CN102536337B - 燃气轮机喷嘴附连方案和移除/安装方法 - Google Patents

燃气轮机喷嘴附连方案和移除/安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃气轮机喷嘴附连方案和移除/安装方法。一种涡轮喷嘴附连组件包括：形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽（22）的外部涡轮构件(护罩或涡轮壳体)（16）；包括在内部和外部带（12）之间延伸的导叶（14）的喷嘴节段（10），外部带（12）设有直立环形钩（20），直立环形钩（20）形成有钩元件（23），钩元件（23）沿后向的轴向方向延伸且接收在周向凹槽（22）中。直立环形钩（20）和钩元件（23）形成有沿周向定向的槽口（24）。防旋转块（32）位于沿周向定向的槽口（24）中，并且具有大于沿周向定向的槽口的对应的周向宽度的防倾翻板（36）基本覆盖防旋转块的向前面（33）。防旋转块（32）和防倾翻板（36）直接紧固到外部涡轮构件（16）上。

Description

燃气轮机喷嘴附连方案和移除/安装方法
技术领域
本发明涉及用于在防止燃气轮机中的喷嘴节段旋转的同时还有助于移除、更换/安装选定的喷嘴节段而不必移除上部涡轮壳体或外壳的设备和方法。
背景技术
在燃气轮机中，单独的喷嘴级典型地由围绕着涡轮的轴线沿周向彼此间隔开的环形的喷嘴节段列阵形成。例如，在简单地支承的喷嘴节段设计中(例如，在涡轮第一级中)，喷嘴节段各自包括外部和内部带，一个或多个喷嘴导叶在它们之间延伸,并且在内部和外部带处有安装约束。但是通常，为了接近和移除样本喷嘴节段或损坏的喷嘴节段以进行测试以及/或者维修或更换，必须移除上部或外部涡轮壳体。因此，一般需要改进用于移除和安装一个或多个选定的喷嘴节段以帮助维护和/或测试运行的能力。
发明内容
在一个示例性的而非限制性的实施例中，本发明涉及一种用于涡轮的涡轮喷嘴附连组件，其包括：形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽的外部涡轮构件；包括在内部和外部带之间延伸的导叶的喷嘴节段，外部带设有直立环形钩，直立环形钩形成有沿后向的轴向方向延伸的钩元件，钩元件接收在周向凹槽中，直立环形钩和钩元件形成有沿周向定向的槽口；位于沿周向定向的槽口中的防旋转块；以及具有大于沿周向定向的槽口的对应的周向宽度的周向宽度的防倾翻板，防倾翻板基本覆盖防旋转块的向前面；并且其中，防旋转块和防倾翻板直接紧固到外部护罩上。
在另外的另一个示例性的而非限制性的实施例中，本发明涉及一种涡轮喷嘴和护罩附连组件，其包括：形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽的外部护罩；包括在内部和外部带之间延伸的导叶的喷嘴节段，所述外部带设有直立环形钩，直立环形钩形成有连接到沿后向的轴向方向延伸的钩元件上的沿径向定向的杆，钩元件接收在周向凹槽中，直立环形钩和钩元件形成有沿周向定向的槽口；位于沿周向定向的槽口中的防旋转块；具有大于沿周向定向的凹槽的对应的周向宽度的周向宽度的防倾翻板，防倾翻板基本覆盖防旋转块的向前面，并且与直立环形钩接合；并且其中，防旋转块和防倾翻板直接紧固到外部护罩上；其中，所述沿周向定向的槽口由直立环形钩的相对的平行面对和在杆中形成于该相对的平行面对之间形成的沿周向延伸的基部表面限定；并且其中，在安装之后且在运行之前，防旋转块不与直立环形钩接合。
在另外的另一方面，本发明涉及一种安装布置在包围转子轮的涡轮构件中的第一级喷嘴节段排，使得防止喷嘴节段相对于涡轮构件而旋转或倾翻的方法，该方法包括：提供形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽的外部涡轮构件；提供包括在内部和外部带之间延伸的导叶的喷嘴节段，外部带设有直立环形钩，直立环形钩形成有沿后向的轴向方向延伸的钩元件，钩元件接收在周向凹槽中；使直立环形钩和钩元件形成有沿周向定向的槽口；使防旋转块位于所述沿周向定向的槽口中；使具有大于沿周向定向的槽口的对应的周向宽度的周向宽度的防倾翻板位于防旋转块的向前面的上面；以及将防旋转块和防倾翻板直接固定到外部涡轮构件上。
现在将结合下面标识的附图来描述本发明。
附图说明
图1是根据一个示例性的而非限制性的实施例的涡轮叶片尖部和防旋转组件的侧视图(部分呈截面)；
图2是防旋转块被移除的、图1的涡轮叶片尖部的局部透视图；
图3是图2中显示的涡轮叶片尖部的左侧透视图；
图4是图1中显示的轮叶和防旋转装置的俯视平面图。
图5是从图1中移除的防旋转块的透视图；以及
图6是从图1中得到的防倾翻板的透视图。
部件列表：
10喷嘴节段
12外部带或平台
14喷嘴导叶
16护罩
18内部涡轮壳体
20钩
21突出杆
22槽口
23钩元件
24槽口或凹部
26、28相对的面
30杆或基部表面
32防旋转块
33块的向前面
34螺栓
36防倾翻板
38、40端部部分
42、44钩表面
具体实施方式
参照图1，示出了喷嘴节段(或喷嘴)，其大体标记为10，并且包括外部带或平台12、内部带(未显示)，以及在外部和内部带之间延伸的一个或多个喷嘴导叶14。在本发明的该示例性实施例中，对于每个节段只存在一个喷嘴导叶。喷嘴节段的外部带12固定到诸如护罩16的外部涡轮构件上，外部涡轮构件又附连到内部涡轮壳体18上。但是，将理解，喷嘴的外部带可直接固定到涡轮内部壳体18上。外部带或平台12形成有接收在护罩16中的配对槽口22内的直立环形机械钩20上。直立环形钩20包括沿径向突出的杆21和沿向后方向延伸的沿轴向定向的钩元件23。
如图2和图3中最佳地看到的那样，在外带12上的环形钩20被沿周向延伸的槽口或凹部24中断，槽口或凹部24部分地由被凸起的、基本平的、沿周向延伸的杆表面30连接的两个相向的表面16、28限定。
防旋转块32(图1、图4和图5)适于接收于在外部带12中的凹部24中，最初在该块以及相对的面26、28和杆表面30之间有空隙。如图1中看到的那样，防旋转块32也接收在形成在护罩16中的凹部中。虽然块32在形状方面被显示为长方形的，但是该块可为楔形的、圆柱形的或另一个适当的形状。
具有大于凹部24的宽度的周向宽度尺寸的防倾翻板36(图1、图4和图6)被应用在防旋转块的向前面33上面，并且块32和防倾翻板36两者都通过一个或多个螺栓34来直接螺栓连接到护罩上。因此，防倾翻板36的端部部分38、40与钩20的表面42、44(图3)接合。
在使用中，防旋转块32将接合表面26以抵抗掉(reactout)表面26上的气体路径压力负荷的周向分量，但是将在防旋转块32以及表面28和30之间保持空隙。与此同时，防旋转块32会防止喷嘴节段相对于护罩16而沿周向旋转将是显而易见的。
防倾翻板36的目的是为了防止单独的喷嘴节段(特别是钩元件23)在涡轮壳体的安装期间与下游护罩中的凹槽或槽口22脱开。在这方面，第一级喷嘴节段没有前向的钩，从而引起节段潜在地倾翻出槽口22。当倾翻不成问题时，防旋转块本身可用来防止旋转。
与此同时，上述布置允许在停机期间从燃气轮机中移除单独的喷嘴节段，而无需移除涡轮壳体或外壳的上半部。对于本布置，一个或多个选定的喷嘴节段可通过在移除上游燃烧器硬件时产生的开口来移除，如下面详细地描述的那样。
例如，在停机期间，例如损坏的喷嘴节段和选定数量的相邻的喷嘴节段的防旋转块32和防倾翻板36将被移除。但是，将立即重新安装防倾翻板，以防选定节段的喷嘴钩20变得与护罩槽口24脱开(或倾翻出)。现在喷嘴节段可沿周向移动，直到间隙大到足够移除损坏的节段喷嘴的节段间密封件(没显示)为止。一旦移除了密封件，损坏的节段的防倾翻板36就被卸下，并且损坏的节段通过燃烧器开口而移除。更换或重新安装以与上述移除步骤相反的方式来执行。
虽然结合了目前所认为的最实用和优选的实施例来描述本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (15)

1.一种用于涡轮的涡轮喷嘴附连组件，包括：
形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽(22)的外部涡轮构件；
包括在内部和外部带(12)之间延伸的导叶(14)的喷嘴节段(10)，所述外部带(12)设有直立环形钩(20)，所述直立环形钩(20)形成有沿后向的轴向方向延伸的钩元件(23)，所述钩元件(23)接收在所述周向凹槽(22)中，所述直立环形钩(20)和所述钩元件(23)形成有沿周向定向的槽口(24)；
位于所述沿周向定向的槽口(24)中的防旋转块(32)；以及
防倾翻板(36)，所述防倾翻板(36)的周向宽度大于所述沿周向定向的槽口(24)的对应的周向宽度，所述防倾翻板(36)基本覆盖所述防旋转块(32)的向前面(33)；以及
其中，所述防旋转块(32)和所述防倾翻板(36)直接紧固到所述外部涡轮构件上。
2.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴附连组件，其特征在于，在安装之后且在运行之前，所述防旋转块(32)不与所述直立环形钩(20)接合。
3.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴附连组件，其特征在于，所述直立环形钩(20)包括连接到所述钩元件(23)上的沿径向延伸的杆(21)，并且其中，所述沿周向定向的槽口(24)由所述直立环形钩(20)的相对的平行面(26,28)对和在所述杆中形成于所述相对的平行面对之间的沿周向延伸的基部表面(30)限定。
4.根据权利要求3所述的涡轮喷嘴附连组件，其特征在于，在运行期间，所述防旋转块(32)与所述直立环形钩(20)的所述相对的平行面(26,28)中的一个接合。
5.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴附连组件，其特征在于，所述外部涡轮构件包括附连到所述涡轮的内部壳体上的护罩。
6.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴附连组件，其特征在于，所述防倾翻板(36)在形状方面基本为长方体形，并且其中，所述防旋转块(32)具有大于所述防倾翻板的对应的厚度的厚度。
7.一种涡轮喷嘴和护罩附连组件，包括：
形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽(22)的外部护罩；
包括在内部和外部带(12)之间延伸的导叶(14)的喷嘴节段(10)，所述外部带(12)设有直立环形钩(20)，所述直立环形钩(20)形成有连接到沿后向的轴向方向延伸的钩元件(23)上的沿径向定向的杆(21)，所述钩元件接收在所述周向凹槽(22)中，所述直立环形钩(20)和所述钩元件(23)形成有沿周向定向的槽口(24)，所述沿周向定向的槽口(24)由所述直立环形钩(20)的相对的平行面(26,28)对和在所述杆中形成于所述相对的平行面(26,28)对之间的沿周向延伸的基部表面(30)限定；
位于所述沿周向定向的槽口(24)中的防旋转块(32)；
防倾翻板(36)，所述防倾翻板(36)的周向宽度大于所述沿周向定向的槽口的对应的周向宽度，所述防倾翻板基本覆盖所述防旋转块(32)的向前面(33)，并且与所述直立环形钩(20)接合；并且其中，所述防旋转块(32)和所述防倾翻板(36)直接紧固到所述外部护罩上；以及
其中，在安装之后且在运行之前，所述防旋转块(32)不与所述直立环形钩(20)接合。
8.根据权利要求7所述的涡轮喷嘴和护罩附连组件，其特征在于，在运行期间，所述防旋转块(32)与所述直立环形钩(20)的所述相对的平行面(26,28)中的一个接合。
9.根据权利要求8所述的涡轮喷嘴和护罩附连组件，其特征在于，所述外部护罩附连到所述涡轮的壳体上。
10.一种安装布置在包围转子轮的涡轮构件中的第一级喷嘴节段(10)排，使得防止所述喷嘴节段(10)相对于所述涡轮构件而旋转或倾翻的方法，所述方法包括：
提供形成有沿前向的轴向方向开口的周向凹槽(22)的外部涡轮构件；
提供包括在内部带和外部带之间延伸的导叶的喷嘴节段(10)，所述外部带(12)设有直立环形钩(20)，所述直立环形钩(20)形成有沿后向的轴向方向延伸的钩元件(23)，所述钩元件(23)接收在所述周向凹槽(22)中；
使所述直立环形钩(20)和所述钩元件(23)形成有沿周向定向的槽口(24)；
使防旋转块(32)位于所述沿周向定向的槽口中；
使防倾翻板(36)位于所述防旋转块(32)的向前面(33)的上面，所述防倾翻板(36)的周向宽度大于所述沿周向定向的槽口的对应的周向宽度；以及
将所述防旋转块(32)和所述防倾翻板(36)直接固定到所述外部涡轮构件上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在安装之后且在运行之前，所述防倾翻板(36)与所述直立环形钩(20)接合，但是所述防旋转块(32)不与所述直立环形钩(20)接合。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述直立环形钩(20)包括连接到所述钩元件(23)上的沿径向延伸的杆(21)，并且其中，所述沿周向定向的槽口(24)由所述直立环形钩的相对的平行面(26,28)对和在所述杆中形成于所述相对的平行面对之间的沿周向延伸的基部表面(30)限定。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在运行期间，所述防旋转块(32)与所述直立环形钩的所述相对的平行面(26,28)中的一个接合。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过以下额外步骤来移除所述第一级喷嘴节段排中的选定的喷嘴节段(10)：
从选定的喷嘴和至少一对相邻的喷嘴节段中移除所述防旋转块(32)和防倾翻板(36)；
将所述防倾翻板(36)重新安装在所述选定的喷嘴节段和相邻的喷嘴节段对上；
使所述选定的喷嘴节段旋转至预定位置；
移除所述选定的喷嘴节段的所述防倾翻板(36)；以及
移除所述选定的喷嘴节段。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在安装之后且在运行之前，所述防倾翻板(36)与所述直立环形钩(20)接合，但是所述防旋转块(32)不与所述直立环形钩(20)接合。
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