WO2006103152A1 - Verfahren und vorrichtung zum austausch von bauteilen einer strömungsrotationsmaschine - Google Patents
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- WO2006103152A1 WO2006103152A1 PCT/EP2006/060562 EP2006060562W WO2006103152A1 WO 2006103152 A1 WO2006103152 A1 WO 2006103152A1 EP 2006060562 W EP2006060562 W EP 2006060562W WO 2006103152 A1 WO2006103152 A1 WO 2006103152A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
Definitions
- the invention relates to a method and a device for exchanging components of a flow rotary machine with a rotatable about a rotation axis rotor unit about which at least in an axial portion radially spaced a stationary inner housing is provided, which can be separated longitudinally to the rotation axis in an upper and lower inner housing half is surrounded and at least in an axial portion of an outer housing which is longitudinally to the axis of rotation in at least one upper and at least one lower outer housing half separable.
- Flow rotary machines are often used for energy production in particular for the production of electrical energy and are based on the conversion of kinetic flow energy into rotational energy, which in turn is used to drive a generator for electrical energy production.
- the term "flow rotary machine” should be understood to mean all those plants which have a rotatably mounted rotor unit, which are surrounded by an inner housing, which is connected to the Rotor unit one Flow channel includes, along the axially directed a working fluid flows under the action of expansive expansion energy, by which the rotor unit is set in rotation.
- such rotary machines have an inner housing mostly completely surrounding outer housing in which the inner housing is mechanically stable.
- the inner housing as well as the outer housing manufacturing and assembly conditionally each have two housing halves, which are each releasably firmly joined together via a mostly horizontally extending parting plane.
- the rotatably mounted in the interior of the inner housing rotation unit has a plurality each arranged in rows of blades blades projecting radially into the limited by the inner housing flow channel, which corresponds to the heating channel in the case of a turbine stage of a gas turbine plant in which the hot gases emerging from the combustion chamber and expand set the rotor unit in rotation.
- inner vanes are provided on the inner housing, which are each arranged in axially spaced rows of stator blades and open radially from the outside into the Schugaskanal. All those components that are directly exposed to the hot gases, in particular the guide vanes and blades described above, are subject to a high thermal load and have a material-dependent maximum runtime.
- this opening of the gas turbine plant provides free access to all connected to the rotor unit components, in particular to the blades, which can be brought by appropriate rotation of the rotor unit about the rotation axis in the freely accessible upper portion of the open gas turbine and thus visually inspected , but it requires the replacement of individual blades to create a possibility for removal of a complete row of blades, so that this also the lower outer and inner housing half are to be dismantled. Furthermore, if it is also necessary to inspect and, if necessary, replace the guide vanes, which are also attached to the inner lower half of the inner housing half, the access thereto in the semi-open constellation of the gas turbine described above is very difficult or even impossible.
- the invention is based on the object, a method and an apparatus for exchanging components of a flow rotating machine with a rotatable about a rotation axis rotor unit about which at least in an axial portion radially spaced a stationary inner housing is provided, which is longitudinal to the axis of rotation in an upper and lower Inner housing half is separable and at least in an axial portion of an outer housing is surrounded, which is longitudinally to the axis of rotation in at least one upper and at least one lower outer housing half separable to specify such that the exchange of particular connected to the lower inner housing half components should be significantly simplified.
- claim 1 The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1.
- Subject matter of claim 8 is a device according to the solution with the replacement of components of a flow rotating machine can be performed simplified.
- the solution according to the method first uses the possibility that not necessarily the entire upper outer housing half is lifted from the flow rotating machine for required replacement work on internal components or components of a flow rotary machine, but only axially extending portions of the upper outer housing half.
- the upper outer housing half is modularly divided into different sections that can be separated from each other separated from the rest. If only partial sections of the upper outer housing half are lifted, then the use of small and mobile lift-off devices is possible, especially as the less weighty housing parts are easier and more flexible to handle and to spend. Above all, however, the disassembly and the subsequent assembly costs when reassembling the smaller parts is considerably lower than in the case of a subdivision of the flow rotary machine in each case only one upper and lower half housing.
- the upper inner housing half as well as the upper outer housing half likewise divided into several axial sections, it is possible to separate by the removal of part of the upper outer housing half freely created area a sub-segment of the upper inner housing half and by means of a suitable lifting device from the rest of the gas turbine plant separate.
- the method according to the solution can also be applied to gas turbine plants whose upper and lower outer and inner housing halves each formed only in one piece and are handled in this form by means of suitable lifting devices.
- the solution according to the method according to the preamble of claim 1 is characterized by the following steps: First, it is important to separate the upper outer housing half of the lower outer housing half to create a freely accessible to the inner housing area. Through the freely accessible area, the upper inner housing half is separated from the lower inner housing half and spent accordingly in a second step. With this measure, thus all firmly connected to the upper inner housing half components, such as vanes, can be maintained and replaced if necessary. In order to get to the previously difficult to access, associated with the lower inner housing half vanes care must be taken in a further step that the lower inner housing half is rotated together with the rotor unit with a constant radial distance from the rotor unit about the axis of rotation until the lower inner housing half is in the freely accessible upper area.
- the above procedure should be followed in reverse order, ie. the lower inner half of the housing is placed from above onto the rotor unit, which is otherwise freely stored in the lower outer housing half, and rotated about it at the same radial distance into the lower position. Subsequently, the upper inner housing half is placed on the rotor unit and connected to the lower inner housing half. Finally, it is important to place the upper outer shell half on the lower outer shell half in order to hermetically encapsulate the complete inner shell against external influences.
- a preferred alternative method provides, after removal of the upper outer and upper inner housing half to connect a stockpiled mint lower inner housing half with the old lower inner housing half. Subsequently, both inner housing halves are rotated around the rotor unit until the old lower inner housing half is in the upper freely accessible area. This is finally separated from the rotor unit and replaced by a new or as good as new upper inner housing half. Finally, it is only necessary to set the upper outer housing half for a final encapsulation on the lower outer housing half.
- the solution according to the method is thus based on a targeted and controlled rotation of a réellegepatusehhan, which applies rotatably support relatively to the rotor unit, in a created by the removal of the upper outer housing half freely accessible area for performing maintenance or replacement work.
- Process principle shows sequence image representations according to FIG. 1 with introduced support means between lower inner housing half and lower outer housing half
- FIG. 3 shows a sequence diagram according to FIG. 1 with connecting means between the rotor unit and the lower inner housing half
- FIG. 4 shows a sequence diagram according to FIG. 2 using a dummy tool as a replacement for the upper inner housing half
- each sequence image representations are shown for successive disassembly steps, ultimately with the aim of the upper and lower inner housing half 2, 3 to remove a flow rotary machine together with the associated components, such as blades and vanes.
- the individual sequence images each represent cross-sectional representations by a rotor unit 1 rotatably mounted about the rotation axis A, around which the upper 2 and lower 3 inner housing halves as well as the lower 4 and upper 5 outer housing halves are attached.
- the individual housing halves 2, 3, 4, 5 can either half surround the rotor unit 1 in its full axial extent, or, as mentioned above, be formed only as axial part covers that allow a simplified disassembly. Regardless of the actual design of the individual housing halves, the subsequent disassembly steps can be applied to all possible embodiments of this housing halves.
- FIG. 1 shows a cross section through a flow-rotation machine, for example a gas turbine, with an internal one Rotor unit 1, which is rotatably mounted along the axis of rotation A, around which radially spaced a stationary inner housing with an upper inner housing half 2 and a lower inner housing half 3 is mounted. Both inner housing halves 2, 3, are connected to the outer housing via support points 9.
- the guide and blades are to be indicated by the between the rotor unit 1 and the inner housing halves 2, 3 radially extending lines.
- support means 6 in the form of cylindrical roller elements are introduced, which on the one hand are for a constant radial Provide distance between the lower inner housing half 3 to the rotor unit 1 and also allow a rotational movement about the axis of rotation A, as is apparent in particular from the sequence image representations 2c and 2d.
- the support means 6 designed as roller elements remain stationary on the inner periphery of the lower outer housing half 4 and thus enable a secure insertion of a newly fitted, upper inner housing half on the Rotor unit 1 with subsequent screwing into the region of the lower outer housing half.
- the support means 6 serve only as auxiliary tools and can be removed again after appropriate final assembly.
- FIG. 3 a A further alternative for a rotationally fixed mounting of the lower inner housing half 3 to the rotor unit 1 is shown in the sequence image representations according to FIG. 3 a to FIG.
- the lower inner housing half 3 is fixed in rotation by connecting means 7 to the rotor unit 1.
- the connecting means 7 constitute auxiliary tools which are inserted at suitable locations instead of blades and establish a firm connection between the rotor unit and the lower inner housing half 7.
- a plurality of such connecting means 7 are equally distributed along the peripheral edge of the rotor unit 1 with the lower inner housing half 3 is connected.
- Sequence images 3b to 3d show the harmless rotation of the lower inner housing half 3 that can be realized by the connecting means 7 about the axis of rotation A of the rotor unit 1.
- the lower inner housing half 3 is separated from the rotor unit 1 by releasing its connections to the connecting means 7.
- the fastest method variant for exchanging components of the flow rotary machine is indicated in the sequence image representations according to FIGS. 5 a to g.
- the upper outer and inner housing halves 5, 2 must be separated from their respective lower halves in order to provide a freely accessible area from above, in order to replace the lower inner housing half 3 to enable.
- a mint lower inner housing half 3 ' is placed on the rotor unit 1 and connected to the old lower inner housing half 3 instead of an auxiliary tool.
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotoreinheit (1), um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Innengehäusehälfte (2, 3) trennbar ist und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben wird, das längs zur Rotationsachse (A) in wenigstens eine obere und wenigstens eine untere Aussengehäusehälfte (4, 5) trennbar ist. Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: Abtrennen der oberen Aussengehäusehälfte (5) zur Schaffung eines frei an das Innengehäuse zugänglichen Bereiches, Abtrennen der oberen Innengehäusehälfte (2) durch den frei zugänglichen Bereich, Drehen der unteren Innengehäusehälfte (3) um die Rotationsachse (A) unter gleich bleibendem radialen Abstand zur Rotoreinheit (1) bis die untere Innengehäusehälfte (3) im frei zugänglichen Bereich vorliegt, und Entnehmen der unteren Innengehäusehälfte (3) durch den frei zugänglichen Bereich.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse rotierbaren Rotoreinheit, um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse in eine obere und untere Innengehäusehälfte trennbar ist und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben wird, das längs zur Rotationsachse in wenigstens eine obere und wenigstens eine untere Aussengehäusehälfte trennbar ist.
Stand der Technik
Strömungsrotationsmaschinen, Allen voran Gas- oder Dampfturbinenanlagen, werden häufig zur Energieerzeugung insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt und basieren auf der Umwandlung kinetischer Strömungsenergie in Rotationsenergie, die wiederum zum Antrieb eines Generators zur elektrischen Energieerzeugung genutzt wird. Ohne Beschränkung auf eine zur Stromerzeugung ausgelegte Gasturbinenanlage, auf die sich die weitere Beschreibung im wesentlichen bezieht, sollen unter der Begrifflichkeit „Strömungsrotationsmaschine" all jene Anlagen verstanden werden, die über eine rotierbar gelagerte Rotoreinheit verfügen, die von einem Innengehäuse umgeben sind, das mit der Rotoreinheit einen
Strömungskanal einschliesst, längs dem axialwärts gerichtet ein Arbeitsmedium unter Verrichtung frei werdender Expansionsenergie strömt, durch die die Rotoreinheit in Rotation zu versetzt wird. Ferner verfügen derartige Rotationsmaschinen über ein das Innengehäuse zumeist vollständig umgebendes Aussengehäuse, in dem das Innengehäuse mechanisch stabil gelagert ist. Typischerweise weisen das Innengehäuse sowie auch das Aussengehäuse Herstellungs- und Montage bedingt jeweils zwei Gehäusehälften auf, die jeweils über eine zumeist horizontal verlaufende Trennebene lösbar fest zusammengefügt sind.
Die im inneren des Innengehäuses rotierbar gelagerte Rotationseinheit verfügt über eine Vielzahl jeweils in Laufschaufelreihen angeordnete Laufschaufeln, die radialwärts in den durch das Innengehäuse begrenzten Strömungskanal hineinragen, der im Falle einer Turbinenstufe einer Gasturbinenanlage dem Heizkanal entspricht, in dem die aus der Brennkammer austretenden Heizgase expandieren und die Rotoreinheit in Rotation versetzen. Zudem sind innwandig am Innengehäuse Leitschaufeln vorgesehen, die jeweils in axial zueinander beabstandete Leitschaufelreihen angeordnet sind und radial von aussen in den Heizgaskanal einmünden. All jene Komponenten, die unmittelbar den Heizgasen ausgesetzt sind, allen voran die vorstehend beschriebenen Leit- und Laufschaufeln, unterliegen einer hohen thermischen Belastung und weisen eine materialabhängige Maximallaufzeit auf. Bei Erreichen oder Überschreiten dieser betrieblichen Lebensdauern gilt es Wartungs- oder Auswechselarbeiten an den entsprechenden Komponenten durchzuführen, wodurch der Betrieb der Gasturbinenanlage auszusetzen ist. Aus wirtschaftlichen Gründen gilt es, derartige Wartungsarbeiten in möglichst kurzer Zeit durchzuführen, um die Verfügbarkeit derartiger Anlage nur möglichst gering zu beeinträchtigen.
Die bisherige Praxis bei der Durchführung derartiger Wartungs- bzw. Austauscharbeiten sieht vor, zunächst die obere Aussengehäusehälfte abzunehmen und nachfolgend die obere Innengehäusehälfte vollständig zu demontieren, so dass die innenliegende Rotoreinheit zumindest hälftig von aussen frei zugänglich wird. Bereits die Demontage der jeweils oberen Aussen- und Innengehäusehälften, die die
gesamte Rotoreinheit hälftig zu überdecken vermögen, setzt Lastkransysteme voraus, mittels der die entsprechenden Gehäusehälftenteile von der Gasturbinenanlage abzuheben sind. Zwar bietet diese Öffnung der Gasturbinenanlage den freien Zugang zu allen mit der Rotoreinheit verbundenen Komponenten, so insbesondere zu den Laufschaufeln, die durch entsprechende Drehung der Rotoreinheit um die Rotationsachse in den frei zugänglichen oberen Bereich der geöffneten Gasturbine gebracht und auf diese Weise optisch inspiziert werden können, doch bedarf es für einen Austausch einzelner Laufschaufeln die Schaffung einer Entnahmemöglichkeit für eine komplette Laufschaufelreihe, so dass hierfür auch die untere Aussen- und Innengehäushälfte zu demontieren sind. Gilt es ferner, beispielsweise die Leitschaufeln zu inspizieren und gegebenenfalls auszutauschen, die innwandig auch an der unteren Innengehäusehälfte angebracht sind, so ist der diesbezügliche Zugang in der vorstehend beschriebenen halbgeöffneten Konstellation der Gasturbine sehr schwer oder gar nicht möglich. Zum Austausch eben dieser schwer zugänglichen Leitschaufeln bedarf es entweder der Demontage der gesamten Rotoreinheit oder der Abnahme der unteren Aussen- sowie Innengehäusehälfte unterhalb der Gasturbine, eine Möglichkeit, die sich nur in den seltensten Fällen realisieren lässt, zumal der hierfür erforderliche Montageraum unterhalb der Gasturbinenanlage zumeist nicht zur Verfügung steht.
Es bedarf daher keiner weiteren Beschreibung als Beleg für den überaus grossen Aufwand, der mit der Durchführung derartiger Wartungsarbeiten verbunden ist, vielmehr liegt es auf der Hand, dass Gasturbinenanlage für längere Zeit hierfür ausser Betrieb genommen werden müssen, was jedoch mit einem erheblichen wirtschaftlichen Verlust verbunden ist. Die Erfindung soll hier Abhilfe schaffen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse rotierbaren Rotoreinheit, um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse in eine obere und untere Innengehäusehälfte trennbar ist
und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben wird, das längs zur Rotationsachse in wenigstens eine obere und wenigstens eine untere Aussengehäusehälfte trennbar ist, derart anzugeben, dass der Austausch von insbesondere mit der unteren Innengehäusehälfte verbundenen Komponenten entscheidend vereinfacht werden soll. Insbesondere gilt es, ein Wartungs- bzw. Austauschkonzept für zu wartende bzw. auszutauschende Komponenten, die am oder im Bereich der Rotoreinheit einer derartigen Rotationsmaschine vorgesehen sind, derart anzugeben, dass der Aufwand der durchzuführenden Austauscharbeiten und insbesondere die hierfür erforderliche Wartungs- bzw. Montagezeit minimiert wird, so dass der wirtschaftliche Verlust durch die Nichtverfügbarkeit der Rotationsmaschine reduziert werden kann.
Ferner gilt es zur Durchführung eines derartigen Austausch- bzw. Wartungsverfahrens eine geeignete Vorrichtung anzugeben, durch die die Durchführung der hierfür erforderlichen Arbeiten sichergestellt und vereinfacht durchgeführt werden kann.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 8 ist eine lösungsgemässe Vorrichtung mit der ein Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine vereinfacht durchgeführt werden kann.
Das lösungsgemässe Verfahren nutzt zunächst die Möglichkeit, dass für erforderliche Austauscharbeiten an innen liegenden Bauteilen bzw. Komponenten einer Strömungsrotationsmaschine nicht notwendigerweise die gesamte obere Aussengehäusehälfte von der Strömungsrotationsmaschine abgehoben wird, sondern jeweils nur sich axialwärts erstreckende Teilabschnitte der oberen Aussengehäusehälfte. Die obere Aussengehäusehälfte ist hierfür modular in unterschiedliche Teilabschnitte unterteilt, die getrennt voneinander von den übrigen abgetrennt werden können.
Werden lediglich Teilabschnitte der oberen Aussengehäusehälfte abgehoben, so ist der Einsatz kleiner und mobiler Abhebevorrichtungen möglich, zumal die geringer gewichtigen Gehäuseteile einfach und flexibler handzuhaben und zu verbringen sind. Vor allen aber ist der Demontage- und der darauf folgende Montageaufwand beim Wiederzusammenbau der kleineren Teile erheblich geringer als im Falle einer Unterteilung der Strömungsrotationsmaschine in jeweils nur eine obere und untere Gehäusehälfte.
Ist die obere Innengehäusehälfte gleichsam der oberen Aussengehäusehälfte ebenfalls in mehrere axiale Teilabschnitte unterteilt, so ist es möglich, durch den im Wege des Entfernen eines Teils der oberen Aussengehäusehälfte frei geschaffenen Bereich ein Teilsegment der oberen Innengehäusehälfte abzutrennen und mittels einer geeigneten Hebevorrichtung von der übrigen Gasturbinenanlage zu separieren.
Unabhängig von der vorstehend geschilderten Eigenschaft der Unterteilbarkeit der oberen Aussen- und oberen Innengehäusehälfte, die für das nachstehend beschriebene lösungsgemässe Verfahren zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsmaschine zwar vorteilhaft ist jedoch nicht notwendigerweise vorauszusetzen ist, lässt sich das lösungsgemässe Verfahren auch an Gasturbinenanlagen anwenden, deren obere und untere Aussen- und Innengehäusehälften jeweils nur einstückig ausgebildet und in dieser Form mittels geeigneter Hebevorrichtungen handzuhaben sind.
Das lösungsgemässe Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: Zunächst gilt es die obere Aussengehäusehälfte von der unteren Aussengehäusehälfte abzutrennen, um einen frei an das Innengehäuse zugänglichen Bereich zu schaffen. Durch den frei zugänglichen Bereich wird in einem zweiten Schritt die obere Innengehäusehälfte von der unteren Innengehäusehälfte abgetrennt und entsprechend verbracht. Mit dieser Massnahme können somit alle fest mit der oberen Innengehäusehälfte verbundenen Komponenten, wie Leitschaufeln, gewartet und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Um auch an die bislang nur schwer zugänglichen, mit der unteren Innengehäusehälfte verbundenen Leitschaufeln zu gelangen gilt es in einem weiteren Schritt Sorge dafür zu tragen, dass die untere Innengehäusehälfte gemeinsam mit der Rotoreinheit mit gleich bleibendem radialen Abstand zur Rotoreinheit um die Rotationsachse gedreht wird, bis die untere Innengehäusehälfte im frei zugänglichen oberen Bereich vorliegt. In dieser Konstellation ist es möglich, die oben liegende untere Innengehäusehälfte ebenfalls mit einer geeigneten Abhebevorrichtung von der Rotoreinheit zu entnehmen, so dass die Rotoreinheit vollständig offen innerhalb der unteren Aussengehäusehälfte vorliegt. In diesem Zustand können nun alle sowohl an der Rotoreinheit als auch an den Innengehäusehälften vorhandenen Komponenten, insbesondere Leit- und Laufschaufeln gewartet und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Zur Montage aller gewarteten Komponenten und Gehäuseteile gilt es die vorstehende Prozedur in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen, d.h. die untere Innengehäusehälfte wird von oben auf die ansonsten frei in der unteren Aussengehäusehälfte lagernden Rotoreinheit aufgesetzt und um diese mit gleichbleibendem radialen Abstand in die untere Position gedreht. Anschliessend wird die obere Innengehäusehälfte auf die Rotoreinheit aufgesetzt und mit der unteren Innengehäusehälfte verbunden. Schliesslich gilt es die obere Aussengehäusehälfte auf die untere Aussengehäusehälfte aufzusetzen, um das vollständige Innengehäuse hermetisch gegen äussere Einflüsse abzukapseln.
Eine bevorzugte Verfahrensalternative sieht vor, nach Abnahme der oberen Aussen- und oberen Innengehäusehälfte eine bevorratete neuwertige untere Innengehäusehälfte mit der alten unteren Innengehäusehälfte zu verbinden. Nachfolgend werden beide Innengehäusehälften um die Rotoreinheit gedreht, bis die alte untere Innengehäusehälfte im oberen frei zugänglichen Bereich vorliegt. Diese wird schliesslich von der Rotoreinheit separiert und durch eine neuartige bzw. neuwertige obere Innengehäusehälfte ersetzt. Schliesslich ist es lediglich erforderlich, die obere Aussengehäusehälfte für eine abschliessende Verkapselung auf die untere Aussengehäusehälfte aufzusetzen.
Das lösungsgemässe Verfahren basiert somit auf einem gezielten und kontrollierten Verdrehen einer Innengehäusehälfte, die es gilt relativ zur Rotoreinheit drehfest abzustützen, in einen durch die Entnahme der oberen Aussengehäusehälfte geschaffenen frei zugänglichen Bereich zur Durchführung von Wartungs- bzw. Austauscharbeiten.
Um den Drehvorgang der zumindest unteren Innengehäusehälfte gemeinsam mit der Rotoreinheit um die Rotationsachse schadlos für alle gegenseitig ineinander greifenden Komponenten durchführen zu können, wird lösungsgemäss vorgeschlagen, zwischen der unteren Innengehäusehälfte und der unteren Aussengehäusehälfte Abstützmittel einzubringen, durch die die untere Innengehäusehälfte gegenüber der unteren Aussengehäusehälfte abgestützt wird. Alternativ dazu oder in Kombination ist es zudem möglich, zwischen der unteren Innengehäusehälfte und der Rotationseinheit wenigstens ein Verbindungsmittel einzubringen, das die untere Innengehäusehälfte drehfest an die Rotationseinheit verbindet. Mit Hilfe derartiger Hilfsmittel, die ohne weiteres und ohne grossen Montageaufwand zwischen der Rotationseinheit und der unteren Innengehäusehälfte bzw. der unteren Aussengehäusehälfte und der unteren Innengehäusehälfte einbringbar sind, kann der vorstehend beschriebene Montage- bzw. Austauschvorgang innerhalb kürzester Zeit sicher durchgeführt werden. Das lösungsgemässe Verfahren sowie die hierfür erforderliche lösungsgemässe Vorrichtung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Sequenzbilddarstellungen zur Beschreibung des lösungsgemässen
Verfahrensprinzips,
Fig. 2 Sequenzbilddarstellungen gemäss Figur 1 mit eingebrachten Abstützmittel zwischen unterer Innengehäusehälfte und unterer Aussengehäusehälfte,
Fig. 3 Sequenzbilddarstellung gemäss Figur 1 mit Verbindungsmittel zwischen Rotoreinheit und unterer Innengehäusehälfte,
Fig. 4 Sequenzbilddarstellung gemäss Figur 2 unter Verwendung eines Dummywerkzeuges als Ersatz für die obere Innengehäusehälfte,
Fig. 5 Sequenzbilddarstellungen für die bevorzugteste Verfahrensvariante.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In den Figuren 1 bis 5 sind jeweils Sequenzbilddarstellungen für nacheinander durchzuführende Demontageschritte gezeigt, letztlich mit dem Ziel, die obere und untere Innengehäusehälfte 2, 3 einer Strömungsrotationsmaschine samt der damit verbundenen Komponenten, wie Lauf- und Leitschaufeln zu entnehmen. Hierbei stellen die einzelnen Sequenzbilder jeweils Querschnittsdarstellungen durch eine um die Rotationsachse A drehbar gelagerte Rotoreinheit 1 dar, um die die obere 2 und untere 3 Innengehäusehälften sowie die untere 4 und obere 5 Aussengehäusehälften angebracht sind. Die einzelnen Gehäusehälften 2, 3, 4, 5 können entweder die Rotoreinheit 1 in ihrer vollständigen axialen Erstreckung hälftig umschliessen, oder wie eingangs erwähnt, lediglich als axiale Teilabdeckungen ausgebildet sein, die eine vereinfachte Demontage ermöglichen. Ungeachtet der tatsächlichen Ausbildung der einzelnen Gehäusehälften können die nachfolgenden Demontageschritte auf alle möglichen Ausbildungsformen diesbezüglicher Gehäusehälften angewandt werden.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine stark schematisiert dargestellte Strömungsrotationsmaschine, bspw. eine Gasturbine, mit einer innenliegenden
Rotoreinheit 1 , die längs der Rotationsachse A drehbar gelagert ist, um die radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse mit einer oberen Innengehäusehälfte 2 und einer unteren Innengehäusehälfte 3 angebracht ist. Beide Innengehäusehälften 2, 3, sind mit dem Aussengehäuse über Stützstellen 9 verbunden. In Fig. 1 a sollen die Leit- und Laufschaufeln durch die zwischen der Rotoreinheit 1 und den Innengehäusehälften 2, 3 radial verlaufenden Linien angedeutet sein.
Zur Entnahme der unteren Innengehäusehälfte 3, gilt es zunächst die obere Aussengehäusehälfte 5 und obere Innengehäusehälfte 2 von der Rotoreinheit 1 zu trennen, gemäss Sequenzbilddarstellung Figur 1 b. In einem weiteren Schritt wird die untere Innengehäusehälfte 3 um die Rotationsachse A samt Rotoreinheit 1 in eine obere Stellung gedreht, gemäss Sequenzbilddarstellungen Figur 1c und d. In der Position gem. Fig. 1d und e ist es möglich, die untere Innengehäusehälfte 3 nach oben mit einem geeigneten Abhebewerkzeug zu entfernen, so dass alle Komponenten längs der Rotoreinheit 1 sowie jene, die fest am Innengehäuse angebracht sind für Wartungsarbeiten frei zugänglich sind.
Um die in den Figuren 1 b bis 1d dargestellte Verdrehung der unteren Innengehäusehälfte 3 um die Rotationsachse A samt Rotoreinheit 1 sicher zu gewährleisten, gilt es die untere Innengehäusehälfte 3 drehfest und mit einem gleichbleibenden Abstand zur Rotoreinheit 1 zu lagern. In den Sequenzbilddarstellungen gemäss der Figuren 2 a bis e werden nach entsprechender Entnahme der jeweils oberen Aussen- und oberen Innengehäusehälften 5, 2 zwischen der unteren Aussengehäusehälfte 4 und der unteren Innengehäusehälfte 3 Abstützmittel 6 in Form zylinderförmig ausgebildeter Rollenelemente eingebracht, die einerseits für einen gleichbleibenden radialen Abstand zwischen der unteren Innengehäusehälfte 3 zur Rotoreinheit 1 sorgen und darüber hinaus eine Drehbeweglichkeit um die Rotationsachse A ermöglichen, wie dies insbesondere aus den Sequenzbilddarstellungen 2c und 2d hervorgeht. Die als Rollenelemente ausgebildeten Abstützmittel 6 verbleiben ortsfest an der Innenperipherie der unteren Aussengehäusehälfte 4 und ermöglichen somit ein sicheres Eindrehen einer neu aufgesetzten, oberen Innengehäusehälfte auf die
Rotoreinheit 1 mit nachfolgendem Eindrehen in den Bereich der unteren Aussengehäusehälfte. Die Abstützmittel 6 dienen hierbei lediglich als Hilfswerkzeuge und können nach entsprechender Endmontage wieder entnommen werden.
Eine weitere Alternative für eine drehfeste Lagerung der unteren Innengehäusehälfte 3 zur Rotoreinheit 1 ist in den Sequenzbilddarstellungen gemäss Figur 3 a bis dargestellt. In diesem Fall wird nach entsprechender Entnahme der oberen Aussengehäusehälfte 5 und der oberen Innengehäusehälfte 2 die untere Innengehäusehälfte 3 durch Verbindungsmittel 7 an die Rotoreinheit 1 drehfest fixiert. Die Verbindungsmittel 7 stellen Hilfswerkzeuge dar, die an geeigneten Stellen anstelle von Laufschaufeln eingefügt werden und eine feste Verbindung zwischen der Rotoreinheit und der unteren Innengehäusehälfte 7 herstellen. Vorzugsweise sind mehrere derartige Verbindungsmittel 7 gleich verteilt längs des Umfangsrandes der Rotoreinheit 1 mit der unteren Innengehäusehälfte 3 verbunden. Die Sequenzbilder 3b bis 3d zeigen den durch die Verbindungsmittel 7 realisierbaren schadlosen Drehvorgang der unteren Innengehäusehälfte 3 um die Rotationsachse A der Rotoreinheit 1. In Figur 3e wird die untere Innengehäusehälfte 3 unter Loslösung ihrer Verbindungen zu den Verbindungsmitteln 7 von der Rotoreinheit 1 abgetrennt. Gleichsam ist es möglich eine entsprechende Trennung der Verbindungsmittel 7 am Ort der Rotoreinheit 1 vorzunehmen.
Um den Drehvorgang der unteren Innengehäusehälfte 2 um die Rotationsachse A gemeinsam mit der Rotoreinheit 1 zu vereinfachen, wird in den Sequenzbilddarstellungen gemäss der Figuren 4 a bis e nach Abtrennen der oberen Aussen- und Innengehäusehälfte 5, 2 das Aufsetzen eines zumindest bezüglich des Gewichtes der oberen Innengehäusehälfte nachgebildeten Hilfswerkzeuges 8 vorgesehen, dessen Form vorzugsweise jener der oberen Innengehäusehälfte entspricht, so dass das Hilfswerkzeug 8 an die untere Innengehäusehälfte 3 problemlos anflanschbar ist. Unter Verwendung eines derartigen Hilfswerkzeuges vereinfacht sich der Drehvorgang erheblich, zumal keinerlei Unwuchtmomente auf die Rotationsachse A während der Drehung einwirken. Ferner ist die untere Innengehäusehälfte 3 während des gesamten Drehvorganges sicher geführt, zumal
die eingebrachten Abstützmittel 6 während des Drehvorganges nicht nur die untere Innengehäusehälfte 3 erfassen, sondern ebenso auch in Eingriff mit dem Hilfswerkzeug 8 gelangen.
Die schnellste Verfahrensvariante zum Austausch von Bauteilen der Strömungsrotationsmaschine ist in den Sequenzbilddarstellungen gemäss Figur 5 a bis g angegeben. Wie bei allen vorstehend beschriebenen Verfahrensvarianten gilt es ausgehend von der Situation in Figur 5a die obere Aussen- und Innengehäusehälfte 5, 2 von ihren jeweiligen unteren Hälften zu trennen, um jeweils einen von oben frei zugänglichen Bereich zu schaffen, um einen Austausch der unteren Innengehäusehälfte 3 zu ermöglichen. In der Sequenzbilddarstellung 5c wird anstelle eines Hilfswerkzeuges eine neuwertige untere Innengehäusehälfte 3' auf die Rotoreinheit 1 aufgesetzt und mit der alten unteren Innengehäusehälfte 3 verbunden. Durch Einführen geeigneter Abstützmittel 6, die bereits unter Bezugnahme auf die Ausführungsvarianten gemäss der Figuren 2 und 4 beschrieben sind, ist es möglich, die Innengehäusehälften 3, 3' um die Rotationsachse A samt Rotoreinheit 1 zu verdrehen (siehe Sequenzbilddarstellung Figur 5e). In Figur 5f nimmt die alte untere Innengehäusehälfte 3 die obere Position ein und kann gemäss Bilddarstellung 5g nach oben abgenommen werden. In einem nicht dargestellten Sequenzschritt wird im weiteren eine neuwertige obere Innengehäusehälfte auf die untere neuwertige Innengehäusehälfte 3' aufgesetzt. Nach entsprechender Entnahme der Abstützmittel 6 kann die obere Aussengehäusehälfte aufgesetzt werden und der Montagevorgang ist beendet. Diese Variante bietet die schnellste Möglichkeit sämtliche Komponenten des Innengehäuses auszuwechseln, setzt jedoch voraus, dass jeweils neuwertige Innengehäusehälften bevorratet sein müssen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die vorstehend beschriebenen Verfahrensvarianten zum Austausch von Bauteilen in einer Strömungsmaschine in geeigneter weise miteinander zu kombinieren.
Bezugszeichenliste
Rotoreinheit obere Innengehäusehälfte untere Innengehäusehälfte untere Aussengehäusehälfte obere Aussengehäusehälfte
Abstützmittel, zylinderförmiges Element
Verbindungsmittel
Hilfswerkzeug
Stützstelle
Claims
1. Verfahren zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotoreinheit (1 ), um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Innengehäusehälfte (2, 3) trennbar ist und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben wird, das längs zur Rotationsachse (A) in wenigstens eine obere und wenigstens eine untere Aussengehäusehälfte (4, 5) trennbar ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Abtrennen der oberen Aussengehäusehälfte (5) zur Schaffung eines frei an das Innengehäuse zugänglichen Bereiches,
Abtrennen der oberen Innengehäusehälfte (2) durch den frei zugänglichen Bereich,
Drehen der unteren Innengehäusehälfte (3) um die Rotationsachse (A) unter gleich bleibendem radialen Abstand zur Rotoreinheit (1 ) bis die untere Innengehäusehälfte (3) im frei zugänglichen Bereich vorliegt, und
Entnehmen der unteren Innengehäusehälfte (3) durch den frei zugänglichen Bereich.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengehäuse lediglich in einem axialen Teilbereich eine obere, abtrennbare Aussengehäusehälfte (5) vorsieht, die von dem übrigen Aussengehäuse abgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Innengehäusehälfte (3) während der Drehung in den frei zugänglichen Bereich an der untern Aussengehäusehälfte (4) abgestützt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Innengehäusehälfte (3) während der Drehung in den frei zugänglichen Bereich von der Rotationseinheit (1 ) getragen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abtrennen der oberen Innengehäusehälfte (2) und vor Drehen der unteren Innengehäusehälfte (3) in den frei zugänglichen Bereich eine der oberen Innengehäusehälfte (2) nachgebildete Ersatzgehäusehälfte oder ein zumindest nach dem Gewicht der oberen Innengehäusehälfte nachgebildetes Mittel (8) mit der unteren Innengehäusehälfte (3) verbunden wird, durch die eine weitgehend Momenten-freie Drehung der unteren Innengehäusehälfte (3) um die Rotationsachse (A) ermöglicht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen vollständigen Austausch des
Innengehäuses samt der mit dem Innengehäuse zusätzlich verbundenen
Komponenten nach dem Abtrennen der oberen Innengehäusehälfte (2) eine neuwertige obere Innengehäusehälfte (2) auf die untere Innengehäusehälfte (3) aufgesetzt und mit dieser verbunden wird, dass nach Drehen des Innengehäuses die unteren Innengehäusehälfte (3) von der neuwertigen oberen Innengehäusehälfte (2) getrennt und durch den frei zugänglichen Bereich entnommen wird, dass eine neuwertige, untere Innengehäusehälfte (3') auf die neuwertige obere
Innengehäusehälfte (2) aufgesetzt und mit dieser verbunden wird, dass beide neuwertigen Innengehäusehälften (2, 3') in ihre ursprüngliche Position um die Rotationsachse (A) gedreht werden, und dass die obere Aussengehäusehälfte (5) auf die untere Aussengehäusehälfte (4) aufgesetzt und mit dieser verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen vollständigen Austausch des
Innengehäuses samt der mit dem Innengehäuse zusätzlich verbundenen
Komponenten nach dem Abtrennen der oberen Innengehäusehälfte (5) eine neuwertige untere Innengehäusehälfte (3') auf die untere Innengehäusehälfte
(3) aufgesetzt und mit dieser verbunden wird, dass nach Drehen des Innengehäuses die unteren Innengehäusehälfte (3) von der neuwertigen unteren Innengehäusehälfte (3') getrennt und durch den frei zugänglichen Bereich entnommen wird, dass eine neuwertige, obere Innengehäusehälfte (2) auf die neuwertige untere
Innengehäusehälfte (3') aufgesetzt und mit dieser verbunden wird, und dass die obere Aussengehäusehälfte (5) auf die untere Aussengehäusehälfte (4) aufgesetzt und mit dieser verbunden wird.
8. Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotoreinheit (1 ), um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Innengehäusehälfte (2, 3) trennbar ist und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Aussengehäusehälfte (4, 5) trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der unteren Innengehäusehälfte (3) und der unteren Aussengehäusehälfte (4) Abstützmittel (6) einbringbar sind, durch die die untere Innengehäusehälfte (3) gegenüber der unteren Aussengehäusehälfte (4) abstützbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützmittel (6) als Gleit- oder Rollkörper ausgebildet sind, die eine den zwischen der unteren Innen- und Aussengehäusehälfte vorherrschenden radialen Abstand bestimmende Dicke aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten zwei vorzugsweise mehr Gleit- oder Rollkörper (6) zwischen der unteren Innen- und Aussengehäusehälfte (3, 4) eingebracht sind, auf denen die untere Innengehäusehälfte (3) relativ zur unteren Aussengehäusehälfte (4) um die Rotationsachse (A) drehbar gelagert ist.
11. Vorrichtung zum Austausch von Bauteilen einer Strömungsrotationsmaschine mit einer um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotoreinheit (1 ), um die zumindest in einem axialen Teilbereich radial beabstandet ein stationäres Innengehäuse vorgesehen ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Innengehäusehälfte (2, 3) trennbar ist und zumindest in einem axialen Teilbereich von einem Aussengehäuse umgeben ist, das längs zur Rotationsachse (A) in eine obere und untere Aussengehäusehälfte (4, 5) trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der unteren Innengehäusehälfte (3) und der Rotationseinheit (1 ) wenigstens ein Verbindungsmittel (7) einbringbar ist, das die untere Innengehäusehälfte (3) drehfest an die Rotationseinheit (1) verbindet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrotationsmaschine eine Turbomaschine ist, vorzugsweise in Form einer stationären Dampf- oder Gasturbinenanlage, mit einer Laufschaufeln aufweisenden Rotationseinheit, die von einem Innengehäuse mit stationären Leitschaufeln umgeben ist, das von einem äusseren Turbinengehäuse umgeben wird.
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