转子组件和改装方法
【专利摘要】本发明涉及转子组件和改装方法。描述一种用具有超过转子的标称直径的增大的直径的联接件联接设计成承载用于对公共电网产生电功率的涡轮的旋转部件的转子的至少两个区段的方法和经修改的转子，方法具有以下步骤：当联接时，从专有地位于区段的内部内的体积移除质量，使得联接件的侧向临界速度移离转子的正常运行速度。
【专利说明】转子组件和改装方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及转子组件，以及改装特别是用于诸如低压蒸汽涡轮的涡轮的大型转子的方法。
【背景技术】
[0002]如例如在美国专利N0.6，837，685中描述的那样，至少一些已知的涡轮转子组件包括转子轮，多个叶片联接到转子轮上。转子典型地由若干个大型圆柱形铸件或经加工的区段组装而成。焊接、栓接或通过热收缩工艺连接所述区段。
[0003]转子在端部或沿着其长度的中间位置处通过轴承得到支承。在包括高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮的大型多级蒸汽涡轮的情况下，典型地存在用以在端部处以及在级之间支承转子的轴承。
[0004]应当注意，用于大型涡轮的转子可重达155吨或更重，而且尽管有这个相当大的重量，转子必须典型地以电网频率(即，50 Hz或60 Hz)的全频率或半频率旋转。考虑到高旋转速度，转子质量不均衡会使转子弯曲或变形。随着旋转速度增大，这样振动的幅度常常超过被称为临界速度的最大值。在当代涡轮被制造成具有高公差的情况下，这种位置不当的运动可导致涡轮损伤和故障。
[0005]因此本发明的目标是提供一种转子联接件和用以联接转子区段的方法，例如作为对转子进行修理或改造的一部分。本发明的特别目标是提供这样的转子联接件和方法，它们能够降低临界速度引起的失效风险。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一方面，提供一种转子，用以承载用于对公共电网产生电功率的涡轮的旋转部件，转子包括用具有超过转子的标称直径(nominal diameter)的增大的直径的联接件联接的至少两个区段，其中，转子区段中的至少一个包括在至少一个转子区段的端部处且在联接件附近的一个或多个腔体，使得当转子区段联接时，一个或多个腔体的边界全部都是内表面。
[0007]在优选变型中，在至少一个转子区段的端部处且在联接件附近的一个或多个腔体从转子的壁延伸到超过转子的标称直径的联接件的一部分中，或者被置于从转子的壁延伸到超过转子的标称直径的联接件的一部分中的体积中。
[0008]在优选变型中，转子区段中的至少一个承载低压蒸汽涡轮的旋转部件，诸如旋转叶片或翼型件和它们的相应的平台。
[0009]根据本发明的另一方面，提供一种用具有超过转子的标称直径的增大的直径的联接件来联接用于承载用于对公共电网产生电功率的涡轮的旋转部件的转子的至少两个区段的方法，该方法包括以下步骤:当联接时，从专有地位于区段的内部内的体积移除质量。
[0010]在方法的优选变型中，移除质量，以提高联接的转子区段的临界侧向(lateral)速度，使得与联接的具有平坦端部的转子区段相比，运行速度和临界侧向速度之间的差扩大。
[0011]根据下面列出的以下详细描述和图，本发明的上述方面和另外的方面将是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]现在将参照附图来描述本发明的示例性实施例，其中:
图1显示在根据已知方法修改之后的两个转子区段之间的联接件；
图2显示两个转子区段之间的联接件，其示出本发明的示例；
图3显示两个转子区段之间的联接件，其示出本发明的示例；以及 图4显示转子振动的激励频谱的两个标图，其示出根据本发明的示例的修改的作用。
[0013]部件列表:
I1、12转子区段
II1、112联接件 13表面
14腔体 15联接材料。
【具体实施方式】
[0014]在以下描述中更详细地描述本发明的示例的方面和细节。参照附图来描述本发明的示例性实施例，其中，相同标号用来表示相同元件。在以下描述中，为了说明，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的全面理解。但是，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明，而且本发明不限于本文公开的示例性实施例。
[0015]图1显示示意图由联接件111、112联结的两个转子区段11、12。转子区段可为例如用于低压蒸汽涡轮的转子的两个区段。这样的转子区段典型地是实心的，或者具有带有厚壁的圆柱形。在联接区域111、112处，转子的壁厚以及因此半径超过转子的标称外半径，以对螺栓或螺钉提供开口。标称半径可被看作通过将联接区段之前的转子的半径线性地外推到转子区段的端部而获得的转子在联接区段中的半径。
[0016]当提供转子时，可优化转子，以便以最低可能重量、最低材料使用量来提供完整性，或者确保构件的互换能力，以便最大程度地减少备件数量。但是，在改造中，原始转子可由改进的转子代替，从而有一些有限的自由度来改变转子的整体尺寸。
[0017]在图1中，假设可移除由虚线勾画的原始联接件111、112中的联接材料15，以产生由实线勾画的较小的联接件llla、112a。通常，这种质量减小足以使联接模式或悬垂模式的侧向临界速度足够地移离正常运行速度。
[0018]原则上，提高质量，以使悬垂模式的侧向临界速度移动得足够低于正常运行速度也是可行的。但是，这个变型将更昂贵，而且可能需要对联接罩和/或涡轮壳进行昂贵且耗时的修改。也可预期对不平衡具有较高的敏感度；而且可使联接模式的扭转自然频率移动得接近电网频率，或者是电网频率的两倍。
[0019]但是联接件尺寸减小可导致联接件有无法接受的机械强度损失。在这种情况下，或者在例如转子外部尺寸是固定的其它情况下，从联接件移除联接材料15是不可行的。[0020]考虑到这些问题，图2显示使联接模式或悬垂模式的侧向临界速度足够地移离正常运行速度的备选方式。
[0021]在图2中，显示了联接件，原始转子区段在左边而经更改的区段在右边，从而示出按照本发明的示例的更改方案。这个示例的联接件111、112收缩到实际转子上。原始转子区段12具有面向另一个区段的基本平坦表面13。表面可具有加工到其中的非常浅的凹口(未显示)，以限制与另一个区段的接触面积。当根据本发明的示例来进行修改时，通过移除转子区段12的壁的一部分来将腔体14加工到之前平坦的表面13中。在显示的示例中，其沿径向进一步延伸到在转子的标称半径之外的联接区域或体积中。再一次，标称半径被定义为通过将联接区段之前的转子的半径线性地外推到转子区段的端部而获得的转子在联接区域中的半径。
[0022]应当注意，当联接了区段时，腔体14完全密闭在转子的内部内。因而，腔体的壁不会暴露于沿着转子的外部的空气流。腔体对称地旋转，以有利地使转子平衡。
[0023]在图3中显示另一个示例。转子具有在转子区段11、12的两个端部处的锻造实心联接件111、112。将腔体14加工到转子的壁和联接件的一部分中。另外，从联接件的外部移除一圈联接材料15。
[0024]使用FE分析来计算显示的腔体的确切尺寸，以确保组装好的转子的机械完整性不会受到严重削弱。考虑到参数，认为移除尽可能多的材料是有益的，从而在联接模式或悬垂模式的侧向临界速度和正常运行速度之间实现较大的差异。
[0025]图4的标图显示在联接件处产生腔体之前(上标图)和之后(下标图)的转子的振动频谱转移。上标图和下标图之间的频谱是基本相同的，但略微向右边偏移。腔体使临界侧向速度移离转子的运行速度。较精确的度量显示临界侧向速度从1840 rpm转移到1870 rpm，在1800 rpm (正常运行速度)下对应的振动幅度减小为20 Mm，峰值到峰值(从45 Mm到35 Mm,零至峰值)。
[0026]在上面仅以示例的方式描述本发明，而且可在本发明的范围内作出修改，特别是关于腔体14的期望几何结构或腔体14的布置。本发明还可包括在本文中描述或暗示的或者在图中显示或暗示的任何单独的特征，或任何这样的特征的任何组合或任何这样的特征或组合的任何泛化，这延及其等效物。本发明的宽度和范围不应由任何上面描述的示例性实施例限制。
[0027]说明书(包括图)中公开的各个特征可由用于同一目的、等效目的或类似目的的备选特征代替，除非另有明确的声明。
[0028]除非本文另有明确的声明，在说明书中对现有技术的任何论述都不意于承认这种现有技术是广为人知的，或者形成本领域的一般普通知识。
【权利要求】
1.一种用于使转子的临界振动模式进一步移离所述转子的正常运行速度的方法包括以下步骤: 对所述转子提供联接件，所述联接件联接两个转子区段的接触面；以及 当联接时，从专有地位于所述转子区段(11，12)的内部内的体积移除质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移除质量的步骤包括从所述联接件的接触面移除质量，从而在至少一个转子区段的联接端处产生腔体。
3.一种转子，用于承载用于对公共电网产生电功率的涡轮的旋转部件，所述转子包括用直径超过所述转子区段(11，12)的标称直径的联接件(111，112)联接的至少两个转子区段(11，12)，其中，所述转子区段中的至少一个包括在所述至少一个转子区段(11，12)的端部处且在所述联接件(111，112)附近的一个或多个腔体，使得当所述转子区段(111，112)联接时，所述一个或多个腔体(14)的边界全部都是内表面。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，在至少一个转子区段(11，12)的端部处且在所述联接件(111，112)附近的所述一个或多个腔体(14)从所述转子的壁延伸到超过所述转子区段(11，12)的标称直径的所述联接件(111，112)的一部分中，或者被置于从所述转子区段(11，12)的壁延伸到超过所述转子区段(11，12)的标称直径的所述联接件(111，112)的一部分中的体积中。
5.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述转子区段(11，12)中的所述至少一个承载低压蒸汽涡轮的旋转部件，诸如旋转叶片或翼型件和它们的相应的平台。
【文档编号】F01D5/10GK103670527SQ201310423432
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】N.泽勒诺维, C.肯蒂斯, T.G.舒罗克 申请人:阿尔斯通技术有限公司