轴流压缩机及具备该轴流压缩机的燃气轮的制造方法
【专利摘要】本发明提供能够去除箱的槽内的附着物，能够恢复抑制动叶片的失速的作用的轴流压缩机及具备该轴流压缩机的燃气轮机。轴流压缩机（1）具备压缩气体的压缩机主体（6）、以将液滴导入压缩机主体的内部并蒸发的方式在压缩机主体的吸气中对液滴进行喷雾的喷雾器（9）。压缩机主体具有箱（11）、能旋转地设在箱内的转子（12）、设在转子的外周侧的多级动叶片（13）、设在箱的内周侧的多级静叶片（14），在箱的内周面以位于前级侧的动叶片的周围的方式形成槽（21）。并且，在箱上形成与槽连通的连通孔（22），设置通过连通孔向槽供给高压气体的清洗系统（23）。
【专利说明】轴流压缩机及具备该轴流压缩机的燃气轮机
【技术领域】
[0001]本发明涉及在吸气中对液滴进行喷雾的轴流压缩机及具备该轴流压缩机的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机一般具备压缩空气的轴流压缩机、使燃料与由该压缩机产生的压缩空气混合并燃烧的燃烧器、以及由在该燃烧器中产生的燃烧气体旋转驱动的涡轮机。例如，当如夏天那样大气温度(即压缩机的吸气温度)高时，吸气密度下降，燃气轮机的输出下降。因此，为了与之对应，提出在压缩机的吸气中对水等液滴进行喷雾的方法(例如参照专利文献I)。
[0003]当在压缩机的吸气中对液滴喷雾时，由于在压缩机的吸气侧，液滴蒸发而散热，因此吸气温度下降，并且吸气密度上升。利用该吸气冷却效果，能提高燃气轮机的输出。另外，使液滴的喷雾量例如普遍为吸气质量流量的2%以上，当将液滴导入压缩机的内部时(换言之，在压缩机的吸气侧未完全气化的液滴流入压缩机的内部)，液滴在压缩机的内部蒸发而散热，因此压缩中的空气温度下降。通过该中间冷却效果，由于压缩特性近似于等温压缩，因此压缩动力下降，从而能提高燃气轮机的效率。
[0004]如上所述，在将液滴导入压缩机的内部并蒸发的场合，前级侧的级负荷(详细地说，在压缩机的内部，比液滴完全蒸发的蒸发结束位置靠上游侧的叶片列负荷)减少，后级侧的级负荷(详细地说，比蒸发结束位置靠下游侧的叶片列负荷)增加。因此，当在压缩机的吸气中对液滴进行喷雾时(换言之，在将液滴导入压缩机的内部的场合)，为了为最适的运转，期望设计为前级侧的级负荷估计减少量地预先高，后级侧的级负荷估计增加量地预先低。但是，当这样设计时，如在燃气轮机起动时，在未在压缩机的吸气中对液滴进行喷雾的场合(换言之，在未将液滴导入压缩机的内部的场合)，前级侧的叶片列为高负荷。另外，一般地，在燃气轮机起动时初期的低转数区域，压缩机的上游侧的叶片列容易为高负荷。在高负荷动叶片中，通过在动叶片与箱的间隙产生的泄漏气流和在动叶片间产生的冲击波之间的干涉，剥离区域扩大，失速的问题大。
[0005]在此，作为抑制高负荷动叶片的失速的方法，例如公开了在箱的内周面，以位于动叶片的周围的方式形成环状的槽(矩形切口)的箱处置(例如参照专利文献2)。该槽抑制在动叶片与箱的间隙产生的泄露气流和在动叶片之间产生的冲击波的干涉。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献1:日本特开2010-48213号公报
[0008]专利文献2:日本特开2009-236069号公报
[0009]相对于在吸气中对液滴进行喷雾并在内部导入液滴的上述压缩机，当假想采用箱处置(即，在箱的内周面以位于前级侧的动叶片的周围的方式形成槽)的场合时，产生以下那样的问题。
[0010]流入压缩机的内部的液滴中、依附于气流的微细的液滴一边通过动叶片间及静叶片间一边蒸发。另一方面，未依附于气流的较大的液滴与动叶片及静叶片等碰撞。并且，依附于动叶片的液滴由于伴随动叶片的旋转的离心力而被向径向外侧吹飞，到达箱的内周面。因此，在箱的槽内积聚液滴，存在成为液膜(冷凝水)而附着的可能性。另外，伴随箱的槽内的液膜的附着，还存在液膜中的杂质或大气中的杂质(尘埃)也附着的可能性。因此，伴随压缩机的长期运转，液膜或杂质附着在箱的槽内，抑制动叶片的失速的作用降低。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供能够去除箱的槽内的附着物，能够恢复抑制动叶片的失速的作用的轴流压缩机及具备该轴流压缩机的燃气轮机。
[0012]为了实现上述目的，本发明的轴流压缩机具备压缩气体的压缩机主体、以将液滴导入上述压缩机主体的内部并蒸发的方式在上述压缩机主体的吸气中对液滴进行喷雾的喷雾器，上述压缩机主体具有箱、能旋转地设在上述箱内的转子、设在上述转子的外周侧的多级动叶片、设在上述箱的内周侧的多级静叶片，在上述箱的内周面以位于前级侧的动叶片的周围的方式形成槽，在上述箱形成与上述槽连通的连通孔，为了去除上述槽内的附着物，设置通过上述连通孔向上述槽供给高压气体的清洗系统。
[0013]在这种本发明中，例如在压缩机停止前未在吸气中对液滴进行喷雾的状态下(换言之，未向压缩机的内部导入液滴的状态下)，清洗系统通过箱的连通孔向槽供给高压气体。由此，能够去除箱的槽内的附着物(详细地说，例如液膜或杂质)，能够恢复抑制动叶片的失速的作用。因此，例如在压缩机起动时能够抑制动叶片的失速，能够使压缩机的起动稳定。其结果，能够提高可靠性。
[0014]本发明的效果如下。
[0015]根据本发明，能够去除箱的槽内的附着物，能够恢复抑制动叶片的失速的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的第一实施方式的燃气轮机的整体结构的概略图。
[0017]图2是表示本发明的第一实施方式的轴流压缩机的结构的轴向剖视图。
[0018]图3是表示本发明的第一实施方式的轴流压缩机的级负荷的轴向分布的图。
[0019]图4是作为比较例，表示普通的轴流压缩机的级负荷的轴向分布的图。
[0020]图5是与清洗系统及控制装置一起表示本发明的第一实施方式的轴流压缩机的箱的槽及连通孔的图。
[0021]图6是从图5中箭头VI方向观察的轴流压缩机的俯视图。
[0022]图7是与清洗系统、吸引系统及控制装置一起表示本发明的第二实施方式的轴流压缩机的箱的槽及连通孔的图。
[0023]图8是表示本发明的一个变形例的轴流压缩机的箱的槽及连通孔的图。
[0024]图9是与轴流压缩机的结构一起表示本发明的另一实施例的清洗系统的图。
[0025]图10是表示本发明的第三实施方式的燃气轮机的整体结构的概略图。
[0026]图中:1一轴流压缩机,2—燃烧器，3—润轮机,6—压缩机主体，9一喷雾器，11一箱，12—转子，13—动叶片，14一静叶片，20、20A、20B—控制装置，21、21A—槽，22—连通孔，23、23A—清洗系统，24一清洗用压缩机，26一吸引系统，27一真空泵,29一抽气部，30一加湿装置，31—再生热交换器。
【具体实施方式】
[0027]使用图1?图6说明本发明的第一实施方式。
[0028]图1是表示本实施方式的燃气轮机的整体结构的概略图。图2是表示本实施方式的轴流压缩机的结构的轴向剖视图。另外，在图2中，省略局部的动叶片及静叶片，并以虚线表示。
[0029]本实施方式的燃气轮机具备压缩作为动作流体的空气(气体)的轴流压缩机1、使由该压缩机I产生的压缩空气(压缩气体)与燃料混合并燃烧的燃烧器2、由在该燃烧器2中产生的高温的燃烧气体旋转驱动的涡轮机3、以及由该涡轮机3的旋转动力驱动的发电机
4。另外，压缩机1、涡轮机3及发电机4通过旋转轴5互相连接。另外，燃烧气体在使涡轮机3旋转后，作为废气向系统外释放。
[0030]轴流压缩机I具备压缩空气的压缩机主体6、设在该压缩机主体6的吸气侧(吸入侦D的吸气过滤器(未图示)、吸气通道7、以及吸气空腔8。另外，具备配置在吸气通道7内的喷雾器9、向该喷雾器9供给水等液体的液体供给系统10。另外，在本实施方式中，将喷雾器9设置在吸气通道7内，但也可以设在吸气空腔8内，也可以设在吸气通道7及吸气空腔8双方。
[0031]压缩机主体6具有箱(静止体)11与能旋转地设在该箱11内的转子(旋转体)12，在箱11的内周面与转子12的外周面之间形成大致圆筒状的主流流道(动作流体流道)。另夕卜，压缩机主体6具有设在转子12的外周侧的动叶片13、设在箱11的内周侧的静叶片14。动叶片13在转子12的圆周方向配设多个而构成叶片列，静叶片14在箱11的圆周方向配设多个而构成叶片列。动叶片13的叶片列与静叶片14的叶片列在轴向上(图2中左右方向)交替地配置，利用一组动叶片13的叶片列与静叶片14的叶片列构成一个级。换言之，在转子12的外周侧设有多级动叶片13，在箱11的内周侧设有多级静叶片14。
[0032]在初级动叶片13的上游侧设有支撑件15及入口引导叶片(IGV) 16。入口引导叶片16是设有可变机构17的可变叶片，能通过改变入口引导叶片16的角度调整吸气流量，进而能调整燃气轮机的负荷。另外，初级静叶片14(或可以是包括初级静叶片14的上游侧的多级静叶片14)是设有可变机构17的可变叶片，能通过改变该静叶片14的角度抑制燃气轮机起动时的旋转失速。另外，在最终级静叶片14的下游侧设有出口引导叶片18。
[0033]喷雾器9具有多个喷雾嘴，在压缩机主体6的吸气中对水等液滴进行喷雾。由此，在压缩机主体6的吸气侧，微细的液滴蒸发而散热，因此吸气温度下降，并且吸气密度上升(吸气冷却效果)。因此，提高燃气轮机的输出。另外，喷雾器9使液滴的喷雾量普遍为例如吸气质量流量的2%以上，并将液滴导入压缩机主体6的内部。由此，由于液滴在压缩机主体6的内部蒸发并散热，因此压缩中的空气温度下降(中间冷却效果)。因此，由于压缩特性近似于等温压缩，因此压缩动力降低，从而提高燃气轮机的效率。另外，被导入压缩机主体6的内部的液滴在到达压缩机主体6的排气侧(排出侧)之前完全蒸发。
[0034]如上所述，在将液滴导入压缩机主体6的内部并蒸发的场合，前级侧的级负荷(详细地说，比液滴在压缩机主体6的内部完全蒸发的蒸发结束位置靠上游侧的叶片列负荷)减少，后级侧的级负荷(详细地说，比蒸发结束位置靠下游侧的叶片列负荷)增加。因此，在本实施方式中，当在压缩机主体6的吸气中对液滴进行喷雾的场合(换言之，在向压缩机主体6的内部导入液滴的场合)为了为最适的运转，设计为前级侧的级负荷估计减少量而预先高，后级侧的级负荷估计增加量而预先低。使用图3及图4说明详细情况。
[0035]图3是表示本实施方式的轴流压缩机的级负荷的轴向分布的图，图4是作为比较例，表示普通的轴流压缩机的级负荷的轴向分布的图。另外，在这些图3及图4中，横轴表示压缩机的轴向位置(级数)，纵轴表示各级的级负荷的大小。
[0036]如图4中单点划线所示，在普通的轴流压缩机中，假想在吸气中未对液滴进行喷雾的状态(换言之，未向压缩机的内部导入液滴的状态)，设计为难以引起失速及阻塞，在额定运转时，全部级的叶片列有效地进行动作。即，设计为成为距图中虚线所示的失速侧(高负荷侧)的界限线及阻塞侧(低负荷侧)的界限线具有一定的余裕度(余量)的级负荷的分布。
[0037]在此，例如当级负荷到达阻塞侧的界限线时，在叶片列的压力面侧产生剥离的可能性大。另外，例如当级负荷到达失速侧的界限线时，在叶片列的负压面侧产生剥离的可能性大。在产生剥离的场合，压缩机的性能(详细地说，压力比或效率等)下降。尤其在级负荷到达失速侧的界限线且在叶片列的负压面侧产生剥离的场合，产生旋转失速，存在导致冲击的可能性。增大级负荷相对于失速侧的界限线的余裕度有助于增加作为冲击产生的余裕度的冲击余量。
[0038]在上述普通的轴流压缩机中，如图4中实线所示，当在吸气中对液滴进行喷雾时(换言之，将液滴导入压缩机的内部)，前级侧的级负荷(详细地说，比蒸发结束位置靠上游侧的叶片列负荷)减少，后级侧的级负荷(详细地说，比蒸发结束位置靠下游侧的叶片列负荷)增加。因此，在后级侧的叶片列的失速的可能性大。即，减少，存在冲击余量减小，产生冲击的可能性。尤其在液滴的喷雾量多的场合，冲击余量的减少程度大，产生冲击的可能性大。
[0039]因此，如图3中实线所示，在本实施方式的轴流压缩机中，在吸气中对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在将液滴导入压缩机I的内部的状态下)，设计为难以产生失速及阻塞，在额定运转时，全部级的叶片列有效地进行动作。即，设计为，前级侧的级负荷估计液滴喷雾时的减少量而预先高，后级侧的级负荷估计液滴喷雾时的增加量而预先低。但是，如图3中单点划线所示，在吸气中未对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在未向压缩机的内部导入液滴的状态下)，前级侧的动叶片为高负荷。
[0040]在此，返回上述图1，在液体供给系统10上设有流量控制阀19，利用控制装置20可变地控制流量控制阀19的开度。在本实施方式中，控制装置20在燃气轮机起动且到达额定负荷运转时，将流量控制阀19从关闭状态切换到打开状态，开始利用喷雾器9的液滴的喷雾。究其原因，一般地，在燃气轮机的部分负荷运转中，压缩机主体6的下游侧的叶片列负荷增加。因此，当向压缩机主体6的内部导入液滴时，下游侧的叶片列负荷进一步增加，冲击余量减小。另外，控制装置20基于同样的理由，在燃气轮机停止前的额定负荷运转时，将流量控制阀19从打开状态切换为关闭状态，停止利用喷雾器9的液滴的喷雾。
[0041]并且，如燃气轮机起动时那样，当在压缩机主体6的吸气中未对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在未向压缩机主体6的内部导入液滴的状态下)，如上所述，前级侧的动叶片13为高负荷。在高负荷动叶片13中，通过在动叶片13与箱11之间的间隙产生的泄露气流和在动叶片13间产生的冲击波的干涉，剥离区域扩大，失速的问题变大。尤其在初级动叶片13的失速对下游侧的影响大，因此除了压缩机I的效率下降外，旋转失速或冲击等问题也大。
[0042]因此，在本实施方式中，如图5及图6所示，该槽21抑制在初级动叶片13与箱11之间产生的泄露气流和在初级动叶片13之间产生的冲击波的干涉，从而减少初级动叶片13的失速。
[0043]但是，如燃气轮机的额定负荷运转时那样，在压缩机主体6的吸气中对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在向压缩机主体6的内部导入液滴的状态下)，存在液膜或杂质附着在箱11的槽21内的可能性。若详细地说明，则导入压缩机主体6的内部的液滴中、依附于气流的微细的液滴一边通过动叶片13间及静叶片14间并蒸发。另一方面，未依附于气流的较大的液滴(详细地说，例如由液滴彼此的干涉产生的较大的液滴，或液滴附着在在支撑件15或入口引导叶片16而成为液膜，该液膜的一部分飞散而产生的较大的液滴)与初级动叶片13等碰撞。并且，与初级动叶片13碰撞的液滴由于伴随动叶片13的旋转的离心力而被向径向外侧吹飞，到达箱11的内周面。因此，在箱11的槽21内，存在液滴积聚且成为液膜(冷凝水)而附着的可能性。另外，伴随箱11的槽21内的液膜的附着，存在液膜中的杂质或大气中的杂质(尘埃)也附着的可能性。因此，伴随燃气轮机的长期运转，液膜或杂质附着在压缩机主体6的箱11的槽21内，抑制初级动叶片13的失速的作用降低。
[0044]因此，在本实施方式中，如图5及图6所示，在箱11上形成在外周面开口且与槽21连通的多个连通孔22。另外，为了去除槽21内的附着物(详细地说，例如液膜或杂质)，设有通过多个连通孔22向槽21供给高压空气的清洗系统23。
[0045]清洗系统23具有清洗用压缩机24，构成为将由该清洗用压缩机24产生的高压空气(详细地说，比初级动叶片13的附近的压缩空气高压的空气)通过多个连通孔22供给到槽21。另外，在清洗系统23设有清洗控制阀25，由控制装置20控制清洗控制阀25的开闭。
[0046]如上所述，控制装置20在燃气轮机停止前的额定负荷运转时(换言之，在以额定转数、额定负荷的状态下)停止利用喷雾器9的液滴的喷雾。之后，在转移到无负荷运转(换言之，在以额定转数、无负荷的状态)后，驱动清洗用压缩机24，并且将清洗控制阀25从关闭状态切换到打开状态，从清洗系统23通过连通孔22向槽21供给高压空气(清洗控制)。
[0047]多个连通孔22在箱11的圆周方向上以规定的间隔配置。并且，在本实施方式中，如图6所不,连通孔22的截面为圆形状。另外，在本实施方式中，如图6所不,相对于一个动叶片13间配置一个连通孔22，但也可以相对于一个动叶片13间配置多个连通孔22。
[0048]并且，如图5所示，各连通孔22朝向槽21向压缩机主体6的轴向下游侧(图5中右侧)倾斜。由此，能够从各连通孔22向槽21的下游侧侧面供给高压空气。因此，能够通过压缩机主体6内的主流的影响，有效地去除附着在槽21的下游侧侧面的附着物。另外，能够使气流与槽21的下游侧侧面碰撞而在槽21内形成涡流(换言之，气流的紊乱)，从而能够有效地除去槽21内的附着物。
[0049]另外，如图6所示，各连通孔22朝向槽21向动叶片13的旋转方向(图6中上侧)倾斜。由此，从各连通孔22供给到槽21的高压空气的气流与动叶片13的前端的泄漏气流相互作用，能够有效地去除槽21内的附着物。另外，在各连通孔22朝向槽21向与动叶片13的旋转方向相反侧(图6中下侧)倾斜的场合，从各连通孔22供给到槽21的高压空气的气流与动叶片13的前端的泄漏气流干涉，存在使初级动叶片13流体振动的可能性。在本实施方式中，能够避免这种现象。
[0050]如上所述，在本实施方式中，在燃气轮机停止前(换言之，压缩机I停止前)，当在吸气中未对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在未向压缩机主体6的内部导入液滴的状态下)，清洗系统23通过箱11的连通孔22向槽21供给高压气体(清洗控制)。由此，能够去除箱11的槽21内的附着物(详细地说，例如液膜或杂质)，能够恢复抑制初级动叶片13的失速的作用。因此，在燃气轮机起动时(换言之，压缩机I起动时)，能抑制初级动叶片13的失速，能使燃气轮机的起动(换言之，压缩机I的起动)稳定。其结果，能够提高可靠性。
[0051]另外，在本实施方式中，在燃气轮机停止前的无负荷运转时(换言之，以额定转数、无负荷的状态)进行清洗控制，因此例如与在燃气轮机停止后进行清洗控制的场合不同，能够除去从箱11的槽21吹飞的液滴或杂质。更详细地说明，例如在燃气轮机停止后进行清洗控制的场合，从箱11的槽21吹飞的液滴或杂质附着在下游侧的静叶片14或动叶片13上的可能性大。并且，当杂质附着在下游侧的静叶片14或动叶片13上时，存在压缩机I的效率或冲击余量减少的可能性。另一方面，在本实施方式中，由于是额定转数(即，由于流量大)，因此能够在短时间除去从槽21吹飞的液滴或杂质，能够抑制向下游侧的静叶片14或动叶片13的附着。另外，与例如在燃气轮机停止前的额定负荷运转时(换言之，以额定转数、额定负荷的状态)进行清洗控制的场合相比，能够降低燃料的消费量。另外，在燃气轮机的无负荷运转中，压缩机主体6的排出温度较高，例如为200°C以上，能够在压缩机主体6的内部使从槽21吹飞的液滴完全蒸发。
[0052]另外，在上述第一实施方式中，如图5及图6所示，以连通孔22朝向槽21向压缩机主体6的轴向下游侧(图5中右侧)且动叶片13的旋转方向(图6中上侧)倾斜的场合为例进行了说明，但并未局限于此，能在不脱离本发明的主旨及技术思想的范围内进行多种变形。即，例如取出槽21内的附着物的作用变小，但连通孔22也可以不倾斜。即使在这种变形例中，也能够得到上述相同的效果。
[0053]另外，在上述第一实施方式中，如图6所示，以连通孔22截面是圆形的场合为例进行说明，但并未限定于此，例如可以是矩形或椭圆形状。另外，例如在箱11的外周侧形成环状的总管(未图示)，以在该总管与槽21之间连通的方式形成多个连通孔22，以通过这些总管及连通孔22向槽21供给高压空气的方式构成清洗系统23。即使在这些变形例中，也能够得到与上述相同的效果。
[0054]使用图7说明本发明的第二实施方式。本实施方式是追加了吸引系统的实施方式。另外，在本实施方式中，与上述第一实施方式相同的部分标注相同的符号，并适当省略说明。
[0055]图7是与清洗系统、吸引系统、以及控制装置一起表示本实施方式的轴流压缩机的箱的槽及连通孔的图。
[0056]在本实施方式中，不仅设有上述清洗系统23，还设有通过多个连通孔22吸引槽21内的附着物的吸引系统26。吸引系统26具有真空泵27，利用由该真空泵27产生的吸引力，通过多个连通孔22吸引槽21内的附着物。另外，在吸引系统26中设有吸引控制阀28，利用控制装置20A控制吸引控制阀28的开闭。
[0057]控制装置20A在燃气轮机起动且到达额定负荷运转时，开始利用喷雾器9的液滴的喷雾。之后，以预定的时间间隔驱动真空泵27，并且将吸引控制阀28从关闭状态切换为打开状态，将槽21内的附着物吸引到吸引系统26 (吸引控制)。
[0058]另外，与上述第一实施方式的控制装置20相同，在燃气轮机停止前的额定负荷运转时(换言之，以额定转数、额定负荷的状态)，停止利用喷雾器9的液滴的喷雾。之后，在转移到无负荷运转(换言之，以额定转数、无负荷的状态)后，驱动清洗用压缩机24，并且将清洗控制阀25从关闭状态切换为打开状态，从清洗系统23向槽21供给高压空气(清洗控制)。
[0059]在这种本实施方式中，在燃气轮机的运转中(换言之，压缩机I的运转中)，在吸气中对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在向压缩机主体6的内部导入液滴的状态下)，吸引系统26通过箱11的连通孔22吸引槽21内的附着物。另外，与上述第一实施方式相同，在燃气轮机停止前(换言之，压缩机I停止前)，在吸气中未对液滴进行喷雾的状态下(换言之，在未向压缩机主体6的内部导入液滴的状态下)，清洗系统23通过箱11的连通孔22向槽21供给高压气体。由此，能够取出箱11的槽21内的附着物，能够恢复抑制初级动叶片13的失速的作用。因此，在燃气轮机起动时(换言之，压缩机I起动时)，能够抑制动叶片13失速，能够使燃气轮机的起动(换言之，压缩机I的起动)稳定。其结果，能够提高可靠性。
[0060]另外，在本实施方式中，在燃气轮机的运转中，在压缩机主体6的吸气中对液滴进行喷雾的状态下，将附着在箱11的槽21内的液膜吸引到吸引系统26，因此能够抑制下游侧的静叶片14、动叶片13的酸蚀。即，如上所述，在压缩机主体6的吸气中对液滴进行喷雾的状态下，随着经过一段运转时间，存在液滴聚集在箱11的槽21内且成为液膜而附着的可能性。并且，箱11的槽21内的液膜的一部分分裂且成为较大的液滴而飞散，与下游侧的静叶片14或动叶片13碰撞，存在使酸蚀加速的可能性。另外，存在箱11的槽21内的液膜与动叶片13的旋转干涉，从而增加动力的可能性。在本实施方式中，由于将附着在箱11的槽21内的液膜吸引到吸引系统26，因此能够抑制槽21内的液膜分裂而成为较大的液滴并飞散，能够抑制酸蚀。另外，能够抑制动力的增加。
[0061]另外，在本实施方式中，与上述第一实施方式相同，各连通孔22朝向槽21向压缩机主体6的轴向下游侧(图7中右侧)倾斜。由此，通过压缩机主体6内的主流的影响，能有效地吸引并除去容易附着在槽21的下游侧侧面的附着物。
[0062]另外，在上述第二实施方式中，如图7所示，以箱11的槽21的截面是矩形(换言之，上游侧侧面及下游侧侧面不倾斜)的场合为例进行说明，但并不限定于此。即，例如如图8所示，槽21A的上游侧侧面及下游侧侧面可以朝向槽深度方向(图中上方向)向下游侧(图中右侧)倾斜。在这种变形例中，能够抑制液滴从由于压缩机主体6内的主流的影响容易附着在槽21A的下游侧侧面的液膜分裂并飞散。
[0063]另外，在上述第一及第二实施方式中，如图5及图7所示，以设置了构成为将由清洗用压缩机24产生的高压空气通过连通孔22向槽21供给的清洗系统23的场合为例进行说明，但并未限定于此，能在不脱离本发明的主旨及技术思想的范围内进行多种变形。即，例如如图9所示，在压缩机主体6上设有从比蒸发结束位置更靠下游侧的静叶片14与动叶片13间抽气的抽气部29，设置将由该压缩机主体6的抽气部29抽出的压缩空气(详细地说，比初级动叶片13附近的压缩空气高压的空气)通过连通孔22向槽21供给的清洗系统23A (清洗路径)。在这种变形例中，由于不需要清洗用压缩机24或其辅助设备(详细地说，用于抑制异物混入的过滤器或引流分离器等)，因此运用性或配置、成本之类的优点大。
[0064]另外，在上述第一及第二实施方式及变形例中，以与初级动叶片13对应的方式形成一个槽21的场合为例进行了说明，但并未限定于此，能在不脱离本发明的主旨及技术思想的范围内进行多种变形。即，可以以与位于比蒸发结束位置靠上游侧的多级动叶片13分别对应的方式形成多个槽21。并且，在每个槽21中形成多个连通孔22，设置通过这些孔22向多个槽21供给高压空气的清洗系统23。另外，可以设置通过连通孔22吸引多个槽21内的附着物的吸引系统26。即使在这种变形例中，也能够得到上述相同的效果。
[0065]使用图10说明本发明的第三实施方式。本实施方式是为高湿度利用燃气轮机的实施方式。另外，在本实施方式中，与上述实施方式及变形例相同的部分标注相同的符号，并适当省略说明。
[0066]图10是表示本实施方式的燃气轮机的整体结构的概略图。
[0067]本实施方式的燃气轮机具备轴流压缩机1、燃烧器2、涡轮机3、加湿装置30、以及再生热交换器31。加湿装置30对由轴流压缩机I产生的压缩空气进行加湿。再生热交换器31通过与涡轮机3的废气的热交换对由加湿装置30加湿的压缩空气(高温度空气)进行加热。燃烧器2将由再生热交换器31加热的压缩空气与燃料混合并燃烧。涡轮机3的废气在由再生热交换器31回收后，释放到系统外。
[0068]在这种高湿度利用燃气轮机中，由于利用再生热交换器31将涡轮机3的废气的能量回收到燃烧用的压缩空气，因此能够减少燃烧器2的燃料流量，能够提高燃气轮机的效率。另外，由于利用加湿装置30，压缩空气的湿度增加，即动作流体的质量流量增加，因此能够提高燃气轮机的输出。另外，通过加湿装置30的压缩空气的质量流量的增加及温度的下降，再生热交换器31的热回收量增加，因此能进一步提高燃气轮机的效率。
[0069]另外，在高湿度利用燃气轮机中，与通常的燃气轮机相比，从压缩机I到燃烧器2的压缩空气系统(详细地说，压缩机I —加湿装置30 —再生热交换器31 —燃烧器2)的压力损失变大。这表示压缩机I的整体的压力比在高压侧进行动作。因此，在燃气轮机起动时，为容易在前级侧的动叶片13失速的状态，旋转失速的问题变大。
[0070]因此，在本实施方式中，与上述第一实施方式相同，在箱11的内周面以位于前级侧的动叶片13的周围的方式形成环状的槽21。另外，与上述第一实施方式相同，在箱11上形成与槽21连通的多个连通孔22。另外，与在上述图9中表示的变形例相同，设有通过多个连通孔22向槽21供给高压空气的清洗系统23A。该清洗系统23A构成为将由压缩机主体6的抽气部29抽出的压缩空气通过连通孔22向槽21供给。另外，在清洗系统23A上设有清洗控制阀25，利用控制装置20B控制清洗控制阀25的开闭。
[0071]对本实施方式的燃气轮机停止前的动作进行说明。首先，在燃气轮机的额定负荷运转时(换言之，以额定转数、额定负荷的状态)，控制装置20B将流量控制阀19从打开状态切换为关闭状态，停止利用喷雾器9的液滴的喷雾。之后，将向加湿装置30的液体供给系统的流量控制阀(未图示)从打开状态切换为关闭状态，停止利用加湿装置30的加湿。并且，在停止加湿装置30后，直到燃气轮机的输出稳定之前保持运转。此时，将清洗控制阀25从关闭状态切换为打开状态，从清洗系统23A向槽21供给高压空气。由此，能够除去箱11的槽21内的附着物(详细地说，例如液膜或杂质)，能够恢复抑制初级动叶片13的失速的作用。并且，在燃气轮机的输出稳定并且附着物的除去结束时，将向燃烧器3的燃料供给系统的流量控制阀(未图示)从打开状态切换为关闭状态，停止燃烧器3的燃烧。其结果，燃气轮机停止。[0072]即使在如上那样构成的本实施方式中，也与上述第一实施方式相同，在燃气轮机停止前(换言之，压缩机I停止前)，能够去除箱11的槽21内的附着物，能够恢复抑制前级侧的动叶片13的失速的作用。因此，在燃气轮机起动时(换言之，压缩机I起动时)，能够抑制前级侧的动叶片13的失速，能使燃气轮机的起动(换言之，压缩机I的起动)稳定化。其结果，能够提高可靠性。
[0073]另外，在上述第三实施方式中，与上述图9所示的变形例相同，以设置了构成为将由压缩机主体6的抽气部29抽出的压缩空气通过连通孔22供给到槽21的清洗系统23A的场合为例进行了说明，但并未限定于此，可以与上述第一实施方式相同，设置构成为将由清洗用压缩机24产生的高压空气通过连通孔22供给到槽21的清洗系统23。另外，在上述第三实施方式中，未特别地说明，但与上述第二实施方式相同，可以设置吸引系统26。这些场合也能得到上述相同的效果。
[0074]另外，在以上，作为本发明的应用对象，以燃气轮机用轴流压缩机为例进行说明，但并未限定于此，当然可以应用于工业用轴流压缩机。
【权利要求】
1.一种轴流压缩机，具备: 压缩气体的压缩机主体；以及 以将液滴导入上述压缩机主体的内部并蒸发的方式在上述压缩机主体的吸气中对液滴进行喷雾的喷雾器， 上述压缩机主体具有: 箱； 能旋转地设在上述箱内的转子； 设在上述转子的外周侧的多级动叶片；以及 设在上述箱的内周侧的多级静叶片， 上述轴流压缩机在上述箱的内周面以位于前级侧的动叶片的周围的方式形成槽，其特征在于， 在上述箱上形成与上述槽连通的连通孔， 为了去除上述槽内的附着物，设置通过上述连通孔向上述槽供给高压气体的清洗系统。
2.根据权利要求1所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述连通孔朝向上述槽向上述压缩机主体的轴向下游侧倾斜。
3.根据权利要求2所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述连通孔朝向上述槽向上述动叶片的旋转方向倾斜。
4.根据权利要求1所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述清洗系统构成为，将由上述压缩机主体的抽气部抽出的高压气体通过上述连通孔向上述槽供给。
5.根据权利要求1所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述清洗系统构成为，将由清洗用压缩机产生的高压气体通过上述连通孔向上述槽供5口 O
6.根据权利要求1所述的轴流压缩机，其特征在于， 设有:通过上述连通孔吸引上述槽内的附着物的吸引系统；以及控制装置，其选择性地进行从上述清洗系统向上述槽供给高压气体的清洗控制与将上述槽内的附着物吸引到上述吸引系统的吸引控制。
7.根据权利要求6所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述控制装置在上述压缩机主体的吸气中未对液滴进行喷雾的状态下，进行上述清洗控制，在上述压缩机主体的吸气中对液滴进行喷雾的状态下，进行上述吸引控制。
8.根据权利要求6所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述槽形成为，其下游侧侧面朝向槽深度方向向下游侧倾斜。
9.根据权利要求6所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述吸引系统构成为，利用由真空泵产生的吸引力，通过上述连通孔吸引上述槽内的附着物。
10.根据权利要求1所述的轴流压缩机，其特征在于， 上述喷雾器在上述压缩机主体的吸气中对水的液滴进行喷雾。
11.一种燃气轮机，其特征在于，具备:权利要求1所述的轴流压缩机；使由上述轴流压缩机产生的压缩气体与燃料混合并燃烧的燃烧器；以及利用由上述燃烧器产生的燃烧气体进行旋转驱动的涡轮机。
12.根据权利要求11所述的燃气轮机，其特征在于，具备:对由上述轴流压缩机产生的压缩空气进行加湿的加湿装置；以及利用上述涡轮机的废气对由上述加湿装置加湿的压缩空气进行加热的再生热交换器，上述燃烧器使燃 料与由上述再生热交换器加热的压缩气体混合并燃烧。
【文档编号】F02C3/06GK103452668SQ201310210972
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】高桥康雄, 明连千寻, 川村康太 申请人:株式会社日立制作所