ТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ РОТОРНУЮ МАШИНУ, И ТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ БАЛАНСИРОВОЧНЫЙ ГРУЗ Российский патент 2014 года по МПК F16F15/32 F01D5/02 G01M1/36 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Объект изобретения, описанный в данном документе, относится к балансировочным грузам для роторных машин.

[0002] В общем случае балансировочные грузы могут использоваться в роторных машинах, таких как газовые турбины, паровые турбины, генераторы и компрессоры. Балансировочные грузы могут применяться для балансировки вращающихся компонентов. Например, балансировочные грузы могут использоваться для снижения вибраций и/или для компенсации вращательных эффектов измененных или изъятых вращающихся компонентов, таких как изогнутый ротор или изъятые лопатки или бандажи. Балансировочные грузы могут быть размещены в различных положениях вдоль ротора, колеса или другого вращающегося компонента и могут быть отрегулированы на заводе и/или на месте работы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Из SU 385373 А1, 29.05.1973, известна установка, содержащая электрический генератор, ротор которого имеет продольные канавки (пазы) для установки в них расклинивающих приспособлений, содержащих также балансировочный груз, предназначенных для фиксирования и удержания содержимого паза (например, пазовой части обмотки генератора). Каждая канавка имеет основание и первые боковые наклонные стороны, сходящиеся друг к другу в направлении от основания с образованием проема, а расклинивающее приспособление располагается в указанной канавке и имеет корпус и вторые боковые наклонные стороны, сходящиеся друг к другу в указанном направлении от основания канавки. Расклинивающее приспособление, состоящее из верхней детали (клина с балансировочным грузом) и нижней детали (запирающей скобы с подпружинивающим элементом), может быть вставлено в канавку, после чего путем поворота клина вокруг оси поворота первые наклонные стороны клина вступают во взаимодействие со вторыми наклонными сторонами канавки, в результате чего происходит фиксирование расклинивающего приспособления в направлении оси поворота, и под действием подпружинивающего элемента запирающая скоба входит во взаимодействие с клином, предотвращая возможность дальнейшего поворота клина вокруг оси поворота и обеспечивая постоянное фиксированное положение клина относительно оси поворота. Таким образом, благодаря взаимодействию клина с подпружиненной запирающей скобой обеспечивается постоянный контакт наклонных сторон клина и канавки, посредством чего расклинивающее приспособление удерживается в канавке и не может выйти из нее самопроизвольно под действием центробежных сил, вибраций и т.п. Однако такой конструкции приспособления для удержания элемента (в частности, балансировочного груза) в канавке ротора присущ ряд недостатков. Прежде всего, конструкция удерживающего приспособления состоит из нескольких компонентов (клин-груз, запирающая скоба, подпружинивающий элемент), что приводит к удорожанию узла и усложнению установки его в канавке. Кроме того, для размещения дополнительных компонентов (запирающая скоба и подпружинивающий элемент) в теле ротора необходимо обеспечить дополнительное пространство, что приводит к усложнению профиля канавки и увеличению трудоемкости ее изготовления. Другой недостаток, весьма существенный при использовании такой конструкции в турбинных системах, состоит в потенциальной опасности более серьезных повреждений в случае аварии элементов проточного тракта, например рабочих лопаток, уплотнений, поскольку при возможном случайном высвобождении и выходе таких удерживающих приспособлений из канавок количество компонентов, которые попадут в проточный тракт, будет значительным.

[0004] Из US 6279420 В1, 28.08.2001, известен балансировочный груз для роторного компонента турбомашины, выполненный с возможностью закрепления в канавке роторного компонента и имеющий основание, ось поворота, проходящую от основания, и периферию, имеющую противоположные относительно оси поворота кулачковые поверхности. Тело балансировочного груза имеет верхнюю секцию в форме круглого цилиндра и нижнюю секцию, содержащую кулачковые поверхности и вертикальные боковые стенки. Соответственно, канавка выполнена с Т-образным профилем, причем нижняя, более широкая часть канавки имеет вертикальные боковые стенки и предназначена для взаимодействия с нижней секцией балансировочного груза, а верхняя, более узкая часть канавки вмещает верхнюю секцию балансировочного груза. Установку и закрепление балансировочного груза в такой канавке производят при помощи специального установочного инструмента, имеющего довольно сложную удлиненную конструкцию в виде нескольких круглых стержней с поперечной ручкой. Необходимость использования такого инструмента, причем в условиях тесного пространства, ограниченного компонентами турбомашины, является значительным недостатком, и было бы желательно разработать такую конструкцию балансировочного груза и канавки, которая позволяла бы обеспечивать более простую установку груза без применения специальных инструментов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованной конструкции балансировочного груза, предназначенного для установки в канавке вращающегося компонента роторной машины, обеспечивающей простую и быструю его установку в рабочее положение и устраняющей перечисленные выше недостатки известных конструкций.

[0006] Балансировочный груз выполнен в виде одной детали, что позволяет существенно упростить конструкцию, а также снизить потенциальную опасность повреждения элементов проточного тракта турбинной установки в случае аварии.

[0007] Ниже приведено краткое описание некоторых вариантов выполнения, соответствующих объему первоначально заявленного изобретения. Предполагается, что эти варианты выполнения не ограничивают объем заявленного изобретения, а лишь представляют возможные варианты данного изобретения в кратком изложении. Фактически изобретение может охватывать различные варианты, которые могут быть аналогичны нижеописанным вариантам выполнения или отличаться от них.

[0008] В первом варианте выполнения турбинная установка содержит роторную машину, которая содержит вращающийся компонент с канавкой, имеющей основание и пару наклонных сторон, сходящихся друг к другу в первом направлении от основания с образованием проема, и балансировочный груз, расположенный в указанной канавке и имеющий корпус, первую пару наклонных сторон, сходящихся друг к другу в первом направлении и разделенных первым расстоянием, и вторую пару наклонных сторон, сходящихся друг к другу в указанном первом направлении и разделенных вторым расстоянием, которое больше первого расстояния. Каждая сторона первой пары наклонных сторон балансировочного груза содержит плоский участок, обеспечивающий уменьшение расстояния между сторонами. Балансировочный груз выполнен с возможностью прохождения через указанный проем в канавку и поворота с обеспечением взаимодействия указанных наклонных сторон канавки со второй парой наклонных сторон балансировочного груза. Наличие паза с наклонными стенками позволяет уменьшить глубину канавки. Благодаря тому что балансировочный груз имеет пару плоских противоположных участков, возможна установка груза в канавке без использования специальных установочных инструментов.

[0009] Во втором варианте выполнения турбинная установка содержит балансировочный груз, выполненный с возможностью закрепления в канавке вращающегося компонента турбинного двигателя и имеющий заднюю поверхность, ось поворота, проходящую от задней поверхности, и периферию, имеющую противоположные относительно оси поворота кулачковые поверхности, которые по меньшей мере частично проходят в направлении от задней поверхности вдоль оси поворота под углом друг к другу. Балансировочный груз содержит первую пару противоположных плоских участков, разделенных первым расстоянием, и вторую пару противоположных наклонных сторон, разделенных вторым расстоянием, которое больше первого расстояния, при этом кулачковые поверхности расположены между сторонами и участками и проходят вокруг оси поворота. Противоположные стороны имеют углубленные участки, которые обеспечивают две контактные точки, контактирующие с канавкой. Кулачковые поверхности обеспечивают при повороте балансировочного груза вокруг оси поворота закрепление и удержание груза в канавке. Наличие двух контактных точек обеспечивает распределение давления (например, центробежной силы, возникающей при вращении компонента с канавкой), оказываемого грузом на наклонные стороны канавки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества данного изобретения станут более понятны после прочтения нижеследующего подробного описания, выполненного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых

[0011] фиг.1 изображает структурную схему варианта выполнения энергетической установки с комбинированным циклом, в которой могут использоваться балансировочные грузы,

[0012] фиг.2 изображает вид в разрезе варианта выполнения паровой турбины, показанной на фиг.1,

[0013] фиг.3 изображает вид в разрезе варианта выполнения одного из рабочих колес, показанных на фиг.2,

[0014] фиг.4 изображает вид в разрезе другого варианта выполнения одного из рабочих колес, показанных на фиг.2,

[0015] фиг.5 изображает вид в аксонометрии рабочего колеса с балансировочным грузом, изъятым из канавки в колесе,

[0016] фиг.6 изображает вид в аксонометрии колеса, показанного на фиг.5, со вставленным в канавку балансировочным грузом,

[0017] фиг.7 изображает вид колеса, показанного на фиг.6, в разрезе по линии 7-7,

[0018] фиг.8 изображает вид в аксонометрии колеса, показанного на фиг.5, с балансировочным грузом, повернутым в канавке,

[0019] фиг.9 изображает вид колеса, показанного на фиг.8, в разрезе по линии 9-9, и

[0020] фиг.10 изображает вид спереди колеса, показанного на фиг.5, изображающий другой вариант выполнения балансировочного груза, повернутого в канавке.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Ниже приведено описание одного или более конкретных вариантов выполнения. В попытке создания краткого описания этих вариантов выполнения в описании могут быть приведены не все признаки фактического варианта реализации. Следует понимать, что при разработке любого такого фактического варианта реализации, как и при любом инженерном или опытно-конструкторском проектировании, необходимо принять множество решений, определяемых конкретным вариантом реализации, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соблюдение системных и деловых ограничений, которые могут меняться от одного варианта реализации к другому. Кроме того, следует понимать, что такая опытно-конструкторская работа может быть сложной и трудоемкой, но тем не менее является обычным процессом при проектировании, изготовлении и производстве для специалистов в области техники, использующих преимущество данного изобретения.

[0022] При введении элементов различных вариантов выполнения данного изобретения подразумевается, что использование их названий в единственном числе и термина «указанный» означает наличие одного или более определяемых элементов. Подразумевается, что термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются включающими и означают, что возможно наличие дополнительных элементов, отличающихся от перечисленных.

[0023] Данное описание относится к балансировочным грузам для роторных машин, таких как газовые турбины, паровые турбины, ветряные турбины, гидротурбины, компрессоры и генераторы. В целом балансировочные грузы могут быть расположены во вращающихся компонентах указанных машин для обеспечения балансировки вращающихся компонентов во время работы. Балансировочные грузы могут иметь два комплекта противоположных сторон, разделенных кулачковыми поверхностями. Первый комплект противоположных сторон может быть разделен меньшей шириной, а второй комплект противоположных сторон может быть разделен большей шириной. Различные значения ширины могут обеспечивать возможность введения балансировочных грузов в любом месте вдоль канавки, выполненной во вращающемся компоненте. Например, канавка может иметь наклонные стороны, сходящиеся друг к другу с образованием проема, размер которого меньше размера основания канавки. Меньшая ширина балансировочного груза может быть приблизительно равна размеру проема канавки или быть меньше него. Соответственно, первый комплект противоположных сторон может быть выровнен относительно наклонных сторон для обеспечения введения балансировочного груза в канавку. После введения балансировочный груз может быть повернут в канавке приблизительно на 90° для выравнивания вторых противоположных сторон относительно наклонных сторон канавки. Вторые противоположные стороны могут в целом проходить в канавку за пределы проема с обеспечением удержания балансировочного груза в канавке. Соответственно, балансировочные грузы могут быть вставлены в канавку и установлены в ней в любом месте вдоль нее. То есть для обеспечения возможности введения балансировочных грузов не требуется выполнения отдельных проходов, отверстий или локальных соединительных элементов в местах вдоль канавки. Кроме того, вместо выполнения резьбовых отверстий для балансировочных грузов, вставляемых в специальные проходы (т.е. балансировочных грузов типа заглушки или задвижки), канавки могут быть выполнены механическим способом во вращающихся компонентах, что, в свою очередь, может сократить циклы и время механической обработки и/или производственные затраты.

[0024] Фиг.1 изображает структурную схему варианта выполнения энергетической установки 10 с комбинированным циклом, в которой могут использоваться балансировочные грузы. Указанная установка 10 может содержать газовую турбину 12, паровую турбину 14 и установку 16 теплоутилизационного парогенератора (ТУПГ). В газовой турбине 14 газ, например синтетический газ, может сжигаться с получением энергии в пределах «верхнего» цикла, или цикла Брайтона. Отработанный газ, выходящий из газовой турбины 14, может подаваться к установке 16 ТУПГ для производства пара в пределах «нижнего» цикла, или цикла Ренкина. В некоторых вариантах выполнения газовая турбина 12, паровая турбина 14 и установка 16 ТУПГ могут входить в состав единой силовой установки с комбинированным циклом газообразования.

[0025] Газовая турбина 12 обычно может сжигать топливо (например, жидкое и/или газовое топливо) для приведения в действие первой нагрузки 18, которая может представлять собой, например, электрогенератор для производства электроэнергии. Газовая турбина 12 может содержать турбину 20, устройство для сжигания или камеру 22 сгорания, а также компрессор 24. Отработанный газ из газовой турбины 20 может использоваться для генерации пара, подаваемого к паровой турбине 14 (через установку 16 ТУПГ) для приведения в действие второй нагрузки 28. Указанная вторая нагрузка 28 также может представлять собой электрогенератор для производства электроэнергии. Однако как первая, так и вторая нагрузки 18 и 28 могут быть нагрузками других типов, которые могут приводиться в действие с помощью газовой турбины 12 и паровой турбины 14. Кроме того, несмотря на то что газовая турбина 12 и паровая турбина 14 изображены приводящими в действие отдельные нагрузки 18 и 28, газовая турбина 12 и паровая турбина 14 также могут использоваться совместно для приведения в действие единой нагрузки через единый вал. В изображенном варианте выполнения турбина 14 может содержать одну секцию 30 низкого давления (СНД), одну секцию 32 среднего давления (ССД) и одну секцию 34 высокого давления (СВД). Однако конкретная конфигурация паровой турбины 14, а также газовой турбины 12, может определяться конкретным вариантом реализации и содержать любую комбинацию секций.

[0026] Установка 10 также содержит установку 16 ТУПГ, предназначенную для использования тепла, получаемого от газовой турбины 12, для генерации пара для паровой турбины 14. Установка 16 ТУПГ может содержать, среди прочего, такие компоненты, как испарители, подогреватели, нагреватели, перегреватели и терморегуляторы, используемые для генерации высокотемпературного пара высокого давления. Пар, производимый установкой 16 ТУПГ, может подаваться к секции 30 низкого давления, секции 32 среднего давления и секции 34 высокого давления паровой турбины 14 для генерации энергии. Отработанный пар из секции 30 низкого давления может направляться в конденсатор 36. Конденсат из конденсатора 36, в свою очередь, может направляться к установке 16 ТУПГ с помощью конденсатного насоса 38. В установке 16 ТУПГ конденсат может затем повторно нагреваться с получением пара для паровой турбины 14.

[0027] Для балансировки вращающихся компонентов в установке 10 с комбинированным циклом могут использоваться балансировочные грузы. Например, балансировочные грузы могут использоваться в газовой турбине 12, компрессоре 24, паровой турбине 14 и/или в установке 16 ТУПГ. В других вариантах выполнения балансировочные грузы могут использоваться в независимых роторных машинах. Например, балансировочные грузы могут использоваться в газовой турбине, паровой турбине, компрессоре или генераторе, которые являются частью установки простого цикла. Кроме того, балансировочные грузы могут использоваться в роторных машинах других типов, таких как ветряные турбины и гидротурбины.

[0028] Фиг.2 изображает вариант выполнения паровой турбины 14, которая содержит секцию 34 высокого давления, секцию 32 среднего давления и секцию 30 низкого давления, показанные на фиг.1. Паровая турбина 14 содержит основной паровпускной канал 40, в который может поступать пар, например, от установки 16 ТУПГ, показанной на фиг.1. Указанный пар может проходить через ряд ступеней 42. В целом каждая ступень 42 может содержать разнесенные по окружности лопатки, прикрепленные к колесу, охватывающему вал 44, который вращается вокруг оси 46. От секции 34 высокого давления пар может поступать в секцию 32 среднего давления и проходить через другой ряд ступеней 48, каждая из которых содержит разнесенные по окружности лопатки, прикрепленные к колесу, охватывающему вал 44. В некоторых вариантах выполнения пар может подвергаться нагреву перед поступлением в секцию 32 среднего давления.

[0029] Из секции 32 среднего давления пар может проходить к секции 30 низкого давления через перепускной трубопровод 50 и приемную коробку 52. В секции 30 низкого давления пар может проходить в противоположных осевых направлениях через ряд ступеней 54, каждая из которых содержит разнесенные по окружности лопатки, прикрепленные к колесу, охватывающему вал 56, который вращается вокруг оси 46. Вал 56 может иметь выступы 58, расположенные на его аксиально противоположных концах с обеспечением его присоединения к валу 44 на одном конце и присоединения к валу (не показан) генератора на другом конце. В некоторых вариантах выполнения балансировочные грузы могут быть выполнены на выступах 58 и/или на колесах в пределах ступеней 42, 48 и 54.

[0030] Фиг.3 изображает вид части одной из ступеней 54 низкого давления в разрезе по линии 3-3 на фиг.2. Колесо 62 может быть прикреплено к валу 56 и охватывать его. Несмотря на то что изображено лишь одно колесо 62, в некоторых вариантах выполнения вдоль вала 56 может быть расположено несколько разнесенных по оси (направление 66) колес 62. Каждое колесо 62 может проходить по периферии (направление 68) вокруг вала 56. От колеса 62 может радиально (направление 70) проходить ряд лопаток 64, которые могут быть разнесены по периферии 68 вокруг указанного колеса 62. Колесо 62 может иметь противоположные относительно осевого направления 66 поверхности 72 и 74, каждая из которых имеет канавку 76 для размещения балансировочных грузов 78. Канавки 76 могут проходить по периферии 68 полностью или частично вокруг колеса 62. Например, каждая канавка 76 может представлять собой одну непрерывную кольцевую канавку, проходящую на 360° вокруг вала 56, или каждая канавка 76 может содержать многочисленные короткие канавки, расположенные сегментообразно вокруг вала 56. Канавки 76 могут проходить в плане в целом параллельно радиальному направлению (например, канавка 76 на осевой поверхности 72), и/или канавки 76 могут быть расположены с наклоном относительно радиального направления (например, канавка 76 на осевой поверхности 74). Балансировочные грузы 78 могут быть расположены в различных местах по периферии 68 в области канавок 76. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения грузы 78 могут быть переустановлены, удалены или добавлены для балансировки колеса 62.

[0031] Фиг.4 изображает вид в разрезе другого варианта выполнения части ступени 54 низкого давления. Колесо 80 проходит по периферии 68 вокруг вала 56 и имеет осевые поверхности 72 и 74. Однако в этом варианте выполнения канавка 76 расположена на одной из поверхностей 72. Канавка 76 содержит один или более грузов 78. В других вариантах выполнения канавки 76 могут быть выполнены на одной из осевых поверхностей 72 и 74 или на обеих поверхностях 72 и 74. Кроме того, осевые поверхности 72 и 74 могут проходить параллельно радиальному направлению 70 или под различными углами к нему.

[0032] От вала 56 в радиальном направлении 70 также проходит роторный выступ 82. Как отмечено выше при рассмотрении фиг.2, указанный выступ 82 может использоваться для соединения вместе нескольких валов. Выступ 82 имеет канавки 76, которые проходят по периферии 68 вокруг вала 56. Несмотря на то что показана пара канавок 76, в выступе 82 может быть выполнено любое количество канавок 76. В канавках 76 может быть расположен один или более грузов 78, обеспечивающих балансировку вала 56. Как показано на чертеже, канавки 76 окружают вал 56 и имеют проемы, проходящие в радиальном направлении 70. Однако в других вариантах выполнения канавки могут окружать вал 56 и иметь проемы, проходящие в осевом направлении 66, например, подобно канавке 76, расположенной на колесе 80.

[0033] Фиг.5 изображает вид в аксонометрии колеса 62 с грузом 78 и канавкой 76. Канавка 76 имеет в целом плоское основание 84, окруженное парой наклонных сторон 86, которые сходятся друг к другу от основания 84. В некоторых вариантах выполнения наклонные стороны 86 могут сходиться друг к другу под углами, составляющими по меньшей мере приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90°. Вдоль проходящей наружу в радиальном направлении 70 части основания 84 по периферии 68 проходит паз 88. Однако в других вариантах выполнения паз 88 может быть расположен вдоль части основания 84, проходящей в радиальном направлении 70 внутрь. Основание 84 может иметь ширину 90, которая является в целом постоянной по периферии колеса 62. Наклонные стороны 86 проходят в осевом направлении 66 наружу от основания 84 и сходятся друг к другу с образованием проема канавки 76, имеющего ширину 92. Ширина 92 может быть меньше ширины 90 и может быть в целом постоянной по всей периферии колеса 62. Более конкретно, в области канавки 76 отсутствуют проемы для доступа, имеющие больший размер. Грузы 78 введены в канавку 76 через проем, образованный наклонными сторонами 86.

[0034] Фиг.5 также изображает груз 78, изъятый из колеса 62 и канавки 76. Балансировочный груз 78 может иметь асимметричную периферию, проходящую вокруг оси поворота (направление 66). В частности, груз 78 имеет пару противоположных сторон 94, каждая из которых имеет плоский участок 96, обеспечивающий уменьшение расстояния 98 между сторонами 94. Указанное расстояние 98 может быть приблизительно равно ширине 92 проема или быть несколько меньше нее. Соответственно, груз 78 может быть вставлен в канавку 76 через проем с расположением плоских участков 96 смежно с наклонными сторонами 86.

[0035] Балансировочный груз 78 также имеет другую пару противоположных сторон 100, расположенных между сторонами 94 и проходящих в целом перпендикулярно к ним. Каждая сторона 100 может быть наклонена под углом, соответствующим наклонным сторонам 86 канавки 76. Стороны 100 могут быть разнесены на расстояние 101, которое превышает расстояние 98, разделяющее стороны 94. В некоторых вариантах выполнения наклонные стороны 100 могут сходиться друг к другу от задней поверхности 102 груза 78 под углами, составляющими по меньшей мере приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90°. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения наклонные стороны 100 также могут иметь наклоненный в обратную сторону участок, на котором они сходятся друг к другу в противоположном направлении (например, по направлению к задней поверхности 102). Однако в других вариантах выполнения наклонные стороны 100 могут сходиться только в направлении от задней поверхности 102.

[0036] Груз 78 может быть вставлен в канавку 76, когда наклонные стороны 100 расположены в целом перпендикулярно наклонным сторонам 86 канавки 76. После введения груза 78 в канавку 76 груз 78 может быть повернут приблизительно на 90° в периферическом направлении 68 с обеспечением расположения сторон 100 смежно с наклонными сторонами 86 канавки 76. После поворота стороны 100 могут быть в целом параллельны наклонным сторонам 86 канавки 76. Расстояние 101 между сторонами 100 может быть несколько меньше ширины основания 90, но больше ширины 92 проема, что обеспечивает закрепление груза 78 в канавке 76 после поворота.

[0037] Груз 78 также имеет переднюю поверхность 104, расположенную напротив задней поверхности 102. При введении в канавку 76 задняя поверхность 102 может быть расположена смежно с основанием 84, а передняя поверхность 104 может выступать из канавки 76. На передней поверхности 104 выполнен центральный проход 106, окруженный парой отверстий 108. В некоторых вариантах выполнения центральный проход 106 и отверстия 108 могут быть резьбовыми для обеспечения вмещения установочных винтов и/или введения инструмента для установки и/или закрепления груза 78 в канавке 76.

[0038] Фиг.6 изображает груз 78 после его введения в канавку 76. В некоторых вариантах выполнения груз 78 может быть введен в канавку 76 вручную, тогда как в других вариантах выполнения для облегчения введения груза 78 в канавку 76 и/или его поворота в ней в центральный проход 106 может быть введен установочный инструмент, например резьбовой стержень. При введении основание 102 груза 78 может опираться на основание 84 канавки 76, а противоположные плоские участки 96 могут быть расположены смежно с наклонными сторонами 86 канавки 76. Плоские участки 96 могут быть разделены шириной 98, которая приблизительно равна расстоянию 92, разделяющему наклонные стороны 86, или несколько меньше него. Меньшая ширина 98 может обеспечить возможность введения груза 78 в канавку 76 при выравнивании плоских участков 96 относительно наклонных сторон 86.

[0039] После введения груз 78 может быть повернут приблизительно на 90° в периферическом направлении 68 с обеспечением расположения сторон 100 смежно с наклонными сторонами 86. Каждая из противоположных сторон 100 имеет кулачковую поверхность 110, которая наклонена в периферическом направлении 68 относительно оси поворота (направление 66). Кулачковые поверхности 110 могут иметь закругленные углы, расположенные в целом напротив друг друга между сторонами 100 и 96. Кроме того, кулачковые поверхности 110 могут быть наклонены в направлении, в целом перпендикулярном оси поворота (направление 66). Кулачковые поверхности 110 могут способствовать повороту груза 78 в канавке 76. Например, груз 78 может быть повернут вдоль кулачковых поверхностей 110 приблизительно на 90° относительно оси поворота (направление 66).

[0040] Кулачковые поверхности 110 также могут быть наклонены под углом, соответствующим уклону противоположных сторон 100. В некоторых вариантах выполнения уклон противоположных сторон 100 может плавно переходить в кулачковые поверхности 110. То есть кулачковые поверхности 110 могут быть наклонены от задней поверхности 102 друг к другу под углом, приблизительно равным углам, под которыми наклонные стороны 100 сходятся друг к другу. В некоторых вариантах выполнения кулачковые поверхности 110 могут сходиться друг к другу от задней поверхности 102 (и по направлению к передней поверхности 104) под углами, составляющими по меньшей мере приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90°.

[0041] Фиг.7 изображает вид в разрезе по линии 7-7, показывающий груз 78, вставленный в канавку 76, до выполнения поворота. Задняя поверхность 102 груза 78 может опираться на основание 84 канавки 76. Плоские участки 96 расположены смежно с наклонными сторонами 86 с образованием свободных промежутков 112 между указанными участками 96 и сторонами 86. Плоские участки 96 разнесены на расстояние 98, которое приблизительно равно ширине 100 между наклонными сторонами 94 или несколько меньше нее. После поворота свободные промежутки 112 могут быть уменьшены вследствие большей ширины 101 между противоположными сторонами 100, показанной на фиг.6.

[0042] Фиг.8 изображает груз 78 после поворота в канавке 76. Противоположные стороны 100 проходят в канавку 76 в радиальном направлении 70 с обеспечением приближения к наклонным сторонам 86 и/или контакта с ними. Противоположные стороны 100 разделены шириной 101, которая превышает ширину 92 проема канавки 76 и может служить для удержания груза 78 в канавке 76. Например, груз 78 может удерживаться в канавке 76 благодаря посадке со сжатием или с натягом, при которой противоположные стороны 100 сопряжены с наклонными сторонами 86.

[0043] Кроме того, после поворота груз 78 может быть закреплен в канавке 76 путем введения в отверстия 108 крепежных средств, например установочных винтов 114А и 114В. Установочные винты 114А и 114В могут иметь резьбу 116, выполненную с обеспечением сопряжения с резьбой в отверстиях 108. Винты 114А и 114В также могут содержать элемент 118 взаимодействия, например шестигранный шлиц в головке, паз, гнездо, шлиц под шестигранный ключ, крестообразный шлиц или аналогичные элементы для вмещения дополнительного инструмента, например шестигранного ключа, торцевого ключа, отвертки или аналогичного инструмента, предназначенного для введения винтов 114А и 114В в отверстие 108. Установочные винты 114А и 114В могут иметь зазубренную или зубчатую нижнюю часть 120, расположенную напротив элемента 118 и предназначенную для врезания в основание 84 канавки 76 или паз 88 в канавке 76 или для взаимодействия с ним. Вместо использования установочных винтов 114А и 114В или в дополнение к этому груз 78 может быть соединен с канавкой 76 путем обжатия. Например, груз 78 и канавка 76 могут быть обжаты в положениях 122 с обеспечением деформации поверхности груза 78 и/или канавки 76 для прикрепления канавки 76 и груза 78 друг к другу. Однако в других вариантах выполнения груз 78 может быть закреплен в канавке 76 без выполнения обжатия. Кроме того, груз 78 может удерживаться на месте с помощью любой комбинации обжатия, применения установочных винтов 114А и 114В и/или посадки с натягом.

[0044] Фиг.9 изображает вид в разрезе по линии 9-9, показывающий груз 78, вставленный в канавку 76, после поворота. Противоположные стороны 100 расположены смежно с наклонными сторонами 86 канавки 76. Как видно из сравнения фиг.7 и 9, после поворота стороны 100 груза 78 проходят радиально (направление 70) в канавку 76 с обеспечением сокращения промежутков 112, показанных на фиг.7, до меньших промежутков 124. Верхний установочный винт 114А проходит в паз 88, выполненный в канавке 76. Винт 114А может препятствовать дальнейшему повороту и/или обратному повороту груза 78 в канавке 76. Нижний установочный винт 114 В контактирует с основанием 84 канавки 76. В частности, зубчатая нижняя часть 120, показанная на фиг.8, может взаимодействовать с основанием 84 с обеспечением подъема или смещения задней поверхности 102 груза 78 от основания 84 канавки 76. Однако в других вариантах выполнения задняя поверхность 102 может быть расположена вплотную к основанию 84. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения паз 88 может отсутствовать, а оба установочных винта 114А и 114В могут взаимодействовать с основанием 84 канавки 76. Более того, в других вариантах выполнения паз 88 может быть расположен вдоль части канавки 76, которая в целом выровнена относительно винта 114В. В этих вариантах выполнения винт 114В может проходить в паз 88, тогда как другой винт 114А взаимодействует с основанием 84.

[0045] Фиг.10 изображает вид спереди другого варианта выполнения груза 78, вставленного в канавку 76 и повернутого в ней. Балансировочный груз 78 в целом аналогичен грузу 78, описанному выше со ссылкой на фиг.5-9. Однако противоположные стороны 100 имеют углубленные участки 126 в целом вогнутой формы. Углубленные участки 126 обеспечивают две контактные точки 128 для каждой стороны 100, контактирующие с наклонными сторонами 86. Две контактные точки 128 могут распределять давление (например, центробежную силу, возникающую при вращении колеса 62), оказываемое грузом 78 на наклонные стороны 86. В других вариантах выполнения на одной из противоположных сторон 100 или на обеих сторонах 100 может быть выполнено несколько углубленных участков 126.

[0046] Относительные формы, размеры и геометрические параметры груза 78 и канавки 76 показаны исключительно в качестве примера и не должны считаться ограничивающими. Например, углы наклонных сторон 100 груза 78 и/или углы наклонных сторон 86 канавки 76, могут изменяться в диапазоне по меньшей мере приблизительно от 1° до 90°. В другом примере может изменяться кривизна кулачковых поверхностей 110. Кроме того, относительные размеры паза 88, свободных промежутков 112 и 124, канавки 76 и груза 78 могут изменяться в зависимости от таких факторов, к которым, среди прочего, относятся тип используемого вращающегося компонента, тип роторной машины, рабочая мощность, часы эксплуатации. Кроме того, несмотря на то что канавки 76 показаны на фиг.5-10 применительно к турбинному колесу 62, аналогичные особенности могут иметь место при использовании канавок 76 в других вращающихся компонентах, таких как роторный выступ 82, показанный на фиг.4

[0047] В предложенном описании примеры, в том числе предпочтительный вариант выполнения, используются для раскрытия данного изобретения, а также для обеспечения возможности реализации изобретения на практике, включая изготовление и использование любых устройств и установок и осуществление любых соответствующих или предусмотренных способов, любым специалистом. Объем правовой охраны изобретения определен формулой изобретения и может охватывать другие примеры, очевидные специалистам в данной области техники. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в рамках объема формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы, или конструктивные элементы, незначительно отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы.

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

10 установка с комбинированным циклом

12 газовая турбина

14 паровая турбина

16 установка теплоутилизационного парогенератора (ТУПГ)

18 первая нагрузка

20 турбина

22 камера сгорания

24 компрессор

26 отработанный газ

28 вторая нагрузка

30 секция низкого давления (СНД)

32 секция среднего давления (ССД)

34 секция высокого давления (СВД)

36 конденсатор

38 насос

40 паровпускной канал

42 ступени

44 вал

46 ось

48 ступени

50 перепускной трубопровод

52 приемная коробка

54 ступени

56 вал

58 выступы

62 колесо

64 лопатка

66 осевое направление

68 периферическое направление

70 радиальное направление

72 поверхность

74 поверхность

76 канавка

78 балансировочный груз

80 колесо

82 роторный выступ

84 основание

86 наклонные стороны

88 паз

90 ширина (основания)

92 ширина

94 стороны

96 плоские участки

98 ширина

100 стороны

101 ширина

102 задняя поверхность

104 передняя поверхность

106 центральный проход

108 отверстия

110 кулачковые поверхности

112 свободные промежутки

114 винты

116 резьба

118 верхняя часть

120 нижняя часть

122 положения обжатия

124 свободные промежутки

126 углубленные участки

128 контактные точки

Турбинная установка содержит роторную машину (12, 14, 24) и балансировочный груз (78). Роторная машина содержит вращающийся компонент (62) с канавкой (76), имеющей основание (84) и пару наклонных сторон (86), сходящихся друг к другу в первом направлении (66) от основания (84) с образованием проема (92). Балансировочный груз (78) расположен в указанной канавке (76) и имеет корпус, первую пару наклонных сторон (94), сходящихся друг к другу в первом направлении и разделенных первым расстоянием (98), и вторую пару наклонных сторон (100), сходящихся друг к другу в указанном первом направлении (66) и разделенных вторым расстоянием (101), которое больше первого расстояния (98). Каждая сторона первой пары наклонных сторон балансировочного груза содержит плоский участок (96), обеспечивающий уменьшение расстояния (98) между сторонами (94). Балансировочный груз выполнен с возможностью прохождения через указанный проем в канавку (76) и поворота с обеспечением взаимодействия указанных наклонных сторон (86) канавки со второй парой наклонных сторон (100) балансировочного груза. Достигается упрощение конструкции канавки и установки балансировочного груза в канавке и его закрепления поворотом. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Турбинная установка, содержащая
роторную машину (12, 14, 24), которая содержит
вращающийся компонент (62) с канавкой (76), имеющей основание (84) и пару наклонных сторон (86), сходящихся друг к другу в первом направлении (66) от основания (84) с образованием проема (92), и
балансировочный груз (78), расположенный в указанной канавке (76) и имеющий корпус, первую пару наклонных сторон (94), сходящихся друг к другу в первом направлении и разделенных первым расстоянием (98), и вторую пару наклонных сторон (100), сходящихся друг к другу в указанном первом направлении (66) и разделенных вторым расстоянием (101), которое больше первого расстояния (98),
причем каждая сторона первой пары наклонных сторон балансировочного груза содержит плоский участок (96), обеспечивающий уменьшение расстояния (98) между сторонами (94),
при этом балансировочный груз выполнен с возможностью прохождения через указанный проем в канавку (76) и поворота с обеспечением взаимодействия указанных наклонных сторон (86) канавки со второй парой наклонных сторон (100) балансировочного груза.

2. Установка по п.1, в которой балансировочный груз (78) имеет противоположные кулачковые поверхности (110), проходящие вокруг оси поворота балансировочного груза (78) и выполненные с обеспечением возможности поворота вторых наклонных сторон (100) из первого положения, в котором эти стороны в целом перпендикулярны наклонным сторонам (86) канавки, во второе положение, в котором они в целом параллельны наклонным сторонам (86) канавки.

3. Установка по п.1, в которой первое расстояние (98) меньше ширины проема (92) и второго расстояния (101).

4. Установка по п.1, в которой корпус балансировочного груза имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие (108), выполненное с возможностью размещения крепежного средства (114) для закрепления балансировочного груза (78) в канавке (76).

5. Установка по п.4, содержащая крепежное средство (114), расположенное в указанном отверстии (108) с обеспечением размещения задней поверхности (102) балансировочного груза (78) с отступом от основания (84) канавки (76).

6. Установка по п.4, в которой канавка (76) имеет паз (88), расположенный на основании (84) и выполненный с возможностью размещения крепежного средства (114) для предотвращения поворота балансировочного груза (78).

7. Установка по п.1, в которой балансировочный груз (78) закреплен в канавке (76) без выполнения обжатия.

8. Установка по п.1, в которой проем (92) имеет постоянную ширину на всем протяжении канавки (76).

9. Турбинная установка, содержащая
балансировочный груз (78), выполненный с возможностью закрепления в канавке (76) вращающегося компонента (62) турбинного двигателя (12, 14) и имеющий заднюю поверхность (102), ось поворота, проходящую от задней поверхности, и периферию, имеющую противоположные относительно оси поворота кулачковые поверхности (110), которые по меньшей мере частично проходят в направлении от задней поверхности (102) вдоль оси поворота под углом друг к другу,
причем балансировочный груз содержит первую пару противоположных плоских участков (96), разделенных первым расстоянием, и вторую пару противоположных наклонных сторон (100), разделенных вторым расстоянием (101), которое больше первого расстояния (98), при этом кулачковые поверхности (110) расположены между сторонами (100) и участками (96) и проходят вокруг оси поворота,
причем противоположные стороны (100) имеют углубленные участки (126), которые обеспечивают две контактные точки (128), контактирующие с канавкой (76).