(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシング内に設けられた複数段のタービン静翼列と、タービン軸に取り付けられた複数段のタービン動翼列とによって昇温昇圧した作動流体を膨張させて動力を発生するガスタービンにおいて、
前記タービン軸の径方向に膨縮自在となるように前記タービンケーシングに支持されており、各段のうち、何れか一の段を構成する第１タービン動翼列に対応する第１の翼環と、
前記タービン軸の径方向に膨縮自在となるように前記タービンケーシングに支持されており、前記一の段と隣り合う他の段を構成する第２タービン動翼列に対応する第２の翼環と、
前記第１タービン動翼列を囲む第１の環状部材と、
前記第２タービン動翼列を囲む第２の環状部材と、を備え、
前記第１タービン動翼列に対応する前記第１タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと、前記第１環状部材とは、互いに摺動自在に係合し合う一方、それぞれ作動流体の流通方向における一方の側で前記第１翼環に固定されており、
前記第２タービン動翼列に対応する前記第２タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと、前記第２環状部材とは、互いに摺動自在に係合し合う一方、それぞれ作動流体の流通方向における一方の側で前記第２翼環に固定されていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記第１タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと前記第１環状部材との間、並びに、前記第２タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと前記第２環状部材との間には、シール部材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記各シール部材は、波形の断面形状を有することを特徴とする請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記第１の翼環に設けられており、所定の熱媒体が循環させられる第１の熱媒流路と、
前記第２の翼環に設けられており、所定の熱媒体が循環させられる第２の熱媒流路と、
前記第１の翼環と前記第２の翼環とを接続すると共に前記第１の熱媒流路と前記第２の熱媒流路とを連通する連通部材と、をさらに備え、
前記第２の翼環は、前記第１の翼環よりも前記作動流体の流通方向における下流側に位置しており、前記第２の翼環に設けられている前記第２の熱媒流路を流通した熱媒体は、前記連通部材を介して、前記第１の翼環に設けられている前記第１の熱媒流路に導入されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、このような分野に属する技術として、特開平９−４４１１号公報によって開示されたものが知られている。この公報に記載された従来のガスタービンは、外部ケーシング（収容用外側構造殻）と、内部ケーシングを構成する翼環（内殻）とを備えた、いわゆる二重ケーシング型のタービンである。このタービンでは、第１段及び第２段の周囲に翼環が設けられており、この翼環には、第１段動翼列を構成する各タービン動翼の周囲を囲む分割環（シュラウド）と、第２段動翼列を構成する各タービン動翼の周囲を囲む分割環（シュラウド）とが取り付けられている。同様に、この翼環には、第１段静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウド、及び、第２段静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドも取り付けられている。
【０００３】
また、翼環は、タービン軸の径方向に延びる複数のピンによって外部ケーシングに支持されており、タービン軸の径方向に膨縮自在である。そして、当該翼環には、第１動翼列及び第２動翼列に沿うように２本の流路（プレナム）が形成されている。この流路には、ガスタービンの運転とは無関係な熱媒体供給源から供給される熱媒体が流通させられる。従って、このガスタービンでは、各翼環の流路に適切な温度の熱媒体を供給することにより、各翼環（と共に分割環）をタービン軸の径方向に膨縮させることができる。この結果、ガスタービンの運転中に、作動流体の温度変化に起因してタービン動翼が径方向に熱膨縮しても、タービン動翼の翼端と分割環との隙間を適正に調整可能であり、動翼翼端損失を低減させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガスタービンの運転中に作動流体の温度が変化すると、タービン動翼等の周囲に位置して、環状流路を形成する分割環、及び、タービン静翼の外シュラウドは、タービン軸の延在方向（軸方向）にも熱膨縮することになる。このため、隣接し合う分割環とタービン静翼の外シュラウドとは、それぞれ軸方向に膨縮自在となるように、互いに当接又は係合し合うように配置されるが、各部材の熱膨縮の度合いによっては、部材同士の隙間が広がって作動流体が流出してしまい、損失が増大化してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路を構成する部材同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることができるガスタービンの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるガスタービンは、タービンケーシング内に設けられた複数段のタービン静翼列と、タービン軸に取り付けられた複数段のタービン動翼列とによって昇温昇圧した作動流体を膨張させて動力を発生するガスタービンにおいて、タービン軸の径方向に膨縮自在となるようにタービンケーシングに支持されており、各段のうち、何れか一の段を構成する第１タービン静翼列及び第１タービン動翼列に対応する第１の翼環と、タービン軸の径方向に膨縮自在となるようにタービンケーシングに支持されており、一の段と隣り合う他の段を構成する第２タービン静翼列及び第２タービン動翼列に対応する第２の翼環と、第１の翼環に設けられており、所定の熱媒体が循環させられる第１の熱媒流路と、第２の翼環に設けられており、所定の熱媒体が循環させられる第２の熱媒流路と、第１の翼環と第２の翼環とを接続すると共に第１の熱媒流路と第２の熱媒流路とを連通する連通部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このガスタービンを構成するタービンには、何れか一の段（例えば、第１段）に対応する第１の翼環と、当該一の段と隣り合う他の段（例えば、第２段）に対応する第２の翼環とが設けられており、これら第１及び第２の翼環によって、環状流路を構成する部材（静翼の外シュラウド、分割環等）が支持される。また、第１の翼環は、好適には第１の動翼列の外周を囲むように形成された第１の熱媒流路を、第２の翼環は、好適には第２の動翼列の外周を囲むように形成された第２の熱媒流路をそれぞれ有しており、これら第１及び第２の熱媒流路には、所定の熱媒供給源から供給される蒸気等の熱媒体が循環させられる。これにより、ガスタービンの運転中に、作動流体の温度変化に起因してタービン動翼がタービン軸の径方向に熱膨縮しても、第１の翼環と第２の翼環とを径方向に熱膨縮させて、タービン動翼の翼端と環状流路を構成する部材との隙間を適正に調整することができる。
【０００８】
これに加えて、このガスタービンでは、第１の翼環と第２の翼環とが、連通部材によって互い接続されており、両者は実質的に一体化されている。更に、第１の熱媒流路と第２の熱媒流路とは、連通部材に設けられた流路を介して互いに連通している。従って、第１の熱媒流路等に供給された熱媒体は、第１の翼環と第２の翼環とを接続する連通部材の流路をも流通することになるので、第１の翼環及び第２の翼環と同様に、連通部材も熱媒体の温度に応じて膨縮する。
【０００９】
この結果、このガスタービンでは、第１の熱媒流路等に適切な温度の熱媒体を供給することにより、第１の翼環と第２の翼環とを接続する連通部材を膨縮させ、第１の翼環及び第２の翼環の位置を作動流体の温度変化等によって膨縮する環状流路の構成部材に対応（追従）させることができる。これにより、このガスタービンでは、動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路を構成する部材同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることができる。
【００１０】
この場合、第１タービン動翼列を囲む第１の環状部材と、第２タービン動翼列を囲む第２の環状部材とを更に備え、第１タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと、第１環状部材とは、互いに摺動自在に係合し合う一方、それぞれ作動流体の流通方向における一方の側で第１翼環に固定されており、第２タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと、第２環状部材とは、互いに摺動自在に係合し合う一方、それぞれ作動流体の流通方向における一方の側で第２翼環に固定されていると好ましい。
【００１１】
また、第１タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと第１環状部材との間、並びに、第２タービン静翼列を構成する各タービン静翼の外シュラウドと第２環状部材との間には、シール材が装着されていると好ましい。
【００１２】
これにより、環状流路を構成する分割環とタービン静翼の外シュラウドとの隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失をより効果的に低減させることができる。
【００１３】
この場合、各シール部材は、波形の断面形状を有すると好ましい。
【００１４】
このような構成のもとでは、シール部材のサイズを、分割環とタービン静翼の外シュラウドとの隙間の計画最大値に合わせておく。これにより、熱膨縮によって分割環とタービン静翼の外シュラウドとの隙間が狭まっても、シール部材は、分割環及びタービン静翼の外シュラウドの膨縮を吸収するように弾性的に撓むことになる。この結果、分割環とタービン静翼の外シュラウドとの隙間を極めて良好にシールすることができる。シール部材として、例えば、金属材をＷ字状の波形に屈曲させることにより形成した、いわゆるＥシールを採用するとよい。
【００１５】
また、第２の翼環は、第１の翼環よりも作動流体の流通方向における下流側に位置しており、第２の翼環に設けられている第２の熱媒流路を流通した熱媒体は、連通部材を介して、第１の翼環に設けられている第１の熱媒流路に導入され、第１の熱媒流路を流通した熱媒体は、作動流体を燃焼させる燃焼器の尾筒に導入されると好ましい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、第２の翼環（第２の熱媒流路）、連通部材、及び、第１の翼環（第１の熱媒流路）を順番に流通した熱媒体を更に燃焼器尾筒の冷却に利用することができる。この場合、燃焼器尾筒から熱媒体を系外等に流出させるのは容易であり、熱媒体の循環系を単純化することができる。
【００１７】
請求項６に記載の本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を蒸気タービンサイクルで回収・再利用する複合サイクルプラントにおいて、ガスタービンが、タービンケーシング内に設けられた複数段のタービン静翼列と、タービン軸に取り付けられた複数段のタービン動翼列と、タービン軸の径方向に膨縮自在となるようにタービンケーシングに支持されており、何れか一の段のタービン動翼列を囲む第１の翼環と、タービン軸の径方向に膨縮自在となるようにタービンケーシングに支持されており、一の段と隣り合う他の段のタービン動翼列を囲む第２の翼環と、第１の翼環に設けられており、蒸気タービンサイクルから供給される蒸気が循環させられる第１の熱媒流路と、第２の翼環に設けられており、蒸気タービンサイクルから供給される蒸気が循環させられる第２の熱媒流路と、第１の翼環と第２の翼環とを接続すると共に第１の熱媒流路と第２の熱媒流路とを連通する連通部材とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この複合サイクルプラントを構成するガスタービンでは、第１の熱媒流路等に蒸気タービンサイクル（ボトミング系）から抽出される蒸気を供給することにより、第１の翼環と第２の翼環とを接続する連通部材を膨縮させ、第１の翼環及び第２の翼環の位置を作動流体の温度変化等によって膨縮する環状流路の構成部材に対応（追従）させることができる。これにより、蒸気タービンサイクルの蒸気を有効に利用しながら、ガスタービンの動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路を構成する部材同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明によるガスタービン及び複合サイクルプラントの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による複合サイクルプラントを示す系統図である。同図に示す複合サイクルプラントＣＣは、主として、ガスタービンＧＴ、排熱回収ボイラＨＲＳＧ、及び、蒸気タービンＳＴとから構成される。ガスタービンＧＴは、圧縮機ＡＣで昇圧させると共に燃焼器ＣＢで燃焼させた作動流体をタービンＡＴで膨張させて発電機ＥＧ１を駆動する。ガスタービンＧＴのタービンＡＴから排出される排ガスは、複圧式の排熱回収ボイラＨＲＳＧに導入され、蒸気を発生するための熱源として利用される。排熱回収ボイラＨＲＳＧで発生した蒸気は、蒸気タービンＳＴに駆動源として供給される。
【００２１】
蒸気タービンＳＴは、高圧タービンＨＴ、中圧タービンＩＴ、及び、低圧タービンＬＴとからなり、発電機ＥＧ２を駆動する。高圧タービンＨＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの高圧過熱器ＨＳＨから過熱蒸気が供給される。高圧タービンＨＴで膨張してエネルギを失った飽和蒸気は、排熱回収ボイラＨＲＳＧの再熱器ＲＨで再加熱され、中圧タービンＩＴに供給される。また、低圧タービンＬＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの低圧過熱器ＬＳＨで過熱された蒸気と、中圧タービンＩＴを通過した蒸気とが供給される。低圧タービンＬＴで膨張してエネルギを失った飽和蒸気は、復水器Ｃに導入され、冷却・復水させられる。復水器Ｃで回収された復水は、復水ポンプＰ１、再循環ポンプＰ２によって排熱回収ボイラＨＲＳＧの低圧エコノマイザＬＥＣに導入される。
【００２２】
低圧エコノマイザＬＥＣで予熱された復水は、低圧蒸発器ＬＥＶで蒸発し、低圧ドラムＬＤを介して低圧過熱器ＬＳＨに送られ、低圧過熱器ＬＳＨで過熱される。また、低圧エコノマイザＬＥＣで予熱された復水の一部は、中圧給水ポンプＰ３によって中圧エコノマイザＩＥＣに、高圧給水ポンプＰ４によって高圧エコノマイザ（一次及び二次）ＨＥＣにそれぞれ導入される。中圧エコノマイザＩＥＣで予熱された復水は、中圧蒸発器ＩＥＶで蒸発し、中圧ドラムＩＤを介して中圧過熱器ＩＳＨに送られる。そして、中圧過熱器ＩＳＨで過熱された蒸気は、ガスタービンＧＴ側に供給され、冷却等に供せられた後、中圧タービンＩＴに供給される。また、高圧エコノマイザＨＥＣで予熱された復水は、高圧蒸発器ＨＥＶで蒸発し、高圧ドラムＨＤを介して高圧過熱器ＨＳＨに送られ、高圧過熱器ＨＳＨで過熱される。
【００２３】
図２は、上述した複合サイクルプラントＣＣに含まれるガスタービンＧＴを示す部分断面図である。同図に示すように、ガスタービンＧＴは、軸流式の圧縮機ＡＣ、燃焼器ＣＢ、及び、軸流式のタービンＡＴとから構成され、圧縮機ケーシング３とタービンケーシング４とからなる車室２を有する。この車室２内には、圧縮機ロータ６とタービンロータ７とをボルト結合して一体化させたロータ５が収容されている。ロータ５は、圧縮機ＡＣ側に設けられたジャーナル軸受８及びスラスト軸受９と、タービンＡＴ側に設けられたジャーナル軸受１０とによって支持されており、圧縮機ＡＣ側で発電機ＥＧ１に接続されている（図１参照）。
【００２４】
このガスタービンＧＴでは、圧縮機ＡＣ側の各軸受８，９は、複数本のラジアルストラット１１によって圧縮機ケーシング３に支持されており、圧縮機ケーシング３は、リジッドサポート１２によって設置箇所に支持される。また、タービンＡＴ側の軸受１０は、複数本のタンジェンシャルストラット１４によってタービンケーシング４に支持されており、タービンケーシング４は、トラニオンサポート１５によって設置箇所に支持される。これにより、車室２、ロータ５等の熱膨縮はタービンＡＴ側で吸収されることになるので、ロータ５と発電機ＥＧ１との接続部に対する熱的影響を低減させることができる。
【００２５】
図２に示すように、圧縮機ロータ６は、複数段（この場合、１７段）の圧縮機動翼列ＣＲＣを有する。具体的には、圧縮機ロータ６は、翼列を構成する圧縮機動翼ＣＲが多数植え込まれた圧縮機ディスク１６を複数有しており、各圧縮機ディスク１６は、主軸１７に対してボルト結合されている。また、圧縮機ケーシング３の内部には、圧縮機ロータ６の各圧縮機動翼列ＣＲＣと対応するように、複数段（この場合、１７段）の圧縮機静翼列ＣＳＣが配設されている。各圧縮機静翼列ＣＳＣは、同心に配列した多数の圧縮機静翼ＣＳを圧縮機ケーシング３に対して固定することにより構成されている。
【００２６】
また、第１段目に位置する圧縮機静翼列ＣＳＣの前段には、入口案内翼列ＩＧＶＣが備えられている。この圧縮機ＡＣでは、ＩＧＶ変角機構１８を作動させることにより、各入口案内翼ＩＧＶの取付角を自在に設定可能である。これにより、ガスタービンＧＴの起動特性を最適化すると共に、複合サイクルプラントＣＣの部分負荷特性を向上させることができる。
【００２７】
このように構成された圧縮機ＡＣは、吸込口１９を介して吸込んだ空気を回転駆動される圧縮機ロータ６の各動翼列ＣＲＣと圧縮機ケーシング３に固定された各静翼列ＣＳＣとで昇圧させ、燃焼器ＣＢに供給する。燃焼器ＣＢは、複数本（例えば、１６〜２０本）の燃焼器内筒２０を有するキャニュラ型燃焼器であり、天然ガス等の燃料を昇圧した空気に混入させて燃焼させる。燃焼器ＣＢで燃焼した燃焼空気は、その一部が各燃焼器尾筒２１に取り付けられたバイパス弁２２によってバイパスされ、燃焼ゾーンの空燃比が最適に制御された状態でタービンＡＴ側に導かれる。
【００２８】
タービンＡＴは、燃焼器尾筒２１と連なる環状流路３０を有し、この環状流路３０を流通する燃焼空気は、タービンケーシング４内に複数段（この場合、４段）にわたって配設されたタービン静翼列ＴＳＣと、タービンロータ７に複数段（この場合、４段）にわたって取り付けられたタービン動翼列ＴＲＣとによって膨張させられる。これにより、燃焼空気が有していたエネルギが回転トルクに変化され、発電機ＥＧ１が駆動される。一方、環状流路３０を通過した排ガスは、図１に示すように、排熱回収ボイラＨＲＳＧに導入される。
【００２９】
タービンロータ７は、タービン動翼列ＴＲＣを構成するタービン動翼ＴＲが多数植え込まれたタービンディスク３１を複数有しており、各タービンディスク３１は、タービン軸３２に固定されている。また、タービン静翼列ＴＳＣは、同心に配列した多数のタービン静翼ＴＳをタービンケーシング４に対して固定することにより構成されている。
【００３０】
図３は、タービンＡＴの要部を示す部分断面図である。同図に示すように、タービンＡＴは、外部ケーシングとしてのタービンケーシング４内に、内部ケーシングを構成する第１翼環４１、第２翼環４２、第３翼環４３、及び、第４翼環４４が配置された二重ケーシング型のタービンとして構成されている。第１翼環４１は、第１段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに対応しており、第１段目の各タービン静翼ＴＳ１及び各動翼ＴＲ１の外周を囲む。同様に、第２翼環４２は、第２段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに、第３翼環４３は、第３段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに、第４翼環４４は、第４段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに、それぞれ対応する。
【００３１】
各翼環４１〜４４は、いずれも、水平２分割式の環状部材として形成されており、タービンケーシング４の内部に取り付けられている。すなわち、図３に示すように、タービンケーシング４の内周面には、タービン軸３２の径方向に突出する凸部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが各段に対応するように配設されている。一方、各翼環４１〜４４の外周面には、タービンケーシング４の各凸部４ａ〜４ｄに摺動自在に係合する凹部が形成されている。そして、各翼環４１〜４４は、各凹部の底面と各凸部４ａ〜４ｄの端面との間に、所定の隙間が形成されるようにタービンケーシング４に取り付けられる。これにより、各翼環４１〜４４は、ガスタービンＧＴの運転中に作動流体の温度上昇に伴って昇温してもタービン軸３２の径方向に熱膨縮自在となる。
【００３２】
また、図３及び図４に示すように、第１段目を構成する各タービン静翼ＴＳ１及び各タービン動翼ＴＲ１の周囲に位置する第１翼環４１と、第２段目を構成するタービン静翼ＴＳ２及びタービン動翼ＴＲ２の周囲に位置する第２翼環４２とは、連通部材４５を介して互いに接続されている。連通部材４５は、各翼環４１，４２の周方向に複数（例えば、４０本程度）設けられる。また、第１翼環４１の内部には、熱媒体を循環させることが可能な第１熱媒流路４１Ｐが各タービン動翼ＴＲ１の外周を囲むように形成されており、第２翼環４２の内部には、熱媒体を循環させることが可能な第２熱媒流路４２Ｐが各タービン動翼ＴＲ２の外周を囲むように形成されている。そして、第１熱媒流路４１Ｐと第２熱媒流路４２Ｐとは、連通部材４５の内部に形成された連通流路４５Ｐを介して互いに連通し合う。
【００３３】
更に、第１翼環４１よりも作動流体の流通方向における下流側に位置する第２翼環４２の第２熱媒流路４２Ｐは、図１及び図３に示すように、蒸気供給管４６を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧過熱器ＩＳＨの蒸気出口と接続されている。一方、第２翼環４２よりも作動流体の流通方向における上流側に位置する第１翼環４１の第１熱媒流路４１Ｐは、接続部材４７に形成された流路４７Ｐを介して、燃焼器尾筒２１の内部と連なる尾筒冷却入口４８と連通している。そして、尾筒冷却入口４８の近傍に設けられた尾筒冷却出口４９は、中圧タービンＩＴの作動流体入口に連なる出口管マニホールド５０に接続されている。
【００３４】
これら各翼環４１〜４４には、図３に示すように、環状流路３０を画成する部材である各タービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４と、各タービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の周囲を覆う第１分割環５１、第２分割環５２、第３分割環５３、第４分割環５４とが取り付けられる。具体的には、各外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４は、それぞれ作動流体の流通方向における下流側の端部が対応する翼環４１〜４４に固定されている。同様に、各分割環５１〜５４も、それぞれ作動流体の流通方向における下流側の端部が対応する翼環４１〜４４に固定されている。
【００３５】
図４を参照しながら、第１翼環４１と第２翼環４２とを例にとって説明すると、第１段目のタービン静翼列ＴＳＣを構成する各タービン静翼ＴＳ１の外シュラウドＯＳ１は、スペーサを介して、第１翼環４１の下部に延設された上流側取付部４１ａにボルトＶａによって固定されている。また、第１分割環５１は、スペーサを介して、第１翼環４１の下部に延設された下流側取付部４１ｂにボルトＶｂによって固定されている。そして、外シュラウドＯＳ１の下流側端部と、第１分割環５１の上流側端部とは、互いに摺動自在に係合し合っており、両者間には、シール部材５５が装着されている。
【００３６】
同様に、第２段目のタービン静翼列ＴＳＣを構成する各タービン静翼ＴＳ２の外シュラウドＯＳ２は、スペーサを介して、第２翼環４２の下部に延設された上流側取付部４２ａにボルトＶｃによって固定されている。また、第２分割環５２は、スペーサを介して、第２翼環４２の下部に延設された下流側取付部４２ｂにボルトＶｄによって固定されている。そして、外シュラウドＯＳ２の下流側端部と、第２分割環５２の上流側端部とは、互いに摺動自在に係合し合っており、両者間には、シール部材５５が装着されている。
【００３７】
シール部材５５は、一般に、Ｅシールと呼ばれるものであり、図５に示すように、波形の断面形状を有する。このシール部材５５は、金属材を例えばＷ字状に折り曲げることにより形成されており、山形の屈曲部を複数有する。このようなシール部材５５を装着するに際しては、各シール部材５５の幅を、各分割環５１，５２等とタービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ２等との隙間の計画最大値に合わせた上で、シール部材５５を、屈曲部がタービンケーシング４側に位置するように、配置箇所に装着する。なお、シール部材５５は、外シュラウドＯＳ３と第３分割環５３との間、外シュラウドＯＳ４と第４分割環５４との間を始め、各外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４とスペーサとの間や、各分割環５１〜５４とスペーサとの間等にも装着されている。
【００３８】
次に、上述した複合サイクルプラントＣＣ及びガスタービンＧＴの動作について説明する。まず、複合サイクルプラントＣＣの運転が開始されると、ガスタービンＧＴのタービンＡＴでは、環状流路３０を流通する燃焼空気（作動流体）の温度変化（上昇）に伴い、各タービン動翼ＴＲ１〜ＴＲ４がタービン軸３２の径方向に熱膨縮（熱膨張）する。また、環状流路３０を流通する燃焼空気（作動流体）の温度変化（上昇）に伴い、各タービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４と、各分割環５１〜５４は、主として、タービン軸３２の延在方向（軸方向）に熱膨縮（熱膨張）する。このようなタービン動翼ＴＲ１〜ＴＲ４の熱膨縮は、動翼翼端損失を低減させる要因となり、外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４及び各分割環５１〜５４の熱膨縮は、互いに隣接し合う分割環５１と外シュラウドＯＳ１等の隙間が広がることによる損失を増大化させる要因となる。
【００３９】
これに対して、上述したガスタービンＧＴのタービンＡＴでは、第２翼環４２に形成されている第２熱媒流路４２Ｐに、蒸気供給管４６を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧過熱器ＩＳＨから熱媒体としての蒸気が導入される。そして、第２翼環４２に対して供給された蒸気は、第２熱媒流路４２Ｐ内を循環すると共に、連通部材４５の連通流路４５Ｐを介して第１翼環４１の第１熱媒流路４１Ｐに流れ込む。第１翼環４１に対して供給された蒸気は、第１熱媒流路４１Ｐ内を循環する。
【００４０】
これにより、ガスタービンＧＴの運転中に、燃焼空気の温度変化に起因してタービン動翼ＴＲ１、ＴＲ２等がタービン軸３２の径方向に熱膨縮しても、第１翼環４１と第２翼環４２とを径方向に熱膨縮させて、タービン動翼ＴＲ１，ＴＲ２等の翼端と環状流路３０を構成する分割環５１，５２等との隙間を適正に調整することができる。これに加えて、第２熱媒流路４２Ｐに供給された蒸気は、連通部材４５の連通流路４５Ｐをも流通することになるので、連通部材４５も蒸気温度に応じて膨縮する。従って、連通部材４５によって実質的に一体化されている第１翼環４１と第２翼環４２との間隔が蒸気温度に応じて調整される。
【００４１】
すなわち、このガスタービンＧＴでは、第２熱媒流路４２Ｐに中圧過熱器ＩＳＨから流出する蒸気、若しくは、図示しない温度調整手段によって適切な温度に設定された蒸気を供給することにより、第１翼環４１と第２翼環４２とを接続する連通部材４５を膨縮させ、第１翼環４１及び第２翼環４２の位置を、膨縮する各タービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４及び分割環５１〜５４に対応（追従）させることができる。この結果、複合サイクルプラントＣＣ及びガスタービンＧＴでは、蒸気タービンサイクル（ボトミング系）の蒸気を有効に利用しながら、ガスタービンＧＴの動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路３０を構成する外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４と分割環５１〜５４同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることができる。
【００４２】
また、第１翼環４１と第２翼環４２の位置を、膨縮する各タービン静翼ＴＳ１〜ＴＳ４の外シュラウドＯＳ１〜ＯＳ４及び分割環５１〜５４に対応（追従）させることにより、分割環５１，５２等とタービン静翼ＴＳ１，ＴＳ２等の外シュラウドＯＳ１，ＯＳ２等との隙間が熱膨縮によって狭まっても、無理のない範囲で、シール部材５５を分割環及びタービン静翼の外シュラウドの膨縮を吸収するよう弾性的に撓ませることができる。この結果、分割環５１，５２等とタービン静翼ＴＳ１，ＴＳ２等の外シュラウドＯＳ１，ＯＳ２等との隙間を極めて良好にシールすることが可能となる。
【００４３】
第１翼環４１に対して供給された蒸気は、第１熱媒流路４１Ｐ内を循環すると共に、接続部材４７の流路４７Ｐ、及び、尾筒冷却入口４８を介して燃焼器尾筒２１内に流れ込む。そして、当該蒸気は、燃焼器尾筒２１内の冷却に供せられた後、尾筒冷却出口４９、出口管マニホールド５０を介して中圧タービンＩＴの作動流体入口に供給される。これにより、第２翼環４２の第２熱媒流路４２Ｐ、連通部材４５の連通流路４５Ｐ、及び、第１翼環４１の第１熱媒流路４１Ｐを順番に流通した蒸気を更に燃焼器尾筒２１の冷却に利用することができる。この場合、燃焼器尾筒２１から蒸気を抽出するのは容易であり、蒸気（熱媒体）の循環系を単純化することが可能となる。
【００４４】
なお、上述したガスタービンＧＴについては、第１段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに対応する第１翼環４１と、第２段目の静翼列ＴＳＣ及び動翼列ＴＲＣに対応する第２翼環４２とに熱媒流路が設けられ、両翼環を連通部材４５で接続されているものとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、熱媒流路や連通部材は、後段側の翼環（例えば、第３翼環４３及び第４翼環４４等）に対して設けることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によるガスタービンは、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、第１タービン動翼列に対応する第１の翼環に熱媒体を循環させる第１の熱媒流路を設け、第２タービン動翼列に対応する第２の翼環に熱媒体を循環させる第２の熱媒流路を設け、第１の翼環と第２の翼環とを接続すると共に第１の熱媒流路と第２の熱媒流路とを連通することにより、動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路を構成する部材同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることが可能となる。また、このようなガスタービンを備えた複合サイクルプラントでは、蒸気タービンサイクルの蒸気を有効に利用しながら、ガスタービンの動翼翼端損失を低減させると共に、環状流路を構成する部材同士の隙間から作動流体が漏洩することに起因する損失を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合サイクルプラントを模式的に示す系統図である。
【図２】本発明によるガスタービンを示す部分断面図である。
【図３】図３に示すガスタービンの要部を示す部分断面図である。
【図４】第１翼環及び第２翼環近傍の構造を示す拡大図である。
【図５】シール部材を示す断面形状を示す模式図である。
【図６】シール部材の装着状態を示す模式図である。
【符号の説明】
ＣＣ…複合サイクルプラント、ＧＴ…ガスタービン、ＡＣ…圧縮機、ＡＴ…タービン、Ｃ…復水器、ＣＢ…燃焼器、ＥＧ１，ＥＧ２…発電機、ＨＲＳＧ…排熱回収ボイラ、ＳＴ…蒸気タービン、２…車室、３…圧縮機ケーシング、４…タービンケーシング、５…ロータ、６…圧縮機ロータ、７…タービンロータ、８，１０…ジャーナル軸受、９…スラスト軸受、１１…ラジアルストラット、１２…リジッドサポート、１４…タンジェンシャルストラット、１５…トラニオンサポート、１６…圧縮機ディスク、１７…主軸、１９…吸込口、２０…燃焼器内筒、２１…燃焼器尾筒、２２…バイパス弁、３０…環状流路、３１…タービンディスク、３２…タービン軸、４１，４２，４３，４４…翼環、４１Ｐ…第１熱媒流路、４２Ｐ…第２熱媒流路、４５…連通部材、４５Ｐ…連通流路、４６…蒸気供給管、４６…蒸気供給管、５１，５２，５３，５４…分割環、５５…シール部材、ＯＳ１，ＯＳ２，ＯＳ３，ＯＳ４…外シュラウド、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４…タービン動翼、ＴＲＣ…タービン動翼列、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４…タービン静翼、ＴＳＣ…タービン静翼列。
【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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