ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕХАНИЗМОВ Российский патент 2018 года по МПК F01D25/28 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Газовые турбины обычно используются для привода генераторов для выработки электроэнергии или для привода технологического оборудования, такого как турбокомпрессоры или насосы. В некоторых приложениях, таких как морские приложения, газовая турбина и приводной(ые) компонент(ы) могут быть смонтированы вместе на опорной конструкции или раме, которая обычно упоминается как опорная плита, таким образом, чтобы газовую турбину и приводной(ые) компонент(ы) можно было смонтировать и демонтировать как единое целое в месте эксплуатации (например, на нефтяной платформе или плавучей системе нефтедобычи, хранения и выгрузки (FPSO)).

[0002] В морских приложениях опорная конструкция обычно монтируется на палубе буровой установки, платформы или судна. Палуба может испытывать крутильные колебания под воздействием волн или другой вибрации и механических напряжений, которые могут передаваться опорной конструкции, установленной на ней. Кроме того, во время эксплуатации может возникать крутящий момент между газовой турбиной и приводным(и) компонентом(ами). Опорная конструкция может поддерживать соосность соответствующих валов газовой турбины и приводного(ых) компонента(ов) тогда, когда к газовой турбине и приводному(ым) компоненту(ам) прикладываются различные нагрузки от воздействия окружающей среды и технологические нагрузки.

[0003] Для того, чтобы поглотить крутящий момент и другие нагрузки от воздействия окружающей среды и технологические нагрузки, прикладываемые к газовой турбине и приводному(ым) компоненту(ам), опорная конструкция обычно формируется из круглых или двутавровых балочных опорных элементов. Соответствующие формы таких опорных элементов, как правило, приводят к созданию опорной конструкции, которая является чрезмерно тяжелой и подвержена деформации под действием собственного веса при транспортировке, которая может привести к несоосности и перекосу соответствующих валов газовой турбины и приводного(ых) компонента(ов). Кроме того, соответствующие формы таких опорных элементов, как правило, требуют использования узлов сопряжения сложной формы для усиления или сопряжения между конструктивными элементами.

[0004] Таким образом, существует потребность в более легкой опорной конструкции, способной повысить устойчивость к нагрузкам от воздействия окружающей среды и технологическим нагрузкам, прикладываемым к газовой турбине и приводному(ым) компоненту(ам), и дополнительно имеющей опорные элементы, соединенные друг с другом через простые прямоугольные узлы сопряжения.

Сущность изобретения

[0005] Варианты осуществления раскрытия позволяют обеспечить опорную конструкцию для вращающихся механизмов. Опорная конструкция может включать в себя первый основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось и квадратное поперечное сечение, и второй основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось и квадратное поперечное сечение. Второй основной полый опорный элемент может быть соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось второго основного полого опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента. Опорная конструкция может также включать в себя множество вторичных опорных элементов, каждый из которых соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом и выполнен с возможностью поддержки вращающихся механизмов, расположенных на опорной конструкции.

[0006] Варианты осуществления раскрытия могут дополнительно предусматривать несущую раму для газовой турбины и одного или более приводных компонентов. Несущая рама может включать в себя первый основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось и первую монтажную конструкцию, расположенную вблизи его концевого участка, причем первый основной полый опорный элемент дополнительно имеет квадратное поперечное сечение. Несущая рама может также включать в себя второй основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось, вторую монтажную конструкцию, примыкающую к его концевому участку, и третью монтажную конструкцию, примыкающую к его противоположному концевому участку, таким образом, чтобы первая монтажная конструкция, вторая монтажная конструкция и третья монтажная конструкция располагались в равнобедренной треугольной конфигурации. Второй основной полый опорный элемент может дополнительно иметь квадратное поперечное сечение и может быть соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось второго основного полого опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента. Несущая рама может дополнительно включать в себя множество полых вторичных опорных элементов, причем каждый полый вторичный опорный элемент имеет продольную ось и соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось полого вторичного опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента. Каждый полый вторичный опорный элемент может иметь квадратное поперечное сечение, и его можно выполнить с возможностью поддержки газовой турбины или одного или более приводных компонентов, расположенных на несущей раме.

[0007] Варианты осуществления раскрытия могут дополнительно предусматривать монтажную систему для газовой турбины и одного или более приводных компонентов. Монтажная система может включать в себя несущую раму, включающую в себя первый основной полый опорный элемент, имеющий квадратное поперечное сечение, и второй основной полый опорный элемент, имеющий квадратное поперечное сечение и соединенный с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы первый основной полый опорный элемент и второй основной полый опорный элемент были расположены крестообразно. Несущая рама может также включать в себя множество полых вторичных опорных элементов, имеющих квадратное поперечное сечение. Каждый полый вторичный опорный элемент может быть соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом и выполнен с возможностью поддержки газовой турбины или одного или более приводных компонентов, расположенных на несущей раме. Несущая рама может также включать в себя множество монтажных конструкций, включающих в себя первую монтажную конструкцию, расположенную на первом основном полом опорном элементе, вторую монтажную конструкцию, расположенную рядом с концевым участком второго основного полого опорного элемента, и третью монтажную конструкцию, расположенную рядом с противоположным концевым участком второго основного полого опорного элемента. Первая монтажная конструкция, вторая монтажная конструкция и третья монтажная конструкция могут быть расположены в равнобедренной треугольной конфигурации и выполнены с возможностью балансировки веса газовой турбины и одного или более приводных компонентов. Монтажная конструкция может также включать в себя множество демпферных опор, выполненных с возможностью монтажа опорной конструкции на опорном основании, причем соответствующие демпферные опоры из множества демпферных опор соединены с первой монтажной конструкцией, второй монтажной конструкцией и третьей монтажной конструкцией.

Краткое описание чертежей

[0008] Настоящее раскрытие будет более понятно из последующего подробного описания после прочтения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует подчеркнуть, что в соответствии с общепринятой в данной отрасли практики различные особенности не изображены в масштабе. Фактически, размеры различных особенностей могут быть произвольно увеличены или уменьшены для ясности обсуждения.

[0009] На фиг.1 показан перспективный вид газовой турбины функционально присоединенной к множеству приводных компонентов, причем газовая турбина и множество приводных компонентов установлены на опорной конструкции, прикрепленной к опорному основанию в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

[0010] На фиг.2A показан перспективный вид сверху опорной конструкции, показанной на фиг.1, в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

[0011] На фиг.2B показан перспективный вид снизу опорной конструкции, показанной на фиг.1, в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

[0012] На фиг.2C показан вид сбоку опорной конструкции (фиг.1) в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

[0013] На фиг.2D показан вид спереди опорной конструкции (фиг.1) в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

Подробное описание изобретения

[0014] Следует понимать, что в приведенном ниже раскрытии описано несколько примерных вариантов осуществления для реализации различных признаков, конструкций или функций изобретения. Примерные варианты осуществления компонентов, компоновок и конфигураций описаны ниже для упрощения понимания настоящего раскрытия; однако эти примерные варианты осуществления представлены только в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема изобретения. Кроме того, в настоящем раскрытии могут повторяться цифровые и/или буквенные ссылочные позиции в различных примерных вариантах осуществления и на приведенных здесь чертежах. Данное повторение имеет целью упрощение и придание ясности изложению и само не диктует взаимосвязи между различными примерными вариантами осуществления и/или конфигурациями, обсуждаемыми на различных фигурах. Более того, образование первого признака поверх или на втором признаке в последующем описании может включать в себя варианты осуществления, в которых первый и второй признаки сформированы в прямом контакте, а также могут включать в себя варианты осуществления, в которых дополнительные признаки могут быть образованы противопоставленными первому и второму признаками, так что первый и второй признаки могут не находиться в прямом контакте. Наконец, приведенные ниже примерные варианты осуществления могут быть объединены в любую комбинацию способов, то есть любой элемент из одного примерного варианта осуществления может использоваться в любом другом примерном варианте осуществления без отклонения от объема раскрытия.

[0015] Кроме того, определенные термины используются на протяжении всего описания и формулы изобретения для обозначения конкретных компонентов. Как будет понятно специалисту в данной области техники, различные объекты могут упоминаться как один и тот же компонент под различными названиями, и поэтому способ присвоения названий для описанных здесь элементов не предназначен для ограничения объема изобретения, если иное не определено особым образом в данном документе. Кроме того, используемый здесь способ присвоения названий не предназначен для различения компонентов, которые отличаются по названию, а не по выполняемой функции. Кроме этого, в приведенном ниже обсуждении и в формуле изобретения термины "включающий в себя" и "содержащий" используются в неограничивающей форме и, следовательно, должны интерпретироваться как "включающие в себя, но не ограниченные ими". Все числовые значения в этом раскрытии могут принимать точные или приблизительные значения, если не указано иное. Соответственно, различные варианты осуществления раскрытия могут отклоняться от чисел, значений и диапазонов, раскрытых в данном документе, без отклонения от предполагаемого объема. Кроме того, так как термин "или", используемый в формуле изобретения или описании, предназначен для охвата как исключающих, так и включающих в себя случаев, то есть "A или B" означает синоним "по меньшей мере одно из A и B", если явно не указано иное в данном документе.

[0016] На фиг.1 показаны вращающиеся механизмы в виде газовой турбины 10 и приводные компоненты, в общем, обозначенные поз.12 и включающие в себя, например, генератор и компрессор, функционально соединенные друг с другом и расположенные на опорной конструкции 14. Следует понимать, что, хотя опорная конструкция 14 особенно хорошо подходит для газовой турбины, настоящее раскрытие не ограничивается этим. Газовая турбина 10 (фиг.1) может быть заменена машинами или двигателями других типов, таких как паровые турбины или поршневые двигатели, не выходя за рамки настоящего раскрытия. Аналогичным образом, хотя приводные компоненты 12 могут включать в себя генератор и компрессор, большое разнообразие других приводных компонентов, таких как насос или редуктор, можно включить в или заменить на приводные компоненты 12 без отклонения от предполагаемого объема настоящего раскрытия.

[0017] Опорная конструкция 14, которая также упоминается здесь как опорная плита или несущая рама, выполнена с возможностью обеспечения монтажные узла сопряжения для газовой турбины 10 и приводных компонентов 12, выдерживания их веса и дополнительного присоединения газовой турбины 10 и приводных компонентов 12 к опорному основанию 16, показанному на фиг.1 как часть палубы морского сооружения. Иллюстративные примеры морских сооружений могут включать в себя, но не ограничиваться ими, буровые установки, буровые суда, платформы типа FPSO и морские эксплуатационные платформы. Хотя опорное основание 16, показанное на фиг.1, является иллюстрацией морского сооружения, в одном или более вариантах осуществления опорное основание 16 может быть компонентом берегового сооружения, такого как завод по производству сжиженного природного газа (СПГ) или нефтеперерабатывающий завод. Специалистам в данной области техники будет понятно, что опорную конструкцию 14 можно использовать в многочисленных приложениях, включая, но не ограничиваясь ими, любое приложение, требующее поддержки производственного оборудования, причем поглощается или может потребоваться поглощение крутящего момента.

[0018] Газовую турбину 10 и/или приводные компоненты 12 или их части можно разместить в легком звукопоглощающем корпусе. Если газовая турбина 10 и приводные компоненты 12 должны быть смонтированы на открытом месте, то их можно полностью разместить в корпусе (не показан), устойчивом к ветрам и погодным условиям. Такой корпус можно смонтировать на и прикрепить к опорному основанию 16 или к опорной конструкции 14.

[0019] Обращаясь теперь к фиг.2А-2D, продолжая ссылаться на фиг.1, опорная конструкция 14 может включать в себя первый основной опорный элемент 18, продолжающийся вдоль длины опорной конструкции 14 и имеющий продольную ось 20. В примерном варианте осуществления первый основной опорный элемент 18 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь квадратное поперечное сечение вдоль его длины. Использование поперечного сечения в форме полого квадрата для первого основного опорного элемента 18 вместо круглых поперечных сечений предшествующего уровня техники приводит к более простым монтажным узлам сопряжения, более низкой конструктивной высоте и экономии в весе. Кроме того, использование поперечного сечения в форме полого квадрата для первого основного опорного элемента 18 вместо поперечных сечений в форме двутавровой балки предшествующего уровня техники приводит к повышенной жесткости при кручении, которая, как минимум, уменьшает несоосность и перекос вращающихся валов газовой турбины 10 и приводных компонентов 12.

[0020] Первый основной опорный элемент 18 может быть единственной и единой частью или компонентом, или, как наиболее четко показано на фиг.2B и 2C, первый основной опорный элемент 18 может быть образован из множества сегментов 22 первого основного опорного элемента. Каждый из сегментов 22 первого основного опорного элемента может иметь по меньшей мере один фланцевый концевой участок 24. Как показано на фиг.2B и 2C, первый основной опорный элемент 18 образован из двух сегментов 22 первого основного опорного элемента, соединенных с другим сегментом через соответствующие фланцевые концевые участки 24. Фланцевые концевые участки 24 каждого сегмента 22 первого основного опорного элемента могут иметь множество отверстий, через которые можно вставлять крепежные элементы, например, болты, для соединения соответствующих фланцевых концевых участков 24 каждого сегмента 22 первого основного опорного элемента друг с другом для образования первого основного опорного элемента 18. Образование первого основного опорного элемента 18 из множества сегментов 22 первого основного опорного элемента облегчает параллельную сборку и отгрузку газовой турбины 10 и приводных компонентов 12 в различные места в соответствии с одним или более вариантам осуществления.

[0021] Опорная конструкция 14 может также включать в себя второй основной опорный элемент 26, продолжающийся в сторону от первого основного опорного элемента 18. Второй основной опорный элемент 26 может быть выполнен за одно целое или соединен, например, с помощью сварки, с первым основным опорным элементом 18 и может иметь продольную ось 28, ориентированную по существу перпендикулярно или под углом приблизительно 90 градусов относительно продольной оси 20 первого основного опорного элемента 18. Как более наглядно показано на фиг.2B, второй основной опорный элемент 26 и первый основной опорный элемент 18 могут быть расположены крестообразно для распределения нагрузки газовой турбины 10 и приводных компонентов 12. В примерном варианте осуществления второй основной опорный элемент 26 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь квадратное поперечное сечение вдоль его длины. Как упомянуто выше, использование поперечного сечения в форме полого квадрата по сравнению с конструкциями предшествующего уровня техники позволяет уменьшить вес и конструктивную высоту, выполнить более простые монтажные узлы сопряжения и увеличить жесткость при кручении.

[0022] Опорная конструкция 14 может дополнительно включать в себя множество вторичных опорных элементов 30, причем каждый вторичный опорный элемент 30 может быть соединен, например, с помощью сварки, с первым основным полым опорным элементом 18 и вторым основным полым опорным элементом 26 или с первым основным полым опорным элементом 18 и вторым основным полым опорным элементом 26 и выполнен с возможностью поддержки газовой турбины 10 и приводного компонента 12, расположенного на опорной конструкции 14. Каждый вторичный опорный элемент 30 может иметь продольную ось 32 и может быть размещен таким образом, чтобы продольная ось 32 располагалась по существу перпендикулярно или под углом приблизительно 90 градусов относительно продольной оси 20 первого основного полого опорного элемента 18. Каждый вторичный опорный элемент 30 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь прямоугольное поперечное сечение вдоль его длины. В примерном варианте осуществления каждый вторичный опорный элемент 30 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь квадратное поперечное сечение вдоль его длины. Как упомянуто выше, использование поперечного сечения в форме полого квадрата (или полого прямоугольника) по сравнению с конструкциями предшествующего уровня техники позволяет уменьшить вес и конструктивную высоту, позволяет упростить монтажные узлы сопряжения и увеличивает жесткость при кручении.

[0023] В примерном варианте осуществления множество вторичных опорных элементов 30 может быть расположено на соответствующих поверхностях первого основного опорного элемента 18 и/или второго основного опорного элемента 26, обращенного к газовой турбине 10 и приводным компонентам 12 и дополнительно поддерживаемого соответствующими раскосами 34, присоединяющими один или более вторичных опорных элементов 30 к первому основному опорному элементу 18. Каждый из раскосов 34 можно соединить, например, с помощью сварки, с первым основным опорным элементом 18 и соответствующим вторичным опорным элементом 30, так что каждый раскос 34 можно выполнить в виде диагонального раскоса для обеспечения опорной конструкции для соответствующих вторичных опорных элементов 30. Каждый раскос 34 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь прямоугольное поперечное сечение. В примерном варианте осуществления каждый раскос 34 может быть полым и выполнен из стали и может дополнительно иметь квадратное поперечное сечение. Как упомянуто выше, использование поперечного сечения в форме полого квадрата (или полого прямоугольника) по сравнению с конструкциями предшествующего уровня техники позволяет уменьшить вес и конструктивную высоту, выполнить более простыми монтажные узлы сопряжения и увеличить жесткость при кручении.

[0024] Как показано на фигурах, один или более плоских элементов 36 могут быть расположены на одном или более вторичных опорных элементах из множества вторичных опорных элементов 30 и соединены с ними. В примерном варианте осуществления плоские элементы 36 могут быть стальными пластинами, образующими настил для облегчения перемещения по нему, чтобы позволить оператору получить доступ к газовой турбине 10 и приводным компонентам 12; однако в других вариантах осуществления плоские элементы 36 могут представлять собой или включать в себя один или более дренажных поддонов, выполненных с возможностью сбора и отвода текучей среды, высвобождаемой из газовой турбины 10 и/или приводных компонентов 12. Соответственно, как показано, плоские элементы 36 могут продолжаться по длине газовой турбины 10 и приводных компонентов 12. В одном или более вариантах осуществления концевые участки плоских элементов 36 могут быть соединены с полыми конструктивными элементами по периферии плоских элементов 36. Полые конструктивные элементы могут обеспечить дополнительную конструктивную поддержку и/или сформировать канал или сливной носик для удержания или направления текучей среды, высвобождаемой из газовой турбины 10 и/или приводных компонентов 12.

[0025] В примерном варианте осуществления один или более вторичных опорных элементов 30 могут продолжаться вертикально от другого вторичного опорного элемента 30 и одного или более плоских элементов 36 и могут быть выполнены с возможностью соединения с газовой турбиной 10 или приводными компонентами 12. Вторичные опорные элементы 30, продолжающиеся вертикально, могут включать в себя соответствующие монтажные плиты или площадки, выполненные с возможностью приема и монтажа на них газовой турбины 10 или приводных компонентов 12. Вторичные опорные элементы 30 могут быть соединены со смежными вторичными опорными элементами 30 через поперечные балки 38 для обеспечения жесткости конструкции.

[0026] Опорная конструкция 14 может быть соединена с или смонтирована на опорном основании 16 в виде трехточечной системы установки. Монтажная система может включать в себя опорную конструкцию 14, причем опорная конструкция 14 включает в себя множество точек монтажа, в которых расположены соответствующие монтажные конструкции 40a-c, выполненные с возможностью монтажа опорной конструкции 14 на опорном основании 16. В примерном варианте осуществления каждая из монтажных конструкций 40a-c включает в себя одну или более плит, выполненных из стали. Множество монтажных конструкций может включать в себя первую монтажную конструкцию 40a, расположенную на первом основном опорном элементе 18. В примерном варианте осуществления первая монтажная конструкция 40a может располагаться в местоположении вдоль продольной оси 20 первого основного опорного элемента 18, определенном как подходящее для балансировки нагрузки, создаваемой по меньшей мере газовой турбиной 10. Таким образом, в одном или более вариантах осуществления первая монтажная конструкция 40a может быть расположена вдоль продольной оси 20 первого основного опорного элемента 18 в местоположении, расположенном вблизи газовой турбины 10. В примерном варианте осуществления первая монтажная конструкция 40a расположена в местоположении вдоль продольной оси 20 первого основного опорного элемента 18, смежном с концевым участком первого основного опорного элемента 18. В другом варианте осуществления первая монтажная конструкция 40a расположена в местоположении вдоль продольной оси 20 первого основного опорного элемента 18 под центром тяжести газовой турбины 10.

[0027] Множество монтажных конструкций 40a-c может также включать в себя вторую монтажную конструкцию 40b и третью монтажную конструкцию 40c, которые расположены на втором основном опорном элементе 26. В примерном варианте осуществления вторая монтажная конструкция 40b и третья монтажная конструкция 40c могут располагаться в соответствующих местоположениях вдоль продольной оси 28 второго основного опорного элемента 26, определенных как подходящие для балансировки нагрузки, создаваемой по меньшей мере приводными компонентами 2. Таким образом, в одном или более вариантах осуществления вторая и третья монтажные конструкции 40b, 40c могут располагаться вдоль продольной оси 28 второго основного опорного элемента 26 в местоположении, расположенном вблизи приводного компонента 12. В примерном варианте осуществления вторая монтажная конструкция 40b может располагаться в местоположении вдоль продольной оси 28 второго основного опорного элемента 26, смежном с концевым участком второго основного опорного элемента 26, и третья монтажная конструкция 40c может располагаться в местоположении вдоль продольной оси 28 второго основного опорного элемента 26, смежном с противоположным концевым участком второго основного опорного элемента 26. Как более наглядно показано на фиг.2B, при расположении на опорной конструкции 14 первая монтажная конструкция 40a, вторая монтажная конструкция 40b и третья монтажная конструкция 40c размещаются по углам равнобедренной треугольной конфигурации и выполнены с возможностью балансировки веса газовой турбины 10 и приводных компонентов 12.

[0028] Монтажная система может дополнительно включать в себя множество демпферных опор 42, выполненных с возможностью монтажа опорной конструкции 14 на опорном основании 16. В примерном варианте осуществления соответствующие демпферные опоры 42 из множества демпферных опор 42 могут быть соединены с первой монтажной конструкцией 40a, второй монтажной конструкцией 40b и третьей монтажной конструкцией 40c. Каждую из одной или более плит первой, второй и третьей монтажных конструкций 40a-c можно выполнить с возможностью приема соответствующих демпферных опор 42. В примерном варианте осуществления демпферные опоры 42 могут быть упруго-демпферными опорами для демпфирования вибрации, выполненными с возможностью выдерживать нагрузку, создаваемую газовой турбиной 10 и приводными компонентами 12. Так как демпферные опоры 42 могут быть аналогичным образом выполнены по углам равнобедренной треугольной конфигурации и могут быть единственным средством для поддержки опорной конструкции 14 на опорном основании 16, такая компоновка значительно облегчает монтаж опорной конструкции 14 на опорном основании 16 и существенно уменьшает воздействие любых сил, которые исходят от опорного основания 16, стремятся деформировать опорную конструкцию 14 и вызвать несоосность и перекос валов газовой турбины 10 и приводных компонентов 12, смонтированных на и поддерживаемых опорной конструкцией 14.

[0029] Как раскрыто в данном документе, использование опорных или конструктивных элементов с поперечным сечением в форме полого квадрата, образующих опорную конструкцию 14, позволяет выполнить более легкую и более компактную опорную конструкцию 14 по сравнению с круглыми трубами, предусмотренными в предшествующем уровне техники. В дополнение к этому, жесткость при кручении опорных или конструктивных элементов с поперечным сечением в форме полого квадрата превосходит жесткость при кручении двутавровой балки открытого профиля, предусмотренной в предшествующем уровне техники. Таким образом, выравнивание вращающихся компонентов, например, валов, газовой турбины 10 и приводных компонентов 12 может поддерживаться при прикладывании к ним различных нагрузок от воздействия окружающей среды и технологических нагрузок. Сохранение выравнивания вращающихся компонентов может, как минимум, уменьшить износ соответствующих подшипников и опор. Кроме того, применение двутавровых балочных или круглых опорных элементов требует использования узлов сопряжения сложной формы для усиления или сопряжения между ними. В соответствии с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления применение опорных или конструктивных элементов с поперечным сечением в форме полого квадрата или прямоугольника позволяет свести к минимуму количество компонентов сопряжения или переходных компонентов благодаря простым прямоугольным узлам сопряжения, выполненным с помощью опорных или конструктивных элементов с поперечным сечением в форме квадрата или прямоугольника.

[0030] Следует понимать, что все числовые значения и диапазоны, раскрытые в данном документе, являются приблизительными значениями и диапазонами, независимо от того, используется ли слово "приблизительно" в сочетании с ними. Следует также понимать, что используемый в данном документе термин "приблизительно" в сочетании с числом, которое относится к значению, то есть±5% (включительно) от этого числа, ±10% (включительно) от этого числа или±15% (включительно) от этого числа. Кроме того, следует понимать, что, когда в данном документе раскрыт диапазон числовых значений, также, в частности, раскрыто любое числовое значение, попадающее в этот диапазон.

[0031] В приведенном выше описании были кратко изложены признаки нескольких вариантов осуществления, поэтому специалисты в данной области техники могут лучше понять настоящее раскрытие. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они могут легко использовать настоящее раскрытие в качестве основы для разработки или модификации других процессов и конструкций для выполнения тех же целей и/или достижения тех же преимуществ вариантов осуществления, представленных в данном документе. Специалистам в данной области техники также следует понимать, что такие эквивалентные конструкции не отклоняются от сущности и объема настоящего раскрытия, и они могут вносить в данный документ различные изменения, подстановки и замены без отклонения от сущности и объема настоящего раскрытия.

Изобретение относится к опорным конструкциям турбомашин. Опорная конструкция может включать в себя первый и второй основные полые опорные элементы, каждый из которых имеет продольную ось и квадратное поперечное сечение. Второй основной полый опорный элемент может быть соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось второго основного полого опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента. Опорная конструкция может также включать в себя множество вторичных опорных элементов, каждый из которых соединен с первым основным полым опорным элементом и со вторым основным полым опорным элементом, выполненным с возможностью поддержки вращающихся механизмов, расположенных на опорной конструкции. Изобретение направлено на облегчение конструкции. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Опорная конструкция для вращающихся механизмов, содержащая:

первый основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось и квадратное поперечное сечение и содержащий множество сегментов первого основного полого опорного элемента, причем каждый сегмент первого основного полого опорного элемента имеет фланцевый концевой участок, и каждый сегмент первого основного полого опорного элемента соединен с другим сегментом первого основного полого опорного элемента через соответствующие фланцевые концевые участки и крепежные элементы;

второй основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось и квадратное поперечное сечение, причем второй основной полый опорный элемент соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось второго основного полого опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента; и

множество вторичных опорных элементов, каждый из которых соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом и выполнен с возможностью поддержки вращающихся механизмов, расположенных на опорной конструкции.

2. Опорная конструкция по п.1, дополнительно содержащая множество монтажных конструкций, выполненных с возможностью монтажа опорной конструкции на опорном основании, причем множество монтажных конструкций содержит:

первую монтажную конструкцию, расположенную на первом основном полом опорном элементе;

вторую монтажную конструкцию, расположенную рядом с концевым участком второго основного полого опорного элемента; и

третью монтажную конструкцию, расположенную рядом с противоположным концевым участком второго основного полого опорного элемента,

причем первая монтажная конструкция, вторая монтажная конструкция и третья монтажная конструкция расположены в равнобедренной треугольной конфигурации и выполнены с возможностью балансировки веса вращающихся механизмов.

3. Опорная конструкция по п.2, в которой каждая монтажная конструкция из множества монтажных конструкций содержит монтажную плиту, выполненную с возможностью соединения с упругодемпферной опорой в контакте с опорным основанием.

4. Опорная конструкция по п.1, дополнительно содержащая множество раскосов, причем каждый раскос соединяет соответствующий вторичный опорный элемент с первым основным полым опорным элементом.

5. Опорная конструкция по п.4, в которой каждый раскос из множества раскосов является полым и имеет квадратное поперечное сечение.

6. Опорная конструкция по п.1, в которой каждый вторичный опорный элемент из множества вторичных опорных элементов имеет продольную ось, причем продольная ось каждого вторичного опорного элемента по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента.

7. Опорная конструкция по п.6, в которой каждый вторичный опорный элемент является полым и имеет квадратное поперечное сечение.

8. Опорная конструкция по п.7, в которой один или более вторичных опорных элементов из множества вторичных опорных элементов продолжаются вертикально от другого вторичного опорного элемента, причем один или более вторичных опорных элементов выполнены с возможностью соединения с вращающимися механизмами.

9. Опорная конструкция по п.1, в которой второй основной полый опорный элемент соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы первый основной полый опорный элемент и второй основной полый опорный элемент были расположены крестообразно.

10. Опорная конструкция по п.1, дополнительно содержащая один или более плоских элементов, расположенных на одном или более вторичных опорных элементах из множества вторичных опорных элементов и соединенных с ними, причем один или более плоских элементов выполнены с возможностью сбора и отвода текучей среды, высвобождаемой из вращающихся механизмов, или выполнены с возможностью облегчения перемещения по ним для того, чтобы оператор получил доступ к вращающимся механизмам.

11. Несущая рама для газовой турбины и одного или более приводных компонентов, содержащая:

первый основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось, квадратное поперечное сечение и первую монтажную конструкцию, расположенную вблизи его концевого участка, и содержащий множество сегментов первого основного полого опорного элемента, причем каждый сегмент первого основного полого опорного элемента имеет фланцевый концевой участок, и каждый сегмент первого основного полого опорного элемента соединен с другим сегментом первого основного полого опорного элемента через соответствующие фланцевые концевые участки и крепежные элементы;

второй основной полый опорный элемент, имеющий продольную ось, вторую монтажную конструкцию, примыкающую к его концевому участку, и третью монтажную конструкцию, примыкающую к его противоположному концевому участку таким образом, чтобы первая монтажная конструкция, вторая монтажная конструкция и третья монтажная конструкция были расположены в равнобедренной треугольной конфигурации, причем второй основной полый опорный элемент дополнительно имеет квадратное поперечное сечение и соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось второго основного полого опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента; и

множество полых вторичных опорных элементов, причем каждый полый вторичный опорный элемент имеет продольную ось и соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы продольная ось полого вторичного опорного элемента была по существу перпендикулярна продольной оси первого основного полого опорного элемента, и каждый полый вторичный опорный элемент имеет квадратное поперечное сечение и выполнен с возможностью поддержки газовой турбины или одного или более приводных компонентов, расположенных на несущей раме.

12. Несущая рама по п.11, дополнительно содержащая множество раскосов, причем каждый раскос соединяет соответствующий вторичный опорный элемент с первым основным полым опорным элементом, при этом каждый раскос из множества раскосов является полым и имеет квадратное поперечное сечение.

13. Несущая рама по п.12, в которой второй основной полый опорный элемент соединен с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы первый основной полый опорный элемент и второй основной полый опорный элемент были расположены крестообразно.

14. Несущая рама по п.13, в которой один или более полых вторичных опорных элементов из множества полых вторичных опорных элементов продолжаются вертикально от другого полого вторичного опорного элемента, причем один или более полых вторичных опорных элементов выполнены с возможностью соединения с газовой турбиной или одним или более приводными компонентами.

15. Несущая рама по п.14, в которой каждая монтажная конструкция из множества монтажных конструкций выполнена с возможностью монтажа несущей рамы на опорном основании и содержит монтажную плиту, выполненную с возможностью соединения с упругодемпферной опорой в контакте с опорным основанием.

16. Несущая рама по п.15, дополнительно содержащая один или более плоских элементов, расположенных на одном или более полых вторичных опорных элементах из множества полых вторичных опорных элементов и соединенных с ними, причем один или более плоских элементов выполнены с возможностью сбора и отвода текучей среды, высвобождаемой из газовой турбины или одного или более приводных компонентов, или выполнены с возможностью облегчения перемещения по ним для того, чтобы оператор получил доступ к газовой турбине или одному или более приводным компонентам.

17. Монтажная система для газовой турбины и одного или более приводных компонентов, содержащая:

несущую раму, содержащую:

первый основной полый опорный элемент, имеющий квадратное поперечное сечение и содержащий множество сегментов первого основного полого опорного элемента, причем каждый сегмент первого основного полого опорного элемента имеет фланцевый концевой участок, и каждый сегмент первого основного полого опорного элемента соединен с другим сегментом первого основного полого опорного элемента через соответствующие фланцевые концевые участки и крепежные элементы; и

второй основной полый опорный элемент, имеющий квадратное поперечное сечение и соединенный с первым основным полым опорным элементом таким образом, чтобы первый основной полый опорный элемент и второй основной полый опорный элемент были расположены крестообразно;

множество полых вторичных опорных элементов, имеющих квадратное поперечное сечение, причем каждый полый вторичный опорный элемент соединен с первым основным полым опорным элементом, со вторым основным полым опорным элементом или с первым основным полым опорным элементом и вторым основным полым опорным элементом и выполнен с возможностью поддержки газовой турбины или одного или более приводных компонентов, расположенных на несущей раме;

множество монтажных конструкций, содержащих:

первую монтажную конструкцию, расположенную на первом основном полом опорном элементе;

вторую монтажную конструкцию, расположенную рядом с концевым участком второго основного полого опорного элемента; и

третью монтажную конструкцию, расположенную рядом с противоположным концевым участком второго основного полого опорного элемента,

причем первая монтажная конструкция, вторая монтажная конструкция и третья монтажная конструкция расположены в равнобедренной треугольной конфигурации и выполнены с возможностью балансировки веса газовой турбины и одного или более приводных компонентов; и

множество демпферных опор, выполненных с возможностью монтажа опорной конструкция на опорном основании, причем соответствующие демпферные опоры из множества демпферных опор соединены с первой монтажной конструкцией, второй монтажной конструкцией и третьей монтажной конструкцией.

18. Монтажная система по п.17, в которой несущая рама дополнительно содержит:

множество раскосов, причем каждый раскос соединяет соответствующий полый вторичный опорный элемент с первым основным полым опорным элементом, при этом каждый раскос из множества раскосов является полым и имеет квадратное поперечное сечение; и

один или более плоских элементов, расположенных на одном или более полых вторичных опорных элементах из множества полых вторичных опорных элементов и соединенных с ними, причем один или более плоских элементов выполнены с возможностью сбора и отвода текучей среды, высвобождаемой из газовой турбины или одного или более приводных компонентов, или выполнены с возможностью облегчения перемещения по ним для того, чтобы оператор получил доступ к газовой турбине или одному или более приводным компонентам.