより、最小空隙の精密な調整が可能となる。
【００１２】
有利な実施形態では、固体伝播音監視システムはタービンの異物検知システムの一部である。異物検知システムは、場合によって入り込む異物またはタービン自身の破断部をも早期に検知し、タービンの停止を指示するために、タービンでしばしば使用されている。異物検知システムは音検出に基づいている。したがって、この異物検知システムの固体伝播音監視システムを、最小空隙を調整するためにも共用する手段で利用することは有利である。場合によっては、このためのタービンへの構造的な追加工事は全く不要であり、単に、センサーと制御電気機器の相応の適合をするだけでよい。
【００１３】
有利な実施形態では、空隙寸法を調整するために、ローターがケーシングに対して軸方向に変位可能になっている。一般的にはタービンは円錐形であるので、全範囲にわたり、そして、それぞれのタービン段において、空隙を均等に小さくすることができる。
【００１４】
このローターを、出力信号を発生する接触が丁度なくなるまで変位すると有利である。すなわち、タービン動翼列がケーシングと接触するまでローターは変位される。この接触は固体伝播音監視システムで監視され、その移動距離が制限される。最初の接触信号が検知されるとすぐに、ローターは、必要に応じて少し戻し変位した後に、丁度、接触限界に固定される。
【００１５】
ローター、特に動翼と、ケーシングとを有するタービン、特にガスタービンにおいて、ローターとケーシング間の空隙を、上述した方法を用いて有利に最小にすることができる。
【００１６】
ローターとケーシング間の空隙が最小化されたタービンを提示することも本発明の課題である。
【００１７】
この課題は、タービンにおいてローターおよび／またはケーシングに固体伝播音監視システムが付設されており、その出力側が調整装置と接続されていることにより解決される。
【００１８】
また、タービンに関しては、この固体伝播音監視システムが異物検知システムの構成要素であると有利であり、および／または、空隙寸法を調整すべくローターがケーシングに対して軸方向に変位可能であると有利である。
【００１９】
有利な実施形態において、ローターは、特に動翼の先端部が少なくとも部分的に磨耗可能である。すなわち、調整工程中にケーシングと軽く接触するように設計された相応の複数の磨耗箇所が存在する。この場合、これらの磨耗箇所では、場合により材料が取り除かれるが、これらの磨耗箇所は、これによってローターに、特に動翼に構造的な損傷が生じないように設計されている。こうして、ローターを、信号を発生する軽度の接触まで危険なしに変位することができ、これによって空隙の最適な調整が可能となる。
【００２０】
発電所が上述したタービンを有していると有利である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により得られる利点は特に、異物検知システムを用いてローターとケーシングとの接触を検知することによって、技術的に特に簡単な手段で半径方向空隙の最小化が可能になることにある。これによってタービン効率が最大になり、出力が増大する。このことは、制御技術的な変更により燃料と排出物の大幅な低減が達成できるので、環境保護に関しても利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスタービンの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図に基づき本発明を詳細に説明する。この図はガスタービンを示す。
この図はここではガスタービンであるタービン１００を長手方向断面で示す。ガスタービン１００は、内部に回転軸１０２（軸方向）の周りを回転可能に支持されたローター１０３を有し、これはタービンローターとも呼ばれる。ローター１０３に沿って、吸い込みケーシング１０４、圧縮機１０５、同軸に配置された複数のバーナー１０７を有するトーラス形燃焼器１１０、特に環状燃焼器１０６、タービン１０８および排ガスケーシング１０９が順次配置されている。
【００２４】
複数の環状燃焼器１０６が１つの環状の高温ガス流路１１１と繋がっている。そこでは、相前後して結合された例えば４つのタービン段１１２が、タービン１０８を形成している。それぞれのタービン段１１２は２つの翼輪で形成されている。高温ガス流路１１１に、作動媒体１１３の流れ方向に見て、１つの静翼列１１５に複数の動翼１２０で形成された１つの列１２５が続いている。
【００２５】
この場合、複数の静翼１３０がステーター１４３に固定されているのに対し、列１２５の複数の動翼１２０はタービン円板１３３を用いてローター１０３に取り付けられている。こうして、これらの動翼１２０はローターすなわち回転子１０３の一部を構成している。このローター１０３に発電機または作業機械が結合されている（図示されていない）。
【００２６】
ガスタービン１００の運転中に、空気１３５が吸い込みケーシング１０４を通って吸入され、圧縮機１０５により圧縮される。圧縮機１０５のタービン側端部に供給された圧縮空気は複数のバーナー１０７に供給され、そこで燃料と混合される。この混合物が燃焼器１１０の内部で燃焼され、作動媒体１１３を形成する。この作動媒体１１３はそこから高温ガス流路１１１に沿って静翼１３０と動翼１２０を通って流れる。動翼１２０で作動媒体１１３は膨張して衝動を与え、これにより動翼１２０がローター１０３を駆動し、このローターがそれに連結された作業機械を駆動する。
【００２７】
高温の作動媒体１１３に曝される部品はガスタービン運転中に熱負荷を受ける。作動媒体１１３の流れ方向に見て、第１タービン段の静翼１３０と動翼１２０は、環状燃焼器１０６を覆っている熱シールドタイルと並んで熱負荷を最も強く受ける。そこでの支配的な温度に耐えるべく、これらは冷却媒体で冷却される。同様に、翼１２０、１３０に耐腐食層（ＭＣｒＡｌＸ；Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類）と耐熱層（熱遮蔽層、例えば、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ4−ＺｒＯ2）を付けることができる。
【００２８】
静翼１３０はタービン１０８の内側ケーシング１３８側の静翼根元部（図示されていない）と、これとは反対側の静翼頭部とを有する。この静翼頭部はローター１０３に対向しており、ステーター１４３の固定リング１４０に固定されている。
【００２９】
制御技術面では、このガスタービン１００は図に詳細には示されていない異物検知システムを有している。この目的は、空気１３５と共にガスタービン１００に入り込んでくる異物、あるいは、タービン１００の内部での損傷により破断された異物を検知し、必要な場合にはタービン１００の急速停止を発令することにある。このために、この異物検知システムは固体伝播音検知システムを含み、この異物検知システムは多数のセンサーでローター１０３およびケーシング１３８に接続されており、タービン１００の内部で発生する音振動に関する出力信号を発する。
【００３０】
さらに、ローター１０３は軸１０２に沿って軸方向に変位可能である。ローター１０３の先端部とケーシング１３８とが相対的に円錐形であることにより、ローター１０３またはケーシング１３８の軸方向変位によって、ローター１０３、特に動翼端部とケーシング１３８との間の空隙ｄが縮小されたり、拡大される。この軸方向変位は油圧又は水圧を用いて行われる。
【００３１】
ローター１０３をケーシング１３８に対して軸方向に変位することにより、空隙ｄが縮小され、ついに最初の接触が生じ、これにより振動と、これに起因する音が発生する。この音はケーシング１３８を通って伝播し、固体伝播音検知システムのより検知され、相応の出力信号に変換される。
【００３２】
ケーシング１３８に対する静翼１２０の軸方向変位により、タービン翼１２０とケーシング１３８との間には、より強いまたはより弱い接触が生じ、これによって、発生した固体伝播音の強さ、すなわち出力信号も変化する。こうして、軸方向変位の値に応じた異なる出力信号が生じる。
【００３３】
最初の接触が行われると、静翼１２０が固定されるか、あるいは、強すぎる接触の場合には、これに対応する出力信号で示される接触が丁度なくなるまで、再び戻し変位される。こうして、最小空隙ｄが調整される。最小空隙のこの調整はタービン１００の運転中に、通常は、加熱完了後に行うことができる。
【００３４】
タービン翼１２０は外側の磨耗層を有する。この磨耗層は例えば、有孔性および／またはセラミックであるので、僅かな接触でも永続的な損傷の原因にはならない。
【符号の説明】
【００３５】
１００    ガスタービン
１０２    軸方向
１２０    ローター、動翼
１３０    静翼
１３８    ケーシング
ｄ        空隙
【図１】
2015524530.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月2日(2015.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター（１２０）と、タービン（１００）のケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）を最小にする方法であって、前記ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、前記ローター（１２０）とケーシング（１３８）の相対的な変位により調整可能となっており、前記ローター（１２０）またはケーシング（１３８）に付設された固体伝播音監視システムの出力信号が、この空隙の大きさに対する尺度として使用され、そして、これを用いて最小空隙（ｄ）が調整される方法において、
前記固体伝播音監視システムが、前記タービン（１００）の異物検知システムの構成要素であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ローター（１２０）が、前記空隙の大きさを調整するために、前記ケーシング（１３８）に対して軸方向（１０２）に変位可能である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ローター（１２０）が、出力信号を発生するローター（１２０）とケーシング（１３８）との接触が丁度なくなるところまで変位されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ローター（１２０）と、ケーシング（１３８）とを含み、前記ローター（１２０）とケーシング（１３８）との間の空隙（ｄ）が、１つの調整装置により、前記ローター（１２０）と前記ケーシング（１３８）との相対的な変位により調整可能であるタービン（１００）であって、前記ローター（１２０）または前記ケーシング（１３８）に固体伝播音監視システムが付設されており、この固体伝播音監視システムの出力側が前記調整装置と接続されているタービン（１００）において、
前記固体伝播音監視システムが、前記タービン（１００）の異物検知システムの構成要素であることを特徴とするタービン。
【請求項５】
前記ローター（１２０）が、前記空隙の大きさを調整するために、前記ケーシング（１３８）に対して軸方向（１０２）に変位可能である請求項４に記載のタービン。
【請求項６】
前記ローター（１２０）が少なくとも部分的に変位可能である請求項４または５に記載のタービン。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１つに記載のタービン（１００）を備えた発電所設備。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローター、特に動翼とケーシング、特にタービンのケーシングとの間の空隙を最小にする方法に関し、ローターとケーシングとの間の空隙が、特に、ローターとケーシングの相対的な変位により調整可能となっている。本発明はさらに、ローター、特に動翼、とケーシングとを有するタービン、特にガスタービンに関し、ローターとケーシングとの間の空隙が１つの調整装置により、特に、ローターとケーシングの相対的な変位により、調整可能となっている。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、流体（液体または気体）の内部エネルギ（エンタルピ）を回転エネルギに、そして最終的に機械的な駆動エネルギに変換する流体機械である。複数のタービン翼をできるだけ渦のない層流が通流することによって、この流体流からその内部エネルギの一部が取りだされ、これがタービンの動翼に与えられる。こうして、タービン軸が回転され、この利用可能な出力が結合された作業機械、例えば発電機に与えられる。動翼と軸はタービンの可動ローターの一部、すなわち、回転子であり、ケーシングの内部に配置されている。
【０００３】
通常は複数の翼がこの軸に取り付けられている。１つの面に取り付けられた複数の翼がそれぞれ１つの翼輪すなわち回転輪を形成している。これらの翼は、飛行機の翼に似た、僅かに湾曲したプロフィルを有している。各動翼輪の前に通常は１つの静翼輪がある。これらの静翼は流れ媒体に向かってケーシングから内側に突き出ており、流れ媒体を旋回させる。静翼輪で生じた旋回（運動エネルギ）が後続する動翼輪で利用され、その上に動翼が取り付けられた軸を回転させる。
【０００４】
静翼輪と動翼輪を合わせて段と呼ぶ。複数のこの段が相前後して結合されている。静翼輪は静止しているので、その静翼はケーシングの内部でも、ケーシングの外部でも固定することができ、これによって、動翼輪の軸に軸受を提供することができる。
【０００５】
ローターの動翼端とケーシングとの間には通常は空隙が在り、これは例えば運転中の熱膨張の補償を行うのに役立つ。しかし、高効率を達成するためには、翼端とケーシング間の空隙は最小でなければならない。流体がこの空隙を通って動翼のそばを通り過ぎ、エネルギ発生に寄与しないからである。
【０００６】
タービンとこれを取り囲んでいるケーシングの形状が円錐形であることを前提として、相応の調整装置を用いてローターをケーシングに対して変位させることにより、空隙の大きさを変えることが可能である。ローターをケーシングに対して相対的に変位するための方法は、例えば、特許文献１と２で知られている。空隙を最小化するための方法は特許文献３、４および５で知られている。特に特許文献５では、ローターとケーシング間の導電性接点における電気抵抗係数を求めることにより、空隙の大きさを求めることが知られている。
ケーシングとローターとの接触の際の振動検知による空隙最小化のための別の方法が、例えば、特許文献６、７または８で知られている。
【０００７】
しかし、これらの公知の従来技術の方法では高い装置コストが必要になり、および／または、それほど正確ではないので、実際にはしばしば、ローターを予め決められた一定長さだけ変位することが行われているだけである。そこで、装置のコストを考慮したさらなる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第４２２３４９５号明細書
【特許文献２】国際公開第００／２８１９０号パンフレット
【特許文献３】独国特許第３９１０３１９Ｃ２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第３９０１１６７Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許第１５２４４１１Ｂ１号明細書
【特許文献６】英国特許出願公開第２３９６４３８Ａ号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９／０２２６３０２Ａ１号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００５／０２８６９９５Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ローターとケーシング間の空隙を僅かな装置コストで簡単な手段で最小にする方法を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は本発明により、ローターおよび／またはケーシングに付設された固体伝播音監視システムの出力信号を、この空隙の大きさに対する尺度として使用し、これを用いて最小空隙を調整することにより解決され、この固体伝播音監視システムは異物検知システムの構成要素である。
【００１１】
本発明は、空隙寸法の特に簡単な監視を、できるだけ侵襲性が少なく、外側部に取り付け可能なセンサーにより行うことができるという考えに基づく。ローターおよびケーシングが接触した時に発生する１つの簡単な信号は音であり、これはさらにタービンケーシングのような固体を通して伝播される。その結果、ケーシングに衝突する翼端により発生する振動の音響的な検出を、ケーシングの外側で行うことが可能になる。それ故、固体伝播音監視システムにより、ケーシングとローターを相対的に変位した場合に、場合によっては生じる翼端とケーシングとの接触に対する特に簡単で、技術的に複雑でない検知が可能となる。これにより、最小空隙の精密な調整が可能となる。
【００１２】
本発明によれば、この固体伝播音監視システムは特にタービンの異物検知システムの一部である。異物検知システムは、場合によって入り込む異物またはタービン自身の破断部をも早期に検知し、タービンの停止を指示するために、タービンでしばしば使用されている。異物検知システムは音検出に基づいている。したがって、この異物検知システムの固体伝播音監視システムを、最小空隙を調整するためにも共用する手段で利用することは有利である。場合によっては、このためのタービンへの構造的な追加工事は全く不要であり、単に、センサーと制御電気機器の相応の適合をするだけでよい。
【００１３】
有利な実施形態では、空隙寸法を調整するために、ローターがケーシングに対して軸方向に変位可能になっている。一般的にはタービンは円錐形であるので、全範囲にわたり、そして、それぞれのタービン段において、空隙を均等に小さくすることができる。
【００１４】
このローターを、出力信号を発生する接触が丁度なくなるまで変位すると有利である。すなわち、タービン動翼列がケーシングと接触するまでローターは変位される。この接触は固体伝播音監視システムで監視され、その移動距離が制限される。最初の接触信号が検知されるとすぐに、ローターは、必要に応じて少し戻し変位した後に、丁度、接触限界に固定される。
【００１５】
ローター、特に動翼と、ケーシングとを有するタービン、特にガスタービンにおいて、ローターとケーシング間の空隙を、上述した方法を用いて有利に最小にすることができる。
【００１６】
ローターとケーシング間の空隙が最小化されたタービンを提示することも本発明の課題である。この課題は僅かな装置コストで実現されなければならない。
【００１７】
この課題は、タービンにおいてローターおよび／またはケーシングに固体伝播音監視システムが付設されており、その出力側が調整装置と接続されていることにより解決される。
【００１８】
また、タービンに関しては、この固体伝播音監視システムが異物検知システムの構成要素であり、および／または、空隙寸法を調整すべくローターがケーシングに対して軸方向に変位可能であると有利である。
【００１９】
有利な実施形態において、ローターは、特に動翼の先端部が少なくとも部分的に磨耗可能である。すなわち、調整工程中にケーシングと軽く接触するように設計された相応の複数の磨耗箇所が存在する。この場合、これらの磨耗箇所では、場合により材料が取り除かれるが、これらの磨耗箇所は、これによってローターに、特に動翼に構造的な損傷が生じないように設計されている。こうして、ローターを、信号を発生する軽度の接触まで危険なしに変位することができ、これによって空隙の最適な調整が可能となる。
【００２０】
発電所が上述したタービンを有していると有利である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により得られる利点は特に、異物検知システムを用いてローターとケーシングとの接触を検知することによって、技術的に特に簡単な手段で半径方向空隙の最小化が可能になることにある。これによってタービン効率が最大になり、出力が増大する。このことは、制御技術的な変更により燃料と排出物の大幅な低減が達成できるので、環境保護に関しても利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスタービンの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図に基づき本発明を詳細に説明する。この図はガスタービンを示す。
この図はここではガスタービンであるタービン１００を長手方向断面で示す。ガスタービン１００は、内部に回転軸１０２（軸方向）の周りを回転可能に支持されたローター１０３を有し、これはタービンローターとも呼ばれる。ローター１０３に沿って、吸い込みケーシング１０４、圧縮機１０５、同軸に配置された複数のバーナー１０７を有するトーラス形燃焼器１１０、特に環状燃焼器１０６、タービン１０８および排ガスケーシング１０９が順次配置されている。
【００２４】
複数の環状燃焼器１０６が１つの環状の高温ガス流路１１１と繋がっている。そこでは、相前後して結合された例えば４つのタービン段１１２が、タービン１０８を形成している。それぞれのタービン段１１２は２つの翼輪で形成されている。高温ガス流路１１１に、作動媒体１１３の流れ方向に見て、１つの静翼列１１５に複数の動翼１２０で形成された１つの列１２５が続いている。
【００２５】
この場合、複数の静翼１３０がステーター１４３に固定されているのに対し、列１２５の複数の動翼１２０はタービン円板１３３を用いてローター１０３に取り付けられている。こうして、これらの動翼１２０はローターすなわち回転子１０３の一部を構成している。このローター１０３に発電機または作業機械が結合されている（図示されていない）。
【００２６】
ガスタービン１００の運転中に、空気１３５が吸い込みケーシング１０４を通って吸入され、圧縮機１０５により圧縮される。圧縮機１０５のタービン側端部に供給された圧縮空気は複数のバーナー１０７に供給され、そこで燃料と混合される。この混合物が燃焼器１１０の内部で燃焼され、作動媒体１１３を形成する。この作動媒体１１３はそこから高温ガス流路１１１に沿って静翼１３０と動翼１２０を通って流れる。動翼１２０で作動媒体１１３は膨張して衝動を与え、これにより動翼１２０がローター１０３を駆動し、このローターがそれに連結された作業機械を駆動する。
【００２７】
高温の作動媒体１１３に曝される部品はガスタービン運転中に熱負荷を受ける。作動媒体１１３の流れ方向に見て、第１タービン段の静翼１３０と動翼１２０は、環状燃焼器１０６を覆っている熱シールドタイルと並んで熱負荷を最も強く受ける。そこでの支配的な温度に耐えるべく、これらは冷却媒体で冷却される。同様に、翼１２０、１３０に耐腐食層（ＭＣｒＡｌＸ；Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類）と耐熱層（熱遮蔽層、例えば、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ4−ＺｒＯ2）を付けることができる。
【００２８】
静翼１３０はタービン１０８の内側ケーシング１３８側の静翼根元部（図示されていない）と、これとは反対側の静翼頭部とを有する。この静翼頭部はローター１０３に対向しており、ステーター１４３の固定リング１４０に固定されている。
【００２９】
制御技術面では、このガスタービン１００は図に詳細には示されていない異物検知システムを有している。この目的は、空気１３５と共にガスタービン１００に入り込んでくる異物、あるいは、タービン１００の内部での損傷により破断された異物を検知し、必要な場合にはタービン１００の急速停止を発令することにある。このために、この異物検知システムは固体伝播音検知システムを含み、この異物検知システムは多数のセンサーでローター１０３およびケーシング１３８に接続されており、タービン１００の内部で発生する音振動に関する出力信号を発する。
【００３０】
さらに、ローター１０３は軸１０２に沿って軸方向に変位可能である。ローター１０３の先端部とケーシング１３８とが相対的に円錐形であることにより、ローター１０３またはケーシング１３８の軸方向変位によって、ローター１０３、特に動翼端部とケーシング１３８との間の空隙ｄが縮小されたり、拡大される。この軸方向変位は油圧又は水圧を用いて行われる。
【００３１】
ローター１０３をケーシング１３８に対して軸方向に変位することにより、空隙ｄが縮小され、ついに最初の接触が生じ、これにより振動と、これに起因する音が発生する。この音はケーシング１３８を通って伝播し、固体伝播音検知システムのより検知され、相応の出力信号に変換される。
【００３２】
ケーシング１３８に対する動翼１２０の軸方向変位により、タービン翼１２０とケーシング１３８との間には、より強いまたはより弱い接触が生じ、これによって、発生した固体伝播音の強さ、すなわち出力信号も変化する。こうして、軸方向変位の値に応じた異なる出力信号が生じる。
【００３３】
最初の接触が行われると、動翼１２０が固定されるか、あるいは、強すぎる接触の場合には、これに対応する出力信号で示される接触が丁度なくなるまで、再び戻し変位される。こうして、最小空隙ｄが調整される。最小空隙のこの調整はタービン１００の運転中に、通常は、加熱完了後に行うことができる。
【００３４】
タービン翼１２０は外側の磨耗層を有する。この磨耗層は例えば、有孔性および／またはセラミックであるので、僅かな接触でも永続的な損傷の原因にはならない。
【符号の説明】
【００３５】
１００    ガスタービン
１０２    軸方向
１２０    ローター、動翼
１３０    静翼
１３８    ケーシング
ｄ        空隙
【国際調査報告】
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