RU2235888C2 - Способ выравнивания половин разъемного корпуса паровой турбины (варианты) - Google Patents

Abstract

Способ предназначен для выравнивания половин разъемного корпуса паровой турбины. Способ выравнивания компонента паровой турбины содержит следующие операции: определение значений относительного возвышения левой и правой точек опоры указанного компонента при удаленном верхнем корпусе паровой турбины, причем значения относительного возвышения определяют относительно значения возвышения точки опоры нижнего корпуса турбины, вычисление прогнозируемого значения коррекции для левой и правой точек опоры компонента на основе значений относительного возвышения; регулирование левой и правой точек опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции, причем выравнивание компонента улучшается при установке на место верхнего корпуса турбины. Такой способ позволит уменьшить период времени, требуемый для выравнивания различных компонентов турбины. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Предпосылки изобретения

Один или более вариантов осуществления настоящего изобретения относится в целом к области паровых турбин. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к обслуживанию таких турбин, включающему разборку, сборку и выравнивание компонентов при обслуживании турбины.

В конструкции паровых турбин обычно используется один или более съемных верхних частей (например, верхних корпусов или кожухов) для получения доступа к компонентам, находящимся внутри самого генератора. Компоненты, расположенные внутри турбины, могут включать большое количество стационарных и вращающихся компонентов. Вращающиеся компоненты могут включать одно или более колес, валов, подшипников и т.д., которые вращаются при работе турбины. Стационарные компоненты могут включать одно или более стационарных колес, диафрагм, опорных вкладышей, дефлекторов и т.д., которые остаются неподвижными в ходе работы турбины. Турбины могут также включать одну или более нижних частей (например, нижних корпусов или кожухов), которые обычно служат опорой для верхних компонентов турбины и могут также содействовать уплотнению канала для пара для предотвращения утечки пара (см., например, патенты США №№3783522, 5056237, 5526282, 5627761, 5684578).

Жесткие допуски между разными компонентами турбины непосредственно влияют на ее эффективность. Например, большие паровые турбины, весящие несколько тонн, могут иметь допуски для внутренних компонентов, измеряемые в миллиметрах (мм) или в тысячных долях дюйма (мил). Если стационарные и вращающиеся компоненты располагаются слишком близко друг к другу, в ходе работы между компонентами может возникать трение. Это трение затрудняет пуск турбины после обслуживания или капитального ремонта и генерирует избыточные вибрации. Трение также изнашивает уплотнения между вращающимися и стационарными компонентами, и после того, как компоненты изнашивают друг друга и выходят из контакта, будет существовать избыточный зазор в областях, где возникало трение.

Если стационарные и вращающиеся компоненты расположены слишком далеко друг от друга, между компонентами может возникать утечка пара, уменьшающая эффективность турбины. Соответственно, при обслуживании или ремонте турбины необходима высокая тщательность для обеспечения того, что разные компоненты будут выровнены и расположены правильно.

В ходе автономного обслуживания или капитального ремонта турбины доступ к различным компонентам турбины может быть получен при удалении верхнего корпуса или корпусов, обычно называемых "верх". Когда верх снят, стационарные и вращающиеся компоненты турбины могут быть обследованы, подогнаны, очищены, отремонтированы, заменены и/или обслужены другим образом. Одним типом обследования может быть определение значения смещения различных компонентов вследствие работы турбины. Например, некоторые стационарные компоненты могут быть сдвинуты в выровненном состоянии. Компоненты, которые оказались не совмещенными, могут вновь выравниваться в ходе этого обследования. По завершении обслуживания или капитального ремонта верхний корпус может быть установлен на место, и турбина может вновь начать работу.

К сожалению, когда верхние компоненты вновь устанавливают на турбину, обычно возникает проблема выравнивания. Верхние корпуса могут весить одну тонну и более, и установка верхних корпусов на турбину может вызывать дополнительное смещение или перекос ранее выровненных компонентов. Такое смещение можно в целом называть здесь смещением при установке верхних корпусов. Например, нижний корпус может изгибаться или провисать между точками опоры, когда он находится в состоянии со снятыми верхними корпусами, и один или более стационарных компонентов, соединенных с нижним корпусом, может также сдвигаться. Если компоненты выровнены, когда верхние корпуса сняты, они могут сдвигаться, когда верхние корпуса вновь установлены, и фактически могут сдвигаться с потерей совмещения.

Для разрешения этой проблемы обычной практикой является выполнение процедуры выравнивания с установленными и со снятыми верхними компонентами. Согласно этому способу, сначала снимают верхние корпуса, и различные компоненты обслуживают и/или выравнивают как необходимо. После обслуживания этих компонентов верхние корпуса вновь устанавливают, и различные компоненты обмеряют для надлежащей их установки в вертикальном и поперечном направлении относительно центральной линии агрегата. Затем верхние корпуса вновь снимают, и измеряют линию со снятыми верхними корпусами. Линия со снятыми верхними корпусами определяет положения в поперечном направлении и по вертикали внутренних компонентов с удаленными верхними корпусами и/или компонентами. Затем эти измерения сравнивают для определения идеальной линии для внутренних компонентов в состоянии со снятыми верхними корпусами.

Затем при снятых верхних корпусах компоненты регулируют с учетом смещения при установке верхних корпусов. Когда верхние корпуса снова устанавливают, компоненты должны сдвинуться в выровненное положение. Например, набор измерений с установленными и со снятыми верхними корпусами может показать, что определенный компонент смещается вверх на 10 мил, когда устанавливают верхние корпуса. Этот компонент может быть выровнен в состоянии со снятыми верхними корпусами так, чтобы он был на 10 мил ниже для учета этого подъема.

Описанный выше способ с установкой/снятием верхних компонентов помогает обеспечивать оптимальное выравнивание различных компонентов турбины при завершении обслуживания. Однако способ с установкой/снятием верхних компонентов занимает много времени. Для выполнения различных измерений, а также для удаления и установки верхних корпусов требуется много часов, что приводит к повышенным расходам на оплату рабочего времени персонала и большие потери доходов вследствие простоя турбины. Следовательно, существует необходимость в способе обслуживания турбины, который может уменьшить время, требуемое на выравнивание различных компонентов турбины.

Краткое описание изобретения

Поставленная задача решается тем, что способ выравнивания компонента паровой турбины содержит следующие операции:

определение значений относительного возвышения левой и правой точек опоры указанного компонента при удаленном верхнем корпусе паровой турбины, причем значения относительного возвышения определяют относительно значения возвышения точки опоры нижнего корпуса турбины;

вычисление прогнозируемого значения коррекции для левой и правой точек опоры компонента на основе значений относительного возвышения;

регулирование левой и правой точек опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции, причем выравнивание компонента улучшается при установке на место верхнего корпуса турбины. При этом прогнозируемое значение коррекции является значением вертикального смещения, и в ходе операции регулирования поднимают или опускают левую и правую точки опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции. Прогнозируемое значение коррекции может быть равно 1/3 от среднего значения относительных возвышений или находиться в заданном диапазоне от 1/3 среднего значения относительных возвышений. В способе согласно изобретению заданный диапазон составляет один процент от значения, равного 1/3 среднего значения относительных возвышений или пять процентов от значения, равного 1/3 среднего значения относительных возвышений. Причем прогнозируемое значение коррекции является значением поперечного смещения, и в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции в направлении, поперечном оси турбины.

Прогнозируемое значение коррекции может быть равно 1/2 разности между относительными значениями возвышения или находиться в пределах заданного диапазона, составляющего 1/2 разности между значениями относительного возвышения. Причем заданный диапазон равен пяти процентам от значения, равного 1/2 разности между значениями относительного возвышения.

В способе согласно изобретению в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки опоры компонента вправо, если значение относительного возвышения правой точки опоры ниже, чем значение относительного возвышения левой точки опоры, и в котором в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки опоры компонента влево, если значение относительного возвышения левой точки опоры ниже значения относительного возвышения правой точки опоры.

Прогнозируемое значение коррекции включает значение коррекции в вертикальном направлении и значение коррекции в поперечном направлении.

Поставленная задача решается также и тем, что способ выравнивания компонента турбины, имеющей внешний кожух и внутренний кожух, каждый из которых имеет верхний корпус, содержит следующие операции:

определение при удаленных верхних корпусах внутреннего и внешнего кожухов первых значений относительного возвышения левой и правой точек опоры для компонента относительно значений возвышения левой и правой точек на внутреннем кожухе;

определение при удаленных верхних корпусах внутреннего и внешнего кожухов вторых значений относительного возвышения левой и правой точек на внешнем кожухе относительно возвышения точки опоры внешнего кожуха;

вычисление значений левого и правого суммарного смещения посредством прибавления первых значений относительного возвышения к вторым значениям относительного возвышения;

вычисление прогнозируемого значения коррекции с использованием значений левого и правого суммарного смещения;

регулирование левой и правой точек опоры компонента в соответствии с прогнозируемым значением коррекции, причем прогнозируемое значение коррекции компенсирует перекос, вызванный установкой на место верхних корпусов внутреннего и внешнего кожухов.

В этом варианте способа прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в вертикальном направлении, и оно равно 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения. Прогнозируемое значение коррекции может быть прогнозируемым значением коррекции в вертикальном направлении, и оно находится в пределах заданного диапазона, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения. Прогнозируемое значение коррекции может также находиться в пределах пяти процентов от значения, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения или в пределах десяти процентов от значения, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения. Прогнозируемое значение коррекции может являться прогнозируемым значением коррекции в поперечном направлении и равно 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

Целесообразно, прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в поперечном направлении и находится в пределах заданного диапазона значений, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения или находится в пределах пяти процентов от значения, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения. Прогнозируемое значение коррекции может находиться в пределах десяти процентов от значения, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

Левая и правая точки опоры компонента и левая и правая точки на внутреннем кожухе формируют линию, которая перпендикулярна оси вала турбины, и левая и правая точки опоры компонента и левая и правая точки на внешнем кожухе формируют линию, которая перпендикулярна оси вала турбины.

При этом прогнозируемое значение коррекции включает значение коррекции в вертикальном направлении и значение коррекции в поперечном направлении.

Также создан способ выравнивания компонента в паровой турбине, который содержит следующие операции:

удаление верхнего корпуса паровой турбины;

определение значений возвышения левой и правой точек опоры компонента относительно возвышения точки опоры внешнего кожуха паровой турбины;

регулирование в вертикальном направлении левой и правой точек опоры компонента на 1/3 среднего значения возвышения левой и правой точек опоры; и

регулирование в поперечном направлении левой и правой точек опоры компонента на 1/2 разности между положениями левой и правой точек опоры; и

установку на место верхнего корпуса паровой турбины, причем компонент смещается в результате операции установки, и это смещение улучшает выравнивание компонента.

Варианты осуществления настоящего изобретения способствуют уменьшению периода времени, требуемого для выравнивания компонентов турбины.

Кратко суммируя вышеизложенное, в одном варианте способа согласно изобретению проводят серию измерений для определения относительного смещения, демонстрируемого различными компонентами в их состоянии со снятыми верхними корпусами. При этих измерениях используется прогнозирующий алгоритм для определения одного или более прогнозируемых значений коррекции для компенсации смещения при установке верхних компонентов. Затем различные компоненты можно отрегулировать, когда турбина остается в состоянии со снятыми верхними корпусами, для учета ожидаемого смещения при установке верхних корпусов. Когда верхние корпуса затем устанавливают на место, компоненты могут сами сместиться в выровненное положение, что уменьшает необходимость в отдельной серии измерений с установленными верхними корпусами, удалении верхних корпусов и повторном выравнивании компонентов.

В другом варианте осуществления изобретения может создаваться топографическая карта перекосов с использованием плоскости отсчета, проходящей через одну или более точек опоры, расположенных на нижнем корпусе или кожухе. От этой плоскости могут измеряться вертикальные смещения в одной или более точек в турбине, и на основе этих смещений могут вычисляться прогнозы вертикальных и/или поперечных смещений. Затем эти прогнозы могут использоваться для регулирования одного или более компонентов в состоянии со снятыми верхними корпусами для учета смещения при переходе в состояние с установленными верхними корпусами.

Эти и другие варианты осуществления изобретения и его признаки описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи в приведенном ниже описании.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает иллюстративный упрощенный вид обычной турбины.

Фиг.2 изображает упрощенный вид с пространственным разнесением деталей обычной турбины, показанной на фиг.1.

Фиг.3 изображает вид сверху турбины, показанной на фиг.1, со снятым верхним корпусом.

Фиг.4 изображает блок-схему, показывающую операции, выполняемые в типичном варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 изображает топографическую карту, показывающую значения относительного возвышения точек турбины, показанной на фиг.3.

Фиг.6 изображает вид с пространственным разнесением деталей обычной паровой турбины, имеющей внутренний и наружный кожухи, каждый из которых имеет верхний и нижний корпус.

Фиг.7 изображает вид сверху турбины, показанной на фиг.6, с удаленным верхним корпусом.

Фиг.8 изображает топографическую карту, показывающую значения относительного возвышения точек турбины, показанной на фиг.7.

Фиг.9 изображает блок-схему, показывающую операции, выполняемые в типичном варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 изображает типичную топографическую карту, показывающую множество точек возвышения карты, показанной на фиг.8.

Фиг.11 изображает крупным планом вид части карты, показанной на фиг.8, соответствующей другому типичному варианту осуществления настоящего изобретения.

В данном описании для обозначения подобных признаков на фигурах использованы одинаковые номера.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показана упрощенная внешняя схема целой турбины 100. Показан вал 102, проходящий по длине турбины 100, который может обычно соединяться с нагрузкой (не показана), приводимой турбиной 100 при работе. Такой нагрузкой может быть, например, электрический генератор. Конец турбины, соединенный с нагрузкой, обычно называют генераторным концом турбины, тогда как противоположный конец обычно называют турбинным концом турбины.

На фиг.2 изображена турбина 100, показанная на фиг.1, в упрощенном виде с пространственным разнесением деталей. Как видно на фиг.2, турбина 100 может включать множество колес 104, прикрепленных к валу 102. Эти колеса 104 могут включать множество расположенных радиально аэродинамических элементов, обычно называемых лопатками или лопастями (не показаны), которые отбирают кинетическую энергию пара, проходящего по каналу для пара турбины. Турбина 100 может также включать множество диафрагм (не показаны), которые стационарно дополняют колеса и могут также иметь множество лопаток или лопастей. Совместно, как будет понятно специалистам в данной области техники, различные камеры, сформированные аэродинамическими элементами колес и диафрагм, позволяют колесам отбирать кинетическую энергию пара, когда он расширяется и проходит сквозь турбину 100.

Турбину 100 можно заключать в корпус с использованием двух или более отдельных элементов, которые собирают для изоляции колес, диафрагм и пара в ходе работы. В типичном примере, показанном на фиг.2, турбина 100 содержит нижний корпус 106 и верхний корпус 108. В типичном варианте нижний корпус 106 является стационарным, и различные компоненты турбины 100 могут быть установлены на нижнем корпусе 106 и/или опираться на него. В альтернативном варианте, нижний корпус 106 может включать одну или более подвижных частей. Верхний корпус 108 может быть съемным для получения доступа к различным компонентам, расположенным внутри турбины. Поверхность или стык, в котором верхний корпус и нижний корпус соединяются между собой, может называться горизонтальным стыком.

На фиг.3 показан упрощенный вид сверху турбины 100 в ее состоянии со снятым верхним корпусом. Как отмечалось выше, турбина 100 может включать множество диафрагм 302, имеющих лопатки (не показаны) как дополнительные детали к различным колесам 104. Каждая диафрагма 302 может быть смонтирована на нижнем корпусе 106 на одной или более точек опоры диафрагмы (не показаны), расположенных вдоль турбины. Точки опоры для каждой диафрагмы обычно расположены у ее концов, могут симметрично располагаться относительно оси вала 102 и могут формировать гнезда для диафрагм. Нижний корпус 106 может также включать одну или более точек 304 опоры. Точки 304 опоры нижнего корпуса образуют стационарные точки и опору, на которую описается турбина 100. Для типичной турбины 100 показаны четыре точки 304 опоры, но другие турбины могут иметь большие или меньшие количества точек опоры.

На фиг.4 изображена блок-схема, показывающая типичный вариант осуществления настоящего изобретения, благодаря которому смещения различных компонентов в турбине 100 при установке верхнего корпуса могут прогнозироваться в состоянии со снятым верхним корпусом. Такой прогноз может уменьшать количество времени, необходимого для восстановления выравнивания компонентов турбины и может исключать значительные части обычной процедуры выравнивания со снятым/установленным верхним корпусом.

Согласно способу, показанному на фиг.4, могут измеряться относительные смещения по вертикали различных точек турбины 100 для создания топографической карты, показывающей такие смещения по вертикали. На фиг.5 показана типичная топографическая карта для показанного на фиг.3 типичного вида сверху турбины 100, которая может быть создана при выполнении операций, показанных на фиг.4, которые будут описаны ниже. На показанной на фиг.5 топографической карте оставлены нижний корпус 106 с четырьмя точками 304 опоры нижнего корпуса и вал 102, но диафрагмы и колеса исключены для наглядности описания.

Со ссылками на способ, показанный на фиг.4, будет описано выравнивание диафрагмы, находящейся ближе других к турбинному концу. Однако будет понятно, что этот же описанный здесь способ может использоваться также для выравнивания других компонентов, ступеней и/или диафрагм турбины 100. В ходе операции 402 может быть определена плоскость отсчета, проходящая через три точки 304 опоры, после удаления верхнего корпуса 108. Плоскость отсчета можно использовать для измерения относительных смещений, наблюдаемых в других точках турбины, и будет понятно, что также могут использоваться другие формы измерений с любой системой отсчета. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, плоскость отсчета может быть определена с использованием одного или более лазерных устройств. Подобным образом, описанные здесь различные измерения могут производиться с использованием лазерных устройств или любого другого способа измерения расстояний.

Плоскость отсчета может быть определена как имеющая нулевое (0) возвышение, и эта цифра показана на топографической карте, соответствующей фиг.5. В примере, показанном на фиг.5, плоскость отсчета определена с использованием левой и правой опор турбинного конца и правой опоры генераторного конца. На карте, показанной на фиг.5, возвышение этих точек опоры обозначено как нулевое (0). Возвышение четвертой опорной точки 304 не требуется, но также может быть измерено.

В ходе операции 404 затем измеряют относительное возвышение левой и правой опор выравниваемого компонента. На карте, показанной на фиг.5, левая и правая опоры для выравниваемой диафрагмы (или другого компонента, ступени и т.д.) представлены как точки 502а и 502b соответственно. Возвышение можно измерять с использованием любого известного средства, и его значение можно получить с использованием одного или более лазеров. После измерения значения возвышения могут быть нанесены на карту. В примере, показанном на фиг.5, левая точка 502а опоры компонента показана как имеющая относительное возвышение, составляющее -40 единиц, что означает, что точка 502а опоры на 40 единиц ниже плоскости отсчета. Составление топографической карты и/или измерения относительного возвышения могут выполняться с использованием любой единицы измерения, и для упрощения эти единицы будут называться здесь просто "единицами". Однако следует понимать, что эти единицы могут быть выражены в других формах, таких как милы, миллиметры, дюймы, сантиметры и т.д. Правая точка 502b опоры компонента показана как имеющая возвышение, составляющее -46 единиц, или на 46 единиц ниже плоскости отсчета.

В ходе операции 406 получают среднее значение между значениями возвышения левой и правой точек 502а и 502b опоры компонента. В примере, показанном на фиг.5, среднее значение составляет -43 единицы или (1/2)((-40)+(-46)). В ходе операции 408 вычисляют разность между значениями возвышения левой и правой точек 502а и 502b опоры компонента. В примере, показанном на фиг.5, разность составляет 6 единиц, при этом правая опора 502b находится ниже левой.

В ходе операции 410 применяют алгоритм регулирования с использованием цифр, вычисленных в ходе операций 406 и 408, для получения прогнозируемых значений коррекции для компенсации смещения при установке верхнего корпуса для опор 502а, b компонента. Этот алгоритм был открыт заявителем при анализе данных выборки, полученных при выполнении многочисленных процедур выравнивания при обслуживании с удалением верхнего корпуса и его установкой, и был испытан в ходе протяженного регрессивного анализа.

Согласно алгоритму регулирования для этого типичного предпочтительного варианта осуществления изобретения, для обеих точек 502а, b опоры компонента определяют один прогноз. Однако этот один прогноз может включать как прогноз вертикального смещения, так и прогноз поперечного смещения (перпендикулярно оси вала 102). В альтернативных вариантах можно вычислять и использовать только одно из этих прогнозируемых значений коррекции.

Согласно алгоритму, коррекция, необходимая для компенсации вертикального смещения при установке верхнего корпуса, может прогнозироваться как 1/3 среднего значения, определенного в ходе операции 406. В примере, показанном на фиг.5, это прогнозируемое значение может составлять 1/3 от -43 единиц, или -14,333 единиц. Прогнозируемое значение коррекции, которое меньше нуля, означает, что предполагается подъем (или увеличение возвышения) точек 502а, b опоры компонента (и компонентов, установленных на них) на прогнозируемое значение, и что компоненты следует опустить на прогнозируемое значение для компенсации. В примере, показанном на фиг.5, прогнозируется, что точки 502а и 502b опоры поднимутся на 14,333 единиц.

Согласно другому аспекту алгоритма, также могут быть определены прогнозируемые значения коррекции для поперечного (или налево/направо на фиг.5) смещения при установке верхнего корпуса. Эта поперечная коррекция прогнозируется как 1/2 абсолютного значения разности, вычисленной в ходе операции 408. В примере, показанном на фиг.5, прогнозируемое поперечное смещение при установке верхнего корпуса составляет 1/2 от 6 единиц или 3 единицы. При вычислении поперечной коррекции направление коррекции для поперечного смещения прогнозируется как коррекция в направлении меньшего из возвышений двух опор 502а, b компонента, измеренных в ходе операции 404. В примере, показанном на фиг.5, возвышение левой опоры 502а компонента больше (-40 единиц по сравнению с -46 единицами для правой стороны 502b), и как таковые, опоры 502а, b компонента, как прогнозируется, требуют поперечной коррекции на 3 единицы вправо (в направлении меньшего возвышения) для компенсации поперечного смещения при установке верхнего корпуса.

В ходе операции 412 вычисленные прогнозируемые значения коррекции могут использоваться для регулирования компонентов с учетом прогнозируемых смещений и улучшения их выравнивания, когда устанавливают на место верхний корпус. В примере, показанном на фиг.5, прогнозируется, что опоры 502а, b поднимутся на 14,333 единицы и сместятся влево на 3 единицы при установке верхнего корпуса турбины. Для компенсации этого смещения, опоры 502а, b компонента можно регулировать в ходе операции 412 так, чтобы они опустились на 14,333 единицы и сдвинулись вправо на 3 единицы таким образом, что можно прогнозировать, что при установке верхнего корпуса турбины опоры 502а, b компонента сместятся в выровненное состояние.

На фиг.6 показана другая типичная турбина 600, с которой могут применяться варианты осуществления настоящего изобретения. В турбине 600 вал 602 и колеса 604 подобны описанным относительно турбины 100. Турбина 600 может также включать нижний и верхний корпуса 606 и 608 соответственно, которые в комбинации формируют внутренний кожух. Этот внутренний кожух может быть подобным единому кожуху, описанному выше относительно турбины 100, и может содействовать изоляции давления пара вокруг вращающегося вала 602. В альтернативном варианте внутренний кожух может отличаться от кожуха турбины 100. Турбина 600, показанная на фиг.6, может также включать внешний кожух, сформированный нижним корпусом 610 внешнего кожуха и верхним корпусом 612 внешнего кожуха. Внешний кожух может формировать дополнительный изолирующий контейнер высокого давления для пара внутри турбины, содействовать направлению выхлопа и осуществлению других функций, известных специалистам в данной области техники, и может включать ряд точек (не показаны) опоры внешнего кожуха.

На фиг.7 показан вид сверху типичной турбины 600, которая может иметь одну или более диафрагм 702 и точки 704 опоры внешнего кожуха. На фиг.8 показана типичная топографическая карта турбины 600, показанной на фиг.1, и опущены для наглядности турбина, колеса и диафрагмы. На фиг.8 также показаны точки 802а, b опоры компонента, которые можно обмерять с использованием альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, который будет описан ниже. Хотя в нижеследующем описании прогнозируются значения коррекции для компенсации смещения точек 802а, b опоры компонента при установке верхнего корпуса, будет понятно, что может прогнозироваться смещение других точек и/или точек опоры.

На фиг.9 показан типичный способ определения прогнозируемых значений коррекции смещения точек 802а, b опоры при установке верхнего корпуса. Операции, показанные на фиг.9, подобны операциям, показанным на фиг.4 и описанным выше, и отличаются с учетом того, что турбина имеет внутренний и внешний кожухи. Сначала в ходе операции 902 может быть определена плоскость отсчета для измерения вертикальных смещений различных точек турбины после удаления верхних корпусов 608, 612. В предпочтительных типичных вариантах осуществления изобретения плоскость отсчета определяют с использованием трех из нижних точек 704 опоры верхнего кожуха. На типичной карте, показанной на фиг.8, плоскость отсчета может быть определена с использованием левой и правой опор 704 внешнего кожуха на турбинном конце и левой опоры 704 на генераторном конце. Относительное возвышение этих точек показано как нулевое (0).

Затем в ходе операции 904 могут измеряться с использованием известного способа значения возвышения для левой и правой опор 802а, b компонента. На типичной карте, изображенной на фиг.8, показаны эти точки, имеющие возвышение -35 единиц и -40 единиц соответственно. В ходе операции 906 выполняют измерения возвышения в точках 804а, b на внутреннем кожухе по обе стороны от опор 802а, b компонента. Эти точки 804а, b внутреннего кожуха, предпочтительно, расположены в одном осевом местоположении или в одной осевой плоскости с опорами 802а, b компонента и могут обнаруживаться при движении в поперечном направлении от оси вала, от опор 802а, b до встречи с внутренним кожухом. Эти точки могут располагаться вдоль горизонтального стыка внутреннего кожуха. Топографическая карта, изображенная на фиг.8, показывает возвышение точек 804а,b на внутреннем кожухе, составляющее -30 единиц и -40 единиц, соответственно.

В ходе операции 908 выполняют измерения в левой и правой точках 806а, b на нижних опорах внешнего кожуха. Эти точки 806а,b также, предпочтительно, располагаются в том же осевом местоположении или осевой плоскости, как и опоры 802а,b компонента и точки 804а,b внутреннего кожуха. Эти точки могут располагаться вдоль горизонтального стыка внешнего кожуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения точки 804 и/или 806 могут быть выровнены относительно точек 802а,b опоры. На фиг.8 эти точки 806а,b имеют вертикальное возвышение, составляющее -25 единиц и -35 единиц, соответственно.

В ходе операции 910 вычисляют левое и правое суммарные возвышения для конкретного компонента, ступени или диафрагмы посредством суммирования 1) относительного возвышения обмеренной точки (например, 806а) внешнего кожуха; и 2) разности относительного возвышения между обмеренной опорой (например, 802а) компонента и соответствующей точкой (например, 804а) внутреннего кожуха. Это суммарное значение можно вычислять многими путями, и в предпочтительном варианте его вычисляют для каждой стороны посредством прибавления значения относительного возвышения наружного кожуха, измеренного в ходе операции 908, к значению относительного возвышения опоры компонента, измеренному в ходе операции 904, и вычитания значения относительного возвышения внутреннего кожуха, измеренного в ходе операции 906. Вычитание значения относительного возвышения внутреннего кожуха позволяет алгоритму не принимать в расчет разности значений возвышения между точками внутреннего кожуха и внешнего кожуха (например, 804а и 806а, соответственно), поскольку предполагается, что два кожуха испытывают одинаковое смещение при установке верхнего корпуса. С использованием примера, показанного на фиг.8, суммарное значение левого возвышения можно вычислить следующим образом: ((-25)+(-35-(-30))), или -30 единиц. Суммарное значение правого возвышения можно вычислить следующим образом: ((-35)+(-40-(-40))), или -35 единиц.

Когда суммарные значения левого и правого возвышения вычислены, могут быть вычислены значения коррекции для выравниваемого компонента, ступени или диафрагмы. В ходе операции 912 может быть вычислено прогнозируемое значение коррекции для вертикального смещения при установке верхнего корпуса как 1/3 среднего значения от значений левого и правого суммарных возвышений, вычисленных в ходе операции 910. В примере, показанном на фиг.8, это значение может быть вычислено следующим образом: (1/3)(1/2)((-30)+(-35)), или - 10,8333 единицы. Таким образом, для обмеряемого компонента, ступени или диафрагмы прогнозируется необходимость вертикальной коррекции, составляющей -10,8333 единицы (или снижение на 10,8333 единицы) для компенсации ожидаемого вертикального смещения при установке верхнего корпуса. Следовательно, в этом примере при установке на место верхнего корпуса ожидается подъем обмеренного компонента на 10,8333 единицы.

В ходе операции 914 может быть также вычислено значение коррекции, требуемой для компенсации поперечного смещения обмеренного компонента, ступени или диафрагмы. Значение поперечной коррекции может быть вычислено как 1/2 абсолютной разности между значениями левого и правого возвышения, вычисленными в ходе операции 910. Поперечная коррекция направлена в сторону более низкого из двух значений. С использованием значений, показанных на фиг.8, поперечная коррекция может быть вычислена следующим образом: (1/2)|((-30)-(-35))|, или 2,5 единицы. Поскольку суммарное значение правого возвышения ниже (-35), поперечная коррекция направлена вправо. Таким образом, значение поперечной коррекции для обмеренного компонента будет составлять 2,5 единицы вправо, что означает, что при установке верхнего корпуса прогнозируется смещение обмеренного компонента влево на 2,5 единицы.

В ходе операции 916 могут использоваться значения коррекции, вычисленные в ходе операций 912 и 914, для регулирования обмеренного компонента для компенсации смещения при установке верхнего корпуса, что улучшит их выравнивание при установке на место верхнего корпуса. В примере, показанном на фиг.8, точки 802а и 802b могут быть опущены на 10,8333 единицы и сдвинуты вправо на 2,5 единицы.

В приведенном выше описании прогнозируемые значения коррекции вычисляли для компенсации одного или более перекосов, которые может испытывать компонент при установке на место верхнего корпуса турбины. Хотя примеры показывают измерения для одного компонента (или ступени, диафрагмы и т.д.), следует понимать, что различные операции, обрисованные выше, могут быть повторены для множества компонентов и местоположений по всей турбине. Например, на фиг.10 показана типичная топографическая карта, на которую нанесено множество точек измерения. В этом случае может использоваться один или более вариантов осуществления настоящего изобретения для определения прогнозируемых значений коррекции для различных компонентов, и множество компонентов может быть отрегулировано для компенсации прогнозируемых смещений, которые возникают, когда устанавливают на место верхний корпус (корпуса) турбины.

В другом варианте осуществления изобретения могут быть обнаружены различные точки для измерений (например, точки 804, 806 измерений на внутреннем и/или внешнем кожухах) посредством обмера множества точек вдоль кожуха в надлежащем осевом местоположении и использования наибольшего измеренного отклонения при прогнозирующих вычислениях. Например, точка 806а показана на фиг.8 как имеющая значение возвышения, составляющее -25 единиц. В альтернативном варианте может быть выполнено множество измерений на внешнем кожухе 610 вблизи точки 806а (например, у левой/наружной кромки внешнего кожуха 610 вблизи точки 806а и у правой/внутренней кромки внешнего кожуха 610 вблизи точки 806а). Если выполнено множество измерений, то в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, используют наибольшее измеренное отклонение. Таким образом, например, если внешний кожух 610 вблизи точки 806а находится не на должном уровне, может быть выполнено множество измерений, и может использоваться наибольшее измеренное отклонение. На фиг.11 показана в увеличенном масштабе точка 806а, показанная на фиг.8, и она иллюстрирует пример этого дополнительного варианта осуществления изобретения, в котором вблизи точки 806а, расположенной на левой стороне внутреннего кожуха 610, выполнено множество измерений. Наибольшее измеренное отклонение, показанное на фиг.11, составляет -25 единиц, и это значение возвышения можно использовать в дополнительном варианте осуществления изобретения как значение возвышения для точки 806а при прогнозирующих вычислениях, описанных выше.

В дополнительном варианте осуществления изобретения турбина может включать области, в которых находится множество корпусов (например, внутренний и внешний), и другие области, в которых находится только один корпус (например, внешний кожух). В таких турбинах различные операции, описанные выше для турбин с одним/двумя кожухами, можно комбинировать для получения прогнозируемых значений для различных компонентов в зависимости от конкретного количества корпусов в данном осевом местоположении. Например, область высокого давления турбины может быть окружена как внутренним корпусом, так и внешним корпусом, и прогнозируемые значения для компонентов, находящихся в пределах такой области, можно вычислять как описано со ссылками на фиг.8. Эта же турбина может также включать область низкого давления, окруженную только внешним корпусом, и прогнозируемые значения для компонентов, находящихся в пределах такой области, можно вычислять как описано со ссылками на фиг.5.

Хотя приведенное выше описание показывает конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что возможны изменения этих вариантов с учетом этого описания, без отхода от его объема. Например, настоящее изобретение может осуществляться с использованием различных комбинаций и субкомбинаций описанных здесь признаков. Хотя описанные выше измерения были выполнены, как отмечалось, с использованием плоскости отсчета, в дополнительных вариантах различные описанные выше вертикальные смещения можно измерять с использованием любой альтернативной формы измерения или любой плоскости.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения вычисленные выше различные прогнозируемые значения можно дополнительно корректировать на заданное значение для учета отклонений в описанной прогнозирующей модели. Соответственно, дополнительные варианты осуществления изобретения могут включать увеличение или уменьшение вычисленных значений на 1, 2, 5, 10, 25% и т.д. для модификации результатов и/или компенсации различий в измерительных характеристиках. Прогнозирующие модели можно также корректировать с заданными поправками, такими как 1 мил, 0,01 мм и т.д. В других вариантах осуществления изобретения можно регулировать значения допусков, позволяющих варьировать выполнение различных применяемых здесь выравниваний. Например, некоторые или все прогнозирующие вычисления могут изменяться в пределах диапазона допусков, составляющего плюс/минус 0,01, 0,5, 1, 2, 5, 10% и т.д. Чем больше допустимые изменения, тем проще может быть выполнение выравнивания.

Описанные выше различные варианты осуществления изобретения могут осуществляться с множеством типов паровых турбин и/или их секций. Например, один или более из описанных вариантов могут применяться с LSTG Fossil HP/RHT и LP секциями турбин. Также они могут применяться с паровыми турбинами, имеющими коды Fossil D5-8-G2-6-S2, атомными HP с кодами M&N Unit, а также других типов.

Хотя изобретение было описано со ссылками на различные типовые предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в его элементы можно вносить различные изменения, и они могут быть заменены эквивалентами без отхода от объема изобретения. Кроме того, может быть сделано много модификаций для адаптации изобретения к конкретной ситуации или материалу без отхода от его основного объема. Таким образом, предполагается, что изобретение не ограничено конкретными вариантами его осуществления, описанными как лучшие способы, рассматриваемые для осуществления этого изобретения, но что изобретение будет включать все варианты, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Claims (25)

1. Способ выравнивания компонента паровой турбины, содержащий следующие операции: определение значений относительного возвышения левой и правой точек (502) опоры указанного компонента при удаленном верхнем корпусе (108) паровой турбины, причем значения относительного возвышения определяют относительно значения возвышения точки (304) опоры нижнего корпуса турбины; вычисление (операции 406-410) прогнозируемого значения коррекции для левой и правой точек опоры компонента на основе значений относительного возвышения; регулирование (операция 412) левой и правой точек (502) опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции, причем выравнивание компонента улучшается при установке на место верхнего корпуса турбины.

2. Способ по п.1, в котором прогнозируемое значение коррекции является значением вертикального смещения, и в ходе операции регулирования поднимают или опускают левую и правую точки опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции.

3. Способ по п.2, в котором прогнозируемое значение коррекции равно 1/3 от среднего значения относительных возвышений.

4. Способ по п.2, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в заданном диапазоне от 1/3 среднего значения относительных возвышений.

5. Способ по п.4, в котором заданный диапазон составляет один процент от значения, равного 1/3 среднего значения относительных возвышений.

6. Способ по п.4, в котором заданный диапазон составляет пять процентов от значения, равного 1/3 среднего значения относительных возвышений.

7. Способ по п.1, в котором прогнозируемое значение коррекции является значением поперечного смещения, и в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки (502) опоры компонента на прогнозируемое значение коррекции в направлении, поперечном оси (вала 102) турбины.

8. Способ по п.7, в котором прогнозируемое значение коррекции равно 1/2 разности между относительными значениями возвышения.

9. Способ по п.7, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в пределах заданного диапазона, составляющего 1/2 разности между значениями относительного возвышения.

10. Способ по п.9, в котором заданный диапазон равен пяти процентам от значения, равного 1/2 разности между значениями относительного возвышения.

11. Способ по п.7, в котором в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки (502) опоры компонента вправо, если значение относительного возвышения правой точки (502b) опоры ниже, чем значение относительного возвышения левой точки (502а) опоры, и в котором в ходе операции регулирования перемещают левую и правую точки (502) опоры компонента влево, если значение относительного возвышения левой точки (502а) опоры ниже значения относительного возвышения правой точки (502b) опоры.

12. Способ по п.1, в котором прогнозируемое значение коррекции включает значение коррекции в вертикальном направлении и значение коррекции в поперечном направлении.

13. Способ выравнивания компонента турбины, имеющей внешний кожух (610, 612) и внутренний кожух (606, 608), каждый из которых имеет верхний корпус (612, 608), содержащий следующие операции: определение при удаленных верхних корпусах (608, 612) внутреннего и внешнего кожухов первых значений относительного возвышения левой и правой точек (802) опоры для компонента относительно значений возвышения левой и правой точек (804) на внутреннем кожухе; определение при удаленных верхних корпусах (608, 612) внутреннего и внешнего кожухов вторых значений относительного возвышения левой и правой точек (806) на внешнем кожухе относительно возвышения точки (704) опоры внешнего кожуха; вычисление значений левого и правого суммарного смещения посредством прибавления первых значений относительного возвышения к вторым значениям относительного возвышения (операция 910); вычисление прогнозируемого значения коррекции с использованием значений левого и правого суммарного смещения (операция 912 или 914); и регулирование левой и правой точек опоры компонента в соответствии с прогнозируемым значением коррекции, причем прогнозируемое значение коррекции компенсирует перекос, вызванный установкой на место верхних корпусов внутреннего и внешнего кожухов (операция 916).

14. Способ по п.13, в котором прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в вертикальном направлении, и оно равно 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения.

15. Способ по п.13, в котором прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в вертикальном направлении, и оно находится в пределах заданного диапазона, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения.

16. Способ по п.15, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в пределах пяти процентов от значения, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения.

17. Способ по п.15, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в пределах десяти процентов от значения, равного 1/3 среднего значения левого и правого суммарного смещения.

18. Способ по п.13, в котором прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в поперечном направлении и равно 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

19. Способ по п.13, в котором прогнозируемое значение коррекции является прогнозируемым значением коррекции в поперечном направлении и находится в пределах заданного диапазона значений, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

20. Способ по п.19, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в пределах пяти процентов от значения, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

21. Способ по п.19, в котором прогнозируемое значение коррекции находится в пределах десяти процентов от значения, равного 1/2 разности между значениями левого и правого суммарного смещения.

22. Способ по п.13, в котором левая и правая точки (802) опоры компонента и левая и правая точки (804) на внутреннем кожухе формируют линию, которая перпендикулярна оси вала турбины.

23. Способ по п.13, в котором левая и правая точки (802) опоры компонента и левая и правая точки (806) на внешнем кожухе формируют линию, которая перпендикулярна оси вала турбины.

24. Способ по п.13, в котором прогнозируемое значение коррекции включает значение коррекции в вертикальном направлении и значение коррекции в поперечном направлении.

25. Способ выравнивания компонента в паровой турбине, содержащий следующие операции: удаление верхнего корпуса (108) паровой турбины; определение значений возвышения левой и правой точек (502) опоры компонента относительно возвышения точки (304) опоры внешнего кожуха паровой турбины; регулирование в вертикальном направлении левой и правой точек (502) опоры компонента на 1/3 среднего значения возвышения левой и правой точек опоры; регулирование в поперечном направлении левой и правой точек (502) опоры компонента на 1/2 разности между положениями левой и правой точек опоры; и установка на место верхнего корпуса (108) паровой турбины, причем компонент смещается в результате операции установки, и это смещение улучшает выравнивание компонента.

Images