用于平衡燃气轮机的压气机的转子的技术制造技术

一种用于转子的低速平衡方法，该转子具有至少一个压气机级动叶组件。该组件具有沿周向布置的一排动叶，并且包括周向间隙。两个或更多个动叶被标识为定位动叶，每个定位动叶在组件中具有角位置并且定位动叶被保持在该角位置处。定位动叶在组件中限定扇区。每个扇区包括可动动叶和扇区周向间隙，即，周向间隙被细分到扇区中。对于每个扇区，可动动叶沿周向被调整，从而当组件旋转时，相对于旋转方向，扇区的扇区周向间隙相对于可动动叶沿周向向下游移动。每个扇区内的扇区周向间隙与可动动叶的相对位置通过引入插入件而被保持。最后，在低速平衡状态下，确定转子的不平衡的度量。在低速平衡之后移除插入件并保持间隙以适应叶根热膨胀。

Technology for Balancing the Rotor of Compressor in Gas Turbine

A low-speed balancing method for a rotor having at least one compressor stage blade assembly. The assembly has a row of moving blades arranged along the circumferential direction, and includes circumferential clearance. Two or more moving blades are identified as positioning blades, each of which has an angular position in the assembly and the positioning blades are kept at that angular position. Locating the moving blade defines the sector in the component. Each sector includes movable blades and sector circumferential clearance, that is, circumferential clearance is subdivided into sectors. For each sector, the movable blade is adjusted along the circumferential direction, so that when the component rotates, the circumferential clearance of the sector moves downstream relative to the movable blade in the circumferential direction. The relative position of the sector circumferential clearance and the movable blade in each sector is maintained by introducing inserts. Finally, the unbalance measurement of the rotor is determined under the condition of low-speed balance. Remove inserts after low-speed balancing and maintain clearance to accommodate root thermal expansion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于平衡燃气轮机的压气机的转子的技术
本技术总体上涉及转子的平衡，并且更具体地，涉及具有压气机级动叶组件的燃气涡轮压气机转子的低速平衡的技术。
技术介绍
对于低于转子的临界速度运行的转子，传统上，低速平衡足以在转子安装或运行之前使转子平衡，因为这种转子不会以引起转子中的构象变化的速度运行。特别地，对于具有一个或多个压气机级动叶组件的转子来说，其中多个压气机动叶(即，一排压气机动刀)被周向地夹持在两个相邻盘的相对面之间、或者被夹持在被形成在盘的轮缘处的外围通道的相对壁内来将该排压气机动叶保持就位，从而形成压气机动叶组件级，在排中的动叶之间通常包括小的周向间隙，以允许压气机动叶的热膨胀，尤其是允许基部部件(即，压气机动叶的根部和/或平台)的热膨胀。具有被周向地夹持在两个相邻盘的相对面之间的压气机动叶的这种压气机级动叶组件通常从燃气涡轮压气机转子中的第二级以上开始出现。压气机动叶(下文中也被称为动叶)由于周向间隙而能够在级内沿周向运动。这种压气机级动叶组件具有使动叶运动的可能性，而具有这种压气机级动叶组件的转子难以保持平衡，这是因为从低速平衡的一个运转到下一个运转，动叶运动会引起不平衡变化。随着压气机级动叶组件内的动叶运动，低速平衡无法针对运行速度来准确平衡转子，这是因为在低速平衡期间，压气机级动叶组件以例如800rpm的速度旋转，该速度远低于例如可以是8000rpm至14000rpm之间或更高的运行速度。由于运行速度引起的动叶运动，动叶在低速平衡时停留在压气机级动叶组件内的位置与实际运行相比是不同的。术语“低速”在本文中可以被视为最高为发动机最大转速的20％、优选最高为最大转速的10％、更优选约为最大转速的5％。术语“低速”旨在表示动叶组件在执行平衡时是旋转着的并且优选至少为最大转速的1％。因此，对于运行速度来说，传统上已知的用于低速平衡的方法不足以平衡具有压气机级动叶组件的转子，其中组件内存在动叶运动的可能性。在本公开中，当具有压气机级动叶组件的燃气蜗轮转子组件被定位在燃气涡轮发动机中并且燃气涡轮发动机在运行时，术语“低速”是指通常执行低速平衡的转速，并且包括低于压气机级动叶组件的临界速度的旋转和/或比压气机级动叶组件的一般运行的速度更低速度(例如低50％)的旋转。在本公开中，术语“运行速度”是指当具有压气机级动叶组件的燃气涡轮转子组件被定位在燃气涡轮发动机中并且燃气涡轮发动机运行以输出特定功率时，压气机级动叶组件一般运行的速度，该速度低于临界速度。一般而言，运行速度可以被理解为压气机级动叶组件旋转时的速度，由于周向间隙，这些动叶位于它们在压气机级动叶组件内、在与压气机级动叶组件的旋转方向相反的方向上的最远可能位置。US3584971公开了一种涡轮转子，包括：具有周向凹槽的转子盘；由盘承载的动刀的环形阵列，并且动刀具有径向进入型的根部。根部接合凹槽，动叶被设置为弧形组，每组中一般具有相同数目的动叶。动叶被设置有凸榫，弧形护罩节段具有等间隔孔，等间隔孔适于与凸榫配合以用于连接每组动叶，从而使每组内动叶的相关联的根部被设置为端对端邻接。每组中的动叶的数目一般等于可与护罩节段的等间隔孔配合并保持端对端邻接的动叶的数目。凸榫被牢固地连接至凸榫的相关联的护罩节段，并且相邻动叶组的根部之间插入有薄衬垫构件以将组的厚度调整至预定厚度。然而，薄衬垫构件是动叶和转子组件中的永久部件，并且被用于正常发动机运行。此外，在本公开中，传统上所使用的以及在本文中所使用的术语“不平衡”和“平衡”是程度术语。根据常规实践，对平衡的程度进行选择，以用于获得理想地非失衡或者相对很小的不平衡。压气机级动叶组件具有上述使动叶运动的可能性，针对对于包括至少一个这种压缩机级动叶组件的转子进行平衡这一问题，一种解决方式将是：在以运行速度旋转压气机级动叶组件的同时平衡压气机级动叶组件，压气机级动叶组件在下文中也被称为此类压气机级动叶组件或简单地称为此类组件。然而，如果以运行速度旋转，则在平衡具有此类压气机级动叶组件的转子时需要克服明显的可行性和成本问题。因此，在平衡运行过程中，需要在不必实际上以运行速度或高速运行压气机级动叶组件的情况下实现运行速度平衡或高速平衡的有益效果。因此，本公开的目的在于提供一种实现如下有益效果的技术，即，在平衡运行过程中，在不必实际上以运行速度或高速运行压气机级动叶组件的情况下实现运行速度平衡或高速平衡，或者换言之，在执行低速平衡的同时实现压气机级动叶组件的运行速度平衡。
技术实现思路
上述目的通过根据本技术的权利要求1的用于具有至少一个压气机级动叶组件的转子的低速平衡方法来实现。本技术的优选实施例在从属权利要求中提供。在本技术中，提出了一种用于转子的低速平衡的方法，转子具有至少一个压气机级动叶组件。压气机级动叶组件(下文中也被称为组件)包括多个压气机动叶的一个排，多个压气机动叶排沿周向被夹持在相邻转子盘的两个相对面之间、或被夹持在形成于一个盘的轮缘中的外围通道的相对面之间，以形成燃气涡轮压气机转子的级。组件包括在压气机动叶排内，即，在沿周向被夹持的压气机动叶(下文中也称动叶)之间的周向间隙。在该方法中，组件中的两个或者更多个动叶被标识为定位动叶。组件中的每个定位动叶相对于组件的旋转轴线具有角位置。定位动叶在组件内保持在定位动叶的相应的的角位置中，从而当组件为了低速平衡而被旋转时，定位动叶不会从定位动叶的相应的角位置周向地移位。这种低速平衡技术包括平衡压气机级动叶组件的操作步骤。该步骤本身可以是常规的，使得平衡可以通过以下方式中的一个或多个来实现：从转子/动叶组件移除材料、向转子/动叶组件添加材料、改变动叶在组件内的位置、替换转子/动叶组件中的动叶、调整被设置在转子/动叶组件上的质量的位置以及本领域技术人员已知的其他技术。该低速平衡技术包括在低速平衡步骤已经被完成后，移除一个或多个插入件的操作步骤。在发动机正常运行期间，不使用本插入件。组件由于定位动叶而被分成多个扇区，扇区的数目等于定位动叶的数目。每个扇区包括一个或多个可动动叶，可动动叶的数目与其他扇区的数目尽可能相等，并且一般被限制在一个定位动叶的吸入侧和另一定位动叶的压力侧之间。此外，由于定位动叶被保持在定位动叶的相应的角位置，周向间隙被细分成扇区周向间隙，即，位于每个扇区中的更小间隙或由周向间隙形成的部分。在该方法中，对于每个扇区，可动动叶被沿周向调整，使得当压气机级动叶组件被旋转时，通过使可动动叶向关于压气机级动叶组件的旋转方向的相对上游移动，与该扇区相对应的扇区周向间隙相对于可动动叶沿周向向下游移动。在扇区周向间隙中的每个扇区周向间隙中引入一个或多个插入件，以保持扇区周向间隙与可动动叶在每个扇区内的相对位置。最后，在该方法中，在至少一个压气机级动叶组件处于低速平衡状态的情况下，确定转子的不平衡的度量。在低速平衡之后，移除插入件并且保持间隙以适应叶根热膨胀。就低速平衡而言，插入件可以被称为临时插入件。因此，在低速平衡期间，相对于旋转轴线，可动动叶在组件内并非处于不同的周向位置，而是位于可动动叶在燃气涡轮转子实际运行期间(由于归因于运行速度而导致的动叶运动)所处的位置。因此，在以低速所执行的平衡操作的过程中，在不必实际上以运行速度或高速运行组件的情况下，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于一个转子的低速平衡的方法(100)，所述转子具有至少一个压气机级动叶组件(1)，所述压气机级动叶组件(1)具有一排(5)压气机动叶(8)，所述多个压气机动叶(8)由一个或多个转子盘(60、63)沿周向夹持并支撑，以形成用于一个燃气涡轮发动机(10)的一个压气机部(14)的一个级(48)，并且其中所述压气机级动叶组件(1)包括一个周向间隙(9)，所述方法(100)包括：‑将所述压气机级动叶组件(1)中的多个压气机级动叶(8)标识(110)为多个定位动叶(82)，其中每个定位动叶(82)具有相对于所述压气机级动叶组件(1)的旋转轴线(66)的一个角位置(83)；‑将所述多个定位动叶(82)保持(120)在所述压气机级动叶组件(1)内的所述多个定位动叶(82)的相应角位置(83)中，使得所述定位动叶(82)将所述压气机级动叶组件(1)分成多个扇区(2)，其中每个扇区(2)包括一个或多个可动动叶(84)，并且其中所述周向间隙(9)被细分成多个扇区周向间隙(99)；‑对于每个扇区(2)，沿周向调整(130)所述可动动叶(84)，使得在所述压气机级动叶组件(1)旋转时，所述扇区(2)内的所述扇区周向间隙(99)关于所述压气机级动叶组件(1)的旋转方向(67)并且相对于所述可动动叶(84)沿周向向下游(68)移动；‑在所述扇区周向间隙(99)中的每个扇区周向间隙中引入(140)一个或多个插入件(97)，以保持所述扇区周向间隙(99)与所述可动动叶(84)在每个扇区(2)内的相对位置；以及‑在所述压气机级动叶组件(1)处于低速平衡状态的情况下，确定(150)所述转子的不平衡的度量；‑平衡所述压气机级动叶组件(1)；以及‑在低速平衡已经被完成后，移除所述一个或多个插入件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.13 EP 16188471.31.一种用于一个转子的低速平衡的方法(100)，所述转子具有至少一个压气机级动叶组件(1)，所述压气机级动叶组件(1)具有一排(5)压气机动叶(8)，所述多个压气机动叶(8)由一个或多个转子盘(60、63)沿周向夹持并支撑，以形成用于一个燃气涡轮发动机(10)的一个压气机部(14)的一个级(48)，并且其中所述压气机级动叶组件(1)包括一个周向间隙(9)，所述方法(100)包括：-将所述压气机级动叶组件(1)中的多个压气机级动叶(8)标识(110)为多个定位动叶(82)，其中每个定位动叶(82)具有相对于所述压气机级动叶组件(1)的旋转轴线(66)的一个角位置(83)；-将所述多个定位动叶(82)保持(120)在所述压气机级动叶组件(1)内的所述多个定位动叶(82)的相应角位置(83)中，使得所述定位动叶(82)将所述压气机级动叶组件(1)分成多个扇区(2)，其中每个扇区(2)包括一个或多个可动动叶(84)，并且其中所述周向间隙(9)被细分成多个扇区周向间隙(99)；-对于每个扇区(2)，沿周向调整(130)所述可动动叶(84)，使得在所述压气机级动叶组件(1)旋转时，所述扇区(2)内的所述扇区周向间隙(99)关于所述压气机级动叶组件(1)的旋转方向(67)并且相对于所述可动动叶(84)沿周向向下游(68)移动；-在所述扇区周向间隙(99)中的每个扇区周向间隙中引入(140)一个或多个插入件(97)，以保持所述扇区周向间隙(99)与所述可动动叶(84)在每个扇区(2)内的相对位置；以及-在所述压气机级动叶组件(1)处于低速平衡状态的情况下，确定(150)所述转子的不平衡的度量；-平衡所述压气机级动叶组件(1)；以及-在低速平衡已经被完成后，移除所述一个或多个插入件。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟志强，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE