用于提高燃气轮机的性能的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于提高燃气轮机(1)的性能的方法，其中在转子(2)未拆开的状态下切削加工环形地围绕转子(2)的毂(6)，并且更换设置在毂(6)上的热屏蔽元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提高燃气轮机的性能的方法
本专利技术涉及一种用于提高燃气轮机的性能的方法，该燃气轮机具有：燃烧室；转子，所述转子包括轴和轴向相邻地设置在轴上的多个涡轮机转子叶片排；以及毂，所述毂设置在涡轮机转子叶片排的上游并围绕轴延伸且构成漏斗状，在所述毂上轴向相邻地固定有多排热屏蔽元件，所述热屏蔽元件隔离地覆盖毂的径向向外指向的面的大部分并且限定燃烧室的边界的一部分，其中朝下游方向设置在最后一排的热屏蔽元件与径向向外凸出的、环绕地构成的毂突起部相邻地设置，并且经由在毂中构成的冷却空气孔冷却。
技术介绍
开始提到的类型的燃气轮机在现有技术中已经是已知的。在此，示例性地参考西门子公司的燃气轮机类型SGT5-4000F。为了提高这种燃气轮机的性能，还已知对燃气轮机的各个部件进行改型。这种改型旨在优化穿过涡轮机的热气流，减少燃气轮机运行所需的冷却流体质量流等。如果改型涉及到转子和/或毂的部件，那么通常必须拆除转子并完全将其拆开，以便可以在轴上、在保持在轴上的构件上或在毂上进行工作。然而，转子的这种拆开结合了非常高的耗费并且相应地是不希望的。
技术实现思路
从该现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种开头提到的类型的方法，借助于该方法能够以相对低的耗费提高燃气轮机的性能。为了实现所述目的，本专利技术提供了一种开头提到的类型的方法，该方法具有步骤：a)从燃气轮机中拆除转子连同围绕该转子的毂；b)将转子在未拆开的状态下水平支承，尤其支承在合适的支承座上；c)去除朝下游方向设置在最后一排的所有热屏蔽元件；d)机械加工，尤其完全去除毂突起部；e)加工现有的冷却空气孔中的至少一些和/或产生新的冷却空气孔，以及f)安装新的热屏蔽元件，其设计与在步骤c)中去除的热屏蔽元件的设计不同。本专利技术基于如下基本思想，通过具有优化设计的热屏蔽元件更换朝下游方向上设置在最后一排的热屏蔽元件，即直接相邻于涡轮机定位的那些热屏蔽元件，以便以这种方式可以实现更好的绝热效果并且相应地减少所述热屏蔽元件排所需的冷却流体质量流。为了该目的，在第一步中，将转子连同围绕该转子的毂一起从燃气轮机上拆除，并将其在未拆开的状态下水平支承。为了支承，例如可以使用合适的支承座，转子设置在所述支承座上。在另一步骤中，在该状态下，将朝下游方向设置在最后一排的所有热屏蔽元件去除，从而邻接的毂突起部露出并且相应地易于接近。随后，在一个或多个机械加工步骤的范围内，在未拆开且被支承的状态下加工毂突起部，即减小其尺寸或将其完全去除，为此可以相对于转子事先固定毂。此外，对现有的冷却空气孔中的至少一些进行加工，其目的是减小设计用于冷却最后一排热屏蔽元件的冷却空气孔的总开口横截面积，以便减少在燃气轮机运行期间流过所述冷却空气孔的冷却流体的质量流，并相应地优化燃气轮机的性能。在加工范围内可以引入新的冷却空气孔，只要加工后冷却空气孔的总开口横截面积比加工前存在的冷却空气孔的总开口横截面积小。在随后的步骤中，安装新的热屏蔽元件，其设计与在步骤c)中去除的热屏蔽元件的设计不同，尤其如下地不同：随热屏蔽元件带来的隔热效果通过如下方式改进，即新的热屏蔽元件在燃气轮机运行期间承担去除的毂突起部的遮蔽功能。根据本专利技术的方法的特征不仅在于随之带来的燃气轮机的性能提高，而且还在于相对低的耗费。后者尤其归因于如下事实：在根据本专利技术的方法的范围内省去了转子的拆开。在步骤c)中的机械加工优选包括车削过程。以这种方式可以快速地且毫无问题地根据要求改型或去除毂突起部。根据本专利技术的方法的一个设计方案，为了实施车削过程，使用移动式车床，其具有相对于转子同心地设置和定向的环形托架，以及可沿着托架环绕地且沿着多个轴线运动的车刀。相应地，水平支承的且未拆开的转子的轴能够沿多个轴线现场加工。在此，车床的控制装置尤其设计用于补偿转子和托架的定向的径向和轴向偏差。托架有利地构成和设置成，使得其主要支撑在地面上，例如支撑在车间地板上，而不支撑在要被加工的转子本身上，从而防止在加工毂期间转子由于车床的自重而负载。为此，车床的托架尤其经由支撑元件支撑在地面上。为了减少冷却流体的质量流，在步骤e)中，优选将至少一个现有的尤其直径为4mm或更小的冷却空气孔填塞，以便完全或部分地将其封闭。然后可以再次钻出被填塞的冷却空气孔，以产生新的冷却空气孔，新的冷却空气孔的直径小于原始的或被填塞的现有冷却空气孔的直径。替选地或附加地，在步骤e)中，至少一个现有的尤其直径大于4mm的冷却空气孔可以至少部分地以更大的直径钻出、设有螺纹并且紧接着借助螺纹塞封闭，其中螺纹塞设有贯通孔，其直径小于4mm，尤其在1.5mm至2.5mm的范围内。该方式适用于封闭或减小具有不容易被填塞的直径尺寸的现有的冷却空气孔，根据经验在直径大于4mm时是这种情况。优选在钻出之前将蜡楔插入至少一个现有的冷却空气孔中。以这种方式可以防止在钻出期间切屑穿过冷却空气孔掉落到未拆开的转子的内部中，在那里所述切屑仅可困难地去除。根据本专利技术的一个设计方案，在步骤e)中，利用预制的钻孔模板产生新的冷却空气孔。以该方式能够以简单的方式和方法确保孔的期望定位。在步骤f)中新安装的热屏蔽元件优选在边缘侧上具有径向向内突出的、尤其环区段状的突起部，该突起部设置成指向下游方向并相应地承担之前被去除的毂凸肩的遮蔽功能。附图说明根据本专利技术的方法的其他特征和优点借助根据本专利技术的方法的下述实施方式在参考附图的情况下变得清楚。其中，图1示出燃气轮机的区域的示意性截面图；图2示出在图1中用标记II表示的部分的放大的立体图；图3示出在图1中所示的燃气轮机的毂的侧视图，其中出于阐述目的，沿下游方向设置在最后的热屏蔽元件排的热屏蔽元件被去除；图4示出在图3中用标记IV表征的部分的放大图；图5示出在图4中用标记V表征的部分的放大图，其示出毂的冷却空气孔图案的部分区域；图6示出在加工毂期间在图1中所示的燃气轮机的转子的立体示意图，其中该转子处于拆卸和被支起的状态；图7示出在根据图5实施加工之后类似于图4的视图；图8示出在图7中用标记VIII表征的部分的放大图，其对应于在图5所示的部分并且设有新的冷却空气孔图案；图9示出截面图，其示出在图7所示的冷却空气孔；以及图10示出类似于图2的视图，其示出具有新安装的热屏蔽元件的相应区域，所述新安装的热屏蔽元件的设计与根据图2的热屏蔽元件的设计不同。具体实施方式在下文中，相同的附图标号表示相同或相似的构件。燃气轮机1包括转子2，所述转子具有轴3，在所述轴上设置或固定有燃气轮机1的涡轮机区域的多个轴向相邻设置的涡轮机转子叶片排4和压缩机区域的多个相邻设置的压缩机转子叶片排5。此外，燃气轮机1包括围绕轴3延伸的且构成漏斗状的毂6，所述毂设置在涡轮机区域和压缩机区域之间，并且朝涡轮机转子叶片排4的方向进而朝下游方向在直径上逐渐减小。毂6在留有径向环形间隙的情况下相对于轴3同心地定向，并且位置固定地保持在燃气轮机1的壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高燃气轮机(1)的性能的方法，所述燃气轮机具有：燃烧室(9)；转子(2)，所述转子包括轴(3)和轴向相邻地设置在所述轴(3)上的多个涡轮机转子叶片排(4)；以及毂(6)，所述毂设置在所述涡轮机转子叶片排(4)的上游并围绕所述轴(3)延伸且构成漏斗状，在所述毂上轴向相邻地固定有多排热屏蔽元件(8a，b)，所述热屏蔽元件隔离地覆盖所述毂(6)的径向向外指向的面的大部分并且限定所述燃烧室(9)的边界的一部分，其中朝下游方向设置在最后一排的热屏蔽元件(8b)与径向向外凸出的、环绕地构成的毂突起部(10)相邻地设置，并且经由在所述毂(6)中构成的冷却空气孔(12)冷却，所述方法包括如下步骤：/na)从所述燃气轮机(1)中拆除所述转子(2)连同围绕该转子的毂(6)；/nb)将所述转子(2)在未拆开的状态下水平支承，尤其支承在合适的支承座(14)上；/nc)去除朝下游方向设置在最后一排的所有热屏蔽元件(8b)；/nd)机械加工所述毂突起部(10)，尤其完全去除所述毂突起部；/ne)加工现有的冷却空气孔(12)中的至少一些和/或产生新的冷却空气孔(12a，b)；以及/nf)安装新的热屏蔽元件(8c)，所述新的热屏蔽元件的设计与在步骤c)中去除的热屏蔽元件(8b)的设计不同。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 DE 102017212575.61.一种用于提高燃气轮机(1)的性能的方法，所述燃气轮机具有：燃烧室(9)；转子(2)，所述转子包括轴(3)和轴向相邻地设置在所述轴(3)上的多个涡轮机转子叶片排(4)；以及毂(6)，所述毂设置在所述涡轮机转子叶片排(4)的上游并围绕所述轴(3)延伸且构成漏斗状，在所述毂上轴向相邻地固定有多排热屏蔽元件(8a，b)，所述热屏蔽元件隔离地覆盖所述毂(6)的径向向外指向的面的大部分并且限定所述燃烧室(9)的边界的一部分，其中朝下游方向设置在最后一排的热屏蔽元件(8b)与径向向外凸出的、环绕地构成的毂突起部(10)相邻地设置，并且经由在所述毂(6)中构成的冷却空气孔(12)冷却，所述方法包括如下步骤：
a)从所述燃气轮机(1)中拆除所述转子(2)连同围绕该转子的毂(6)；
b)将所述转子(2)在未拆开的状态下水平支承，尤其支承在合适的支承座(14)上；
c)去除朝下游方向设置在最后一排的所有热屏蔽元件(8b)；
d)机械加工所述毂突起部(10)，尤其完全去除所述毂突起部；
e)加工现有的冷却空气孔(12)中的至少一些和/或产生新的冷却空气孔(12a，b)；以及
f)安装新的热屏蔽元件(8c)，所述新的热屏蔽元件的设计与在步骤c)中去除的热屏蔽元件(8b)的设计不同。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在步骤c)中的机械加工包括车削过程。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
为了实施所述车削过程，使用移动式车床(15)，其具有相对于转子(2)同心地设置和...

【专利技术属性】
技术研发人员：里克·吉塞尔，扬尼科·吕普费特，贝恩德·沃纳曼，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE