CN111200331B - 发电机安装适配器 - Google Patents

Abstract

本发明题为“发电机安装适配器”。公开了一种发电机系统，该发电机系统包括：发电机；发电机壳体，该发电机壳体围绕发电机设置；至少一个导轨结构，该至少一个导轨结构轴向设置在发电机壳体的外表面上；至少一个适配器板，该至少一个适配器板联接到导轨结构，适配器板包括基本上矩形的形状。适配器板包括：至少一个榫头特征；以及穿过适配器板设置的多个螺栓孔。发电机系统包括联接到适配器板的至少一个结构脚。

Description

发电机安装适配器

技术领域

本主题整体涉及一种发电机，并且更具体地讲，涉及用于对发电机进行结构支撑的适配器。

背景技术

发电机是现代发电设施（即发电厂）最重的部件之一。用于支撑发电机的混凝土基础包括数吨到数千吨的混凝土，以便在结构上支撑本身重量可能高达1000吨的发电机。这些混凝土结构的固化时间可长达28天。

随着发电机达到其使用寿命的终点并需要更换和/或翻新（通常在服务数年或数十年后），替代发电机可与较旧发电机的额定电功率和输出相匹配，并可在匹配的同时占用较小的总体占有面积。技术进步使发电机变得更有效率，从而产生较高的功率密度（即，每单位体积的高功率）。因此，与较旧的发电机的功率输出相匹配的较新的发电机可预期具有比较旧的发电机更小的占有面积和/或体积。

当新发电机的占有面积与旧发电机的占有面积不匹配时，在现有发电厂中结构上支持新的发电机可能会存在技术上的挑战。此外，重建发电厂以包括新的基础构造既耗时又昂贵。

发明内容

下面总结本实施方案的各方面。这些实施方案并非旨在限制本要求保护的实施方案的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本实施方案的可能形式的简要概述。此外，实施方案可以包括可以与权利要求的范围相对应的与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。

在一个方面，一种发电机系统包括：发电机；发电机壳体，该发电机壳体围绕发电机设置；至少一个导轨结构，该至少一个导轨结构轴向设置在发电机壳体的外表面上；至少一个适配器板，该至少一个适配器板联接到导轨结构，适配器板包括基本上矩形的形状。适配器板包括：至少一个榫头特征；以及穿过适配器板设置的多个螺栓孔。发电机系统包括联接到适配器板的至少一个结构脚。

在另一方面，一种支撑发电机的方法包括：提供至少一个适配器板，该适配器板包括：至少一个榫头特征；以及穿过适配器板设置的至少一个螺栓孔；将适配器板与发电机的至少一个导轨结构对齐；将适配器板螺栓固定到导轨结构；将螺栓孔与至少一个结构脚对齐；以及将适配器板螺栓固定到结构脚。

在另一方面，一种适配器包括：包括正面和背面的基本上矩形的板，正面和背面中的每一个进一步包括：至少一个凹槽部分；以及至少榫头特征，其中基本上矩形的板包括穿过基本上矩形的板设置的至少一个多个孔。多个孔中的每一个孔沿着基本上矩形的板的长度间隔开。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件，其中：

图1为发电机的侧面示意图；

图2为发电机的顶部示意图；

图3为安装适配器组件的透视图；

图4为发电机组件的透视图；

图5为适配器的透视图；并且

图6为根据本发明实施方案的方面的支撑发电机的方法。

除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施方案的特征。据信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图不旨在包括本领域的普通技术人员已知的实践本文所公开的实施方案所需的所有常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中，将引用多个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。

除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。

如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语（诸如“约”和“基本上”）修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。

如本文所用，术语“轴向”是指与发电机的中心轴线或中心轴对准的方向。

如本文所用，术语“周向”是指围绕（并且与之相切）发电机的外圆周或例如由发电机的转子的扫掠区域限定的圆的一个或多个方向。如本文所用，术语“周向”和“切向”可以是同义的。

如本文所用，术语“径向”是指远离发电机的中心轴线向外移动的方向。“径向向内”方向朝向中心轴线对准，朝向减小的半径移动。“径向向外”方向远离中心轴线对准，朝向增大的半径移动。

图1示出了可围绕发电机中心线12旋转的发电机10的侧视图。发电机转子14关于中心线12轴对称并且机械地联接到轴16，该轴继而联接到联接件18，以用于将发电机附接到诸如燃气轮机或汽轮机的发电装置。发电机中心线12可位于涡轮平台22上方的第一高度20处。第一高度20可为例如、30英寸、36英寸、20英寸、45英寸或一些其他高度。如果转子14的半径大于第一高度22，则转子14的径向外部部分将旋转穿过涡轮平台22下方的高度（或深度）。

发电机10包括发电机壳体24，该发电机壳体在转子14的径向向外设置。第一罩26和第二罩28可设置在发电机壳体24的顶部部分上。发电机可包括第一结构脚30和第二结构脚32。第一结构脚30和第二结构脚32两者均可附接到涡轮平台22，以用于对发电机进行结构支撑。发电机10还可包括用于提升发电机10的第一凸耳40和第二凸耳42。第一安装板48和第二安装板50可在与发电机壳体24相应的界面处围绕第一凸耳40和第二凸耳42设置，以便加强壳体24和凸耳壳体界面。第一凸耳40和第二凸耳42（以及未示出的设置在发电机10的相对侧上的第三凸耳44和第四凸耳46）可用于移动发电机10（例如，通过将起重机连接到凸耳）而不损坏发电机和/或任何内部部件。第一凸耳40、第二凸耳42、第三凸耳44和第四凸耳46可为基本上圆柱形的并且可从发电机壳体24径向向外延伸。

图2示出了发电机10的顶视图。图2的图示与图1的图示对齐，使得共同特征可近似排列。图2的图示包括发电机转子14，该发电机转子为轴对称的并且能够围绕发电机中心线12旋转并设置在发电机壳体24内。图2还包括发电机10坐落的地板凹槽70的轮廓。地板凹槽70占据比发电机10的面积或占有面积更大的面积或占有面积。换句话讲，地板凹槽70可对应于已被替换或正在被替换的较旧发电机（未示出）的占有面积。发电机10可以是新的发电机，其被安装为代替较旧的发电机，并且占据比旧发电机更小的体积和面积，尽管使其额定为与较旧的发电机相同或等同的电气输出（即，由于技术进步）。

仍参考图2，发电机10包括从发电机10径向向外延伸的第一、第二、第三和第四凸耳。发电机10包括第一结构脚30和第二结构脚32，以及设置在发电机10的与第一结构脚30和第二结构脚32相对的一侧上的第三发电机脚34和第四发电机脚36。当安装时，第一结构脚30、第二结构脚32、第三结构脚34和第四结构脚36中的每一个被螺栓固定和/或机械联接到涡轮平台22。第一导轨结构56、第二导轨结构58、第三导轨结构60和第四导轨结构62设置在发电机壳体24的外侧上沿第一结构脚30、第二结构脚32、第三结构脚34和第四结构脚36径向向内。第一间隙52占据第三导轨结构60和第三结构脚34之间的径向空间，而第二间隙54占据第四导轨结构62和第四结构脚36之间的径向空间。第一结构脚30、第二结构脚32、第三结构脚34和第四结构脚36中每一个的放置是固定的，这是由于它们需要联接到涡轮平台22，并且还由于它们需要联接到涡轮平台22上对应于与混凝土基础的界面的特定位置。第一导轨结构56、第二导轨结构58、第三导轨结构60和第四导轨结构62也可为发电机10的固定特征，其被设计用于在宽区域上均匀分布和支撑负载。

仍然参考图2，第一适配器板64跨越第一结构脚30和第一导轨结构56之间的径向间隙（未示出）。相似地，第二适配器板66跨越第二结构脚32和第一导轨结构58之间的径向间隙（未示出）。当完全安装和结构支撑时，发电机10可包括适配器板，该适配器板跨越每一个导轨结构与结构脚之间的径向间隙（即，总共四个适配器板）。图2示出了第一适配器板64和第二适配器板66，但未示出第三适配器板和第四适配器板（未示出），以便示出第一径向间隙52和第二径向间隙54。第一至第四适配器板中的每一个可被螺栓固定和/或联接到相应导轨结构和结构脚两者，从而跨越径向间隙并用于在结构上支撑发电机。

图3示出了发电机10的透视图，该发电机包括围绕发电机转子（未示出）设置的发电机壳体24、第一凸耳40、安装板48、第一导轨结构56、第一适配器板64，以及第一结构脚30。在图3的实施方案中，第一适配器板64和第一结构脚30与对方拆开并且与第一轨道结构56拆开。第一导轨结构56可包括顶部导轨72、底部导轨74和设置在顶部导轨72和底部导轨74之间的中心凹槽部分76。顶部导轨72和底部导轨74中的每一个可包括轴向对齐的多个螺栓孔78。在背（即，径向向内的）面上，适配器板64可包括顶部后榫头特征80、顶部后凹槽82、底部后榫头特征84和底部后凹槽86。顶部后凹槽82包括与设置在顶部导轨72中的多个螺栓孔78对应的多个螺栓孔，而底部后凹槽86包括与设置在底部导轨74中的多个螺栓孔78对应的多个螺栓孔。底部后榫头特征84对应于并配合在第一导轨结构56的中心凹槽部分76内。在正（即，径向向外的）面上，适配器板64可包括顶部前榫头特征88、顶部前凹槽90、底部前榫头特征92和底部前凹槽94。

仍参考图3，第一结构脚30可包括与适配器板64交接的后板96。后板96可包括顶板凹槽98、底板凹槽102和设置在顶板凹槽98和底板凹槽102之间的板中心榫头特征100。顶板凹槽98和底板凹槽102中的每一个可包括与适配器板64的顶部和底部前榫头特征88、92中相应的多个螺栓孔对齐并对应于该相应的多个螺栓孔的多个螺栓孔。中心榫头特征100对应于并配合在适配器板64的顶部前凹槽90内。第一结构脚30和适配器板64中的每一个可包括倒圆凸耳凹槽104，从而允许第一结构脚30和适配器板64邻接发电机壳体24和/或第一导轨结构56而不干扰第一凸耳40。每个凸耳凹槽104可为半圆形的和/或半圆柱形的（即，圆柱体的一半）。

图4示出了发电机10、发电机壳体24和凸耳凹槽104的透视图，其中第一结构脚30和适配器板64在顶部导轨72和底部导轨74处以及在中心凹槽部分76处组装到第一导轨结构56。第一结构脚30可包括设置在后板96下方的底板和顶板108。后板96可包括用于与适配器板64交接的至少一个多个螺栓孔。第一结构脚也可包括在底板106和顶板108之间延伸的多个竖直板110。每个竖直板110可为5侧边的形状，并且包括与至少一个其他侧边平行和/或正交的4个侧边。每个竖直板110还可包括至少一个成角度侧边112，该至少一个成角度侧边可同时提供竖直和侧向支撑。多个竖直板110可共同限定其间的多个空间。底板106可包括至少一个螺栓孔114和至少一个螺栓116，其在对应于由多个竖直板110限定的多个空间的轴向位置处穿过底板设置。

仍然参考图4，底板106可通过至少一个螺栓孔114和至少一个螺栓116被螺栓固定到基础界面118，该基础界面在结构上联接到混凝土基础和/或与混凝土基础成一体。第一结构脚30还可包括用于在组装期间移动和/或操纵第一结构脚30的至少一个安装支架120（即，通过将起重机、叉车和/或其他操纵装置附接到一个或多个安装支架120）。当组装时，设置在第一导轨结构56、第一适配器板64和第一结构脚30中的每一个榫头特征（与设置在它们中的每一个凹槽相结合）共同用于吸收剪切负载和/或应力，从而基本上减小用于将组件保持在一起的若干螺栓上的剪切载荷和/或应力。

图5示出了第一适配器板64的透视图，其包括顶部后榫头特征80、顶部后凹槽82、底部后榫头特征84、以及底部后凹槽86，以及顶部前榫头特征88、顶部前凹槽90、底部前榫头特征92、底部前凹槽94和凸耳凹槽104。适配器板64可为基本上矩形的，并且还可包括：设置在顶部前榫头特征88和后榫头特征80中的第一多个孔122；设置在顶部前凹槽90和后凹槽82中的第二多个孔124；设置在底部前榫头特征92和后榫头特征84中的第三多个孔126；以及设置在底部前凹槽94和后凹槽86中的第四多个孔128。第一多个孔122和第三多个孔126中的每一个（以及相应的螺栓和螺母）可用于将适配器板64固定到第一结构脚30，而第二多个孔124和第四多个孔128中的每一个（以及相应的螺栓和螺母）可用于将适配器板64固定到第一导轨结构56。第一多个孔122和第三多个孔126的每一个可包括比第二多个孔124和第四多个孔128中的每一个更小的直径。在其他实施方案中，第一多个孔122和第三多个孔126的每一个可包括比第二多个孔124和第四多个孔128中的每一个更大的直径。在其他实施方案中，第一多个孔122和第三多个孔126的每一个可包括与第二多个孔124和第四多个孔128中的每一个基本上相同的直径。可使用一个或多个钻孔工艺来形生本发明实施方案的每个螺栓孔，同时可以使用一个或多个铣削工艺来形成本发明实施方案的每一个榫头特征和/或每个凹槽。也可使用其他工艺来形成螺栓孔和/或榫头特征。

仍然参考图5，适配器板64可包括穿过适配器板设置的一个或多个减重特征130。一个或多个减重特征130可设置在适配器板64的任何部分内，包括（例如）顶部后榫头特征80、顶部后凹槽82、底部后榫头特征84和底部后凹槽86，以及顶部前榫头特征88、顶部前凹槽90、底部前榫头特征92和/或底部前凹槽94。一个或多个减重特征130可包括圆形和/或非圆形横截面（例如矩形、三角形、椭圆形、立方体，以及其他形状）。一个或多个减重特征130可一直从适配器板64的正面设置一直穿过适配器板的背面。在其他实施方案中，一个或多个减重特征130可设置在前部和/或后部中，并且可能不会一直穿过。不同尺寸和/或形状的多个减重特征130可以各种构型和/或布置设置在适配器板64中。例如，多个介于5个和15个之间的减重特征130可沿着适配器板64的长度轴向地隔开。在其他实施方案中，多个减重特征130可在不同的高度和轴向位置上交错，该多个减重特征130自身包括多个尺寸和形状。根据本文所公开的实施方案并且由期望的设计特性决定的其他构型也是可以的。

仍参考图5，一个或多个减重特征130同时允许调整适配器板64的频率和重量，使得它们产生发电机系统（包括发电机和安装部件）期望得到的重量和/或频率特性。适配器板64的重量的间接有益效果是，当现有基础锚固螺栓通过结构脚30、32、34、36固定到其上时，其可用于増加现有基础锚固螺栓的突然短路扭矩能力。通过控制适配器板64、66的重量，可以减小现有基础锚固螺栓上的张力。一般来讲，在没有所需的昂贵且耗时的基础工作来安装新螺栓的情况下，在大功率的MW发电机上是难以或不可能替换现有锚固螺栓的。适配器板的重量可充当抵消力矩，并且可减小螺栓中的力。

图6示出了一种结构支撑发电机10的方法600的示意图。在步骤602处，方法600可包括提供金属片。金属片可至少部分地由A36钢以及其他合适的材料构成。金属片的厚度可介于约6英寸和约8英寸之间。在其它实施方案中，金属片的厚度可介于约5英寸和约10英寸之间。在其它实施方案中，金属片的厚度可介于约4英寸和约12英寸之间。在其它实施方案中，金属片的厚度可介于约2英寸和约16英寸之间。在步骤604处，方法600可包括将至少一个榫头特征和/或凹槽铣削到金属片中。在步骤606处，方法600可包括穿过金属片钻至少一个孔，从而形成适配器板64、66。在步骤608处，该方法可包括将适配器板孔与导轨结构56、58、60、62中的多个孔78对齐。在步骤610处，方法600可包括将适配器板64、66螺栓固定到导轨结构56、58、60、62。在步骤612处，方法600可包括将结构脚30、32、34、36内的孔与基础和/或基础界面118中的孔对齐。在步骤614处，方法600可包括将结构脚30、32、34、36螺栓固定到适配器板64、66。在步骤616处，方法600可包括将结构脚30、32、34、36螺栓固定到基础和/或基础界面118。在本发明所公开的方法的实施方案中，也可执行其他步骤。在本发明所公开的方法的其他实施方案中，可省略本发明所公开的步骤中的一个或多个。此外，在本发明所公开的方法的实施方案中，可以不同的顺序执行步骤中的一个或多个。例如，在一些实施方案中，步骤616可在步骤614之前执行。

图1至图6中的本发明所公开的实施方案和/或方法中的每一个可包括第一适配器板64、第一导轨结构56和第一结构脚30的，在第二、第三和第四适配器板、导轨结构和结构脚上或与其结合的任何和所有所示特征。此外，本文所公开的实施方案可包括在任一侧上延伸发电机10的整个轴向长度的导轨结构、适配器板和结构脚。通过提供与导轨结构56、58、60、62和结构脚30、32、34、36中的每一个的特征匹配的适配器板64、66，本文所公开的实施方案和方法允许在其中现有发电机占有面积大于和/或不同于新的或翻新的发电机10的发电机占有面积的发电厂中安装和结构上支撑新的或翻新过的发电机。适配器板64、66，导轨结构56、58、60、62和结构脚30、32、34、36中的每一个的榫头特征分布并传递剪切应力和负载。此外，适配器板64、66允许与其他系统相比成本更低的安装系统，并且能够与现有结构脚30、32、34、36（和混凝土基础）形成结构界面，而无需修改发电机设计或其部件。本文所公开的实施方案允许在不改变发电机机架的情况下将发电机安装在现有的工厂中；修改发电机机架可能是耗时的、昂贵的和/或导致对发电机振动特征的不可取的改变。本文所公开的实施方案可包括其他适配器板尺寸、几何形状、榫头特征构型和螺栓孔构型，以必要地匹配对应的发电机和安装布置。

本发明实施方案的示例性应用可包括汽轮机发电机、燃气轮机发电机、旋转式发动机发电机、往复式发动机发电机、风冷发电机、气冷发电机、流动冷却发电机、三相发电机和/或其他类型的发电机。

尽管本公开的各种实施方案的具体特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但这仅是为了方便。根据本公开的原理，可以结合任何其他附图的任何特征来引用和/或要求保护附图的任何特征。

本书面描述使用示例来公开本公开的实施方案，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本文描述的实施方案的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例旨在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种发电机系统，包括：

发电机(10)；

发电机壳体(24)，所述发电机壳体围绕所述发电机(10)设置；

至少一个导轨结构(56、58、60、62)，所述至少一个导轨结构轴向设置在所述发电机壳体(24)的外表面上；

至少一个适配器板(64)，所述至少一个适配器板联接到所述至少一个导轨结构(56、58、60、62)，所述至少一个适配器板(64)包括基本上矩形的形状，所述至少一个适配器板(64)包括：

至少一个榫头特征(80、84)；和

至少一组多个螺栓孔(78)，所述至少一组多个螺栓孔穿过适配器板设置；和

至少一个结构脚(30、32)，所述至少一个结构脚联接到所述至少一个适配器板(64)。

2.根据权利要求1所述的发电机系统，所述至少一个导轨结构(56、58、60、62)进一步包括：

至少一个顶部导轨(72)；和

至少一个底部导轨(74)，

其中所述至少一个顶部导轨(72)和所述至少一个底部导轨(74)包括穿过顶部导轨和底部导轨设置的至少一个螺栓孔(78)。

3.根据权利要求1所述的发电机系统，进一步包括：

至少一个凸耳(40、42)，所述至少一个凸耳(40、42)从所述发电机壳体(24)径向向外突出；和

至少一个安装板(48、50)，所述至少一个安装板设置在所述至少一个凸耳(40、42)和所述发电机壳体(24)之间的界面处。

4.根据权利要求1所述的发电机系统，进一步包括：

至少一个导轨结构(56、58、60、62)，所述至少一个导轨结构设置在所述发电机(10)的每个纵向侧上；

至少一个适配器板(64)，所述至少一个适配器板设置在所述发电机的每个纵向侧上；和

至少一个结构脚(30、32)，所述至少一个结构脚设置在所述发电机的每个纵向侧上。

5.根据权利要求1所述的发电机系统，所述至少一个导轨结构(56、58、60、62)进一步包括4个导轨结构；

所述至少一个适配器板(64)进一步包括4个适配器板；并且

所述至少一个结构脚(30、32)进一步包括4个结构脚。

6.根据权利要求1所述的发电机系统，所述至少一个适配器板(64)进一步包括：

至少两组多个螺栓孔；和

至少两个榫头特征(80)，

其中所述至少两组多个螺栓孔中的每一组和所述至少两个榫头特征结构(80)中的每一个与所述至少一个导轨结构(56、58、60、62)和所述至少一个结构脚(30、32)中的至少一个交接。

7.根据权利要求6所述的发电机系统，进一步包括：

至少一个凸耳(40、42)，所述至少一个凸耳(40、42)从所述发电机壳体(24)径向向外突出；

至少一个安装板(48、50)，所述至少一个安装板设置在所述至少一个凸耳(40、42)与所述发电机壳体(24)之间的界面处；

所述至少一个导轨结构(56、58、60、62)进一步包括4个导轨结构；

所述至少一个适配器板(64)进一步包括4个适配器板；并且

所述至少一个结构脚(30、32)进一步包括4个结构脚。

8.一种支撑发电机(10)的方法(600)，包括：

提供(602、604、606)至少一个适配器板，所述至少一个适配器板包括：

至少一个榫头特征(80)；和

至少一个螺栓孔，所述至少一个螺栓孔穿过适配器板设置；

将所述至少一个适配器板与设置在发电机壳体的外侧上的至少一个导轨结构对齐(608)；

将所述至少一个适配器板螺栓固定(610)到所述至少一个导轨结构；

将所述至少一个螺栓孔与至少一个结构脚(30、32)对齐(612)；以及

将所述至少一个适配器板(64)螺栓固定(614)到所述至少一个结构脚(30、32)。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将所述至少一个榫头特征(80)铣削(604)到所述至少一个适配器板中，以及将所述至少一个螺栓孔钻入(606)到所述至少一个适配器板(64)中。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

将所述至少一个结构脚(30、32)对齐到至少一个基础螺栓孔；以及

将所述至少一个结构脚螺栓固定(616)到所述至少一个基础螺栓孔。

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