(57)【要約】【課題】ガスタービンの排ガス流路中に突出して伸長する温度計に発生する振動を抑制することで、振動に起因した温度計の破損を防止し、その修理・交換のためのコストを低減する。【解決手段】  ガスタービンの円筒状の排ガス流路（Ｓ）中に、排ガス流路外周壁（２）からガスタービン中心軸に向かって周方向に等間隔に並んで伸長する複数の温度計（４）に発生する振動を抑制するために、  各温度計の熱電対（６）の胴部を覆いこれを保護する棒筒状の保護管（８）に、隣接する保護管同士の全てを連結する環状枠（１０）を設ける。ここで前記環状枠は、短冊状の金属平板部（１０ａ）と、温度計の保護管を把持するために前記金属平板部の両端に形成されたクランプ部（１０ｂ）を有する枠金具（１２）を連結して構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの円筒状の排ガス流路（Ｓ）中に、排ガス流路外周壁（２）からガスタービン中心軸に向かって周方向に等間隔に並んで伸長する複数の温度計（４）に発生する振動を抑制するために、
各温度計の熱電対（６）の胴部を覆いこれを保護する棒筒状の保護管（８）に、隣接する保護管同士の全てを連結する環状枠（１０）を設けた、ことを特徴とするガスタービン用温度計の振動抑制構造。
【請求項２】
前記環状枠（１０）は、短冊状の金属平板部（１０ａ）と、温度計（４）の保護管（８）を把持するために前記金属平板部の両端に形成されたクランプ部（１０ｂ）を有する枠金具（１２）を連結して構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン用温度計の振動抑制構造。
【請求項３】
前記クランプ部（１０ｂ）は前記金属平板部（１０ａ）の一端を９０°、他端を−９０°ねじって形成され、
前記枠金具（１２）は、前記金属平板部の厚み面が排ガスの流れ方向に対向するように取り付けられる、ことを特徴とする請求項２に記載のガスタービン用温度計の振動抑制構造。
【請求項４】
前記環状枠（１０）と排ガス流路外周壁（２）とをつなぎ、かつ、排ガスの流れ方向に傾斜して伸長する支持柱（１４）を等間隔に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン用温度計の振動抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用温度計の振動抑制構造に関し、より詳細には、ガスタービンの円筒状の排ガス流路中に、排ガス流路外周壁からガスタービン中心軸に向かって周方向に等間隔に並んで伸長する複数の温度計に発生する振動を抑制するためのガスタービン用温度計の振動抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所におけるガスタービン発電設備の高温部品を保護するためには、ガスタービン燃焼器の燃焼状態を管理することが必要である。そのためには、燃焼器直後のタービンの入口温度を計測することが好ましいが、タービンの構造上の問題や、タービン入口温度が１０００度を越える高温となることから、その温度を直接計測することは実際上困難である。
そこで一般的には、ガスタービン出口から排出される排ガスの温度を計測し、計測したタービン排ガスの温度から燃焼状態を監視し、タービン入口温度の計算し、これをもとに高温部品の保護を図ろうとしている。
【０００３】
図７にガスタービン出口温度を計測するために従来から用いられている一般的なガスタービン用の温度計の取付構造を示した。なお図７の（ａ）はタービン出口付近の軸方向部分断面の概略図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面の概略図である。
【０００４】
図に示したようにガスタービンの温度計（４）は、ガスタービンの円筒状の排ガス流路（Ｓ）中に、排ガス流路外周壁（２）からガスタービン中心軸に向かって伸長するように２７本周方向に等間隔に並んで配置されている。このように排ガス流路中の全周に渡って複数の温度計を配置するのは、複数の燃焼器１台当たり２点程度の温度を計測する必要があるためである。
【０００５】
図８に温度計を正面から見た斜視図を、図９にガスタービンに取り付けられた温度計を側面から見た拡大部分透視図を示した。
この温度計（４）は先端部を除き、外径が３ｃｍ程度の棒筒状の保護管（８）内に収容されて排ガス流路中（Ｓ）に３０ｃｍ程度突出する熱電対（６）である。保護管の先端には排ガスの流れ方向を軸方向とする両端が開口する短筒（３１）がＴ字状に取り付けられている。熱電対（６）の先端はこの短筒（３１）の中心に位置するようになっており、短筒内において熱電対の先端が直接排ガスにさらされてその温度を測定する。なお熱電対（６）を収容した保護管（８）は、排ガス流路外周壁に立設した状態で溶接されることで固定されている。
【０００６】
これらの図に示した温度計は、排ガスが高速高圧で流れる排ガス流路中に大きく突出するため振動が生じやすく、その結果として保護管と排ガス流路外周壁との溶接部分や保護管の根元部分にクラックなどの破損が生じることが多かった。実際には２年ごとの定期点検において、２７本の温度計のうち１０本程度の交換が必要となっており、その熱電対や保護管の交換費用やガスタービンケーシングの修理費用として５００万円程度の費用を要していた。
【０００７】
なおこれまでも引用文献１の「ガスタービンエンジンの振動抑制装置」のようにタービンブレード 間の振動を抑制するための構造の発明は種々なされているが、ガスタービン用温度計の振動抑制構造に関するものは特に見当たらない。
【特許文献１】特開２００４−２８５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように発電所におけるガスタービン発電設備の温度計には排ガス流にさらされることによる振動に起因した破損が生じやすいため定期的な修理・交換が必要であり、そのための費用も膨大なものとなっていた。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり、ガスタービンの排ガス流路中に突出して伸長する等間隔に並んだ複数の温度計に発生する振動を抑制することで、振動に起因した温度計の破損を防止し、その修理・交換のためのコストを低減することができるガスタービン用温度計の振動抑制構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため本発明のガスタービン用温度計の振動抑制構造は、ガスタービンの円筒状の排ガス流路（Ｓ）中に、排ガス流路外周壁（２）からガスタービン中心軸に向かって周方向に等間隔に並んで伸長する複数の温度計（４）に発生する振動を抑制するために、各温度計の熱電対（６）の胴部を覆いこれを保護する棒筒状の保護管（８）に、隣接する保護管同士の全てを連結する環状枠（１０）を設けた、ことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記環状枠（１０）は、短冊状の金属平板部（１０ａ）と、温度計（４）の保護管（８）を把持するために前記金属平板部の両端に形成されたクランプ部（１０ｂ）を有する枠金具（１２）を連結して構成される、ようにしてやることが好ましい。
【００１２】
さらにここで、前記クランプ部（１０ｂ）は前記金属平板部（１０ａ）の一端を９０°、他端を−９０°ねじって形成され、前記枠金具（１２）は、前記金属平板部の厚み面が排ガスの流れ方向に対向するように取り付けられる、ことが好ましい。
【００１３】
また、前記環状枠（１０）と排ガス流路外周壁（２）とをつなぎ、かつ、排ガスの流れ方向に傾斜して伸長する支持柱（１４）を等間隔に設ける、こともできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排ガス流路中に突出して伸長する複数の温度計を、環状枠によって全て連結することでその強度が向上し、各温度計に生じる振動を減少させることができ、これにより温度計の破損も減少させることができる。
【００１５】
ここで環状枠を、短冊状の金属平板部と金属平板部の両端に形成したクランプ部とからなる枠金具を連結して構成することで、比較的簡易な構造で安価な環状枠を製作することができる。
【００１６】
より具体的には、枠金具の金属平板部をその厚み面が排ガスの流れ方向に対向するようにし、クランプ部を金属平板部の一端を９０°、他端を−９０°ねじって形成することで、枠金具を簡易かつ安価に製造することができる。
【００１７】
また環状枠と排ガス流路外周壁とをつなぎ、かつ、排ガスの流れ方向に伸長して傾斜する支持柱を等間隔に設けることで、温度計に作用する力をこれで支え、温度計に生じる振動をより一層低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する実施例において、本発明のガスタービン用温度計の振動抑制構造は、上述した技術背景において説明したガスタービン用の温度計に適用した場合を一例とするものであるが、この例に限られるものでないことは当然である。
【００１９】
このガスタービン用の温度計４は、ガスタービンの円筒状の排ガス流路（Ｓ）中に、排ガス流路外周壁２からガスタービン中心軸に向かって伸長するように２７本等間隔に並んで配置されている。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１のガスタービン用温度計の振動抑制構造に用いられる環状枠を構成する枠金具１２を示した斜視図であり、図２はガスタービン用の温度計に環状枠を取り付けた状態を示した部分正面図、図３は図２の側面図を表している。
【００２１】
これらの図に示したように、この枠金具１２は長さ３０ｃｍ、幅２ｃｍ、厚さ３ｍｍ程度の矩形の金属平板を加工することで形成されており、その中央部が金属平板部１０ａ、その両端部がクランプ部１０ｂとなっている。
金属平板部１０ａは複数の枠金具１２を連結した際に、環状の環状枠１０が構成されるようにわずかに弧をなしている。なお金属平板部１０ａは高速高圧で流れる排ガスからの空気抵抗を低減するために、その縁部が面取り加工（流線型加工）されていることが好ましい（図面の金属平板部では面取り加工は施されていない）。
クランプ部１０ｂは、温度計４の保護管８を把持するための部分であり、金属平板部１０ａの両端において金属平板を、一端（Ａ端という）を９０°、他端（Ｂ端という）を−９０°（９０°でもよい）ねじることで形成されている。クランプ部１０ｂの中央は、円筒状の破線で示した保護管８を把持するために半円弧状に形成され、その両端近傍にはボルト穴２１が１つづつ形成されている。なお枠金具１２のＢ端および同様の他の枠金具１２のＡ端は、それらの面を対向して重ね合わせた場合に、半円弧状に形成された部分が、保護管８の径とほぼ同じ径の略円筒をなすようになっている。またクランプ部１０ｂの両端のボルト穴２１は、枠金具１２のＡ端と同様の他の枠金具１２のＢ端を重ね合わせた場合に、一連の孔をなすようになっている。
【００２２】
環状枠１０は、この枠金具１２のＡ端および同様の他の枠金具１２のＢ端とが対向するように重ね合わせ、形成された略円筒状の部分に温度計４の保護管８を配置し、一連の孔をなすボルト穴２１に通したボルトをナットで締め付けることで形成される。すなわち環状枠１０は、全ての保護管８を把持した状態で連結する２７個の枠金具１２によって形成される。
【００２３】
ここでガスタービン用温度計４に取り付けられた環状枠１０のクランプ部１０ｂの面は、ガスタービンの排ガス流に対向する面となるため、排ガスの流れをできるだけ妨げないようにすることが好ましい。
そこでボルトおよびナットの形状を図４に示したような半球頭のスカート付きボルト、スカート付きナットなど、空気抵抗がなるべく少なくなるような形状のものを使用するものとする。
【００２４】
本実施例のガスタービン用温度計の振動抑制構造によれば、２７本の温度計を、これを把持する枠金具により構成される環状枠で連結することにより、排ガス流路中に突出して伸長する温度計の強度を向上させ、各温度計に生じる振動を減少させることができ、これにより温度計の破損も減少させることができる。また環状枠を構成する枠金具は、その構造が簡素なため、製造も容易であり、安価に提供することができる。さらにその取り付けも簡易に行うことが可能である。
【実施例２】
【００２５】
図５は実施例２のガスタービン用温度計の振動抑制構造に用いられる環状枠１０を構成する枠金具１２および支持柱１４を示した斜視図である。
【００２６】
本実施例で用いられる枠金具１２は、実施例１で説明した枠金具とほぼ同様の形状をしているが、その金属平板部１０ａの中心に、以下に説明する支持柱１４を取り付けるための小孔２３があけられている。なおこの小孔２３の内面にはネジ溝が形成されている。また枠金具１２の表面には、微細な凹みであるディンプルが全面に加工されており（図示せず）、排ガス流への抵抗を低減するようになっている。
【００２７】
支持柱１４は、枠金具１２と同様の金属材料で製作された丸棒であり、その両端は、一方を排ガス流路外周壁２に、他方を金属平板部１０ａに取り付けるためにつぶされてかつ屈曲した板状に形成されている。また支持柱１４両端の板状の部分には、図に示したようにネジ穴２５が形成されている。
【００２８】
温度計４への枠金具１２の取り付けは実施例１の場合と同様に行われる。また支持柱１４は、これをガスタービンに取り付けた状態を示した側面図である図６に示したように、取り付けた全ての枠金具１２について、温度計４の上流側の排ガス流路外周壁２に形成しておいた孔と枠金具１２の金属平板部１０ａに形成された小孔２３とを結んで排ガスの流れ方向に伸長して傾斜するようにネジによって取り付けられる。
ここで支柱の取り付けに用いられるネジの頭は、ねじ込まれることで支持柱１４の両端において埋め込まれて突起しないようにすることが好ましい（図示せず）。なお枠金具１２への支持柱１４の取り付けは、支持柱１４端部のネジ穴２５を通したネジが、枠金具１２の小孔２３のネジ溝に螺合するようにして行われる。また排ガス流路外周壁２への支持柱１４の取り付けは、支持柱１４端部のネジ穴を通したネジが、排ガス流路外周壁２に形成しておいた孔のネジ溝に螺合するようにして行われる。
【００２９】
なお本実施例では２７本全ての枠金具１２に支持柱１４が取り付けられるものとしたが、数本おきに等間隔に設けるようにすることも勿論可能である。また支持柱１４を、枠金具１２と温度計下流側の排ガス流路外周壁とを結んで排ガスの流れ方向に伸長して傾斜するように取り付けてやってもよい。さらに支持柱の一端を、金属平板部に形成した小孔に取り付ける代わりに、枠金具のクランプ部に取り付けるようにしてやることも可能である。
【００３０】
以上に説明した本実施例のガスタービン用温度計の振動抑制構造によれば、環状枠１０と排ガス流路外周壁２とをつなぐ支持柱１４を等間隔に設けることで、温度計４の強度をさらに高め、排ガス流路中に突出して伸長する温度計に生じる振動をさらに減少させることができる。
【００３１】
なお本発明は、ガスタービンの排ガス流路中に突出するように伸長して周方向に等間隔に並んだ複数の温度計の全てを枠金具による連結することで強度の向上を図り、これにより温度計に生じる振動を抑制し、温度計の保護管と排ガス流路外周壁との溶接部分や保護管の根元部分に生じるクラックなどの破損を低減させるものであれば上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１のガスタービン用温度計の振動抑制構造に用いられる環状枠を構成する枠金具を示した斜視図である。
【図２】ガスタービン用の温度計に環状枠を取り付けた状態を示した部分正面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】枠金具を連結するために用いられるボルトおよびナットの一例である。
【図５】実施例２のガスタービン用温度計の振動抑制構造に用いられる環状枠を構成する枠金具および支持柱を示した斜視図である。
【図６】支持柱をガスタービンに取り付けた状態を示した側面図である。
【図７】従来から用いられている一般的なガスタービン用の温度計の取付構造を示した図である。
【図８】温度計を正面から見た斜視図である。
【図９】ガスタービンに取り付けられた温度計を側面から見た拡大部分透視図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｓ  排ガス流路
２  排ガス流路外周壁
４  温度計
６  熱電対
８  保護管
１０  環状枠
１０ａ  金属平板部
１０ｂ  クランプ部
１２  枠金具
１４  支持柱
２１  ボルト穴
２３  小孔
２５  ネジ穴
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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