CN116710229A - 用于移除或安装涡轮叶片的装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于从涡轮机的涡轮移除或安装涡轮叶片的装置。该装置可包括操作头，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁。致动器被配置为移动该操作头以选择性地接合该涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且对该涡轮叶片基部施加轴向力以移除或安装该涡轮叶片。支撑台架被配置为将该致动器大体上竖直地定位在该涡轮机中的该涡轮叶片上方适当位置。除了其他优点之外，该支撑台架允许针对不同涡轮对该装置进行调节，并且允许在任何给定涡轮的多于一个级上使用头部。

Description

用于移除或安装涡轮叶片的装置

背景技术

本公开整体涉及涡轮机组件中的涡轮叶片的移除，并且更具体地，涉及用于从涡轮机中的涡轮移除或安装涡轮叶片的装置。

用于涡轮机的涡轮的转子通常由大的锻件加工而成。由锻件切割而成的转子轮通常被开槽以接纳涡轮叶片的基部以用于安装。随着对更大的涡轮输出和更高效的涡轮性能的需求持续增加，更大更多的铰接涡轮叶片被安装在涡轮机中。影响这些后级涡轮叶片的设计的动态特性包括涡轮机中使用的各种叶片的外形和外表面轮廓，这可能影响系统中工作流体的流体速度轮廓和/或其他特性。除了叶片的外形之外，诸如叶片的有效长度、叶片的节圆直径以及叶片在超音速和亚音速流动区域中的高运行速度之类的其他特性也可能显著地影响系统的性能。阻尼和叶片疲劳是在叶片及其轮廓的机械设计中起作用的其他特性。叶片的这些机械和动态响应特性以及其他特性都影响涡轮叶片的性能和表面轮廓之间的关系。因此，后级涡轮叶片的轮廓通常包括复杂的叶片几何形状，以用于在宽泛的工作条件下提高性能并同时将损失降至最低。

将复杂的叶片几何形状应用于涡轮叶片，特别是后级涡轮叶片，在转子轮上装配和拆卸这些叶片时提出了某些挑战。例如，转子轮上的相邻涡轮叶片通常通过围绕叶片的外周定位的盖带或互锁尖端护罩连接在一起，以将工作流体限制在明确限定的路径内并且增加叶片的刚度。这些互锁护罩可能妨碍定位在转子轮上的叶片的直接装配和拆卸。此外，这些叶片的内部平台和它们的燕尾槽通常相对于它们安装在其中的涡轮转子轮的轴线成角度，这也可能妨碍它们在转子轮上的装配。在许多情况下，必须一次移除一个涡轮叶片。涡轮叶片运行所处的工作环境可能导致例如腐蚀、热变形等，这可能需要很大的力来拆卸叶片。

一种移除或安装涡轮叶片的方法需要通过对涡轮的另一部分(例如，相邻的转子轮)施加力来轴向地推动叶片。对相邻结构施加力可能潜在地导致对该结构造成损坏。另一种方法是将移除或安装装置以悬臂方式安装到涡轮的半连接壳体的一部分上，即相对于涡轮的轴线处于三点钟或九点钟位置处。后一种方法需要旋转涡轮以将每个涡轮叶片定位在三点钟或九点钟位置处，使得涡轮叶片以悬臂方式从转子轮大致水平地延伸。因此，涡轮叶片的重量通过向涡轮叶片的基部处的燕尾连接部施加扭矩而不利于其移除或安装，从而需要更大的轴向力来移除涡轮叶片。此外，在移除和/或安装期间支撑涡轮叶片使得其不以潜在地损坏涡轮叶片、转子轮、半连接壳体或涡轮的其他部件的方式掉落或旋转是非常具有挑战性的。在涡轮叶片安装在成角度的燕尾槽中的情况下，即，相对于涡轮的轴线，当涡轮叶片插入或拉出位置时，转子必须转动，这在叶片大致水平的情况下是极具挑战性的。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种从涡轮机的涡轮移除或安装涡轮叶片的装置，该装置包括：操作头，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；致动器，该致动器被配置为移动操作头以选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且对涡轮叶片基部施加轴向力以移除或安装涡轮叶片；和支撑台架，该支撑台架被配置为将致动器大体上竖直地定位在涡轮机中的涡轮叶片上方适当位置。

本公开的另一个方面提供了一种从涡轮移除或安装涡轮叶片的装置，该装置包括：操作头，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，该操作头包括臂；致动器，该致动器被配置为移动操作头以选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且对涡轮叶片基部施加轴向力以将涡轮叶片从涡轮移除或将涡轮叶片安装在涡轮中；和支撑台架，该支撑台架被配置为将致动器大体上竖直地定位在涡轮叶片上方，其中致动器还包括：安装构件，该安装构件被配置为联接到支撑台架；和紧固构件，该紧固构件被配置为选择性地将安装构件定位在下述状态之间：第一状态和第二状态，在该第一状态中，安装构件轴向地并且枢转地固定到支撑台架的轴向延伸支撑构件，并且臂邻近多个涡轮叶片级的第一级大体上竖直地延伸，在该第二状态中，安装构件能够相对于轴向延伸支撑构件枢转，以将臂定位在涡轮上的任何涡轮叶片的径向外侧，并且能够沿着支撑台架的轴向延伸支撑构件轴向移动，其中，在该第二状态中，致动器能够沿着轴向延伸支撑构件移动以相对于多个涡轮叶片的不同的第二级定位。

本公开的另一方面涉及一种用于从涡轮机的涡轮安装或移除涡轮叶片的方法，该方法包括：将装置安装到涡轮机的一部分上，该装置包括：操作头，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；致动器，该致动器被配置为移动操作头以选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且对涡轮叶片基部施加轴向力；和支撑台架，该支撑台架被配置为将致动器大体上竖直地定位在涡轮叶片上方；以及通过经由操作头对涡轮叶片基部施加轴向力而相对于涡轮机机械地致动涡轮叶片基部，使得涡轮叶片基部移入或移出第一级涡轮叶片的转子轮。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1是常规涡轮机的示意图。

图2是例示性涡轮机的多个涡轮叶片级的横截面视图。

图3是联接到转子轮并且包括互锁护罩界面的涡轮叶片的透视图。

图4是根据本公开的实施方案的用于移除和/或安装涡轮叶片的装置的透视图。

图5是根据本公开的实施方案的用于移除和/或安装涡轮叶片的装置的放大透视图。

图6是根据本公开的实施方案的用于移除和/或安装涡轮叶片的装置的致动器的放大透视图。

图7是根据本公开的实施方案的用于移除和/或安装涡轮叶片的装置处于调节状态下的透视图。

图8是根据本公开的实施方案的用于移除和/或安装涡轮叶片的装置处于工作状态下的透视图。

应当注意，本公开的附图未必按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。

具体实施方式

首先，为了清楚地描述当前公开的主题，当提及和描述涡轮机内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在可能范围内，通用行业术语将以与术语的接受含义一致的方式来使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。

此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如通过涡轮的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮的部件中的一个部件的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动的方向，并且术语“上游”是指与流动(即流动发出的方向)相反的方向。在没有任何进一步细节的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指涡轮机的后侧区段。

此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地说明。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“可选的”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可以或可以不发生，或者随后描述的部件或特征可以或可以不存在，并且该描述包括事件发生或部件存在的实例和事件不发生或部件不存在的实例。

在元件或层被称为“处于另一个元件或层上”、“接合到另一个元件或层”、“连接到另一个元件或层”或“联接到另一个元件或层”的情况下，它可直接处于另一元件或层上、接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或联接到另一元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到另一个元件或层”、“直接连接到另一个元件或层”或“直接联接到另一个元件或层”时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

如这些图中所示，“A”轴线表示轴向取向(沿着涡轮机的转子的轴线)。如本文所用，术语“轴向”和/或“轴向地”是指物体沿着轴线A的相对位置/方向，该轴线基本上平行于(即，在+/-3°内)涡轮机(特别是其转子区段)的旋转轴线。如本文进一步使用的，术语“径向”和/或“径向地”是指物体沿着轴线(R)的相对位置/方向，该轴线基本上垂直于轴线A并且仅在一个位置处与轴线A相交。通常需要描述相对于中心轴线设置在不同径向位置的零件。例如，如果第一部件比第二部件更靠近轴线，则本文将说明第一部件沿第二部件“径向向内”或在第二部件的“内侧”。另一方面，如果第一部件比第二部件更远离轴线驻留，则本文可以说明第一部件是第二部件的“径向向外”或“外侧”。附加地，术语“周向”和/或“周向地”是指物体沿着圆周(C)的相对位置/方向，该圆周围绕轴线A但在任何位置处都不与轴线A相交。在描绘二维视图的附图中，为了清楚起见，可以省略圆周C。

术语“转移”或“轴向转移”是指将诸如叶片之类的部件从一个位置移动(例如，通过滑动运动)到另一位置(诸如往来于转子轮的燕尾槽)的过程。因此，本文所讨论的本公开的实施方案可允许通过转移一个或多个涡轮叶片来将涡轮叶片安装在涡轮的转子轮内或从涡轮的转子轮移除。尽管在附图中更具体地示出了涡轮叶片的移除，但应当理解，本文所述的各种实施方案可操作为在转子轮处安装和/或移除涡轮叶片，而不修改所讨论的各种部件和/或处理方法。本公开的实施方案还提供了通过使用本文所讨论的各种装置和/或类似组件来安装涡轮叶片的方法。

本公开的实施方案提供了一种用于从涡轮机的涡轮移除或安装涡轮叶片的装置，以及一种相关方法。该装置可包括操作头，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁。致动器被配置为移动操作头以选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且对涡轮叶片基部施加轴向力以移除或安装涡轮叶片。支撑台架被配置为将致动器大体上竖直地定位在涡轮机中的涡轮叶片上方适当位置。除其他优点之外，支撑台架还允许对装置进行宽范围的调节，以适应例如不同角度、具有不同安装位置的不同涡轮。该装置还允许在任何给定涡轮的多于一个级上操作而无需松开该装置，从而节省时间。此外，由于该装置的竖直定位，该装置需要更小的轴向力来转移涡轮叶片并且允许通过从上方支撑叶片而更安全地安装或移除该叶片。该装置可以几乎完全远程地操作，从而增加了更多安全性。

参考附图，图1是燃烧涡轮或燃气涡轮(GT)系统100(下文为“GT系统100”)形式的例示性涡轮机90的示意图。GT系统100包括压缩机102和燃烧器104。燃烧器104包括燃烧区域105和燃料喷嘴组件106。GT系统100还包括涡轮108和普通压缩机/涡轮轴110(在下文中称为“转子110”)。在一个非限制性示例中，GT系统100为9HA.01发动机，可从位于南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司(General Electric Company,Greenville,S.C)商购获得。本公开不限于任一种特定的GT系统，并且可以与其他发动机一起植入，包括例如通用电气公司的HA、F、B、LM、GT、TM和E级发动机型，以及其他公司的发动机型。此外，本公开的教导内容不一定仅适用于GT系统，并且可应用于其他类型的涡轮机，例如蒸汽涡轮、喷气发动机、压缩机等。

图2示出了可与图1中的GT系统100一起使用的具有四个级L0-L3的涡轮108的例示性部分的横截面视图。该四个级称为L0、L1、L2和L3。级L0是第一级并且是四个级中的最小级(在径向方向上)。级L1是第二级并且是轴向方向上的下一个级。级L2是第三级并且是轴向方向上的下一个级。级L3是第四级(末级)并且是最大级(在径向方向上)。应当理解，四个级仅作为一个示例示出，并且每个涡轮可以具有多于或少于四个级。

一组静止叶片或喷嘴112与一组旋转叶片114配合，以形成涡轮108的每个级L0-L3并且限定通过涡轮108的流动路径的一部分。每组中的旋转叶片114联接到相应的转子轮116，该转子轮将它们周向地联接到转子110。即，多个旋转叶片114以周向间隔的方式机械地联接到每个转子轮116。静止喷嘴区段115包括围绕转子110周向间隔的多个静止喷嘴112。每个喷嘴112可包括与翼型件129连接的至少一个端壁(或平台)120、122。在所示的示例中，喷嘴112包括径向外端壁120和径向内端壁122。径向外端壁120将喷嘴112联接到涡轮108的壳体124。

在操作中，空气流过压缩机102，并且压缩空气被供应给燃烧器104。具体地，压缩空气供应到燃料喷嘴组件106，该燃料喷嘴组件与燃烧器104成一整体。燃料喷嘴组件106与燃烧区域105流体连通。燃料喷嘴组件106还与燃料源(图1中未示出)流体连通，并且将燃料和空气引导到燃烧区域105。点燃燃烧器104并且燃烧燃料。燃烧器104与涡轮108流体连通，在该涡轮内气体流热能被转换成机械旋转能量。涡轮108可旋转地联接到转子110并且驱动该转子。压缩机102也可旋转地联接到转子110。在例示性实施方案中，存在多个燃烧器104和燃料喷嘴组件106。在以下讨论中，除非另外指明，否则将仅讨论每个部件中的一个部件。转子110的至少一个端部可轴向地延伸远离涡轮108，并且可附接到负载或机械(未示出)，诸如但不限于发电机、负载压缩机和/或另一个涡轮。

转向图3，处于叶片的选定级中的多个叶片114被示出为布置成一排并且在周向上彼此相邻地安装在转子轮116上。叶片114可被设计成在操作期间以及在经受相对较高的负载时彼此连续周向接合。周向相邻的叶片114之间的机械接合的示例形式在图3中示出，并且本公开的实施方案可以有效地安装和移除针对这种布置或类似布置而设计的叶片114。每个叶片114可以通过涡轮叶片基部130机械地联接到并且安装在转子轮116上，该涡轮叶片基部包括例如设计成装配在转子轮116内的互补狭槽内并且与该互补狭槽接合的燕尾形状。如图3所示，叶片114可以以变化的轮廓和/或外形从涡轮叶片基部130延伸，以适应流体132(图2)或其他流体流过每个叶片114。叶片114的径向端可以包括形成和/或安装在每个叶片114的尖端上的相互接合的、基本上相同的块或板形式的护罩部分134。一旦每个叶片114安装在转子轮116上，每个护罩部分134的接合块或板可形成基本上连续的尖端护罩元件，例如被配置为引导围绕转子110(图1)的流动的基本上连续的环形体。

一起参考图2和图3，每个叶片114的护罩部分134可包括例如互锁轮廓136(仅图3)，用于与相邻叶片114的护罩部分134周向接合。在一些示例中，互锁轮廓136可以包括Z形、V形、具有多个过渡点的锯齿形路径、曲线表面、包括直面和曲面的复杂几何形状等。然而，具体地，互锁轮廓136可以在每个叶片114已经安装之后抑制每个叶片114相对于转子轮116的轴向滑动。此外，叶片114可直接定位在涡轮机90的涡轮108与相邻流动路径138(图2)之间，例如涡轮机90(图1)的排气罩或扩散器区段。如图2所示，每个叶片114可被设计成基本上沿轴向路径N的方向安装或移除。互锁轮廓136在涡轮机90的操作期间可以是有利的，例如，通过保持每个叶片114相对于彼此以及相对于转子轮116的相对位置。然而，互锁轮廓136可降低在制造或维护期间将一个或多个叶片114直接安装在两个其他叶片114之间的位置或从该位置移除的能力。

本发明的实施方案可减轻互锁轮廓136的这些特性，例如通过施加轴向取向的力来安装或移除叶片114。在一些实施方案中，安装或移除的叶片114还可经受机械振动。这种振动例如可赋予叶片114振荡运动，并且允许叶片114的轴向移动，尽管存在可能阻碍移动的各种阻碍因素(例如，腐蚀)。本文讨论了用于对叶片114施加轴向力和/或机械振动的各种实施方案。如将描述的，本公开的实施方案可包括安装在固定结构140上的装置，诸如涡轮机90的排气罩142(图4)(例如，其面板或撑条)、涡轮机90的壳体124(诸如外壳、半连接壳体150(图4))和/或能够具有安装在其上的各种结构特征的其他涡轮机部件。与当前的方法相比，该装置竖直地、径向地位于涡轮叶片上方。

一起参考图4和图5，示出了根据本公开的实施方案的用于在涡轮叶片基部130处安装和/或移除涡轮叶片114的装置200。涡轮叶片基部130可包括涡轮叶片114的根部或者可包括被配置为联接到转子轮116的涡轮叶片114的任何部分。图4示出了装置200的透视图，图5示出了装置200的放大局部透视图以更好地示出其各种部件，并且图6示出了装置的致动器210的放大透视图。

为了描述目的，在以下附图中示出的叶片114可以包括涡轮机90中的末级(例如，L3(图1))叶片，其可以包括在图2至图3中示出并且在本文其他地方描述的相同或相似的特征。末级叶片114可不同于涡轮机90中的其他叶片114，例如，定位在常规振动组件和/或用于安装和移除叶片114的致动设备无法使用或不实用的位置。然而，如将描述的，装置200能够有利地调节以从涡轮机90内的多个级移除或安装叶片114而无需移动。此外，装置200可定位成在几乎任何涡轮108中的任何叶片级上操作。装置200的实施方案和本文所述的其他方法或装置实施方案可用于安装或移除叶片114，同时机械地联接到涡轮机90的一个或多个部分。

装置200通常包括操作头202，该操作头可通过由支撑台架216支撑的致动器210移动。

参考图4至图6，装置200包括操作头202，该操作头被配置为接合涡轮叶片基部130的轴向侧壁204(图2、图5和图6)。操作头202被成形为对涡轮叶片基部130施加轴向力F。操作头202可被成形和/或定位成接合涡轮叶片基部130的轴向侧壁204，同时沿轴向方向(即，大致平行于涡轮机的轴线)向其施加机械力。轴向侧壁204可面向上游或下游，这取决于空间可用于从转子轮116安装或移除相应叶片114的位置。在一个实施方案中，操作头202包括臂206，当操作性地联接到致动器210时，该臂可以竖直地延伸，即，该臂是竖直延伸的臂。臂206可具有适当定位操作头202(即，臂206的端部)以接合涡轮叶片基部130的轴向侧壁204所需的任何长度。虽然示出了臂206的一个长度，但臂206可以从一组不同长度的臂中选择，该组不同长度的臂可以作为装置200的一部分而提供，以便其可以与涡轮叶片114的任何径向长度和/或给定涡轮108的各种不同级一起使用。另选地，如图6所示，竖直延伸臂206可以是长度可调节的。可使用任何解决方案来实现长度可调节，例如，通过使用联接构件258和/或将臂连接到联接构件258的板联接器260(例如，螺栓、螺钉等)来改变该臂相对于致动器210的竖直位置-参见调节狭槽262。虽然示出了狭槽262，但也可以使用任何形式的可选开口。操作头202可包括例如在臂206的邻近轴向侧壁204的端部处接合轴向侧壁204的任何结构。即，操作头202可以以任何现在已知的或以后开发的仪器的形式提供，以用于对机械地接合到其上的部件施加轴向力，并且可能还有振动振荡。操作头202可体现为例如一个或多个振动锤、板、缸、辊等。在一个实施方案中，操作头202可包括接合元件208(图6)，其被配置为接合涡轮叶片基部130的轴向侧壁204，并且在转子旋转时沿着涡轮叶片基部130的轴向侧壁204滑动。

操作头202还可以包括振动组件212，该振动组件包括联接到臂206的振动驱动机构214。在一些具体实施中，振动驱动机构214可以包括气动马达，该气动马达被配置为使用例如通过流体源馈送到振动组件212的压缩空气来产生机械振动和/或其他形式的运动。振动驱动机构214可另选地包括或体现为电动机、内燃机和/或其他当前已知或以后开发的用于产生机械功的仪器，该仪器与例如偏心重量振动器系统联接。振动组件212可以使用任何现在已知的解决方案(例如，紧固件、焊接等)可调节地联接到臂206上和/或直接定位在该臂上。振动组件212可以可调节地安装到臂206，以允许定位在沿着臂206长度的任何位置。

装置200还包括支撑台架216，该支撑台架被配置为将致动器210基本上竖直地定位在涡轮叶片114上方，同时涡轮叶片114处于涡轮机90的涡轮108中的适当位置。如本文所用，“基本上竖直”表示与竖直方向成+/-10°。支撑台架216可以包括任何现在已知的或以后开发的桥状架空结构，其具有支撑致动器210的平台，并且具有足够的强度以承受施加于其上的原动力。支撑台架216可以安装到任何固定结构140。在某些实施方案中，支撑台架216可安装到涡轮机90的其中定位有涡轮叶片114的一部分。如图4所示，可移除外壳的上半连接壳体(未示出)，而留下外壳的下半连接壳体150。这里，除了移除任何外壳的上半连接壳体之外，包括涡轮叶片114在内的涡轮108处于用于操作涡轮108的适当位置。支撑台架216安装到其上的涡轮机90的部分可以包括固定结构140，该固定结构例如邻近涡轮108，并且/或者涡轮108定位在该固定结构中，例如下半连接壳体150。在示出的示例中，支撑台架216安装到涡轮108定位于其中的下半连接壳体150的相对侧232、234，以及与涡轮108邻近的排气罩142。虽然支撑台架216已在附图中被示出以特定方式被安装，但需强调的是，它可以被安装到任何种类的另选固定结构140，例如，发电厂地板、其他壳体、与涡轮108相邻的其他结构、发电厂内的起重机，以及许多其他选项。可以使用能够将支撑台架216固定地附接到固定结构140的任何安装机构236，例如栓接或夹紧安装板等。

如图所示，在某些实施方案中，支撑台架216可以包括多个可调节支撑构件230，这些支撑构件被配置为容纳多个不同的涡轮108，即不同尺寸的涡轮，这些涡轮具有位于不同距离处的叶片级并且具有与所示出不同的外径。在示出的非限制性示例中，支撑构件230可包括类似于在建筑应用中所使用的那些支架构件。可以使用任何数量的支撑构件230，并且可以以任何现在已知的或以后开发的方式(例如，夹具、紧固件、螺纹联接器等)联接在一起。在任何情况下，支撑构件230能够将致动器210定位在涡轮108上方的任何横向位置以及沿着涡轮108的轴线A的任何轴向位置处。为了本文所述的目的，在某些实施方案中，至少一个支撑构件238轴向延伸，即平行于涡轮108的轴线A延伸。

为了实现操作头202的移动，装置200可包括机械地联接到操作头202(即，臂206)的致动器210，以便致动器210的致动使得操作头202和臂206相对于涡轮叶片基部130移动。更具体地，致动器210被配置为移动操作头202以选择性地接合涡轮叶片基部130的轴向侧壁204并且对涡轮叶片基部130施加轴向力F以移除或安装涡轮叶片114。如图5和图6中最佳示出的，致动器210可以包括被配置为联接到支撑台架216的安装构件240。安装构件240可以包括能够联接到支撑台架216的轴向延伸支撑构件238的任何结构构件。在某些实施方案中，安装构件240采用板的形式；然而，其他形式也是可能的。安装构件240可包括任何数量的例如管夹形式的联接器242，或适于轴向延伸支撑构件238的形状和尺寸的其他形式的联接器。联接器242可从安装构件240向外延伸以接合轴向延伸支撑构件238的一个或多个部分。联接器242可选择性地紧固和松开以将致动器210从支撑台架216移除，或允许致动器210相对于支撑台架216移动。更具体地，联接器242可选择性地紧固和松开以允许致动器210相对于其下的涡轮叶片114轴向地移动，例如沿着轴向延伸支撑构件238，以允许操作头202的期望的轴向定位。以这种方式，装置200可用于在涡轮108的多个级上移除或安装涡轮叶片114，而不必移动支撑台架216或装置200的其他部件。轴向延伸支撑构件238可具有任何所需的长度，以允许利用装置200的单个安装件根据需要移动到涡轮108的尽可能多的级。

致动器210还包括滑动系统250，该滑动系统被配置为将操作头202相对于安装构件240(轴向地)并从而相对于涡轮叶片114以可滑动方式移动。致动器210还包括线性致动器252，该线性致动器被配置为相对于安装构件240选择性地轴向移动滑动系统250，以将轴向力F施加到涡轮叶片基部130的轴向侧壁204。滑动系统250可以包括一个或多个轴向引导件254，以使得操作头202与臂206能够在至少一个方向上(例如，沿着线T)相对于安装构件240移动。轴向引导件254可以体现为可滑动联接器，诸如轨道、滚道、狭槽等，并且/或者可以包括允许在一个方向上移动的另选结构形式，诸如齿轮轴承、齿轮齿条组件、螺纹外壳和/或其他机械轴承。在轴向引导件254体现为轨道或其他可滑动轴承的情况下，一对可滑动联接器256能够各自以可滑动方式连接到和/或安装在相应的轴向引导件254上。可滑动联接器256可采用滑接轮、机轮、齿轮和/或被设计成使得一个部件能够例如沿着箭头T的方向相对于另一个部件移动的其他滑动部件或轴承的形式。在轴向引导件254为齿轮轴承或用于在两个机械接合的元件之间提供可滑动联接器的另选部件的形式的替代情况下，可滑动联接器256可代替例如机轮、齿轮、螺纹构件等，以用于提供基本上在轴向轴线A的方向上的移动。联接构件258可被设置为成形为接合臂206的外表面轮廓的一体化壳体，或者另选地可联接至臂206的一个表面。在这种情况下，另一联接构件258可联接到臂206的另一表面，其中板联接件260(例如，螺栓、螺钉、铆钉等)将两个联接构件258连接在一起。如将认识到的，也可采用将臂206联接到滑动系统250的各种另选机构。

操作者还进一步控制操作头202和臂206相对于安装构件240的位置，其中附加部件被包括在致动器210内和/或可操作地连接到该致动器。例如，线性致动器252可包括例如机械马达、电动马达、气动马达等形式的任何形式的驱动机构253，其可产生并传递机械功以使操作头202和臂206跨过轴向引导件254移动。在示出的非限制性示例中，线性致动器252包括与联接构件258相互作用以移动操作头202和臂206的蜗轮255。线性致动器252可例如通过成形为在其中接纳线性致动器252的一部分的轴承266联接到安装构件240。轴承266可定位在安装构件240的相对端部处，以允许蜗轮255自由旋转以便移动滑动系统250。滑动系统250、蜗轮255和/或驱动机构252可使用任何必要的转接器(未示出)联接。每个轴承266可安装在安装构件240的一部分上，例如通过经由诸如螺栓、螺钉、铆钉等常规紧固件机械地附连到其上。

除了将致动器210轴向地定位在轴向延伸支撑构件238上之外，如本文所述的，联接器242还被配置为选择性地将致动器210的安装构件240定位在两种状态之间。如图4和图5所示，第一操作状态是其中安装构件240被轴向地并且枢转地固定到支撑台架216的轴向延伸支撑构件238的状态。这里，臂206邻近多个涡轮叶片级(参见多个空的转子轮116)的第一级270大体上竖直地延伸。该状态是装置200的操作状态，其中致动器210可被致动以移除或安装用于选定叶片级的选定转子轮116中的涡轮叶片114。图7示出了另外的第二调节状态，其中联接器242已被充分地释放以允许安装构件240能够相对于轴向延伸支撑构件238枢转(参见箭头B)，以将臂206定位在涡轮108上的任何涡轮叶片114的径向外侧，并且能够沿着支撑台架216的轴向延伸支撑构件238轴向移动。在该第二状态下，致动器210能够沿着轴向延伸支撑构件238移动，以相对于多个涡轮叶片114的不同的第二级272定位(参见箭头C)。一旦处于新的期望位置，致动器210可以旋转回来，使得操作头202处于将轴向力F施加到选定涡轮叶片基部130的轴向侧壁204的位置(参见箭头D)。这样，尽管支撑台架216不移动，但装置200可以在多于一个级上操作，使得多个级中的涡轮叶片的移除或安装显著更快并且更安全。

在操作中，用于从涡轮机90的涡轮108安装或移除涡轮叶片114的方法可包括将如本文所述的装置200安装到涡轮机90的一部分。在一个非限制性示例中，安装包括将支撑台架216安装到涡轮108定位于其中的半连接壳体150的相对侧232、234，并且安装到与涡轮机90中的涡轮108邻近的排气罩142。操作头202可与选定叶片114的涡轮叶片基部130基本上轴向地对齐。可使用致动器210移动操作头202以将装置200的操作头202与涡轮叶片基部130接合(在致动涡轮叶片基部之前)。如图8所示，该方法还可包括通过经由操作头202对涡轮叶片基部130施加轴向力F而相对于涡轮机90机械地致动涡轮叶片基部130，从而使得涡轮叶片基部130移入或移出第一级涡轮叶片114的转子轮116。即，操作头202在致动器210的致动下通过臂206迫使涡轮叶片114进入或离开转子轮116。在安装方面，这些动作可朝向转子轮116轴向地移动叶片114，使得叶片114安装在两个其他叶片114之间。在移除的情况下，操作头202可接触并轴向移动叶片114离开两个相邻叶片114之间的位置，并离开转子轮116。在叶片需要“扇形展开”的情况下可以采用移除和安装过程，这意味着必须逐个地、一次一点地移除叶片，同时还转动转子。例如，在倾斜燕尾榫或互锁尖端护罩将不允许单个叶片在其自身上的移除或安装的情况下，扇形展开是必要的。可选地，振动组件212可例如经由装置的臂206联接到操作头202，并且可在施加轴向力F的同时使涡轮叶片基部130振动。如图8所示，当操作头202振动并且当安装构件240相对于下半连接壳体150保持静止时，操作头202和臂206的位置可被调节。

安装和/或移除叶片114的方法对于安装或移除叶片114可为特别有效的，该叶片包括护罩部分134，该护罩部分被配置为与周向相邻的叶片114形成互锁轮廓136(图3)。如图8中最佳示出的，在装置200中使用臂206可允许使用者将操作头202(具有或不具有振动组件212)与涡轮108的级基本上对齐，而不管涡轮布置如何。如图所示，装置200可另选地用于安装或移除除末级叶片之外的叶片114，例如，在轴向定位在级270、272之间的位置处。因此，装置200可用于涡轮机90的、其中常规的安装或装置难以接近叶片114的任何位置。

如图7所示，在需移除或安装不同级的涡轮叶片的情况下，该方法可包括首次旋转致动器210，以便将臂206(和操作头202)从邻近第一级涡轮叶片114的转子轮116的第一操作位置(图4至图5)旋转到涡轮108上的任何涡轮叶片114的径向外侧的位置。另外，如图7所示，致动器210可以沿着支撑台架216的轴向延伸支撑构件238轴向地移动到非操作位置(图7)，在该非操作位置中，臂206在邻近涡轮机90的涡轮叶片114的不同的第二级272的空间276的径向外侧并且轴向地位于该空间上方。不同的第二级272可以是臂206和致动器210能够经由轴向延伸支撑构件238接近的任何级。然后，致动器210可以再次旋转回来(图7中的箭头D)，以便将臂206从非操作位置旋转到邻近涡轮叶片114的不同的第二级272的另一操作位置(图7中的虚线)。通过操作头202对涡轮叶片基部130施加轴向力F而使涡轮叶片基部130相对于涡轮机90的机械致动继而可以针对第二级272中的任何数量的涡轮叶片114重复进行。即，使得涡轮叶片基部130移入或移出涡轮叶片114的不同的第二级272的转子轮116。

装置200可包括一种或多种材料，包括但不限于：金属、塑料、陶瓷和/或适于在涡轮机安装或维护领域中使用的其他材料。

本公开的实施方案可提供若干技术和商业优点，其中一些优点在本文中以举例的方式进行讨论。本文所讨论的固定装置和方法的实施方案可提供诸如在涡轮机中使用的涡轮叶片的基本上统一的制造和/或维护。本公开的实施方案还可用于需要至少部分拆卸涡轮机和/或级的过程和/或事件，诸如在特定部件(例如，燃气涡轮的末级叶片)的检查期间。本文所论述的各种实施方案可操作为在相对难以接近的位置中安装或移除叶片，而不需要对邻近部件的部分或全部拆解。支撑台架允许对装置进行宽范围的调节，以适应例如不同角度和/或具有不同安装位置的不同涡轮。该装置还允许在任何给定涡轮的多于一个级上操作而无需松开该装置，从而节省时间。此外，由于该装置的竖直定位，该装置需要更小的轴向力来转移涡轮叶片基部并且允许通过从上方支撑叶片而更安全地安装或移除该叶片。该装置几乎可以完全远程操作，例如使用任何现在已知的或以后开发的远程控制系统。还应理解，本公开的实施方案可在本文中未具体提及的其他操作和/或维护上下文中提供优点和特征。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地指出。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

本书面描述采用了包括最佳模式的实例，并且使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装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类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，则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于从涡轮机的涡轮移除或安装涡轮叶片的装置，所述装置包括：

操作头，所述操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；

致动器，所述致动器被配置为移动所述操作头以选择性地接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁，并且对所述涡轮叶片基部施加轴向力以移除或安装所述涡轮叶片；和

支撑台架，所述支撑台架被配置为将所述致动器大体上竖直地定位在所述涡轮机中的所述涡轮叶片上方适当位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑台架安装到其中所述涡轮叶片所定位的涡轮机的一部分上，所述涡轮机的所述一部分包括下述结构中的至少一种结构：与所述涡轮相邻，或者位于所述涡轮所在的位置。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述支撑台架安装到所述涡轮所定位的下半连接壳体的相对侧，以及邻近所述涡轮的排气罩。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑台架包括被配置为容纳多个不同涡轮的多个可调节支撑构件。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述操作头包括可操作地联接到所述致动器的竖直延伸臂，其中所述竖直延伸臂是长度可调节的。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括振动组件，所述振动组件包括联接到所述竖直延伸臂的振动驱动机构。

7.根据权利要求5所述的装置，其中所述操作头包括接合元件，所述接合元件被配置为接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动器包括：

安装构件，所述安装构件被配置为联接到所述支撑台架；

滑动系统，所述滑动系统被配置为相对于所述安装构件以可滑动方式移动所述操作头；和

线性致动器，所述线性致动器被配置为相对于所述安装构件选择性地轴向移动所述滑动系统以施加所述轴向力。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述操作头包括可操作地联接到所述致动器的臂，并且其中所述致动器还包括联接器，所述联接器被配置为选择性地将所述安装构件定位在下述状态之间：

第一状态，在所述第一状态中，所述安装构件轴向地并且枢转地固定到所述支撑台架的轴向延伸支撑构件，并且所述臂邻近多个涡轮叶片级的第一级大体上竖直地延伸，以及

第二状态，在所述第二状态中，所述安装构件能够相对于所述轴向延伸支撑构件枢转，以将所述臂定位在所述涡轮上的任何涡轮叶片的径向外侧，并且能够沿着所述支撑台架的所述轴向延伸支撑构件轴向移动，

其中，在所述第二状态下，所述致动器能够沿着所述轴向延伸支撑构件移动，以相对于多个涡轮叶片的不同的第二级定位。

10.一种用于从涡轮移除或安装涡轮叶片的装置，所述装置包括：

操作头，所述操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，所述操作头包括臂；

致动器，所述致动器被配置为移动所述操作头以选择性地接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁，并且对所述涡轮叶片基部施加轴向力以将所述涡轮叶片从所述涡轮移除或将所述涡轮叶片安装在所述涡轮中；和

支撑台架，所述支撑台架被配置为将所述致动器大体上竖直地定位在所述涡轮叶片上方，

其中，所述致动器还包括：

安装构件，所述安装构件被配置为联接到所述支撑台架；和

联接器，所述联接器被配置为选择性地将所述安装构件定位在下述状态之间：

第一状态，在所述第一状态中，所述安装构件轴向地并且枢转地固定到所述支撑台架的轴向延伸支撑，并且所述臂邻近多个涡轮叶片级的第一级大体上竖直地延伸，以及

第二状态，在所述第二状态中，所述安装构件能够相对于所述轴向延伸支撑构件枢转，以将所述臂定位在所述涡轮上的任何涡轮叶片的径向外侧，并且能够沿着所述支撑台架的所述轴向延伸支撑构件轴向移动，

其中，在所述第二状态下，所述致动器能够沿着所述轴向延伸支撑构件移动，以相对于多个涡轮叶片的不同的第二级定位。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括振动组件，所述振动组件包括联接到所述臂的振动驱动机构。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述支撑台架包括被配置为容纳多个不同涡轮的多个可调节支撑构件。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述操作头包括可操作地联接到所述致动器的竖直延伸臂，其中所述竖直延伸臂选自一组不同长度的臂。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述致动器还包括：

滑动系统，所述滑动系统被配置为相对于所述安装构件以可滑动方式移动所述操作头；和

线性致动器，所述线性致动器被配置为相对于所述安装构件选择性地轴向移动所述滑动系统。

15.根据权利要求10所述的装置，其中所述支撑台架安装到所述涡轮所定位的半连接壳体的相对侧，以及邻近所述涡轮的排气罩。

16.一种用于从涡轮机的涡轮安装或移除涡轮叶片的方法，所述方法包括：

将装置安装到涡轮机的一部分上，所述装置包括：操作头，所述操作头被配置为接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；致动器，所述致动器被配置为移动所述操作头以选择性地接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁，并且对所述涡轮叶片基部施加轴向力；和支撑台架，所述支撑台架被配置为将所述致动器和所述操作头大体上竖直地定位在所述涡轮叶片上方；并且

通过经由所述操作头对所述涡轮叶片基部施加所述轴向力而相对于所述涡轮机机械地致动所述涡轮叶片基部，使得所述涡轮叶片基部移入或移出第一级涡轮叶片的转子轮。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

将振动组件联接到所述装置的所述操作头；并且

在施加所述轴向力的同时使所述涡轮叶片基部振动。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括在机械地致动所述涡轮叶片基部之前，移动所述操作头以接合所述涡轮叶片基部。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述操作头包括从所述致动器延伸出的臂，并且还包括：

首次使所述致动器旋转，以便将所述臂从邻近所述第一级涡轮叶片的所述转子轮的第一操作位置旋转到所述涡轮上的任何涡轮叶片的径向外侧的位置；

将所述致动器沿着所述支撑台架的轴向延伸支撑构件轴向地移动到非操作位置，在所述非操作位置中，所述臂在邻近所述涡轮机的不同的第二级涡轮叶片的空间的径向外侧并且轴向地位于该空间上方；

再次使所述致动器旋转，以便将所述臂从所述非操作位置旋转到邻近所述不同的第二级涡轮叶片的第二操作位置；并且

重复进行通过经由所述操作头对所述涡轮叶片基部施加所述轴向力而相对于所述涡轮机机械地致动所述涡轮叶片基部，使得涡轮叶片基部移入或移出所述不同的第二级涡轮叶片的转子轮。

20.根据权利要求18所述的方法，其中安装包括将所述支撑台架安装到所述涡轮所定位的半连接壳体的相对侧，以及邻近所述涡轮机中的所述涡轮的排气罩。