(57)【要約】【課題】動翼の翼根とディスクの翼溝との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、ディスクや動翼にかかる負荷を軽減することができ、さらには、作業時間の短縮により稼働率向上を図ることができる燃料ガス圧縮機を提供する。【解決手段】動翼本体、および、翼根５５を有する動翼２３と、ロータ軸に設けられて翼根５５が嵌合される翼溝５８を有するディスク２６とを備え、互いに対向する翼根５５の面５６，５８および翼溝５８の面６６，６７の少なくとも一方には、使用温度に対する耐熱性を有した硫化防止コーティング層５９，６９が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
2013217227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼本体、および、該翼本体の基端に設けられた翼根を有する動翼と、
回転軸に設けられて翼根が嵌合される翼溝を有するディスクとを備え、
互いに対向する前記翼根の面および前記翼溝の面の少なくとも一方には、使用温度に対する耐熱性を有した硫化防止コーティング層が形成されていることを特徴とする燃料ガス圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料ガス圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体に含まれる腐食性成分によって腐食が生じないように、腐食性成分を含む気体に接触する翼などの部材にポリイミド層による防食コーティングを施した蒸気タービンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１１６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスタービンの燃料ガス圧縮機は、図４（ａ）に示すように、回転軸に取り付けられたディスク１２６の翼溝１５８に動翼１２３の翼根１５５が嵌合されて、動翼１２３がディスク１２６に取り付けられており、設計上、翼溝１５８と翼根１５５との間には僅かな隙間ｄが形成されている。そして、上記ガスタービンの燃料ガス圧縮機にあっては、定期検査の際に動翼１２３をディスク１２６から取り外して検査を行っている。
【０００５】
一方、上記ガスタービンで高炉ガス等を燃料ガスとして用いる場合、燃料ガスに硫黄分が含有されてしまう。そのため、動翼１２３とディスク１２６とに含まれる鉄と硫黄とが接触することで、図４（ｂ）に示すように硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層２００が、動翼１２３およびディスク１２６の互いに対向する面１５６，１６６に形成されてしまう。特に、動翼１２３の翼根１５５とディスク１２６の翼溝１５８との互いに対向する面１５６，１６６に硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層２００が形成された場合、翼根１５５と翼溝１５８との間の隙間ｄが埋まって固着してしまう場合がある。そのため、定期検査で動翼１２３をディスク１２６から取り外す際に、上記隙間ｄに潤滑油を浸透させて衝撃を加えるなど、無理矢理ディスク１２６から動翼１２３を取り外していた。さらに、この方法を用いても動翼１２３を取り外すことができない場合には、機械加工を行ってディスク１２６から動翼１２３を取り外していた。そのため、傷つきや変形が生じて動翼１２３への負荷が大きくなってしまうという課題がある。
【０００６】
また、上記定期検査は、その実施間隔の延長が要望されており、仮に実施間隔が延長された場合には、ディスク１２６から動翼１２３を取り外さない期間が長くなるため、動翼１２３とディスク１２６間における固着度がより進行してしまうことが懸念されている。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動翼の翼根とディスクの翼溝との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、ディスクや動翼にかかる負荷を軽減することができ、さらには、作業時間の短縮によりガスタービン等の稼働率向上を図ることができる燃料ガス圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る燃料ガス圧縮機は、翼本体、および、該翼本体の基端に設けられた翼根を有する動翼と、回転軸に設けられて翼根が嵌合される翼溝を有するディスクとを備え、互いに対向する前記翼根の面および前記翼溝の面の少なくとも一方には、使用温度に対する耐熱性を有した硫化防止コーティング層が形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、耐熱性を有した硫化防止コーティング層により、互いに対向する動翼の翼根の面とディスクの翼溝の面との少なくとも一方が、燃料ガスに接触するのを防止することができるため、当該硫化防止コーティング層が形成された面に硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層が形成されるのを防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る燃料ガス圧縮機によれば、動翼の翼根とディスクの翼溝との固着を防止して、取り外し作業にかかる作業者の負担を軽減するとともに、ディスクや動翼にかかる負荷を軽減することができ、さらには、作業時間の短縮により稼働率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における燃料ガス圧縮機を備えるガスタービン設備の概略構成図である。
【図２】上記燃料ガス圧縮機の動翼およびディスクの斜視図である。
【図３】上記動翼の翼根およびディスクの翼溝の断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図４】従来の図３に相当する図であり（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明の実施形態における燃料ガス圧縮機について図面を参照して説明する。
図１は、この実施形態における燃料ガス圧縮機を備えるガスタービン設備の概略構成図である。
同図に示すように、ガスタービン設備１０は、ガスタービン１１と、ガスタービン１１へ送る燃焼用の空気を吸気フィルタ１２経由で取り込んで圧縮する空気圧縮機１３と、ガスタービン１１の回転駆動力で発電する発電機１４と、ガスタービン１１から排出されるガスの排熱回収を行う排熱回収ボイラｂとを備えている。また、ガスタービン１１は、タービンを有するタービン本体１５と、タービン本体１５に燃焼ガスを送り込む燃焼器１６とを備えている。タービン本体１５と、空気圧縮機１３と、発電機１４とは、共通のロータ軸１７にて接続されており、ロータ軸１７の端部には、ロータ軸１７の回転を増速する増速ギヤ１８が設けられている。
【００１２】
上記ガスタービン設備１０には、さらに、製鉄所の複数の高炉からＢＦＧ（Blast Furnace Gas）をガスタービン１１に送るＢＦＧガスライン１９が敷設されている。このＢＦＧガスライン１９には、ＢＦＧ中のダストなどを除去する集塵器（Ｅ／Ｐ）２０を介して、燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機２１が接続されている。ここで、集塵機２０とＢＦＧガスライン１９との間には、燃料ガスのカロリー調整用の増熱ガスであるＣＯＧ（Coke Oven Gas）が合流可能となっている。このＣＯＧは、同じ製鉄所内の複数のコークス炉から供給され、上記燃料ガスは、主にＢＦＧとＣＯＧとからなる。
【００１３】
燃料ガス圧縮機２１は、いわゆる軸流式の圧縮機であって、上記集塵器２０によりダストなどが除去された燃料ガスを、上記増速ギヤ１８を介して伝達された回転駆動力を用いて圧縮する。燃料ガス圧縮機２１により圧縮された圧縮燃料ガスは、ガスタービン１１の燃焼器１６に供給されて燃焼される。一方で、燃料ガス圧縮機２１によって圧縮された圧縮燃料ガスのうち、余剰分は、ガス冷却器２２によって冷やされた後に、ＢＦＧガスライン１９に戻されることとなる。
【００１４】
次に、軸流圧縮機である燃料ガス圧縮機２１の動翼とディスクとの嵌合構造について図面を参照して説明する。
図２、図３に示すように、動翼２３は、動翼本体５２のディスク２６側の基端部に、翼根５５を備えている。翼根５５は、ディスク２６側の端部に向かうほどその厚さが増加する断面略台状に形成されている。より具体的には、翼根５５は、その厚さ方向両側に、その端部側ほど厚さ方向外側に延びる傾斜面５６と、これら傾斜面５６の端部同士を繋ぐ底面５７とを備えている。
【００１５】
一方、ディスク２６は、その外周部に、ロータ軸１７の略軸方向Ｄに沿って形成された複数の翼溝５８を備えている。これら翼溝５８は、ディスク２６の周方向Ｒに等間隔で形成され、上述した翼根５５よりも僅かに大きい断面形状を有している。即ち、上記傾斜面５６に対向する２つの傾斜面６６と、底面５７に対向する底面６７とを備えている。
【００１６】
上記翼根５５と翼溝５８とは、いわゆるダブテール構造であり、翼溝５８に対して翼根５５を軸方向Ｄからスライド挿入することで、ディスク２６に対して動翼２３が嵌合可能とされている。この構造により、圧縮機２のロータ軸１７が回転して動翼２３に比較的大きな遠心力が作用したとしても、翼根５５の傾斜面５６が傾斜面６６に突き当たり、動翼２３の遠心方向への変位が規制されるようになっている。なお、翼根５５と動翼本体５２との間には、周方向Ｒに延出するプラットフォームｐ（図２参照）が形成されている。
【００１７】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態における翼根５５と翼溝５８との対向する面である傾斜面５６，６６および底面５７，６７に亘って、それぞれ所定厚さの硫化防止コーティング層５９，６９が一様に形成されている。ここで、上述した動翼２３およびディスク２６を形成する材料は、鉄、クロム、コバルトを含む合金や、鉄、クロム、モリブデンを含む合金等が主に用いられている。
【００１８】
硫化防止コーティング層５９，６９は、圧縮機２の使用温度（例えば、４００℃程度）に対して十分な耐熱性を有している。硫化防止コーティング層５９，６９の厚さ寸法は、翼根５５と翼溝５８との隙間ｄ（最大１００μｍ程度）に収まる厚さ寸法（例えば、２０〜３０μｍ程度）に設定されている。なお、硫化防止コーティング層５９と硫化防止コーティング層６９との厚さ寸法は異なっていても良い。
【００１９】
硫化防止コーティング層５９，６９を形成するコーティングとしては、上記使用温度に対する耐熱性に加えて、上記翼根５５および翼溝５８の表面に燃料ガスが接触するのを防止する機能を有し、硫化物を生成しないものであればよく、例えば、サーメテル（登録商標）コーティング、アルミニウムめっき、および、セラミックコーティング等を用いることができる。さらに、セラミックコーティングとしてはシリカや酸化アルミニウム（アルミナ）を用いることができる。特に、アルミニウムめっきを用いた場合は、燃料ガスに含まれる水分に対して腐食し難く好ましい。
【００２０】
さらに、アルミニウムめっき以外の金属めっきとしては、例えば、ニッケルめっきやクロムめっき等を用いてもよく、さらに、亜鉛めっきでもよい。
また、めっきの種類としては、溶融めっき、電気めっき、無電解めっきなどを適宜用いればよく、めっき以外には、例えば、溶射、蒸着（ＣＶＤ）等を用いることができる。
【００２１】
したがって、上述した実施形態の燃料ガス圧縮機２１によれば、耐熱性を有した硫化防止コーティング５９，６９により、互いに対向する動翼２３の翼根５５の傾斜面５６、底面５７と、ディスク２６の翼溝５８の傾斜面６６、底面６７とが、それぞれ燃料ガスに接触するのを防止できるため、傾斜面５６、底面５７、傾斜面６６、および、底面６７に硫化鉄を主成分とする腐食生成物の層が形成されるのを防止することができる。そのため、動翼２３の翼根５５とディスク２６の翼溝５８とが固着するのを防止して、動翼２３の取り外し作業にかかる時間を短縮して作業者の負担を軽減することができる。
【００２２】
また、ディスク２６や動翼２３に衝撃を加えずに、ディスク２６から動翼２３を円滑に取り外すことができるため、ディスク２６や動翼２３にかかる負荷を軽減することができる。
さらに、ディスク２６から動翼２３を取り外すための作業時間が短縮されることで、稼働率を向上させることが可能となる。
【００２３】
なお、この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、翼根５５が断面略台状の場合を一例にして説明したが、動翼２３に遠心力が作用した際に、動翼２３のディスク２６径方向への変位を規制できる形状であれば上記形状に限られるものではない。
【００２４】
さらに、上述した実施形態においては、翼根５５と翼溝５８との両方に硫化防止コーティング層５９，６９を形成する場合について説明したが、翼根５５と翼溝５８との何れか一方にのみ硫化防止コーティング層５９，６９を設けるようにしても良い。
【００２５】
このようにすることで、翼根５５および翼溝５８の何れか一方に硫化鉄を主成分とする腐食生成物が生成されて、この腐食生成物と、翼根５５および翼溝５８の何れか他方の硫化防止コーティング層５９，６９とが接触したとしても、腐食生成物が硫化防止コーティング層５９，６９上を滑るため、翼根５５と翼溝５８との固着を防止し、上記翼根５５を円滑に翼溝５８から取り外すことが可能となる。
【００２６】
また翼根５５と翼溝５８との何れか一方にのみ硫化防止コーティング層５９，６９を設ける場合、硫化防止コーティング層５９，６９は、腐食生成物よりも柔らかい材質を選択するのが好ましい。このようにすることで、腐食生成物と硫化防止コーティング層５９，６９との摩擦抵抗をより低減することできる。また、翼根５５にのみ硫化防止コーティング層５９を形成する場合、翼溝５８に硫化防止コーティング層６９を形成する場合よりも、施工状態の視認性がよく作業性が向上する点で有利である。
【００２７】
さらに、上述した実施形態においては、ＢＦＧとＣＯＧとを混合した燃料ガスを用いる場合について説明したが、本発明は、硫黄分を含んだ燃料ガスを用いる燃料ガス圧縮機で適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１７  ロータ（回転軸）
２３  動翼
２６  ディスク
５２  動翼本体（翼本体）
５５  翼根
５６  傾斜面（面）
５７  底面（面）
５８  翼溝
５９  硫化防止コーティング層
６６  傾斜面（面）
６７  底面（面）
６９  硫化防止コーティング層
【図１】
2013217227.tif 000003
【図２】
2013217227.tif 000004
【図３】
2013217227.tif 000005
【図４】
2013217227.tif 000006