CN111591923A - 用于对齐重型机器和设备的对齐工具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对齐重型机器和设备的对齐工具和方法。具体而言，描述了用于对齐大型机器的工具和方法，以允许大型机器的更有效且更精确的对齐。

Description

用于对齐重型机器和设备的对齐工具和方法

技术领域

提出的发明涉及机器(诸如，燃气涡轮、蒸汽涡轮、发电机、生产机器以及其它大型和重型机器)的对齐和调整其对齐的领域。该机器立在若干安装支脚上，且必须在运行机器之前精确地对齐。

本发明还涉及一种系统，其包括控制单元和联接至彼此的若干工具，使得工具可由控制单元控制。

背景技术

用于对齐大型机器的对齐工具和方法从US 6,871,412 B2(Markeson)已知。

US 6,871,412 B2中描述的对齐工具包括底板和顶板。低摩擦中间元件布置在底板与顶板之间，允许底板与顶板之间的有限的相对运动。该相对运动用于对齐机器。

该工具包括在安装期间且相对于底板固定顶板的螺旋千斤顶。一旦提升机器使得其重量从安装支脚转移至机器的每个转角上的支承工具，则释放螺旋千斤顶，允许机器的受控且基本上单平面或水平的运动，以允许机器的期望的精确且有效的对齐。

即使该现有技术有助于在本领域中对齐和调整大型机器的过程，必须指出的是，利用这些工具仍是耗时的，且对齐的质量仍很大地取决于使用这些工具的人的资质。

提出的发明的目标在于提供用于调整机器的对齐的工具、系统和方法，其容易处理且实现很好结果。此外，必须显著地减少用于调整机器的对齐的时间。

发明内容

该目标通过根据权利要求1的工具来实现。该工具包括底板、顶板、底板与顶板之间的低摩擦中间元件，且还包括能够使顶板相对于底板移动的布置在底板与顶板之间的至少一个液压促动器或机电促动器。

利用使顶板相对于底板移动的液压促动器或机电促动器允许对顶板的运动的准确控制且节省用于对齐机器的很多时间。此外，它提高调整的质量，因为每个顶板相对于基板的相对运动是可预测，且可由前馈或闭环控制来控制。

由于没有人必须手动地操作促动器而是促动器由远离机器的控制单元控制的事实，受伤的危险被显著地减小。此外，相比于直接地扣紧或释放螺旋千斤顶(如从现有技术已知的那样)的人，控制单元的操作者具有对整个情形的较好的洞察。

为了限制顶板相对于底板的运动，底板包括承载低摩擦中间元件的突出部分，且顶板包括包绕低摩擦中间元件和突出部分的凹部。在包绕元件与突出部分之间存在环形间隙，其限制顶板相对于基板的运动。

因为低摩擦中间元件由凹部的壁包绕且抵靠在底板的突出部分的顶部上，故保持灰尘、污垢和/或湿气远离低摩擦中间元件，增加机器的服务时间。

证明有利的是，顶板包括至少一个杆臂，其中该至少一个促动器的可移动端部附接至该至少一个杆臂，且其中该至少一个促动器的固定端部附接至底板。

在另外的有利实施例中，工具包括第一对杆臂和第一对促动器，其中第一对杆臂的杆臂位于顶板的包绕部分的相对侧上，且其中第一对促动器的促动器布置在顶板的包绕部分的相对侧上且平行于彼此。

这样做，可能在不将转矩或弯曲力施加至机器的情况下很线性的模式中引起从促动器到顶板中的力，且实现顶板沿平行于促动器的纵向轴线的方向的很精确的运动。这导致机器的很精确的调整和对齐。

在提出的工具的更进一步改进的实施例中，提供了两对杆臂和两对促动器。优选地，两对杆臂包围90°的角度，且因此两对促动器也包括90°的角度。该实施例允许机器沿侧向方向和沿轴向方向(与彼此独立)的准确对齐。

为了允许机器的对齐和提升，提升器件布置在工具的底板与顶板之间或在顶板之上，例如，借助于液压千斤顶。

提出的工具和提升器件的该组合允许机器沿与彼此独立的竖直、侧向和轴向方向的对齐。

优选地，促动器(液压或机电)是双动的，使得每个促动器可推动和拉动杆臂且沿两个方向(向前和向后)移动顶板。

为了允许顶板相对于底板的运动的闭环控制，提供了用于检测顶板相对于底板沿一个方向(优选地沿两个方向或沿三个方向)的位置的器件。如果这些方向正交于彼此是优选的。

用于检测的这些器件具有输出，使得控制单元可接收用于检测相对位置的器件的输出信号，且使用它来用于顶板的运动的闭环控制。

前述(a. m.)目标还通过用于大型机器的对齐调整的系统来实现，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少两个工具和控制单元，工具连接至控制单元，使得工具的每个促动器由控制单元控制。

优选实施例中的该控制单元包括用于待控制的每个对齐运动的至少一个出口、功率供应、用于由控制单元的处理器控制的每个输出的阀或开关。此外，控制单元可具有用于从用于检测若干工具的顶板相对于底板的位置的器件接收信号的输入。这允许控制单元执行闭环控制。

该目标进一步通过用于利用根据权利要求9至权利要求12的系统调整(通过用提升器件(即，液压千斤顶等)在远离彼此的至少三个提升点上升高机器且通过驱动工具的促动器使工具中的每一个的顶板沿机器的轴向方向和/或侧向方向和/或竖直方向移动，使得机器精确地对齐且在设置极限内)机器的对齐的方法来实现。可同时地或顺序地促动工具的促动器。

在提出的方法的另外的有利实施例中，每个提升点的偏移在提升机器之前确定，且一旦提升机器，则编译成控制单元的适合的驱动命令。

技术方案1. 用于机器的对齐调整的工具，其包括：

底板，

在平行的平面中定向的顶板，

底板与顶板之间的低摩擦中间元件，

其中，

所述工具包括能够使所述顶板相对于所述底板移动的布置在所述底板与所述顶板之间的至少一个液压促动器或机电促动器。

技术方案2. 根据技术方案1所述的工具，其中，所述底板包括承载所述低摩擦中间元件的突出部分，且其中所述顶板包括包绕所述低摩擦中间元件和所述突出部分的凹部。

技术方案3. 根据技术方案1或技术方案2所述的工具，其中，所述顶板包括至少一个杆臂，至少一个促动器的可移动端部附接至所述至少一个杆臂，且其中所述至少一个促动器的固定端部附接至所述底板。

技术方案4. 根据技术方案3所述的工具，其中，所述顶板包括第一对杆臂和第一对促动器，所述第一对杆臂的杆臂位于所述顶板的相对侧上，且其中所述第一对促动器的促动器布置在所述顶板的相对侧上且平行于彼此。

技术方案5. 根据技术方案3和技术方案4所述的工具，其中，所述顶板包括第二对杆臂和四对促动器，所述第二对杆臂的杆臂位于所述顶板的相对侧上，其中在每个杆臂处，两个促动器安装在所述杆臂的相对侧上，且其中所述杆臂的纵向轴线包围90°的角度。

技术方案6. 根据前述技术方案中任一项所述的工具，其中，所述工具包括在所述底板下方或在所述顶板之上的提升器件。

技术方案7. 根据前述技术方案中任一项所述的工具，其中，所述促动器是双动的。

技术方案8. 根据前述技术方案中任一项所述的工具，其中，所述工具包括用于沿至少一个方向、优选地沿正交于彼此的两个方向检测所述顶板相对于所述底板的位置的器件。

技术方案9. 用于大型机器的对齐调整的系统，其包括：

至少两个根据前述技术方案中任一项所述的工具和控制单元，所述工具连接至所述控制单元，使得所述工具的每个促动器由所述控制单元驱动。

技术方案10. 根据技术方案9所述的系统，其中，所述控制单元借助于前馈控制或闭环控制来控制所述促动器。

技术方案11. 根据技术方案9或技术方案10所述的系统，其中，所述控制单元包括：用于每个工具的每个促动器的至少一个出口；功率供应；由处理器控制的用于每个出口的阀或开关。

技术方案12. 根据前述技术方案9至技术方案11中任一项所述的系统，其中，所述系统从用于检测自至少一个工具的所述顶板相对于所述底板的位置的器件接收输出信号。

技术方案13. 用于利用根据技术方案9至技术方案12所述的系统调整机器的对齐的方法，包括以下步骤：

用提升器件在远离彼此的至少三个对齐点上升高所述机器，

通过驱动所述工具的促动器来使所述工具中的每一个的顶板沿所述机器的轴向和/或侧向方向移动，直到所述机器在设置极限内适当地对齐。

技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其中，同时地或顺序地驱动所述工具的促动器。

技术方案15. 根据技术方案13或技术方案14所述的方法，其中，每个对齐点处的偏移在提升所述机器之前确定且编译成所述控制单元的适合的驱动命令。

附图说明

附图示出：

图1：燃气涡轮的透视图。

图2：图1的燃气涡轮的侧视图。

图3：燃气涡轮的一个端部的前视图。

图4：来自图3的细节。

图5：来自图2的细节。

图6：提出的工具的两个实施例的透视图。

图7：提出的工具的第一实施例的若干视图。

图8：第一实施例的顶板的若干视图。

图9：低摩擦中间元件的部分。

图10：工具的第二实施例的若干视图。

图11：第二实施例的顶板的若干视图。

图12：提出的发明的液压系统。

参考标号列表

1 燃气涡轮

3 柱脚

5.1-5.4 安装点

AP1,AP2,AP3 对齐点

VR,FR AP1处的对齐运动

VL,FL AP2处的对齐运动

VA,AR,AA,AL,AF AP3处的对齐运动

7 工具

9 液压入口

11 液压千斤顶

13 液压入口

15 工具

17 安装螺栓

19 螺母

21,23 壳

25-27 壳的开口

29 顶板

31 板

33 顶板

35 基板

36 开口

37 突出部分

39 凹部

41 低摩擦中间元件

43 杆臂

45 活塞

47 液压促动器

48 板

49 弹簧

51 杆臂

53 凸起(鼻部)

55 液压泵

57 电动马达。

具体实施方式

图1在透视图中示出燃气涡轮1作为大型机器的示例，该大型机器必须在操作之前适当地对齐。提出的工具和方法的使用不限于燃气涡轮的对齐，而是可应用于对齐任何类型的大型机器。

燃气涡轮1安装在两个柱脚3上。四个安装点5.1, 5.2, 5.3和5.4设在这些柱脚3上。燃气涡轮1在安装于安装点5.1至5.4上之前必须精确地对齐。精确地对齐意指燃气涡轮1的安装点5.1至5.3中的每一个处沿轴向方向A、侧向方向L和竖直方向V具有适合的位置。使燃气涡轮1与柱脚3在安装点5.1至5.4处连接不可以改变该对齐。对齐燃气涡轮1必须不仅在第一次安装燃气涡轮1时执行，而且以规律的时间间隔在大修燃气涡轮1时执行。

本发明提出用于以比从本领域已知的更有效且更精确的方式调整燃气涡轮1或任何其它机器的对齐的工具、系统和方法。

为了使燃气涡轮1相对于安装点5.1至5.4对齐，显然必须释放使燃气涡轮1与安装点5.1至5.4连接的卡爪和螺栓。需要用于使燃气涡轮1沿轴线A, L和V的方向对齐的另外的器件。为了实现关于精度和成本的最佳对齐，提出的方法使用工具以用于大型机器在三个对齐点AP1, AP2和AP3处的对齐。

这三个对齐点AP1, AP2和AP3在图1的左侧部分(没有燃气涡轮)中示意性地示出。提出的方法仅需要三个对齐点AP而不是如从现有技术US 6,871,412 B2已知的四个对齐点的事实是关于对齐的精度和成本的第一个重要的优点。

在图1中，对齐燃气涡轮所需的对齐运动由对齐点1处的箭头VR和FR、对齐点2处的VL和FL以及对齐点AP3处的箭头VA, AK, AA, AL和AF示出。类似的图式可在图12中找到，图12示出提出的发明的控制单元的液压部分。连同提出的发明，沿相对方向的对齐运动被认为是两个对齐运动。例如，AL和AR、AA和AF被认为是四个对齐运动。FR和FL被认为是两个另外的对齐运动。

为了适当地对齐燃气涡轮1或另一个机器，显然在每个对齐点AP1至AP3处需要沿竖直方向提升燃气涡轮1。因此，在每个对齐点1处，提供了一个对齐运动VR(参照AP1)、VL(参照AP2)和VA(参照AP3)。借助于这三个对齐运动VR, VL和VA，可能沿竖直方向适当地对齐燃气涡轮1且从柱脚3提升燃气涡轮1以允许水平面中的对齐。

为了沿侧向方向(平行于轴线L)适当地对齐燃气涡轮，需要四个对齐运动FR, FL,AR和AL。

对齐运动FR在对齐点AP1处执行。同样适用于对齐点AP2和对齐运动FL。对齐方向FR和FL具有相对的方向。这意指用于使燃气涡轮1在对齐点AP1和AP2处对齐的工具提供一个对齐运动的情况是足够的。这些工具不需要双动的促动器或沿相对的方向(例如，FR和FL)作用的两个相对的促动器。

换句话说：对齐点AP1和AP2中需要的用于对齐燃气涡轮1的工具仅能够沿箭头FR和FL中的一个的方向推动燃气涡轮1。与其独立，可能与彼此独立地在对齐点AP1和AP3处(参照箭头VR和VL)提升燃气涡轮。

为了完成燃气涡轮1在水平面中的对齐，在对齐点AP3处需要四个运动。对于侧向对齐，需要对齐运动AR和AL(参照箭头AR和AL)。

对于燃气涡轮1的轴向对齐，需要两个额外的对齐运动(参照箭头AA和AF)。

换句话说，为了完美地对齐燃气涡轮1或任何其它大型机器，需要对齐点AP1处的对齐运动VR和FR、对齐点AP2处的对齐运动VL和FL以及对齐点AP3处的五个对齐运动VA,AR, AL, AA和AF。

出于该原因，用于在对齐点AP1和AP2处对齐燃气涡轮的提出的工具比在对齐点AP3处对齐燃气涡轮1所需要的提出的工具更简单且需要更少的空间。

燃气涡轮沿竖直方向的对齐借助于千斤顶(优选地通过从本领域已知的且未详细地描述的液压千斤顶)执行。

图2中示出图1的燃气涡轮1的侧视图。在图2的左侧可看到对齐点AP1以及安装点5.1和5.4。

在图2中示出图1的燃气涡轮1的侧视图。在图2的左侧可看到对齐点AP1以及安装点5.4。在图2的右侧可看到安装点5.1。对齐点AP2和AP3在图2中不可见。

从图2可看到的是，安装点5.4和对齐点AP1相邻或邻近于彼此。同样适用于安装点5.3和对齐点AP2(图2中不可见)。如可在图3中看到的那样，对齐点AP3在安装点5.1和5.2之间正好在中间。

图3示出燃气涡轮1沿着来自图2的线A-A的截面图。在该图中可看到对齐点AP3以及安装点5.1和5.2。

图4在透视图中示出来自图3的细节B。在图4中可看到提出的工具的第二实施例。用于对齐大型机器的工具的该实施例具有参考标号7。如连同图1解释的那样，工具7能够在水平面中执行四个对齐运动AR, AA, AL和AF。存在示出的四个液压入口9。

液压千斤顶11布置在工具7之上，该液压千斤顶11具有另外的输入13以提供对齐运动VA。

图5示出第一对齐点AP1的细节C(参照图1)。用于对齐的工具具有参考标号15，且相比于图4倒置安装。液压千斤顶11布置在柱脚3与工具15之间。当然，液压千斤顶11是安装在工具7或15中的任一个之上还是布置在这些工具下方没有任何差异。

在图5中可看到的是，若干安装螺栓17和螺母19设在燃气涡轮1的下部与柱脚3之间。在应该对齐燃气涡轮1的情况下，必须打开螺母19以允许燃气涡轮1在安装点处相对于柱脚3沿轴向、侧向和竖直方向的运动。工具15仅提供一个对齐运动，且因此仅提供一个液压入口13。

在图6中，在透视图中示出工具7和15。工具7, 15由优选地由板状金属制成的壳21, 23保护。

工具7包括基板35，其一部分未由壳21覆盖。液压入口9FL, 9AR, 9AA和9AL安装在基板上。如图12中示出的那样，这些入口9中的每一个与控制单元的相应出口连接。

壳21在其顶部上具有开口。在该开口27内部可看到工具7的顶板29。

借助于壳21内部的若干液压促动器，可能使顶板29相对于基板35沿方向AR, AF,AL和AA移动。如连同图1描述的那样，这些运动允许第三对齐点AP3的对齐。

工具15基于与工具7相同的技术，但带有降低的功能性。工具15的壳23完全地覆盖基板，后者在图6中不可见。可看到工具15的顶板33，因为工具15的壳23提供类似于壳21的开口27的开口36。顶板33可沿着由图6中的箭头FL, FR示出的方向移动。取决于工具15是安装在对齐点AP1处还是在对齐点AP2处，工具15执行对齐运动FR或FL。换句话说：在对齐点AP1和AP2处使用的工具15是相同的，这有助于降低成本和提高可用性。

在图7中，在若干视图中示出工具15。在这些视图中的一些中，壳23被截断以示出工具15的设计细节。

在图7的中间示出工具15的顶视图。在图7的右侧可看到沿着线BU-BU的截面图。在该截面图中，基板35和顶板33是可见的。

突出部分37设在基板35的中部。还可看到的是，顶板33包括凹部39。凹部39的内径大于突出部分37的外径，使得顶板33相对于基板的相对运动在由凹部39的内径与突出部分37的外径的差异设置的极限内是可能的。

低摩擦中间元件41设在突出部分37与顶板之间。低摩擦中间元件41可包括多个被锁位的滚珠轴承，或包括成直角且由板分开的两层滚子轴承。该元件还可包括低摩擦材料(诸如，PTFE(特氟龙))的板或在基板33的突出部分与凹部之间的油或脂的层。

在图7的左侧示出工具15的顶视图，其中壳23的大部分被截开。从该视图可看到的是，顶板33包括两个杆臂43，在顶板33的每一侧上一个。在该实施例中，两个杆臂共用相同的纵向轴线(未示出)。杆臂43中的每一个与液压促动器47的活塞45连接。工具15可在对齐点AP1和AP2中应用。

如果将液压压力施加至液压促动器47，则活塞45使杆臂43和顶板3相对于基板35移动，执行期望的对齐运动FL, FR。

如果将要执行对齐运动FR, FL，则将促动器47与控制单元(图6中未示出)连接且接收在压力下的液压流体。活塞45和液压促动器47也可在沿着线BU-BU的截面图中看到。

为了使顶板33相对于基板35居中，在不使液压促动器47加压的情况下，四个弹簧49沿径向布置在顶板33与基板35之间。

图8更详细地示出顶板33以及其杆臂43和其凹部39。在该示例性实施例中，凹部39是圆形的。因此，基板的突出部分37也是圆形的。还将可能的是，凹部39和突出部分具有矩形截面。

在图9中示出低摩擦中间元件41的一部分。它包括具有与基板35的突出部分相同直径的板48。板48为滚珠轴承的部分且包括用于滚珠(未示出)的多个腔，其允许顶板与基板之间的低摩擦相对运动。

可在US 6,871,412 B2中找到此滚珠轴承或作为备选方案带有成直角的两层滚子轴承的低摩擦中间元件的另外的细节。如之前提到的那样，在一些情况下，在突出部分37与凹部39之间提供PTFE(特氟龙)的板足以充分地减小顶板33与基板35之间的摩擦。

图10在若干视图中示出工具7。原则上，就基板、突出部分、顶板和凹部而言，工具7的设计与工具15的设计类似。出于该原因，相同的部分具有与工具15相同的参考标号。出于清楚的原因，未在所有视图中绘出每个参考标号。

工具7和15之间的主要差异在于，工具7提供四个对齐运动，而工具15仅提供一个对齐运动。

在图10的顶视图中，与图6类似，示出不同的对齐运动。因为工具7的顶板33将沿四个方向AF, AL, AA和AR移动，故在顶板33上设置两对杆臂43和51。杆臂43和51包围90°的角度。

在每个杆臂43, 51处附接两个液压促动器47。在图10的顶视图中，一个杆臂43、一个杆臂51和四个促动器47是可见的，因为壳21仅被部分地截开。另外四个液压促动器由壳21覆盖。从图11可看到带有四个杆臂43和51的顶板33的细节。

在图10的侧视图和顶视图中可看到液压入口9。每个液压入口9附接至两个液压促动器47，其平行于彼此且沿相同的方向作用。

例如，促动器47.1与入口9AL连接，因为液压促动器47.1使顶板33朝对齐运动AL的方向移动。液压促动器47.2与入口9AR连接。同样(加以必要的变更)应用于液压促动器47.3和47.4。例如，通过使入口9AF和入口9AL加压，可能使顶板33朝对齐方向AF和AL同时移动。还可能使不同的液压促动器7顺序地加压，使得朝四个方向AA, AR, AF和AL中的一个的对齐运动一个在另一个之后执行。

如之前在图10中提到的那样，仅促动器47中的一半可见。相应的共同促动器由于壳21而不可见。

从更详细地示出顶板33的图11，变得清楚的是，顶板33具有对称的轮廓且在该实施例中八个液压促动器47可附接至顶板的四个杆43和51。

类似于工具15，四个弹簧49设在顶板33与基板35之间，其在液压促动器47中没有一个加压的情况下使顶板33相对于基板35居中。

在图11中可看到的是，四个鼻部或凸起53用作用于弹簧49(图11中未示出)的锚定点。

液压千斤顶11以及工具7和15与液压控制单元连接，其示意性流程图在图12中示出。

控制单元包括由电动马达57驱动的泵55以及若干液压管路和阀。此外，控制单元包括多个出口AR, AA, AL, VR, VA, VL, FR, AF和FL。这些出口中的每一个与工具7和15或液压千斤顶11的液压入口中的一个连接，使得在控制单元的相应出口由于控制单元的阀的适合命令且借助于泵55加压的情况下执行在图12中示意性地示出且在图1中详细地描述的对齐运动。

未示出控制单元的电气部分，诸如，显示器、用户接口以及用于将命令提交至泵和阀的布线。

Claims (10)

1.用于机器的对齐调整的工具，其包括：

底板(35)，

在平行的平面中定向的顶板(33)，

底板(35)与顶板(33)之间的低摩擦中间元件(41)，

其特征在于，

所述工具包括能够使所述顶板(33)相对于所述底板(35)移动的布置在所述底板(35)与所述顶板(33)之间的至少一个液压促动器(47)或机电促动器。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述底板(35)包括承载所述低摩擦中间元件(41)的突出部分(37)，且其中所述顶板(33)包括包绕所述低摩擦中间元件(41)和所述突出部分(37)的凹部(39)。

3. 根据权利要求1或权利要求2所述的工具，其特征在于，所述顶板(33)包括至少一个杆臂(43, 51)，至少一个促动器(47)的可移动端部附接至所述至少一个杆臂(43, 51)，且其中所述至少一个促动器(47)的固定端部附接至所述底板(35)。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述顶板(3)包括第一对杆臂(43)和第一对促动器(47)，所述第一对杆臂(43)的杆臂(43)位于所述顶板(33)的相对侧上，且其中所述第一对促动器的促动器(47)布置在所述顶板(33)的相对侧上且平行于彼此。

5. 根据权利要求3和权利要求4所述的工具，其特征在于，所述顶板(33)包括第二对杆臂(51)和四对促动器(47)，所述第二对杆臂的杆臂(51)位于所述顶板(33)的相对侧上，其中在每个杆臂(43, 51)处，两个促动器(47)安装在所述杆臂(43, 51)的相对侧上，且其中所述杆臂(43, 51)的纵向轴线包围90°的角度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工具，其特征在于，所述工具包括在所述底板(35)下方或在所述顶板(33)之上的提升器件(19)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的工具，其特征在于，所述促动器(47)是双动的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的工具，其特征在于，所述工具包括用于沿至少一个方向、优选地沿正交于彼此的两个方向检测所述顶板(33)相对于所述底板(35)的位置的器件。

9.用于大型机器的对齐调整的系统，其包括：

至少两个根据前述权利要求中任一项所述的工具(7, 15)和控制单元，所述工具(7,17)连接至所述控制单元，使得所述工具(7, 15)的每个促动器(47)由所述控制单元驱动。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制单元借助于前馈控制或闭环控制来控制所述促动器(47)。

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