軸流壓縮機、具備軸流壓縮機的燃氣輪機及軸流壓縮機的改造方法

2023-06-02 19:22:36

軸流壓縮機、具備軸流壓縮機的燃氣輪機及軸流壓縮機的改造方法
【專利摘要】本發明提供一種改變靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數時的限制比較小的軸流壓縮機、具備軸流壓縮機的燃氣輪機及軸流壓縮機的改造方法。軸流壓縮機具備作為旋轉軸的轉子、安裝在上述轉子上的多個動葉片、覆蓋上述轉子及上述動葉片的壓縮機外殼、以及安裝在上述壓縮機外殼上的多個靜葉片，上述動葉片及上述靜葉片分別沿上述旋轉軸的周向配置多個而形成動葉片列及靜葉片列，上述動葉片列及上述靜葉片列沿上述旋轉軸的軸向配置多列，在上述靜葉片上設置用於支撐葉片部的作為底座的燕尾，在形成在上述壓縮機外殼上的用於插入上述燕尾而安裝上述靜葉片的、沿上述旋轉軸的周向延伸的一個燕尾槽安裝所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片。
【專利說明】軸流壓縮機、具備軸流壓縮機的燃氣輪機及軸流壓縮機的改造方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及軸流壓縮機、具備軸流壓縮機的燃氣輪機及軸流壓縮機的改造方法。

【背景技術】
[0002]軸流壓縮機在噴氣式發動機或工業用燃氣輪機、氣流分離裝置、集塵機、真空泵、風洞、煤氣氧化脫氧裝置、管線壓送裝置等多種用途中廣泛使用。軸流壓縮機是動作氣體沿轉子的旋轉軸流動的壓縮機，與動作氣體相對於轉子旋轉軸沿垂直方向流動的離心壓縮機比較，相對於徑向的流量大，成為高壓力比。
[0003]作為將軸流壓縮機應用於燃氣輪機的例子，具有日本特開2004-27926號公報(專利文獻I)。專利文獻I記載了下述技術:作為「能應用於各種循環的燃氣輪機設備的製造方法」，「根據大致設定的條件，預先設定燃氣輪機設備的主要部分，以主要部為基準設定得到適於期望的循環的條件的壓縮機及汽輪機的級數，組合主要部分中設定的級數的壓縮機及汽輪機而構成。另外，設定的壓縮機或汽輪機的級數在多個期望的循環中不同的場合，以使多個循環的燃氣輪機的軸承間距離相等的方式，在級數少的循環中組合大致圓盤狀，且其外周部為壓縮機或汽輪機的大致環狀流道的內周壁的一部分的部件而構成」。
[0004]另外，作為壓縮機的靜葉片安裝結構的例子，具有日本特開2006-132532號公報(專利文獻2)。專利文獻2記載了下述定子葉片組合體:「一種燃氣輪機發動機用定子葉片組裝體，包括多個在圓周方向隔著間隔配置的定子葉片振子，各上述振子包括在各定子葉片的各個的外側定子葉片平臺互相結合的一對定子葉片，各上述定子葉片平臺以在該定子葉片組裝體的周圍，相對於從至少局部地在圓周方向上延伸的壓縮機外殼延伸的葉片導軌，能滑動地結合各上述平臺的方式構成」。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2004-27926號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2006-132532號公報
[0008]例如，當進行在軸流壓縮機的運轉時與設計時所假想的運轉條件不同的運轉時、或以提高輸出等為目的改變運轉條件的場合，存在在軸流壓縮機的後級側無法充分地確保葉片的可靠性的場合。此時，存在通過壓縮機後級葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數的再設計，能夠確保葉片的可靠性的場合。另外，除了葉片可靠性的問題以外，在軸流壓縮機的設計後開發新技術，通過改變軸流壓縮機的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數，存在發現已經設置的燃氣輪機的輸出、效率等的性能提高的場合。
[0009]另一方面，設在壓縮機外殼上的燕尾槽一般與初期設計階段的靜葉片的輪轂的大小一致地設計，難以改變燕尾槽結構。因此，在改變靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數時，改變的自由度有時被限制。因此，本發明的目的在於提供改變靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數時的限制比較小的軸流壓縮機。


【發明內容】

[0010]本發明提供一種軸流壓縮機，其具備作為旋轉軸的轉子、安裝在上述轉子上的多個動葉片、覆蓋上述轉子及上述動葉片的壓縮機外殼、安裝在上述壓縮機外殼上的多個靜葉片，上述動葉片及上述靜葉片分別沿上述旋轉軸的周向配置多個而形成動葉片列及靜葉片列，上述動葉片列及上述靜葉片列沿上述旋轉軸的軸向配置多列，該軸流壓縮機的特徵在於，上述靜葉片具備用於支撐葉片部的作為底座的燕尾，在上述壓縮機外殼上形成用於插入上述燕尾而安裝上述靜葉片的、沿上述旋轉軸的周向延伸的燕尾槽，在一個上述燕尾槽上安裝所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片。
[0011]本發明的效果如下。
[0012]根據本發明，能夠提供改變靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數時的限制比較小的軸流壓縮機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是第一實施例的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0014]圖2是燃氣輪機的概要圖。
[0015]圖3是軸流壓縮機的概要剖視圖。
[0016]圖4是部分負荷運轉時的壓縮機級負荷的示意圖。
[0017]圖5是具備蒸汽噴射機構的燃燒器的概要圖。
[0018]圖6是具備蒸汽噴射機構的燃氣輪機的軸流壓縮機的葉片負荷示意圖。
[0019]圖7是具備吸氣噴霧機構的軸流壓縮機的概要圖。
[0020]圖8是具備吸氣噴霧機構的軸流壓縮機的葉片負荷示意圖。
[0021]圖9是比較例的軸流壓縮機的靜葉片安裝結構的剖面概要圖。
[0022]圖10是比較例的軸流壓縮機的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0023]圖11是在第一實施例中將靜葉片改變為單級葉片時的概要圖。
[0024]圖12是遍及多級燕尾安裝單獨葉片的結構的概要圖。
[0025]圖13是在第一實施例中改變靜葉片的安裝位置時的概要圖。
[0026]圖14是在第一實施例中將靜葉片改變為串聯葉片時的概要圖。
[0027]圖15是在第一實施例中將靜葉片改變為分離葉片時的概要圖。
[0028]圖16是改造比較例的軸流壓縮機的壓縮機外殼時的概要圖。
[0029]圖17是第二實施例的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0030]圖18是在第二實施例中減少靜葉片的級數時的概要圖。
[0031]圖19是在第二實施例中安裝連結了多級靜葉片的護罩的概要圖。
[0032]圖20是第三實施例的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0033]圖21是第四實施例的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0034]圖22是在第四實施例的靜葉片安裝結構上應用一體式燕尾的概要圖。
[0035]圖23是在第四實施例的靜葉片安裝結構上應用其他一體式燕尾的概要圖。
[0036]圖24是表示第四實施例的靜葉片安裝結構的變形例的概要圖。
[0037]圖25是表示第四實施例的靜葉片安裝結構的其他變形例的概要圖。
[0038]圖26是第五實施例的靜葉片安裝結構的概要圖。
[0039]圖中:11一軸流壓縮機，12—燃燒器，13—汽輪機，15—旋轉軸，16—空氣，17—動葉片列，171一最終級動葉片列，18一靜葉片列，181一可變靜葉片列，182一最終級靜葉片列，19一轉子，20—壓縮機外殼，21—Λ 口引導葉片，22—出口引導葉片，221—前側出口引導葉片，222—後側出口引導葉片，39—比較例的軸流壓縮機，40—氣體通路內周面，41—出口引導葉片葉片部，42 —出口引導葉片燕尾，43—比較例的壓縮機外殼，431—外殼頸部，44一燕尾槽，45—燕尾安裝方向，48—前側出口引導葉片，49一後側出口引導葉片，50—多級一體式燕尾，51—多級一體式燕尾槽，52—單級出口引導葉片，53—單級出口引導葉片，61—多級一體式燕尾，62—護罩，65—護罩槽，72—一體式護罩，75—燕尾鍵，76—燕尾鍵槽，77—前側出口引導葉片燕尾，78—後側出口引導葉片燕尾，80—軸流壓縮機外殼，81—燕尾槽，812—襯墊鍵槽，82—襯墊鍵，83—燕尾，84—燕尾槽，841—襯墊鍵槽，85—襯墊鍵，86—凸部，87—前側出口引導葉片燕尾，88—後側出口引導葉片燕尾，91—第一級燕尾，92—第二級燕尾，922—第一級燕尾槽，93—燕尾槽。

【具體實施方式】
[0040]下面，作為本發明的實施例，列舉燃氣輪機用軸流壓縮機的例子進行說明，但各實施例的結構當然也能應用於燃氣輪機用軸流壓縮機以外。
[0041](實施例一)
[0042]圖2表示燃氣輪機結構圖的概略。下面，使用圖2說明燃氣輪機系統的結構例。燃氣輪機系統包括壓縮空氣16且產生高壓空氣161的軸流壓縮機11、混合高壓空氣161與燃料162並燃燒的燃燒器12、利用高溫的燃燒氣體163進行旋轉驅動的渦輪機13。軸流壓縮機11與汽輪機13通過旋轉軸15與發電機14連接。
[0043]接著，對動作流體的流動進行說明。作為動作流體的空氣16流入軸流壓縮機11，由軸流壓縮機11壓縮而成為高壓空氣161，並流入燃燒器12。在燃燒器12中，對高壓空氣161與燃料162進行混合燃燒，產生燃燒氣體163。燃燒氣體163使汽輪機13旋轉後，作為廢氣165排出到系統外部。發電機14通過連通軸流壓縮機11與汽輪機13的旋轉軸15，由傳遞來的汽輪機13的旋轉動力驅動。
[0044]另外，從軸流壓縮機11的後級，高壓空氣的一部分作為汽輪機轉子冷卻空氣及密封空氣被抽吸，通過燃氣輪機的內周側流道向汽輪機13側供給。該抽吸空氣167 —邊作為冷卻空氣冷卻汽輪機轉子，一邊被導向汽輪機13的高溫燃燒氣體流道。該冷卻空氣還起到抑制高溫氣體從汽輪機的高溫燃燒氣體流道向汽輪機轉子內部洩漏的密封氣體的作用。
[0045]圖3表示多級軸流壓縮機的示意圖。軸流壓縮機11具備作為旋轉軸的轉子19、安裝在轉子19上的動葉片、包圍轉子19並用於密封動作氣體的壓縮機外殼20、安裝在壓縮機外殼20上的靜葉片。在軸流壓縮機11上由轉子19與壓縮機外殼20形成環狀流道。動葉片及靜葉片分別在周向上配置多個而形成動葉片列17及靜葉片列18。另外，動葉片列17與靜葉片列18在軸向上交替地排列，由一個動葉片列17與靜葉片列18構成級。
[0046]在配置於最上遊側的動葉片列17的上遊側設有用於控制吸入流量的入口引導葉片21 (IGV =Inlet Guide Vane)。流入配置在後側的動葉片列17的動作氣體的流入角(即迎接角)由入口引導葉片21控制。軸流壓縮機11的前級側的靜葉片列具備用於抑制起動時的旋轉失速的可變機構。在圖3中，具備可變機構的靜葉片列18隻圖示一級可變靜葉片列181的場合，但可變靜葉片列也可以具備多級。
[0047]在最終級動葉片列171的下遊側，作為最終級靜葉片列182與出口引導葉片22 (EGV =Exit Guide Vane)設有前側出口引導葉片221及後側出口引導葉片222。EVG221、222是以將環狀流道內的動葉片列17施加在動作流體上的旋轉速度成分的幾乎全部轉向為軸流速度成分的目的安裝在外殼20上的靜葉片列。並且，為了一邊對在EVG222流出的流動減速一邊導入燃燒器12，在EVG222的下遊側設置有擴散器23。
[0048]另外，在圖3中，表示在軸向安裝兩葉片列出口引導葉片22的場合，但出口引導葉片22可以是一列，也可以是兩列以上。另外，在最終級動葉片列171的下遊側且最終級靜葉片列182的上遊側的內周設有用於抽吸作為汽輪機轉子冷卻空氣及密封空氣利用的抽吸空氣167的內周抽氣切口 24。
[0049]作為動作氣體流入軸流壓縮機11的環狀流道內的空氣16 —邊通過該環狀流道，一邊利用各葉片列減速、被壓縮，成為高溫高壓的氣流。具體地說，通過動葉片列17的旋轉，流體的動能增加，空氣16 —邊被壓縮一邊在軸向上被搬運。並且，空氣16與利用靜葉片列18對旋轉方向速度成分進行整流同時進行減速，通過將動能轉換為壓力能量，進一步被壓縮。
[0050]這樣，利用動葉片列對動作空氣給予旋轉速度，因此，向軸流壓縮機11的最終級靜葉片列182的流動大約以50?60deg的流入角流入。另一方面，為了提高空氣動力性能，作為向位於壓縮機出口的擴散器23流入的氣流的高壓空氣161期望流入角為零(軸流速度成分)。因此，利用由最終級靜葉片列182與出口引導葉片221、222構成的靜葉片列使氣流從大約60deg轉向到Odeg是重要的。
[0051]在利用一個軸連結汽輪機13與軸流壓縮機11的一軸式燃氣輪機的運轉中，具有通過將燃氣輪機的燃燒溫度保持為額定狀態並關閉軸流壓縮機11的IGV21，擴大燃氣輪機的運用負荷區域的運轉。當在這種運轉中關閉IGV21的場合，具有壓縮機的後級葉片列的負荷增加的傾向，尤其有可能最終級靜葉片列182的負荷增大。
[0052]圖4表示軸流壓縮機的額定負荷運轉時的級壓力比分布。一般地，軸流壓縮機的額定負荷運轉時的級壓力比分布如圖4實線所示，是從初級到最終級大致以線形減小的分布。另一方面，以虛線表示部分負荷運轉的關閉IGV21及可變靜葉片181的場合的級壓力比分布。在部分負荷運轉時，在具有IGV21、可變靜葉片181的級中，向動葉片的流入角變小，因此，級壓力比(級負荷)變小。並且，從可變靜葉片181之後的級到最終級的級壓力比以線形減小。另一方面，由於需要利用其他級補充在可變靜葉片181級中減少的量的壓力上升，因此，必然越向後級側，級壓力比(級負荷)越比額定負荷運轉時高。
[0053]另外，在圖3所示的壓縮機前級側的可變靜葉片181是多級的場合，通常，多級可變靜葉片也與IGV21連動地開閉。因此，在關閉IGV21的部分負荷運轉時，可變靜葉片列也關閉。因此，在具有可變靜葉片的級中，級效率下降，但壓縮機整體的壓力比未變化，因此，在可變靜葉片181是多級的場合，後級葉片列的負荷進一步增大。
[0054]另外，在環狀流道的後級側，側壁邊界層發達，因此，在側壁部分，軸流速度進一步下降。並且，由於該影響，在靜葉片列的側壁部，流入角變大，與主流部相比，負荷增大。由此，在後級側葉片列的側壁部，氣流與前級側的葉片列相比，成為容易剝離的狀態。
[0055]並且，在大氣溫度低的場合，該部分負荷運轉時的後級葉片列的負荷增加顯著，導致葉片列的可靠性下降與空氣動力性能下降。當葉片負荷到達邊界線時，葉片列由於剝離而產生流體振動。並且，當葉片列振動應力為容許應力值以上時，葉片列損傷的可能性變聞。
[0056]另一方面，具備下述雙軸式燃氣輪機:作為汽輪機具備高壓汽輪機與低壓汽輪機，連接高壓汽輪機與壓縮機的旋轉軸、連接低壓汽輪機與發電機等負荷設備的旋轉軸不同。在這種雙軸式燃氣輪機中，在部分負荷運轉中，存在為了使聞壓汽輪機的輸出與壓縮機動力平衡，關閉IGV21等而減少吸入流量，從而減小壓縮機動力的運轉。在這種關閉IGV21及可變靜葉片181的運轉中，如上所述，後級葉片列、尤其最終級靜葉片列182的負荷增加，因此，確保性能及可靠性成為課題。
[0057]如上所述，燃氣輪機的軸流壓縮機11不僅額定運轉，在起動時、部分負荷時，還需要與大氣溫度變化對應地確保性能及可靠性。尤其在起動時、部分負荷時及低氣溫時，由於最終級靜葉片列182、出口引導葉片22的負荷上升，因此，軸流壓縮機以在設計階段假想的多種運轉條件下，保持確保最終級靜葉片列182、出口引導葉片22的可靠性的狀態的方式設計、製造。
[0058]但是，在燃氣輪機建設後，以提高效率或減少NOx為目的，存在產生進行燃氣輪機系統的改變或運轉條件脫離假想的範圍的運轉的必要性的場合。
[0059]作為通過與燃氣輪機主體不同地設置附加的機構，提高燃氣輪機的性能的技術的第一例，具有向燃燒器的蒸汽噴射。使用圖5說明具備蒸汽噴射機構的燃燒器12的結構。蒸汽噴射式燃氣輪機的燃燒器12具有車室26、燃燒室27、燃料噴嘴28及蒸汽噴嘴29。
[0060]由軸流壓縮機11壓縮的高壓空氣161流入環狀的車室26，一部分從設在燃燒室27的周壁的下遊側的稀釋孔30流入燃燒室27內。剩下的高壓空氣161與從安裝在燃料噴嘴28的附近位置的蒸汽噴嘴29噴射的蒸汽31混合，溫度下降。在車室26內與蒸汽31混合的壓縮空氣利用離心式噴嘴32被賦予旋轉成分，作為旋轉流流入燃燒室27內。與從離心式噴嘴32流入燃燒室27內的蒸汽混合的壓縮空氣與從燃料噴嘴28噴射的燃料162混合併燃燒，與蒸汽一起作為燃燒氣體163被送到汽輪機13。
[0061]對於燃氣輪機的運轉的高效率化、高輸出化來說，燃燒器的燃燒溫度的高溫化是有效的，但另一方面，伴隨燃燒溫度的上升，NOx的產生量以指數函數上升。但是，NOx在擴散火炎的局部溫度高的部位產生，因此，通過將蒸汽31向燃燒器12內噴射，使燃燒器高溫部的燃燒溫度下降，能夠減少NOx。另外，通過噴射蒸汽31，燃燒器12內的燃燒溫度下降，因此，也能投入更多的燃料，增加燃氣輪機輸出。
[0062]另一方面，在進行了蒸汽噴射的燃燒器12中，伴隨蒸汽31的噴射量的增加，由從軸流壓縮機11排出的高壓空氣161及蒸汽31構成的壓縮流體的導入量增加。其結果，使壓縮流體在燃燒器12中燃燒後的燃燒氣體163難以順暢地向汽輪機側流出，作為軸流壓縮機11的排出壓力的車室26內的壓力上升。即，伴隨蒸汽噴射量的增加，軸流壓縮機11的壓力比上升。因此，軸流壓縮機11的每個葉片級的壓力比也上升，葉片負荷上升。
[0063]圖6表示具備蒸汽噴射機構的燃氣輪機的軸流壓縮機11的每一級的葉片負荷。由進行蒸汽噴射產生的燃燒器12的壓力上升的影響越向軸流壓縮機11的後級越顯著，如圖6所示，與不進行蒸汽噴射的場合相比，具有葉片負荷越向後級越高的傾向。
[0064]如上所述，蒸汽噴射是對減少NOx及提高燃氣輪機的輸出有效的技術，能夠不改變燃氣輪機主體地只通過安裝蒸汽噴射機構進行實施。因此，存在以已經設置的燃氣輪機的輸出提高、NOx降低為目的，重新附加設置蒸汽噴射機構的場合。另外，即使在燃氣輪機建設時已經具備蒸汽噴射機構的場合，在輸出不足的場合，以提高輸出為目的，存在產生比初期的假想增加蒸汽噴射量的要求的場合。
[0065]另一方面，燃氣輪機的軸流壓縮機11的葉片以在建設時假想的運轉條件下，壓縮機的絕熱效率為最合適的方式，且即使在低氣溫等假想的最嚴酷的運轉條件下，能夠確保葉片的可靠性的方式進行最適設計。因此，在增加設置蒸汽噴射的場合、以輸出提高為目的比假想增加蒸汽噴射量的場合，存在難以在軸流壓縮機11的後級葉片充分地確保可靠性的場合。
[0066]作為通過與燃氣輪機主體不同地設置附加的機構，提高燃氣輪機的性能的技術的第二例，具有吸氣噴霧。吸氣噴霧是向軸流壓縮機入口以霧狀噴射微細的液滴的機構。使用圖7說明進行吸氣噴霧的軸流壓縮機11的動作流體的流動。軸流壓縮機11從大氣吸入空氣16。利用吸氣噴霧冷卻裝置35向從大氣供給到軸流壓縮機11的空氣16噴出水36。噴霧水36在由高壓泵37加壓後，利用流量控制閥38調整為規定的流量，利用吸氣噴霧冷卻裝置35內的噴霧噴嘴微細化，並向空氣16以霧狀噴出。
[0067]微細液滴的一部分在被吸入軸流壓縮機11前蒸發。能夠利用該蒸發潛熱使動作流體的溫度下降。因此，能夠得到比大氣低溫且高密度的吸入空氣，增加燃氣輪機的輸出。另外，能夠大氣溫度越高，壓縮機吸入空氣流量(質量流量)越多(得到較大的吸氣冷卻效果)。因此，通過使用吸氣噴霧冷卻裝置35，能夠抑制夏季等的輸出下降，抑制整個年間由大氣溫度變動弓I起的燃氣輪機輸出的變動。
[0068]另外，微細液滴中在流入軸流壓縮機11之前未完全蒸發的液滴以液滴狀態流入軸流壓縮機11內部。在軸流壓縮機11的內部，液滴一邊通過動葉片間及靜葉片間一邊蒸發，使壓縮途中的動作流體的溫度下降。由於利用該中間冷卻效果，壓縮特性接近等溫壓縮，因此，軸流壓縮機11的動力下降。其結果，燃氣輪機的效率提高。導入軸流壓縮機11的液滴到壓縮機排出之前完全蒸發。動作流體從壓縮機排出。
[0069]使用圖8對進行了吸氣噴霧的軸流壓縮機的葉片負荷進行說明。在進行了吸氣噴霧的軸流壓縮機中，液滴從軸流壓縮機11的前側級到中間級蒸發，動作氣體的體積流量增大。因此，從軸流壓縮機11的前側級到中間級，動作氣體的軸流方向速度增加，相對於壓縮機葉片的入射角相對地下降，因此，存在葉片負荷下降的傾向。另一方面，在蒸髮結束後的壓縮機後級側，根據利用吸氣噴霧冷卻動作氣體的效果，動作氣體的密度增加，因此壓力增力口，葉片負荷上升。
[0070]如上所述，吸氣噴霧是對燃氣輪機的輸出提高及壓縮機的效率提高有效的技術，能夠不改變燃氣輪機主體地只通過安裝吸氣噴霧機構實施。因此，存在以已經設置的燃氣輪機的輸出提高、效率提高為目的，重新附加吸氣噴霧機構的場合。另外，即使在燃氣輪機建設時已經具備吸氣噴霧機構的場合，在夏季等輸出不足的場合以輸出提高為目的，存在產生比初期的假想增加吸氣噴霧量的要求的場合。
[0071]另一方面，燃氣輪機的軸流壓縮機的葉片以在建設時假想的運轉條件下壓縮機的絕熱效率為最適的方式、且即使在低氣溫時等假想的最嚴酷的運轉條件也能確保葉片的可靠性的方式進行最適設計。因此，在重新增加設置吸氣噴霧機構的場合、以輸出提高、效率提高為目的比假想增加吸氣噴霧量的場合，存在在壓縮機的後級葉片難以充分地確保可靠性的場合。
[0072]這樣，在重新設置蒸汽噴射機構或吸氣噴霧機構的場合、比假想增加蒸汽噴射量或吸氣噴霧量的場合，存在在軸流壓縮機11的後級無法充分地確保葉片的可靠性的場合。另外，除此之外，例如在改變抽氣量的場合或改變IGV計劃的場合等、在燃氣輪機的運用時進行與在設計初期階段假想的運轉條件不同的運轉的場合，存在難以在軸流壓縮機11的後級充分地確保葉片的可靠性的場合。
[0073]除了葉片可靠性的問題以外，在燃氣輪機設計後開發新的技術，存在通過改變軸流壓縮機的後級葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數，發現已經設置的燃氣輪機的性能提高的場合。作為發現燃氣輪機的性能提高的葉片改變的例子，列舉改變葉片形狀其本身、如串聯葉片或分離葉片等那樣改變葉片級數。
[0074]串聯葉片是沿旋轉軸方向使大致相同大小的葉片在前後接近地配置的葉片，存在通過由前後葉片產生的對動作氣體的影響互相干涉，得到抑制雙方的邊界層剝離等效果的場合。分離葉片存在通過在前置葉片的附近安裝葉片弦長相對於前置葉片比較短的葉片，得到抑制前置葉片的邊界層剝離等效果的場合。
[0075]這樣，在軸流壓縮機中，以在相對於設計當初改變運轉條件時確保葉片可靠性的目的或提高軸流壓縮機的性能的目的，存在產生改變以出口引導葉片22、最終級靜葉片182為首的靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置、葉片列的級數的必要性的場合。但是，在比較例的軸流壓縮機的靜葉片安裝結構中，一般地，作用用於將葉片安裝在外殼上的槽的外殼的燕尾槽與初期設計階段的靜葉片的輪轂的大小一致地設計。因此，由於燕尾形狀的限制，存在靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片列的級數的改變自由度被限制的問題。
[0076]在此，使用圖9對比較例的軸流壓縮機39的出口引導葉片22或靜葉片列18的安裝結構進行說明。圖9是比較例的軸流壓縮機39的出口引導葉片221、222周圍的剖視圖。在圖9中，表不為了減少出口引導葉片22的每一級的負荷，配直兩級出口引導葉片的例子。出口引導葉片221、222作為一體地對葉片部41a、41b、作為底座的燕尾42a、42b進行機械加工，該葉片部41a、41b位於氣體通路中且具有對動作氣體進行壓縮或整流的作用，該燕尾42a、42b用於支撐葉片部41a、41b，被稱為軸向燕尾，具有在旋轉軸方向上突出的凸部421a、421b。另一方面,壓縮機外殼43具有用於嵌入燕尾42a、42b的與燕尾42a、42b大致相同形狀的燕尾槽44a、44b。
[0077]並且，燕尾44a的凸部421a、421b分別嵌入設在燕尾槽44a的凹部441a、441b中。同樣地，燕尾44b也具有凸部421c、421d，分別嵌入設在燕尾槽44b的凹部441c、441d中。總之，出口引導葉片221、222以不會落下到環狀流道內的方式被支撐。
[0078]壓縮機運轉時，出口引導葉片221、222從動作氣體受到氣體彎曲力。該氣體彎曲力通過燕尾42a、42b向壓縮機外殼43傳遞。另外，通過力矩的平衡，出口引導葉片221、222受到旋轉力。燕尾凸部421a、421b、421c、421d為了抵消該旋轉力，從外殼受到壓縮力。這樣，燕尾凸部421a、421b、421c、421d受到彎曲應力，因此，以彎曲應力相對於材料強度充分地具有充裕的方式設計。
[0079]接著，使用圖10說明比較例的軸流壓縮機39的燕尾形狀。圖10是從旋轉軸15側觀察出口引導葉片221、222的輪轂部及燕尾42a、42b的與氣體通路接觸的面的圖。出口引導葉片221、222通過如安裝方向45那樣相對於旋轉軸15向周向插入,嵌入壓縮機外殼43。
[0080]當燕尾42a、42b相對於出口引導葉片221、222的葉片形狀過大地設計時，圖9的外殼頸部431的寬度變窄，外殼強度有可能下降。因此，燕尾42a、42b的軸向寬度LI及L2的在出口引導葉片221、222的軸向長度B1、B2上加上平緣寬度的長度在充分收縮的範圍較小地設計，LI及L2與出口引導葉片221、222的軸流方向長度大致為相同程度。具體地說，出口引導葉片221、222的軸流方向長度BI及B2與LI及L2的比例如為1.5以下。另一方面，Dl及D2能夠在周向上配置多個空氣動力地設計的葉片張的方式決定。
[0081]這樣，在比較例的燕尾形狀中，出口引導葉片221、222的軸向長度BI及B2與燕尾42a、42b的軸向長度LI及L2以大致相同程度設計。因此，在改變安裝在已經設置的軸流壓縮機39上的靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置、葉片列的級數的場合，出口引導葉片的輪轂也需要以不使燕尾42a、42b突出的方式設計，改變的自由度被限制。
[0082]使用圖1說明本發明的第一實施例的靜葉片安裝結構。圖1中，(a)是沿旋轉軸的旋轉方向觀察應用本發明的第一實施例的出口引導葉片的圖，(b)是從旋轉中心觀察應用本發明的第一實施例的出口引導葉片的圖。
[0083]本實施例的軸流壓縮機11具有構成通過壓縮機11的大致中心的旋轉軸15的轉子19、覆蓋轉子19的壓縮機外殼20、安裝在轉子19上的多級動葉片列17、安裝在壓縮機外殼20上的多級靜葉片列18、安裝在軸流壓縮機11的出口上的多級出口引導葉片48、49。
[0084]並且，在本實施例中，將作為所屬的靜葉片列不同的兩個靜葉片的出口引導葉片48,49安裝在一體式燕尾50上，一體式燕尾50具有用於固定在壓縮機外殼20上的凸部501a、501b。另外，在壓縮機外殼20上形成具有用於嵌入一體式燕尾50的凸部501a、501b的凹型的槽51 la、51 Ib的燕尾槽51，通過一體式燕尾50，安裝所屬的靜葉片列不同的出口引導葉片48、49。
[0085]如本實施例那樣，在將所屬的靜葉片列不同的兩個出口引導葉片48、49配置在一體式燕尾50上的場合，燕尾寬度L3相對於每一個葉片的軸流方向長度BI大。BI和L3的比例如是2以上。根據本實施例的結構，燕尾50的軸向寬度與比較例的燕尾42相比大，並且，燕尾50橫跨多級出口引導葉片48、49。因此，在進行出口引導葉片48、49的再設計、級數改變、安裝位置的改變的場合，能比較自由地設計出口引導葉片的形狀、出口引導葉片的軸向位置、出口引導葉片的級數。
[0086]本實施例的結構能在任意級的靜葉片中使用，尤其適用於設在軸流壓縮機的後級的出口引導葉片等、在中間沒有動葉片列的級而連續地安裝的多個靜葉片級。通過將軸流壓縮機後級連續的前後的靜葉片列所屬的靜葉片安裝在一體的燕尾上，能確保更高的可靠性、葉片形狀及/或葉片的軸向安裝位置或葉片個數的改變自由度。
[0087]另外，根據本實施例的結構，由於燕尾51相對於一級靜葉片軸流方向長度具有兩倍以上的軸流方向寬度，因此，為了軸流壓縮機運用時運轉條件從設計時改變，確保壓縮機後級的靜葉片的葉片可靠性而改變軸流壓縮機後級的靜葉片形狀的場合、或為了提高已經設置的軸流壓縮機的性能而改變軸流壓縮機後級的靜葉片形狀的場合，與以與初期靜葉片的軸向長度同等程度的大小設計軸向寬度的燕尾比較，由燕尾的大小引起的改變的限制比較小，容易改變葉片形狀或葉片的軸向安裝位置、葉片個數。
[0088]使用圖11說明本實施例的燕尾結構的葉片形狀的改變方法的第一個具體例。圖11中，(a)表示改變前的結構，(b)表示改變後的結構。如圖11所示，作為本實施例的燕尾結構的葉片形狀的改變方法，具有將以前後兩級設計的出口引導葉片48、49改變為單級出口引導葉片52的方法。由於通過將兩級出口引導葉片48、49改變為單級出口引導葉片52，增加葉片弦長及葉片厚度，能提高葉片的剛性，因此，即使在已經設置的燃氣輪機上重新追加吸氣噴霧、蒸汽噴射等對葉片負荷有影響的機構等，出口引導葉片的葉片負荷比設計時增大的場合，也能確保充分的可靠性。另外，通過減少葉片級數，加工工序簡單化，也能期待減少成本的效果。
[0089]另外，此時，由於能夠一併地改變燕尾50的周向寬度，因此，也能夠改變每級的葉片個數。在圖11(b)中，相對於圖11(a)改變燕尾50的周向寬度，將出口引導葉片的級數改變為一級，並且，改變每級的葉片個數。這樣改變出口引導葉片的級數在每個靜葉片列均具有一個燕尾的比較例的燕尾結構中是困難的。另外，在圖11中，表示將兩級的出口引導葉片48、49改變為一級的單級出口引導葉片52的例子，但也能相反地將出口引導葉片的級數從兩級增加為三級。
[0090]另外，在產生將出口引導葉片改變為一級的必要性時，在燕尾槽是比較例的燕尾槽44a、44b的場合，如圖12所示，也考慮形成具備多個燕尾42a、42b的一級出口引導葉片53的改變方法。如果是該改變方法，則即使是需要改變的已經設置的軸流壓縮機39的出口引導葉片221、222的燕尾是比較例的燕尾42a、42b的場合，也能夠不進行壓縮機外殼43的加工地改變葉片級數。
[0091]使用圖13說明本實施例的燕尾結構的出口引導葉片48、49的改變方法的第二個具體例。在圖13中，(a)表示改變前的結構，(b)表示改變後的結構。如圖13所示，作為本實施例的燕尾結構的葉片形狀的改變方法，具有將前側的出口引導葉片48的安裝位置向後流側改變的方法。在圖13(b)中，相對於圖13(a)，將前側出口引導葉片的安裝位置L4改變為 L5 (L4〈L5)。
[0092]出口引導葉片48由於由未圖示的更前側的級的動葉片產生的後流的影響而受到振蕩力，但例如在已經設置的燃氣輪機上重新追加吸氣噴霧、蒸汽噴射等對葉片負荷有影響的機構的場合、以假想外的條件進行運轉的場合，出口引導葉片48受到的振蕩力有可能增大。在這種場合，如果將出口引導葉片48的靜葉片配置在後流側，則能夠減少前側級的後流的影響，實現可靠性的確保。另外，這樣使出口引導葉片48的安裝位置變化在對一級靜葉片分配一個燕尾的比較例的燕尾結構中是困難的。
[0093]對本實施例的燕尾結構的出口引導葉片48、49的改變方法的第三個具體例子進行說明。在相對於一級靜葉片分配一個燕尾的比較例的燕尾結構中，難以將出口引導葉片48,49變化為串聯葉片54、55或分離葉片56、57。
[0094]但是，根據本實施例的燕尾結構，能夠將出口引導葉片48、49改變為圖14所示那樣的串聯葉片54、55、或改變為圖15所示那樣的分離葉片56、57。並且，通過如本變更例那樣將出口引導葉片48、49改變為串聯葉片54、55或分離葉片56、57，在出口引導葉片48、49的葉片負荷比設計時增大的場合等，存在通過串聯葉片前後葉片54、55或分離葉片前後葉片56、57的相互作用能夠抑制葉片面的邊界層剝離，期待減少葉片負荷的場合。
[0095]除了上述以外，即使在為了減少出口引導葉片48、49的入射角而改變安裝角的場合、或增加葉片弦長的場合等的改變中，本實施例的燕尾結構與比較例的燕尾結構比較，葉片形狀的改變自由度高。因此，在出口引導葉片48、49的葉片負荷比設計時大的場合、或通過出口引導葉片48、49的改變發現軸流壓縮機11的性能提高的場合等，存在葉片的設計改變容易的優點。
[0096]接下來，使用圖16表示已經設置的軸流壓縮機的出口引導葉片為比較例的燕尾結構42a、42b時的改造方法。圖16(a)是在比較例的燕尾結構42a、42b中具有兩級出口引導葉片221、222的軸流壓縮機39的壓縮機外殼43的剖視圖。在壓縮機外殼43中，利用外殼頸部431分割前後的燕尾槽44a、44b。因此，通過切削外殼頸部431並除去，能夠改變為圖16(b)所示的用於安裝燕尾一體式50的燕尾槽51，該一體式燕尾50安裝有前後多級葉片。
[0097]S卩，在已經設置的軸流壓縮機中，在中間沒有動葉片列的級而連續地安裝的多個靜葉片級中，通過以使多級的外殼的燕尾槽連通的方式進行加工，能夠以安裝相當於已經設置的兩級或三級靜葉片燕尾那樣的比較大的燕尾的方式加工外殼。因此，在已經設置的軸流壓縮機中能容易地安裝一體式燕尾，葉片形狀、葉片的軸向安裝位置、葉片個數的改變容易。
[0098]切削了外殼頸部431時的切削麵如圖16(b)所示，可以為與燕尾槽51的底面相同的高度，但也可以比燕尾槽底面稍深地挖掘。通過將外殼頸部431比燕尾槽底面稍深地挖掘，能夠提前防止由於切削公差而產生的一點凹凸與燕尾50的底面幹涉而妨礙插入的事態。
[0099]另外，在本例中，表示已經設置的軸流壓縮機39的出口引導葉片為比較例的燕尾42a、42b時的改變方法，但期望預先使從初期設計時預先的燕尾槽為如圖16(b)那樣在多級中多級安裝一體的燕尾50的形狀。
[0100]另外，在本實施例中，表示在初期設計階段在軸向使兩級的葉片列為一體的燕尾結構，但也可以使兩級以上的葉片列為一體的燕尾結構。在該場合，相對於燕尾寬度，利用外殼支承燕尾的面積變小，因此需要在燕尾的強度上注意，但也能進行例如使每一級的葉片弦長為1.5倍而使葉片級數從三級改變為兩級的改變，能夠比使兩級為一體的燕尾結構進一步提聞再設計的自由度。
[0101]另外,在本實施例中，對利用一體式燕尾50保持前後兩級的出口引導葉片48、49的例子進行說明，但只要是安裝在外殼的多級靜葉片18，則一體式燕尾50的適用目標未限定於出口引導葉片，也能適用於最終級靜葉片與出口引導葉片、或其他級的靜葉片的燕尾。
[0102](實施例二)
[0103]對本發明的第二實施例進行說明。另外，軸流壓縮機整體的基本結構或動作原理與第一實施例相同，因此，對重複的部分省略詳細的說明。首先，使用圖17說明本實施例的軸流壓縮機的靜葉片安裝結構。
[0104]第一實施例的一體式燕尾51分別安裝一個作為多級靜葉片的出口引導葉片48、49。相對於此，在本實施例的一體式燕尾61中，分別在周向也安裝多個出口引導葉片48、49。另外，在本實施例中，在各級中連結多個出口引導葉片48、49的護罩62a、62b安裝在出口引導葉片48、49的前側。另外，以護罩62a、62b的內周不與氣體通路的內周面40接觸的方式，在氣體通路的內周面40形成護罩槽65a、65b。
[0105]燃氣輪機的動葉片17、IGV21、靜葉片18及出口引導葉片48、49由於動作氣體162的紊亂等受到不規則的振蕩力。但是，如本實施例的出口引導葉片48、49那樣，通過為利用燕尾61及護罩62連結多個葉片的兩端的結構，利用所連結的多個葉片的相互作用，抵消施加在出口引導葉片48、49上的不規則的振蕩力。其結果，由於施加在出口引導葉片48、49的振蕩應力下降，因此提高出口引導葉片48、49的可靠性。
[0106]另外，在作為葉片可靠性的問題，鄰接的葉片以某特定的相位差振動的場合，通過由鄰接的葉片的振動產生的壓力變動助長葉片振動，存在產生葉片振動急劇地增長的葉片列顫動的可能性。但是，在本實施例的出口引導葉片48、49中，葉片間的振動相位差被固定，因此，抑制葉片列頗動，出口引導葉片48、49的可罪性提聞。
[0107]另外，本實施例的結構由於燕尾61的軸向寬度與比較例的燕尾的軸向寬度相比大，且燕尾61跨越多級，因此，在進行出口引導葉片48、49的再設計、級數改變、安裝位置的改變的場合限制小，能比較自由地進行設計。
[0108]使用圖18說明使用本實施例的結構的軸流壓縮機的出口引導葉片48、49的第一個改變方法。在圖18中，(a)表示改變前的結構，(b)表示改變後的結構，例如如圖18所示，具有將以前後兩級設計的出口引導葉片48、49改變為單級出口引導葉片52的方法。具體地說，將圖18(a)的葉片級數改變為一級，並改變每一級的葉片個數，成為圖18(b)的結構。在本改變方法中，作為與第一實施例的第一個改變例相同的效果，能夠增加葉片弦長及葉片厚度而提高葉片的剛性。另外，通過減少葉片級數，能夠簡化加工工序，也能期待減少成本的效果。
[0109]這樣使出口引導葉片48、49的級數變化在相對於一級靜葉片分配一個燕尾的比較例的燕尾42a、42b的結構中困難。另外，在本改變例中，表示使出口引導葉片48、49的級數從兩級改變為一級的例子，但只要使用本實施例的結構，則也能將出口引導葉片48、49的級數從兩級增加為三級。
[0110]另外，在以橫跨多個出口引導葉片48、49連結前端的方式安裝護罩62a、62b的本實施例的結構中，在護罩62a、62b與氣體通路的內周側之間具有間隙68。在間隙68中，從出口引導葉片48、49後流的高壓側向前側的低壓側產生動作氣體的洩漏氣流69，因此，存在產生壓力比下降、由洩漏氣流69混入主流時主流紊亂引起的壓縮機絕熱效率下降的問題。對於該點，在本改變例中，通過將出口引導葉片48、49置換為增長了葉片弦長的一級靜葉片52，能夠增加間隙68的流道長。因此，能夠減少洩漏氣流69的流量，減少壓力比或壓縮機絕熱效率的下降的情況。
[0111]另外，即使在本實施例的結構中，也能進行在第一實施例中作為第二個改變例說明的葉片的安裝位置的改變、作為第三個改變例說明的向串聯葉片或分割葉片的改變。在該場合，即使在第二實施例的改變中，也能期待與在第一實施例中說明的結構相同的效果。
[0112]作為第二實施例的軸流壓縮機的派生形式，如圖19所示，也能夠採用在周向連結了多個及在軸向連結了多級出口引導葉片48、49而成的一體式護罩72。通過採用連結所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片的前側的一體式護罩72，即使圖17所示的出口引導葉片48、49具有多級的場合，與在各級分別安裝護罩62a、62b的結構相比，能夠增加護罩與氣體通路的內周側的間隙68的流道長。由此，能夠減少洩漏氣流69的流量，減少壓力比及壓縮機絕熱效率的下降的情況。
[0113](實施例三)
[0114]使用圖20說明本發明的第三實施例。另外，由於軸流壓縮機整體的基本結構、動作原理與第一實施例或第二實施例相同，因此，對重複的部分省略詳細的說明。
[0115]本實施例的燕尾槽51假想與第一實施例及第二實施例的燕尾槽51相同，具備只用於將出口引導葉片48、49的多級嵌入一個燕尾槽51的充分的軸向的槽寬。另一方面，在本實施例中，具備分別支撐出口引導葉片48、49的各級的燕尾77、78，在旋轉軸方向上排列的燕尾77、78 —起插入一個燕尾槽51。
[0116]並且，在沿旋轉軸方向排列的燕尾77、78上，以相向的方式在分別互相對置的側面形成燕尾鍵槽76a、76b。具體地說，前側出口引導葉片燕尾77在軸流方向的後流側具有燕尾鍵槽76a，後側出口弓丨導葉片燕尾78在軸流方向的前側具有燕尾鍵槽76b。並且，在使前後葉片的燕尾鍵槽76a、76b相對而形成的長方形的空間插入橫跨燕尾鍵槽76a、76b的燕尾鍵75。
[0117]這樣在本實施例的軸流壓縮機中，通過出口引導葉片燕尾77、78利用燕尾槽51的凹型槽511a、511b和燕尾凸部771、781的嵌合、燕尾槽76a、76b和燕尾鍵75的嵌合而被保持，出口引導葉片48、49以不會落下的方式被支撐。
[0118]根據本實施例的結構，在燕尾槽形狀51的軸向寬度的範圍內，能任意地改變出口引導葉片燕尾77、78的軸向寬度。另外，燕尾槽形狀51與第一實施例、第二實施例相同，因此，在進行出口引導葉片48、49的再設計、級數改變、安裝位置改變的場合，也能夠使用一體式燕尾50進一步確保設計自由度。另外，在本實施例中如圖20(b)所示，通過使燕尾77、78的周向寬度不同，能夠實現前側出口引導葉片48和後側出口引導葉片49的葉片個數不同的軸流壓縮機。這樣，在本實施例的結構中，也能提高葉片個數的自由度。
[0119](實施例4)
[0120]使用圖21說明本發明的第四實施例。另外，軸流壓縮機整體的基本結構、動作原理與第一至第三實施例相同，因此，對重複的部分省略詳細的說明。
[0121]在本實施例中，多級出口引導葉片221、222分別安裝於在側面具有凸部421a及421b的燕尾42a，在側面具有凸部421c、421d的燕尾42b上。即，出口引導葉片及燕尾與圖9所示的比較例的出口引導葉片221、222及燕尾42a、42b相同。
[0122]另一方面，在本實施例的燕尾槽81的底面，為了嵌入襯墊鍵82，還形成被挖掘為T字型的襯墊鍵槽812，在襯墊鍵槽812中插入襯墊鍵82。另外，燕尾槽81具有用於在側面嵌入燕尾的凸部421a、421d的凹部511a、511b。並且，燕尾42a、42b通過在凹部511a、511b中插入凸部421a、421d，在形成於襯墊鍵82與壓縮機外殼20之間的空間插入凸部421b、421c，利用這些部件的嵌合安裝在壓縮機外殼20上。
[0123]另外，本實施例的襯墊鍵82以內周側端的直徑與氣體通路的外周側的直徑相等的方式設計。具體地說，期望襯墊鍵82的內周面與氣體通路的外周、即外殼的內周的差相對於氣體通路的外徑為0.5%以下。通過使襯墊鍵82的內周側端的直徑與氣體通路的外周側的直徑相等，能夠利用襯墊鍵82形成順滑的氣體通路。
[0124]作為具備本實施例的燕尾槽81的軸流壓縮機的設計改變的一個例子，圖22表示將出口引導葉片221、222改變為安裝於在第一實施例中說明的一體式燕尾50上的靜葉片48、49時的出口引導葉片周圍的結構。如圖22所示，即使在本實施例的結構中，也能使用一體式燕尾50，能夠包括燕尾的形狀而使靜葉片容易地改變。因此，即使利用本實施例的結構，通過應用一體式燕尾50等，也能夠確保進行靜葉片的再設計、級數或安裝位置的改變時的改變自由度。另外，也能使用在第二實施例中說明的一體式燕尾61或一體式護罩72的結構、使用在第三實施例中說明的燕尾77、78與燕尾鍵75的結構。
[0125]另外，作為能應用於本實施例的一體式燕尾的形狀，如圖23所示，也能夠為在燕尾底面安裝嵌入襯墊鍵槽812中的凸部86的燕尾83。在該場合，外殼與燕尾83的接觸面積與圖22所示的燕尾50相比大，因此，提高燕尾83及壓縮機外殼80的可靠性。
[0126]另外，作為本實施例的派生形式，如圖24所示，也能夠在燕尾槽84的底面沿軸向設置多個襯墊鍵槽841a、841b、841c的結構。通過為本形狀，在進行出口引導葉片221、222的再設計、級數或安裝位置的改變的場合，能任意地選擇嵌入襯墊鍵82的襯墊槽841，能將燕尾的軸向寬度調節為適當的寬度。
[0127]另外，作為本實施例的其他派生形式，如圖25所示，使襯墊鍵85的內周側的徑向位置比氣體通路大，利用前側出口引導葉片燕尾87及後側出口引導葉片燕尾88形成氣體通路。在該場合，與圖21所示的出口引導葉片結構相比，在能夠縮短前後配置的葉片彼此的葉片間距離等方面，在進行葉片的再設計、級數或安裝位置的改變時，能確保更高的改變自由度。
[0128](實施例五)
[0129]使用圖26說明本發明的第五實施例。另外，軸流壓縮機整體的基本結構或動作原理與第一實施例相同，因此，省略與重複的部分相關的詳細說明。
[0130]在本實施例中，出口引導葉片48、49分別與第一級燕尾91a、91b形成為一體，通過第一級燕尾91a、91b安裝在第二級燕尾92上。第二級燕尾92具有用於嵌入第一級燕尾91a、91b的燕尾槽922a、922b，通過第一級燕尾91a、91b保持出口引導葉片48、49。並且，第二級燕尾92安裝在形成於外殼20上的燕尾槽93中。
[0131]這樣，在本實施例中，通過安裝了出口引導葉片48、49的第一級燕尾91從周向插入第二級燕尾92的燕尾槽922中，並且，第二級燕尾92從周向插入壓縮機外殼20的燕尾槽93中，從而以不會落下的方式利用壓縮機外殼20支撐出口引導葉片48、49。另外，在本實施例中，以具備兩級燕尾槽922a、922b的第二級燕尾槽92為例進行說明，但可以為具備一級或多級燕尾槽922的第二級燕尾。
[0132]在圖9所示的各級上將一個燕尾42a、42b直接嵌入在壓縮機外殼43上加工的燕尾槽44中的比較例的軸流壓縮機39中，在進行葉片的弦長的擴大、級數或安裝位置的改變時，需要壓縮機外殼43其本身的改造，因此需要大規模的加工作業。另外，由於需要分解軸流壓縮機39並卸下外殼43，之後實施外殼43的加工，因此，需要使軸流壓縮機39的運轉長時間停止。
[0133]相對於此，根據具有將直接安裝在上述靜葉片的第一級燕尾插入第二級燕尾的燕尾槽中的燕尾結構的本實施例，例如即使以相對於運轉條件的改變或附加的機構的設置的可靠性確保或已經設置的軸流壓縮機的性能提高等為目的，進行靜葉片的再設計、級數或安裝位置的改變的場合，也不需要壓縮機外殼自身的加工，只要適當地改變第二級燕尾92的形狀即可。因此，軸流壓縮機的靜葉片的改變容易。
[0134]另外，只要在卸下壓縮機外殼前預先設計、製造交換用第二級燕尾92、靜葉片及第一級燕尾，則在分解軸流壓縮機且卸下外殼20後，只要插入製造的第二級燕尾與第一級燕尾且安裝靜葉片的作業即可，因此，與在比較例的軸流壓縮機39中進行同樣的出口引導葉片再設計的場合相比，能夠縮短運轉停止期間。
[0135]另外，在本實施例中，以在靜葉片前端沒有護罩的葉片為例進行說明，但也能夠為以在各級或多級中連結周向的多個靜葉片的方式在靜葉片的前側安裝護罩的結構。在該場合，與實施例二相同，能相對於不規則振動、葉片列顫動提高葉片的可靠性。
[0136]另外，在本實施例中，作為離子，列舉了在第二級燕尾安裝兩級出口引導葉片的場合，但能為即使在靜葉片最終級或其他靜葉片中，也採用同樣的二級層結構的燕尾。
[0137]如上所述，根據具備安裝有所屬的靜葉片列不同的2以上的靜葉片的燕尾槽的各實施例的結構，能使用稱為在第一、第二實施例中說明的一體式燕尾50、61、在第三實施例中說明的燕尾鍵75、在第四實施例中說明的襯墊鍵82、在第五實施例中說明的第二級燕尾92的多種結構，將靜葉片安裝在壓縮機外殼上，向各結構的置換也容易。因此，根據以上說明的各實施例的結構，能抑制以燕尾結構為起因的靜葉片的改變自由度的限制，能提供改變靜葉片的葉片形狀、葉片安裝位置或葉片級數時的限制比較小的軸流壓縮機。
【權利要求】
1.一種軸流壓縮機，其具備作為旋轉軸的轉子、安裝在上述轉子上的多個動葉片、覆蓋上述轉子及上述動葉片的壓縮機外殼、以及安裝在上述壓縮機外殼上的多個靜葉片，上述動葉片及上述靜葉片分別沿上述旋轉軸的周向配置多個而形成動葉片列及靜葉片列，上述動葉片列及上述靜葉片列沿上述旋轉軸的軸向配置多列，該軸流壓縮機的特徵在於， 上述靜葉片具備用於支撐葉片部的作為底座的燕尾，在上述壓縮機外殼上形成用於插入上述燕尾而安裝上述靜葉片的、沿上述旋轉軸的周向延伸的燕尾槽，在一個上述燕尾槽上安裝所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片。
2.根據權利要求1所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 作為上述燕尾，具備以一體支撐所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片的燕尾。
3.根據權利要求1所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 具備連結在上述旋轉軸的周向上鄰接的上述靜葉片的前側的護罩。
4.根據權利要求3所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 上述護罩是連結所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片的前側的護罩。
5.根據權利要求1所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 在一個上述燕尾槽中，沿上述旋轉軸的軸向插入多個上述燕尾， 在沿上述旋轉軸的軸向排列的上述燕尾上，在分別互相對置的側面上以相對的方式形成燕尾槽，並插入橫跨相對的兩個上述燕尾槽的燕尾鍵。
6.根據權利要求1所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 具備通過嵌入設在上述燕尾槽的底面的襯墊鍵槽，被支撐在上述壓縮機外殼上的襯墊鍵， 在上述旋轉軸的軸向，多個上述燕尾插入一個上述燕尾槽中，利用形成於上述襯墊鍵與上述壓縮機外殼之間的空間和形成於上述燕尾的凸部的嵌合，多個上述燕尾安裝在上述壓縮機外殼上。
7.根據權利要求6所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 在上述旋轉軸的徑向，上述襯墊鍵的內周側端的直徑與作為上述軸流壓縮機的動作介質的流道的氣體通路的外周側的直徑相等。
8.根據權利要求6所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 在上述旋轉軸的徑向，上述襯墊鍵的內周側端的直徑比作為上述軸流壓縮機的動作介質的流道的氣體通路的外周側的直徑大， 插入一個上述燕尾槽的上述燕尾在上述襯墊鍵的內周側端與上述軸流壓縮機的氣體通路外周之間的空間中延伸。
9.根據權利要求6所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 沿上述旋轉軸的軸向具備多個用於將上述襯墊鍵嵌入一個上述燕尾槽的底面的襯墊鍵槽。
10.根據權利要求1所述的軸流壓縮機，其特徵在於， 上述燕尾是下述結構:將直接安裝在上述靜葉片上的第一級燕尾插入第二級燕尾的燕尾槽中，該第二級燕尾形成有用於插入上述第一級燕尾而保持的第一級燕尾槽。
11.一種軸流壓縮機，其具備作為旋轉軸的轉子、安裝在上述轉子上的多個動葉片、覆蓋上述轉子及上述動葉片的壓縮機外殼、以及安裝在上述壓縮機外殼上的多個靜葉片，上述動葉片及上述靜葉片分別沿上述旋轉軸的周向配置多個而形成動葉片列及靜葉片列，上述動葉片列及上述靜葉片列沿上述旋轉軸的軸向配置多列，該軸流壓縮機的特徵在於， 具備用於支撐上述靜葉片的作為底座的燕尾，在上述壓縮機外殼上形成用於插入上述燕尾而安裝上述靜葉片的、沿上述旋轉軸的周向延伸的燕尾槽， 在上述旋轉軸的軸向具有多個上述燕尾的靜葉片遍及上述燕尾槽地安裝，該燕尾槽沿上述旋轉軸的軸向設置多個。
12.—種燃氣輪機,其特徵在於， 具備:權利要求1所述的軸流壓縮機；使由上述軸流壓縮機壓縮的壓縮空氣與燃料混合併燃燒的燃燒器；以及由在上述燃燒器中產生的燃燒氣體驅動的汽輪機。
13.一種軸流壓縮機的改造方法，該軸流壓縮機為權利要求1所述的軸流壓縮機，該軸流壓縮機的改造方法的特徵在於， 將安裝在一個燕尾槽中的所屬的靜葉片列不同的兩個以上的上述靜葉片置換為增加了弦長及葉片厚度的一個以上的靜葉片。
14.一種軸流壓縮機的改造方法，該軸流壓縮機為權利要求1所述的軸流壓縮機，該軸流壓縮機的改造方法的特徵在於， 將安裝在一個燕尾槽中的所屬的靜葉片列不同的兩個以上的上述靜葉片置換為使用以一體支撐多個靜葉片的燕尾並使多個靜葉片在旋轉軸方向的前後接近地配置的串聯葉片、或由前置葉片與安裝在上述前置葉片的附近且葉片弦長相對於上述前置葉片短的葉片構成的分離葉片。
15.一種軸流壓縮機的改造方法，該軸流壓縮機為權利要求5所述的軸流壓縮機，該軸流壓縮機的改造方法的特徵在於， 將插入一個燕尾槽中的多個上述燕尾改變為以一體支撐所屬的靜葉片列不同的兩個以上的靜葉片的燕尾。
16.一種軸流壓縮機的改造方法，該軸流壓縮機具備作為旋轉軸的轉子、安裝在上述轉子上的多個動葉片、覆蓋上述轉子及上述動葉片的壓縮機外殼、安裝在上述壓縮機外殼上的多個靜葉片、以及用於支撐上述靜葉片的作為底座的燕尾，在上述壓縮機外殼上具有用於插入上述燕尾而安裝上述靜葉片的、沿上述旋轉軸的周向延伸的燕尾槽，在上述旋轉軸的軸向上配置多列通過上述動葉片及上述靜葉片分別在上述旋轉軸的周向上配置多個而形成的動葉片列及靜葉片列， 以切削對在上述旋轉軸的旋轉軸方向沿前後排列的上述燕尾槽進行分隔的燕尾槽間的隔壁，並使多個上述燕尾槽連通的方式改造外殼。
【文檔編號】F01D9/02GK104343471SQ201410360668
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】武田洋樹, 高橋康雄, 明連千尋 申請人:三菱日立電力系統株式會社