專利名稱:機匣殼體及燃氣輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使其內(nèi)部成為高溫氣氛的同時抑制內(nèi)部各區(qū)域產(chǎn)生的溫度偏差的機匣殼體及具備該機匣殼體的燃氣輪機。
背景技術(shù)：
近年來，燃氣輪機運轉(zhuǎn)時用機匣殼體覆蓋的機匣內(nèi)的環(huán)境，呈現(xiàn)高溫高壓化。因此，若在燃氣輪機運轉(zhuǎn)后以此狀態(tài)停止，則由于機匣內(nèi)為高溫氣氛，因此，在機匣內(nèi)產(chǎn)生對流，機匣內(nèi)產(chǎn)生溫度偏差。即，溫度高的空氣向上層部移動，因而，機匣內(nèi)上層部比下層部高溫。由于該機匣內(nèi)的溫度偏差的影響，而使渦輪機葉輪的上半部溫度比下半部升高。因此，在上半部和下半部各自的熱膨脹量上產(chǎn)生差異，從而，由于該熱膨脹量的差而使葉輪彎曲，引起熱變形。為了防止該葉輪的熱變形，現(xiàn)有是在燃氣輪機停止運轉(zhuǎn)后，進行以2～5rpm左右的微速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)(turning)運轉(zhuǎn)。
另外，在該機匣內(nèi)產(chǎn)生的溫度偏差，不僅對葉輪而且對機匣殼體也帶來影響。即，機匣殼體上部的溫度比下部高，與葉輪同樣，在機匣殼體上部和下部各自的熱膨脹量上產(chǎn)生差異。因此，機匣殼體上部彎曲，引起熱變形。該機匣殼體的熱變形被稱為錨鉤索(cat-back)變形。這樣，若在機匣殼體上產(chǎn)生錨鉤索變形，其變形量超過允許值，則產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)中的葉輪和機匣殼體接觸的事故。為了防止該接觸事故，本申請人提出了一種燃氣輪機，是在機匣殼體上部和下部產(chǎn)生溫度差時使葉輪轉(zhuǎn)速大于回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)時而進行自旋(spin)運轉(zhuǎn)，從而使機匣內(nèi)溫度均勻化(參照專利文獻1)。
專利文獻1特開平6-2570號公報不過，如現(xiàn)有那樣，通過使葉輪自旋運轉(zhuǎn)，而降低機匣內(nèi)的溫度偏差的情況下，需要用于進行自旋運轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，從而需要產(chǎn)生該驅(qū)動力的電力成本。另外，通過進行機匣殼體的溫度檢測來確定使自旋運轉(zhuǎn)工作的時序，而實際上需要在操作員的監(jiān)視下進行工作，因而給用戶帶來較大的負擔。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具備抑制停止運轉(zhuǎn)后內(nèi)部的溫度偏差的機構(gòu)從而能夠抑制錨鉤索變形的機匣殼體。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種具備能夠抑制錨鉤索變形的機匣殼體的燃氣輪機。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機匣殼體，其特征在于，具備上部機匣殼體，其覆蓋利用高溫流體而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體的上半部分；下部機匣殼體，其覆蓋所述旋轉(zhuǎn)體的下半部分；閥，其對冷卻所述上部機匣殼體的冷卻空氣的供給進行控制；和空氣導入口，其將從所述閥供給的所述外部空氣導入冷卻所述上部機匣殼體的所述冷卻空氣流經(jīng)的冷卻空氣流路，基于所述高溫流體的所述旋轉(zhuǎn)體的運轉(zhuǎn)停止后，打開所述閥，從所述空氣導入口向所述冷卻空氣流路導入所述外部空氣。
這種機匣殼體中，在所述上部機匣殼體上設(shè)有所述空氣導入口，并且在由所述上部機匣殼體及所述下部機匣殼體構(gòu)成的機匣內(nèi)形成所述冷卻空氣流路，由于在由所述上部機匣殼體覆蓋的所述機匣內(nèi)流有所述冷卻空氣，從而，能夠抑制所述上部機匣殼體的溫度上升，抑制機匣殼體的熱變形。
另外，本發(fā)明的燃氣輪機，其特征在于，具備壓縮機，其壓縮外部空氣；燃燒器，其使用由所述壓縮機壓縮后的空氣燃燒燃料；渦輪，其被供給所述燃燒器所獲得的燃燒氣體而旋轉(zhuǎn)；和機匣殼體，其分別覆蓋所述壓縮機、所述燃燒器及所述渦輪，所述機匣殼體是上述結(jié)構(gòu)的機匣殼體，并且，所述旋轉(zhuǎn)體由周圍設(shè)有轉(zhuǎn)動葉片的壓縮機及渦輪形成，運轉(zhuǎn)停止后，打開所述閥，從所述空氣導入口導入所述冷卻空氣，由此控制所述上部機匣殼體和所述下部機匣殼體的溫度差使之變小。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)有用以導入冷卻空氣的空氣導入口，冷卻空氣用以在運轉(zhuǎn)停止后冷卻上部機匣殼體，因而，能夠防止運轉(zhuǎn)停止后上部機匣殼體的溫度比下部機匣殼體的溫度高溫。從而，能夠減小上部機匣殼體和下部機匣殼體的溫度差，能夠防止機匣殼體的熱變形。
另外，由于能夠向機匣殼體內(nèi)部導入冷卻空氣，因而能夠防止機匣內(nèi)的溫度分布不均而使其成為一樣的溫度，能夠防止機匣殼體的熱變形。另外，通過在上部機匣殼體的外壁面設(shè)置蓋，能夠在上部機匣殼體的外壁面流通冷卻空氣，因而，能夠減小上部機匣殼體和下部機匣殼體的溫度差，能夠防止機匣殼體的熱變形。
再有，通過使空氣導入口形成可向熱源噴射冷卻空氣的形狀，能夠迅速冷卻熱源，因而能夠防止機匣內(nèi)成為高溫，能夠防止機匣殼體的熱變形。另外，通過使空氣導入口形成可向上部機匣殼體內(nèi)壁面噴射冷卻空氣的形狀，能夠迅速冷卻上部機匣殼體，因而能夠減小上部機匣殼體和下部機匣殼體的溫度差，能夠防止機匣殼體的熱變形。
圖1是表示作為本發(fā)明各實施方式的基本構(gòu)成的燃氣輪機構(gòu)成的剖視圖。
圖2是表示第1實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。
圖3是表示第2實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。
圖4是表示第3實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。
圖5是表示第4實施方式的燃氣輪機的外氣導入口構(gòu)成的剖視圖。
圖6是表示第4實施方式的燃氣輪機的外氣導入口其他構(gòu)成的剖視圖。
圖7是表示第5實施方式的燃氣輪機的外氣導入口構(gòu)成的剖視圖。
圖8是表示第5實施方式的燃氣輪機的外氣導入口其他構(gòu)成的剖視圖。
圖9是表示第6實施方式的燃氣輪機的外氣導入口構(gòu)成的剖視圖。
圖10是表示第6實施方式的燃氣輪機的外氣導入口設(shè)置于壓縮機機匣時的構(gòu)成的剖視圖。
圖11是表示第7實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。
圖12是表示第8實施方式的燃氣輪機的機匣殼體構(gòu)成的剖視圖。
圖13是表示第9實施方式的燃氣輪機的機匣殼體構(gòu)成的剖視圖。
圖14是表示第10實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
圖15是表示第10～第12實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)中使用的溫度檢測器的位置關(guān)系的圖。
圖16是表示第10實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)其他構(gòu)成的圖。
圖17是表示第11實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
圖18是表示第11實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)其他構(gòu)成的圖。
圖19是表示第12實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
圖20是表示第12實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)其他構(gòu)成的圖。
圖中1-壓縮機，2-燃燒器，3-渦輪機，4-葉輪，5-機匣殼體，6-閥，7-鼓風機，8-設(shè)備(plant)，9-空氣流路，10-蓋，11-保溫材，12-空氣流路，13-空氣導入口，14-空氣排出口，20a、20b-溫度檢測器，21-空氣流量控制閥，22-燃料流量控制閥，23-控制裝置，24-馬達。
具體實施方式<第1實施方式>
對于本發(fā)明的第1實施方式，參照附圖進行說明。圖1是表示本實施方式的燃氣輪機構(gòu)成的剖視圖。
圖1的燃氣輪機具備壓縮從外部吸入的空氣的壓縮機1、被供給由壓縮機1壓縮后的空氣和燃料而產(chǎn)生燃燒氣體的燃燒器2、利用由燃燒器2產(chǎn)生的燃燒氣體而旋轉(zhuǎn)的渦輪3。并且，該燃氣輪機具備外周設(shè)有轉(zhuǎn)動葉片1a、3a的葉輪4和在葉輪4軸向上分別與轉(zhuǎn)動葉片1a、3a交替地設(shè)置有固定葉片1b、3b的機匣殼體5。
另外，葉輪4其具備壓縮機1的轉(zhuǎn)動葉片1a的壓縮機側(cè)葉輪4a和具備渦輪3的轉(zhuǎn)動葉片3a的渦輪側(cè)葉輪4b，在設(shè)置燃燒器2的位置附近由中間軸4c連結(jié)。還有，由上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b構(gòu)成的機匣殼體5覆蓋葉輪4的外周，從而，形成轉(zhuǎn)動葉片1a和固定葉片1b在葉輪4軸向上交替排列的壓縮機機匣5x、燃燒器2在葉輪4的周方向上等間隔排列的燃燒器機匣5y、轉(zhuǎn)動葉片3a和固定葉片3b在葉輪4軸向上交替排列的渦輪機匣5z。并且，在該機匣殼體5的上部機匣殼體5a上設(shè)有用于向運轉(zhuǎn)停止后成為高溫的燃燒器機匣5y和渦輪機匣5z投入冷卻用空氣的閥6。
如此構(gòu)成的燃氣輪機，對應(yīng)于壓縮機側(cè)葉輪4a的旋轉(zhuǎn)而使轉(zhuǎn)動葉片1a旋轉(zhuǎn)，由此被吸入到壓縮機1內(nèi)的空氣，被封入由壓縮機側(cè)葉輪4a和機匣殼體5形成的壓縮機機匣5x內(nèi)的各級轉(zhuǎn)動葉片1a和固定葉片1b的空間，從而被壓縮。并且，若在壓縮機1的壓縮機機匣5x內(nèi)壓縮后的空氣流入燃燒器機匣5y，則供給燃燒器2。該燃燒器2被供給含有燃料氣體的燃料，使用來自壓縮機1的壓縮空氣進行燃燒，產(chǎn)生燃燒氣體。由該燃燒器2產(chǎn)生的高溫高壓的燃燒氣體向由渦輪側(cè)葉輪4b和機匣殼體5形成的渦輪機匣5z供給，從而，燃燒氣體流入各級轉(zhuǎn)動葉片3a和固定葉片3b的空間，使渦輪側(cè)葉輪4b旋轉(zhuǎn)。該渦輪側(cè)葉輪4b的旋轉(zhuǎn)通過中間軸4c傳遞給壓縮機側(cè)葉輪4a，從而，壓縮機側(cè)葉輪4a也旋轉(zhuǎn)。
燃氣輪機運轉(zhuǎn)時，壓縮機1、燃燒器2及渦輪3分別如上所述工作，在燃燒器2中產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體，因而設(shè)置該燃燒器2的燃燒器機匣5y和流有高溫高壓的燃燒氣體的渦輪機匣5z成為高溫。此時，燃燒器2燃燒含有燃料氣體的燃料，產(chǎn)生燃燒氣體，因而燃燒器2等成為高溫，燃燒器機匣5y內(nèi)部尤其成為高溫。
對于該燃氣輪機的燃燒器機匣5y周邊構(gòu)成的詳細情況，參照附圖進行說明。還有，圖2是表示由上部機匣殼體5a形成的燃燒器機匣5y周邊構(gòu)成的剖視圖。另外，以下，所謂「上游」及「下游」，是根據(jù)流經(jīng)壓縮機1的空氣流動方向及流經(jīng)渦輪3的燃燒氣體的流動方向而言的。如圖2所示，燃燒器2具備設(shè)置在上部機匣殼體5a上的燃燒器外筒2a、插入燃燒器外筒2a而由其支承的內(nèi)筒2b、與該內(nèi)筒2b連接的尾筒2c、設(shè)置在與內(nèi)筒2b的連接部和尾筒2c的下游側(cè)前端之間的旁通閥2d。
另外，由覆蓋葉輪4的中間軸4c的中間軸蓋4d、支承燃燒器2的尾筒2c下游側(cè)前端的燃燒氣體排出口附近的位置設(shè)置的渦輪側(cè)的第1級固定葉片3b-1的葉片環(huán)5c和燃燒器2周邊的機匣殼體5形成燃燒器機匣5y。另外，在壓縮機1中，設(shè)有支承最終級固定葉片1b-n的同時覆蓋至壓縮空氣的排出口附近的葉片環(huán)5d。并且，覆蓋該葉片環(huán)5d外周側(cè)的環(huán)狀隔壁5e設(shè)置在壓縮機1側(cè)的機匣殼體5上。
如此構(gòu)成燃燒器機匣5y周邊的各部時，在該燃燒器機匣5y周邊，在上部機匣殼體5a的燃燒器外筒2a的下游側(cè)設(shè)置與閥6連接的外氣導入口5f。這樣，在形成燃燒器機匣5y的一部分的上部機匣殼體5a上設(shè)置外氣導入口5f，同時該外氣導入口5f連接閥6，從而，打開閥6時，外部空氣通過閥6及外氣導入口5f流入燃燒器機匣5y。還有，閥6在燃氣輪機運轉(zhuǎn)時為關(guān)閉狀態(tài)，防止外部空氣流入燃燒器機匣5y。
并且，若停止燃燒器2的燃燒而停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，則打開閥6將外部空氣導入機匣殼體5內(nèi)部。此時，通過停止燃燒器2的燃燒，同時降低葉輪4轉(zhuǎn)速，從而機匣殼體5內(nèi)部的溫度及壓力均下降，在機匣殼體5內(nèi)部和外氣之間產(chǎn)生差壓，經(jīng)由閥6，外部空氣被導入上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y。還有，為了進行回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，葉輪4以微速旋轉(zhuǎn)。
若這樣經(jīng)由閥6及外氣導入口5f而被導入上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y的外部空氣，通過內(nèi)筒2b及旁通閥2d供給燃燒器2，則從燃燒器2的尾筒2c的下游側(cè)前端排出。并且，從該燃燒器2排出的外部空氣，被導入在上部機匣殼體5a側(cè)構(gòu)成的渦輪機匣5z(由上部機匣殼體5a和渦輪側(cè)葉輪4b構(gòu)成的渦輪機匣5z)，流向下游側(cè)的排氣部而排出。
這些從閥6及外氣導入口5f導入的外部空氣，分別流經(jīng)燃燒器機匣5y、燃燒器2及渦輪機匣5z，從而作為分別冷卻上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y、燃燒器2及渦輪機匣5z的冷卻空氣而作用。因此，作為冷卻空氣流經(jīng)因運轉(zhuǎn)時的燃燒氣體而成為高溫的燃燒器機匣5y及渦輪機匣5z各自的上部側(cè)而進行冷卻，因而，能夠分別冷卻燃燒器2的下游側(cè)的上部機匣殼體5a及渦輪葉輪4a的上部，防止葉輪4及機匣殼體5各自的熱變形。
<第2實施方式>
對于本發(fā)明的第2實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，用以冷卻上部機匣殼體5a的構(gòu)成與第1實施方式不同。從而，以下，對于用以冷卻上部機匣殼體5a的構(gòu)成部分參照圖3進行說明。還有，圖3是表示本實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。另外，圖3的構(gòu)成中，對于與圖2的構(gòu)成相同的部分，附以相同的符號，其詳細說明省略。
本實施方式的燃氣輪機，如圖3所示，與第1實施方式同樣，燃燒器機匣5y上連接閥6，導入外部空氣時，還構(gòu)成空氣流路，使得在外部設(shè)有鼓風機7的同時將空氣從鼓風機7經(jīng)由閥6送到外氣導入口5f。如此使鼓風機7與閥6連接，與第1實施方式相比，能夠更加有效地導入分別冷卻上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y、燃燒器2及渦輪機匣5z的冷卻空氣。另外，利用鼓風機7能夠增多作為冷卻空氣經(jīng)由閥6從外氣導入口5f導入的空氣量，因此能夠獲得更大的冷卻效果。
若根據(jù)如此構(gòu)成的燃氣輪機，則在燃氣輪機運轉(zhuǎn)時，閥6為關(guān)閉狀態(tài)，同時，鼓風機7的工作停止，因而，成為禁止從外氣導入口5f供給冷卻空氣的狀態(tài)。并且，若停止燃燒器2的燃燒而停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，則打開閥6同時開始鼓風機7的運轉(zhuǎn)。從而，利用鼓風機7很多外部空氣通過閥6被導入機匣殼體5內(nèi)部。此時，為了進行回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，葉輪4以微速旋轉(zhuǎn)。這樣利用鼓風機7經(jīng)由閥6及外氣導入口5f而被導入上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y的外部空氣，與第1實施方式同樣，分別被導入燃燒器機匣5y、燃燒器2及渦輪機匣5z，流向下游側(cè)的排氣部而排出。
這樣，根據(jù)本實施方式，通過設(shè)置鼓風機7，與第1實施方式的燃氣輪機相比，導入到機匣殼體5內(nèi)的空氣量增多，能夠增大其冷卻效果。還有，本實施方式中，是在閥6上連接鼓風機7，從而，向機匣殼體5內(nèi)供給很多的冷卻空氣，不過，也可以取代該鼓風機7而連接空氣壓縮機，并經(jīng)由閥6從外氣導入口5f導入被壓縮的冷卻空氣。
<第3實施方式>
對于本發(fā)明的第3實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，用以冷卻上部機匣殼體5a的構(gòu)成與第1實施方式不同。從而，以下，對于該用以冷卻上部機匣殼體5a的構(gòu)成部分參照圖4進行說明。還有，圖4是表示本實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。另外，圖4的構(gòu)成中，對于與圖2的構(gòu)成相同的部分，附以相同的符號，其詳細說明省略。
本實施方式的燃氣輪機，如圖4所示，與第1實施方式同樣，燃燒器機匣5y上連接閥6，使外部空氣被導入時，還構(gòu)成空氣流路9，以使蒸氣輪機等其他設(shè)備8中使用的控制空氣經(jīng)由閥6被輸送到外氣導入口5f。即，設(shè)備8中使用的控制空氣的一部分被分流，經(jīng)由空氣流路9流到閥6，同時該控制空氣由外部導入口5f導入，作為上部機匣殼體5a的冷卻空氣而工作。
若根據(jù)如此構(gòu)成的燃氣輪機，則在燃氣輪機運轉(zhuǎn)時閥6為關(guān)閉狀態(tài)，因而，成為禁止從外氣導入口5f供給冷卻空氣的狀態(tài)。并且，若停止燃燒器2的燃燒而停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，則打開閥6，從而，設(shè)備8中的控制空氣的一部分通過空氣流路9及閥6被導入機匣殼體5內(nèi)部。此時，為了進行回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，葉輪4以微速旋轉(zhuǎn)。另外，從設(shè)備8經(jīng)由空氣流路9、閥6及外氣導入口5f被導入上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y的控制空氣，與第1實施方式同樣，分別被導入燃燒器機匣5y、燃燒器2及渦輪機匣5z，流向下游側(cè)的排氣部而排出。
這樣，根據(jù)本實施方式，由于是使設(shè)備8中的控制空氣導入，因而，與第1實施方式的燃氣輪機相比，能夠增多導入到機匣殼體5內(nèi)的空氣流量，能夠增大其冷卻效果。還有，由于使用設(shè)備8中的控制空氣，因而不需要如第2實施方式那樣重新設(shè)置鼓風機或空氣壓縮機。
還有，第1～第3實施方式中，是在燃燒器機匣5y上設(shè)置外氣導入口5f，不過，不只是燃燒器機匣5y，也可以設(shè)置在渦輪機匣5z的上部機匣殼體5a側(cè)。另外，當在上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y和渦輪機匣5z上設(shè)置外氣導入口5f之際，只要是在上部機匣殼體5a側(cè)，則可以設(shè)置在多個部位。
<第4實施方式>
對于本發(fā)明的第4實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，在上部機匣殼體5a上構(gòu)成的外氣導入口的構(gòu)成與第1～第3實施方式不同。從而，以下，對于該外氣導入口的構(gòu)成參照圖5進行說明。還有，圖5是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的外氣導入口的構(gòu)成的剖視圖。
本實施方式的燃氣輪機所設(shè)置的外氣導入口5f1，如圖5的剖視圖所示，其構(gòu)成是相比于與閥6連接而供給空氣的外氣供給路6a所連接的上部機匣殼體5a的外壁側(cè)的開口面積Sa，上部機匣殼體5a的內(nèi)壁側(cè)的開口面積Sb較之狹小。即，外氣導入口5f1的形狀，成為朝向機匣殼體5a的內(nèi)部前端縮頸的噴嘴形狀。通過如此構(gòu)成外氣導入口5f1，能夠加快經(jīng)由閥6及外氣供給路6a向外氣導入口5f1供給的空氣流速。
此時，使構(gòu)成外氣導入口5f1的噴嘴形狀的軸向X，與從外氣導入口5f1對著燃氣輪機停止時成為熱源的部分的方向為相同方向。從而，能夠使經(jīng)由外氣導入口5f1導入的冷卻空氣到達燃氣輪機停止時其溫度高而成為熱源的部分。通過將該外氣導入口5f1設(shè)置在燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a上，能夠使冷卻空氣到達成為熱源的燃燒器2、中間軸蓋4d和渦輪側(cè)第1級固定葉片3b-1的葉片環(huán)5c(參照圖2)等。從而，能夠縮短這些成為熱源的燃燒器2、中間軸蓋4和葉片環(huán)5c的冷卻時間，因此，能夠縮短機匣殼體5內(nèi)部的上半部分的冷卻時間。因此，能夠減小上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自的溫度差，能夠防止機匣殼體5的熱變形。
另外，本實施方式的外氣導入口5f1的形狀采用如圖5的剖視圖所示的構(gòu)成，不過，只要是朝向機匣殼體5a內(nèi)部前端縮頸的噴嘴形狀，也可以采用其他形狀。因此，例如圖6的剖視圖所示，也可以使上部機匣殼體5a上設(shè)置外氣導入口5f1的部分向上部機匣殼體5a外側(cè)突起，從而，在上部機匣殼體5a內(nèi)壁形成凹部51，同時在該凹部51內(nèi)插入前端成為噴嘴形狀的外氣供給路6b以使其收在凹部51中。
即，外部空氣供給部6a的前端位于比上部機匣殼體5a內(nèi)壁靠外側(cè)位置而形成，防止燃氣輪機運轉(zhuǎn)時阻礙流經(jīng)機匣殼體5內(nèi)部的流體的流動。此時，設(shè)置外氣供給路6b并使外氣供給路6b的前端的朝向向著熱源，從而，從通過其前端縮頸而形成噴嘴形狀的外氣供給路6b供給的外部空氣的流速加快，能夠使其到達熱源。
<第5實施方式>
對于本發(fā)明的第5實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，在上部機匣殼體5a上構(gòu)成的外氣導入口的構(gòu)成與第4實施方式不同。從而，以下，對于該外氣導入口的構(gòu)成參照圖7進行說明。還有，圖7是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的外氣導入口的構(gòu)成的剖視圖。
本實施方式的燃氣輪機所設(shè)置的外氣導入口5f2，如圖7的剖視圖所示，插入有噴嘴52，該噴嘴52與連接于閥6而供給空氣的外氣供給路6a連接、同時其前端朝向上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面。插入該外氣導入口5f2中的噴嘴52的前端，如圖7所示，突出到比上部機匣殼體5a的內(nèi)壁靠內(nèi)側(cè)且彎曲。通過如此構(gòu)成，經(jīng)由閥6及外氣供給路6a向噴嘴52供給的外部空氣，從噴嘴52前端朝向上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面噴射。
這樣，從噴嘴52噴射的外部空氣沿著上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面流動，因而能夠增大冷卻空氣相對于上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面的熱傳導率。這樣一來，能夠減少經(jīng)由閥6導入機匣殼體5內(nèi)部的外部空氣的空氣量。
另外，當采用這種噴嘴52插入外氣導入口5f2的構(gòu)成時，可以將這種構(gòu)成設(shè)置在上部機匣殼體5a的壓縮機機匣5x、燃燒器機匣5y及渦輪機匣5z的任意一個上。此時，在構(gòu)成壓縮機機匣5x的上部機匣殼體5a上設(shè)有噴嘴52插入外氣導入口5f2的構(gòu)成時，能夠減少導入外氣導入口5f2的空氣量。因此，不會冷卻壓縮機機匣5x內(nèi)部而冷卻上部機匣殼體5a，能夠減小上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差。從而，能夠防止壓縮機機匣5x的機匣殼體5和壓縮機側(cè)葉輪4a的接觸，同時抑制機匣殼體5的熱變形。
如上所述，本實施方式中，使插入外氣導入口5f2的噴嘴52彎曲，從而向上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面噴射冷卻空氣，不過，如圖8所示，也可以使形成外氣導入口5f2的方向為上部機匣殼體5a的旋轉(zhuǎn)方向(切線的方向)，將噴嘴52插入該外氣導入口5Cf2。即，以成為相對于上部機匣殼體5a的徑向帶有規(guī)定傾斜的方向的孔的方式形成外氣導入口5f2，將噴嘴52插入該外氣導入口5f2。這樣一來，與彎曲了噴嘴52的情況同樣，能夠從噴嘴52向上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面噴射冷卻空氣。還有，圖8表示相對于上部機匣殼體5a的葉輪4的軸向垂直的平面上的剖視圖。
另外，本實施方式中形成的噴嘴52，也可以與第4實施方式同樣，形成其前端縮頸的形狀，使向上部機匣殼體5a的內(nèi)壁面噴射的冷卻空氣的流速加快的形狀。
<第6實施方式>
對于本發(fā)明的第6實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，在上部機匣殼體5a上構(gòu)成的外氣導入口的構(gòu)成與第4或第5實施方式不同。從而，以下，對于該外氣導入口的構(gòu)成參照圖9進行說明。還有，圖9是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的外氣導入口的構(gòu)成的剖視圖。
本實施方式的燃氣輪機所設(shè)置的外氣導入口5f3，如圖9所示，具備在上部機匣殼體5a的外壁側(cè)與外氣供給路6a連接的供給路連接孔53、與供給路連接孔53連接并在上部機匣殼體5a的外壁側(cè)構(gòu)成的外氣導入槽54、覆蓋外氣導入槽54的上部(上部機匣殼體5a的外壁側(cè))的外氣導入槽用蓋55、與外氣導入槽54連接并且設(shè)置在上部機匣殼體5a的內(nèi)壁側(cè)的外氣導入孔56。還有，圖8中，從1個供給路連接孔53分支多個外氣導入槽54，在上部機匣殼體5a的內(nèi)壁側(cè)設(shè)有多個外氣導入孔56。
根據(jù)如此構(gòu)成，經(jīng)由閥6及外氣供給路6a向外氣導入口5f3供給外部空氣時，向供給路連接孔53供給的空氣流經(jīng)設(shè)置在上部機匣殼體5a的外壁側(cè)的外氣導入槽54，從而冷卻上部機匣殼體5a。利用流經(jīng)該外氣導入槽54的冷卻空氣，能夠減小上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自的溫度差。并且，流經(jīng)外氣導入槽54的空氣，從連接于外氣導入槽54的外氣導入孔56導入到上部機匣殼體5a內(nèi)側(cè)。從該外氣導入孔56導入的空氣，作為冷卻由機匣殼體5形成的機匣內(nèi)部的上半部分的冷卻空氣而作用。
并且，通過在成為熱源的燃燒器2、中間軸蓋4d和渦輪側(cè)第1級固定葉片3b-1的葉片環(huán)5c(參照圖2)等附近設(shè)置該外氣導入孔56，能夠使冷卻空氣到達這些成為熱源的燃燒器2、中間軸蓋4和葉片環(huán)5c。從而，能夠縮短成為熱源的燃燒器2、中間軸蓋4和葉片環(huán)5c的冷卻時間，還能夠縮短機匣殼體5內(nèi)部的上半部分的冷卻時間，能夠防止機匣殼體5的熱變形。
還有，如此構(gòu)成的外氣導入口5f3設(shè)置于構(gòu)成壓縮機機匣5x的上部機匣殼體5a時，采用如圖10所示的構(gòu)成，將外氣導入孔56設(shè)置在燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a的內(nèi)壁。即，在構(gòu)成壓縮機機匣5x的上部機匣殼體5a上設(shè)置供給路連接孔53并與外氣供給路6a連接，同時，在該上部機匣殼體5a上從供給路連接孔53向燃燒器機匣5y，形成其上部用外氣導入槽用蓋55覆蓋的外氣導入槽54。即，在位于隔壁5e外周的上部機匣殼體5a上，設(shè)置供給路連接孔53、外氣導入槽54及外氣導入槽用蓋55。并且，在構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a的壓縮機1側(cè)的內(nèi)壁面形成外氣導入孔56。
如此在壓縮機機匣5x上構(gòu)成外氣導入口5f3，利用流經(jīng)外氣導入槽54的外部空氣冷卻壓縮機機匣5x的上部機匣殼體5a，因而，能夠抑制構(gòu)成壓縮機機匣5x的上部機匣殼體5a及下部機匣殼體5b的溫度差，抑制機匣殼體5的熱變形。此時，壓縮機機匣5x內(nèi)，其內(nèi)部溫度比燃燒器機匣5y和渦輪機匣5z低。因此，若導入冷卻空氣，則有可能壓縮機機匣5x內(nèi)部被冷卻、構(gòu)成壓縮機機匣5x的機匣殼體5和壓縮機側(cè)葉輪4a接觸。從而，在構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a上設(shè)置外氣導入孔56，將流經(jīng)外氣導入槽54的冷卻空氣導入燃燒器機匣5y，由此能夠防止促進壓縮機機匣5x的冷卻。
還有，能夠?qū)⒌?～第6實施方式的外氣導入口周邊的結(jié)構(gòu)適用于第1～第3實施方式構(gòu)成的燃氣輪機。另外，第6實施方式中，也可以由如第4或第5實施方式構(gòu)成的噴嘴形狀構(gòu)成外氣導入孔56的結(jié)構(gòu)。
<第7實施方式>
對于本發(fā)明的第7實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，采用的構(gòu)成是在設(shè)置有上述各實施方式中的外氣導入口的燃燒器機匣內(nèi)設(shè)有用以向葉輪內(nèi)部供給冷卻空氣的冷卻空氣供給管。從而，以下，對于該冷卻空氣供給管周邊的構(gòu)成參照圖11進行說明。還有，圖11是表示本實施方式的燃氣輪機的燃燒器機匣周邊構(gòu)成的剖視圖。另外，圖11的構(gòu)成中，對于與圖2的構(gòu)成相同的部分，附以相同的符號，其詳細說明省略。
本實施方式的燃氣輪機，如圖11所示，與第1實施方式同樣，采用的構(gòu)成是在構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a上設(shè)置外氣導入口5f，同時，在該外氣導入口5f上連接閥6，以使外部空氣導入燃燒器機匣5y。此時，還在中間軸蓋4d上設(shè)置冷卻空氣供給管41，用以將被導入該燃燒器機匣5y的外部空氣作為冷卻空氣向葉輪4內(nèi)供給。該冷卻空氣供給管41設(shè)置在上部機匣殼體5a側(cè)的中間軸蓋4d上。因此，在燃燒器機匣5y中作為冷卻空氣從外氣導入口5f導入燃燒器機匣5y的上半部分的外部空氣，經(jīng)由冷卻空氣供給管41向葉輪4的中間軸4c的上側(cè)供給。
這樣一來，從冷卻空氣供給管41供給的冷卻空氣，被導入在中間軸4c和中間軸蓋4d間形成的環(huán)狀冷卻空氣室42中。為了使被導入該冷卻空氣室42的冷卻空氣不會泄漏到中間軸蓋4d外部，而在中間軸4c的兩端位置設(shè)有迷宮式密封件43、44。還有，迷宮式密封件43設(shè)置在與壓縮機側(cè)葉輪4a的連接端側(cè)，同時，迷宮式密封件44設(shè)置在與渦輪側(cè)葉輪4b的連接端側(cè)，防止冷卻空氣從葉輪4和中間軸蓋4d之間泄漏。
另外，在迷宮式密封件44和中間軸4c之間設(shè)置空氣流路45，以使被導入該冷卻空氣室42的冷卻空氣向渦輪側(cè)葉輪4b流動。并且，若對設(shè)有構(gòu)成渦輪側(cè)葉輪4b的轉(zhuǎn)動葉片3a的圓盤(disk)46供給流經(jīng)空氣流路45的冷卻空氣，則該冷卻空氣流入設(shè)置在圓盤46上的環(huán)狀空氣流路46a，從而冷卻葉輪46b內(nèi)部。另外，被導入該冷卻空氣室42的冷卻空氣，使冷卻空氣流經(jīng)中間軸蓋4d和圓盤46之間，同時向構(gòu)成渦輪側(cè)葉輪4b的各圓盤46的空氣流路46a供給的冷卻空氣，流經(jīng)各圓盤46之間，從而冷卻從葉輪4b到固定葉片3a及轉(zhuǎn)動葉片3b的位置。
如此，本實施方式中，經(jīng)由相對于上部機匣殼體5a側(cè)的燃燒器機匣5y的中間軸蓋4d而設(shè)置的冷卻空氣供給管41，能夠使被導入燃燒器機匣5y的冷卻空氣在渦輪側(cè)葉輪4b內(nèi)部流動。從而，能夠加快葉輪4的冷卻速度，因而，能夠均勻地冷卻由機匣殼體5構(gòu)成的機匣內(nèi)部，能夠抑制機匣殼體5的熱變形量的增加。
還有，本實施方式中，只要是相對于構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a而設(shè)置外氣導入口的構(gòu)成，可以具備第1～第3實施方式的構(gòu)成。此時，還可以取代外氣導入口5f而由第4～第6實施方式構(gòu)成的外氣導入口5f1～5f3構(gòu)成。
<第8實施方式>
對于本發(fā)明的第8實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，與上述各實施方式不同，以覆蓋上部機匣殼體外側(cè)的方式設(shè)置蓋。從而，以下，對于該覆蓋上部機匣殼體外側(cè)的蓋的構(gòu)成參照圖12進行說明。還有，圖12是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的覆蓋上部機匣殼體外側(cè)的蓋的構(gòu)成的剖視圖。
本實施方式的燃氣輪機，如圖12所示，只覆蓋上部機匣殼體5a而設(shè)置半圓形狀的蓋10，同時覆蓋該蓋10的進一步外側(cè)而設(shè)置保溫材11。此時，在蓋10和上部機匣殼體5a之間設(shè)有空間，作為空氣流路12。并且，在該空氣流路12中，將與上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b連接的部分接近的一側(cè)作為外部空氣導入口13，同時在蓋10及保溫材11的最上部設(shè)置空氣排出口14。
通過如此構(gòu)成，從閥6供給的外部空氣經(jīng)由外部空氣導入口13被導入空氣流路12，該外部空氣從空氣流路12下側(cè)向上側(cè)作為冷卻空氣流經(jīng)上部機匣殼體5a后，從設(shè)置在蓋10及保溫材11最上部的外部空氣排出口14向外部排出。從而，運轉(zhuǎn)停止后，利用流經(jīng)設(shè)置在蓋10和上部機匣殼體5a之間的空氣流路12的冷卻空氣，能夠冷卻上部機匣殼體5a，因而，能夠減小上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差，同時能夠抑制機匣殼體5的熱變形。
另外，采用如本實施方式的構(gòu)成時，如第2或第3實施方式，既可以從鼓風機和壓縮機對閥6輸送外部空氣，也可以對閥6輸送設(shè)備中使用的控制空氣。還可以只在上部機匣殼體2a上構(gòu)成尤其高溫的燃燒器機匣5y和渦輪機匣5z的部分設(shè)置這種蓋10及保溫材11。
<第9實施方式>
對于本發(fā)明的第9實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。本實施方式的燃氣輪機，與第8實施方式不同，采用的構(gòu)成不是在蓋上而是在上部機匣殼體上設(shè)置外部空氣排出口，作為向機匣殼體內(nèi)部導入外部空氣的外部空氣導入口。從而，以下，對于該覆蓋上部機匣殼體外側(cè)的蓋周邊的構(gòu)成參照圖13進行說明。還有，圖13是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的覆蓋上部機匣殼體外側(cè)的蓋周邊的構(gòu)成的剖視圖。
本實施方式的燃氣輪機，如圖13所示，取代圖12所示的外部空氣排出口14，而與第1～第3實施方式所示的燃氣輪機同樣，在上部機匣殼體5a上設(shè)置外部空氣導入口5f。該設(shè)置在上部機匣殼體5a的外部空氣導入口5f，設(shè)置在比外部空氣導入口13的上部的位置，外部空氣導入口13設(shè)置在蓋10和上部機匣殼體5a之間的空氣流路12上。
通過如此構(gòu)成，流經(jīng)空氣流路12從上部機匣殼體5a的外壁側(cè)冷卻了上部機匣殼體5a的冷卻空氣，經(jīng)由外部空氣導入口5f流入上部機匣殼體5a內(nèi)部。即，該外部空氣導入口5f，在空氣流路12中，發(fā)揮與圖12的外部空氣排出口14同樣的作用。經(jīng)由該外部空氣導入口5f流入上部機匣殼體5a內(nèi)部的冷卻空氣對機匣殼體5帶來與第1實施方式同樣的效果。
還有，本實施方式中，設(shè)置在上部機匣殼體5a的外部空氣導入口5f，只要是設(shè)置在空氣流路12上設(shè)置的外部空氣導入口13的上部設(shè)置，也可以為多個。另外，本實施方式中，也與第8實施方式同樣，如第2或第3實施方式，既可以從鼓風機和壓縮機對閥6輸送外部空氣，也可以對閥6輸送設(shè)備中使用的控制空氣。
還有，可以取代外部空氣導入口5f而采用與第4～第6實施方式同樣形狀的外部空氣導入口5f1～5f3作為外部空氣導入口。另外，也可以如第7實施方式，將外部空氣導入口5f設(shè)置在構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體5a，同時追加向葉輪4內(nèi)供給被導入燃燒器機匣5y的冷卻空氣的構(gòu)成。
<第10實施方式>
對于本發(fā)明的第10實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。另外，本實施方式的燃氣輪機，具備如上述各實施方式那樣構(gòu)成的冷卻裝置，同時具備用以調(diào)節(jié)向該冷卻裝置供給的外部空氣量的冷卻系統(tǒng)。從而，以下，對于該燃氣輪機中適用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成參照圖14進行說明。還有，圖14是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成的剖視圖。
圖14的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)具備用以檢測上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自溫度的熱電偶等溫度檢測器20a、20b；控制經(jīng)由閥6冷卻上部機匣殼體5a的外部空氣流量的空氣流量控制閥21；控制向燃燒器2供給的燃料流量的燃料流量控制閥22；根據(jù)由溫度檢測器20a、20b檢測出的上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自溫度控制空氣流量控制閥21的開度的控制裝置23；和旋轉(zhuǎn)葉輪4的馬達24。
此時，如圖15所示，溫度檢測器20a設(shè)置在上部機匣殼體5a中壓縮機機匣5x和燃燒器機匣5y的邊界附近的位置T1、燃燒器機匣5y上的旁通閥2d附近的位置T2、T3等。另外，溫度檢測器20b，為了設(shè)置在與溫度檢測器20a以葉輪4為軸對稱的位置，而設(shè)置在下部機匣殼體5b中壓縮機機匣5x和燃燒器機匣5y的邊界附近的位置T4、燃燒器機匣5y上的旁通閥2d附近的位置T5、T6等。
如此構(gòu)成時，若為了使向燃燒器2供給的燃料流量為0，而利用控制裝置23控制燃料流量控制閥22，使其開度為0，關(guān)閉燃料控制閥22，則燃氣輪機停止運轉(zhuǎn)。之后，利用控制裝置23驅(qū)動馬達24，從而使葉輪4以微速旋轉(zhuǎn)進行回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，同時打開閥6成為可向上部機匣殼體5a導入外部空氣的狀態(tài)。此時，由溫度檢測器20a、20b分別檢測出的上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的各自溫度被賦予控制裝置23。
并且，在控制裝置23中求得上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差，若該溫度差變大，則為了冷卻上部機匣殼體5a，而打開空氣流量控制閥21的開度，使為了冷卻上部機匣殼體5a而從閥6供給的外部空氣的流量增多。另外，若上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差變小，則為了減小冷卻上部機匣殼體5a的效果，而關(guān)閉空氣流量控制閥21的開度，使流經(jīng)閥6的外部空氣的流量減少。這樣一來，減小上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差，防止運轉(zhuǎn)停止后機匣殼體上的熱變形。
另外，本實施方式中，通過設(shè)置溫度檢測器20a、20b，對上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差始終進行監(jiān)控，防止運轉(zhuǎn)停止后機匣殼體上的熱變形，不過，也可以如圖16所示，取代溫度檢測器20a、20b而設(shè)置計時器20c，每隔規(guī)定時間控制空氣流量控制閥21的開度，防止運轉(zhuǎn)停止后機匣殼體上的熱變形。
此時，若關(guān)閉燃料流量控制閥22而停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，則與設(shè)置有溫度檢測器20a、20b的冷卻系統(tǒng)同樣，首先，驅(qū)動馬達24，開始回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，同時打開閥6。之后，若控制裝置23利用計時器20c確認經(jīng)過了規(guī)定時間t1，則打開空氣流量控制閥21的開度，進行成為上部機匣殼體5a的冷卻空氣的外部空氣的導入。這樣，從閥6進行外部空氣導入后，通過計時器20c確認經(jīng)過了規(guī)定時間t2時，關(guān)閉空氣流量控制閥21的開度，降低從閥6供給的外部空氣的供給量，最終，關(guān)閉空氣流量控制閥21。
這樣，如圖16所示，通過設(shè)置計時器20c，在燃氣輪機運轉(zhuǎn)停止后，根據(jù)時間控制向上部機匣殼體5a供給的外部空氣供給量，從而防止運轉(zhuǎn)停止后機匣殼體上的熱變形。此時，預先測定用以控制空氣流量控制閥21的開度的時間，將該測定時間存儲到控制裝置23，從而能夠進行空氣流量控制閥21開度的最佳的時間控制。
另外，也可以如圖14所示，不在上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b上分別設(shè)置溫度檢測器20a、20b，而只將溫度檢測器20a設(shè)置在上部機匣殼體5a，根據(jù)上部機匣殼體5a的溫度控制空氣流量控制閥21的開度。還可以在如圖16那樣的冷卻系統(tǒng)上再設(shè)置上述溫度檢測器20a、20b，根據(jù)運轉(zhuǎn)停止時的溫度變更控制時間。
<第11實施方式>
對于本發(fā)明的第11實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。另外，本實施方式的燃氣輪機，采用如第1～第7或第9實施方式的構(gòu)成，同時具備用以調(diào)節(jié)向上部機匣殼體供給的外部空氣量的冷卻系統(tǒng)。還有，與第10實施方式不同，利用設(shè)置在壓縮機上的入口導向葉片(IGV)調(diào)節(jié)供給的外部空氣量。
以下，對于該燃氣輪機中適用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成參照圖17進行說明。還有，圖17是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成的剖視圖，對于與圖14的構(gòu)成相同的部分，附以相同的符號，其詳細說明省略。
圖17的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)，除了具備圖14中的溫度檢測器20a、20b、燃料流量控制閥22、馬達24以外，還具備控制裝置23a，該控制裝置23a根據(jù)由溫度檢測器20a、20b檢測出的上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自的溫度控制設(shè)置在壓縮機1上的IGV1x的開度。此時，溫度檢測器20a、20b分別與第10實施方式同樣，如圖15所示，設(shè)置在上部機匣殼體5a的位置T1～T3及下部機匣殼體5b的位置T4～T6。如此構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)，與第10實施方式同樣，根據(jù)由溫度檢測器20a、20b分別檢測出的溫度差，控制向上部機匣殼體5a供給的外部空氣的流量，從而防止機匣殼體5的熱變形。
即，停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，打開閥6同時驅(qū)動馬達24開始回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)后，若上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差變大，則由控制裝置23a控制使IGV1x關(guān)閉。這樣一來，通過減少從壓縮機1供給的空氣量，而降低由機匣殼體5構(gòu)成的機匣的壓力，使從閥6導入上部機匣殼體5a的外部空氣的流量增多。
之后，若確認上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差變小，則由控制裝置23a控制使IGV1x打開。從而，通過增多從壓縮機1供給的空氣量，而升高由機匣殼體5構(gòu)成的機匣的壓力，使從閥6導入上部機匣殼體5a的外部空氣的流量減少。并且，若形成導入外部空氣所不需要的溫度差，則關(guān)閉閥6，停止向上部機匣殼體5a供給外部空氣。
這樣，在本實施方式中，與第10實施方式不同，是通過調(diào)節(jié)IGV1x的開度，而調(diào)節(jié)向上部機匣殼體5a供給的冷卻空氣的流量，防止機匣殼體5的熱變形。還有，本實施方式中，也與第10實施方式同樣，可以如圖18所示，取代溫度檢測器20a、20b而設(shè)置計時器20c，根據(jù)由計時器20c測量的時間控制IGV1x的開度。即，停止了燃氣輪機的運轉(zhuǎn)后，首先，若經(jīng)過時間t1，則關(guān)閉IGV1x，增多冷卻空氣的流量。之后，若經(jīng)過時間t2，則打開IGV1x，減少冷卻空氣的流量。另外，本實施方式中，為了調(diào)節(jié)冷卻空氣的流量而調(diào)節(jié)開度的IGV1x，既可以只是由上部殼體5a覆蓋的部分IGV1x，也可以是設(shè)置在壓縮機1上的全部IGV1x。
<第12實施方式>
對于本發(fā)明的第12實施方式，參照附圖進行說明。本實施方式的燃氣輪機，與第1實施方式同樣，以如圖1那樣構(gòu)成的燃氣輪機作為基本構(gòu)成。另外，本實施方式的燃氣輪機，采用如第1～第7或第9實施方式的構(gòu)成，同時具備用以調(diào)節(jié)向上部機匣殼體供給的外部空氣量的冷卻系統(tǒng)。還有，與第10及第11實施方式不同，利用設(shè)置在燃燒器上的旁通閥調(diào)節(jié)供給的外部空氣量。
以下，對于該燃氣輪機中適用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成參照圖19進行說明。還有，圖19是表示本實施方式的燃氣輪機所采用的冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成的剖視圖，對于與圖14的構(gòu)成相同的部分，附以相同的符號，其詳細說明省略。另外，本實施方式中，在構(gòu)成燃燒器機匣5y的上部機匣殼體2a上設(shè)有外部空氣導入口5f、5f1～5f3的任意一種。
圖19的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)，除了具備圖14中的溫度檢測器20a、20b、燃料流量控制閥22、馬達24以外，還具備控制裝置23b，該控制裝置23b根據(jù)由溫度檢測器20a、20b檢測出的上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b各自的溫度控制設(shè)置在燃燒器2上的旁通閥2d的開度。此時，溫度檢測器20a、20b分別如圖15所示，與第10實施方式同樣，設(shè)置在上部機匣殼體5a的位置T1～T3及下部機匣殼體5b的位置T4～T6。如此構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)，與第10實施方式同樣，根據(jù)由溫度檢測器20a、20b分別檢測出的溫度差，控制向上部機匣殼體5a供給的外部空氣的流量，從而防止機匣殼體5的熱變形。
即，停止燃氣輪機的運轉(zhuǎn)，打開閥6同時驅(qū)動馬達24開始回轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)后，若上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差變大，則由控制裝置23b控制使旁通閥2d關(guān)閉。這樣一來，通過減少從旁通閥2d排散到燃燒器2的空氣量，而增大被導入燃燒器機匣5y的外部空氣所帶來的對燃燒器機匣5y的冷卻效果。
之后，若確認上部機匣殼體5a和下部機匣殼體5b的溫度差變小，則由控制裝置23b控制使旁通閥2d打開。從而，使被導入燃燒器機匣5y的外部空氣從旁通閥2d經(jīng)由燃燒器2向渦輪機匣5z等排散，由此將外部空氣帶來的冷卻效果分散到由機匣殼體5構(gòu)成的各機匣。并且，若形成導入外部空氣所不需要的溫度差，則關(guān)閉閥6，停止向上部機匣殼體5a供給外部空氣。
這樣，在本實施方式中，與第10實施方式不同，是通過調(diào)節(jié)旁通閥2d的開度，而調(diào)節(jié)向燃燒器機匣5y供給的冷卻空氣的流量，防止機匣殼體5的熱變形。還有，本實施方式中，也與第10實施方式同樣，可以如圖20所示，取代溫度檢測器20a、20b而設(shè)置計時器20c，根據(jù)由計時器20c測量的時間控制旁通閥2d的開度。即，停止了燃氣輪機的運轉(zhuǎn)后，首先，若經(jīng)過時間t1，則關(guān)閉旁通閥2d，增多燃燒器機匣5y中的冷卻空氣的流量。之后，若經(jīng)過時間t2，則打開旁通閥2d，減少燃燒器機匣5y中的冷卻空氣的流量。另外，本實施方式中，為了調(diào)節(jié)冷卻空氣的流量而調(diào)節(jié)旁通閥2d開度的燃燒器2，既可以只是由上部殼體5a覆蓋的部分燃燒器2，也可以是全部燃燒器2。
還有，作為本發(fā)明的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)的其他構(gòu)成，可以采用將該第10～第12實施方式的燃氣輪機的冷卻系統(tǒng)進行組合的構(gòu)成。即，通過將空氣流量控制閥21、IGV1x及旁通閥6d的開度的控制進行組合，能夠進行最佳的冷卻動作用以防止機匣殼體5的熱變形。
權(quán)利要求
1.一種機匣殼體，其特征在于，具備上部機匣殼體，其覆蓋利用高溫流體而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體的上半部分；下部機匣殼體，其覆蓋所述旋轉(zhuǎn)體的下半部分；閥，其對冷卻所述上部機匣殼體的冷卻空氣的供給進行控制；和空氣導入口，其將從所述閥供給的所述外部空氣導入冷卻所述上部機匣殼體的所述冷卻空氣流經(jīng)的冷卻空氣流路，基于所述高溫流體的所述旋轉(zhuǎn)體的運轉(zhuǎn)停止后，打開所述閥，從所述空氣導入口向所述冷卻空氣流路導入所述外部空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，在所述上部機匣殼體上設(shè)有所述空氣導入口，并且在由所述上部機匣殼體及所述下部機匣殼體構(gòu)成的機匣內(nèi)形成所述冷卻空氣流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口以所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸顺蛩鰴C匣內(nèi)的熱源的方式設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口以所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸顺蛩錾喜繖C匣殼體的內(nèi)壁面的方式設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口是所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸俗兗毜膰娮煨螤睢?br>6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機匣殼體，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)體的所述上部機匣殼體側(cè)的外壁面設(shè)有冷卻空氣供給管，該冷卻空氣供給管將從所述空氣導入口供給到所述機匣內(nèi)的所述冷卻空氣供給所述旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部用以冷卻所述旋轉(zhuǎn)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機匣殼體，其特征在于，具備覆蓋所述上部機匣殼體的大致半圓形狀的蓋，并且，在該蓋的內(nèi)壁面和所述上部機匣殼體的外壁面之間，形成來自所述閥的所述冷卻空氣流經(jīng)的空氣流路，將流經(jīng)該空氣流路的所述冷卻空氣導入所述空氣導入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口由如下部分構(gòu)成吸入孔，其設(shè)置在所述上部機匣殼體的外壁面?zhèn)龋遗c來自所述閥的空氣流路連接；噴出孔，其設(shè)置在所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)?，且向所述機匣內(nèi)噴射所述冷卻空氣；空氣導入槽，其設(shè)置在所述上部機匣殼體的外壁側(cè)，并且連接所述吸入孔和所述噴出孔；蓋，其覆蓋所述空氣導入槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口以所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸顺蛩鰴C匣內(nèi)的熱源的方式設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口以所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸顺蛩錾喜繖C匣殼體的內(nèi)壁面的方式設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機匣殼體，其特征在于，所述空氣導入口是所述上部機匣殼體的內(nèi)壁面?zhèn)鹊那岸俗兗毜膰娮煨螤睢?br>12.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機匣殼體，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)體的所述上部機匣殼體側(cè)的外壁面設(shè)有冷卻空氣供給管，該冷卻空氣供給管將從所述空氣導入口供給到所述機匣內(nèi)的所述冷卻空氣供給所述旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部用以冷卻所述旋轉(zhuǎn)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機匣殼體，其特征在于，具備覆蓋所述上部機匣殼體的大致半圓形狀的蓋，并且，在該蓋的內(nèi)壁面和所述上部機匣殼體的外壁面之間，形成來自所述閥的所述冷卻空氣流經(jīng)的空氣流路，將流經(jīng)該空氣流路的所述冷卻空氣導入所述空氣導入口。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體由周圍設(shè)有轉(zhuǎn)動葉片的壓縮機及渦輪形成，具有燃燒器，該燃燒器使用由所述壓縮機壓縮后的空氣燃燒燃料，并將所獲得的燃燒氣體供給所述渦輪，使所述渦輪旋轉(zhuǎn)，并且，所述機匣包括具備所述壓縮機的壓縮機機匣；具備所述燃燒器的燃燒器機匣；具備所述渦輪的渦輪機匣。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的機匣殼體，其特征在于，在所述上部機匣殼體的形成所述燃燒器機匣的部分設(shè)置所述空氣導入口，并且將來自所述閥的所述冷卻空氣導入所述燃燒器機匣。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，具備覆蓋所述上部機匣殼體的大致半圓形狀的蓋，在該蓋的內(nèi)壁面和所述上部機匣殼體的外壁面之間，形成來自所述閥的所述冷卻空氣流經(jīng)的所述冷卻空氣流路，并且，將該冷卻空氣流路的入口作為所述空氣導入口。
17.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，具備將所述冷卻空氣輸送至所述閥的鼓風機或壓縮機。
18.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機匣殼體，其特征在于，將設(shè)備的控制空氣分流作為所述冷卻空氣輸送至所述閥。
19.一種燃氣輪機，其特征在于，具備壓縮機，其壓縮外部空氣；燃燒器，其使用由所述壓縮機壓縮后的空氣燃燒燃料；渦輪，其被供給所述燃燒器所獲得的燃燒氣體而旋轉(zhuǎn)；和機匣殼體，其分別覆蓋所述壓縮機、所述燃燒器及所述渦輪，所述機匣殼體是權(quán)利要求
1～權(quán)利要求
13中任一項所述的機匣殼體，并且，所述旋轉(zhuǎn)體由周圍設(shè)有轉(zhuǎn)動葉片的壓縮機及渦輪形成，運轉(zhuǎn)停止后，打開所述閥，從所述空氣導入口導入所述冷卻空氣，由此控制所述上部機匣殼體和所述下部機匣殼體的溫度差使之變小。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的燃氣輪機，其特征在于，通過控制從所述閥向所述空氣導入口供給的所述冷卻空氣的流量，控制所述上部機匣殼體和所述下部機匣殼體的溫度差。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的燃氣輪機，其特征在于，具備溫度檢測部，該溫度檢測部檢測所述上部機匣殼體及所述下部機匣殼體內(nèi)至少一個的溫度，根據(jù)由所述溫度檢測部檢測出的所述上部機匣殼體及所述下部機匣殼體各自的溫度，控制從所述閥向所述空氣導入口供給的所述冷卻空氣的流量。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的燃氣輪機，其特征在于，具備測量運轉(zhuǎn)停止后的時間的計時器，根據(jù)由所述計時器測量出的時間，控制從所述閥向所述空氣導入口供給的所述冷卻空氣的流量。
23.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的燃氣輪機，其特征在于，所述壓縮機具備能夠變更開度的入口導向葉片，并且，通過控制該入口導向葉片的開度，調(diào)節(jié)導入所述機匣內(nèi)的所述冷卻空氣的流量。
24.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的燃氣輪機，其特征在于，所述燃燒器在所述燃燒器的前端側(cè)的尾筒處具備旁通閥，并且，通過切換該旁通閥的開度，對流經(jīng)設(shè)置該燃燒器的燃燒器機匣的所述冷卻空氣的流量進行調(diào)節(jié)。
專利摘要
一種機匣殼體，設(shè)置向上部機匣殼體(5a)內(nèi)部供給外部空氣的閥(6)，在燃氣輪機運轉(zhuǎn)停止時，從上部機匣殼體(5a)向機匣殼體(5)內(nèi)部導入外部空氣。這樣從上部機匣殼體(5a)導入外部空氣，能夠冷卻上部機匣殼體(5a)，防止機匣殼體(5)的熱變形。
文檔編號F02C9/20GK1993535SQ200580025489
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月26日
發(fā)明者近藤充, 石坂浩一, 巖崎好史 申請人:三菱重工業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan