燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如对压缩后的高温高压的空气供给燃料使其燃烧，并将产生的燃烧气体向涡轮供给来获得旋转动力的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]通常的燃气轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮构成。压缩机通过对从空气入口引入的空气进行压缩而使其成为高温高压的压缩空气。燃烧器通过对该压缩空气供给燃料使其燃烧，由此来获得高温高压的燃烧气体。涡轮被该燃烧气体驱动，从而对在同轴上连结的发电机进行驱动。
[0003]该燃气轮机中的涡轮通过在机室内沿着燃烧气体的流动方向交替地配设多个静叶片和动叶片而构成，在燃烧器中生成的燃烧气体在多个静叶片与动叶片中通过而驱动转子旋转，从而对与该转子连结的发电机进行驱动。
[0004]另外，配置有静叶片和动叶片的、供高温的燃烧气体流动的燃烧气体流路(气体通路)通过由构成静叶片的一部分的外侧护罩及内侧护罩以及动叶片平台及分割环包围的空间形成。动叶片平台绕旋转轴线安装为环状，静叶片及分割环绕旋转轴线配置为环状，且借助隔热环及叶片环而被机室侧支承。
[0005]叶片环绕转子分割为两个，且配置为环状。隔热环配置在叶片环的内周侧，受到叶片环的支承。静叶片及分割环配置在隔热环的径向内侧，受到隔热环的支承。
[0006]动叶片的前端与分割环的内周面之间采用在两者不产生干涉的范围内减小间隙而抑制燃烧气体的间隙流从而使燃气轮机的性能不降低的结构。
[0007]需要说明的是，将从压缩机的中间段抽出的冷却空气向涡轮的机室供给，经由叶片环向静叶片、分割环供给冷却空气，从而保护绕叶片环的构成部件(分割环、隔热环等)免受燃烧气体产生的热损伤。冷却空气最终向在气体通路中流动的燃烧气体中排出，因此通常使用比较高压的抽气空气。
[0008]作为这样的燃气轮机，例如有专利文献I中记载的燃气轮机。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011 ] 专利文献I:日本特开平7-54669号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的技术问题
[0013]在上述的现有的燃气轮机的涡轮中，例如，在热起动时，就各动叶片而言，其前端部由于高速旋转而向径向上的外侧扩张，另一方面，机室侧的绕叶片环的构成部件被低温的冷却空气冷却而暂时向径向的内侧收缩。此时，在燃气轮机的起动后至到达额定运转的期间，会产生动叶片的前端与构成气体通路的分割环的内壁面之间的间隙暂时减小的扭转点(pinch point)(最小间隙)。因此，为了使得即便在扭转点处动叶片的前端与分割环的内壁面也不接触，需要确保规定间隙。另一方面，燃气轮机存在如下问题:在到达了额定运转之际，动叶片的前端与分割环的内壁面之间的间隙增大至必要以上，涡轮产生的驱动力的回收效率降低，燃气轮机自身的性能降低。
[0014]另外，在上述的专利文献I所记载的涡轮中，从压缩机向叶片环供给比较高温的抽气空气，因此难以对叶片环及绕叶片环的构成部件进行充分地冷却，在减小上述的间隙方面存在着局限性。为了降低抽气空气的温度而需要冷却，但抽气空气的冷却与热损失相关，存在导致燃气轮机的性能降低这样的问题。
[0015]本发明是用于解决上述的技术问题而做成的，其目的在于，提供一种使涡轮机室侧与动叶片之间的间隙成为适当量而实现性能提高的燃气轮机。
[0016]用于解决技术问题的方案
[0017]为了实现上述的目的，本发明的燃气轮机具有:压缩机，其对空气进行压缩;燃烧器，其将燃料与所述压缩机压缩后的压缩空气混合而进行燃烧;涡轮，其通过所述燃烧器生成的燃烧气体获得旋转动力；以及旋转轴，其在所述燃烧气体的作用下绕旋转轴线旋转，所述燃气轮机的特征在于，所述涡轮具有:涡轮机室，其绕所述旋转轴线构成为环形状;叶片环，其绕所述旋转轴线构成为环形状，且支承于所述涡轮机室的内周部，由此划分出环状的第一腔室;多个隔热环，该多个隔热环绕所述旋转轴线构成为环形状，且沿轴向以规定间隔支承于所述叶片环的内周部;多个分割环，该多个分割环绕所述旋转轴线构成为环形状，且支承于所述多个隔热环的内周部；多个动叶片体，该多个动叶片体沿轴向隔开规定间隔地固定于所述旋转轴的外周部，且配置为与所述分割环在径向上对置;多个静叶片体，该多个静叶片体固定在所述多个动叶片体之间，且将绕所述旋转轴线构成为环形状的护罩固定于相邻的所述隔热环，由此划分出环状的第二腔室;第二冷却空气供给路径，其将所述压缩机压缩后的压缩空气的一部分向所述第二腔室供给;第一冷却空气供给路径，其将比所述压缩机压缩后的压缩空气低温的冷却空气向所述第一腔室供给；以及冷却空气排出路径，其从所述第一腔室排出冷却空气。
[0018]因此，能够从压缩机抽出压缩空气的一部分，并将抽出的压缩空气通过第二冷却空气供给路径向第二腔室供给，并且通过第一冷却空气供给路径向第一腔室供给比该压缩空气低温的冷却空气，通过冷却空气排出路径从第一腔室排出冷却空气。因此，隔热环被来自压缩机的压缩空气冷却，叶片环被冷却空气从径向的内侧及外侧冷却，由此叶片环和隔热环不会因从燃烧气体受到热量而进行较大位移，能够使分割环与动叶片之间的间隙为适当量来抑制涡轮产生的驱动力的回收效率降低，从而提高燃气轮机的性能。
[0019]在本发明的燃气轮机中，具有:压缩机，其对空气进行压缩;燃烧器，其将燃料与所述压缩机压缩后的压缩空气混合而进行燃烧;涡轮，其通过所述燃烧器生成的燃烧气体获得旋转动力；以及旋转轴，其在所述燃烧气体的作用下绕旋转轴线旋转，所述燃气轮机的特征在于，所述涡轮具有:涡轮机室，其绕所述旋转轴线构成为环形状;叶片环，其绕所述旋转轴线构成为环形状，且与所述涡轮机室的内周部连结，由此划分出环状的第一腔室;多个隔热环，该多个隔热环绕所述旋转轴线构成为环形状，且沿轴向以规定间隔与所述叶片环的内周部连结;多个分割环，该多个分割环绕所述旋转轴线构成为环形状，且与所述多个隔热环的内周部连结；多个动叶片体，该多个动叶片体沿轴向隔开规定间隔地固定于所述旋转轴的外周部，且配置为与所述分割环在径向上对置;多个静叶片体，该多个静叶片体固定在所述多个动叶片体之间，且将绕所述旋转轴线构成为环形状的护罩固定于相邻的所述隔热环，由此划分出环状的第二腔室;第二冷却空气供给路径，其将所述压缩机压缩后的压缩空气的一部分向所述第二腔室供给;冷却空气流路，其设置于所述叶片环，且一端部与所述第一腔室连通;第一冷却空气供给路径，其将比所述压缩机压缩后的压缩空气低温的冷却空气向所述冷却空气流路的另一端部和所述第一腔室中的任一方供给；以及冷却空气排出路径，其从所述冷却空气流路的另一端部和所述第一腔室中的另一方排出冷却空气。
[0020]因此，由于在叶片环的内部设置冷却空气流路，因此，叶片环被进一步冷却，动叶片的前端与分割环之间的间隙的管理变得更加容易。
[0021]本发明的燃气轮机的特征在于，在所述叶片环的内周面设置有隔热构件。
[0022]因此，利用隔热构件隔断从第二腔室向叶片环的热量输入，从而能够进一步对叶片环进行冷却。
[0023]本发明的燃气轮机的特征在于，所述冷却空气流路具有:沿所述旋转轴的轴向隔开规定间隔地配置的多个歧管；以及将所述多个歧管串联连结的连结通路。
[0024]因此，在叶片环内，冷却空气通过连结通路而在多个歧管之间流通，从而能够高效地冷却叶片环。
[0025]本发明的燃气轮机的特征在于，所述叶片环具有沿着所述旋转轴的轴向的圆筒部和在所述圆筒部的各端部设置的第一外周凸缘部及第二外周凸缘部，所述多个歧管在所述第一外周凸缘部及第二外周凸缘部形成为空洞部，所述连结通路在所述圆筒部形成为多个连通孔。
[0026]因此，冷却空气穿过作为连结通路的多个连通孔而在多个歧管间流动，冷却空气在叶片环的整个内部流动，从而能够高效地冷却叶片环。
[0027]本发明的燃气轮机的特征在于，所述第一冷却空气供给路径用于供给由鼓风机吸引来的大气空气。
[0028]因此，由于第一冷却空气供给路径供给大气空气，因此能够以简单的结构容易地供给冷却空气而对叶片环进行冷却。
[0029]本发明的燃气轮机的特征在于，所述隔热环由热膨胀率比所述叶片环大的材料构成。
[0030]因此，隔热环被燃烧气体加热而发生热膨胀，从而能够将分割环与动叶片之间的间隙设定得较小。
[0031]本发明的燃气轮机的特征在于，所述第一冷却空气供给路径具备对所述冷却空气进行加热的加热装置。
[0032]因此，在从燃气轮机的起动时至到达额定负荷运转的阶段，能够减小动叶片的前端与分割环之间的间隙，因此能够抑制燃气轮机的性能降低。
[0033]本发明的燃气轮机的特征在于，所述冷却空气排出路径将从所述第一腔室排出的冷却空气向排气冷却系统导入。
[0034]因此，将冷却叶片环