CN103764955A - 在固定式燃气轮机上或内部安装或拆卸构件的设备相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在固定式燃气轮机上或内部安装或拆卸组件、优选是燃烧器(50)或燃气轮机的异径管的设备(22)，包括：轨道系统(23)，该轨道系统具有能沿着该轨道系统移动的框架机构(30)，在该框架机构上安置导引单元(36)，所述导引单元具有在此能沿着移动轴线移动的用于所述组件的支承单元(40)。为了实现特别节省空间以及特别稳固的结构设计，借助该结构设计能够相对简单和快速地装配或拆卸燃气轮机的组件，规定所述轨道系统(23)设计为双轨式的，并且所述移动轴线横向于在所述轨道(25、26)之间撑起的面地延伸穿过所述两个轨道(25、26)之间。

Description

在固定式燃气轮机上或内部安装或拆卸构件的设备相关方法

本发明涉及一种用于在固定式燃气轮机上或内部安装或拆卸构件设备以及相关的方法

固定式燃气轮机根据现有技术已经公开很久了。一种已知类型的固定式燃气轮机装备有均匀分布在外周上的燃烧室，这些燃烧室相应地是管状燃烧室或者罐状燃烧室。这些管状燃烧室中的每一个始终包括安在燃气轮机壳体内的具有燃烧管的燃烧器，在该燃烧管上连接有异径管或过渡管(英文为“Transition”)。异径管将在各个圆柱形燃烧管内的热气导引入环形管道内。为此，异径管在燃烧侧具有圆形截面，该截面在出口侧过渡为扇形截面。所有异径管的扇形截面理论上沿外周方向相邻设置，从而在各个管状燃烧室内产生的热气能够损失很少地被导引入燃气轮机的环形通道内。在环形通道内，安置在涡轮机内的涡轮叶片逐级地安置。

在维护情况下，如果有必要更换其中一个燃烧器、燃烧器管或者异径管，则目前必须将相关的燃气轮机组件的固定装置拆卸，由此能够通过安置在壳体内的燃烧器孔手动地或者借助升降装置将该组件从壳体内取出。

在燃气轮机组装期间或之后，待装入的有功能的组件同样借助升降机朝向燃气轮机移动，并且随后移入燃气轮机内。

特别在下部壳体半件上和内要拆卸的或要固定的组件借助升降机以不很充分地方式和方法被运送到它的指定位置上，因为燃气轮机壳体部分地堵塞了升降机或其绳索或者铰链的路径。

为了简化这种工作，根据美国专利US5,921,075已知一种燃烧器更换系统，其中，在两个轴向相邻的燃气轮机壳体部件的外周法兰连接上固定轨道，一种昂贵构造的用于运送要被装配的燃烧器的滑块能沿着该轨道移动。这种滑块具有关节以及能直线移动的燃烧器支承件，以便能够将各个燃气轮机的燃烧器运送到它的指定位置。借助已知的燃烧器更换系统，还能够将异径管从燃气轮机的内部取出，或者置入燃气轮机的内部。

但是，这种已知设备的缺点在于，需要很大的空间并且在燃气轮机壳体周围需要相对较大的移动空间。在此，这种自由的移动空间是如此大，即它的最外径远大于燃气轮机壳体的最外径。但是，这种移动空间不能总是被占用。这种已知设备的缺点还在于，由于滑块上的相对较长和自由终结的连杆和要被更换组件(如燃烧器和异径管)的很重的重量，不能够很精确地将这种组件关于组件孔定位，通过该组件孔可将该组件置入燃气轮机内。

由US5,921,075所示设备的进一步改进方案在US6,141,862中示出。为了进一步支撑目前自由突出的滑块末端，在压缩机的中部部段内，设置第二不间断延伸的轨道。但是，这种变型方案的缺点是耗费空间的设计。此外，该方案还要求在装配燃烧器结构设备之前拆卸环状的燃料分配器。

此外，由EP2236939A1已知一种用于拆卸燃气轮机的燃烧室部件的工具。这种工具包括伸缩单元，用于将燃烧室部件移动进入燃气轮机内。但是，这种工具需要固定在每个导入孔上，这相对来说是成本高昂的。

此外，由EP2070663已知一种用于装配和拆卸燃气轮机的燃烧室部件的起重机解决方案。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于在固定式燃气轮机上或内部安装或拆卸组件的设备，该设备一方面相对结构较小，并且另一方面能够将相关组件配合精确地定位在固定式燃气轮机上或内部。本发明的另一个要解决的技术问题是，提供一种用于装配和拆卸固定式燃气轮机的组件的方法，该方法在对装配空间没有特别大的要求的情况下能相对快速地进行。

关于设备的技术问题被这种根据权利要求1所述的设备的技术特征所解决。关于方法的技术问题被根据权利要求11所述的方法特征所解决。所述设备和方法有利的设计方案在相应的从属权利要求中给出。总的来说，不同的从属权利要求的特征能够以任意的方式相互组合。

根据本发明设定，用于在固定式燃气轮机上或内部装配或拆卸组件的设备包括轨道系统，该轨道系统具有能沿着它移动的框架机构，在框架机构上安置沿着移动轴线可移动用于组件的支承单元的导引单元，其中，所述轨道系统是双轨道的，亦即包括两个轨道，所述轨道系统的两个轨道设计用于固定在燃气轮机的具有导引孔的壁部段上，并且移动轴线横向于、优选垂直于在轨道之间撑开的面地延伸穿过两个轨道之间。框架机构、导引单元和支承单元(具有或没有在此临时固定的组件)在下面叙述中被称为可移动单元。

因此，本发明的出发点在于，根据现有技术已知的轨道系统在燃气轮机的壳体法兰上的固定是不利的。轨道系统的近导引孔的固定在结构设计上是更有利的。因为在壳体的部件仅提供了有限空间，本发明建议，使用双轨道的轨道系统，将其固定在相同的壁上，也将导引孔安置在该壁上。在这种情况下，所述轨道和在此滑动或滚动的部件能够设计得比只有一条轨道的设计占用更小的空间。在此，为了得到特别节省空间的设备，设定，用于相关组件的在导引孔两侧的两条轨道(即在燃气轮机的机器轴线的内和外)能够被固定在燃气轮机的壳体上。要被装配或者拆卸的组件能够随后被装配在两个轨道之间，方法是可移动支承单元沿着移动轴线移动，该支承单元横向于、优选垂直于在两条轨道之间撑开的面。因此，所述轨道相互间间隔如此远，使得对于固定在燃气轮机上的设备导引孔是完全不被遮挡的。之后，两条轨道靠近导引孔。相关的组件能够如此容易地沿着移动轴线穿过两条轨道之间进入燃气轮机内或从燃气轮机内移出。进一步还可知，借助双轨式轨道系统同时还能够明显升高设备的刚性和强度，因为组件和设备的重力自身通过支承单元、支承轨道和框架机构，随后通过多个作用点分配到轨道系统上，并且在那分配到燃气轮机的壳体内。

其他的优点在于，相对于燃气轮机的中轴线不需要这种如现有技术所示的用于装配设备的运动空间的更大的直径，

本发明有利的设计方案由从属权利要求给出。

轨道系统要么设计为不间断的圆形轨，要么设计为圆弧轨。但是，优选设计为不间断的圆形轨，从而借助这种不间断的圆形轨，框架机构以及在此安置的导引单元和支承单元能够进出每个安置在燃气轮机上的导引孔。在设计为圆弧形的轨道系统中，这需要多次拆卸，并且在其他外周位置上重新进行装配。两种结构设计都缩短了用于准备将组件在固定式燃气轮机上或内部装配和拆卸的安装时间。

根据另一种有利的结构设计，轨道系统对于每个轨道包括多个用于将轨道系统固定在燃气轮机上的轨道支承装置。在此，轨道支承装置能够是模块化的，以便能够将其固定在燃烧器的导引孔上。但是，轨道系统还能够被固定在导引孔旁，例如通过螺栓。

根据另一种有利的结构设计，轨道系统的每个轨道的框架机构包括至少两个在相应轨道上同步移动的滚动机构，其优选相应地包括至少两个滚轮。借助一共四个滚动机构和总计8个滚轮能够使得滚动机构牢靠地固定在双轨式轨道系统上，而不需其他辅助装置就可避免能沿着燃气轮机外周移动的框架机构的出轨。特别优选的结构设计是，每个滚动机构具有四个滚轮，从而框架机构具有总共16个滚轮，因此框架机构支撑在相关轨道两侧的每四个角上。此外，能够移动单元的重力和要被装配的组件的重力通过框架机构的四个角点(准确地说是通过8个滚轮)与现有技术相比而明显更广泛地被分配在轨道系统内和燃气轮机壳体内。这减少了点式负载，这可能要求该设备使用更大的部件。

优选所述滚轮能够在轨道的相应位置上滚动，该轨道相应地面向另一条轨道。换言之，滚轮利用它的滚动面挤压相应轨道的内侧，从而理论上两个轨道被滚轮轻微地相互远离地挤压。滚轮优选设计为导向轮，从而滚轮面理论上两侧都被轮缘所限定。因此，同时形成在相应的轨道和相关滚轮之间的形状配合，从而可靠地避免了框架机构在轨道系统上对于框架机构的每个外周位置从轨道系统上脱轨。

根据另一种有利的结构设计，导引单元包括至少两个具有直线轨道的支承轨道，沿着该支承轨道支承单元能够移动。因此，在装入燃气轮机和从燃气轮机中取出的情况下保证了组件的被导引的移动。这避免了不希望的、偶然的组件和壳体的接触，这保护了所述两个零件免于受到损坏。

本发明其他的实施方式、特征以及由特征体现的优点由下面附图说明给出。在附图中：

图1示出固定式燃气轮机的壳体部段的示意图，

图2示出具有所述设备的燃气轮机的壳体部件的示意图，所述设备包括固定在壳体上的轨道系统以及沿着轨道系统可移动单元，

图3示出在图2中所示轨道系统的备选方案，

图4示出用于装配和拆卸燃气轮机组件的、固定在燃气轮机壳体上的设备的侧面图，

图5和6示出滚动机构在框架机构上的两种不同的固定方式，以及

图7示出一种备选设计方案，其中，代替轨道系统直接将框架机构与燃气轮机的壳体固定。

相同的组件在所有附图中用相同的附图标记来标示。

图1示出固定式燃气轮机的壳体10的部件的示意图。该壳体件包括下半件12以及上半件14，它们法兰式地相互安置在分割面16上，并且它们的法兰相互螺栓连接。在此，每个半件具有同轴的壁部段17和相对其陡峭安置的壁部段21。每个半部件12、14在壁部段21内设置孔18，这些孔全部设在假想圆上，该圆与机床坐标轴19同心。孔18可以是燃烧器口或者输入口。在下半件12内在其中一个孔18内安置燃烧器20，由此该孔18被封闭。如果将壳体10的上半件14抬起是非常昂贵的，则通过孔18还能够将燃气轮机的其他组件导入内部。所述组件能够根据现有技术是已知的燃烧管或者异径管。

为了能够将燃烧器20、燃烧管或者异径管的结构进一步简化以及低风险地构造，并且同时提供节省空间的结构设计，则使用设备22(图2)以用于装配和拆卸这些燃气轮机组件。虽然下述实施例只描述了燃气轮机的燃烧器的结构，但是本发明并不只局限于这些实施例。当然，设备22也适用于燃烧器的拆卸。此外，代替燃烧器还能够借助设备22装配或者拆卸异径管。

在图2中，出于概括性的原因不再示出壳体和燃气轮机的重要部件。孔18位于燃气轮机壳体10的壁部段21上，该孔相对机床坐标轴19的径向方向只是稍微偏转。

设备22包括具有两个轨道(外轨25和内轨26)的轨道系统23。所述的“内”和“外”是相对燃气轮机的机床坐标轴19。每个轨道25、26通过多个轨道支持件28被固定在壁部段21上。内轨26能够补充地或者可选地也固定在同轴的壁部段17上。设备22还包括能沿着轨道25、26移动的单元35。这种单元35具有框架机构30、固定在框架机构30上的具有能沿此移动的支承单元40的导引单元36。将用于燃气轮机的管燃烧室的要被装配的组件(在图2中是燃烧器50)螺栓连接在支承单元40上。在其中一个孔18内已经固定了另一个燃烧器50。

与图2相比，图3示出备选的设备22，其与图2所示的设备22的区别在于，轨道系统23只是在燃气轮机壳体10的外周的一段圆弧上延伸，并且不设计为如图2所示的不间断的圆轨。

尤其如图3所示，在框架机构30的每个角27上设置分别具有两个轮的滚动机构32。该轮34形式上是导向轮，也可设计为具有两侧轮缘的轮，因此轮34不能够从轨道25、26的侧面滑脱。框架机构30和与其相连的导引单元36以及支承单元40能沿着轨道25、26在燃气轮机壳体10的周向上移动，这由双向箭头52示出。同时，支承单元40能沿着轨道系统23移动，这借助双向箭头54来表示。因此，框架机构30的行驶路径和支承单元40的移动轴相互垂直。

借助在图2至4中所示的设备22，能够实现相对简单以及精确配合地在燃气轮机固定式燃气轮机内或上对组件(例如燃烧器50)的装配或拆卸。为了将燃烧器50装配到燃气轮机的壳体10上，首先将具有轨道25、26的轨道系统23安置在燃气轮机的壳体10上。然后，具有安置在其上的导引单元36和能在此沿移动轴移动的支承单元40的框架机构30被设置在轨道系统23内。同时，将绳索传动装置固定在可移动单元35的挂钩56上，接着将单元35挂在该绳索传动装置上。借助绳索传动装置能够使得单元35移动到任意位置，而不必在装配时承受燃烧器和单元35的重力。在12点方位上，燃烧器50能临时为了输送到路径的最末段而固定在支承单元40上。通过沿着绳索传动装置的改变，能够借助可移动的单元35将燃烧器50运输到这样的孔18上，应该将燃烧器50固定在该孔18上。在那，单元35被固持防止发生另一运动，使得一方面为绳索传动装置卸载，并且另一方面能够使得燃烧器50相对于孔18实现特别精确地定向。随后，支承单元40沿着它的移动轴移动，从而同时燃烧器50通过孔18在不损坏组件的接触下侵入燃气轮机的内部。在到达末端位置后，安置在燃烧器50上的法兰51与位于孔18上的法兰58螺栓连接。然后，燃烧器50与支承单元40脱离，由此完成相关燃烧器50的装配。随后，可移动单元35往回移动到装载位置上，在该位置上能够将下一个要装配的组件固定在支承单元40上。

在此特别的优点在于，要装配的组件能够被装配在可移动单元35的“装载位置”的可容易抵达的位置上，并且通过一种转动系统能够将其运送到不那么容易抵达的装配位置上。在此，尤其安置在下部壳体半件内的孔18被分为相对较难抵达的位置，因为在没有这种设备22的情况下只借助装载起重机来装载燃烧器50是不足够的。所述设备22的另一个优点是，装配步骤能够分步进行。所以例如能够考虑，借助框架机构30定位的燃烧器50首先辅助性地固定在它的孔18上，并且随后将在支承单元40上的固定释放。接着，框架单元30以及支承单元40用于装载接下来要被装配的燃烧器50，其中，同时第一辅助性固定的燃烧器50在框架机构装载下一个燃烧器50的同时仍按照规定地固定在壳体10上。

轨道支承装置28包括上端件29以及板件31和容纳槽33。当轨道支承装置28应该被装配在燃气轮机上，在该燃气轮机的孔18上固定燃烧器时，上端件29的使用尤其是有优点的。在这种情况下，上端件29的使用不是必须的，这会导致，无论在孔18上是否固定有燃烧器50，轨道25和26与壁部段21始终具有相同的距离。

但是，轨道支承装置28优选不是在端侧固定在法兰58上，而是要么一侧固定在法兰上、一侧固定在壁部段21上，要么自身固定在壁部段17上。因此，每个孔18都能够装载燃烧器50，并且不会被可能出现的轨道支承装置28堵塞。

图5和6示出分别具有两个安置在其上的滚轮34的滚动机构32的两种不同设计方案的截面图。它们通过具有两个滚子轴承60的轴承装置支承在轴62上，其中，轴向固定性在一个方向上通过轴肩保证、在另一个方向上通过开槽螺母保证。两个轴62在轴支承装置64内通过螺母65被固定压紧。为了保证两个滚轮34始终贴靠在轨道上，则轴支承装置64能转动地支承。为此，设置具有径向滑动轴承66和两个相配合的轴向滑动轴承的轴承装置，该轴承装置通过被挤压在凸肩上的开槽螺母67而被轴向固定。轴支承装置64在纵向支柱上的内和外的支承在此是被不相同地释放。在纵向支柱内，设有偏心轮69(参见图5)，该偏心轮能够沿轨道的方向调整滚动机构32。同时，借助偏心轮可移动单元35关于孔18的定向能够被调整。为此，偏心轮69的上轴部件利用间隙配合向内插入轴承槽内。通过设置在偏心轮69的上轴部件68的端面上和在外螺纹上的内六角螺钉，能够利用限定的压在内轨上的作用力和通过压紧组件而将偏心轮固定。

当然，还能够设计没有滚动机构32的框架机构30，并且该框架机构30借助中间工具60能直接地固定在燃气轮机的壳体10上，如图7所示。

总之，本发明涉及一种用于装配和拆卸组件、优选燃烧器50或者燃气轮机的异径管的在燃气轮机固定式燃气轮机内或上的设备22，包括具有沿此可移动框架机构30的轨道系统23，在该框架机构上安置具有可沿着移动轴移动的用于组件的支承单元40的导引单元36。为了实现特别节省空间以及特别坚硬的结构设计，借助该结构设计能够相对简单和快速地装配和拆卸燃气轮机的组件，则设定，该轨道系统23是两轨道的，并且移动轴线垂直于在轨道25、26之间撑开的面地延伸穿过两个轨道25、26之间。所述撑开的面由此是环形的，并且稍微相对于机器轴线19的径向方向倾斜。

Claims (12)

1.一种用于在固定式燃气轮机上或内部装配或拆卸组件的设备(22)，包括：

轨道系统(23)，该轨道系统具有能沿着该轨道系统移动的框架机构(30)，在该框架机构上安置导引单元(36)，所述导引单元具有在此能沿着移动轴线移动的用于所述组件的支承单元(40)，

其中，所述轨道系统(23)是双轨式的，其特征在于，

所述轨道系统(23)的两条轨道(25、26)被设计用于固定在燃气轮机的具有导引孔(18)的壁部段(21)上，并且所述移动轴线横向于在所述轨道(25、26)之间撑开面地延伸穿过所述两个轨道(25、26)之间。

2.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述轨道系统(23)被设计为不间断的圆轨，或者被设计为圆弧轨。

3.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其中，所述轨道系统(23)的每个轨道(25、26)包括多个用于将所述轨道系统(23)固定在燃气轮机上的轨道支承装置(28)。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备(22)，其中，所述框架机构(30)对于所述轨道系统(23)的每个轨道(25、26)包括至少两个在该轨道上能同步移动的滚动机构(32)。

5.根据权利要求4所述的设备(22)，其中，所述滚动机构(32)包括至少两个滚轮(34)。

6.根据权利要求4或5所述的设备(22)，其中，所述两个轨道(25、26)分别具有面向另一个轨道(25、26)的内侧，所述滚动机构(32)的滚轮(34)能在该内侧上滚动。

7.根据权利要求6所述的设备(22)，其中，所述滚轮(34)在预应力下贴靠在两个轨道(25、26)上。

8.根据上述权利要求之一所述的设备(22)，其中，所述导引单元(36)包括至少两个具有支承轨道(42)的直线轨道，所述支承单元(40)能沿着该直线轨道移动。

9.一种具有大量安置在壁部段(21)内的、用于装配燃气轮机组件的导引孔(18)的燃气轮机，其特征在于，轨道(25、26)固定在所述壁部段(21)上。

10.根据权利要求9所述的燃气轮机，其中，所述轨道(25、26)设计为根据上述权利要求之一所述的设备(22)的轨道(25、26)。

11.一种用于装配和拆卸燃气轮机组件的方法，包括如下步骤：

-将根据权利要求1至8之一所述的设备(22)这样安置到燃气轮机的壳体(10)上，使得在所述两个轨道(25、26)之间设置有用于相关组件的孔(18)，和

-通过使用所述设备(22)将燃气轮机的组件装配到燃气轮机上或内部，和/或拆卸燃气轮机的组件。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述相关的组件设计为燃烧器(50)或燃气轮机的异径管，并且所述孔(18)是燃气轮机的燃烧器孔之一。

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