用于加热定子节段的系统和方法与流程

本发明大体涉及用于加热定子节段的系统和方法。具体而言，本发明的实施例可有利于加热定子节段，以及从压缩机中移除定子节段，而不需要移除转子。

背景技术：
压缩机广泛地用于工业和商业运行中。例如，用来产生电功率的典型的商用燃气涡轮包括在前部的压缩机、在中部附近的一个或多个燃烧器，以及在后部的涡轮。壳体大体包围压缩机，以包含流过压缩机的工作流体，并且壳体的内部的成交替的级的旋转叶片和固定导叶逐渐对工作流体施加动能，以产生处于高度赋能状态的压缩工作流体。各个旋转叶片可以可释放地连接到沿着压缩机的轴向中心线定位的转子上，而各个定子导叶可附连到定子节段上。例如，六个定子节段可沿周向包围转子，其中，三个定子节段在壳体的各个半部中。壳体可针对定子导叶的各个级包括围绕壳体沿周向延伸的钩配合槽口，并且定子节段可以可释放地滑动到钩配合槽口中。定期地，必须移除和/或更换压缩机中的定子导叶和定子节段。这么做典型地需要至少部分地移除包围压缩机的壳体，以对定子导叶和定子节段提供通路。但是，在转子仍然就位的情况下，通路稍微受到约束，而且必须特别小心，以确保移除定子导叶和定子节段不会间接地损害转子、壳体或相邻的旋转叶片排。例如，可手动地将切割工具插入转子周围，以单独地切割各个定子导叶，而且一旦从特定的定子节段切下所有定子导叶，就可从壳体中的钩配合槽口中移除定子节段。但是，有时候，钩配合槽口和/或定子节段的腐蚀、蠕变和/或其它塑性变形会阻止定子节段容易地滑出壳体。例如，定子节段可由碳钢制成，而由于冷凝、水洗和其它环境因素所引起的水分可造成腐蚀，腐蚀使得从钩配合槽口中移除定子节段非常困难。快速加热定子节段以及对定子节段进行冷水急冷是解除腐蚀和移除定子节段的非常有效的方法。但是，用以加热定子节段的目前的方法使用喷灯或其它明火，这可意外地损害相邻构件，以及如果暴露于暂时安装来保护旋转叶片的转子坝(dam)，会引起火灾。另外，单个喷灯具有有限的用于加热定子节段的表面积，从而需要几个小时来加热单个定子节段。因此，一种用于加热定子节段的改进的系统和方法将是有用的。

技术实现要素：
在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。本发明的一个实施例是一种用于加热定子节段的系统。该系统包括第一框架部件、沿径向从第一框架部件延伸的多个臂，以及可释放地连接到各个臂上的加热器。该系统进一步包括用于将各个加热器偏置远离第一框架部件的器件。本发明的另一个实施例是一种用于加热定子节段的系统，该系统包括第一框架部件、与第一框架部件分开的第二框架部件，以及连接到第二框架部件上的多个加热器。该系统进一步包括用于将各个加热器偏置远离第一框架部件的器件。本发明还可包括一种用于加热定子节段的系统，该系统包括第一框架部件和沿径向从第一框架部件延伸的多个臂。加热器可释放地连接到各个臂上，并且偏置元件可操作地连接到第一框架部件和各个加热器上，以将各个加热器偏置远离第一框架部件。一种用于加热定子节段的系统，包括：a.第一框架部件；b.与所述第一框架部件分开的第二框架部件；c.连接到所述第二框架部件上的多个加热器；以及d.用于将各个加热器偏置远离所述第一框架部件的器件。在实施例中，所述第二框架部件具有与所述定子节段相一致的弓形形状。在实施例中，各个加热器包括感应加热器。在实施例中，用于将各个加热器偏置远离所述第一框架部件的所述器件包括连接在所述第一框架部件和所述第二框架部件之间的弹簧。在实施例中，进一步包括用于将各个加热器偏置向所述第一框架部件的器件。在实施例中，用于将各个加热器偏置向所述第一框架部件的所述器件包括枢转地连接到所述第一框架部件或所述第二框架部件中的至少一个上的杆。在实施例中，进一步包括在所述第二框架部件和各个加热器之间的枢转联接件。一种用于加热定子节段的系统，包括：a.第一框架部件；b.沿径向从所述第一框架部件延伸的多个臂；c.可释放地连接到各个臂上的加热器；以及d.偏置元件，其可操作地连接到所述第一框架部件和各个加热器上，以将各个加热器偏置远离所述第一框架部件。在实施例中，所述第一框架部件具有与转子的外表面相一致的弓形形状。在实施例中，所述偏置部件包括连接到所述多个臂中的一个或多个上的弹簧。在实施例中，进一步包括在各个臂和各个加热器之间的枢转联接件。附图说明针对本领域技术人员，在说明书的其余部分中更具体地阐述本发明的完整和能够实施的公开，包括本发明的最佳模式，说明书参照了附图，其中：图1是示例性压缩机的侧视图，壳体的一部分被移除；图2是在图1中显示的示例性压缩机的沿着线A-A得到的轴向横截面；图3是根据本发明的第一实施例的、用于加热定子节段的系统的透视图；图4是根据本发明的第二实施例的、用于加热定子节段的系统的透视图；图5是根据本发明的第三实施例的、用于加热定子节段的系统的透视图；图6是根据本发明的一个实施例的、用于加热定子节段的方法的流程图；图7是插入转子和壳体之间的、在图5中显示的系统的透视图；以及图8是加热定子节段的、在图5中显示的系统的透视图。部件列表10　压缩机12　壳体14　旋转叶片16　定子导叶18　转子20　轴向中心线22　定子节段24　钩配合槽口26　侧部定子节段28　中心定子节段30　鸠尾延伸部32　鸠尾槽口40　系统42　可伸缩框架44　加热器46　第一框架部件48　第二框架部件50　臂52　上臂节段54　铰接部分56　下臂节段57　支柱58　感应线圈60　陶瓷块62　接线64　螺旋弹簧66　齿条68　小齿轮70　把手或杆80　系统82　可伸缩框架84　加热器86　第一框架部件88　第二框架部件90　臂92　上臂节段94　铰接柱塞96　下臂节段98　枢转连接件100　可释放联接件102　齿条104　小齿轮106　把手或杆110　系统112　可伸缩框架114　加热器116　第一框架部件118　第二框架部件120　臂122　上臂节段124　铰接柱塞126　下臂节段128　枢转连接件130　弹簧136　把手或杆140　将加热器移向第一框架部件142　插入144　延伸146　枢转/挤压148　通电150　断电/回缩152　移除。具体实施方式现在将详细参照本发明的当前的实施例，在附图中示出实施例中的一个或多个示例。详细描述使用数字和字母标号来表示图中的特征。图和描述中的相同或相似的标号用来表示本发明的相同或相似的部件。如本文所用，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以区分一个构件与另一个构件，而不意于表示单独的构件的位置或重要性。另外，用语“上游”和“下游”表示构件在流体路径中的相对位置。例如，如果流体从构件A流到构件B，则构件A在构件B的上游。相反，如果构件B接收来自构件A的流体流，则构件B在构件A的下游。以阐明本发明而非限制本发明的方式来提供各个示例。事实上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在本发明中作出修改和改变，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例上，以产生又一个实施例。因而，意于的是，本发明覆盖落在所附权利要求及其等效方案的范围内的这样的修改和改变。本发明的各种实施例包括用于加热压缩机定子节段的系统和方法。在特定实施例中，系统可包括可伸缩框架，可伸缩框架与压缩机的内部的各种级的各种直径相一致，并且允许系统快速地插入转子和壳体之间。附连到可伸缩框架上的一系列加热器迅速地加热各个定子节段，并且可伸缩框架允许系统快速地被移除，以在后续进行急冷序列。因而系统和方法设计成快速地加热定子节段，同时还减小相邻构件有间接损害的任何危险。因此，系统和方法协助从压缩机中移除定子节段，而不需要移除相邻构件。虽然为了说明而大体将在压缩机定子节段的背景中描述本发明的示例性实施例，但本领域普通技术人员将容易地理解的是，本发明的实施例不限于加热压缩机定子节段，除非权利要求中特别地另有说明。图1提供示例性压缩机10的侧视图，而图2提供图1中显示的示例性压缩机10的沿着线A-A得到的轴向横截面图。已经从图1中部分地移除大体包围压缩机10的壳体12，以显露压缩机10包括在壳体12内部的成交替的级的旋转叶片14和定子导叶16。各个旋转叶片14可以可释放地连接到沿着压缩机10的轴向中心线20定位的转子18上，而各个定子导叶16可不动地或可释放地附连到定子节段22上。如图1中最清楚地显示的那样，壳体12可包括用于各级定子导叶16的钩配合槽口24，并且定子节段22可以可释放地滑动到钩配合槽口24中。参照图2，压缩机10可包括例如六个定子节段22，定子节段22沿周向包围转子18，其中，壳体12的各个半部容纳两个侧部定子节段26和一个中心定子节段28。各个定子导叶16又可包括鸠尾延伸部30，鸠尾延伸部30沿轴向滑动到定子节段22中的互补式鸠尾槽口32中，以牢固地使定子导叶16相对于转子18保持就位。照这样，转子18可转动各级旋转叶片14，同时壳体12和定子节段22使各级定子导叶16保持就位。图3提供根据本发明的第一实施例的、用于加热定子节段22的系统40的透视图。如所显示的那样，系统40大体包括可伸缩框架42、一个或多个加热器44，以及用于将各个加热器44偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件。可伸缩框架42使得能够在壳体12和转子18之间的有限空间中容易地操纵系统40。在图3中显示的特定实施例中，可伸缩框架42包括被多个臂50分开的第一框架部件46和第二框架部件48，臂50沿径向在第一框架部件46和第二框架部件48之间延伸。第一框架部件46可具有大体与转子18的外表面相一致的弓形形状，而第二框架部件48可具有大体与壳体12和/或定子节段22相一致的弓形形状。由于取决于压缩机10的内部的特定的级，转子18的外表面、壳体12和/或定子节段22的半径或形状可略微改变，所以系统40可对压缩机10的各个级利用不同的第一框架部件46和第二框架部件48，其中，第一框架部件46和第二框架部件48中的各个在大小和形状上设置成与压缩机10的特定的级互补。臂50大体在第一框架部件46和第二框架部件48之间延伸，以允许第一框架部件46和第二框架部件48之间有相对运动或往复运动。例如，在图3中显示的特定实施例中，各个臂50包括通过铰接部分54而连接到下臂节段56上的上臂节段52。铰接部分54可包括例如枢转地彼此连接以及连接到上臂节段52和下臂节段56上的多个支柱57。照这样，各个臂50的铰接部分54可交替地伸展或回缩，以使第一框架部件46相对于第二框架部件48沿径向运动。加热器44大体连接到臂50上，并且可包括本领域普通技术人员已知的、用于将热传递给另一个物体的任何适当的装置。例如，如图3中显示的那样，各个加热器可包括浸入导热材料(诸如陶瓷块60)中或被导热材料包围的电阻或感应线圈58。结合到可伸缩框架42和/或臂50中或穿过可伸缩框架42和/或臂50的接线62可对感应线圈58供应功率，以迅速地加热陶瓷块60。陶瓷块60进而可布置成抵靠在定子节段22上，以将热从感应线圈58传递到定子节段22。用于将各个加热器44偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件可包括偏置元件，偏置元件可操作地连接到第一框架部件46和各个加热器44上，以将各个加热器44偏置向第一框架部件46以及/或者偏置远离第一框架部件46。在图3中显示的特定实施例中，用于将各个加热器44偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件包括第一器件和分开的第二器件，第一器件用于将各个加热器44偏置远离第一框架部件46，或者将各个加热器44偏置向定子节段22，而第二器件用于将各个加热器44偏置向第一框架部件46，或者将各个加热器44偏置远离定子节段22。第一器件和第二器件的结构可包括本领域中已知的、用于使一个构件相对于另一个构件运动的任何机械、气动、液压或电动装置。例如，第一器件和/或第二器件可包括螺纹接合件、柔性联接件、柱塞、螺线管、磁性联接件，或者连接到第一框架部件46、第二框架部件48和/或加热器44上以将各个加热器44偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的其它适当的装置。在图3中显示的特定实施例中，用于将各个加热器44偏置远离第一框架部件46的第一器件可包括围绕铰接部分54的枢转连接件中的一个或多个而盘绕的螺旋弹簧64。照这样，螺旋弹簧64可将铰接部分54偏置到伸展位置，从而使加热器44运动远离第一框架部件46以及运动向定子节段22。相反，用于将各个加热器44偏置向第一框架部件46的第二器件可包括在第一框架部件46和第二框架部件48之间的齿条66和小齿轮68连接。枢转地连接到小齿轮68上的把手或杆70可用来逆时针地旋转小齿轮68，从而使齿条66和小齿轮68之间的齿轮连接使加热器44运动向第一框架部件46以及运动远离定子节段22。图4提供根据本发明的第二实施例的、用于加热定子节段22的系统80的透视图。如所显示的那样，系统80又包括可伸缩框架82、一个或多个加热器84，以及用于将各个加热器84偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件。可伸缩框架82又使得能够在壳体12和转子18之间的有限空间中容易地操纵系统80。在图4中显示的特定实施例中，可伸缩框架82又包括被多个臂90分开的第一框架部件86和第二框架部件88，臂90沿径向在第一框架部件86和第二框架部件88之间延伸。第一框架部件86和第二框架部件88可又分别具有大体与转子18的外表面以及壳体12和/或定子节段22相一致的弓形形状，如前面关于图3中显示的实施例所描述的那样。臂90大体在第一框架部件86和第二框架部件88之间延伸，以又允许第一框架部件86和第二框架部件88之间有相对运动或往复运动。在图4中显示的特定实施例中，各个臂90包括插入到下臂节段96中的上臂节段92，以在第一框架部件86和第二框架部件88之间形成铰接柱塞94。照这样，各个臂50的铰接柱塞94可交替地推或拉上臂节段92，以使第一框架部件86相对于第二框架部件88而沿径向运动。加热器84又大体连接到臂90上，并且可包括本领域普通技术人员已知的、用于将热传递到另一个物体的任何适当的装置，如前面关于图3中显示的实施例所论述的那样。在图4中显示的特定实施例中，加热器84枢转地和/或可释放地连接到各个臂90上。特别地，臂90和加热器84之间的枢转连接件98可允许加热器84的角度针对定子节段22的特定角度和曲率进行调节，从而加强加热器84和定子节段22之间的表面-表面接触。枢转连接件98可包括例如球轴承、通用接头，或者允许臂90和加热器84之间有角运动的其它柔性联接件。备选地或者另外，在臂90和加热器84之间的可释放联接件100使得能够快速地移除和更换用坏的或以别的方式变得不可用的单独的加热器44。可释放联接件100可包括例如螺纹连接件、外凸和内凹式配件、夹具、快速释放式配件，或者本领域已知的、用于将一个构件可释放地附连到另一个构件上的其它适当的机械装置。在图4中显示的特定实施例中，用于将各个加热器84偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件包括第一器件和分开的第二器件，第一器件用于将各个加热器84偏置远离第一框架部件86，而第二器件用于将各个加热器84偏置向第一框架部件86。第一器件和第二器件的结构可又包括本领域已知的、用于使一个构件相对于另一个构件运动的任何机械、气动、液压或电动装置。例如，第一器件和/或第二器件可包括螺纹接合件、柔性联接件、柱塞、螺线管、磁性联接件，或者连接到第一框架部件86、第二框架部件88和/或加热器84上以将各个加热器84偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的其它适当的装置。在图4中显示的特定实施例中，用于将各个加热器84偏置远离第一框架部件86的第一器件可包括包含在下臂节段96中的气动压力和/或液压压力，以将上臂节段92偏置出和偏置远离下臂节段96。照这样，下臂节段96中的气动压力和/或液压压力可使加热器84偏置或运动远离第一框架部件86，以及使加热器84偏置向或运动向定子节段22。相反，用于将各个加热器84偏置向第一框架部件86的第二器件可包括在第一框架部件86和第二框架部件88之间的齿条102和小齿轮104连接，其中，把手或杆106逆时针地旋转小齿轮104，以使加热器84运动向第一框架部件86以及运动远离定子节段22。基于本文的公开和教导，本领域普通技术人员可容易地理解用于允许加热器44、84和第一框架部件46、86之间有相对运动或往复运动，或者用于将加热器44、84偏置向第一框架部件46、86和/或定子节段22或者偏置远离第一框架部件46、86和/或定子节段22的多个其它结构和布置。例如，在备选实施例中，图3中显示的铰接部分54可由允许加热器44和第一框架部件46之间有相对运动或往复运动的任何适当的结构代替。类似地，图3和4中显示的小齿轮68、104可沿顺时针方向受弹簧偏置，从而消除对图3中显示的螺旋弹簧64或关于图4所描述的下臂节段96中的加压流体的需要。基于本文的公开的教导，这些和其它变化是本发明的各种实施例的范围内的适合的等效结构。图5提供根据本发明的第三实施例的、用于加热定子节段22的系统110的透视图。如所显示的那样，系统110又包括可伸缩框架112、一个或多个加热器114，以及用于将各个加热器114偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件。可伸缩框架112又使得能够在壳体12和转子18之间的有限空间中容易地操纵系统110。在图5中显示的特定实施例中，可伸缩框架112又包括被多个臂120分开的第一框架部件116和第二框架部件118，臂120沿径向在第一框架部件116和第二框架部件118之间延伸。第一框架部件116又具有大体与转子18的外表面相一致的弓形形状，如前面关于图3和4中显示的实施例所描述的那样。另外，第二框架部件118可枢转地连接到相邻加热器114上，使得第二框架部件118和加热器114的组合形状或轮廓大体与壳体12和/或定子节段22相一致。臂120大体在第一框架部件116和第二框架部件118之间延伸，以又允许第一框架部件116和第二框架部件118之间有相对运动或往复运动。在图5中显示的特定实施例中，各个臂120包括插入到下臂节段126中的上臂节段122，以又在第一框架部件116和第二框架部件118之间形成铰接柱塞124。照这样，各个臂120的铰接柱塞124可交替地推或拉上臂节段122，以使第一框架部件116相对于第二框架部件118沿径向运动。加热器114可又包括本领域普通技术人员已知的、用于将热传递到另一个物体的任何适当的装置，如前面论述的那样。在图5中显示的特定实施例中，各个加热器114枢转地连接到第二框架部件118上。特别地，第二框架部件118和各个加热器114之间的枢转连接件128允许加热器114的角度针对定子节段22的特定角度和曲率而进行调节，从而加强加热器114和定子节段22之间的表面-表面接触。枢转连接件128可包括例如球轴承、通用接头，或者允许第二框架部件118和加热器114之间有角运动的其它柔性联接件。在图5中显示的特定实施例中，用于将各个加热器114偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的器件包括第一器件和分开的第二器件，第一器件用于将各个加热器114偏置远离第一框架部件116，而第二器件用于将各个加热器114偏置向第一框架部件116。第一器件和第二器件的结构可又包括本领域已知的、用于使一个构件相对于另一个构件运动的任何机械、气动、液压或电动装置。例如，第一器件和/或第二器件可包括螺纹接合件、柔性联接件、柱塞、螺线管、磁性联接件，或者连接到第一框架部件116、第二框架部件118和/或加热器114上以将各个加热器114偏置向定子节段22以及/或者偏置远离定子节段22的其它适当的装置。在图5中显示的特定实施例中，用于将各个加热器114偏置远离第一框架部件116的第一器件可包括连接在第一部件116和第二部件118之间的弹簧130，以将上臂节段122偏置出和偏置远离下臂节段126。照这样，弹簧130可使加热器114偏置或运动远离第一框架部件116，以及使加热器114偏置向或运动向定子节段22。相反，用于将各个加热器114偏置向第一框架部件116的第二器件可包括枢转地连接到第一框架部件116和第二框架部件118上的把手或杆136。提起图5中显示的杆136将克服弹簧130的力，以使第二框架部件118(以及从而加热器114)运动向第一框架部件114以及运动远离定子节段22。图6提供根据本发明的一个实施例的、用于加热定子节段22的方法的流程图，而图7和8示出图5中显示的、在定位和运行系统110时的系统110的各种位置。在框140处，该方法可包括使加热器114运动向第一框架部件116，使得加热器114和第一框架部件116可配合在壳体12和转子18之间。如图7中显示的那样，例如，可通过操纵枢转地连接到第一框架部件116和第二框架部件118上的杆136，来使加热器114运动向第一框架部件116。随着杆136运动向第一框架部件116，杆136使连接在第一部件116和第二部件118之间的弹簧130受压收缩。随着弹簧130受压收缩，上臂节段122可滑动到下臂节段126的内部，从而使加热器114运动得更靠近第一框架部件116。参照图6，在框142处，加热器114和第一框架部件116然后可插入到壳体12和转子18之间，其中，加热器114经过待加热的定子节段22。在框144处，可使加热器114从第一框架部件116延伸，并且延伸向待加热的定子节段22，如图8中显示的那样。可通过释放杆136以及允许弹簧130将上臂节段122推出下臂节段126，来使加热器114从第一框架部件116延伸，从而使加热器114延伸而与第一框架部件116分开，并且延伸向定子节段22。如果需要，加热器114可枢转和/或压靠在定子节段22上，以使加热器114对定子节段22应用额外的压力，如图6中的框146所表示的那样。例如，可通过将杆136操纵成进一步远离第一框架部件116以提高加热器114抵靠定子节段22的力，来实现使加热器114可选地枢转和/或压靠在定子节段22上。在框148处，对加热器114通电，以同时加热整个定子节段22。取决于特定应用和环境温度，加热器114可在大约5-10分钟内将整个定子节段22加热到大于1000华氏度，从而对现有系统和方法提供显著的时间节约。在框150处，可对加热器114断电，并且使加热器114又运动向第一框架部件116，使得加热器114回缩远离定子节段22。在框152处，加热器114和第一框架部件116可从壳体12和转子18之间缩回或移除，并且可单独进行急冷过程，以从壳体12中移除定子节段22。本领域普通技术人员将容易地理解，本文公开的系统和方法将显著减少加热定子节段22的时间，同时还降低间接损害相邻构件的风险。特别地，预计本文公开的系统和方法将针对每个压缩机减少加热定子节段或对定子节段进行急冷所需的时间达12-24小时，这允许显著减少移除和/或更换定子节段22所需的停机。另外，可结合到各种实施例中的特定加热器114可避免与现有系统中存在的明火相关联的危害，从而降低损害或点燃相邻构件的风险。本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。