CH708976A2 - Turbomaschinen-Kaltspaltjustage. - Google Patents

Abstract

Geschaffen ist ein System und Verfahren zum Justieren von Rotor-Stator-Spalten sowie eine Turbomaschine, die das System und Verfahren verwendet. Erfindungsgemäss wird eine Turbomaschine, die einen Stator (220, 240) mit einer oberen und einer unteren Statorgehäusehälfte (220, 240) enthält, und ein Rotor (120) zusammengebaut, der im Innern des Stators (220, 240) angeordnet ist. Ein Kaltspalt zwischen dem Rotor (120) und dem Stator (220, 240) wird an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten mittels eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems ermittelt. Jeder der Spaltmesspunkte ist von jeweils anderen Spaltmesspunkten axial beabstandet. Der Kaltspalt zwischen dem Rotor (120) und dem Stator (220, 240) wird auf der Grundlage der ermittelten Kaltspalte durch Verschieben der oberen Statorgehäusehälfte (220) oder der unteren Statorgehäusehälfte (240) in Bezug auf einen Unterbau (110) justiert, so dass dadurch eine Gestalt der oberen Statorgehäusehälfte (220) oder der unteren Statorgehäusehälfte (240) verändert wird, um eine Position des Rotors (120) im Innern des Stators (220, 240) unterzubringen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft allgemein Turbomaschinen, wie beispielsweise Dampf- und Gasturbinen, und speziell ein System und ein Verfahren zur Justage von Kaltspalten zwischen rotierenden Turbinenschaufelspitzen und ihrem umgebenden Gehäuse vor Ort.

[0002] Turbomaschinen, z.B. Gas- und Dampfturbinen, enthalten gewöhnlich einen zentrisch angeordneten Rotor, der sich in einem Stator dreht. Ein Arbeitsfluid strömt durch eine oder mehrere Reihen von um den Umfang angeordneten rotierenden Schaufeln, die sich von der Rotorwelle aus radial nach aussen erstrecken. Das Fluid verleiht der Welle Energie, die genutzt wird, um eine Last, wie beispielsweise einen Stromgenerator oder Verdichter, anzutreiben.

[0003] Für einen maximal effizienten Betrieb der Turbomaschine sind enge Dichtungsspalte zwischen radial aussen liegenden Spitzen der rotierenden Laufschaufeln und stationären Mänteln an einer Innenseite des Stators erforderlich. Je kleiner der Spalt zwischen den Rotorschaufeln und der Innenfläche des Stators ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Fluidleckage über Schaufelspitzen. Solche Fluidleckagen können dazu führen, dass Fluid eine Stufe von Schaufeln umgeht, mit der Folge einer Verringerung des Wirkungsgrads.

[0004] Unterschiedliche Betriebsbedingungen können dazu führen, dass Schaufeln und andere Komponenten eine Wärmeausdehnung erfahren, die Änderungen des Schaufelspitzenspalts hervorrufen könnte. Die speziellen Wirkungen unterschiedlicher Betriebsbedingungen auf einen Laufschaufelspalt können sich in Abhängigkeit von der Art und der Konstruktion einer speziellen Turbomaschine unterscheiden. Beispielsweise können Spitzenspalte in Gasturbinenverdichtern deren Minimalwerte erreichen, wenn die Turbine heruntergefahren und gekühlt wird, wohingegen Spitzenspalte in Niederdruckdampfturbinen ihre Minimalwerte während eines Dauervolllastbetriebs erreichen können. Ein angemessener Dichtungsspalt während des Turbinenbetriebs hängt von einer angemessenen Justierung eines Dichtungskaltspalts während der Turbomaschinenmontage und einer Steuerung der relativen Rotor- und Statorpositionen ab.

[0005] Ein Verfahren zum Justieren relativer Rotor- und Statorpositionen und damit der massgebenden Spalte ist die Durchführung von iterativen Messungen und Justagen von Spalten bei abgenommenen Oberteilen und bei angebrachten Oberteilen. Während einer Turbinenmontage oder eines erneuten Zusammenbaus kann zuerst die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut werden, gefolgt von einem Platzieren des Rotors. Obwohl Rotor-Stator-Spalte in der unteren Hälfte vor einem Anbringen der oberen Hälfte (d.h. in dem Zustand «bei abgenommenen Oberteilen») gemessen werden können, kennzeichnen diese Werte möglicherweise nicht unmittelbar die Werte in der vollständig zusammengebauten Turbine (d.h. in dem Zustand «bei angebrachten Oberteilen»), da das Turbinengehäuse unterschiedlich gestützt ist, wenn die obere Gehäusehälfte des Stators an der unteren Gehäusehälfte angebracht ist. In dem Zustand bei angebrachten Oberteilen kann die Stützung von dem unteren Gehäusehälftenarm zu den oberen Gehäusehälftenarmen verschoben sein, es addiert sich das Gewicht der oberen Gehäusehälfte des Stators, und wenn die horizontale Verbindungsstelle verschraubt/verbolzt ist, versteift sich die Statorgesamtkonstruktion. Infolge dieser und andere Änderungen kann sich der Rotor-Stator-Spalt in den Zuständen bei angebrachten Oberteilen und bei abgenommenen Oberteilen um einen Faktor unterscheiden, der sich nicht ohne weiteres berechnen lässt. Häufig werden mehrere Iterationen durchgeführt, bei denen die obere Statorgehäusehälfte abgenommen und auf der Grundlage der Differenzen der Spalte bei angebrachten Oberteilen und bei abgenommenen Oberteilen in einer justierten Position wieder angebracht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0006] Ein erster Aspekt der Beschreibung schafft eine Turbomaschine, zu der gehören: ein Rotor, der mehrere Laufschaufelstufen aufweist, ein Stator, der den Rotor umgibt, wobei der Stator eine untere Statorgehäusehälfte und eine obere Statorgehäusehälfte aufweist, und ein vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem zum Ermitteln eines Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten. Jeder der mehreren Spaltmesspunkte ist an einer Position angeordnet, die von jedem anderen Spaltmesspunkt axial beabstandet ist. Entlang des Stators sind in axialer Richtung mehrere Verlagerungs-Einstellvorrichtungen voneinander beabstandet angeordnet, um eine Position der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau und ein Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Grundlage des Spalts zu verschieben, der durch das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem ermittelt ist.

[0007] Das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem kann enthalten: einen Spannungsabfallsensor, der in der unteren Statorgehäusehälfte oder der oberen Statorgehäusehälfte an einem Spaltmesspunkt eingesetzt ist, um einen Spannungsabfall an einem Spalt zwischen einer Spitze des Spannungsabfallsensors und einer Spitze einer Laufschaufel zu messen, wobei der Spannungsabfallsensor in der unteren Statorgehäusehälfte oder der oberen Statorgehäusehälfte so eingesetzt ist dass: der Spannungsabfallsensor mit der Rotorlaufschaufelspitze einer stromaufwärts gelegenen Stufe von Schaufeln axial fluchtend ausgerichtet ist, und der Spannungsabfallsensor in der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte so eingebettet ist, dass ein radial aussen liegender Rand des wenigstens einen Sensors mit der Innenfläche der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte im Wesentlichen bündig ist.

[0008] Das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem kann ferner eine Lasermesseinrichtung enthalten, die abnehmbar befestigt ist an: einer Laufschaufel in einer letzten Endschaufelstufe, wobei die Lasermesseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Spitze der Laufschaufel und der Innenfläche der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte, der Rotor und die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut sind, oder einem Leitapparatring oder einer Leitapparatabdeckung, wobei die Lasermesseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen einer radial innenliegenden Spitze eines Leitapparats und dem Rotor zu messen.

[0009] Weiter können die mehreren Spaltmesspunkte der Turbomaschine zwischen zwei und fünf axial beabstandete Spaltmesspunkte beinhalten.

[0010] Die mehreren Verlagerungs-Einstellvorrichtungen jeder der oben erwähnten Turbomaschinen können an einer horizontalen Verbindungsstelle zwischen der oberen Statorgehäusehälfte und der unteren Statorgehäusehälfte angeordnet sein.

[0011] Wenigstens einer der mehreren Spaltmesspunkte jeder der oben erwähnten Turbomaschinen kann an einer Unterseite der unteren Statorgehäusehälfte angeordnet sein.

[0012] Jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen kann ferner beinhalten: eine Spannschraube, eine Stellschraube oder eine Haltevorrichtung, wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtung en zusätzlich ein Verriegelungsmittel aufweist, das auf einem Epoxidharz oder einem Bindemittel basiert.

[0013] Jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen jeder der oben erwähnten Turbomaschinen kann ferner wenigstens einen hydraulischen Zylinder oder einen pneumatischen Zylinder aufweisen, wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen ausserdem ein Ventil enthält, um eine Position der Verlagerungs-Einstellvorrichtung zu verriegeln.

[0014] Ein zweiter Aspekt der Beschreibung schafft ein Verfahren zur Justage von Rotor-Stator-Spalten, mit den Schritten: Zusammenbauen einer Turbomaschine, die einen Stator mit einer unteren Statorgehäusehälfte und einer oberen Statorgehäusehälfte aufweist, und eines Rotors, der im Innern des Stators angeordnet ist; Ermitteln eines Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten mittels eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems, wobei jeder der Spaltmesspunkte von jeweils anderen Spaltmesspunkten axial beabstandet ist; und Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem der mehreren Spaltmesspunkte auf der Grundlage der ermittelten Kaltspalte. Die Justage beinhaltet ein Verändern einer Gestalt der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte durch Verschieben der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau, um eine Position des Rotors im Innern des Stators unterzubringen.

[0015] Das Verfahren kann ausserdem enthalten: nach dem Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator erneutes Ermitteln des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem der mehreren Spaltmesspunkte; und, falls die erneute Ermittlung anzeigt, dass der Kaltspalt nicht einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, erneutes Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator, wobei das erneute Justieren ein Verwenden einer Verlagerungs-Einstellvorrichtung beinhaltet, um die obere Statorgehäusehälfte oder die untere Statorgehäusehälfte in Bezug auf den Unterbau auf der Grundlage der von neuem ermittelten Kaltspalte zu verschieben, um dadurch die Form der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte zu verändern, um die Position des Rotors im Innern des Stators unterzubringen.

[0016] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann ferner beinhalten, den Rotor im Innern des Stators bei einer Drehzahl von etwa 0,25 bis ungefähr 8 Umdrehungen pro Minute (U/Min) drehend anzutreiben, während die Kaltspalte zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem der mehreren Spaltmesspunkte ermittelt werden.

[0017] Jedes oben erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass das Ermitteln des Kaltspalts zusätzlich ein Verwenden eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems aufweist, das einen Spannungsabfallsensor enthält, der in der unteren Statorgehäusehälfte oder der oberen Statorgehäusehälfte an einem Spaltmesspunkt eingesetzt ist, um einen Spannungsabfall an einem Spalt zwischen einer Spitze des Sensors und einer Rotorlaufschaufelspitze zu messen, wobei der Spannungsabfallsensor mit einer stromaufwärts gelegenen Stufe von Schaufeln axial fluchtend ausgerichtet ist.

[0018] Jedes oben erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass das Ermitteln des Kaltspalts zusätzlich ein Verwenden eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems aufweist, das eine Lasermesseinrichtung enthält, die abnehmbar befestigt ist an: einer Laufschaufel in einer letzten Endschaufelstufe, um einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Rotorschaufelspitze und einer Innenfläche des Stators zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte, der Rotor und die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut sind, oder einem Leitapparatring oder einer Leitapparatabdeckung, um einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen einer radial innenliegenden Spitze eines Leitapparats und dem Rotor zu messen.

[0019] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann ferner enthalten: Entfernen der Lasermesseinrichtung von der Rotorschaufel, nachdem eine endgültige Anpassung durchgeführt ist.

[0020] Jedes oben erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass das Justieren ferner beinhaltet eine vertikale Position der Verlagerungs-Einstellvorrichtung zu justieren, wobei die Verlagerungs-Einstellvorrichtung aufweist: eine Spannschraube, eine Stellschraube, eine Haltevorrichtung, einen hydraulischen Zylinder oder einen pneumatischen Zylinder.

[0021] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann ferner enthalten: Verriegeln einer Position der Verlagerungs-Einstellvorrichtung nach dem Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator.

[0022] Ein dritter Aspekt der Beschreibung schafft ein System zum Justieren eines Rotor-Stator-Spalts in einer Turbomaschine, wobei das System aufweist: ein vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem zum Ermitteln eines Kaltspalts zwischen einem Rotor und einem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten, wobei der Stator eine untere Statorgehäusehälfte und eine obere Statorgehäusehälfte aufweist, und wobei der Rotor im Innern des Stators angeordnet ist, wobei das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem wenigstens einen Spannungsabfallsensor aufweist, der in der unteren Statorgehäusehälfte oder der oberen Statorgehäusehälfte an einem Spaltmesspunkt eingesetzt ist, um einen Spannungsabfall an einem Spalt zwischen einer Spitze des Spannungsabfallsensors und einer Rotorlaufschaufelspitze zu messen, und eine Computervorrichtung, die sich mit dem Spannungsabfallsensor in Signaldatenaustausch befindet. Die Computervorrichtung enthält einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch die Computervorrichtung die Computervorrichtung veranlassen, einen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Grundlage eines Signals zu ermitteln, das den Spannungsabfall kennzeichnet. Das System enthält ausserdem eine Verlagerungs-Einstellvorrichtung, die entlang des Stators angeordnet ist, um eine Position der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau und auf der Grundlage des ermittelten Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator zu verschieben, um dadurch den Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator mit Blick auf einen gewünschten Abstand zu justieren.

[0023] Das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem kann ferner eine Lasermesseinrichtung aufweisen, die abnehmbar befestigt ist an: einer Laufschaufel in einer letzten Endschaufelstufe, wobei die Lasermesseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Spitze der Laufschaufel und der Innenfläche der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte, der Rotor und die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut sind, oder einem Leitapparatring oder einer Leitapparatabdeckung, um einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen einer radial innenliegenden Spitze eines Leitapparats und dem Rotor zu messen, wobei die Lasermesseinrichtung mit der Computervorrichtung Signale austauscht.

[0024] Die mehreren Spaltmesspunkte können ferner zwischen zwei und fünf axial beabstandete Spaltmesspunkte beinhalten.

[0025] Die Verlagerungs-Einstellvorrichtung kann aufweisen: eine Spannschraube, eine Stellschraube, eine Haltevorrichtung, einen hydraulischen Zylinder oder einen pneumatischen Zylinder, wobei die Verlagerungs-Einstellvorrichtung eine Verriegelung enthält, um eine Position der Verlagerungs-Einstellvorrichtung zu fixieren, nachdem die Justage beendet ist.

[0026] Diese und andere Aspekte, Vorteile und hervorstechende Merkmale der Erfindung erschliessen sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleichartige Teile durchweg durch gleichartige Bezugszeichen bezeichnet sind, Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung einer oberen und unteren Gehäusehälfte eines Stators. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine geschnittene schematische Ansicht einer Turbomaschine. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine perspektivische teilweise aufgeschnittene Darstellung einer Dampfturbine. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Turbomaschine in dem Zustand bei abgenommenen Oberteilen gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Turbomaschine in dem Zustand bei angebrachten Oberteilen gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Justage von Rotor-Stator-Spalten in einer Turbomaschine gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt eine perspektivische partielle aufgeschnittene Ansicht einer Turbomaschine gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 8<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht einer Turbomaschine gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 9<SEP>zeigt eine Schnittansicht einer Turbomaschine mit einer Verlagerungs-Einstellvorrichtung, genommen senkrecht zu der Drehachse des Rotors, gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 10<SEP>zeigt eine partielle aufgeschnittene Ansicht einer Verlagerungs-Einstellvorrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 11 – 12<SEP>zeigen Schnittansichten eines Spannungsabfallsensors und eines Spaltsensorrückhalteelements gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 13<SEP>veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Lasermesseinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. <tb>Fig. 14<SEP>zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0028] Zumindest ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf deren Anwendung im Zusammenhang mit dem Betrieb einer Turbomaschine in Gestalt einer Dampfturbine beschrieben. Obwohl einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in Gestalt einer Dampfturbine veranschaulicht sind, versteht sich, dass die Ausführungen ebenso auf andere Turbomaschinen anwendbar sind, beispielsweise, jedoch ohne es darauf beschränken zu wollen, Gasturbinen. Weiter wird nachfolgend zumindest ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf eine nominale Abmessung und unter Verwendung eines Satzes nominaler Abmessungen beschrieben. Dem Fachmann sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung gleichermassen auf eine beliebige geeignete Turbine und/oder auf einen Generator anwendbar ist. Ausserdem sollte dem Fachmann einleuchten, dass die vorliegende Erfindung ebenso auf verschiedene Massstäbe der nominalen Abmessung und/oder der nominalen Abmessungen anwendbar ist.

[0029] Wie oben erwähnt, schaffen Aspekte der Erfindung ein System und ein Verfahren zur Justage von Rotor-Stator-Spalten sowie eine Turbomaschine, die Aspekte eines derartigen Systems verwendet, wie in Fig. 1 – 14 veranschaulicht.

[0030] Fig. 1 – 3 zeigen unterschiedliche Aspekte der (in Fig. 2 bezeichneten) Turbine 100 gemäss Ausführungsbeispielen der Offenbarung. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung eines äusseren Gehäuses des Stators 200, der eine obere Statorgehäusehälfte 220 und eine untere Statorgehäusehälfte 240 enthält. Die obere Statorgehäusehälfte 220 weist einen oberen Statorgehäusehälftenarm 222 auf; desgleichen weist die untere Statorgehäusehälfte 240 einen unteren Statorgehäusehälftenarm 242 auf. Wie in Fig. 2 gezeigt, umgibt der Stator 200 den Rotor 120, der um eine Längsachse 250 in dem Stator 200 rotiert. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann der Rotor 120 mehrere Stufen von Schaufeln 140 tragen (Fig. 3 ). Wie weiter in Fig. 2 gezeigt, kann die Turbine 100 ferner an einem Unterbau 110 zusammengebaut werden.

[0031] Die Turbine 100 kann zusammengebaut werden, indem zuerst die untere Statorgehäusehälfte 240 (Fig. 2 – 5 ) und der Unterbau 110 (Fig. 2 und 4 – 5 ) zusammengebaut werden, und anschliessend der Rotor 120 (Fig. 2 – 5 ) zusammengesetzt wird. Dies ist als der in Fig. 4 gezeigte Zustand «bei abgenommenen Oberteilen» bezeichnet, bei dem die untere Statorgehäusehälfte 240 und der Rotor zusammengebaut sind, jedoch die obere Statorgehäusehälfte 220 noch nicht zusammengebaut ist. An diesem Punkt können Spalte von dem Rotor zu der Statorgehäusehälfte 240 gemessen werden, jedoch kennzeichnen diese Werte die Werte in der vollständig zusammengebauten Turbine (d.h. in dem Zustand «bei angebrachten Oberteilen», siehe Fig. 5 ) nicht unmittelbar. Die obere Statorgehäusehälfte 220 kann anschliessend an der unteren Statorgehäusehälfte 240 (d.h. in dem Zustand «bei angebrachten Oberteilen» siehe Fig. 5 ) montiert werden. In einigen Turbinenkonstruktionen, insbesondere in einigen Hoch- und Mitteldruckturbinen, wechselt die strukturelle Stützung für die Turbine 100 bei dem Übergang von dem Zustand bei abgenommenen Oberteilen in den Zustand bei angebrachten Oberteilen während der Montage von dem unteren Gehäusehälftenarm 242 (Fig. 1 ) zu dem oberen Gehäusehälftenarm 222 (Fig. 1 ), und das Gewicht der oberen Gehäusehälfte 220 des Stators wird hinzugefügt. In dem allgemeineren Fall versteift sich die gesamte Konstruktion des Stators 200 (Fig. 1 ), wenn die obere Statorgehäusehälfte 220 und die untere Statorgehäusehälfte 240 an der horizontalen Verbindungsstelle 230 (Fig. 5 ) miteinander verschraubt/verbolzt werden. Infolge dieser und andere Änderungen kann der Rotor-Stator-Spalt in den Zuständen bei angebrachten Oberteilen und bei abgenommenen Oberteilen um einen Faktor differieren, der sich nicht ohne weiteres berechnen lässt.

[0032] Wie in Fig. 6 gezeigt, kann ein vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem 270 bereitgestellt sein, um einen Kaltspalt 310 zwischen dem Rotor 120 und einer Innenfläche 210 des Stators 200 an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten 260 oder 262 zu ermitteln (Fig. 8 ). Die Kaltspalte 310 können an den Spitzen von Schaufeln 140 an Spaltmesspunkten 260 oder an den Füssen von Leitapparaten 180 an Spaltmesspunkten 262 gemessen werden. Jeder der mehreren Spaltmesspunkte 260, 262 kann an einer Position angeordnet sein, die von jeweils anderen Spaltmesspunkten 260, 262 axial beabstandet ist. In vielfältigen Ausführungsbeispielen können zwischen zwei und fünf axial beabstandete Spaltmesspunkte 260, 262 vorgesehen sein. Beispielsweise sind in der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform drei axial beabstandete Spaltmesspunkte 260 und ein Spaltmesspunkt 262 bereitgestellt.

[0033] Mehrere Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 (Fig. 7 , 9 ) sind bereitgestellt, um eine Position der oberen Statorgehäusehälfte 220 oder der unteren Statorgehäusehälfte 240 in Bezug auf den Unterbau 110, wie in Fig. 6 gezeigt und wie durch das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem 270 (Fig. 6 ) bestimmt, auf der Grundlage des Spalts 310 zu verschieben. In einigen Ausführungsbeispielen können die mehreren Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 an der horizontalen Verbindungsstelle 230 zwischen der oberen Statorgehäusehälfte 220 und der unteren Statorgehäusehälfte 240 (Fig. 9 ) angeordnet sein. Insbesondere können Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 eine vertikale Bewegung der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte 220, 240 bereitstellen. Während die obere oder untere Statorgehäusehälfte 220, 240 vertikal verschoben wird, kann sich die obere oder untere Statorgehäusehälfte 220, 240 elastisch verformen, um zu der Einbauposition des Rotors 120 zu passen. Die Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 können im Wesentlichen mit Spaltmesspunkten 260, 262 axial fluchtend ausgerichtet sein, in vielfältigen Ausführungsbeispielen ist dies jedoch möglicherweise nicht der Fall. In Ausführungsbeispielen, bei denen beispielsweise ein Spaltmesspunkt 260, 262 zwischen zwei Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 axial angeordnet ist, können die Verlagerungs-Einstellvorrichtungen 280 justiert werden, so dass sich dadurch der Spalt 310 (Fig. 6 ) an dem Spaltmesspunkt 260, 262 verändert. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Verlagerungs-Einstellvorrichtung 280 auf einer Spannschraube (Fig. 10 ), einer Stellschraube, einer Haltevorrichtung, einem hydraulischen Zylinder oder einem pneumatischen Zylinder basieren, in weiteren Ausführungsbeispielen kann die Verlagerungsungseinstellvorrichtung280, wenn sie sich in ihrer endgültigen Stellung befindet, beispielsweise durch ein Epoxidharz oder Bindemittel, oder im Falle eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders, durch ein Ventil zur Verriegelung der Position der Verlagerungs-ungseinstellvorrichtung280, verriegelt werden.

[0034] Indem wieder Bezug auf Fig. 6 genommen wird, kann das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem 270 eine Sensor- oder Messeinrichtung enthalten, die an jedem der Spaltmesspunkte 260, 262 (Fig. 8 ) oder in deren Nähe angeordnet ist. Der Typ der Sensor- oder Messeinrichtung kann zum Teil von der Umgebung in der Turbine 100 in der Nähe eines speziellen Spaltmesspunkts 260, 262 abhängen.

[0035] Wenigstens ein Spaltsensor kann entweder in die untere Statorgehäusehälfte 240 (wie in Fig. 6 ) oder in die obere Statorgehäusehälfte 220 eingeführt werden, so dass er mit einem Spaltmesspunkt 260 im Wesentlichen axial fluchtend ausgerichtet ist (Fig. 8 ). In einem Ausführungsbeispiel kann ein Spannungsabfallsensor 300 genutzt werden, um einen Spaltspannungsabfall an einem Spalt 310 (Fig. 6 ) zwischen einer Spitze 302 des Spannungsabfallsensors 300 (Fig. 11 ) und der Spitze der Laufschaufel 140 (Fig. 3 ) zu messen. Wie in Fig. 11 gezeigt, kann der radial äusserste Punkt an der Schaufel 140 des Rotors 120 eine Laufschaufeldichtungszahnspitze 160 sein. Es können auch andere Arten von Sensoren, die gegenwärtig bekannt sind oder in der Zukunft entwickelt werden, verwendet werden.

[0036] Der Spannungsabfallsensor 300 kann in Fällen genutzt werden, in denen ein spezieller Spaltmesspunkt 260, 262 (Fig. 8 ) mit der Spitze der Laufschaufel 140 einer der trockenen, oder stromaufwärts gelegenen Stufen 122 von Schaufeln 140 axial fluchtend ausgerichtet ist (Fig. 3 ). Der Spannungsabfallsensor 300 kann in der oberen 220 oder unteren Gehäusehälfte 240 (Fig. 6 ) des Stators 200 so angeordnet sein, dass die Spitze 302 (Fig. 10 ) des Sensors 300 im Wesentlichen innerhalb der Aussenfläche des Turbinengehäuses angeordnet ist, wenn der Sensor 300 eingebaut ist. Die Spitze 302 des Sensors 300 kann entweder im Wesentlichen bündig mit der Innenfläche 210 des Stators 200 sein oder geringfügig von der Innenfläche 210 des Stators 200 zurückgenommen sein (Fig. 12 ). Es kann mehr als ein Spannungsabfallsensox 300 vorgesehen sein, falls mehr als ein Spaltmesspunkt 260, 262 mit einer stromaufwärts gelegenen Stufe 122 von Schaufeln 140 (Fig. 3 ) axial fluchtend ausgerichtet ist. In vielfältigen Ausführungsbeispielen können mehrere Spannungsabfallsensoren 300 in mehreren stromaufwärts gelegenen Stufen 122 von Schaufeln 140 vorgesehen sein.

[0037] Wie weiter in Fig. 11 gezeigt, kann der Spannungsabfallsensor 300 an dem Stator 200 befestigt und mittels des Sensorrückhalteelements 330 an Ort und Stelle gehalten sein. Das Sensorrückhalteelement 330 kann im Wesentlichen die Form eines Rohrs aufweisen, mit einem Durchgang darin für Spaltsensor-Instrumentierungsanschlussleitungen 340 und einem Flanschelement 331 an einem in Bezug auf die Turbine 100 radial äusseren Ende. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Sensorrückhalteelement 330 auf einem einzelnen Element basieren; in anderen Ausführungsbeispielen kann das Sensorrückhalteelement 330 auf zwei gesonderten Elementen basieren, wobei jedes einen halbringförmigen Abschnitt und einen Abschnitt des Flanschelements 331 aufweist, so dass sie in den Stator 200 getrennt eingeführt werden und vereinigt werden können, um den Spannungsabfallsensor 300 zu positionieren und die Spaltsensor-Instrumentierungsanschlussleitungen 340 aufzunehmen. Die Schrauben 370 können genutzt werden, um das Flanschelement 331 des Sensorhalters 330 an dem Stator 200 zu befestigen.

[0038] Um einen möglichen Dampfleckagepfad 380 entlang des in Fig. 12 gezeigten Sensorrückhalteelements 330 zu vermeiden, kann der Spannungsabfallsensor 300 entweder in einer Weise dauerhaft befestigt (z.B. verschweisst, hartverlötet, geklebt, und dergleichen) sein, die den Zwischenraum vollständig abdichtet, oder er kann mit einer ausreichenden Berührungsfläche und Berührungskraft installiert werden, so dass ein Leckstrom entlang des Pfades 380 verhindert ist. In dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Dichtungselement 385 die Oberfläche 390 auf, die als eine Dichtungsfläche wirkt. Die Oberfläche 390 ist eine im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Oberfläche an dem körperfernen Ende, d.h. an dem Ende, das sich näher an dem Spannungsabfallsensor 300 befindet.

[0039] Wie in Fig. 12 gezeigt, passt das körpernahe Ende 305 des Spannungsabfallsensors 300 zu einer Oberfläche 390, und die Oberflächen sind zusammengedrückt, um einen Leckstrom von Arbeitsfluid in der Turbine 100 (Fig. 2 , 5 ) zu verhindern. Das Rückhalteelement 330 und die Schrauben 370 oder andere Verfahren zur Befestigung stellen die Kraft bereit, die erforderlich ist, um eine einwandfreie Abdichtung zu gewährleisten. Die Kraft kann mittels anderer Arten von Federn oder beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen Fluidsystemen ausgeübt werden. Es können auch Profildichtungen oder andere Dichtungsanordnungen verwendet werden, um eine Dichtung bereitzustellen.

[0040] In Ausführungsbeispielen, in denen die Turbine 100 (Fig. 2 , 5 ) auf einer Einzelgehäusekonstruktion basiert, kann der Spannungsabfallsensor 300 in dem Gehäuse, dem Leitapparatring oder in einer Leitapparatabdeckung eingebettet sein, so dass er unmittelbar an dem Rotor 120 abliest. Auf jeden Fall würde der Spannungsabfallsensor 300 und zugeordnete Teile (beispielsweise das Sensorrückhalteelement 330) das Gehäuse durchdringen. In Ausführungsbeispielen, in denen die Turbine 100 eine Doppelgehäusekonstruktion aufweist, könnte der Spannungsabfallsensor 300 in der inneren Gehäusehälfte (oder dem Leitapparatträger) oder in einem äusseren Ring des Leitapparats eingebettet sein. In einem solchen Ausführungsbeispiel würde die innere Gehäusehälfte durch den Spannungsabfallsensor 300 und durch zugeordnete Teile durchdrungen sein, und die Spaltsensor-Instrumentierungsanschlussleitungen 340 würden die Turbine 100 (Fig. 2 , 5 ) durch einen Instrumentierungskanal in dem äusseren Gehäuse verlassen.

[0041] Zusätzlich zu dem Spannungsabfallsensor 300 kann das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem 270 (Fig. 6 ) ferner eine Lasermesseinrichtung 290 enthalten, die an einer Spitze einer Laufschaufel 140 an einer letzten Endschaufelstufe 124 (Fig. 3 ) abnehmbar befestigt ist. Wie in Fig. 13 gezeigt, kann die Lasermesseinrichtung 290 dazu eingerichtet sein, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Spitze der Laufschaufel 140 und der Innenfläche 210 des Stators 200 in einer nassen Endphase 124 von Schaufeln 140 (Fig. 3 ) zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte 220, der Rotor 120 und die untere Statorgehäusehälfte 240 (Fig. 6 und 9 ) zusammengebaut sind. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lasermesseinrichtung 290 abnehmbar sein und kann insbesondere vor Inbetriebnahme der Turbine 100 entfernt werden.

[0042] Wie erwähnt, können die Spaltmesspunkte 260, 262, und daher die Spannungsabfallsensoren 300 und/oder Lasermesseinrichtungen 290, an den Spitzen von Schaufeln 140 oder an den Füssen von Leitapparaten 180 angeordnet sein, wie es in Fig. 8 , 11 und 13 gezeigt ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann die untere Statorgehäusehälfte 240 wenigstens den Spannungsabfallsensor 300 und/oder die Lasermesseinrichtung 290 aufweisen, die darin so eingesetzt sind, dass der Spannungsabfallsensor 300 z.B. in der unteren Statorgehäusehälfte 240 eingebettet ist, wobei ein radial aussen liegender Rand des Spannungsabfallsensors 300 mit einer Innenfläche 210 des Stators 200 im Wesentlichen bündig ist. In einigen Ausführungsbeispielen sind der Spannungsabfallsensor 300 und/oder die Lasermesseinrichtung 290, wie in Fig. 6 gezeigt, auf einer unteren Totmittellage in der unteren Gehäusehälfte 240 des Stators 200 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen können der Spannungsabfallsensor 300 und/oder die Lasermesseinrichtung 290 gegenüber einer unteren Totmittellage um eine Spanne von Graden versetzt sein, die in Berechnungen berücksichtigt werden kann.

[0043] Mit weiterem Bezug auf Fig. 6 kann in einigen Ausführungsbeispielen eine Computervorrichtung 350 vorgesehen sein, wobei sich die Computervorrichtung 350 über die Spaltsensor-Instrumentierungsanschlussleitungen 340 und/oder drahtlose Datenübertragungsprotokolle in Signaldatenaustausch mit dem Spannungsabfallsensor 300 und der Lasermesseinrichtung 290 befindet.

[0044] Während der Messung eines Spalts 310 können der Spannungsabfallsensor 300 und/oder die Lasermesseinrichtung 290 an die Computervorrichtung 350 ein Signal übertragen, das den Spannungsabfall und/oder Spalt 310 kennzeichnet. Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält die Computervorrichtung 350 einen Prozessor 346, einen Speicher 352 und Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Schnittstellen 348, die betriebsmässig über einen Pfad 354 miteinander verbunden sind, der zwischen jedem der Bauteile in der Computervorrichtung 350 ein Datenaustauschverbindungselement bereitstellt. Weiter ist die Computervorrichtung 350 mit einer Anzeigevorrichtung 356, äusseren Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen/Ressourcen 358 und einer Speichereinheit 360 in Datenaustausch verbunden gezeigt. Die Eingabe-Ausgabe-Ressourcen/Vorrichtungen 358 können eine oder mehrere Bediener-Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen aufweisen, beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, einen Joystick, ein numerisches Tastenfeld oder ein alphanumerisches Tastenfeld oder eine sonstige Auswahlvorrichtung, die es einem Benutzer ermöglicht, auf die Computervorrichtung 350 und/oder auf eine oder mehrere Datenkommunikationsvorrichtungen interaktiv einzugehen, so dass ein Benutzer der Vorrichtung in der Lage ist, mittels eines beliebigen Datenaustauschverbindungselements mit der Computervorrichtung 350 zu kommunizieren.

[0045] Allgemein führt die Prozessoreinheit 346 Computerprogammcode 362 aus, der die Funktionen der Computervorrichtung 350 bereitstellt. Module, z.B. ein hierin weiter unten näher beschriebener Spaltberechnungsmodul 364, sind in dem Arbeitsspeicher 352 und/oder in der Speichereinheit 360 gespeichert und erfüllen die Funktionen und/oder Schritte der vorliegenden Erfindung, wie sie hier beschrieben sind. Der Speicher 352 und/oder die Speichereinheit 360 können eine beliebige Kombination vielfältiger Arten von von einem Computer auslesbaren Datenspeichermedien aufweisen, die an einem oder mehreren physischen Standorten angeordnet sind. Zu diesem Zweck könnte die Speichereinheit 360 eine oder mehrere Speichergeräte enthalten, beispielsweise ein magnetisches Plattenlaufwerk oder ein optisches Plattenlaufwerk. Weiter noch versteht sich, dass eine oder mehrere in Fig. 6 nicht gezeigte zusätzliche Bauteile in der Computervorrichtung 350 verwendet werden können. Darüber hinaus könnten die äussere Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung (en) 358, die Anzeigevorrichtung 356 und/oder die Speichereinheit 360 in einigen Ausführungsbeispielen im Innern der Computervorrichtung 350 untergebracht sein, anstelle extern in Form einer Computervorrichtung 350 vorzuliegen, die tragbar und/oder von Hand geführt sein kann, wie es gezeigt ist.

[0046] Die Computervorrichtung 350 kann einen oder mehrere Universal- Computerindustrieartikel aufweisen, die in der Lage sind, Programmcode auszuführen, z.B. das Programm 362, das darauf installiert ist. In dem hier verwendeten Sinne versteht sich, dass «Programmcode» eine beliebige Zusammenstellung von Anweisungen in einer Sprache, einem Code oder einer Notation beliebiger Art bedeutet, die eine Computervorrichtung, die in der Lage ist, Daten zu verarbeiten, veranlassen, einen speziellen Vorgang entweder unmittelbar oder nach einer beliebigen Kombination von Folgendem durchzuführen: (a) Übertragung in eine andere Sprache bzw. Code oder Notation; (b) Reproduzierung in einer anderen Art von Material; und/oder (c) Dekomprimierung. Zu diesem Zweck kann das Programm 362 als eine beliebige Kombination von Systemsoftware und/oder Anwendungssoftware ausgeführt sein.

[0047] Weiter kann das Programm 362 mittels eines Moduls, wie beispielsweise einem Spaltberechnungsmodul 364 oder einem Satz von Modulen 366, verwirklicht werden. In diesem Fall kann der Spaltberechnungsmodul 364 die Computervorrichtung 350 dazu veranlassen, einen Satz von Aufgaben auszuführen, die durch das Programm 362 genutzt werden, und kann unabhängig von anderen Abschnitten des Programms 362 getrennt entwickelt und/oder hergestellt werden. In dem hier verwendeten Sinne bedeutet der Begriff «Bauteil» eine beliebige Konfiguration von Hardware, die Software aufweist oder auch nicht und die Funktionalität, die in Verbindung mit dieser beschrieben ist, mittels einer beliebigen Lösung durchführt, während der Begriff «Modul» Programmcode bezeichnet, der es einer Computervorrichtung 350 erlaubt, unter Verwendung einer beliebigen Lösung die Schritte durchzuführen, die in Verbindung mit dieser beschrieben sind. Wenn ein Modul in dem Arbeitsspeicher 352 oder in der Speichereinheit 360 einer Computervorrichtung 350 installiert ist, die eine Prozessoreinheit 346 aufweist, ist es ein wesentlicher Bestandteil einer Komponente, die die Schritte ausführt. Unabhängig davon versteht sich, dass zwei oder mehr Bauteile, Module und/oder Systeme ihre entsprechende Hardware und/oder Software teilweise oder zur Gänze gemeinsam verwenden können. Weiter versteht sich, dass ein Teil der hier erörterten Funktionalität möglicherweise nicht durchgeführt ist, oder dass zusätzliche Funktionalität in die Computervorrichtung 350 integriert sein kann.

[0048] Wenn die Computervorrichtung 350 mehrere Computervorrichtungen aufweist, weist jede Computervorrichtung möglicherweise lediglich einen Abschnitt des darauf installierten Programms 362 auf (beispielsweise ein oder mehrere Module 364, 366). Allerdings versteht sich, dass die Computervorrichtung 350 und das Programm 362 lediglich unterschiedliche mögliche äquivalente Computersysteme repräsentieren, die ein hier beschriebenes Verfahren durchführen können. Zu diesem Zweck kann die Funktionalität, die durch die Computervorrichtung 350 und durch das Programm 362 bereitgestellt ist, in anderen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise durch eine oder mehrere Computervorrichtungen durchgeführt sein, die eine beliebige Kombination von Hardware enthalten, die allgemeinen und/oder speziellen Zwecken dient und Programmcode aufweist oder auch nicht, beispielsweise, jedoch ohne es darauf beschränken zu wollen, eine von Hand geführte Messeinrichtung zur Erfassung eines Stator-Rotor-Spalts. In jedem Ausführungsbeispiel kann die Hardware und der Programmcode, falls vorhanden, mittels standardmässiger Konstruktions- bzw. Programmierungsverfahren erzeugt werden.

[0049] Wenn die Computervorrichtung 350 mehrere Computervorrichtungen enthält, können die Computervorrichtungen über beliebige Arten von Datenaustauschverbindungselementen Daten austauschen. Weiter kann die Computervorrichtung 350 während der Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens mittels eines beliebigen Datenaustauschverbindungselements mit einem oder mehreren sonstigen Rechnersystemen Daten austauschen. Auf jeden Fall kann das Datenaustauschverbindungselement eine beliebige Kombination vielfältiger Arten verdrahteter und/oder drahtloser Verbindungselemente beinhalten; beliebige Kombinationen einer oder mehrerer Arten von Netzwerken beinhalten; und/oder beliebige Kombinationen verschiedener Arten von Übertragungstechniken und Protokollen nutzen.

[0050] Wie erwähnt, enthält die Computervorrichtung 350 einen Spaltberechnungsmodul 364 zur Analyse eines Signals, das durch den Spannungsabfallsensor 300 und/oder durch die Lasermesseinrichtung 290 bereitgestellt ist. Mittels eines Signals von dem Spannungsabfallsensor 300, das einen Spannungsabfall kennzeichnet, oder eines Messwerts des Spalts 310 von der Lasermesseinrichtung 290 kann das Spaltberechnungsmodul 364 den Kaltspalt 310 berechnen.

[0051] Der Kaltspalt 310 kann gemessen werden, wenn die Turbomaschine 100 heruntergefahren und kühl ist. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Rotor 120 während der Messung des Spalts 310, beispielsweise mittels eines Druckluftantriebs, langsam gedreht werden. Dies ermöglicht, dass der Kaltspalt 310 beliebige Spaltänderungen in Zusammenhang mit Änderungen der Längen einzelner, sich radial erstreckender Schaufeln 140 auf dem Rotor 120 (Fig. 3 ) berücksichtigt. Beispielsweise kann der Rotor 120 mit einer Drehzahl von etwa 0,25 bis ungefähr 8 Umdrehungen pro Minute (U/Min) gedreht werden.

[0052] Mit Bezug auf Fig. 14 ist auch ein Verfahren zum Messen und Justieren von Rotor-Stator-Spalten in einer vollständig zusammengebauten Turbine geschaffen.

[0053] In Schritt S1 kann die Turbine, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, zusammengebaut werden, indem zunächst die untere Statorgehäusehälfte an dem Unterbau angebracht wird, und danach der Rotor eingebaut wird. Anschliessend kann die obere Statorgehäusehälfte an der unteren Statorgehäusehälfte befestigt werden, so dass der Rotor in dem Stator angeordnet ist und um seine Längsachse (Fig. 5 ) rotiert.

[0054] In Schritt S2 kann, wie in Fig. 14 gezeigt, mittels eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten ein Kaltspalt zwischen einem radial äussersten Punkt an dem Rotor und einer Innenfläche des Stators ermittelt werden. Der Rotor kann beispielsweise bei einer Drehzahl von etwa 0,25 bis ungefähr 8 Umdrehungen pro Minute (U/Min) mittels eines Druckluftantriebs oder einer anderen Vorrichtung langsam gedreht werden, während die Kaltspalte an den mehreren Spaltmesspunkten ermittelt werden. Jeder der Spaltmesspunkte kann von jedem anderen Spaltmesspunkt axial beabstandet sein. Wie oben erörtert, kann die Turbine in einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise zwischen zwei und fünf Spaltmesspunkten enthalten.

[0055] Das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem kann wenigstens einen Spannungsabfallsensor enthalten, der in die obere oder untere Statorgehäusehälfte mit einer trockenen, oder stromaufwärts gelegenen Stufe von Schaufeln und einem Spaltmesspunkt im Wesentlichen fluchtend ausgerichtet eingesetzt ist. Die Spannungsabfallsensoren können so angeordnet sein, dass sie während eines eventuellen Betriebs der Turbine an Ort und Stelle verbleiben können. Das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem kann ausserdem eine Lasermesseinrichtung enthalten, die an einem radial äusseren Ende einer Laufschaufel bei einem weiteren Spaltmesspunkt abnehmbar befestigt ist. Insbesondere kann die Lasermesseinrichtung an einer Laufschaufel befestigt sein, die ein Bestandteil einer letzten, nassen Stufe von Schaufeln ist. Die Lasermesseinrichtung kann genutzt werden, um einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Rotorschaufelspitze und einer Innenfläche des Stators zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte, der Rotor und die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut sind. Die Spannungsabfallsensoren und die Lasermesseinrichtung können Spannungsabfalldaten bzw. Messdaten zu der Computervorrichtung 350 übertragen, beispielsweise zu den im Vorausgehenden beschriebenen Spaltberechnungsmodulen 364. Die Computervorrichtung 350 kann den ermittelten Kaltspalt berechnen und in einigen Ausführungsbeispielen auf einem Bildschirm wiedergeben. Die Lasermesseinrichtung kann drahtlos betrieben werden und kann, wie oben erörtert, über ein drahtloses Datenkommunikationsprotokoll mit einer Computervorrichtung kommunikationsmässig verbunden sein.

[0056] In Schritt S3 kann der Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Grundlage des zuvor an jener Position ermittelten Kaltspalts an jedem der mehreren Spaltmesspunkte justiert werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Justage mittels einer Verlagerungseinstellvorrichtung ausgeführt werden, um die obere Statorgehäusehälfte oder die untere Statorgehäusehälfte in Bezug auf den Unterbau zu verschieben. Insbesondere kann der massgebende Abschnitt der Statorgehäusehälfte in Bezug auf den Unterbau vertikal verschoben werden. Da der Unterbau im Wesentlichen unbeweglich ist, führt die vertikale Verschiebung der Statorgehäusehälften zu der nachgiebigen Verformung oder Distorsion der Statorgehäusehälfte, während die Verschiebung auf die Statorgehäusehälfte übertragen wird. Die Änderung der Gestalt der oberen und/oder unteren Statorgehäusehälfte wird vorgenommen, um die Position des Rotors im Innern des Stators unterzubringen.

[0057] Nach dem Justieren der Kaltspalte zwischen dem Rotor und dem Stator können in Schritt S4 die Spaltabstände an jedem der mehreren Spaltmesspunkte von neuem ermittelt werden, um sicherzustellen, ob sie sich innerhalb der angemessenen Grenzen befinden. Falls•die erneute Ermittlung anzeigt, dass der Kaltspalt einen vorbestimmten Schwellwert nicht erreicht, kann der Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem der mehreren Spaltmesspunkte erneut justiert werden. Die erneute Justage kann, wie zuvor beschrieben, mittels der Verlagerungseinstellvorrichtung ausgeführt werden, um die obere Statorgehäusehälfte oder untere Statorgehäusehälfte in Bezug auf den Unterbau zu verschieben.

[0058] Nachdem die Verlagerungs-Einstellvorrichtungen justiert sind und der Kaltspalt für angemessen erachtet ist, können die Verlagerungs-Einstellvorrichtungen in Schritt S5 verriegelt werden. In einigen Ausführungsbeispielen können die Verlagerungs-Einstellvorrichtungen eine Spannschraube, eine Stellschraube oder eine Haltevorrichtung sein, und es kann im Zusammenhang mit der Verriegelung der Position der Verlagerungseinstellvorrichtung Epoxidharz oder ein Bindemittel verwendet werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Verlagerungseinstellvorrichtung ein hydraulischer Zylinder oder ein pneumatischer Zylinder sein, und ein Ventil kann geschlossen werden, um die Verlagerungseinstellvorrichtung an Ort und Stelle zu verriegeln, um dadurch jede weitere unabsichtliche Verlagerungsjustage zu verhindern. In Schritt S6 kann die Lasermesseinrichtung nach der Durchführung einer endgültigen Justage der Kaltspalte entfernt werden.

[0059] Wie zuvor erwähnt und hierin weiter erläutert, weist das System und Verfahren zur Justage von Turbomaschinenkalt-spalten den technischen Effekt auf, eine Messung und Justage der Kaltspalte 310 zwischen dem Rotor 120 und dem Stator 200 in einer Turbomaschine 100 zu ermöglichen. Mittels der an jedem von mehreren Spaltmesspunkten 260, 262 ermittelten Kaltspalte 310 können Justagen an der vertikalen Verschiebung der oberen und/oder unteren Statorgehäusehälfte 220, 240 identifiziert werden. Vertikale Verlagerungsungsjustagen hin zu Punkten auf der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte 220, 240 ermöglichen es, die Gehäuseschale des Stators 200 elastisch zu verformen und zu verzerren, um die Einbauposition des Rotors 120 unterzubringen. Diese Messungen und Justagen können nach dem Zusammenbau der unteren Statorgehäusehälfte 240, des Rotors 120 und der obere Statorgehäusehälfte 220 durchgeführt werden, so dass der Bedarf eines grossen Zeit- und Arbeitsaufwands für erneute iterative Einstellungen und erneute Einbauten vermieden ist. Es ist selbstverständlich, dass einige der in Fig. 6 gezeigten vielfältigen Komponenten voneinander unabhängig, kombiniert und/oder für eine oder mehrere gesonderte Computervorrichtungen, die in der Computervorrichtung 350 enthalten sind, gespeichert in dem Arbeitsspeicher verwendet werden können.

[0060] In dem hier verwendeten Sinne bezeichnen die Begriffe «erster», «zweiter» und dergleichen keine Reihenfolge, Menge oder Rangfolge, sondern dienen vielmehr dazu, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und der unbestimmte Artikel sowie dessen grammatikalische Formen bedeuten hier keine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr, dass wenigstens ein solches betreffendes Element vorhanden ist. Der im Zusammenhang mit einer Quantität verwendete modifizierende Begriff «etwa» schliesst den genannten Wert ein und beinhaltet die durch den Zusammenhang vorgegebene Bedeutung (schliesst z.B. die Fehlerabweichung ein, die im Zusammenhang mit einer Messung der speziellen Quantität vorhanden sein kann). Die grammatikalischen Formen für den Plural sollen in dem hier verwendeten Sinne sowohl den Singular als auch die Mehrzahl des Begriffs einschliessen, den sie modifizieren, um dadurch ein oder mehrere Elemente des betreffenden Begriffs einzuschliessen (z.B. das (die) Metall (e) beinhaltet ein oder mehrere Metalle). Im Vorliegenden beschriebene Bereichsangaben sind einschliesslich und sie sind unabhängig kombinierbar (z.B. Bereiche von «bis zu etwa 6, oder speziell etwa 3 bis ungefähr 6 Sensoren», schliessen die Endpunkte und sämtliche Zwischenwerte der Bereiche von «etwa 3 bis ungefähr 6» und dergleichen ein).

[0061] Während hier unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben sind, geht aus der Beschreibung klar hervor, dass durch den Fachmann vielfältige Kombinationen von Elementen, Abweichungen oder Verbesserungen daran vorgenommen werden können, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Darüber hinaus können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine besondere Situation oder ein spezielles Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumgang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher nicht beabsichtigt, die Erfindung auf das spezielle Ausführungsbeispiel zu beschränken, das als die am besten geeignete Weise der Umsetzung der Erfindung erachtet wird, vielmehr soll die Erfindung sämtliche Ausführungsbeispiele mit umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

[0062] Geschaffen ist ein System und Verfahren zum Messen und Justieren von Rotor-Stator-Spalten sowie ein Turbomaschine, die das System und Verfahren verwendet. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Turbomaschine, die einen Stator mit einer oberen und einer unteren Statorgehäusehälfte enthält, und ein Rotor zusammengebaut, der im Innern des Stators angeordnet ist. Ein Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator wird an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten mittels eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems ermittelt. Jeder der Spaltmesspunkte ist von jeweils anderen Spaltmesspunkten axial beabstandet. Der Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator wird auf der Grundlage der ermittelten Kaltspalte durch Verschieben der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau justiert, so dass dadurch eine Gestalt der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte verändert wird, um eine Position des Rotors im Innern des Stators unterzubringen.

Bezugszeichenliste

[0063] <tb>100<SEP>Turbomaschine <tb>110<SEP>Unterbau <tb>120<SEP>Rotor <tb>122<SEP>stromaufwärts gelegene Laufschaufelstufe <tb>124<SEP>letzte Laufschaufelstufe <tb>140<SEP>Laufschaufel <tb>160<SEP>Laufschaufeldichtungszahnspitze <tb>180<SEP>Leitapparat <tb>200<SEP>Stator <tb>210<SEP>Innenfläche des Stators 200 <tb>220<SEP>obere Statorgehäusehälfte <tb>222<SEP>oberer Statorgehäusehälftenarm <tb>230<SEP>horizontale Verbindungsstelle <tb>240<SEP>untere Statorgehäusehälfte <tb>242<SEP>unterer Statorgehäusehälftenarm <tb>250<SEP>Längsachse <tb>260<SEP>Spaltmesspunkt (an Schaufelspitze) <tb>262<SEP>Spaltmesspunkt (an Leitapparatfuss) <tb>270<SEP>vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem <tb>280<SEP>Verlagerungs-Einstellvorrichtung <tb>290<SEP>Lasermesseinrichtung <tb>300<SEP>Spannungsabfallsensor <tb>302<SEP>Spitze des Sensors 300 <tb>305<SEP>körpernahes Ende von 300 <tb>310<SEP>Kaltspalt <tb>330<SEP>Sensorrückhalteelement <tb>331<SEP>Flanschelement <tb>340<SEP>Spaltsensor-Instrumentierungsanschlussleitung <tb>346<SEP>Prozessor <tb>348<SEP>Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Schnittstellen <tb>350<SEP>Computervorrichtung <tb>352<SEP>Speicher <tb>354<SEP>Pfad <tb>356<SEP>Anzeigevorrichtung <tb>358<SEP>äussere Eingabe-Ausgäbe-Vorrichtungen/Ressourcen <tb>360<SEP>Speichereinheit <tb>362<SEP>Computerprogammcode <tb>364<SEP>Spaltberechnungsmodul <tb>366<SEP>Satz von Modulen <tb>370<SEP>Schraube/Bolzen <tb>380<SEP>Dampfleckagepfad <tb>385<SEP>Dichtungselement <tb>390<SEP>Dichtungsfläche

Claims (10)

1. Turbomaschine, zu der gehören: ein Rotor, der mehrere Laufschaufelstufen aufweist; ein Stator, der den Rotor umgibt, wobei der Stator eine untere Statorgehäusehälfte und eine obere Statorgehäusehälfte aufweist; ein vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem zum Ermitteln eines Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten, wobei jeder der mehreren Spaltmesspunkte an einer Position angeordnet ist, die von jedem anderen Spaltmesspunkt axial beabstandet ist; und mehrere Verlagerungs-Einstellvorrichtungen, die axial voneinander beabstandet sind, um eine Position der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau und auf der Grundlage des Spalts zu verschieben, der durch das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem ermittelt ist, um dadurch den Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator zu justieren.

2. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem aufweist: einen Spannungsabfallsensor, der in die untere Statorgehäusehälfte oder in die obere Statorgehäusehälfte an einem Spaltmesspunkt eingesetzt ist, um einen Spannungsabfall an einem Spalt zwischen einer Spitze des Spannungsabfallsensors und einer Spitze einer Laufschaufel zu erfassen, wobei der Spannungsabfallsensor in die untere Statorgehäusehälfte oder in die obere Statorgehäusehälfte so eingesetzt ist, dass: der Spannungsabfallsensor mit der Rotorlaufschaufelspitze einer stromaufwärts gelegenen Stufe von Schaufeln axial fluchtend ausgerichtet ist, und der Spannungsabfallsensor in der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte so eingebettet ist, dass ein radial aussen liegender Rand des wenigstens einen Sensors mit der Innenfläche der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte im Wesentlichen bündig ist.

3. Turbomaschine nach Anspruch 2, wobei das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem zusätzlich eine Lasermesseinrichtung aufweist, die abnehmbar befestigt ist an: einer Laufschaufel in einer letzten Endschaufelstufe, wobei die Lasermesseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen der Spitze der Laufschaufel und der Innenfläche der oberen oder unteren Statorgehäusehälfte zu messen, während die obere Statorgehäusehälfte, der Rotor und die untere Statorgehäusehälfte zusammengebaut sind, oder einem Leitapparatring oder einer Leitapparatabdeckung, wobei die Lasermesseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Spalt bei angebrachten Oberteilen zwischen einer radial innenliegenden Spitze eines Leitapparats und dem Rotor zu messen.

4. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei die mehreren Spaltmesspunkte ferner zwischen zwei und fünf axial be-abstandete Spaltmesspunkte beinhalten.

5. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei die mehreren Verlagerungs-Einstellvorrichtungen an einer horizontalen Verbindungsstelle zwischen der oberen Statorgehäusehälfte und der unteren Statorgehäusehälfte angeordnet sind.

6. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der mehreren Spaltmesspunkte auf einer Unterseite der unteren Statorgehäusehälfte angeordnet ist.

7. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen ferner beinhaltet: eine Spannschraube, eine Stellschraube oder eine Haltevorrichtung, und wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen zusätzlich ein Verriegelungsmittel aufweist, das auf einem Epoxidharz oder einem Bindemittel basiert.

8. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen ferner einen hydraulischen Zylinder oder einen pneumatischen Zylinder aufweist, und wobei jede der Verlagerungs-Einstellvorrichtungen ausserdem ein Ventil aufweist, um eine Position der Verlagerungs-Einstellvorrichtung zu verriegeln.

9. Verfahren zur Justage von Rotor-Stator-Spalten, mit den Schritten: Zusammenbauen einer Turbomaschine, die einen Stator mit einer unteren Statorgehäusehälfte und einer oberen Statorgehäusehälfte und einen Rotor enthält, der im Innern des Stators angeordnet ist; Ermitteln eines Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten mittels eines vor Ort angeordneten Spaltsensorsystems, wobei jeder der Spaltmesspunkte von jeweils anderen Spaltmesspunkten axial beabstandet ist; und Justieren des Kaltspalts zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Grundlage der ermittelten Kaltspalte, wobei das Justieren beinhaltet: Verändern einer Gestalt der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte durch Verschieben der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau, um eine Position des Rotors im Innern des Stators unterzubringen.

10. System zum Justieren eines Rotor-Stator-Spalts in einer Turbomaschine, wobei das System aufweist: ein vor Ort angeordnetes Spaltsensorsystem zum Ermitteln eines Kaltspalts zwischen einem Rotor und einem Stator an jedem einer Anzahl von Spaltmesspunkten, wobei der Stator eine untere Statorgehäusehälfte und eine obere Statorgehäusehälfte aufweist, und wobei der Rotor im Innern des Stators angeordnet ist, wobei das vor Ort angeordnete Spaltsensorsystem wenigstens einen Spannungsabfallsensor aufweist, der an einem Spaltmesspunkt in die untere Statorgehäusehälfte oder in die obere Statorgehäusehälfte eingesetzt ist, um einen Spannungsabfall an einem Spalt zwischen einer Spitze des Spannungsabfallsensors und einer Rotorlaufschaufelspitze zu messen, und eine Computervorrichtung, die sich mit dem Spannungsabfallsensor in Signaldatenaustausch befindet, wobei die Computervorrichtung einen Prozessor und einen Speicher enthält, wobei der Speicher Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch die Computervorrichtung die Computervorrichtung veranlassen, einen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Grundlage eines Signals zu ermitteln, das den Spannungsabfall kennzeichnet; eine Verlagerungs-Einstellvorrichtung, die an dem Stator angeordnet ist, um eine Position der oberen Statorgehäusehälfte oder der unteren Statorgehäusehälfte in Bezug auf einen Unterbau und auf der Grundlage des ermittelten Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator zu verschieben, um dadurch den Kaltspalt zwischen dem Rotor und dem Stator mit Blick auf einen gewünschten Abstand zu justieren.