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JP2018100627A - Tail pipe for combustor, combustor and manufacturing method of tail pipe for combustor - Google Patents

Tail pipe for combustor, combustor and manufacturing method of tail pipe for combustor Download PDF

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JP2018100627A
JP2018100627A JP2016247068A JP2016247068A JP2018100627A JP 2018100627 A JP2018100627 A JP 2018100627A JP 2016247068 A JP2016247068 A JP 2016247068A JP 2016247068 A JP2016247068 A JP 2016247068A JP 2018100627 A JP2018100627 A JP 2018100627A
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Atsushi Moriwaki
敦 森脇
宮本 健司
Kenji Miyamoto
健司 宮本
斉藤 圭司郎
Keishiro Saito
圭司郎 斉藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve lifetime prediction accuracy of a tail pipe for combustor.SOLUTION: The present invention relates to a combustor tail pipe 18 that is provided in a combustor 3 and connected to a downstream side of an inner cylinder 17 and further extends to the downstream side, the combustor comprising: a pilot nozzle 33 extending in an axial line; multiple main nozzles 34 provided at an outer peripheral side of the pilot nozzle 33 while being spaced apart from each other in a circumferential direction and extending in an axial direction Dac; and the inner cylinder 17 enclosing the pilot nozzle 33 and the main nozzles 34 from the outer peripheral side. The tail pipe 18 for combustor comprises: a tail pipe body 36 which is formed cylindrical along an axial line Ac; and a temperature sensor 40 including multiple measuring points 41 that are provided at intervals on a measurement line extending in the axial direction Dac on an outer surface of the tail pipe body 36.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃焼器用尾筒、燃焼器及び燃焼器用尾筒の製造方法に関する。   The present invention relates to a combustor transition, a combustor, and a method for manufacturing a combustor transition.

ガスタービンは、ガスタービン軸線を中心として回転するガスタービンロータと、このガスタービンロータを覆う車室と、この車室に取り付けられている複数の燃焼器と、を備えている。複数の燃焼器は、ガスタービン軸線に対する周方向に並んで車室に取り付けられている。   The gas turbine includes a gas turbine rotor that rotates about a gas turbine axis, a casing that covers the gas turbine rotor, and a plurality of combustors attached to the casing. The plurality of combustors are attached to the vehicle compartment side by side in the circumferential direction with respect to the gas turbine axis.

ガスタービンの燃焼器は、燃焼ガスの流路を形成する尾筒(又は燃焼筒)と、この尾筒内に空気と共に燃料を噴射する燃料噴射器と、を備えている。尾筒内では、燃料が燃焼すると共に、燃料の燃焼で生成された燃焼ガスが流れる。即ち、尾筒の内周面は、極めて高温の燃焼ガスに晒される。このため、燃焼器の尾筒には、遮熱コーティング層を形成することが一般的である(例えば、特許文献1参照。)。   A combustor of a gas turbine includes a tail cylinder (or a combustion cylinder) that forms a flow path for combustion gas, and a fuel injector that injects fuel together with air into the tail cylinder. In the transition piece, the fuel burns and the combustion gas generated by the combustion of the fuel flows. That is, the inner peripheral surface of the transition piece is exposed to extremely high temperature combustion gas. For this reason, it is common to form a thermal barrier coating layer on the transition piece of the combustor (see, for example, Patent Document 1).

ガスタービンの各構成部品の寿命は様々な方法で管理されているが、尾筒に関しては、研究室で生成されたデータを基に寿命予測を行うのが一般的である。   The life of each component of the gas turbine is managed by various methods, but for the tail tube, the life is generally predicted based on data generated in a laboratory.

特開2009−209440号公報JP 2009-209440 A

しかしながら、研究室で生成されたデータに基づく寿命予測では、寿命予測精度に限界があり、より早めの交換が必要となるなどの課題があった。   However, the life prediction based on the data generated in the laboratory has a problem that the life prediction accuracy is limited, and replacement is required earlier.

この発明は、詳細な温度監視により、寿命予測精度を向上させることができる燃焼器用尾筒、この燃焼器用尾筒を備える燃焼器、及び燃焼器用尾筒の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a combustor tail cylinder capable of improving life prediction accuracy by detailed temperature monitoring, a combustor including the combustor tail cylinder, and a method for manufacturing the combustor tail cylinder. .

本発明の第一の態様によれば、燃焼器用尾筒は、軸線に沿って延びるパイロットノズルと、前記パイロットノズルの外周側で周方向にあけて複数が設けられて、前記軸線方向に延びるメインノズルと、前記パイロットノズルと前記メインノズルとを外周側から囲う内筒と、を備える燃焼器に設けられ、前記内筒の下流側に接続されてさらに下流側に延びる燃焼器尾筒であって、前記軸線に沿う筒状をなす尾筒本体と、前記尾筒本体の外面上で前記軸線方向に延びる測定線上に間隔をあけて設けられた複数の測定点を有する温度センサと、を備える。   According to the first aspect of the present invention, the combustor tail tube includes a pilot nozzle extending along the axis, and a plurality of nozzles provided in the circumferential direction on the outer peripheral side of the pilot nozzle so as to extend in the axial direction. A combustor tail cylinder provided in a combustor including a nozzle, an inner cylinder surrounding the pilot nozzle and the main nozzle from an outer peripheral side, connected to a downstream side of the inner cylinder and extending further downstream; And a temperature sensor having a plurality of measurement points provided at intervals on a measurement line extending in the axial direction on the outer surface of the tail cylinder main body.

このような構成によれば、燃焼器の尾筒の詳細な温度監視が可能となる。具体的には、複数の測定点によって面としての温度分布の把握が可能となる。これにより、尾筒の材料劣化に起因した機能の喪失、並びに、被覆の剥がれ、又は、亀裂、又は、破損の進行状況の把握が可能となり、寿命予測精度を向上させることができる。   According to such a configuration, detailed temperature monitoring of the combustor tail tube is possible. Specifically, the temperature distribution as a surface can be grasped by a plurality of measurement points. As a result, it is possible to grasp the loss of function due to deterioration of the material of the transition piece and the progress of peeling of the coating, cracking, or breakage, and the life prediction accuracy can be improved.

上記燃焼器用尾筒において、前記測定線の周方向の位置は、前記メインノズルの周方向の位置に対応してよい。   In the combustor transition piece, the circumferential position of the measurement line may correspond to the circumferential position of the main nozzle.

このような構成によれば、より高温部分の温度測定が可能となる。即ち、より高温に曝されて寿命に影響を与える部位の温度を管理することができる。   According to such a configuration, it is possible to measure the temperature of a higher temperature portion. That is, the temperature of a part that is exposed to a higher temperature and affects the life can be managed.

本発明の第二の態様によれば、燃焼器は、軸線に沿って延びるパイロットノズルと、前記パイロットノズルの外周側で周方向にあけて複数が設けられて、前記軸線方向に延びるメインノズルと、前記パイロットノズルと前記メインノズルとを外周側から囲う内筒と、上記燃焼器用尾筒と、を備える。   According to the second aspect of the present invention, the combustor includes a pilot nozzle extending along the axis, and a main nozzle extending in the axial direction, the plurality of which is provided in the circumferential direction on the outer peripheral side of the pilot nozzle. And an inner cylinder that surrounds the pilot nozzle and the main nozzle from the outer periphery side, and the combustor tail cylinder.

本発明の第三の態様によれば、燃焼器用尾筒の製造方法は、上記燃焼器用尾筒の製造方法であって、描画装置を用いて前記尾筒に前記温度センサを直接描画する。   According to a third aspect of the present invention, a combustor tail cylinder manufacturing method is the above-described combustor tail cylinder manufacturing method, in which the temperature sensor is directly drawn on the tail cylinder using a drawing device.

このような構成によれば、温度センサを有する燃焼器用尾筒の薄型化が可能となる。また、複数の温度センサを容易に形成することができる。   According to such a configuration, the combustor tail cylinder having the temperature sensor can be thinned. In addition, a plurality of temperature sensors can be easily formed.

本発明によれば、燃焼器の尾筒の詳細な温度監視が可能となる。具体的には、複数の測定点によって面としての温度分布の把握が可能となる。これにより、尾筒の材料劣化に起因した機能の喪失、並びに、被覆の剥がれ、又は、亀裂、又は、破損の進行状況の把握が可能となり、寿命予測精度を向上させることができる。   According to the present invention, detailed temperature monitoring of the combustor tail tube is possible. Specifically, the temperature distribution as a surface can be grasped by a plurality of measurement points. As a result, it is possible to grasp the loss of function due to deterioration of the material of the transition piece and the progress of peeling of the coating, cracking, or breakage, and the life prediction accuracy can be improved.

本発明の実施形態のガスタービンの模式的全体側面図である。It is a typical whole side view of a gas turbine of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のガスタービンの燃焼器周辺の拡大断面図である。It is an expanded sectional view around a combustor of a gas turbine of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の燃焼器の尾筒の斜視図である。It is a perspective view of the transition piece of the combustor of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の燃焼器の尾筒の燃焼器軸線方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the combustor axial direction of the transition piece of the combustor of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の温度センサの概略図である。It is the schematic of the temperature sensor of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の尾筒に設けられる温度センサの配置を説明する概略図である。It is the schematic explaining the arrangement | positioning of the temperature sensor provided in the transition piece of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の尾筒の周方向のメタル温度を示すグラフである。It is a graph which shows the metal temperature of the circumferential direction of the transition piece of embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態の燃焼器を備えるガスタービン(回転機械)について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態のガスタービン1は、外気Aoを圧縮して圧縮空気Aを生成する圧縮機2と、圧縮空気A中で燃料Fを燃焼させて燃焼ガスGを生成する複数の燃焼器3と、燃焼ガスGにより駆動するタービン4と、を備えている。
Hereinafter, a gas turbine (rotary machine) including a combustor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 of the present embodiment generates a combustion gas G by combusting a fuel F in the compressed air A and a compressor 2 that compresses the outside air Ao to generate the compressed air A. A plurality of combustors 3 and a turbine 4 driven by combustion gas G are provided.

圧縮機2は、ガスタービン軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ6と、圧縮機ロータ6を回転可能に覆う圧縮機車室7と、複数の圧縮機静翼列8と、を有している。
なお、以下では、ガスタービン軸線Arが延びる方向をガスタービン軸線方向Daとする。また、ガスタービン軸線Arを中心とした周方向を単に周方向Dcとし、ガスタービン軸線Arに対して垂直な方向を径方向Drとする。径方向Drで、ガスタービン軸線Arから遠ざかる側を径方向外側とし、ガスタービン軸線Arに近づく側を径方向内側とする。
The compressor 2 includes a compressor rotor 6 that rotates about a gas turbine axis Ar, a compressor casing 7 that rotatably covers the compressor rotor 6, and a plurality of compressor vane rows 8. .
Hereinafter, a direction in which the gas turbine axis Ar extends is referred to as a gas turbine axis direction Da. Further, a circumferential direction centered on the gas turbine axis Ar is simply referred to as a circumferential direction Dc, and a direction perpendicular to the gas turbine axis Ar is referred to as a radial direction Dr. In the radial direction Dr, the side away from the gas turbine axis Ar is defined as the radially outer side, and the side approaching the gas turbine axis Ar is defined as the radially inner side.

圧縮機ロータ6は、ガスタービン軸線Arに沿ってガスタービン軸線方向Daに延びる圧縮機ロータ軸9と、圧縮機ロータ軸9に取り付けられている複数の圧縮機動翼列10と、を有している。複数の圧縮機動翼列10は、ガスタービン軸線方向Daに並んでいる。各々の圧縮機動翼列10は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼で構成される。複数の圧縮機動翼列10の各下流側には、圧縮機静翼列8が配置されている。各々の圧縮機静翼列8は、いずれも、圧縮機車室7の内側に固定されている。各々の圧縮機静翼列8は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼で構成される。   The compressor rotor 6 includes a compressor rotor shaft 9 extending in the gas turbine axial direction Da along the gas turbine axis Ar, and a plurality of compressor rotor blade rows 10 attached to the compressor rotor shaft 9. Yes. The plurality of compressor rotor cascades 10 are arranged in the gas turbine axial direction Da. Each compressor moving blade row 10 is composed of a plurality of moving blades arranged in the circumferential direction Dc. A compressor stationary blade row 8 is disposed on each downstream side of the plurality of compressor moving blade rows 10. Each of the compressor vane rows 8 is fixed inside the compressor casing 7. Each compressor stationary blade row 8 is composed of a plurality of stationary blades arranged in the circumferential direction Dc.

タービン4は、ガスタービン軸線Arを中心として回転するタービンロータ11と、タービンロータ11を回転可能に覆うタービン車室12と、複数のタービン静翼列13と、を有している。タービンロータ11は、ガスタービン軸線Arに沿ってガスタービン軸線方向Daに延びるタービンロータ軸14と、タービンロータ軸14に取り付けられている複数のタービン動翼列15と、を有している。   The turbine 4 includes a turbine rotor 11 that rotates about a gas turbine axis Ar, a turbine casing 12 that rotatably covers the turbine rotor 11, and a plurality of turbine stationary blade rows 13. The turbine rotor 11 includes a turbine rotor shaft 14 extending in the gas turbine axial direction Da along the gas turbine axis Ar, and a plurality of turbine rotor blade rows 15 attached to the turbine rotor shaft 14.

複数のタービン動翼列15は、ガスタービン軸線方向Daに並んでいる。各々のタービン動翼列15は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼で構成される。複数のタービン動翼列15の各上流側には、タービン静翼列13が配置されている。各々のタービン静翼列13は、タービン車室12の内側に固定されている。各々のタービン静翼列13は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数のタービン静翼5で構成されている。   The plurality of turbine rotor blade rows 15 are arranged in the gas turbine axial direction Da. Each of the turbine rotor blade rows 15 includes a plurality of rotor blades arranged in the circumferential direction Dc. A turbine stationary blade row 13 is arranged on each upstream side of the plurality of turbine blade rows 15. Each turbine stationary blade row 13 is fixed inside the turbine casing 12. Each turbine stationary blade row 13 is composed of a plurality of turbine stationary blades 5 arranged in the circumferential direction Dc.

ガスタービン1は、さらに、ガスタービン軸線Arを中心として筒状の中間車室16を備えている。中間車室16は、ガスタービン軸線方向Daで、圧縮機車室7とタービン車室12との間に配置されている。圧縮機車室7、中間車室16、タービン車室12は、互いに接続されてガスタービン車室21を成している。圧縮機ロータ6とタービンロータ11とは、同一ガスタービン軸線Ar上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ20を成している。ガスタービンロータ20には、例えば、発電機GENのロータが接続されている。   The gas turbine 1 further includes a cylindrical intermediate casing 16 centered on the gas turbine axis Ar. The intermediate casing 16 is disposed between the compressor casing 7 and the turbine casing 12 in the gas turbine axial direction Da. The compressor casing 7, the intermediate casing 16, and the turbine casing 12 are connected to each other to form a gas turbine casing 21. The compressor rotor 6 and the turbine rotor 11 are located on the same gas turbine axis Ar, and are connected to each other to form a gas turbine rotor 20. For example, a rotor of a generator GEN is connected to the gas turbine rotor 20.

燃焼器3は、圧縮機2で圧縮された圧縮空気Aに対して燃料Fを供給することで、高温・高圧の燃焼ガスGを生成するものである。複数の燃焼器3は、周方向Dcに互いの間隔をあけて、中間車室16に固定されている。
図2に示すように、燃焼器3は、圧縮空気Aと共に燃料Fを噴射する燃料噴射器26と、燃料噴射器26を外周側から囲う内筒17と、内筒17の下流側に接続されてさらに下流側に延びる尾筒18(燃焼器用尾筒)と、を有している。尾筒18は、高温高圧の燃焼ガスGをタービン車室12内の燃焼ガス通路22に送る。
The combustor 3 generates high-temperature and high-pressure combustion gas G by supplying fuel F to the compressed air A compressed by the compressor 2. The plurality of combustors 3 are fixed to the intermediate casing 16 at intervals in the circumferential direction Dc.
As shown in FIG. 2, the combustor 3 is connected to the fuel injector 26 that injects the fuel F together with the compressed air A, the inner cylinder 17 that surrounds the fuel injector 26 from the outer peripheral side, and the downstream side of the inner cylinder 17. And a transition piece 18 (combustor transition piece) extending further downstream. The transition piece 18 sends the high-temperature and high-pressure combustion gas G to the combustion gas passage 22 in the turbine casing 12.

燃料噴射器26は、燃焼器軸線Ac上に配置されているパイロットバーナ27と、燃焼器軸線Acを中心とする周方向(以下、燃焼器周方向Dccと呼ぶ。)に等間隔で配置されている複数のメインバーナ28と、筒状のバーナ保持筒29と、中間車室16に取り付けられる燃焼器トップフランジ30と、燃焼器トップフランジ30に固定されているノズル基台31と、を有している。なお、以下では、燃焼器軸線Acが延びる方向を燃焼器軸線方向Dacとする。   The fuel injectors 26 are disposed at equal intervals in a pilot burner 27 disposed on the combustor axis Ac and in a circumferential direction around the combustor axis Ac (hereinafter referred to as a combustor circumferential direction Dcc). A plurality of main burners 28, a cylindrical burner holding cylinder 29, a combustor top flange 30 attached to the intermediate casing 16, and a nozzle base 31 fixed to the combustor top flange 30. ing. Hereinafter, the direction in which the combustor axis Ac extends is referred to as a combustor axis direction Dac.

パイロットバーナ27は、燃焼器軸線方向Dacに延びるパイロットノズル33を有している。パイロットノズル33の基端は、ノズル基台31に固定されている。メインバーナ28は、燃焼器軸線方向Dacに延びるメインノズル34を有している。メインノズル34の基端は、ノズル基台31に固定されている。
バーナ保持筒29は、パイロットバーナ27及び複数のメインバーナ28の外周側を覆っている。バーナ保持筒29は、ノズル基台31に固定されている。
燃焼器トップフランジ30は、ノズル基台31から燃焼器軸線Acに対する放射方向に張り出している。燃焼器トップフランジ30は、燃焼器軸線Ac周りに環状を成している。
The pilot burner 27 has a pilot nozzle 33 extending in the combustor axial direction Dac. The base end of the pilot nozzle 33 is fixed to the nozzle base 31. The main burner 28 has a main nozzle 34 extending in the combustor axial direction Dac. The base end of the main nozzle 34 is fixed to the nozzle base 31.
The burner holding cylinder 29 covers the outer peripheral sides of the pilot burner 27 and the plurality of main burners 28. The burner holding cylinder 29 is fixed to the nozzle base 31.
The combustor top flange 30 protrudes from the nozzle base 31 in a radial direction with respect to the combustor axis Ac. The combustor top flange 30 has an annular shape around the combustor axis Ac.

中間車室16の外周側であって、中間車室16に外周面に沿った領域には、図示されていないが、複数の燃焼器3に燃料Fを供給する複数の燃料配管や、冷却媒体をガスタービン1中で高温の燃焼ガスGに接する高温部品に供給する複数の冷却媒体配管等が設けられている。   A plurality of fuel pipes for supplying fuel F to the plurality of combustors 3 and a cooling medium are not shown in the region along the outer peripheral surface of the intermediate casing 16 on the outer peripheral side of the intermediate casing 16. Are provided with a plurality of cooling medium pipes or the like for supplying high-temperature components in contact with the high-temperature combustion gas G in the gas turbine 1.

図3に示すように、尾筒18は、燃焼器軸線方向Dacの下流側に向かうにしたがって漸次縮径する円筒形状をなしている尾筒本体36と、尾筒本体36に設けられた複数の温度センサ40と、を備えている。温度センサ40は、二種類の金属線の先端同士を接触させて回路を作り、接合点(測定点)に発生する熱起電力を通じて温度差を測定する熱電対である。   As shown in FIG. 3, the transition piece 18 includes a transition piece main body 36 having a cylindrical shape that gradually decreases in diameter toward the downstream side in the combustor axial direction Dac, and a plurality of transition pieces provided on the transition piece main body 36. And a temperature sensor 40. The temperature sensor 40 is a thermocouple that makes a circuit by bringing the tips of two kinds of metal wires into contact with each other and measures a temperature difference through a thermoelectromotive force generated at a junction (measurement point).

各々の温度センサ40は、温度を測定する箇所である測定点41と、第一金属線部42と第二金属線部43(図5参照)と、を有している。測定点41は、第一金属線部42と第二金属線部43との接合点である。
複数の測定点41は、尾筒本体36に設けられる複数の測定線L上に燃焼器軸線方向Dacに間隔をあけて設けられている。測定線Lは、尾筒本体36の外面上で燃焼器軸線方向Dacに延びる仮想線である。測定線Lは、燃焼器軸線Acを中心とする燃焼器周方向Dccに等間隔となるように設定されている。測定線Lの本数は、メインノズル34の数に対応している。
Each temperature sensor 40 includes a measurement point 41 that is a location for measuring temperature, a first metal wire portion 42, and a second metal wire portion 43 (see FIG. 5). The measurement point 41 is a joint point between the first metal wire portion 42 and the second metal wire portion 43.
The plurality of measurement points 41 are provided on the plurality of measurement lines L provided on the transition piece main body 36 at intervals in the combustor axial direction Dac. The measurement line L is a virtual line extending in the combustor axial direction Dac on the outer surface of the transition piece main body 36. The measurement lines L are set to be equally spaced in the combustor circumferential direction Dcc with the combustor axis Ac as the center. The number of measurement lines L corresponds to the number of main nozzles 34.

測定点41の燃焼器軸線方向Dacでの間隔は、燃焼器周方向Dccに隣り合う測定線L同士の間隔と同程度とすることが好ましい。これにより、燃焼器周方向Dccに隣り合う測定点41同士の間隔と、燃焼器軸線方向Dacに隣り合う測定点41同士の間隔が同程度となる。これにより、測定点41が、尾筒本体36の外面上に均等に配置される。   It is preferable that the interval between the measurement points 41 in the combustor axial direction Dac is approximately the same as the interval between the measurement lines L adjacent in the combustor circumferential direction Dcc. Thereby, the space | interval of the measurement points 41 adjacent to the combustor circumferential direction Dcc and the space | interval of the measurement points 41 adjacent to the combustor axial direction Dac become comparable. As a result, the measurement points 41 are evenly arranged on the outer surface of the transition piece main body 36.

図4に示すように、尾筒本体36の内面には、遮熱コーティング(TBC,Thermal Barrier Coating)が施されている。具体的には、尾筒本体36は、耐熱合金によって形成されている母材37と、遮熱コーティング層38とから形成されている。遮熱コーティング層38は、母材37との密着性および耐酸化性を向上するための金属製のボンドコート層と、遮熱性を向上するセラミックス製のトップコート層とから形成されている。   As shown in FIG. 4, the inner surface of the transition piece main body 36 is provided with a thermal barrier coating (TBC, Thermal Barrier Coating). Specifically, the transition piece main body 36 is formed of a base material 37 formed of a heat resistant alloy and a thermal barrier coating layer 38. The thermal barrier coating layer 38 is formed of a metal bond coat layer for improving adhesion to the base material 37 and oxidation resistance, and a ceramic top coat layer for improving thermal barrier properties.

温度センサ40の測定点41は、遮熱コーティング層38の表面に形成されている。測定点41の形成位置は、これに限ることはなく、例えば、遮熱コーティング層38の内部でもよいし、遮熱コーティング層38の裏面(表面と反対側の面)でもよい。   The measurement point 41 of the temperature sensor 40 is formed on the surface of the thermal barrier coating layer 38. The formation position of the measurement point 41 is not limited to this, and may be, for example, the inside of the thermal barrier coating layer 38 or the back surface (surface opposite to the front surface) of the thermal barrier coating layer 38.

次に、温度センサ40の詳細について説明する。
図5に示すように、温度センサ40の複数の測定点41は、測定線Lに沿って配置されている。第一金属線部42は、測定線L上に延在している。第二金属線部43は、各々の測定点41から測定線Lと交差する方向に延在した後、測定線Lに沿って延在している。即ち、複数の温度センサ40では、複数の測定点41に対して第一金属線部42は共通である。
Next, details of the temperature sensor 40 will be described.
As shown in FIG. 5, the plurality of measurement points 41 of the temperature sensor 40 are arranged along the measurement line L. The first metal wire portion 42 extends on the measurement line L. The second metal line portion 43 extends along the measurement line L after extending from each measurement point 41 in a direction intersecting the measurement line L. That is, in the plurality of temperature sensors 40, the first metal wire portion 42 is common to the plurality of measurement points 41.

第一金属線部42及び第二金属線部43の線幅は、例えば、250μmとすることができる。また、第一金属線部42及び第二金属線部43の厚さは、例えば、25μmとすることができる。
第一金属線部42及び第二金属線部43を構成する金属としては、高温測定に適した白金や、白金ロジウム合金を用いることが好ましい。
The line widths of the first metal line portion 42 and the second metal line portion 43 can be set to 250 μm, for example. Moreover, the thickness of the 1st metal wire part 42 and the 2nd metal wire part 43 can be 25 micrometers, for example.
As a metal constituting the first metal wire portion 42 and the second metal wire portion 43, it is preferable to use platinum or a platinum rhodium alloy suitable for high temperature measurement.

図6に示すように、温度センサ40の測定点41が配置される測定線Lの燃焼器軸線Acを中心とする周方向の位置(図6の三角印)は、メインノズル34の周方向の位置に対応している。即ち、8本の測定線Lは、8つのメインノズル34と燃焼器周方向Dccの位置が同じとなるように設定される。
図7は、横軸を尾筒18の燃焼器周方向Dccの角度、縦軸をメタル温度とした、尾筒18の燃焼器周方向Dccのメタル温度を示すグラフである。図7中のI〜VIIIのローマ数字は、図6のI〜VIIIのローマ数字と対応している。
ここで、図7に示すように、尾筒18の燃焼器周方向Dccのメタル温度は、メインノズル34の燃焼器周方向Dccの位置に対応して変化している。尾筒18の燃焼器周方向Dccのメタル温度は、メインノズル34が配置されている位置が高くなっている。尾筒18の燃焼器周方向Dccのメタル温度の高い位置は、メインノズル34が設置されている位置と一致している。
As shown in FIG. 6, the circumferential position around the combustor axis Ac of the measurement line L where the measurement point 41 of the temperature sensor 40 is arranged (triangle mark in FIG. 6) is the circumferential position of the main nozzle 34. Corresponds to the position. That is, the eight measurement lines L are set so that the positions of the eight main nozzles 34 and the combustor circumferential direction Dcc are the same.
FIG. 7 is a graph showing the metal temperature in the combustor circumferential direction Dcc of the tail cylinder 18 with the horizontal axis representing the angle in the combustor circumferential direction Dcc of the tail cylinder 18 and the vertical axis representing the metal temperature. The Roman numerals I to VIII in FIG. 7 correspond to the Roman numerals I to VIII in FIG.
Here, as shown in FIG. 7, the metal temperature in the combustor circumferential direction Dcc of the transition piece 18 changes corresponding to the position of the main nozzle 34 in the combustor circumferential direction Dcc. The metal temperature in the combustor circumferential direction Dcc of the transition piece 18 is higher at the position where the main nozzle 34 is disposed. The position where the metal temperature in the combustor circumferential direction Dcc of the transition piece 18 is high coincides with the position where the main nozzle 34 is installed.

具体的には、メインノズル34(I)に対応する位置(尾筒18の頂部を0°した場合の22.5°の位置)のメタル温度が高くなっており、同様に、メインノズル34(II)に対応する位置、メインノズル34(III)に対応する位置、メインノズル34(IV)に対応する位置、メインノズル34(V)に対応する位置、メインノズル34(VII)に対応する位置、メインノズル34(VIII)に対応する位置の温度が高くなっている。
測定線Lの燃焼器周方向Dccでの位置、即ち、温度センサ40の測定点41が配置される燃焼器周方向Dccでの位置は、メインノズル34の燃焼器周方向Dccでの位置と一致している。
Specifically, the metal temperature at the position corresponding to the main nozzle 34 (I) (the position of 22.5 ° when the top of the transition piece 18 is 0 °) is high, and similarly, the main nozzle 34 ( II), a position corresponding to the main nozzle 34 (III), a position corresponding to the main nozzle 34 (IV), a position corresponding to the main nozzle 34 (V), and a position corresponding to the main nozzle 34 (VII). The temperature at the position corresponding to the main nozzle 34 (VIII) is high.
The position of the measurement line L in the combustor circumferential direction Dcc, that is, the position in the combustor circumferential direction Dcc where the measurement point 41 of the temperature sensor 40 is disposed is the same as the position of the main nozzle 34 in the combustor circumferential direction Dcc. I'm doing it.

複数の温度センサ40は、図示しない測定器と接続されている。使用者は、測定器を介して、複数の温度センサ40によって測定される尾筒18のメタル温度を把握することができる。   The plurality of temperature sensors 40 are connected to a measuring instrument (not shown). The user can grasp the metal temperature of the transition piece 18 measured by the plurality of temperature sensors 40 via the measuring device.

次に、尾筒18の製造方法について説明する。
本実施形態の尾筒18の製造方法は、尾筒本体36を製造する尾筒本体製造工程と、温度センサ40を形成する温度センサ形成工程と、を有している。
温度センサ形成工程では、温度センサ40は、第一金属線部42、及び第二金属線部43を直接描画する描画装置を用いて形成することができる。描画装置は、線状の金属を連続的に配置することができる装置、例えば、溶接ロボットや、金属用3D(三次元)プリンタを採用することができる。LMD(レーザ・メタル・デポジション、Laser Metal Deposition、以下LMDと呼ぶ。)装置などの溶接装置も採用することができる。
温度センサ形成工程では、温度センサ40を構成する第一金属線部42及び第二金属線部43が、尾筒本体36上に直接描画される。
Next, a method for manufacturing the transition piece 18 will be described.
The method for manufacturing the transition piece 18 of this embodiment includes a transition piece body manufacturing process for manufacturing the transition piece body 36 and a temperature sensor forming process for forming the temperature sensor 40.
In the temperature sensor forming step, the temperature sensor 40 can be formed by using a drawing apparatus that directly draws the first metal wire portion 42 and the second metal wire portion 43. As the drawing device, a device capable of continuously arranging linear metals, for example, a welding robot or a metal 3D (three-dimensional) printer can be employed. A welding apparatus such as an LMD (Laser Metal Deposition, Laser Metal Deposition, hereinafter referred to as LMD) apparatus can also be employed.
In the temperature sensor forming step, the first metal wire portion 42 and the second metal wire portion 43 constituting the temperature sensor 40 are directly drawn on the tail tube main body 36.

次に、本実施形態のガスタービン1の動作及び作用について説明する。
圧縮機2は、外気Aoを吸い込んでこれを圧縮する。圧縮機2で圧縮された空気は、燃焼器3のメインバーナ28及びパイロットバーナ27内に導かれる。メインバーナ28及びパイロットバーナ27には、燃料供給源から燃料が供給される。メインバーナ28は、燃料と空気と予混合した予混合気体を、
尾筒18内に噴出する。予混合気体は、尾筒18内で予混合燃焼する。また、パイロットバーナ27は、尾筒18内に、燃料と空気とをそれぞれ噴出する。この燃料は、尾筒18内で拡散燃焼または予混合燃焼する。尾筒18内での燃料の燃焼で発生した高温高圧の燃焼ガスGは、タービン4の燃焼ガス通路22内に導かれ、タービンロータ11を回転させる。
Next, the operation and action of the gas turbine 1 of the present embodiment will be described.
The compressor 2 sucks outside air Ao and compresses it. The air compressed by the compressor 2 is guided into the main burner 28 and the pilot burner 27 of the combustor 3. Fuel is supplied to the main burner 28 and the pilot burner 27 from a fuel supply source. The main burner 28 is a premixed gas premixed with fuel and air.
It ejects into the tail cylinder 18. The premixed gas is premixed and combusted in the transition piece 18. The pilot burner 27 ejects fuel and air into the tail cylinder 18. This fuel is subjected to diffusion combustion or premixed combustion in the transition piece 18. The high-temperature and high-pressure combustion gas G generated by the combustion of fuel in the tail cylinder 18 is guided into the combustion gas passage 22 of the turbine 4 to rotate the turbine rotor 11.

上記実施形態によれば、尾筒18の外面上に複数の温度センサ40を設けることによって、尾筒18の詳細な温度監視が可能となる。具体的には、複数の測定点41によって面としての温度分布の把握が可能となる。これにより、尾筒18の材料劣化に起因した機能の喪失、並びに、被覆の剥がれ、又は、亀裂、又は、破損の進行状況の把握が可能となり、寿命予測精度を向上させることができる。   According to the embodiment, by providing the plurality of temperature sensors 40 on the outer surface of the transition piece 18, detailed temperature monitoring of the transition piece 18 becomes possible. Specifically, the temperature distribution as a surface can be grasped by the plurality of measurement points 41. As a result, it is possible to grasp the progress of the loss of function due to material deterioration of the transition piece 18 and the peeling of the coating, cracks, or breakage, and the life prediction accuracy can be improved.

また、温度センサ40の測定点41が配置される測定線Lの燃焼器周方向Dccの位置がメインノズル34の燃焼器周方向Dccの位置に対応していることによって、より高温部分の温度測定が可能となる。即ち、より高温に曝されて寿命に影響を与える部位の温度を管理することができる。   Further, the position in the combustor circumferential direction Dcc of the measurement line L where the measurement point 41 of the temperature sensor 40 is arranged corresponds to the position of the main nozzle 34 in the combustor circumferential direction Dcc. Is possible. That is, the temperature of a part that is exposed to a higher temperature and affects the life can be managed.

また、温度センサ40を描画装置を用いて尾筒18に直接描画することによって、温度センサ40を有する尾筒18の薄型化が可能となる。また、複数の温度センサ40を容易に形成することができる。また、温度センサ40を構成する第一金属線部42、第二金属線部43の幅を細くすることができる。
また、複数の測定点41に対して第一金属線部42を共通とすることによって、温度センサ40に必要なスペースを少なくすることができる。
In addition, by directly drawing the temperature sensor 40 on the transition piece 18 using a drawing apparatus, it is possible to reduce the thickness of the transition piece 18 having the temperature sensor 40. Moreover, the several temperature sensor 40 can be formed easily. Moreover, the width | variety of the 1st metal wire part 42 and the 2nd metal wire part 43 which comprises the temperature sensor 40 can be made thin.
Further, by making the first metal wire portion 42 common to the plurality of measurement points 41, the space required for the temperature sensor 40 can be reduced.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、温度センサ40として熱電対を採用したが、これに限らず、尾筒18の面上に配置できるものであれば周知のいかなるものであっても良い。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. .
In the above-described embodiment, a thermocouple is used as the temperature sensor 40. However, the present invention is not limited to this, and any known device may be used as long as it can be disposed on the surface of the tail tube 18.

1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
6 圧縮機ロータ
9 圧縮機ロータ軸
11 タービンロータ
14 タービンロータ軸
17 内筒
18 尾筒
20 ガスタービンロータ
21 ガスタービン車室
26 燃料噴射器
27 パイロットバーナ
28 メインバーナ
33 パイロットノズル
34 メインノズル
36 尾筒本体
37 母材
38 遮熱コーティング層
40 温度センサ
41 測定点
42 第一金属線部
43 第二金属線部
A 圧縮空気
Ac 燃焼器軸線(軸線)
Ar ガスタービン軸線
Da ガスタービン軸線方向
Dac 燃焼器軸線方向(軸線方向)
Dc 周方向
Dcc 燃焼器周方向(周方向)
Dr 径方向
G 燃焼ガス
L 測定線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 6 Compressor rotor 9 Compressor rotor shaft 11 Turbine rotor 14 Turbine rotor shaft 17 Inner cylinder 18 Tail cylinder 20 Gas turbine rotor 21 Gas turbine casing 26 Fuel injector 27 Pilot burner 28 Main burner 33 Pilot nozzle 34 Main nozzle 36 Cylinder body 37 Base material 38 Thermal barrier coating layer 40 Temperature sensor 41 Measurement point 42 First metal wire portion 43 Second metal wire portion A Compressed air Ac Combustor axis (axis)
Ar Gas turbine axis Da Gas turbine axis direction Dac Combustor axis direction (axis direction)
Dc circumferential direction Dcc combustor circumferential direction (circumferential direction)
Dr radial direction G combustion gas L measurement line

Claims (4)

軸線に沿って延びるパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの外周側で周方向に間隔をあけて複数が設けられて、前記軸線方向に延びるメインノズルと、
前記パイロットノズルと前記メインノズルとを外周側から囲う内筒と、を備える燃焼器に設けられ、前記内筒の下流側に接続されてさらに下流側に延びる燃焼器用尾筒であって、
前記軸線に沿う筒状をなす尾筒本体と、
前記尾筒本体の外面上で前記軸線方向に延びる測定線上に間隔をあけて設けられた複数の測定点を有する温度センサと、を備える燃焼器用尾筒。
A pilot nozzle extending along an axis;
A plurality of main nozzles that are provided in the circumferential direction on the outer circumferential side of the pilot nozzle and that extend in the axial direction.
A combustor tail cylinder that is provided in a combustor including an inner cylinder that surrounds the pilot nozzle and the main nozzle from the outer peripheral side, and that is connected to a downstream side of the inner cylinder and extends further downstream;
A tail tube main body having a cylindrical shape along the axis;
And a temperature sensor having a plurality of measurement points provided at intervals on a measurement line extending in the axial direction on the outer surface of the tail cylinder body.
前記測定線の周方向の位置は、前記メインノズルの周方向の位置に対応している請求項1に記載の燃焼器用尾筒。   The combustor tail cylinder according to claim 1, wherein a circumferential position of the measurement line corresponds to a circumferential position of the main nozzle. 軸線に沿って延びるパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの外周側で周方向にあけて複数が設けられて、前記軸線方向に延びるメインノズルと、
前記パイロットノズルと前記メインノズルとを外周側から囲う内筒と、
請求項1又は請求項2に記載の燃焼器用尾筒と、を備える燃焼器。
A pilot nozzle extending along an axis;
A plurality of nozzles provided in the circumferential direction on the outer peripheral side of the pilot nozzle, and a main nozzle extending in the axial direction;
An inner cylinder surrounding the pilot nozzle and the main nozzle from the outer peripheral side;
A combustor comprising the combustor tail cylinder according to claim 1 or 2.
請求項1又は請求項2に記載の燃焼器用尾筒の製造方法であって、
描画装置を用いて前記尾筒に前記温度センサを直接描画する燃焼器用尾筒の製造方法。
A method for manufacturing a combustor tail cylinder according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a combustor tail cylinder, in which the temperature sensor is directly depicted on the tail cylinder using a drawing apparatus.
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