[发明专利]燃气轮机、燃气轮机的中间轴及燃气轮机压缩机的冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机，更详细而言，涉及燃气轮机、燃气轮机的中间轴及燃气轮机压缩机的冷却方法，能够降低在将压缩机和涡轮机的转子连结的中间轴上设置的中空部的温度。

背景技术

燃气轮机由压缩机、燃烧器及涡轮机构成。压缩机通过压缩从空气取入口取入的空气而形成高温高压的压缩空气。燃烧器通过向压缩空气供给燃料并使其燃烧而生成高温高压的燃烧废气。涡轮机构成为在外壳内交替地配设有多个涡轮机静叶及涡轮机动叶，涡轮机动叶被供给至排气通路的燃烧废气驱动，由此，例如旋转驱动与发电机连结的转子。接着，驱动涡轮机的燃烧废气利用扩散器变换为静压后排放到大气中。

在如上所述的燃气轮机中，近年来随着压缩机的高压力化的进展，处于该压缩机后段的排出部的空气温度成为500℃以上的高温。因此，在现有的燃气轮机中，已知有如下进行冷却的燃气轮机，即抽出压缩机的一部分排出空气，并将经由冷却器冷却后的冷却空气送入在该压缩机的后段设置于将该压缩机与涡轮机的转子连结的中间轴上的中空部(空腔)内进行冷却(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平11-125199号公报

但是，在压缩机动叶几乎具有全部的压缩能力的压缩机中，在后段的压缩机静叶的上游侧和下游侧，压力的变化少。其结果是，冷却空气不会从中间轴的中空部流动到后段的压缩机动叶和压缩机静叶之间，因此，在中空部内冷却空气难以流动，从而不能有效降低中空部内的温度。并且，因输送冷却空气的配管中的压力损失，在从中间轴的中空部通向后段压缩机动叶和压缩机静叶之间的部分中的压力降低，这也成为妨碍冷却空气自中空部流动的主要原因。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种燃气轮机、燃气轮机的中间轴及燃气轮机压缩机的冷却方法，能够有效降低设置于中间轴的中空部内的温度。

为了实现上述目的，在本发明的燃气轮机中，其特征在于，具有冷却通路，该冷却通路从压缩机的后段经由外部冷却器而与在连结所述压缩机的转子和涡轮机的转子的中间轴上设置的中空部连通，并从所述中空部而与所述压缩机的后段连通，在所述中空部内设有离心压缩机构，其随着所述中间轴的旋转而使所述中空部内的空气升压。

而且，在本发明的燃气轮机中，其特征在于，所述离心压缩机构具有贯通孔，该贯通孔相对于在所述中空部内从所述中间轴向径向外侧突出设置的凸缘部，在所述凸缘部的轴向相反的一侧靠径向内侧开口且在另一侧靠径向外侧开口而将该凸缘部贯通，并且使靠径向外侧的所述开口朝向所述压缩机的后段侧设置。

通过在燃气轮机工作时随着中间轴的旋转而产生的离心力，该燃气轮机使中空部内的空气升压。在应用压缩机动叶几乎具有全部的压缩能力的压缩机的燃气轮机中，在后段的压缩机静叶上游侧和下游侧，压力的变化少，冷却空气不会从中间轴的中空部流动到后段的压缩机动叶和压缩机静叶之间，因此，在中空部内冷却空气难以流动，从而不能有效降低中空部内的温度。关于这一点，在本发明的燃气轮机中，通过设置于中空部的离心压缩机构，使中空部内的空气升压，因此，冷却空气从中空部流动到后段的压缩机动叶和压缩机静叶之间，在中空部内冷却空气流动，所以可以有效降低中空部内的温度。

而且，在本发明的燃气轮机中，其特征在于，所述凸缘部的所述一侧的壁面以使所述贯通孔的开口朝向转子的轴心侧的形态形成。

由于在径向上贯通孔的开口缘的位置之差变小，因此，该燃气轮机可以减小由在该开口缘(特别是径向外侧的开口缘)生成的离心力而产生的应力集中。

而且，在本发明的燃气轮机中，其特征在于，在从所述中空部通向所述压缩机的后段的部分设有自相对方向延伸且前端部相互重合的重叠部。

该燃气轮机中，重叠部成为节流部并构成暂时使被升压的中空部内均压的气帘，所以，从贯通孔喷射的脉冲状的空气不会到达压缩机动叶及压缩机静叶，可以防止这些叶片的强制振动。

而且，在本发明的燃气轮机中，其特征在于，在位于自所述压缩机与燃烧器相连的压缩空气通路和所述中空部之间的隔壁上设有具有隔热性的隔热部件。

由于利用隔热部件隔断从压缩空气通路通过隔壁到达中空部的辐射热，因此，该燃气轮机可以防止中空部的温度上升，并提高中空部的冷却效率。