CN115235404A - 一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法 - Google Patents
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Abstract
一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，具体为：步骤一：间接测量，分别测量静子组件和转子组件相关尺寸，通过计算方式获得转静子间隙值，对计算得到的转静子间隙值进行修正；步骤二：直接测量，在重型燃气轮机装配过程中，直接利用工具测量获得转静子间隙值，对测量得到的转静子间隙值进行修正；步骤三：验证测量，在重型燃气轮机运行过程中，利用间隙传感器测量转静子间隙值，根据间隙传感器测量的转静子间隙值对步骤一和步骤二中的转静子间隙值进行在线验证。本发明能够提高重型燃气轮机的转静子间隙测量准确性，降低转静子间隙测量值与实际间隙值的误差，节省重型燃气轮机的生产制造成本和周期，减小对燃机的装配质量、性能和故障分析的影响。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机技术领域，特别是涉及一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法。
背景技术
重型燃气轮机具有结构尺寸大、重量大的特点，导致重型燃气轮机容易产生转静子间隙测量值与实际间隙值误差过大的问题，这会对重型燃气轮机的生产制造成本和周期产生负面影响，同时也会对重型燃气轮机的装配质量、性能和故障分析造成困扰。因此，设计一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法十分必要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，能够大幅度提高重型燃气轮机的转静子间隙测量准确性，降低转静子间隙测量值与实际间隙值的误差，有效节省了重型燃气轮机的生产制造成本和周期，减小了对重型燃气轮机的装配质量、性能和故障分析的影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，包括如下步骤：
步骤一：间接测量
分别测量静子组件和转子组件相关尺寸，通过计算方式获得转静子间隙值，对计算得到的转静子间隙值进行修正；
步骤二：直接测量
在重型燃气轮机装配过程中，直接利用工具测量获得转静子间隙值，对测量得到的转静子间隙值进行修正；
步骤三：验证测量
在重型燃气轮机运行过程中，利用间隙传感器测量转静子间隙值，根据间隙传感器测量的转静子间隙值对步骤一和步骤二中的转静子间隙值进行在线验证。
在步骤一中，间接测量的步骤为：
步骤1：利用三维坐标测量仪器对转子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
步骤2：利用三维坐标测量仪器对静子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
步骤3：根据转子组件和静子组件的测量结果进行数字建模，将数字建模中的转静子回转中心以及转子推力盘和主推力轴承拟合一起，自动计算出转静子周向间隙最小位值，将计算出的转静子间隙值记为X1；
步骤4：对转静子间隙值X1进行修正，修正公式为P1=k*X1，式中，P1为转静子间隙值X1的修正值，k为修正系数。
在步骤二中，直接测量的步骤为：
步骤2.1：设定装配过程中的测量状态，具体如下：
状态A：将静子组件的气缸水平放置于地面上，用以模拟重型燃气轮机的工作状态；
状态B：在状态A下，利用千斤顶顶住静子组件的各个气缸轴向安装边，各个气缸的顶起高度根据重型燃气轮机的具体结构确定；
状态C：在状态B下，分下静子组件的气缸上半部分；
状态D：在状态C下，将转子组件安装到静子组件的气缸下半部分，并安装前后支撑气缸，保证前后支撑气缸与重型燃气轮机在整机状态下的刚度一致；
状态E：在状态D下，装配静子组件其余气缸上半缸，完成总装并分下千斤顶；
步骤2.2：在设定的测量状态下进行测量，具体如下：
步骤①：在状态A下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，根据叶片对应位置选择测量数量和位置，测量时做好标记；
步骤②：在状态D下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤③：在状态D下，通过塞尺或者专用工装对叶尖间隙进行直接测量，测量获得的转静子间隙值记为X2，将压气机部分的间隙记为P21，将透平部分的间隙记为P22；
步骤④：对间隙P21和间隙P22进行评估，待合格后，继续执行下一步安装工作；
步骤⑤：在状态E下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤2.3：数据处理
步骤①：针对步骤2.2中的步骤①和步骤②，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS1，将透平部分的气缸变化量记为ΔS2；
步骤②：计算转子位置对间隙的影响值，若测量时转子靠在副推力轴承上，则计算时转子靠在主推力轴承上，对有叶尖为斜面的间隙有影响，影响值记为ΔS3；
步骤③：通过计算方式求取间隙值，计算公式如下：
压气机部分：X31=X2-k1*ΔS1-ΔS3
透平部分：X32=X2-k2*ΔS2-ΔS3
式中，X31为压气机部分的转静子间隙值，X32为透平部分的转静子间隙值，X2为利用工具直接测量的转静子间隙值，k1和k2为修正系数；
步骤④：针对步骤2.2中的步骤⑤，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS4，将透平部分的气缸变化量记为ΔS5；
步骤⑤：对间隙值进行修正，修正公式如下：
压气机部分：P31=k3*X31
透平部分：P32=k4*X32
式中，P31为压气机部分的转静子间隙值X31的修正值，P32为透平部分的转静子间隙值X32的修正值，k3和k4为修正系数。
本发明的有益效果：
本发明的重型燃气轮机转静子间隙修正方法，能够大幅度提高重型燃气轮机的转静子间隙测量准确性，降低转静子间隙测量值与实际间隙值的误差，减小对重型燃气轮机的生产制造成本和周期的负面影响，提高重型燃气轮机的装配质量、性能和故障分析的效果。
附图说明
图1为某重型燃气轮机水平安装边的测量点分布示意图；
图中，1—测量点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，包括如下步骤：
步骤一：间接测量
分别测量静子组件和转子组件相关尺寸，通过计算方式获得转静子间隙值，对计算得到的转静子间隙值进行修正，具体步骤为：
步骤1：利用三维坐标测量仪器对转子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
具体的，三维坐标测量仪器具体可选用激光跟踪仪等设备，转子组件具体包括叶片、轴颈以及推力盘等，且叶尖的相对位置以推力盘为基准；
步骤2：利用三维坐标测量仪器对静子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
具体的，三维坐标测量仪器具体可选用激光跟踪仪等设备，静子组件具体包括与叶尖配合的气缸以及与转子轴配合的轴承机匣，且叶尖的相对位置以主推力轴承为基准；
步骤3：根据转子组件和静子组件的测量结果进行数字建模，将数字建模中的转静子回转中心以及转子推力盘和主推力轴承拟合一起，自动计算出转静子周向间隙最小位值，将计算出的转静子间隙值记为X1；
具体的，在计算转静子周向间隙最小位值时，需要考虑重型燃气轮机在冷态下对转静子间隙有影响的元素，包括轴向位置的影响元素和径向位置的影响元素，其中轴向位置的影响元素包括主、副推力轴承位置（即转子轴向活动量），其中径向位置的影响元素包括支撑机构的变形量（即转子重量对静子的影响）；
步骤4：对转静子间隙值X1进行修正，修正公式为P1=k*X1，式中，P1为转静子间隙值X1的修正值，k为修正系数；
具体的，修正系数k的取值范围为0.95～1.05，且k=X4/X1，其中，X4为验证测量步骤中所获取的转静子间隙值，主要是转静子变形等影响因素，可根据修正结果对静子组件的气缸进行补加工等方式进行调整；
步骤二：直接测量
在重型燃气轮机装配过程中，直接利用工具测量获得转静子间隙值，对测量得到的转静子间隙值进行修正，具体步骤为：
步骤2.1：设定装配过程中的测量状态，具体如下：
状态A：将静子组件的气缸水平放置于地面上，用以模拟重型燃气轮机的工作状态；
状态B：在状态A下，利用千斤顶顶住静子组件的各个气缸轴向安装边，各个气缸的顶起高度根据重型燃气轮机的具体结构确定；
状态C：在状态B下，分下静子组件的气缸上半部分；
状态D：在状态C下，将转子组件安装到静子组件的气缸下半部分，并安装前后支撑气缸，保证前后支撑气缸与重型燃气轮机在整机状态下的刚度一致；
状态E：在状态D下，装配静子组件其余气缸上半缸，完成总装并分下千斤顶；
步骤2.2：在设定的测量状态下进行测量，具体如下：
步骤①：在状态A下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，根据叶片对应位置选择测量数量和位置，测量时做好标记，具体的，按照图1所示的测量点1做好标记；
步骤②：在状态D下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤③：在状态D下，通过塞尺或者专用工装对叶尖间隙进行直接测量，测量获得的转静子间隙值记为X2，将压气机部分的间隙记为P21，将透平部分的间隙记为P22；
步骤④：对间隙P21和间隙P22进行评估，待合格后，继续执行下一步安装工作；
步骤⑤：在状态E下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤2.3：数据处理
步骤①：针对步骤2.2中的步骤①和步骤②，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS1，将透平部分的气缸变化量记为ΔS2；
具体的，ΔS1和ΔS2均为水平安装边上的各测量点的变化量求平均值而得，同时也可根据实际情况分段计算；
步骤②：计算转子位置对间隙的影响值，若测量时转子靠在副推力轴承上，则计算时转子靠在主推力轴承上，对有叶尖为斜面的间隙有影响，影响值记为ΔS3；
步骤③：通过计算方式求取间隙值，计算公式如下：
压气机部分：X31=X2-k1*ΔS1-ΔS3
透平部分：X32=X2-k2*ΔS2-ΔS3
式中，X31为压气机部分的转静子间隙值，X32为透平部分的转静子间隙值，X2为利用工具直接测量的转静子间隙值，k1和k2为修正系数；
具体的，修正系数k1和k2的取值范围均为0.95～1.05，且k1=ΔS4/ΔS1，k2=ΔS5/ΔS2；
步骤④：针对步骤2.2中的步骤⑤，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS4，将透平部分的气缸变化量记为ΔS5；
具体的，ΔS4和ΔS5均为水平安装边上的各测量点的变化量求平均值而得，同时也可根据实际情况分段计算；
步骤⑤：对间隙值进行修正，修正公式如下：
压气机部分：P31=k3*X31
透平部分：P32=k4*X32
式中，P31为压气机部分的转静子间隙值X31的修正值，P32为透平部分的转静子间隙值X32的修正值，k3和k4为修正系数；
具体的，修正系数k3和k4的取值范围均为0.95～1.05，且k3=X4/X31，k4=X4/X32，其中，X4为验证测量步骤中所获取的转静子间隙值，修正系数k3和k4主要是转子和气缸变形等影响因素；
步骤三：验证测量
在重型燃气轮机运行过程中，利用间隙传感器测量转静子间隙值，根据间隙传感器测量的转静子间隙值对步骤一和步骤二中的转静子间隙值进行在线验证。
此外，需要说明的是，间接测量的修正结果是重型燃气轮机总装的依据，如果不符合设计要求，则需对静子组件进行补加工等调整工作，前期如果没有验证测量数据的话，修正系数k可取1。同时，直接测量的修正结果是重型燃气轮机总装合格的证明，如果不符合设计要求则需先分解重型燃气轮机，再对静子组件进行补加工等调整工作，前期如果没有验证测量数据的话，修正系数k3和k4可取1。如果有多台燃机的测量数据，则可使用插值法对各个修正系数进行修正。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (3)
1.一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：间接测量
分别测量静子组件和转子组件相关尺寸，通过计算方式获得转静子间隙值，对计算得到的转静子间隙值进行修正；
步骤二：直接测量
在重型燃气轮机装配过程中，直接利用工具测量获得转静子间隙值，对测量得到的转静子间隙值进行修正；
步骤三：验证测量
在重型燃气轮机运行过程中，利用间隙传感器测量转静子间隙值，根据间隙传感器测量的转静子间隙值对步骤一和步骤二中的转静子间隙值进行在线验证。
2.根据权利要求1所述的一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，其特征在于：在步骤一中，间接测量的步骤为：
步骤1：利用三维坐标测量仪器对转子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
步骤2：利用三维坐标测量仪器对静子组件的叶尖尺寸和位置进行测量，同时测量各个转静子配合面的空间尺寸和位置；
步骤3：根据转子组件和静子组件的测量结果进行数字建模，将数字建模中的转静子回转中心以及转子推力盘和主推力轴承拟合一起，自动计算出转静子周向间隙最小位值，将计算出的转静子间隙值记为X1；
步骤4：对转静子间隙值X1进行修正，修正公式为P1=k*X1，式中，P1为转静子间隙值X1的修正值，k为修正系数。
3.根据权利要求1所述的一种重型燃气轮机转静子间隙修正方法，其特征在于：在步骤二中，直接测量的步骤为：
步骤2.1：设定装配过程中的测量状态，具体如下：
状态A：将静子组件的气缸水平放置于地面上，用以模拟重型燃气轮机的工作状态；
状态B：在状态A下，利用千斤顶顶住静子组件的各个气缸轴向安装边，各个气缸的顶起高度根据重型燃气轮机的具体结构确定；
状态C：在状态B下，分下静子组件的气缸上半部分；
状态D：在状态C下，将转子组件安装到静子组件的气缸下半部分，并安装前后支撑气缸，保证前后支撑气缸与重型燃气轮机在整机状态下的刚度一致；
状态E：在状态D下，装配静子组件其余气缸上半缸，完成总装并分下千斤顶；
步骤2.2：在设定的测量状态下进行测量，具体如下：
步骤①：在状态A下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，根据叶片对应位置选择测量数量和位置，测量时做好标记；
步骤②：在状态D下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤③：在状态D下，通过塞尺或者专用工装对叶尖间隙进行直接测量，测量获得的转静子间隙值记为X2，将压气机部分的间隙记为P21，将透平部分的间隙记为P22；
步骤④：对间隙P21和间隙P22进行评估，待合格后，继续执行下一步安装工作；
步骤⑤：在状态E下，对静子组件的气缸水平安装边进行空间位置测量，测量位置和数量按照步骤①执行；
步骤2.3：数据处理
步骤①：针对步骤2.2中的步骤①和步骤②，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS1，将透平部分的气缸变化量记为ΔS2；
步骤②：计算转子位置对间隙的影响值，若测量时转子靠在副推力轴承上，则计算时转子靠在主推力轴承上，对有叶尖为斜面的间隙有影响，影响值记为ΔS3；
步骤③：通过计算方式求取间隙值，计算公式如下：
压气机部分：X31=X2-k1*ΔS1-ΔS3
透平部分：X32=X2-k2*ΔS2-ΔS3
式中，X31为压气机部分的转静子间隙值，X32为透平部分的转静子间隙值，X2为利用工具直接测量的转静子间隙值，k1和k2为修正系数；
步骤④：针对步骤2.2中的步骤⑤，计算静子组件的气缸水平安装边的水平径向方向的变化量，将压气机部分的气缸变化量记为ΔS4，将透平部分的气缸变化量记为ΔS5；
步骤⑤：对间隙值进行修正，修正公式如下：
压气机部分：P31=k3*X31
透平部分：P32=k4*X32
式中，P31为压气机部分的转静子间隙值X31的修正值，P32为透平部分的转静子间隙值X32的修正值，k3和k4为修正系数。
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