JPH11200894A - ガスタービン及びその圧縮空気漏洩防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サイドシール部材およびトランジッションピー
ス双方の接触摩耗量を減ずることができ、ガスタービン
燃焼器の定期検査に至る前にガスタービンの運転を停止
することがなく、安定したガスタービンの運転と電力供
給を実現することが可能なガスタービンおよびその圧縮
空気漏洩防止装置を提供する。 【解決手段】燃焼器からの作動流体をタービンに導く複
数のトランジッションピース５と、このトランジッショ
ンピースの隣接間に配置され、圧縮空気の漏洩を防止す
るサイドシール部材６とを備え、前記サイドシール部材
が前記トランジッションピースに設けられている溝に嵌
合保持されるように形成されているガスタービンの圧縮
空気漏洩防止装置において、前記サイドシール部材６の
トランジッションピースと嵌合接触する面の一部にの
み、耐摩耗コーティングを施工するようにした。

Description

【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および
ガスタービンの圧縮空気漏洩防止装置の改良に係り、特
に隣接するトランジッションピースの間に、圧縮空気の
漏洩を防止するサイドシール部材を備え、このサイドシ
ール部材がトランジッションピースに設けられている溝
に嵌合保持されるように形成されているガスタービンの
圧縮空気漏洩防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的に、複数個の燃焼器を有する
ガスタービンにおいては、トランジッションピース間の
洩れ空気量を極力少なくすることを目的として、トラン
ジッションピース間に板状のサイドシール部材を設置す
るようにしている。この場合、サイドシール部材の保持
は、トランジッションピースに溝を設け、この溝に板状
のサイドシール部材を挿入，すなわち嵌合して保持する
ようにしている。

【０００３】ところがこのサイドシール部材が流体振動
あるいは燃焼振動により振動し、トランジッションピー
スとサイドシール間に接触摩耗が発生し、板状のサイド
シール部材が破損に至る恐れがある。従来においてはこ
の接触摩耗を防止するために、サイドシール部材の表面
に耐摩耗コーティングを施工することが行われたが、板
状のサイドシール部材の破損は減少するものの、体格の
大きなトランジッションピース側に摩耗が生じ、トラン
ジッションピースの寿命が短くなる嫌いが生ずる。 こ
のため、一般には図３および図４にも示されているよう
に、サイドシール部材の内側および外側フローティング
シールとの接触摩耗を防止するための耐摩耗コーティン
グしか施工されておらず、トランジッションピースとサ
イドシールとの接触摩耗に対する解決策が要望されてい
る。

【０００４】因みに、このサイドシール部材が折損した
場合、サイドシール部材はトランジッションピースの間
から脱落し、当然のことながらトランジッションピース
間の隙間からの洩れ空気量増加となり、ガスタービンの
熱効率低下の原因になるとともに、さらに、トランジッ
ションピース出口ガス温度が局部的に高くなってしま
う。すなわち、トランジッションピース出口ガス温度が
高くなった場合、トランジッションピースおよびその下
流側にあるタービン静翼・動翼等のメタル温度が上昇し
高価な高温部品の寿命を著しく低下させてメンテナンス
コストを大幅に増加させることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
現状においては接触摩耗を防ぐことは困難であるため、
サイドシール部材を消耗品と考え、ガスタービン燃焼器
の定期検査（１回／年；運転時間約８０００時間）時に
交換することとしている。しかしサイドシール部材の折
損は最短で約１０００時間の運転で発生している場合も
あり、その都度ガスタービンの運転を停止し、サイドシ
ール部材を交換しなければならない事態が発生し、運転
信頼性を著しく損なわせている。

【０００６】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、サイドシール部材およびトランジ
ッションピース双方の接触摩耗量を減ずることができ、
ガスタービン燃焼器の定期検査に至る前にガスタービン
の運転を停止することがなく、安定したガスタービンの
運転と電力供給を実現することができるガスタービンお
よびその圧縮空気漏洩防止装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、燃焼
器からの作動流体をタービンに導く複数のトランジッシ
ョンピースと、このトランジッションピースの隣接間に
配置され、圧縮空気の漏洩を防止するサイドシール部材
とを備え、前記サイドシール部材が前記トランジッショ
ンピースに設けられている溝に嵌合保持されるように形
成されているガスタービンの圧縮空気漏洩防止装置にお
いて、前記サイドシール部材のトランジッションピース
と嵌合接触する面の一部に、耐摩耗コーティングを施工
するようにし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。

【０００８】また本発明は、燃焼器からの作動流体をタ
ービンに導く複数のトランジッションピースと、このト
ランジッションピースの隣接間に配置され、圧縮空気の
漏洩を防止するサイドシール部材とを備え、前記サイド
シール部材が前記トランジッションピースに設けられて
いる溝に嵌合保持されるように形成されているガスター
ビンの圧縮空気漏洩防止装置において、前記サイドシー
ル部材のトランジッションピースと嵌合接触する面で、
かつ端部近傍部のみに、耐摩耗コーティングを施工する
ようにしたものである。またこの場合、前記耐摩耗コー
ティングの厚さを１ｍｍ以下としたものである。

【０００９】また本発明は、複数個の燃焼器と、この燃
焼器にそれぞれ設けられ、燃焼器からの作動流体をター
ビンに導くトランジッションピースとを備え、前記トラ
ンジッションピースの隣接間に圧縮空気の漏れを防止す
るサイドシール部材が嵌合配置されているガスタービン
において、前記サイドシール部材のトランジッションピ
ースと嵌合接触する面で、かつその一部に耐摩耗コーテ
ィングを施工するようにしたものである。

【００１０】すなわちこのように形成されたガスタービ
ンの圧縮空気漏洩防止装置であると、サイドシール部材
のトランジッションピースと嵌合接触する面の一部に、
耐摩耗コーティングが施工されることから、サイドシー
ル部材のコーティング部の接触摩耗が防止されるととも
に、トランジッションピース側の摩耗も一部の耐摩耗コ
ーティングとの接触なので、摩耗量は少なく、したがっ
てサイドシール部材およびトランジッションピース双方
の接触摩耗量を減ずることができ、ガスタービン燃焼器
の定期検査に至る前にガスタービンの運転を停止するこ
とがなく、安定したガスタービンの運転と電力供給を実
現することができるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービンの要
部が断面で示されている。ガスタービンは、空気圧縮機
部１、燃焼器部２およびタービン部３から構成されてい
る。空気圧縮機部１にて圧縮された空気は、燃焼器ライ
ナ４に導入され、ここで燃料とともに燃焼し、高温の気
体となりトランジッションピース５を経てタービン部３
へ導かれる。

【００１２】トランジッションピース５は、図２に示さ
れているように、周方向に複数個配置されているため、
各トランジッションピース５間には熱伸びを吸収すめた
めの間隙が必要となる。ところが、この間隙から直接空
気がタービン部３へ洩れ出すとガスタービンの熱効率低
下の原因となるため、洩れ空気量を極力少なくすること
を目的として、トランジッションピース５間には板状の
サイドシール部材が設置されている。

【００１３】サイドシール部材６は、トランジッション
ピース５に設けられた溝部に挿入，すなわち嵌合され、
また熱膨張差を吸収するために固定ピン７にルーズな状
態で取り付けられている。また、このサイドシール部材
６には、部分的な耐摩耗コーティングが施工されてい
る。

【００１４】すなわち、図５および図６に示されている
ように、サイドシール部材６には、そのトランジッショ
ンピースと嵌合接触する面の一部分に、耐摩耗コーティ
ングが施工されている。なお、ここでは耐摩耗コーティ
ングがサイドシール部材のトランジッションピースと嵌
合接触する面で、かつ端部近傍部のみに施工された場合
の例が示されている。すなわち、トランジッションピー
ス５との接触面の両端部に端部を起因として、組立誤差
あるいは熱伸びによるサイドシール部材６の位置ずれを
考慮し中央側およびその反対側に長さ５ｍｍずつ以上の
耐摩耗コーティングが施工されているのである。

【００１５】耐摩耗コーティングとしては、容射（コバ
ルト、ニッケル、セラミック、アルミナ）が好ましく、
特にステライト容射が好ましい。容射は、コーティング
厚さの調節が容易で、基礎（サイドシ−ル部材６）に対
して肉盛ることができ、コーティング厚さを薄くできる
からである。

【００１６】このように構成することにより、折損発生
部位におけるサイドシール部材６側およびトランジッシ
ョンピース側の接触摩耗を防止することができ、接触摩
耗による減肉に起因したサイドシール部材６の折損を防
止することが可能となる。一方、このような構成である
と、両端部より中央側に、未コーティング部が形成され
ることによりサイドシール部材６側を摩耗させ、トラン
ジッションピース５側の接触摩耗量を少なくすることが
可能となる。

【００１７】すなわち、この図７および図８のようなサ
イドシール部材６に施工された耐摩耗コーティングによ
り、初期の接触摩耗による減肉発生部はトランジッショ
ンピース５側となり、サイドシール部材６側に接触摩耗
は発生しない。その後、運転時間の増加に伴い、トラン
ジッションピース５側の接触摩耗量が耐摩耗コーティン
グ厚さと同一となると、未コーティング部であるサイド
シール部材６の中央部がトランジッションピース５に接
触するため、ここで初めてサイドシール部材６側に接触
摩耗が発生することになる。

【００１８】その結果、従来折損の発生していた部位の
接触摩耗を防止して折損の発生をなくし、接触摩耗発生
順序を当初はトランジッションピース５、次にサイドシ
ール部材６とすることにより、サイドシール部材６およ
びトランジッションピース５の両方を均等に摩耗させる
ことが可能となる。

【００１９】また、耐摩耗コーティングの厚さを変化さ
せることにより、サイドシール部材６の接触摩耗量を制
御することができる。すなわち、耐摩耗コーティングの
厚さを厚くすることによりトランジッションピース５の
接触摩耗量を増加させ、サイドシール部材６の接触摩耗
量を少なくしサイドシール部材６の寿命を延ばすことが
可能となるが（図９参照）、トランジッションピース５
とサイドシール部材６間の初期間隙が大きくなりトラン
ジッションピース５間からの洩れ空気量が大きくなるた
め、耐摩耗コーティングの厚さは１ｍｍ以下とすること
が必要となる。なお、定期検査に対応したサイドシール
部材６の交換時期を考慮すると、０．３ｍｍ程度が好ま
しい。

【００２０】また、本発明の応用例として、サイドシー
ル部材６の耐摩耗コーティングの幅を１年毎に変えるこ
とによりさらに本発明の効果が大となる。すなわち、当
初の１年間はサイドシール部材６の耐摩耗コーティング
幅を短くしたもの（例えば、接触面両端１／８ずつ）と
することにより、サイドシール部材６とトランジッショ
ンピース５の接触摩耗範囲が狭くなる。

【００２１】次に、１年目のガスタービン燃焼器の定期
検査時には耐摩耗コーティング幅を長くした（例えば、
接触面両端１／４ずつ）サイドシール部材６と交換す
る。これにより、サイドシール部材６とトランジッショ
ンピース５との接触面が新たな場所となり１年間の運転
では、トランジッションピース５の分解・補修を行わず
に、サイドシール部材６の交換のみでガスタービンを運
転することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、サイドシール部材およびトランジッションピース双
方の接触摩耗量を減ずることができ、ガスタービン燃焼
器の定期検査に至る前にガスタービンの運転を停止する
ことがなく、安定したガスタービンの運転と電力供給を
実現することができるガスタービンの圧縮空気漏洩防止
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービンの一実施例を示す縦断側
面図である。

【図２】本発明のガスタービントランジッションピース
部の配列図である。

【図３】従来のガスタービントランジッションピース部
の正面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】本発明のガスタービンに用いられるサイドシー
ル部材の正面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図７】本発明によるサイドシール部材およびガスター
ビントランジッションピース部の接触摩耗発生順序を示
すサイドシール部材の側面図である（運転初期）。

【図８】本発明によるサイドシール部材およびガスター
ビントランジッションピース部の接触摩耗発生順序を示
すサイドシール部材の側面図である（運転後）。

【図９】サイドシール部材の接触摩耗量と運転時間の関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…空気圧縮機部、２…燃焼器部、３…タービン部、４
…燃焼器ライナ、５…トランジッションピース、６…サ
イドシール部材、７…サイドシール部材固定ピン。

フロントページの続き (72)発明者 山中 庸博 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器からの作動流体をタービンに導く
   複数のトランジッションピースと、このトランジッショ
   ンピースの隣接間に配置され、圧縮空気の漏洩を防止す
   るサイドシール部材とを備え、前記サイドシール部材が
   前記トランジッションピースに設けられている溝に嵌合
   保持されるように形成されているガスタービンの圧縮空
   気漏洩防止装置において、 前記サイドシール部材のトランジッションピースと嵌合
   接触する面の一部に、耐摩耗コーティングを施工するよ
   うにしたことを特徴とするガスタービンの圧縮空気漏洩
   防止装置。
2. 【請求項２】 燃焼器からの作動流体をタービンに導く
   複数のトランジッションピースと、このトランジッショ
   ンピースの隣接間に配置され、圧縮空気の漏洩を防止す
   るサイドシール部材とを備え、前記サイドシール部材が
   前記トランジッションピースに設けられている溝に嵌合
   保持されるように形成されているガスタービンの圧縮空
   気漏洩防止装置において、 前記サイドシール部材のトランジッションピースと嵌合
   接触する面で、かつ端部近傍部のみに、耐摩耗コーティ
   ングを施工するようにしたことを特徴とするガスタービ
   ンの圧縮空気漏洩防止装置。
3. 【請求項３】 前記耐摩耗コーティングは、その厚さが
   １ｍｍ以下である請求項１または２記載のガスタービン
   の圧縮空気漏洩防止装置。
4. 【請求項４】 複数個の燃焼器と、この燃焼器にそれぞ
   れ設けられ、燃焼器からの作動流体をタービンに導くト
   ランジッションピースとを備え、前記トランジッション
   ピースの隣接間に圧縮空気の漏れを防止するサイドシー
   ル部材が嵌合配置されているガスタービンにおいて、 前記サイドシール部材のトランジッションピースと嵌合
   接触する面で、かつその一部に耐摩耗コーティングを施
   工するようにしたことを特徴とするガスタービン。