用于测量叶片排中或导叶排中的几何参数的方法和组件与流程

用于测量叶片排中或导叶排中的几何参数的方法和组件
1.对相关申请的交叉引用本专利申请要求保护来自提交于2020年8月18日的欧洲专利申请第20425032.8号的优先权，该欧洲专利申请的整个公开通过引用而并入本文中。
技术领域
2.本发明涉及一种用于测量燃气涡轮组件的叶片排中或导叶排中的至少一个几何参数的方法和组件。根据本发明的方法和组件对在已经安装于用于发电厂的燃气涡轮组件中的叶片排上或导叶排上测量几何参数特别地有用。


背景技术：

3.如已知的，用于发电厂的燃气涡轮组件包括压缩机、燃烧器以及涡轮。
4.特别地，压缩机包括被供应有空气的入口和使经过的空气压缩的多个旋转叶片。离开压缩机的经压缩的空气流动到气室(即，被外壳界定的封闭容积)中，并且从气室流动到燃烧器中。
5.在燃烧器内部，经压缩的空气与至少一种燃料混合并且燃烧。得到的热气离开燃烧器，并且在涡轮中膨胀。
6.在涡轮中，热气膨胀使连接到转子的旋转叶片移动，从而做功。
7.压缩机和涡轮两者包括轴向地介入于转子组件之间的多个定子组件。
8.每个转子组件包括：转子盘，其围绕主轴线旋转；和多个叶片，由转子盘支承，并且布置成以便形成旋转叶片排。
9.每个定子组件包括由相应的导叶承载器支承的多个定子导叶和围绕转子布置的定子环，以形成固定导叶排。
10.在燃气涡轮组件的操作期间，至关重要的是，维持叶片排和导叶排的几何结构尽可能稳定，以便保证期望的所运算的性能。燃气涡轮组件的性能实际上对来自设计点的任何变化非常敏感。
11.因此，在维护服务活动期间或在组装操作期间，重要的是，检查燃气涡轮组件的所述叶片排和/或导叶排的几何结构。
12.然而，对于维护服务活动，涡轮组件仅被关闭达必须尽可能短的有限的时期，以便限制经济损失。
13.存在两个种类的检验：小型检验，在此期间，涡轮组件仅仅停止达几天，并且，涡轮组件未打开；和大型检验，在此期间，涡轮打开，以便进行维护。
14.在小型检验期间，涡轮组件通常由高度地训练的人类操作者(其在本领域中通常被称为“事实发现者”)检验。
15.在这些条件下，事实发现者检验叶片和导叶。例如，为了接近燃气涡轮的第一级，事实发现者穿过位于燃烧器上的检修孔，而为了接近燃气涡轮的其它级，事实发现者穿过位于涡轮的出口处的扩散器。
16.尤其，在第一种情况下，可用于事实发现者的移动的空间非常有限。
17.因此，检查几何参数并非简单并且迅速的。


技术实现要素：

18.因此，本发明的目标是，提供一种允许事实发现者以简单并且迅速的方式检测并且测量关于可接近的叶片和/或导叶的几何结构的尽可能更多的参数的方法。
19.根据所述目标，本发明涉及一种用于测量燃气涡轮组件的叶片排中或导叶排中的至少一个几何参数的方法；该方法包括：-使第一框架联接到叶片或导叶排的一个第一叶片或导叶；-使第二框架联接到叶片或导叶排的邻近于第一叶片或导叶的一个第二叶片或导叶；-使测量装置联接到第一框架并且联接到第二框架；-利用测量装置来测量几何参数。
20.另外的目标是提供一种根据权利要求15所述的用于测量燃气涡轮组件的叶片排中或导叶排中的至少一个几何参数的组件。
附图说明
21.现在将参考附图而描述本发明，附图显示本发明的非限制性实施例，其中：
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图1是燃气涡轮组件的示意性截面图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图2是根据第一实施例的用于测量燃气涡轮组件的叶片排中或导叶排中的至少一个几何参数的组件的示意性顶视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图3是由图2的组件测量的几何参数的示意性顶视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图4是图2的组件的第一细节的示意性顶视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图5是图2的组件的第二细节的示意性透视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图6是图2的组件的第三细节的示意性透视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图7是图2的组件的第四细节的示意性透视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图8是图2的组件的示意性透视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图9是根据第二实施例的用于测量燃气涡轮组件的叶片排中或导叶排中的至少一个几何参数的组件的示意性透视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图10是图9的组件的第一细节的示意性透视顶视图，其中，部分为了清楚起见而移除；
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图11是图9的组件的第二细节的示意性透视顶视图，其中，部分为了清楚起见而移除。
具体实施方式
22.在图1中，参考标号1指示燃气涡轮组件(在图1中示意性地显示)。
23.燃气涡轮组件1包括压缩机3、燃烧室4、燃气涡轮5以及发电机(为了简单起见，未在附图中显示)。
24.压缩机3、涡轮5以及发电机(未显示)安装于同一轴上以形成转子8，转子8容纳于定子壳9中并且沿着轴线a延伸。
25.更详细而言，转子8包括前轴10、后轴13以及多个转子组件11。
26.每个转子组件11包括转子盘15和多个转子叶片16，所述多个转子叶片16联接到转子盘15，并且径向地布置，以便形成转子叶片排(不可在附图中看见)。
27.多个转子盘15接连地布置于前轴10与后轴13之间，并且优选地作为一包而被中心拉杆14夹紧。作为备选方案，转子盘可以焊接在一起。
28.中心轴17使压缩机3的转子盘15与涡轮5的转子盘15分离，并且延伸通过燃烧室4。
29.而且，定子组件22与压缩机转子组件11交替出现。
30.每个定子组件22包括定子环24和多个定子导叶25，所述多个定子导叶25径向地布置，并且联接到定子环24并且联接到相应的定子壳9，以便形成导叶排26。
31.在图2中显示了根据本发明的用于测量至少一个几何参数的组件30。组件30用于测量导叶排26(其仅可部分地看见)中的至少一个几何参数。优选地，导叶排26已经安装于燃气涡轮组件1中。
32.在此处公开并且图示的示例中，根据本发明的用于测量至少一个几何参数的方法和组件应用于定子导叶排上。然而，用于测量至少一个几何参数的方法和组件能够加以必要的变更而应用于上述的转子叶片排。
33.每个导叶25设有翼型件31，翼型件31限定导叶25的空气动力外形。
34.翼型件31包括前缘32、后缘34、吸力侧35以及压力侧37。
35.前缘32是最前缘，并且因此是首先遇到即将到来的空气(由箭头d示意性地表示)的部分。
36.翼型件31沿着翼展方向s(可更好地在图8中看见)延伸。在使用中，翼展方向s相对于燃气涡轮组件1的纵向轴线a与径向方向一致。
37.组件30包括：第一框架40，其联接到第一导叶25；第二框架41，其联接到邻近于第一框架40所联接到的第一导叶25的第二导叶25；以及测量装置43，其联接到第一框架40并且联接到第二框架41。
38.参考图4，第一框架40包括布置于第一导叶25的前缘32处的第一前缘部分45和布置于第一导叶25的后缘34处的第一后缘部分46。优选地，第一前缘部分45和第一后缘部分46彼此连接。在此处所公开并且图示的非限制性示例中，第一前缘部分45和第一后缘部分46分别与弹性环47(未在图2中图示)联接，钩挂到钩48，钩48联接到第一前缘部分45并且联接到第一后缘部分46。
39.参考图4-7，第一前缘部分45是具有与吸力侧35的部分和压力侧37的部分以及沿着前缘32的第一导叶25的翼型件31的形状互补的内部形状的夹具。换而言之，第一前缘部分45成形为基本上粘附到所联接到的、翼型件31的部分。
40.第一前缘部分45优选地具有比翼型件31的总跨越高度更低的跨越高度s1(意图作为沿着翼展方向s的长度)。
41.类似地，第一后缘部分46是具有与吸力侧35的部分和压力侧37的部分以及沿着后缘34的第一导叶25的翼型件31的形状互补的内部形状的夹具。换而言之，第一后缘部分46成形为基本上粘附到所联接到的、翼型件31的部分。
42.第一后缘部分46优选地具有比翼型件31的总跨越高度更低的跨越高度s2(意图作为沿着翼展方向s的长度)。
43.参考图4-6，第一前缘部分45包括第一前缘支承件49，并且，第一后缘部分46包括第一后缘支承件50。在此处所公开并且图示的非限制性示例中，第一前缘支承件49是环绕前缘32的平面表面，并且，第一后缘支承件50是位于后缘34处并且沿着压力侧37延伸的平面表面。
44.优选地，第一前缘支承件49和第一后缘支承件50布置于第一导叶25的相同的跨越高度处。
45.更优选地，第一前缘支承件49和第一后缘支承件50分别布置于导叶25的跨越高度s1和跨越高度s2处。
46.优选地，导叶25的跨越高度s1和跨越高度s2基本上完全相同。
47.优选地，第一前缘部分45和第一后缘部分46分别设有构造成被相应的支承销53接合的衬套52。衬套52从第一前缘部分45和第一后缘部分46的相应的外表面突出。在使用中，支承销53接合相应的衬套52，并且搁置于定子环24上。
48.参考图7，第二框架41包括布置于第二导叶25的前缘32处的第二前缘部分55。
49.第二前缘部分55是具有与吸力侧35的部分和压力侧37的部分以及沿着前缘32的第二导叶25的翼型件31的形状互补的内部形状的夹具。
50.换而言之，第二前缘部分55成形为基本上粘附到所联接到的、翼型件31的部分。
51.第二前缘部分55优选地具有比翼型件31的总跨越高度更低的跨越高度s3(意图作为沿着翼展方向s的长度)。
52.第二前缘部分55包括第二前缘支承件57。
53.在此处所公开并且图示的非限制性示例中，第二前缘支承件57是环绕第二导叶25的前缘32的平面表面。
54.优选地，第二前缘支承件57布置于某一跨越高度处，以致于第一导叶25的第二前缘支承件57和第一前缘支承件49属于基本上与第一导叶25的翼展方向s正交的平面。
55.更优选地，第二前缘支承件57布置于导叶25的跨越高度s3处。
56.优选地，第二前缘部分55设有构造成被相应的支承销60接合的衬套59。衬套59从第二前缘部分55的外表面突出。在使用中，支承销60接合衬套59并且搁置于定子环24上。
57.测量装置35配置成检测第一导叶25的交错角α。
58.参考图2和图3，交错角α是限定于第一导叶25的翼弦c与轴向方向(平行于纵向轴线a)之间的角。翼弦c是使翼型件31的前缘32和后缘34联结的假想直线。用于限定翼弦c的位于前缘32上的点可以是最小半径的表面点或使翼弦长度最大化的表面点。
59.测量装置43包括设有两个纵向臂62、63的测角仪61，纵向臂62、63中的至少一个可移动。
60.测角仪61配置成测量限定于两个臂62、63之间的角。
61.在此处所公开并且图示的非限制性示例中，一个纵向臂62联接到第一前缘支承件49并且联接到第一后缘支承件50，并且，另一个臂63联接到第一前缘支承件49并且联接到第二前缘支承件57。
62.纵向臂62布置成与第一导叶25的面向第一导叶的压力侧37的前缘32和后缘34接
触。换而言之，纵向臂62布置成以便基本上与第一导叶25的翼弦c一致。
63.另一个纵向臂63布置成与第一导叶的前缘32和邻近于第一导叶25的第二导叶25的前缘接触。
64.在此处所公开并且图示的非限制性示例中使用的测角仪45测量由两个纵向臂62、63限定并且面向导叶排26外部的角。
65.参考图3，交错角α能够仅仅根据以下的公式而从角推导：α=90
°‑
然而，变型规定测角仪配置成直接地测量交错角α。
66.参考图4-8，在使用中，根据本发明的方法规定：
·
使第一前缘部分45和第一后缘部分46联接到第一导叶25；
·
通过弹性环47来使第一前缘部分45和第一后缘部分46联接在一起；
·
使第二前缘部分55联接到邻近于第一导叶25的第二导叶25；
·
调节接合相应的衬套52、59的支承销53、60；
·
优选地以导致下者的方式使测量装置43联接到第一框架40并且联接到第二框架41：测量装置43的一个臂62沿着第一导叶25的翼弦c布置，并且，测量装置43的另一个臂63布置成与第一导叶25的前缘32和邻近于第一导叶25的第二导叶25的前缘32接触；
·
借助于测量装置43来测量交错角α。
67.在图9中显示了根据第二实施例的用于测量至少一个几何参数的组件300。组件300用于测量导叶排26(其仅可部分地看见)中的至少一个几何参数。优选地，导叶排26已经安装于燃气涡轮组件1中。
68.在此处所公开并且图示的示例中，根据本发明的用于测量至少一个几何参数的方法和组件300应用于定子导叶排上。然而，用于测量至少一个几何参数的方法和组件300能够加以必要的变更而应用于上述的转子叶片排。
69.在下文中，在图1-8中使用的相同的参考编号用于指示完全相同或类似的部分。
70.组件300包括：第一框架301，其联接到第一导叶25；第二框架302，其联接到邻近于第一框架301所联接到的第一导叶25的第二导叶25；以及测量装置305，其联接到第一框架301并且联接到第二框架302。
71.测量装置305配置成测量第一导叶25与邻近于第一导叶25的第二导叶25之间的至少一个喉部距离t。
72.在此处所公开并且图示的非限制性示例中，组件300配置成测量在不同的跨越高度处在第一导叶25与邻近于第一导叶25的第二导叶25之间的多个喉部距离t1、t2、t3
……
。
73.喉部距离t是在所限定的跨越高度处在第一导叶25的吸力侧35与第二导叶25的压力侧37之间的最小距离。
74.在不同的跨越高度处在第一导叶25与邻近于第一导叶25的第二导叶25之间的喉部距离t1、t2、t3
……
的所检测的值用于运算喉部面积。
75.测量装置305是内部测径器，其设有第一附件308(不可完全地看见)和第二附件309，第一附件308和第二附件309构造成布置成与面向彼此的第一导叶25的吸力侧35和第二导叶25的压力侧37接触。
76.测量装置305测量第一附件308与第二附件309之间的距离。
77.测量装置305与第一框架301和第二框架302合作，以便可靠地检测喉部距离t1、
t2、t3
……
。
78.特别地，第一框架301包括至少一个第一支承件310，第一支承件310构造成阻挡位于第一导叶25的吸力侧35的一个第一位置上的测量装置305的第一附件308，并且，第二框架302包括至少一个第二支承件312，第二支承件312构造成阻挡位于第二导叶25的压力侧37的一个第二位置上的测量装置305的第二附件309。
79.第一支承件310和第二支承件312布置于相同的跨越高度处。
80.优选地，第一支承件310和第二支承件312是构造成容纳相应的第一附件308和第二附件309的孔。
81.在此处所公开并且图示的非限制性示例中，第一框架301包括多个第一支承件310，第一支承件310构造成阻挡位于第一导叶25的吸力侧35的相应的位置上的测量装置305的第一附件308，并且，第二框架302包括多个第二支承件312，第二支承件312构造成阻挡位于第二导叶25的压力侧37的相应的位置上的测量装置305的第二附件309。
82.多个第一支承件310沿着翼展方向s对准并且布置于距彼此的一定距离处。
83.多个第二支承件312也沿着翼展方向s对准并且布置成彼此等距。
84.优选地，多个第一支承件310和多个第二支承件312布置于相同的跨越高度st1、st2、st3
……
处。
85.参考图10和图11，第一框架301包括布置于第一导叶25的后缘34处的第一后缘部分320。
86.第一后缘部分320是具有与沿着后缘34的第一导叶25的翼型件31的形状互补的内部形状的夹具。
87.优选地，第一后缘部分320具有比翼型件31的总跨越高度略低的跨越高度。
88.优选地，第一后缘部分320具有从第一后缘部分320的外表面突出的衬套321，衬套321构造成被构造成搁置于定子环24和/或定子壳9上的相应的支承销322接合，以便将第一后缘部分320相对于导叶25永久地阻挡。
89.优选地，第一后缘部分320具有沿着吸力侧35延伸的吸力侧壁324和沿着压力侧34延伸的压力侧壁325。吸力侧壁324沿着吸力侧35延伸部的多于50%延伸。
90.压力侧壁325沿着压力侧37延伸部的少于20%延伸。
91.第一后缘部分320优选地设有布置于吸力侧壁324上并且构造成与弹性环330合作的至少一对钩327。在使用中，弹性环330钩挂到钩325，并且围绕翼型件31布置，以使第一后缘部分320紧固到相应的导叶25。
92.第一后缘部分320设有位于吸力侧壁324上的多个第一支承件310。
93.优选地，第一后缘部分320还设有位于压力侧壁325上的多个第二支承件312。
94.如已经陈述的，在此处所公开并且图示的示例中，第一支承件310和第二支承件312是在相应的吸力侧壁324和压力侧壁325中制作的孔。
95.优选地，第一框架301和第二框架302基本上完全相同，因此，在上文中针对第一框架301而描述的特征能够被视为对于第二框架302也是有效的。
96.参考图9-11，在使用中，根据本发明的方法规定：
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通过将第一后缘部分320布置于第一导叶25的后缘处并且通过弹性环330来使第一后缘部分320紧固而使第一框架301联接到第一导叶25；
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与针对第一框架301而进行的动作类似地使第二框架302联接到邻近于第一导叶25的第二导叶25；
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调节接合相应的衬套321的支承销322；
·
优选地以导致下者的方式使测量装置305联接到第一框架301并且联接到第二框架302：一个附件308接合第一框架301的第一支承件310，并且，另一个附件309接合第二框架302的第二支承件312；
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借助于测量装置305来测量第一喉部距离t1；
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以导致下者的方式将测量装置布置于另一位置中：一个附件308接合第一框架301的另一第一支承件310，并且，另一个附件309接合第二框架302的另一第二支承件312；
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借助于测量装置305来测量另一喉部距离t2、t3
……
。
97.由于上文的特征的原因，根据本发明的组件30、300能够容易地被操作者采用来以可靠并且迅速的方式测量几何参数。