具有重型燃气涡轮的模块化燃气涡轮装置制造方法

具有重型燃气涡轮的模块化燃气涡轮装置制造方法
【专利摘要】描述一种可运输的燃气涡轮模块，其包括：支承至少燃气涡轮(27)和驱动地连接到燃气涡轮(27)上的负载(29)的基板(25)。模块进一步包括包围燃气涡轮(27)和负载(29)且连接到基板(25)上的结构。基板设计成使得它可支承具有不小于80MW的额定功率的重型燃气涡轮。
【专利说明】具有重型燃气涡轮的模块化燃气涡轮装置

【技术领域】
[0001]本文公开的实施例涉及燃气涡轮装置。更特别地，一些公开的实施例涉及燃气涡轮动力装置，即，燃气涡轮发电机装置，其包括燃气涡轮作为原动机，原动机促使负载(包括发电机)旋转。

【背景技术】
[0002]燃气涡轮广泛地用作功率发生或工业装置中的原动机，以驱动发电机或其它旋转机器，诸如压缩机。在陆上装置中，常常使用航改式燃气涡轮，因为它们的结构紧凑且整体尺寸小。通常，航改式燃气涡轮是模块化的。燃气涡轮和负载布置在公共框架上，从而形成单个单元，在架设和测试场或地点中测试该单元，然后将其运输到最终目的地。然后将公共框架运输到最终目的地，并且将其安装在滑道上。此类模块化布置特别有用，因为它允许在运行和安装到最终目的地之前，完整地组装和测试旋转机器。
[0003]大型燃气涡轮，所谓的重型燃气涡轮，通常不是模块化的，因为它们的尺寸大。通常，燃气涡轮装置的各种构件从制造地点单独运输到最终目的地。在目的地的最终地点准备底座，然后将单独的机器安装在底座上。由于各种装置构件(诸如燃气涡轮，发电机和起动器)的径向尺寸不同的，所以有时对底座设计处于各种不同的水平的机器支承表面。然后必须对齐、机械地连接和调谐旋转机器。整个过程非常耗时。
[0004]图1示意性地示出根据现有技术的已知的燃气涡轮功率发电机装置。装置(整体上标为I)包括燃气涡轮2、发电机3和辅助装备单元4，包括起动器。空气进气系统6布置在辅助装备单元4的上方，并且通过进入空气导管7连接到燃气涡轮2上。提供公共底座8，各个单独的旋转机器独立地安装在公共底座8上。


【发明内容】

[0005]根据实施例，提供一种可运输的燃气涡轮模块，其包括:支承至少燃气涡轮和驱动地连接到所述燃气涡轮上的负载的基板；包围所述燃气涡轮和所述负载且连接到所述基板上的结构；其中，所述燃气涡轮是重型燃气涡轮，其具有不小于80MW的额定功率，例如包括在80和150丽之间，以及优选地不小于100MW，例如介于100丽和150丽之间。
[0006]负载大体包括至少一个旋转机器，例如压缩机，诸如用于LNG应用的制冷压缩机。在优选实施例中，燃气涡轮驱动发电机。燃气涡轮和发电机单元通常被称为GTG模块，即，燃气涡轮发电机模块。
[0007]根据另一个实施例，提供一种可运输的燃气涡轮模块，其包括:支承至少燃气涡轮和驱动地连接到燃气涡轮上的负载(例如发电机)的基板；包围燃气涡轮和负载且连接到基板上的结构；其中，基板包括平行于燃气涡轮的旋转轴线的方向延伸的多个纵向梁，以及横向于所述旋转轴线延伸的多个横向梁，所述纵向梁和所述横向梁限定主要格栅结构，所述燃气涡轮和所述负载置于该主要格栅结构上。
[0008]基板有利地是由金属梁制成的可运输结构，例如对其进行焊接，形成整体的格栅结构。
[0009]在优选实施例中，燃气涡轮和发电机安装在基板上，它们之间设置有支承部件。例如，燃气涡轮可置于涡轮基板上，插在涡轮壳和模块的主基板之间。发电机可布置在发电机支承布置上。可对燃气涡轮和发电机中的一个或两者提供角调节部件，角调节部件布置和构造成调节燃气涡轮、发电机或它们两者的倾斜。角调节部件可包括置于燃气涡轮壳和/或发电机壳下方的球形衬垫。使用倾斜调节部件允许在运输到目的地的最终地点之后对机器进行重新对齐。在从架设和测试场处的底座上移除，运输和定位到最终目的地处的底座上的期间，容纳重型燃气涡轮、发电机、辅助设施所需的大型金属基板以及包围机器的结构可经受变形。角调节部件提供重新调节机器的可能性，使得其旋转轴重新对齐。
[0010]在特别有利的实施例中，燃气涡轮和负载置于一对所述纵向梁上。燃气涡轮和负载置于其上的该对纵向梁例如位于所述格栅结构中的中间位置上，形成基板或其一部分，至少一个外部纵向梁布置在所述成对纵向梁的各个侧部上，支承燃气涡轮和负载。因而获得格栅结构式基板，其能够容纳主要机器(燃气涡轮和负载，例如发电机、涡轮起动器)以及辅助设施，而且能够从底座架设和测试场提升起来，以及例如通过船运输，并且最终锚定到底座上，例如最终目的地处的钢筋混凝土底座。
[0011]使用若干个平行纵向梁(中间的纵向梁布置成用于支承主要机器)还允许有足够的空间将提升和移动的拖车置于模块下方，以提升和运输模块。
[0012]横向梁和纵向梁限定旋转机器布置在其上的基板的顶部平坦表面。中间的支承和连接结构或元件优选地布置在基板的顶部平坦表面和单独的旋转机器之间。这些结构或元件的高度使得机器布置成同轴。
[0013]在优选实施例中，横向梁和至少旋转机器置于其上的所述成对纵向梁具有基本相同的高度，并且限定基板的底部平坦表面，所述底部平坦表面形成模块在底座上的依靠表面。侧向纵向梁(即，布置在基板的侧部上的那些)可具有减小的竖向尺寸，即，减小的高度，以便降低基板的总成本和重量。
[0014]在一些实施例中，基板分成基板区段，所述基板区段沿平行于燃气涡轮的旋转轴线的方向与彼此对齐，并且彼此连接，形成刚性基板结构。因而获得通过连接(例如通过焊接)彼此相邻的几个这样的区段来具有较大的纵向尺寸的硬模块。
[0015]基板的主要格栅结构的横向梁具有对应于基板的宽度的长度。相反，各个纵向梁优选由沿着基板的纵向尺寸对齐(即，平行于燃气涡轮和负载的旋转轴线)的多个纵向梁部分或区段形成。各个纵向梁部分从连续地布置的横向梁中的第一横向梁延伸到第二横向梁。各个纵向梁的纵向梁部分可通过焊接到中间横向梁上来彼此连接。
[0016]基板的主要格栅结构具有基本长方形的网格。在基板的主要格栅结构的至少一些网格中，可提供辅助格栅结构。辅助格栅结构可由平行于主要格栅结构的横向梁的横向辅助梁形成，以及/或者由平行于主要格栅结构的纵向梁的纵向辅助梁形成。
[0017]在主要格栅结构的至少一些网格中，可布置支柱或撑杆。支柱可布置在平行于由主要格栅结构形成的平坦顶部表面的平面上。支柱优选相对于纵向梁和横向梁两者倾斜。
[0018]在一些实施例中，形成主要格栅结构的横向梁和纵向梁包括焊接到上部凸缘和下部凸缘上的中心腹板。
[0019]燃气涡轮可被约束到框架或涡轮基板上，涡轮基板继而被约束到燃气涡轮模块的主基板上。在一些实施例中，涡轮基板通过多个足部连接到模块的基板上。优选地，足部继而被约束到一对所述纵向梁上。可在涡轮基板和足部之间提供球形衬垫或其它对齐调节部件，以调节燃气涡轮相对于模块的基板的倾斜。在一些实施例中，可在燃气涡轮的下方提供辅助横向连接梁，从而沿横向连接燃气涡轮依靠在其上的一对纵向梁。
[0020]在一些实施例中，负载置于被约束到支承旋转机器的一对中间纵向梁上的支承件上。在一些实施例中，负载支承件平行于模块基板的主要格栅结构的横向梁延伸。可在负载和支承件之间提供球形衬垫或其它对齐调节部件。
[0021]根据不同的方面，本公开还涉及陆上燃气涡轮装置，特别是包括上面描述的燃气涡轮模块和底座的燃气涡轮动力装置。底座具有用于燃气涡轮模块的平坦支承表面。平坦支承表面是不连续的，并且底座平行于模块基板的纵向梁延伸的相邻柱基之间具有通道或空余空间。通道有利地布置和构造成插入提升和移动的拖车。在一些实施例中，底座具有外部侧壁或柱基排和至少一个中间壁或柱基排。当燃气涡轮和负载(例如发电机)支承在模块基板的一对相邻的纵向梁上时，该对纵向梁构造和布置成诸如依靠在内壁或柱基上。模块基板的横向梁依靠在内壁或柱基上，以及依靠在侧壁、柱基或柱基排上。在旋转机器置于其上的中间的一对纵向梁的侧向延伸的额外的外部纵向梁布置在侧壁或侧部柱基的顶部上。
[0022]在优选实施例中，柱基或壁包括凹部，凹部容纳灌浆在凹部中的垫板。垫板形成用于基板、特别是用于形成基板的主要格栅结构的横向梁和纵向梁的依靠表面。可通过灌浆在底座中且布置成连接到基板上的柱螺栓来实现基板沿竖向锚定在底座上。可也设想到基板水平地锚定到底座上。可借助于剪力键来获得水平锚定。剪力键可布置成以便还控制基板的热膨胀。在一些实施例中，可使用剪力键，其锁定基板沿一个方向的水平移动，并且允许基板例如由于热膨胀而沿垂直于第一方向的第二方向进行有限的水平移动。在一些实施例中，第一组剪力键可沿着纵向方向对齐，即，平行于长方形基板的长边、平行于安装在基板上的旋转机器的旋转轴线的方向。第一组剪力键可置于基板的中心线附近的中间位置上，即，在旋转机器位于其中的区域下方。可提供第二组剪力键，其根据横向方向对齐，即，根据垂直于燃气涡轮和负载的旋转轴线且平行于长方形基板的短边的方向。优选地，所述第一组和第二组剪力键的纵向对齐和横向对齐在基板的大致位于燃气涡轮下方的中心区域中交叉。
[0023]根据另一方面，本公开还涉及一种组装陆上燃气涡轮装置的方法，陆上燃气涡轮装置包括例如具有驱动负载(特别是例如发电机)的不小于80MW的额定功率的重型燃气涡轮，该方法包括以下步骤:
在架设和测试场上提供第一底座；
制造基板；
将所述基板锚定到所述第一底座上，所述第一底座形成基板依靠表面，其中，根据第一型式来布置锚定区域，以将所述基板锚定到所述底座上；
在所述基板上组装所述燃气涡轮、所述负载、辅助设施和包围所述燃气涡轮、所述负载和所述辅助设施的结构，从而形成模块，所述结构还有利地包括燃气涡轮组件；
测试燃气涡轮和负载；
从第一底座上移除模块； 将模块运输到最终目的地；
将模块锚定在第二底座上，所述第二底座形成基板依靠表面，其中，根据第二型式来布置第二锚定区域，以将所述基板锚定到所述底座上，所述第一型式至少部分地对应于所述第二型式。
[0024]可全速和无负载或全速和全负载(例如)的情况下测试燃气涡轮装置。
[0025]在运输到最终目的地以及将模块锚定在第二底座上之后，可调节旋转机器，即，燃气涡轮和负载，使得它们的旋转轴线基本同轴，即，它们的相互倾斜在容许的容差间隔之内。如果需要，可借助于上面提到的球形衬垫或其它倾斜调节部件，来调节所述燃气涡轮和所述负载中的一个、另一个或它们两者的倾斜。因而可考虑到和弥补在从架设和测试场处的第一底座上移除基板的期间，在运输期间，或者在最终目的地处将基板锚定到第二底座上的期间发生的基板变形。
[0026]使重型燃气涡轮装置模块化会缩短安装和起动装置所需的时间。可在架设和测试场全部测试重型燃气涡轮和由燃气涡轮提供功率的负载以及对模块提供的辅助设施，诸如启动马达、润滑系统、整个配线和电力设施、传感器和探测器、控制单元、燃料系统、冷却装置和其它设施。然后将仅需要在启动之前在最终目的地对模块进行少许调节。
[0027]因而使重型燃气涡轮、相关负载和设施模块化允许大大节约时间和人力。
[0028]以上简要描述阐述了本发明的各种实施例的特征，以便可更好地理解下面的详细描述，而且以便可更好地理解目前对现有技术的贡献。当然存在将在下文描述且将在所附权利要求中阐述的本发明的其它特征。在这方面，在详细说明本发明的若干实施例之前，要理解的是，本发明的各种实施例在其应用方面不局限于在以下描述中阐述或者在图中示出的结构的细节和构件的布置。本发明能够有其它实施例，而且能够用各种方式实践和执行本发明。还要理解的是，本文采用的措词和术语是为了描述，而不应被视为限制。
[0029]因而，本领域技术人员将理解，公开所基于的概念可容易地用作设计用于实现本发明的若干目的的其它结构、方法和/或系统的基础。因此重要的是，权利要求被视为包括这样的等效结构，只要它们不偏离本发明的精神和范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]将容易地获得本发明的公开的实施例的更完整的理解及其所附优点，因为通过参照以下详细描述并且结合附图来考虑，可更好地理解它们，其中:
图1示出根据现有技术的燃气涡轮发电机装置的示意性侧视图；
图2示出模块化燃气涡轮发电机布置的轴侧投影；
图3示出燃气涡轮和发电机安装在其上的图2的模块的基板的轴侧投影；
图4示出图3的基板的顶部平面图；
图5示出基板的主要构件的简明顶部平面图；
图6示出基板的底部轴侧投影；
图7示出根据图4的线VI1-VII的横截面图；
图8示出根据图4的线VII1-VIII的横截面图；
图9示出基板在其上依靠在底座上的底基和次底基布置的细节；
图10示出根据图9的线X-X的横截面图； 图11示出用图10中的XI指示的细节的放大图；
图12示出根据布置成将基板锚定在底座上的柱螺栓竖向平面的横截面图；
图13示出根据竖向平面的横截面图，竖向平面平行于支承发电机的球形衬垫布置的涡轮轴线；
图14示出根据图13的线XIV-XIV的视图；
图15示出燃气涡轮支承在基板上的侧视图；
图16示出用来水平地将基板锚定到底座上的剪力键的侧视图；以及图17示出根据图16的线XVI1-XVII的视图。

【具体实施方式】
[0031]示例性实施例的以下详细描述参照了附图。不同图中的相同参考标号识别相同或相似的元件。另外，图不必按比例绘制。以下详细描述也不限制本发明。本发明的范围而是由所附权利要求限定。
[0032]在说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的参照表示，关于实施例所描述的特定的特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因而，在说明书中的各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”不必引用相同实施例(一个或多个)。另外，可在一个或多个实施例中以任何适当的方式省略特定的特征、结构或特性。
[0033]图2示出根据本公开的一个实施例的燃气涡轮发电机装置的轴侧投影。图3示出轴侧投影，并且图4示出基板和布置在其上的主要旋转机器的顶部平面图。燃气涡轮发电机装置设计成模块(在图2和3中标为21)，并且置于底座23上。装置包括基板25，其支承燃气涡轮27，发电机29和辅助单元，诸如燃气涡轮起动器(未显示)，其在与发电机29相对的侧部上连接到燃气涡轮上。
[0034]基板25还支承包围结构33，在包围结构33内布置有辅助装置、设备和设施，诸如用于移动机器形成燃气涡轮系的起重机、空气入口单元、过滤器、消音器、燃料输送和控制系统、润滑系统等。这些设施对本领域技术人员是已知的，而且不在这里详细描述它们。燃气涡轮组件34也容纳在结构33中。
[0035]基板25设计成使得可在工厂制造基板25，运送到架设和测试地点，在那里将基板25与整个机器、辅助装备和包围结构33完全组装在一起。这使得整个装置是完全模块化的。在组装和测试之后，模块可运送到最终目的地，并且简单地锚定到在最终目的地提供的底座上，因而最大程度地减少启动装置所需的人工干预和时间。
[0036]在一些实施例中，燃气涡轮27是重型燃气涡轮，其产生80MW或更高的功率，例如具有介于80MW和150MW之间的额定功率。适当的重型燃气涡轮27的示例是从GEEPE (法国贝尔福)获得的MS9001E燃气涡轮可。另一个适当的重型燃气涡轮是MS7001EA，尤其是美国GE能源针对60Hz能源市场开发的。这些重型燃气涡轮设计成输送范围为80-140MW的机械功率。基板25的结构特别地设计成允许重型旋转机器(燃气涡轮27和发电机29)以及包围结构和其余设施组装在其上，允许测试它们，以及允许在测试之后不必拆下基板23的零件的情况下进行运送，以及允许实现运输目的。将在下面描述基板25的主要特征，特别参照图2至8。
[0037]如图2中显示的那样，优选地，燃烧气体排气布置置于主要模块21的侧面。这会减小模块21的总尺寸及其占地面积，即，基板25的尺寸。
[0038]根据一些示例性实施例，基板25具有复杂的格栅结构，包括主要格栅结构和辅助格栅结构。为了更好地理解模块化燃气涡轮发电机装置的主要特征，在图5中单独显示主要格栅结构重要构件，其中，移除了辅助格栅结构的元件。在图3、4和6中示出整个基板结构，图6是基板的底部的轴侧投影。
[0039]在一些实施例中，基板25的主要格栅结构由多个基板区段25A，25B、25C、25D、25E、25F组成，它们沿着基板25的纵向延伸部组装。纵向延伸部平行于布置在基板25上的同轴旋转机器(即，燃气涡轮27和发电机29)的旋转轴线。各个区段25A、25B、25C、25D、25E、25F包括两个横向梁41，横向梁41沿横向方向(即，基本垂直于燃气涡轮和发电机轴线)延伸跨过基板25的整个宽度。在各对横向梁41之间提供多个纵向梁部分43。在图中示出的示例性实施例中，四个纵向梁部分43布置在各对横向梁41之间。这四个纵向梁部分被标标为43A、43B、43C和43D。通过将各种基板区段25A、25B、25C、25D、25E、25F组装和焊接在一起，获得基板25的主要格栅结构，它由从基板的第一端延伸到第二端四个纵向梁组成。产生的纵向梁分别被标示为45A、45B、45C和45D。
[0040]横向梁41和梁部分43优选为H形或I形梁。由于其尺寸大，不是用热轧制造梁部分43和梁41，而是通过焊接到两个相对的凸缘上的中心腹板来形成梁部分43和梁41。
[0041]中间梁部分43B和43C和横向梁41具有相同的竖向尺寸，因而限定顶部平坦表面和底部平坦表面。在优选实施例中，一些基板区段25A、25B、25C、25D、25E、25F的纵向梁部分43A和43D具有较小的竖向尺寸，如可在图3中最佳地理解的那样。更特别地，在图中示出的示例性实施例中，基板25由六个区段25A、25B、25C、25D、25E、25F组成，并且四个第一区段25A、25B、25C、2?具有较小的纵向梁部分43A，43D。在未显示的其它实施例中，所有基板区段25A-25F的所有侧向梁部分43A、43D可具有减小的竖向尺寸。侧向纵向梁部分43A、43D布置成使得其顶部凸缘在公共的顶部平坦表面上。
[0042]例如像可从基板25和布置在其上的有关旋转机器的顶部平面图理解的那样，两个中间纵向梁45B、45C置于彼此附近，它们相隔一距离，使得旋转机器可支承在所述纵向梁 45B、45C 上。
[0043]更特别地，燃气涡轮27支承在燃气涡轮框架或燃气涡轮基板47上，燃气涡轮框架或燃气涡轮基板47继而安装在两个中间纵向梁45B、45C上，它们之间设置有足部49。可通过焊接来实现足部49和一侧上的燃气涡轮基板47和另一侧上的基板25之间的连接。由于这个布置，燃气涡轮的重量直接由中间纵向梁45B、45C支承。在一些布置中，辅助横向加强梁48位于燃气涡轮基板47下方，以提供刚性地面来对燃气涡轮基板47和模块基板25产生横向和/或纵向抑制。
[0044]在一些实施例中，发电机29安装在两个横向箱形支承51上。在优选实施例中，两个箱形支承延伸跨过两个中间纵向梁45B、45C的距离，并且例如通过焊接而锚定在其上。在图中示出的实施例中，两个箱形支承件沿纵向方向(即，平行于燃气涡轮轴线的方向)的距离对应于相应的基板区段25A、25B、25C、25D、25E、25F的宽度，使得箱形支承件51部分地将发电机的重量传递到横向梁41。
[0045]在图中示出的实施例中，中间纵向梁45B、45C没有定位成相对于基板25的中心线对称，而是比纵向梁4?更接近纵向梁45A。在其它实施例中，纵向梁45A-45D的布置可相对于基板25的中心线对称。
[0046]包围机器的结构33的立柱65在其中纵向梁部分43A-43D和横向梁41沿着基板25的纵向侧边缘彼此连接的节点处，焊接到基板25上。不详细描述结构33的布局。结构33的设计可取决于容纳在结构中的设施的类型及其布置而有所不同。
[0047]如可从图5中理解的那样，主要格栅结构的由纵向梁45A-4?和横向梁41形成的一些长方形网格设有支柱53、55，支柱53、55彼此焊接，并且/或者通过辅助加强板57 (在图4中显示，但在图5的简明顶部平面图中省略)焊接到由梁41和45A-4?形成的主要格栅结构上。支柱53、55在水平平面上加固整个基板25。在一些实施例中，在由横向梁41和纵向梁45沿着基板25的一条长边和它的两条短边形成的主要格栅结构的各个长方形网格中提供倾斜支柱53、55。在图中公开的实施例中，支柱布置在一个支承旋转机器27，29的中间纵向梁和相邻的侧部纵向梁(即，外部纵向梁45A)之间的主要格栅结构的长方形网格中。
[0048]辅助梁布置在由主要格栅结构形成的各个网格中，形成辅助格栅结构。辅助梁被标示为61、63，辅助梁61平行于梁41延伸，并且辅助梁63平行于纵向梁45A-4?延伸。不详细描述辅助梁61、63和从而形成的辅助格栅结构。其布置可取决于布置在结构33中的各种设施的布局改变。由辅助梁61、63形成的辅助格栅结构限定用于辅助装备的地板镶板的依靠结构。
[0049]横向梁41和至少中心纵向梁45B、45C形成依靠在底座23上的底部平坦表面。底座通常形成为浇铸钢筋混凝土的地下石块，其在地面上有一些延伸部。如可在图3、7和8中最佳地看到的那样，底座23形成水平平坦表面F，基板25置于该平坦表面F上。水平平坦表面F是不连续的。更特别地，平坦表面F被两个空余空间打断，空余空间在下面被称为“通道”纵向71、73。纵向通道71具有底部表面71B和侧表面71S。纵向通道73具有底部表面73B和侧表面73S。两个通道71和73将形成底座23的钢筋混凝土的石块分成两个侧壁或侧部柱基23A和一个中心壁或中心柱基23B，从而形成浇铸钢筋混凝土的地下石块的所述地面延伸部。地下石块的侧壁或延伸部23A可由两个柱基排取代或形成。
[0050]各个横向梁41的下部凸缘依靠在壁23A、23B的顶部表面上，从而形成三个区，在那里，各个横向梁41依靠在底座23上。两个中间纵向梁45B和45C的下部凸缘沿着基板25的纵向延伸部，接触中间壁23B的顶部表面，至少在燃气涡轮27和/或发电机29布置在其中的区域中。如将在后面描述的那样，模块不直接接触底座，而是借助于灌浆(grouted)到底座23的钢筋混凝土结构垫板和柱螺栓来支承在底座上。
[0051]如特别是在图7和8中显示的那样，使用“通道”71、73来在模块21的基板25下方引入提升和移动的拖车81。对拖车提供相应的轮子83和可沿竖向移动的提升板，例如通过液压或机械千斤顶(未显示)来操作提升板。如已经提到的那样，基板25和模块21的结构使得可在架设和测试场中组装和测试整个燃气涡轮发电机装置，然后将其运送到最终目的地。将在架设和测试场和模块化燃气涡轮发电机装置的最终目的地处提供基本相似的底座23。因而可在架设和测试场或地点处组装完整的模块，其中，基板25恰当地锚定到底座23上，并且可在例如全速度、无负载条件下测试该装置，其处于以最可能实现的方式表达和表示静态和动态“工作”行为两者的构造。可恰当地调节和调谐机器的各个部件。测试一旦完成，基板25将简单地从底座23上脱开，并且沿着安装在其上的机器、设施和结构33提升，并且借助于拖车81运输，例如用船运输到最终目的地。
[0052]在船上，模块将平放在临时底座上，临时底座具有再次类似于在最终目的地提供的那些的构造，因为将在架设和测试场和最终目的地处使用同类拖车。
[0053]这里，在架设和测试场使用的相同拖车81，或者在最终目的地提供的拖车，将用来提升模块，以及将模块从船运输到底座23上。由于两个地点(架设和测试场和最终目的地)中的底座是基本相同的，所以模块将在少许修复和检查之后就准备好启动。
[0054]基板25的上面描述的结构和底座23结构，其中“通道”71、73特别地设计成支承整个模块(包括重型燃气涡轮和有关发电机)，允许运输模块，基板仅有可忽略的弯曲变形，使得一旦装置重新位于最终目的地且恰当地锚定到底座23上，装置将基本准备好启动。
[0055]为此已经开发了特别高效的锚定布置，并且将在下面对其进行描述，参照图9至
12ο
[0056]在三个壁23Α、23Β的上表面中提供多个凹部，垫板位于其中，形成基板25的承载表面。凹部根据基板25的格栅结构来分布。例如，凹部可定位成沿着纵向梁45A-45D，并且特别地沿着中间纵向梁45B、45C，以及沿着横向梁41，优选在梁彼此交叉的节点处。在优选实施例中，凹部和垫板还位于布置在涡轮27下方的辅助横向梁48下方。
[0057]在图9至11中显示示例性凹部和有关垫板布置。在凹部(被标示为85)中布置和灌浆有子垫板87和垫板89。对子垫板87提供水平螺钉91。在将模块21置于底座23上之前，子垫板87和对应的垫板89定位在各个凹部85中且被校平，使得垫板的上表面是水平的。垫板和子垫板布置87、89之后灌浆在凹部85中，使得它固持在正确位置上。模块21然后借助于拖车81而传送到底座23上方，并且下降，依靠在垫板89上。用垫片(未显示)填充基板25和单独的垫板之间的由于基板25结构容差而引起的可能间隙。
[0058]在各个垫板87附近，柱螺栓93灌浆在形成于底座23的钢筋混凝土石块中的孔95中。基板25借助于螺母97而连接到柱螺栓93上，柱螺栓93延伸跨过在基板25中(例如在横向梁41或纵向梁45A-45D的下部凸缘99中)提供的贯通孔98。柱螺栓93沿竖向将基板25锚定到底座23上。
[0059]通常，柱螺栓93不设计成经受住水平剪切应力，并且因此不适合水平地将基板25锚定到底座23上。在图中示出的实施例中，另外在基板25的底部上提供剪力键，以水平地将基板25锚定到底座23上。有利地，剪力键的结构和布置是为了诸如控制基板25的热膨胀。实际上必须注意到的是，由于底座23和基板25之间的热梯度，基板25可在纵向和横向方向上经受热膨胀，所述膨胀不同于基板25锚定到其上的底座23的对应的热膨胀。
[0060]在图6中显不的基板25的仰视图中，显不了剪力键的一般布置。在这个实施例中，第一组剪力键94沿着基板25的纵向方向对齐，即，平行于长方形基板25的长边且平行于燃气涡轮27和发电机29的旋转轴线的方向。优选地，第一组剪力键94位于第二纵向梁45B和第三纵向梁45C之间。优选地，剪力键94位于两个平行纵向梁45B、45C中的一个或另一个附近，而非在它们之间居中。第二组剪力键96沿着平行于基板25的短边的横向线对齐，并且因此定向成相对于燃气涡轮27和发电机29的旋转轴线成90°。在图6中显示的实施例中，两组剪力键的两个对齐方向在燃气涡轮下方彼此交叉。优选地，剪力键彼此相同。它们可阻止基板25沿两个水平方向移动，或者使基板25沿一个水平方向有自由度，同时锁定基板25沿其它方向的移动，这取决于剪力键连如何接到形成基板25的梁上。
[0061]在图16和17中示出基板25和一个剪力键94之间的连接，并且将在下面对其进行描述。剪力键96以基本相同的方式连接到基板25上。
[0062]在示出的实施例中，剪力键94包括沿竖向布置的I形梁94A，I形梁94A灌浆在形成于底座23中的座部94B中。剪力键94进一步包括连接板块94C，连接板块94C焊接到I形梁94A的一个凸缘和连接板94D上。连接板94D固定到锚定凸缘94E上，锚定凸缘94E继而焊接到形成基板25的主要格栅结构(例如梁45B)的一个梁上。螺钉和螺母布置94G将连接板94D和锚定凸缘94E锁在一起。为了允许梁45B相对于灌浆在底座23中的梁94A水平地移动(例如由于热膨胀)，可对锚定凸缘94D提供沿平行于梁45B的方向伸长的槽口，螺钉94G穿过该槽口。由于这个布置，梁45B相对于剪力键94，根据箭头f45位移是可行的。
[0063]该布置使得剪力键94允许基板25平行于所述剪力键94的对齐(即，平行于涡轮27和发电机29的旋转轴线)受控制地位移。相反，剪力键96允许基板25平行于横向方向(即，定向成相对于燃气涡轮27和发电机29的旋转轴线成90°的方向)受控制地位移。其中两级剪力键彼此交叉的基板25的区域(即，在燃气涡轮27下方的区域)基本锁定到底座23上。
[0064]因此模块能够相对于底座23沿纵向方向和横向方向进行热膨胀，使基板25的中心保持基本固定。
[0065]为了避免在柱螺栓93上由于热膨胀而有应力以及基板25因此而水平地位移，柱螺栓93延伸通过其中的贯通孔98基本大于柱螺栓，并且/或者被开槽。
[0066]在一些实施例中，基板25的焊接钢结构也由于其尺寸而结构容差，该结构容差不允许达到旋转机器承载表面的平面度的期望水平。为此，一旦基板25定位在架设和测试场处的底座上，可对这些表面进行机械加工。
[0067]实际上在初始启动之前必须使形成旋转机系的旋转机的轴对齐，以便在将模块安装在底座上之后进行测试和运行。对齐不恰当可引起振动，最坏的情况是轴承过早失效。通过使驱动和传动装备正确地偏移，冷对齐会补偿运行的装备的热增长。偏移允许装备在正常运行条件下变得对齐。
[0068]当所有的传动系部件中心线(即，各种旋转机器(燃气涡轮、发电机、起动器)的旋转轴线)完全重合时，发生理想的全负载(热)对齐。意于的是将各个传动系部件的冷中心线定位成使得在全负载温度下，传动系的各个部件将移动到理想位置。
[0069]除了上述，虽然基板25的结构特别硬，布置在其上的旋转机器的重量和可能遇到的环境负载使得在将模块21从制造地点或架设和测试场运输到最终目的地的期间，基板25可能发生一些变形，最可能的情况是，甚至驱动装备与传动装备的相对位置也可能发生一些小变化，使得必须在最终目的地处安装之后重新对齐旋转机器。
[0070]为此，根据一些优选实施例，至少一个旋转机器，以及优选燃气涡轮和发电机两者都安装在基板25上，它们之间设置有球形衬垫。图13和14显示置于发电机29下方的球形衬垫布置。在一些实施例中，发电机的壳安装在两个箱形支承件51上，它们之间设置有布置在两个所述箱形支承51的端部处的四组球形衬垫。各组101球形衬垫包括例如三个球形衬垫103。球形衬垫插在下部板51A之间，例如形成有关箱形支承件51和上部发电机支承板105的组成部分。在优选实施例中，下部板5IA具有机械地加工在其上部表面上的浅通道107。各组中的三个球形衬垫103置于浅通道107中，并且部分地从中凸出。各个球形衬垫103在平面图中可为圆形或优选正方形或长方形，并且由两个构件103A和103B组成。构件103A接触浅通道107的底部，而构件103B则接触上部发电机支承板105。
[0071]两个构件103A、103B设有彼此接触的相应的凹形和凸形的球形表面。因而可独立于每一个球形衬垫103来调节各个上部构件103B相对于箱形支承件51倾斜。这允许各个上部发电机支承板105正确地定位，使得依靠在其上的发电机29将与燃气涡轮同轴。因而可通过简单地在球形衬垫和发电机壳之间添加全断面垫片，来抵销任何可能的位移发电机和燃气涡轮(例如由于在从架设和测试地点或架设和测试地点场运输到最终目的地的期间发生的不同的基板25变形)，没有在达到期望平面度方面失效的风险。
[0072]可在燃气涡轮27和基板25之间提供类似的球形衬垫布置。在图15中，示意性地显示插在燃气涡轮基板47和足部49之间的球形衬垫111。球形衬垫111设计和布置成使得可调节燃气涡轮基板47的倾斜，使得燃气涡轮27与发电机29同轴。
[0073]上面描述的模块化结构、以及特别是基板25和底座23的结构允许在制造地点或架设和测试场中组装燃气涡轮动力装置(包括重型涡轮和负载(诸如特别是发电机)的主框架)，在全速和无负载或全速和全负载的情况下测试燃气涡轮动力装置，以及通过海运和/或公路运输，燃气涡轮动力装置作为模块运输到最终目的地。为此，将在架设和测试场或制造地点构建第一底座23。将借助于柱螺栓93，把基板25组装和锚定在第一底座23和整个模块(包括旋转机器)上，将把辅助装置和设施安装在基板25上，包括包围燃气涡轮组件的外部结构33。将沿轴向对齐、调谐和测试机器。
[0074]模块一旦全部测试完成，可通过从柱螺栓93 (参见图12)上移除螺母，来从第一底座23上拆下模块。将使用拖车81来从第一底座23上提起模块，并且将其运输到例如船上，以通过海运运输到最终目的地。在那里，将借助于拖车81再次提起模块，并且将模块移动到第二底座23上面，第二底座23可与模块已经在架设和测试场或地点处在其上组装和测试的底座23相同或相似。两个底座23彼此相同不是必要的。两个底座充分相似，以确保相同模块的动态和静态行为就足够了。特别地，两者底座23必须具有用于驱动拖车81进出的表面通道，以及用于放置主要纵向梁45A-4?和横向梁41且用于通过上面描述的垫板和柱螺栓将所述梁锚定到底座上的依靠表面。
[0075]因此上面描述的结构允许使重型燃气涡轮模块化，以及允许运输重型燃气涡轮，从而减少在最终目的地组装和启动燃气涡轮装置的时间和成本。
[0076]虽然已经在图中显示以及在上面结合若干示例性实施例用特性和细节来全部描述了本文描述的主题的公开的实施例，但对本领域普通技术人员显而易见的将是，那些许多修改、变化和省略是可行的，而在实质上不偏离本文阐述的新颖的教导、原理和概念，以及所附权利要求中陈述的主题的优点。因此，公开的创新的恰当范围应当仅由所附权利要求的最宽解释确定，以便包含所有这样的修改、变化和省略。另外，可根据备选实施例来改变或重新排列任何过程或方法步骤的次序或顺序。
【权利要求】
1.一种可运输的燃气涡轮模块，其包括:支承至少燃气涡轮和驱动地连接到所述燃气涡轮上的负载的基板；包围所述燃气涡轮和所述负载且连接到所述基板上的结构； 其中，所述燃气涡轮是具有不小于80MW的额定功率的重型燃气涡轮； 其中，所述基板包括平行于所述燃气涡轮的旋转轴线的方向延伸的多个纵向梁，以及横向于所述旋转轴线延伸的多个横向梁；所述纵向梁和所述横向梁限定主要格栅结构，所述燃气涡轮和所述负载置于所述主要格栅结构上； 其中，所述燃气涡轮和所述负载置于一对所述纵向梁上； 并且其中，所述燃气涡轮被约束到涡轮基板，所述涡轮基板通过多个足部连接到所述模块的所述基板上，所述足部被约束到一对所述纵向梁。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述负载包括发电机。
3.根据权利要求1或2所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述燃气涡轮和所述负载置于其上的所述成对纵向梁位于所述主要格栅结构中的中间位置上，至少一个外部纵向梁布置在支承所述燃气涡轮和所述负载的所述成对纵向梁的各个侧部上。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述横向梁和所述纵向梁限定所述基板的顶部平坦表面。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述横向梁和至少所述成对纵向梁具有基本相同的高度，并且限定所述基板的底部平坦表面，所述底部平坦表面形成所述模块在底座上的依靠表面。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述基板分成基板区段，所述基板区段沿平行于所述燃气涡轮的所述旋转轴线的方向与彼此对齐，并且彼此连接，形成刚性基板结构。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，各个横向梁具有对应于所述基板的宽度的长度，并且各个纵向梁由沿着所述燃气涡轮的所述旋转轴线的所述方向对齐的多个纵向梁部分形成，各个纵向梁部分从相邻横向梁的第一横向梁延伸到第二横向梁，通过将所述纵向梁焊接到所述中间横向梁上，来使各个纵向梁的所述纵向梁部分彼此连接。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述主要格栅结构具有基本长方形网格，在所述网格中的至少一些中提供辅助格栅结构，所述辅助格栅结构由平行于所述主要格栅结构的所述横向梁延伸的横向辅助梁、以及平行于所述主要格栅结构的所述纵向梁的纵向辅助梁形成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述主要格栅结构具有基本长方形网格，在所述网格中的至少一些中布置支柱，所述支柱布置在平行于所述基板的平面上，并且相对于所述纵向梁和所述横向梁两者倾斜。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，形成所述主要格栅结构的所述横向梁和所述纵向梁各自包括焊接到上部凸缘和下部凸缘上的中心腹板。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述燃气涡轮模块包括在所述涡轮基板和所述足部之间的球形衬垫，其用于调节所述燃气涡轮相对于所述模块的所述基板的所述倾斜。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，在所述燃气涡轮辅助横向连接梁的下方提供沿横向连接的所述成对纵向梁，所述燃气涡轮依靠在所述成对纵向梁上。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮模块，其特征在于，所述负载置于被约束到一对中间纵向梁的支承件上，所述支承件平行于所述横向梁延伸。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮模块，其特征在于，在所述负载和所述支承件之间提供球形衬垫。
15.一种陆上燃气涡轮装置，其包括: 燃气涡轮模块，其包括:支承至少具有不小于80MW的额定功率的重型燃气涡轮和驱动地连接到所述燃气涡轮上的负载的基板；包围所述燃气涡轮和所述负载且连接到所述基板上的结构；以及 底座，所述底座具有用于所述燃气涡轮模块的平坦支承表面，所述平坦支承表面是不连续的，并且所述底座具有平行于所述纵向梁延伸的通道，所述通道布置和构造成插入提升和移动的拖车。
16.根据权利要求15所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述底座具有外部侧壁或柱基排和至少一个中间壁或柱基排，所述燃气涡轮和所述负载置于其上的所述成对纵向梁依靠在所述内壁上，并且所述横向梁依靠在所述内壁和所述侧壁或柱基排上。
17.根据权利要求15或16所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述壁包括凹部，所述凹部容纳灌浆在所述凹部中的垫板，所述垫板形成用于所述横向梁和所述纵向梁的依靠表面。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述底座包括灌浆在其中的柱螺栓，并且布置成连接到所述基板上。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述柱螺栓布置成围绕各个所述垫板。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述基板包括水平地将所述基板锚定到所述底座上的剪力键。
21.根据权利要求15至20中的任一项所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述燃气涡轮装置包括:第一组剪力键，其设计和布置成防止所述基板沿一个水平方向水平地位移，以及允许沿第二方向水平地位移；第二组剪力键，其设计和布置成防止沿所述第二方向水平地位移，以及允许沿所述第一方向水平地位移。
22.根据权利要求15至21中的任一项所述的燃气涡轮装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直，并且其中，所述第一方向和所述第二方向中的一个基本平行于所述燃气涡轮轴线。
23.—种组装陆上燃气涡轮装置的方法，所述陆上燃气涡轮装置包括重型燃气涡轮，所述重型燃气涡轮具有驱动负载的不小于80MW的额定功率，所述方法包括以下步骤: 在架设和测试场上提供第一底座； 制造基板； 将所述基板锚定到所述第一底座上，所述第一底座形成基板依靠表面，其中，根据第一型式来布置锚定区域，以将所述基板锚定到所述底座上； 在所述基板上组装所述燃气涡轮、所述负载、辅助设施和包围所述燃气涡轮的结构，从而形成模块，所述结构包括燃气涡轮组件； 测试所述燃气涡轮和所述负载； 从所述第一底座上移除所述模块； 将所述模块运输到最终目的地； 将所述模块锚定在第二底座上，所述第二底座形成基板依靠表面，其中，根据第二型式来布置第二锚定区域，以将所述基板锚定到所述第二底座上，所述第一型式至少部分地对应于所述第二型式； 其中，所述第一底座和所述第二底座具有用于插入提升和移动拖车的空余空间。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在全速、无负载的情况下测试所述燃气涡轮和所述负载。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其特征在于，在全速、全负载的情况下测试所述燃气涡轮和所述负载。
【文档编号】F16M5/00GK104471302SQ201380030058
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】詹科蒂 M., 卡韦尼 S. 申请人:诺沃皮尼奥内股份有限公司