CZ2013166A3 - Podpěrný stroj pro svařování dílů rotoru, svařovací stroj a způsob podpírání dílů rotoru - Google Patents

Abstract

Vynález se týká podpěrného stroje (20) pro podpírání prvního dílu (12) rotoru a alespoň jednoho druhého dílu (13, 14) rotoru (11), zejména dutého rotoru, ve vodorovné poloze během svařování dílů (12, 13, 14) k sobě pomocí svařovacího stroje. Vynález se dále týká svařovacího stroje s takovým podpěrným strojem (20) a způsobu podpírání dílů (12, 13, 14) rotoru během svařování.

Description

Vynález se týká podpěrného stroje pro podpírání prvního dílu rotoru a alespoň jednoho druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru, ve vodorovné poloze během svařování dílů k sobě pomocí svařovacího stroje.

Vynález se dále týká svařovacího stroje pro svařování prvního dílu rotoru a alespoň druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru.

Vynález se rovněž týká způsobu podpírání prvního dílu rotoru a alespoň druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru, během svařování dílů pomocí svařovacího stroje.

Dosavadní stav techniky

Rotory turbín a generátorů podléhají vysokým napětím, takže z bezpečnostního hlediska jsou nejdůležitějšími součástmi systému turbíny nebo generátoru.

• · • · · · • · · ·

V závislosti na vhodných provozních teplotách mohou být rotory (hřídele) vyráběny z nizko/vysoce legovaného žáruvzdorného materiálu nebo z nízko legovaného vysoce tvrzeného materiálu pro uplatnění při nízkém tlaku.

Rotory mohou mít délku až do 12 m nebo více. Kromě toho takové rotory, i když jde o duté rotory, mohou mít hmotnost až do 40 000 kg nebo více.

Je proto nezbytné svařit dva nebo více dílů motoru dohromady pro vytvoření rotoru systému turbíny nebo generátoru.

Jeden problém spočívá v tom, že velké a těžké díly rotoru musejí být vzájemně vůči sobě vyrovnány pro vytvoření dobrého svařovaného spojení dílů rotoru.

Je možné připevnit dva díly rotoru za sebou, takže koncové plochy dílů rotoru přicházejí do vzájemného kontaktu.

Poté se svařovací stroj pohybuje kolem spoje pro svařování dílů rotoru dohromady.

Za tím účelem jsou díly rotoru umístěné ve svislé orientaci, takže svařovací stroj se může snadno pohybovat kolem dílů rotoru.

Úkolem tohoto vynálezu je alespoň částečně vyřešit shora uvedené problémy při svařování alespoň dvou částí rotoru dohromady.

• · · · • ·

Úkolem tohoto vynálezu je zejména vyvinout podpěrný stroj, svařovací stroj a způsob podpíráni dílů rotoru během svařování, u kterých budou odstraněny nevýhody shora uvedeného svařování dílů rotoru, přičemž bude zejména umožněno zajištění jednoduchého a dobrého svařovacího spoje mezi částmi rotoru.

Podstata vynálezu

Shora uvedené úkoly byly vyřešeny vyvinutím podpěrného stroje podle nezávislého nároku 1, svařovacího stroje podle nezávislého nároku 6 a způsobu podpírání prvního dílu rotoru a alespoň druhého dílu rotoru během svařování dílů prostřednictvím svařovacího stroje podle nezávislého nároku 8.

Další znaky a podrobnosti předmětného vynálezu jsou zřejmé ze závislých nároků, popisu a výkresů.

Znaky a podrobnosti, popisované v případě podpěrného stroje, mohou být rovněž uplatňovány v případě svařovacího stroje a příslušného způsobu, jakož i naopak.

Podle prvního aspektu tohoto vynálezu byl shora uvedený úkol vyřešen tím, že byl vyvinut podpěrný stroj pro podpírání prvního dílu rotoru a alespoň jednoho druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru, ve vodorovné poloze během svařování dílů dohromady prostřednictvím svařovacího stroje.

Podpěrný stroj obsahuje alespoň jeden motorem poháněný válec pro podpírání prvního dílu rotoru a alespoň jeden motorem poháněný válec pro podpírání alespoň jednoho druhého dílu rotoru, přičemž otáčení alespoň jednoho motorem poháněného válce prvního dílu rotoru je vyrovnáno s otáčením • · • · · · • · • · · · • · · · alespoň jednoho motorem poháněného válce alespoň jednoho druhého dílu rotoru tak, že díly rotoru se otáčejí stejnou rychlostí otáčení.

To znamená, že motorem poháněný válec zajišťuje synchronizované otáčení dílů rotoru, v důsledku tohoto synchronizovaného otáčení dílů rotoru je možno svařit oba díly rotoru dohromady.

Díly rotoru jsou s výhodou ve vodorovné poloze během procesu svařování. V důsledku podpírání prostřednictvím motorem poháněného válce si díly rotoru udržují svou výšku během procesu svařování.

Takový podpěrný stroj umožňuje, aby svařování alespoň dvou dílů rotoru bylo prováděno prostřednictvím stacionárního svařovacího stroje, neboť díly rotoru se otáčejí stejnou rychlostí otáčení.

Každý díl rotoru může být podpírán a jeho otáčení může být zajišťováno prostřednictvím jednoho motorem poháněného válce.

Je však možné, aby dva nebo více válců zajišťovaly podpírání a otáčení jednoho dílu rotoru.

Například velké díly rotoru o délce větší než 4 m mohou být podpírány a jejich otáčení může být zajišťováno prostřednictvím dvou nebo více motorem poháněných válců.

Díly rotoru jsou s výhodou tvořeny dutými/trubicovitými díly rotoru. Duté díly rotoru mohou mít tloušťku od 250 do 300 mm.

Takové díly rotoru mohou být svařovány dohromady pomoci stroje pro plazmové svařováni.

Díly rotoru jsou s výhodou předehřátý. Teplota dílů rotoru během svařování je s výhodou až do 450 °C.

Výhodný je zejména podpěrný stroj, který obsahuje alespoň jeden volnoběžný válec pro přídavné podpíráni dílů rotoru.

Výhodný podpěrný stroj zejména obsahuje alespoň jeden přídavný volnoběžný válec pro každý díl rotoru. Všechny díly rotoru jsou uspořádány na válcích.

U výhodného provedení je jeden díl rotoru podpírán prostřednictvím jednoho motorem poháněného válce a jednoho nebo více volnoběžných válců.

Všechny válce dohromady umožňují, aby díly válců byly ustaveny ve vodorovné poloze, ve které může být prováděno rychlé a poměrně snadné svařování.

Podle výhodného provedení tohoto vynálezu může podpěrný stroj obsahovat pevný vrchní konec pro otočné přidržování volného konce druhého dílu rotoru, přičemž pevný vrchní konec má spojení se zemí pro uzemnění AC/DC.

Pevný vrchní konec omezuje pohyb dílů rotoru v prvním směru podél podélné osy dílů rotoru.

Dále je výhodný podpěrný stroj, který je charakterizován tím, že podpěrný stroj obsahuje přídavně vrchní konec hydraulického lisu pro otočné přidržování volného konce prvního dílu rotoru a pro přitlačování prvního dílu rotoru na alespoň jeden druhý díl rotoru, přičemž vrchní konec hydraulického lisu má spojení se zemí pro uzemnění AC/DC.

• ·

To znamená, že díly rotoru mohou být přitlačovány vzájemně k sobě. Pevný vrchní konec omezuje vodorovný pohyb v jednom směru. Vrchní konec hydraulického lisu zajišťuje, že pohyb dílů rotoru je rovněž omezen ve druhém vodorovném směru.

Vrchní konec hydraulického lisu zajišťuje, že díly rotoru jsou přitlačovány určitou silou vzájemně k sobě, čímž je podporováno svařování.

Spojení se zemí pro uzemnění AC/DC umožňuje plazmové svařování dílů rotoru.

Podle jiného výhodného provedení tohoto vynálezu může být

vytvořen	podpěrný	stroj, který	je charakterizován	tím, že
podpěrný	stroj	je	uspořádán	pro nesení dílů	rotoru
až do hmotnosti 40	000	kg.

Podle druhého aspektu tohoto vynálezu byl úkol dále vyřešen tím, že byl vyvinut svařovací stroj pro svařování prvního dílu rotoru a alespoň druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru, obsahující těleso stroje, na tělese stroje uspořádanou stacionární svařovací jednotku a podpěrný stroj pro podpírání dílů rotoru během svařování, přičemž podpěrný stroj je uspořádán podle prvního aspektu tohoto vynálezu, zejména podle jednoho z nároků 1 až 5.

Takový svařovací stroj umožňuje snadné a dobré svařování alespoň dvou součástí rotoru. Svařování součástí rotoru může být prováděno ve vodorovné poloze součástí rotoru.

V důsledku válců podpěrného stroje mohou být prvky rotoru snadno vyrovnány. V důsledku dobrého vyrovnání dílů rotoru vzájemně vůči sobě může být prováděno velice stejnoměrné svařování pro připevnění dílů rotoru dohromady.

• · · ·

Proto je výhodný svařovací stroj, který je charakterizován tím, že stacionární svařovací jednotka obsahuje jednotku

pro pod	plazmové tavidlem.	svařování	a/nebo jednotku pro	svařování
	Výhodný	je svařovací	stroj, obsahující jak	j ednotku
pro	plazmové	svařování,	tak jednotku pro	svařování
pod	tavidlem.
	Svařovací	jednotky jsou uspořádány a zkonstruovány tak, že
kořen svaru,	obsahuj ící	uzávěr svaru, může být	proveden

plazmovým svařováním, přičemž zbytek úzké mezery může být vyplněn prostřednictvím svařování pod tavidlem.

Takový svařovací stroj umožňuje svařování v úzké a hluboké mezeře se specifikovaným uzávěrem svaru.

Podle třetího aspektu tohoto vynálezu byl shora uvedený úkol vyřešen tím, že byl vyvinut způsob podpírání prvního dílu rotoru a alespoň jednoho druhého dílu rotoru, zejména dutého rotoru, během svařování dílů prostřednictvím svařovacího stroje podle druhého aspektu tohoto vynálezu, zejména podle jednoho z nároků 6 nebo 7, přičemž způsob je charakterizován následujícími kroky:

a) první díl rotoru a alespoň jeden druhý díl rotoru se umístí na válce podpěrného stroje podle prvního aspektu tohoto vynálezu,

b) motorem poháněné válce zajišťují otáčení dílů rotoru v synchronizaci během svařování dílů rotoru dohromady.

Rychlost otáčení dílů rotoru může být ovládána prostřednictvím motorem poháněných válců.

• · • · · ·

Přídavné volnoběžné válce zajišťuji, že díly rotoru jsou otočně upevněny ve vodorovné poloze.

Po umístěni dílů rotoru na válcích a po omezení alespoň jednoho druhého dílu rotoru na pevném vrchním konci je volný konec prvního dílu rotoru uspořádán na vrchním konci hydraulického lisu, který přitlačuje díly rotoru vzájemně vůči sobě během procesu svařování.

Výhodný způsob obsahuje zejména následující kroky:

a) před umístěním dílů rotoru v podpěrném stroji, ustavení volnoběžných válců do poloh budoucích svarů rotoru turbíny (Poloha jednotlivých volnoběžných válců musí být přísně ve svislé rovině, přičemž vyrovnání dílů rotoru musí být zajištěno prostřednictvím nastavení rozpětí válců),

b) připevnění konzol a motorem poháněných válců k podpěrnému rámu podpěrného stroje (Alespoň dva díly rotoru se shodným tepelným zpracováním mohou být svařeny v jednom technologickém kroku pod podmínkou, že vnější průměr obráběných dílů v oblasti svarů pod válci musí mít stejnou velikost, přičemž polohovací uzávěr nemůže mít vůli na jakýchkoliv kontaktních plochách),

c) umístění dílů rotoru na válcích podél osy svařování s vůlí od 1 do 20 mm a prověření jejich vyrovnání (obecné geometrie - rovnoběžnosti),

d) v případě kladného výsledku prověření, ustavení vrchního konce hydraulického lisu v axiálním a radiálním směru,

• · • ·

e) během pomalého otáčení se vůle nastaví na nulu s využitím axiální síly, s vložením do uzávěru,

f) prověření obecné geometrie svařených součástí a polohy válců,

g) příprava tepelně izolačních krytů, uzemnění, měření odchylky a nástrojů,

h) postupné ohřívání během otáčení dílů rotoru s ovládanou korekcí axiální a radiální polohy válců a dílů rotoru,

i) prověření teploty předehřáté oblasti na základě typů svařovaných materiálů,

j) vyplnění vnitřních dutin rotoru inertním plynem,

k) ustavení polohy plazmové hlavice, svařovacích parametrů (RPM, I, U),

l) svařování kořene svaru prostřednictvím způsobu plazmového obloukového svařování (PAW), zejména prostřednictvím techniky klíčové dírky,

m) prověřeni teploty a její nastavení na předehřívaci teplotu pro způsob svařování pod tavidlem (SAW),

n) instalování krycího prvku, zejména ohnivzdorné šňůry, do svařovací mezery pro zabránění průniku strusky do oblasti mezi rotorem a válci,

o) ustavení svařovací trysky (SAW) do svařovací polohy, ustavení štítů a svařovacích parametrů (SAW), • · · · • · · ·

p) postupné svařováni jednotlivých vrstev do samonosného stavu a poté uvolněni volnoběžných válců,

q) pohyb volnoběžných válců do oblasti mimo svar a dokončeni svarů v krycích vrstvách.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán s ohledem na přiložené výkresy, kde:

obr. 1 znázorňuje tři díly rotoru, vyrovnané vzájemně vůči sobě na podpěrném stroji podle tohoto vynálezu, obr. 2 znázorňuje pohled v řezu na svařovací oblast druhého a třetího dílu rotoru v případě rotoru podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 schematicky znázorňuje tři díly 12, 13 a 14 rotoru lýL, které jsou vyrovnány vzájemně vůči sobě na podpěrném stroji 20 podle tohoto vynálezu.

Podpěrný stroj 20 obsahuje dva motorem poháněné válce 1_ a 3 a dva volnoběžné válce 2 a £.

První díl 12 rotoru je podpírán prostřednictvím prvního motorem poháněného válce 1_ a prvního volnoběžného válce 2.

První díl 12 rotoru se tak může otáčet prostřednictvím prvního motorem poháněného válce 1.

Druhý díl 13 rotoru je obdobně podpírán prostřednictvím prvního volnoběžného válce 2, přičemž je přídavně podpírán prostřednictvím druhého motorem poháněného válce j3. Druhý díl 13 rotoru se tak může otáčet prostřednictvím druhého motorem poháněného válce _3.

Třetí díl 14 rotoru je podpírán prostřednictvím druhého volnoběžného válce _4 a druhého motorem poháněného válce 3. Druhý motorem poháněný válec 2 umožňuje synchronizované otáčení druhého a třetího dílu 13 a 14 rotoru v synchronizaci s prvním dílem 12 rotoru.

Pevný vrchní konec _5 přidržuje volný konec 15 druhého dílu 14 rotoru, přičemž druhý díl 14 rotoru se může otáčet kolem své podélné osy. Pevný vrchní konec ý tak omezuje vodorovný pohyb dílů 12, 13 a 14 rotoru v prvním vodorovném směru.

Vrchní konec 6 hydraulického lisu otočně přidržuje volný konec 16 prvního dílu 12 rotoru, přičemž přitlačuje první díl 12 rotoru na dva druhé díly 13 a 14 rotoru během svařování dílů 12 a 13 rotoru a dílů 13 a 14 rotoru dohromady.

Podpěrný stroj 20 umožňuje, že stacionární svařovací stroj může být využíván pro svařování.

Motorem poháněné válce 1 a 3 zajišťují otáčení dílů 12, 13 a 14 rotoru stejnou rychlostí otáčení, takže může být prováděno dobré a stejnoměrné svařování.

Svařovací stroj s výhodou obsahuje jednotku pro plazmové svařování přídavně nebo alternativně k jednotce pro plazmové svařování může být součástí svařovacího stroje jednotka pro svařování pod tavidlem.

Jak pevný vrchní konec 5, tak vrchní konec 6 hydraulického lisu mají spojení se zemí pro uzemnění AC/DC pro využívání jednotky pro plazmové svařování.

Podpěrný stroj 20 je umístěn na zemi 40.

Obr. 2 schematicky znázorňuje pohled v řezu na svařovací oblast 31 mezi prvním druhým dílem 13 rotoru a druhým druhým dílem 14 rotoru. Oba díly 13 a 14 rotoru jsou podpírány prostřednictvím motorem poháněného válce 2· ^To znamená, že motorem poháněný válec _3 umožňuje synchronizované otáčení dílů 13 a 14 rotoru.

• · · · e · « · · · • » * · · · * · »

-18Seznam vztahových značek první motorem poháněný válec první volnoběžný válec druhý motorem poháněný válec druhý volnoběžný válec pevný vrchní konec vrchní konec 6 hydraulického lisu těleso 7 stroje rotor

-	první	díl	12	rotoru 11
-	druhý	díl	13	rotoru 11
-	třetí	díl	14	rotoru 11
-	volný	konec	15 druhého	dílu	rotoru
-	volný	konec	16 prvního	dílu	rotoru

podpěrný stroj svařovací oblast zem ·· ···· ·· ···· · ··· • e · · · ·9 • 9 9 9 9 9 9 · · · ·· » · · · 9 · · ·· ··· · · · ·

Claims (3)

1. Podpěrný stroj (20) pro podpíráni prvního dílu (12) rotoru a alespoň jednoho druhého dílu (13, 14) rotoru (11), zejména dutého rotoru, ve vodorovné poloze během svařování dílů (12, 13, 14) dohromady prostřednictvím svařovacího stroje, obsahující alespoň jeden motorem poháněný válec (1) pro podpírání prvního dílu (12) rotoru a alespoň jeden motorem poháněný válec (3) pro podpírání alespoň jednoho druhého dílu (13, 14) rotoru, přičemž otáčení alespoň jednoho motorem poháněného válce (1) prvního dílu (12) rotoru je vyrovnáno s'otáčením alespoň jednoho motorem poháněného válce (3) alespoň jednoho druhého dílu (13) rotoru tak, že díly (12, 13, 14) rotoru se otáčejí stejnou rychlostí otáčení.

2. Podpěrný stroj (20) podle nároku 1, vyznačující se tím, že podpěrný stroj (20) obsahuje alespoň jeden volnoběžný válec (2, 4) pro přídavné podpírání dílů (12, 13) rotoru.

3. Podpěrný stroj (20) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podpěrný stroj (20) obsahuje pevný vrchní konec (5) pro otočné přidržování volného konce (15) druhého dílu (13, 14) rotoru, přičemž pevný vrchní konec (5) má spojení se zemí pro uzemnění AC/DC.

stroj c í se konec (6)

4. Podpěrný z předcházejících vyznačuj í obsahuje vrchní přidržování volného konce a pro přitlačování druhý díl (13, hydraulického lisu (20) tím, podle že podpěrný hydraulického lisu prvního dílu prvního dílu má spojení se kteréhokoliv nároků, (12) rotoru (12) rotoru na alespoň jeden (16) přičemž vrchní konec (6) zemí pro uzemnění AC/DC.

14) rotoru,

5. Podpěrný stroj (20) podle

-M* kteréhokoliv

z předcházejících nároků, vyznačuj ící s e tím, že podpěrný stroj (20) je uspořádán pro nesení dílů (12, 13, 14) rotoru až do hmotnosti 40 000 kg.

6. Svařovací stroj pro svařování prvního dílu (12) rotoru a alespoň druhého dílu (13, 14) rotoru (11), zejména dutého rotoru, obsahující těleso (7) stroje, na tělese stroje uspořádanou stacionární svařovací jednotku a podpěrný stroj pro podpírání dílů (12, 13, 14) rotoru během svařování, vyznačující se tím, že podpěrný stroj (20) je uspořádán podle jednoho z předcházejících nároků.

7. Svařovací stroj podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že stacionární svařovací jednotka obsahuje jednotku pro plazmové svařování a/nebo jednotku pro svařování pod tavidlem.

8. Způsob podpírání prvního dílu (12) rotoru a alespoň jednoho druhého dílu (13, 14) rotoru (11), zejména dutého

rotoru, během svařování dílů (12, 13, 14) prostřednictvím svařovacího stroj e podle nároku 6 nebo 7, vyznač u j ící s e t í m , že způsob obsahuje následuj ící kroky:

a) první díl (12) rotoru a alespoň jeden druhý díl (13, 14) rotoru se umístí na válce (1, 2, 3, 4) podpěrného stroje (20) podle jednoho z nároků 1 až 5,

b) motorem poháněné válce (1, 3) zajišťují otáčení dílů (12, 13, 14) rotoru v synchronizaci během svařování dílů (12, 13, 14) rotoru dohromady.

• · ♦ · • · · ·

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

a) ustavení volnoběžných válců (2, 4) do poloh budoucích vé svarů rotoru turbíny tak, že poloha valcu (2, 4) je svislé rovině a vyrovnání dílů (12, 13, 14) rotoru je zajištěno prostřednictvím nastavení rozpětí válců (2, 4),

b) připevnění konzol a motorem poháněných válců (1, 3) k podpěrnému rámu podpěrného stroje (20),

c) umístění dílů (12, 13,

14) rotoru na válcích (1, 2, 3,

4) podél osy svařování s vůlí od 1 do 20 mm a prověření jejich rovnoběžného vyrovnání,

d) v případě kladného výsledku prověření, nastavení vrchního konce (6) hydraulického lisu v axiálním a radiálním směru,

e) během pomalého otáčení dílů (12, 13,

14) rotoru prostřednictvím motorem poháněných válců (1,

3) se vůle nastaví na nulu s využitím axiální síly, se vložením do uzávěru,

f) prověření obecné geometrie svařených součástí a polohy

g) příprava tepelně izolačních krytů, uzemnění, měření odchylky a nástrojů,

h) postupné ohřívání během otáčení dílů (12, 13, 14) rotoru s ovládanou korekcí axiální a radiální polohy válců (1, 2, 3, 4) a dílů (12, 13, 14) rotoru,

i) prověření teploty předběžně ohřáté oblasti na základě typů svařovaných materiálů,

j) vyplnění vnitřních dutých dílů (12, 13, 14) rotoru inertním plynem,

k) ustavení polohy plazmové hlavice, svařovacích parametrů (RPM, I, U),

l) svařování kořene svaru prostřednictvím způsobu plazmového obloukového svařování (PAW), zejména prostřednictvím techniky klíčové dírky,

m) prověření teploty a její nastavení na předehřívací teplotu pro způsob svařování pod tavidlem (SAW),

n) instalování krycího prvku, zejména ohnivzdorné šňůry, do svařovací mezery pro zabránění průniku strusky do oblasti mezi díly (12, 13, 14) rotoru a válci (1, 2, 3, 4),

o) ustavení svařovací trysky (SAW) do svařovací polohy, ustavení štítů a svařovacích parametrů (SAW),

p) postupné svařování jednotlivých vrstev do samonosného stavu a poté uvolnění volnoběžných válců (2, 4),

q) pohyb volnoběžných válců (2, 4) do oblasti mimo svar a dokončení svarů v krycích vrstvách.