GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機モデル性能試験

高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.

日本機械学会第9回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集,No.04-2, p.273 - 276, 2004/06

GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機の設計にあたっては、空力性能向上及び磁気軸受支持軸系振動特性の向上を目指すうえで必要となる各技術課題を解決できるように、設計上の工夫を提案した。GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機の効率向上のため、動翼チップクリアランスを約1mmに低減する設計評価手法を開発し、実機の1/3スケール、4段の圧縮機モデルによる空力性能試験により検証する。運転中のチップクリアランスが約0.4mmになるように、解析により運転中の動翼チップクリアランスを評価するとともに、光学式センサーにより計測した。これにより、定格回転数10800rpmにおけるヘリウムガス中での空力性能試験に成功した。圧縮機モデルの断熱効率と圧力比の流量特性を、ヘリウムガス圧力を0.196から0.883MPaまで変化させて計測した。試験の結果、設計圧力比における断熱効率が約84%となり、設計値を満足することがわかった。これにより、GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機においては、設計どおり90%以上の効率を達成できる見通しを得ることができた。なお、本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。

高温ガス炉用ヘリウムガスタービンの空力設計に関する検討; ガスタービン設計条件の影響に関する検討

内海 亮二*; 武藤 康; 石山 新太郎

JAERI-Tech 99-016, 155 Pages, 1999/03

JAERI-Tech-99-016.pdf:5.86MB

高温ガス炉ガスタービン発電システムのタービン及び圧縮機につき、Craig,Cox & Wilson及びKoch,Smith & Wilsonのモデルに基づく設計・性能推定プログラムを作成した。それらを用いて、システムの出力(流量)と作動ガス圧力を系統的に変えた3600rpm一軸式ガスタービンの概略設計検討を実施し、これらによる形状や性能の変化を明らかにした。また空力的・強度的に妥当な設計が可能となる出力と圧力の範囲が存在することを明らかにした。ただし本検討は軸受や軸系の技術的成立性について考慮しておらず、今後これらの面から、現存技術で設計が成立するための技術の見極めが必要であると思われる。一軸式では設計が困難な小出力・高圧の設計条件に対する対応策として、発電端出力100MWe、入口圧力6MPaの二軸式ガスタービンの計画を実施し、成立性が高く、かつ高効率の設計を得た。このケースでは、磁気軸受も現在の設計技術にて設計が可能と考えられる。