CN117189277A - 一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对燃气轮机的转子和透平持环调整的工艺，包括：步骤一、根据燃气轮机的各部件的轴向实际尺寸和图纸轴向尺寸，计算轴向调整垫片的轴向实际尺寸k；步骤二、根据测量得到持环的参考点的径向尺寸计算得到持环的轨迹点的径向尺寸，确定轨迹点的轴向尺寸以及轨迹点至对应点的直线同水平面的夹角；步骤三、测量确定动叶的叶顶的待测点的轴向尺寸，由待测点的轴向尺寸确定对应点的轴向尺寸；步骤四、根据三角公式得出对应点的径向尺寸；步骤五、根据对应点的径向尺寸和理想间隙值确定待测点的径向尺寸。本发明通过对轴向调整垫片的轴向实际尺寸计算调整动叶和持环之间的位置关系，从而确保两者位置关系符合装配要求。

Description

一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机装配的技术领域，特别是涉及一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺的技术领域。

背景技术

燃气轮机工作原理为压气机对空气进行加压，燃烧室内燃气混合进行加压，最后将燃烧气排入至透平进行膨胀带动转子转动，并且转子由于和压气机同轴可带动压气机的工作；由于透平中燃烧气一般是在动叶和相应的静叶形成空间中膨胀，因此叶顶和缸体的间隙即通流间隙设计具有很高要求，必须符合图纸要求。

燃气轮机总装目前一般采用粗磨和精磨两次步骤对转子的动叶的叶顶高进行调整，从而使得通流间隙，即叶顶高和相应的持环的内壁的距离符合设计要求；具体的，转子各叶顶上大车对各叶顶粗磨并留余量后，放入至缸体(透平持环和压气机中)中，测通流间隙后供给转子叶顶精磨尺寸，再将转子出缸后精磨至要求尺寸。

但是，该种方法一方面需要大量人力对叶顶与缸体的通流间隙进行逐一的排查和检测，另一方面需要多次提起转子，费时费力。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，用于解决现有技术中人力浪费以及转子多次提起造成的工序浪费的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，包括：

步骤一、根据燃气轮机的各部件的轴向实际尺寸和轴向图纸尺寸，计算所述轴向调整垫片的轴向实际尺寸k；再由确定的所述轴向调整垫片的轴向图纸尺寸K，得到所述轴向调整垫片的偏差值△k＝k-K；

步骤二、测量得到透平持环的参考点的径向尺寸的偏差值δ，确定透平持环的轨迹点的径向直径L和轴向尺寸M，以及所述轨迹点至对应点的直线同水平面的夹角θ；

步骤三、测量透平持环内的动叶的叶顶的待测点的轴向尺寸n，由所述待测点的轴向尺寸n确定所述对应点的轴向尺寸n；

步骤四、根据三角公式得出所述对应点的径向直径p＝(L/2+δ/2+(M-n)*tanθ-△k*tanθ)*2；

步骤五、根据所述对应点的径向直径p和理想间隙值R确定所述待测点的径向直径s＝(p/2-R/cosθ)*2；

步骤六、根据所述待测点的径向直径s，对所述转子的多个所述动叶进行一次磨削，将所述转子一步吊装入所述透平持环内。

优选地：所述燃气轮机的各部件包括待安装件尺寸和转子尺寸；所述待安装件尺寸偏差之和与所述转子尺寸偏差之和的差等于所述轴向调整垫片的偏差值△k。

优选地：所述转子尺寸需要上大车测量。

优选地：所述待测点的轴向尺寸等于所述对应点的轴向尺寸。

优选地：所述持环及缸体部件径向尺寸及轴向尺寸在精加工结束后测量。

优选地：所述动叶对准所述透平持环的一流道面，所述流道面包括第一斜面、第二斜面和平面；所述第一斜面由所述轨迹点处拐至所述第二斜面，所述第二斜面由所述参考点拐至所述平面。

如上所述，本发明的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，具有以下有益效果：

本发明通过对各部件的偏差值的计算，得到相应的轴向调整垫片的偏差值，最后根据等式得到轴向调整垫片的实际轴向尺寸以及偏差值△k，一方面使得动叶的叶顶和透平持环的内壁轴向上位置处于设计范围内，另一方面能提高后续待测点的径向直径计算的精确性。本发明通过已知的理想间隙值和计算得到的对应点的径向直径，一步计算出需要切削的动叶的叶顶的直径尺寸，减少原有多次加工步骤以及所耗费的人力物力，降低时间成本和人工成本。

附图说明

图1显示为本发明的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺的燃气轮机的各部件示意图；

图2显示为本发明的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺的透平持环和动叶计算对应点的径向尺寸的几何示意图；

图3显示为本发明的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺的透平持环和动叶计算待测点的径向尺寸的几何示意图；

图4显示为本发明的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺的透平持环径向尺寸出现偏差时几何示意图。

元件标号说明

1 压气机轴承座

2 压气机持环

3 第一缸

4 第二缸

5 腰带槽

61 轴颈开档

62 轴头

63 第一级轮盘

7 透平持环

8 动叶

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图4所示，本发明提供一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，包括：

步骤一、根据燃气轮机的各部件的轴向实际尺寸和轴向图纸尺寸，计算轴向调整垫片的轴向实际尺寸k；再由确定的轴向调整垫片的轴向图纸尺寸K，得到轴向调整垫片的偏差值△k＝k-K；

步骤二、测量得到透平持环7的参考点的径向直径的偏差值δ，确定透平持环7的轨迹点的径向直径L和轴向尺寸M，以及轨迹点至对应点的直线同水平面的夹角θ；

步骤三、测量透平持环7内的动叶8的叶顶的待测点的轴向尺寸n，由待测点的轴向尺寸n确定对应点的轴向尺寸n；

步骤四、根据三角公式得出对应点的径向直径p＝(L/2+δ/2+(M-n)*tanθ-△k*tanθ)*2；

步骤五、根据对应点的径向直径p和理想间隙值R确定待测点的径向直径s＝(p/2-R/cosθ)*2；

步骤六、根据待测点的径向直径s，对转子的多个动叶8进行一次磨削，将转子一步吊装入透平持环7内。

本发明通过对各部件的偏差值(轴向实际尺寸和轴向图纸尺寸之差)的计算，得到相应的轴向调整垫片的偏差值，最后根据等式得到轴向调整垫片的实际轴向尺寸以及偏差值△k，一方面使得动叶8的叶顶和透平持环7的内壁轴向上位置处于设计范围内，另一方面能提高后续待测点的径向直径s计算的精确性。本发明通过已知的理想间隙值R和计算得到的对应点的径向直径p，一步计算出需要切削的动叶8的叶顶的直径尺寸s(即待测点的径向尺寸)，减少多次加工步骤以及所耗费的人力物力，降低时间成本和人工成本。另外，本发明揭示的是透平持环7和相应的动叶8的叶顶之间的间隙，但根据实际需要可将其应用于压气机持环和相应的动叶8的间隙计算方法，在此不加赘述。

由于大多数零件的图纸尺寸和实际加工尺寸会出现偏差，因此在对转子动叶8和透平持环7轴向距离定位时，需要考虑各个部件的偏差值，需要对透平持环7的位置通过轴向调整垫片进行调整。并且由于图1可得，轴向调整垫片的偏差值△k等于待安装件尺寸偏差之和(轴向上)减去转子尺寸(轴向上)偏差之和。具体的，由图1可知，待安装件尺寸偏差之和是由压气机轴承座1、压气机持环2、第一缸体3的轴向尺寸、第二缸体4的轴向尺寸、腰带槽5的轴向尺寸的偏差值相加所得，同样地，转子尺寸偏差之和是由轴颈开档61的轴向尺寸、轴头62至透平第一级轮盘63的轴向距离以及透平持环7的轴向尺寸相加所得。具体的，公式如下：

待安装件尺寸偏差之和△1＝a-A+b-B+c-C+d-D+e-E；

转子尺寸偏差之和△2＝f-F+g-G+h-H；

△k＝k-K＝△1-△2＝a-A+b-B+c-C+d-D+e-E-(f-F+g-G+h-H)；

k＝K+a-A+b-B+c-C+d-D+e-E-(f-F+g-G+h-H)；

a是压气机轴承座1的实际轴向尺寸，A是压气机轴承座1的图纸轴向尺寸；b是压气机持环2的实际轴向尺寸，B是压气机持环2的实际轴向尺寸；c是第一缸3的实际轴向尺寸，C是第一缸3的实际轴向尺寸；d是第二缸4的实际轴向尺寸，D是第二缸4的图纸轴向尺寸；e是腰带槽5的实际轴向尺寸，E是腰带槽5的图纸轴向尺寸；f是透平持环7的实际轴向尺寸，F是透平持环7的图纸轴向尺寸；h是轴径开档61的实际轴向尺寸，H是轴径开档61的图纸轴向尺寸；g是轴头62至透平第一级轮盘63的轴向距离，G是轴头62至透平第一级轮盘63的轴向距离。

由于转子的长度非常长，为了提高测量的准确性，需要将转子放置于大车上进行测量。

由于对应点即是待测点在同一轴向尺寸在透平持环7上所对应的点，如图2所示，因此待测点的轴向尺寸等于对应点的轴向尺寸。

如图2所示，为了求得对应点的径向直径p，需先求得对应点的径向半径尺寸p/2；如图2所示，对应点的径向半径尺寸等于轨迹点的径向半径尺寸加上对应点至轨迹点的径向半径尺寸，即p/2＝L/2+x。

如图3所示，可知动叶8对准透平持环7的一流道面，流道面包括第一环形锥面、第二环形锥面和柱面；第一环形锥面由轨迹点处拐至第二环形锥面，第二环形锥面由参考点拐至柱面。

如图4所示，当参考点的实际尺寸出现偏差时，即整个透平持环7的加工会出现同样的偏差，导致轨迹点的偏差值和参考点的偏差值一致；即参考点的径向尺寸变化量δ即轨迹点的径向尺寸变化量，因此实际的轨迹点的径向半径尺寸为L/2+δ/2。

同理，轴向调整垫片的偏差值△k，会导致透平持环7的轴向位置变化，透平持环7轴向位置的变化会改变轨迹点的径向半径尺寸，具体改变量为(k-K)*tanθ，即p/2＝L/2+δ/2+x+(k-K)*tanθ；

由上式最终推得p＝(L/2+δ/2+x+(k-K)*tanθ)*2············(1)

由于三角正切公式结合图2所示，x＝(M-n)*tanθ···(2)

由(2)式代入(1)式可得，p＝(M/2+δ/2+(M-n)*tanθ-(k-K)*tanθ)*2··(3)

如图3所示，可由动叶8与透平持环7之间的理想间隙值R(最短距离，即由第一环形锥面至待测点作垂线)因此，对应点和待测点的径向之差y1＝R/cosθ；

待测点的径向半径尺寸s/2＝p/2-y1＝p/2-Rcosθ

推得，s＝(p/2-R/cosθ)*2

最后，根据推测得出待测点的径向直径s，对动叶8的叶顶进行加工，避免了现有反复测量磨削所耗费精力和时间。

综上所述，本发明通过利用测量的各部件的轴向尺寸，可得出轴向调整垫片的实际轴向尺寸，从而确保动叶8和透平持环7的轴向相对位置符合设计要求；另外，本发明通过对测出的透平持环7的轨迹点的径向直径L和轴向尺寸M，以及测量待测点的轴向尺寸n，得出待测点的径向直径s，从而能够一次完成对转子的所有动叶8的叶顶高的调整，避免反复多次磨削造成的人力物力的浪费。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于，包括：

步骤一、根据燃气轮机的各部件的轴向实际尺寸和轴向图纸尺寸，计算所述轴向调整垫片的轴向实际尺寸k；再由确定的所述轴向调整垫片的轴向图纸尺寸K，得到所述轴向调整垫片的偏差值△k＝k-K；

步骤二、测量得到透平持环的参考点的径向直径的偏差值δ，确定图纸所述透平持环的轨迹点的径向直径L和轴向尺寸M，以及所述轨迹点至对应点的直线同水平面的夹角θ；

步骤三、测量透平持环内的动叶的叶顶的待测点的轴向尺寸n，由所述待测点的轴向尺寸n确定所述对应点的轴向尺寸n；

步骤四、根据三角公式得出所述对应点的径向直径p＝(L/2+δ/2+(M-n)*tanθ-△k*tanθ)*2；

步骤五、根据所述对应点的径向直径p和理想间隙值R确定所述待测点的径向直径s＝(p/2-R/cosθ)*2；

步骤六、根据所述待测点的径向直径s，对所述转子的多个所述动叶进行一次磨削，将所述转子一步吊装入所述透平持环内。

2.根据权利要求1所述的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于：所述燃气轮机的各部件包括待安装件尺寸和转子尺寸；所述待安装件尺寸偏差之和与所述转子尺寸偏差之和的差等于所述轴向调整垫片的偏差值△k。

3.根据权利要求1所述的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于：所述转子尺寸为装配件轴向尺寸，转子轴向尺寸需要上大车测量。

4.根据权利要求1所述的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于：所述持环及缸体部件径向尺寸及轴向尺寸在精加工结束后测量。

5.根据权利要求1所述的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于：所述待测点的轴向尺寸等于所述对应点的轴向尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种对燃气轮机的转子和透平持环的间隙调整的工艺，其特征在于：所述动叶对准所述透平持环的一流道面，所述流道面包括第一斜面、第二斜面和平面；所述第一斜面由所述轨迹点处拐至所述第二斜面，所述第二斜面由所述参考点拐至所述平面。