CN110878765A - 用于修理燃气轮机的多级轴流压缩机的转子的方法 - Google Patents

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Abstract

用于修理燃气轮机的多级轴流压缩机的转子的方法，包括以下步骤：a)在垂直于轴(12)的旋转轴线(x)的截面(P)处切割转子(10)的轴(12)，以便将轴(12)的安装有待更换的叶片盘(14N‑2，14N‑1，14N)的部分与轴(12)的其余部分(12')分离；b)为每个待更换的叶片盘(14N‑2，14N‑1，14N)提供对应的新叶片盘(14N‑2"、14N‑1"、14N")，该对应的新叶片盘具有带有实心横截面的相应的毂(16")；c)将轴的新端部部分(12")设置成具有实心横截面；以及d)将新叶片盘夹紧在轴的其余部分(12')与轴的新端部部分(12')之间，并通过锚定螺栓(28，30)将新叶片盘(14N‑2"，14N‑1"，14N")固定到轴的其余部分(12')。

Description

用于修理燃气轮机的多级轴流压缩机的转子的方法
技术领域
本发明大体上涉及一种用于修理燃气轮机的多级轴流压缩机的转子的方法。
更具体地，本发明涉及一种用于更换燃气轮机的多级轴流压缩机的转子的最后级的损坏叶片盘的方法。
背景技术
众所周知，燃气轮机的多级轴流压缩机的转子包括一个轴，多个叶片盘安装在该轴上，每个叶片盘形成压缩机的相应级。叶片盘例如在轴上热收缩，使得它们通过过盈配合耦接到轴。
在这种情况下，为了确保叶片盘与轴之间的牢固耦接，特别是在工作温度可能达到非常高的值的压缩机最后级，必须提供叶片盘与轴之间的高干涉。通常的做法是，在转子使用寿命结束之前，为了增加压缩机本身的使用寿命，需要更换转子的最后的叶片盘(例如，18盘压缩机转子中的1到7个盘)，最后的叶片盘由于高的工作温度而是最多经受劣化和破损的盘。
然而，叶片盘与轴之间的高干涉不允许通过简单地加热盘以增加盘的内径并因此将与轴的干涉降低到零来从轴上移除盘，这是因为加热盘所需的热量不仅会不能恢复地损坏盘而且会损坏轴本身，从而使其不再可用。因此，为了更换最后的叶片盘，必须在最后的叶片盘处移除轴的材料，这当然使得轴不再可用。因此，目前通过去除轴的材料来修理燃气轮机的压缩机的转子，以便允许从轴上移除所有的叶片盘，然后构造新的轴并最终装配在新轴上，使旧的叶片盘仍然可用并用新的叶片盘代替旧的叶片盘。这个过程显然非常繁琐。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于通过用新盘更换最后级的损坏的叶片盘来修理上述类型的燃气轮机的压缩机的转子的方法，这比上面讨论的现有技术更轻松。
根据本发明，通过依次包括以下步骤的方法来完全实现根据本发明的该目的和其他目的：
-在垂直于轴的旋转轴线的截面处切割转子轴，以便将轴的安装有待更换的盘的部分与轴的安装有仍然可用的盘的部分分开；
-为每个待更换的盘提供一个新盘，该新盘具有带有实心横截面的毂；
-将轴的新端部部分设置成具有实心横截面；以及
-将新盘夹紧在轴的其余部分与轴的新端部部分之间，并通过锚定螺栓将新盘固定到轴的其余部分。
借助于这种方法，减少了用于修理压缩机转子的时间和成本，这是因为不再需要完全移除旧轴并构造新轴，并且也不再需要在新轴上安装旧盘，正如上面讨论的当前使用的方法的情况。
此外，由于新盘不再通过热收缩安装在轴上，所以不再需要制造抗蠕变材料(例如不锈钢)的盘，以避免由于高工作温度所造成的与轴的干涉的损耗。通常用于燃气轮机的压缩机中的不锈钢盘具有非常昂贵且易于经受氢脆的缺点。利用本发明的方法，新盘可以由例如微合金钢制成，其比不锈钢便宜并且不会经受氢脆。
本发明的另一个优点在于，压缩机的转子的最后盘的可能的进一步更换特别容易，这是因为为了拆卸所述盘，移除锚定螺栓就足够了，借助于该锚定螺栓，所述盘固定到在更换最后盘的先前介入期间恢复的轴的旧部分。
附图说明
从仅通过参考附图的非限制性示例给出的下面的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加显而易见，附图中：
图1为在用本发明的方法修理之前燃气轮机的压缩机的转子的轴向剖视图；
图2为图1的转子的端部部分(特别是最后七个级)的放大的轴向剖视图；以及
图3为在使用本发明的方法更换最后三个叶片盘之后图1的转子的端部部分的轴向剖视图。
具体实施方式
首先参考图1，本发明的方法适用的用于燃气轮机的多级轴流压缩机的转子通常用10表示。转子10基本上包括轴12(其旋转轴线用x表示)和一个接一个地并排安装在轴12上的多个叶片盘14(下文中简称为“盘”)。根据其沿转子的位置，每个盘14用从1到N的索引i标识。因此，第一个盘用141表示，而最后一个盘用14N表示。在本文所示的示例中，转子10为18级压缩机的一部分，并因此盘14的数量N等于18，但是本发明显然适用于具有任意数量的盘的多级轴流压缩机的转子的修理。
众所周知，每个盘14包括毂16、围绕毂16布置的冠环18，以及从冠环18径向地延伸的多个叶片20(对于每个盘，在图1仅示出其中一个叶片)。毂16和冠环18通常被制成一体，而叶片20被制成为与冠环18分开的部件并且例如通过燕尾连接刚性地连接到冠环。然而，本文所示的盘的特定结构对于本发明的目的而言不是必需的。毂16具有中心孔22，其直径对应于轴12的直径D。每个盘14过盈配合地安装在轴12上，例如通过热收缩过程，以便牢固地连接到轴。在操作期间比第一盘经受更高的温度的最后的盘(例如盘14N-6至14N)通常以比安装第一盘的干涉更大的干涉安装在轴12上，尽管这对于本发明而言不是必需的。
现在让我们假设需要修理转子10以更换最后三个盘(然而，本发明的方法可以用于更换转子的任何数量的最后的盘)，即以14N-2、14N-1和14N的顺序指示的盘。现在将参考图2和3描述如何使用本发明的方法更换这种盘。
首先，如图2所示，在垂直于旋转轴线x的截面P处切割轴12，以便将轴的安装有待更换的盘14N-2、14N-1和14N的部分分离(在图2中仅示出了所述盘的毂16和冠环18)。转子的其余部分(下文称为恢复的转子部分)，即轴的其上安装有盘141至14N-3的其余部分(下文称为恢复的轴部分)，被重新用于提供新转子。如下所述，由于在截面P处切割轴而已被移除的转子的部分被重建并组装到恢复的转子部分。
图3示出了在本发明的修理方法结束时获得的转子。转子包括以10'表示的恢复的转子部分以及以10"表示的转子的新部分。如上所述，恢复的转子部分10'包括以12'表示的恢复的轴部分以及装配在恢复的轴部分12'上的盘141至14N-3。
新的转子部分10"包括新盘14N-2"、14N-1"和14N"(在这种情况下为三个新盘，但是通常新盘的数量等于通过在截面P切割轴12而已经移除的旧盘的数量)和新的端轴部分12"。
每个新盘14N-2"、14N-1"和14N"包括一个毂16"和一个冠环18"，以及附接在冠环18"上的多个叶片(这里未示出)。当每个新盘14N-2"、14N-1"和14N"的冠环18"具有与对应的旧盘14N-2、14N-1和14N的形状基本相同的形状时，每个新盘14N-2"、14N-1"和14N"的毂16"现在均具有实心的横截面，即没有直径对应于轴12的直径D的中心孔。代替直径与轴12的直径D对应的中心孔，在每个新盘14N-2"、14N-1"和14N"的毂16"中设置多个通孔24"(图3中仅示出其中一个)，该通孔具有小于轴12的直径D的直径D"，平行于旋转轴线x延伸，并且优选地沿着圆周定位，该圆周的中心位于旋转轴线x上并且其直径D'小于轴12的直径D，但是大于孔24"的直径D"。
新的端轴部分12"还具有带有通孔26"的实心横截面(图3中仅示出其中一个)，每个通孔与新盘14N-2"、14N-1"和14N"的相应通孔24"对准。
新盘14N-2"、14N-1"和14N"并排布置，借助于锚定螺栓(图3中仅示出其中一个)被夹紧在恢复的轴部分12'与新的端轴部分12"之间，每个锚定螺栓均包括一个螺钉28和一个螺母30。每个螺钉28穿过新的端轴部分12"的相应通孔26"并且穿过每一个新盘14N-2"、14N-1"和14N"的相应通孔24"插入，并且拧入到恢复的轴部分12'中的相应盲螺纹孔32中，盲螺纹孔32在通过截面P处切割轴12获得的恢复的轴部分12'的端面(以12a'表示)中制成。每个螺母30拧到相应螺钉28的在与恢复轴部分12'相对的一侧从新的端轴部分12"轴向伸出的端部上。
如上所述，不像旧盘14N-2、14N-1和14N，由于新盘14N-2"、14N-1"和14N"不是通过过盈配合安装的，所以不需要由具有高抗蠕变性的材料(例如不锈钢)制成。它们可以由与旧盘14N-2、14N-1和14N的材料不同的材料(特别是较便宜的材料，例如微合金钢)制成。
此外，如果在一定时间之后需要用对应的新盘更换盘14N-2"、14N-1"和14N"以进一步增加转子10的使用寿命，则甚至可以更容易进行该操作，这是因为在移除锚定螺栓后拆卸盘14N-2"、14N-1"和14N就足够了，并安装与在前盘相同的新盘，从而恢复转子的所有其他部件。
从上面提供的描述中可以明显看出，相对于已知方法，本发明的方法在成本和时间方面都允许相当大的节省。
当然，在不脱离由随附的权利要求限定的本发明的范围的情况下，用于实施本发明方法的模式可以与本文纯粹借助于非限制性示例描述和说明的方式完全不同，而本发明的原理保持不变。

Claims (4)

1.用于通过用新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")更换给定数量的最后叶片盘(14N-2，14N-1，14N)来修理燃气轮机的多级轴流压缩机的转子(10)的方法，其中，每个所述最后叶片盘(14N-2，14N-1，14N)包括具有中心孔(20)的毂(16)并通过过盈配合安装在所述转子(10)的能绕旋转轴线(x)旋转的轴(12)上，
其特征在于，所述方法包括：
步骤a：在垂直于所述轴(12)的所述旋转轴线(x)的截面(P)处切割所述轴(12)，以便将所述轴(12)的安装有待更换的叶片盘(14N-2，14N-1，14N)的一部分与所述轴(12)的其余部分(12')分离；
步骤b：为每个待更换的叶片盘(14N-2，14N-1，14N)提供一个相应的新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")，该相应的新叶片盘具有带有实心横截面的相应的毂(16")；
步骤c：将所述轴的新端部部分(12")设置成具有实心横截面；以及
步骤d：将所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")夹紧在所述轴的所述其余部分(12')与所述轴的所述新端部部分(12”)之间，并通过锚定螺栓将所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")固定到所述轴的所述其余部分(12')。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")由与待更换的所述叶片盘(14N-2，14N-1，14N)的材料不同的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在每个所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")的所述毂(16")中形成多个通孔(24")，并且其中，在所述步骤d中用于将所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")固定到所述轴的所述其余部分(12')的每个所述锚定螺栓包括螺钉(28)，对于每个所述新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")，所述螺钉穿过该新叶片盘(14N-2"，14N-1"，14N")的所述毂(16")的相应的通孔(24")。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤d中，通过将所述锚定螺栓拧入设置在所述轴的所述其余部分(12')的端面(12a')中的相应的盲螺纹孔(32)中，将所述锚定螺栓的每个所述螺钉(28)固定到所述轴的所述其余部分(12')。
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