气体涡轮对准组件和方法与流程

气体涡轮对准组件和方法


背景技术：

1.本文公开的主题涉及气体涡轮系统，更具体地，涉及用于对准和/或调平气体涡轮系统部件的系统和方法。
2.气体涡轮通常包括压缩机、燃烧器和涡轮。这些部件中的每个部件可联接到将在气体涡轮的操作期间旋转的轴。该涡轮的轴可联接到负载或负载的轴。该负载可以是可通过轴的旋转来产生电力的任何合适的设备。例如，气体涡轮可联接到发电机以产生用于电力网的电力。在一些传统的情况下，可以手动地将气体涡轮与发电机对准，诸如通过调节固定器，该固定器随后在已实现对准之后粘固就位。传统系统可能需要长时间的对准和/或安装过程，这导致操作前的成本增加。


技术实现要素：

3.下面概述了与最初要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本主题的可能形式的简要概述。实际上，本主题可以涵盖可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。
4.在第一实施方案中，系统包括存储器设备和处理器。该处理器可执行存储器的指令以使得该处理器接收指示气体涡轮、负载或两者的相对位置的数据信号。该处理器还可基于指示相对位置的数据信号来确定气体涡轮的部件的目标移动。该处理器可基于目标移动来确定联接到气体涡轮或负载的对准组件的控制命令，然后控制该对准组件的移动。
5.在第二实施方案中，系统包括对应于气体涡轮系统的气体涡轮的第一激光对准设备和对应于该气体涡轮系统的负载的第二激光对准设备，其中第一激光对准设备和第二激光对准设备被配置为进行通信，以确定指示气体涡轮和负载的相对位置和/或取向的数据信号。该系统还包括至少一个调节垫和控制器，该至少一个调节垫被配置为使气体涡轮、负载或两者移动，该控制器被配置为从第一激光对准设备、第二激光对准设备或两者接收数据信号，以基于指示相对位置和/或取向的数据信号来确定气体涡轮、负载或两者的目标移动，以基于该目标移动来确定该至少一个调节垫的至少一个控制命令，并且以通过该至少一个控制命令来控制该至少一个调节垫的移动。
6.在第三实施方案中，方法包括从激光对准组件接收指示气体涡轮系统的部件的相对位置和/或取向的数据信号。该方法还包括经由控制器来确定气体涡轮系统的部件的目标移动，以及经由控制器来确定激光对准组件的部件的至少一个控制命令。该方法还包括经由控制器来控制激光对准组件的部件的移动。
附图说明
7.当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件，其中：
8.图1示出了根据本公开的一个方面的气体涡轮系统的实施方案的框图；
9.图2是根据本公开的一个方面的图1的气体涡轮系统的实施方案的侧视图的框图，
该气体涡轮系统具有用于将该气体涡轮系统的气体涡轮与该气体涡轮系统的发电机对准的对准组件；
10.图3是根据本公开的一个方面的可用于控制图2的对准组件的控制系统的实施方案的框图；
11.图4是根据本公开的一个方面的图2和图3的气体涡轮系统、对应的对准组件和对准组件的对应控制系统的实施方案的透视图的示意图；
12.图5是根据本公开的一个方面的图2的对准组件的实施方案的调节垫的顶视图的示意图；
13.图6是根据本公开的一个方面的图2的对准组件的调节垫的实施方案的侧视图的示意图；
14.图7是示出根据本公开的一个方面的将气体涡轮的轴与负载的轴对准的方法的实施方案的过程流程图；并且
15.图8是根据本公开的一个方面的将图2的气体涡轮系统的气体涡轮与发电机对准的方法的实施方案的流程图。
具体实施方式
16.下面将描述本公开的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
17.当介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。
18.如下文详细讨论的，所公开的实施方案包括用于对准和/或调平气体涡轮系统的部件(诸如，气体涡轮和该气体涡轮系统的发电机)的系统和方法。所公开的实施方案包括对准组件，该对准组件可在设置系统时帮助减少对准涡轮与发电机之间的轴所涉及的时间，从而使得能够降低与气体涡轮系统的安装相关联的成本并且/或着提高气体涡轮系统的有效效率(例如，与传统实施方案相比)。在某些实施方案中，对准组件可包括联接到气体涡轮(或其轴)和发电机(或其轴)的发射器和接收器(例如，激光对准装置)，以及被配置为利用来自该发射器和该接收器的反馈来调节气体涡轮系统部件的位置的控制系统。在某些实施方案中，用于操作对准组件的控制系统可包括液压系统(例如，调节垫和/或液压缸)以有助于各种部件的移动。此外，对准组件可以是能够在对准之后移除的，这可使得组装系统能够重复使用和/或与多个气体涡轮系统一起使用。如上所述，与传统实施方案相比，自动化对准组件可降低与气体涡轮系统的安装相关联的成本。
19.现在转到附图，图1是具有对准组件24的气体涡轮系统10的实施方案的框图。气体涡轮系统10可包括气体涡轮12(例如，涡轮组件或部件，其可包括压缩机7、燃烧器5、涡轮17等)和负载14。负载14可以是可通过轴的旋转来产生电力的任何合适的设备，诸如发电机或
其他外部机械负载。例如，气体涡轮12可联接到发电机以产生用于电力网的电力。在气体涡轮系统10中，压缩机7可从进气口2接收空气，并且可使用压缩机7内的旋转叶片将其压缩为增压空气。增压空气可被馈送到燃烧器5中，其中该增压空气可与由燃料喷嘴15输送的燃料3混合以产生可被递送到燃烧器5中的空气燃料混合物。燃烧器5可点燃并燃烧空气燃料混合物，然后使热的增压废气朝向排气出口9穿过涡轮17的涡轮叶片，从而驱动气体涡轮12的轴18旋转。涡轮17中的叶片与涡轮轴18之间的联接引起涡轮轴18的旋转。涡轮轴18的旋转然后可引起负载轴20的旋转，从而产生电力。
20.图2是图1的气体涡轮系统10的实施方案的侧视图的框图，该气体涡轮系统具有用于将气体涡轮系统10的气体涡轮12与气体涡轮系统10的负载14对准的对准组件24。现在参考图2，气体涡轮12的先前提及部件(例如，压缩机7、燃烧器5、涡轮17等)可被支撑在涡轮壳体11内，并且类似地，负载14(例如，负载组件或部件)可被支撑在负载壳体13内。气体涡轮12和负载14可通过涡轮负载轴16联接。涡轮负载轴16可包括涡轮轴18和负载轴20，该涡轮轴和该负载轴通过联接件22(例如，机械联接件)在气体涡轮12与负载14之间的位置处或在气体涡轮12或负载14内的位置处连接。
21.为了便于讨论，可参考竖直轴线或方向4、横向轴线或方向6以及纵向轴线或方向8来描述对准组件24及其部件。对准组件24可竖直地4定位在气体涡轮系统10下方(例如，在安装、组装和/或对准操作期间)，并且可用于对准气体涡轮系统10的各种部件，诸如气体涡轮12和负载14，以及/或者涡轮轴18和负载轴20。对准组件24可包括竖直地4定位在气体涡轮12下方的涡轮基底26和竖直地4定位在负载14下方的负载基底28。涡轮基底26和负载基底28各自包括一个或多个液压缸以允许调节相应的基底26、28。
22.除此之外或另选地，对准组件24可包括发射器40和接收器42。对准组件24可采用被配置为测量部件之间的对准的任何类型的发射器40和接收器42。例如，发射器40可发射一个或多个激光，该一个或多个激光可测量在涡轮轴18与负载轴20之间与接收器42的对准和/或提供对该对准的指示。也就是说，发射器40可以是激光(例如，红外)发射器，并且接收器42可以是激光(例如，红外)接收器。在所示实施方案中，接收器42可定位在负载轴20上，并且发射器40可定位在涡轮轴18上。然而，接收器42可定位在涡轮轴18上、负载轴20上，或者对准组件24和/或气体涡轮系统10周围适于测量在涡轮轴18和负载轴20处气体涡轮12与负载14之间的对准的任何其他位置处。类似地，发射器40可定位在涡轮轴18上、负载轴20上，或者对准组件24和/或气体涡轮系统10周围适于测量在涡轮轴18和负载轴20处气体涡轮12与负载14之间的对准的任何其他位置处。在一些实施方案中，发射器40和/或接收器42可联接到控制器72，该控制器被配置为至少部分地基于从发射器40和/或接收器42或居间部件接收到的信号来控制涡轮基底26和负载基底28的移动，该居间部件监测或转发来自发射器40和/或接收器42的数据，如参考图3更详细地讨论的。
23.图3为可用于图2的对准组件24内的控制系统70的实施方案的框图。对准组件24的控制器72(例如，电子控制器)可被配置为从一个或多个传感器(包括发射器40和/或接收器42)接收输入。在一些实施方案中，可存在一个或多个发射器40和/或接收器42，该一个或多个发射器和/或接收器可定位在适于测量涡轮轴18和负载轴20处气体涡轮12与负载14之间的对准的任何位置处，如前所述。控制器72可被配置为监测发射器40与接收器42之间的对准特性(例如，水平、竖直、周向对准)，使得发射器40和接收器42的适当对准可导致(例如，
指示)涡轮轴18和负载轴20的适当对准。在一些实施方案中，接收器42可由单个设备或多个设备组成，该单个设备或多个设备确保涡轮轴18和/或负载轴20的旋转一致，使得涡轮轴18和负载轴20的联接用于进一步旋转是可能的。
24.发射器40和接收器42可被进一步配置为发送指示其间的一个或多个对准的一个或多个信号52。例如，发射器40可发射激光(例如，红外)信号，并且接收器42可接收激光(例如，红外)信号。控制器72可从接收器42接收指示接收器42接收到激光(例如，红外)信号和/或接收器42接收激光(例如，红外)信号的位置/取向的信号。
25.控制器72可被定位成靠近或远离气体涡轮系统10，并且可被配置为从发射器40和/或接收器42或居间数据转发部件接收信号52。控制器72可包括存储器74、处理器76、显示器78和/或输入端80(例如，用于手动输入某些数据)。在操作中，控制器72可在处理器76处接收信号52(例如，经由电耦接到上述接收器42、发射器40或居间数据转发部件的输入端口)。在一些实施方案中，发送到控制器72和/或由该控制器发送的输入信号和/或任何控制信号可保存在存储器74中。在一些实施方案中，对输入信号和/或控制信号的指示可经由显示器78向操作者显示。在一些实施方案中，操作者可使用输入端80向控制器72提供指令以控制一个或多个调节垫90(下文讨论)，该一个或多个调节垫为对准组件24的一部分。在一些实施方案中，如上所述，控制器72可确定并发送一个或多个控制信号82，该一个或多个控制信号被配置为经由处理器76控制一个或多个调节垫90。
26.通过控制调节垫90，控制器72可控制涡轮轴18和负载轴20的对准，以及/或者气体涡轮12和负载14的对准。在一些实施方案中，气体涡轮12或负载14的物理结构可以不是完全刚性的。因此，控制器72可基于气体涡轮12和/或负载14的估计移动来确定控制命令，但是该控制命令可不引起气体涡轮和/或负载14的估计移动。例如，气体涡轮12的某些部件可在控制命令的实现期间相对于彼此移动，这可导致实际移动偏离估计移动。因此，控制器72可采用迭代自动化方法，直到实现对准。此外，除了与控制命令相关联的估计移动之外，控制器72还可响应于每个控制命令而在控制器72的存储器74中记录气体涡轮12和/或负载14的实际移动。随着时间的推移，控制器72可基于实际移动、估计移动和相关联的控制命令的日志来学习更精确的移动命令。下面将参考后面的附图详细描述这些特征和其他特征。
27.图4是图2和图3的对准组件24的实施方案的透视图的示意图，该对准组件包括调节垫90。在一些实施方案中，调节垫90连接到涡轮基底26。除此之外或另选地，调节垫90的另一个实例可连接到负载基底28(未示出)。对准组件24可在气体涡轮12和负载14上合适的任何地方部署发射器40和接收器42，以如前所述帮助对准。来自发射器40和/或接收器42的数据可被传送到控制器72(例如，经由有线或无线连接)，使得可通过控制器72对调节垫90的控制来对涡轮基底26或负载基底28进行调节。
28.在一些实施方案中，调节垫90通过物体92(例如，液压千斤顶，诸如圆柱形液压千斤顶)联接到对准组件24，该物体可从调节垫90延伸到适配器96，该适配器连接到涡轮基底26或负载基底28。物体92可机械地联接到适配器96。虽然图4中仅示出一个调节垫90，但本公开设想了进行适当调节所必需的任何数量。例如，在涡轮基底26和/或负载基底28的每个端部处可存在两个调节垫90，使得总共八个调节垫90用于使气体涡轮12和负载14对准。在一个实施方案中，每对相对设置的调节垫90设置在涡轮基底26的在纵向方向8上延伸的侧边上，并且靠近涡轮基底26的在横向方向6上延伸的相应侧边设置。
29.气体涡轮12可通过条带102固定到涡轮基底26，这些条带可以是绳、杆(例如，金属杆)或一些其他联接机构。在一些实施方案中，条带102是刚性的并且将气体涡轮12固定到涡轮基底26。在一些实施方案中，条带不是刚性的，并且它们可以允许气体涡轮12响应于为了对准进行的调节而以相对意料不到的方式移动。如前所述，控制器72可基于气体涡轮12和/或负载14的估计移动来确定控制命令，但是与该控制命令相关联的控制可不引起气体涡轮12和/或负载14的估计移动。例如，由于条带102可能不是刚性的，因此气体涡轮12的实际移动可偏离由控制器确定的估计移动。因此，控制器72可采用迭代自动化方法，直到实现对准。此外，除了与控制命令相关联的估计移动之外，控制器72还可响应于每个控制命令而记录气体涡轮12和/或负载14的实际移动。随着时间的推移，控制器72可基于实际移动、估计移动和相关联的控制命令的日志来学习更精确的移动命令。下面将参考后面的附图详细描述这些特征和其他特征。
30.图5是调节垫90的实施方案的顶视图。调节垫90可以电气或液压方式供电，以在垫90的基部104上引起移动。在一些实施方案中，物体92(例如，液压缸)可放置在调节垫90的基部104上，使得物体92可沿对应于运动112和116的横向轴线或方向6或沿对应于运动110和114的纵向轴线或方向8移动。此外，物体92(例如，液压缸)可使得气体涡轮(或对应的涡轮基底26)能够在竖直方向4上移动。运动110(例如，在纵向方向上的运动)可通过与端口120的液压连接来实现，运动116(例如，在横向方向上的运动)可通过与端口122的液压连接来实现，运动112(例如，在横向方向上的运动)可通过与端口124的液压连接来实现，并且运动114(例如，在纵向方向上的运动)可通过与端口126的液压连接来实现。除此之外或另选地，在各个方向上的运动也可通过电气装置来实现。端口130可用作换能器以为调节垫90供电。
31.鉴于以上内容，图6示出了联接到对准组件24的适配器96的调节垫90的实施方案的侧视图。在一些实施方案中，适配器96可在其端部处附接到涡轮基底26。尽管示出了涡轮基底26，但类似地，可使用负载基底28。除此之外或另选地，涡轮基底26可在每个末端处包括适配器96，每个涡轮基底26具有总共八个适配器96。如前所述，物体92(例如，液压缸)可联接到适配器96，或者在一些实施方案中松散地连接到该适配器。当控制器72引导调节垫90在特定方向上移动诸如运动110、运动112、运动114或运动116时，适配器96将使涡轮基底26相应地移动，这继而将使气体涡轮12相应地移动。此外，可控制物体92(例如，液压缸)来使得涡轮基底26能够在竖直方向4上移动。
32.图7是示出用于对准图2的气体涡轮系统10的部件(诸如，气体涡轮12的涡轮轴18和负载14的负载轴20)的方法200的实施方案的过程流程图。方法200可包括经由发射器40和/或接收器42接收(框202)两个设备之间的测量数据或对准数据。在一些实施方案中，接收器42可包括联接到气体涡轮12、负载14、涡轮轴18和/或负载轴20的信号检测网，该信号检测网检测从发射器40接收到的信号的位置和/或取向。发射器40和/或接收器42可将测量数据传送到控制器72。
33.方法200还可包括确定(框204)气体涡轮12与负载14之间的对准或致力于气体涡轮与负载之间的对准所需的一个或多个气体涡轮系统部件的目标移动。例如，控制器72可确定测量数据指示一个或多个气体涡轮系统部件的横向移动(在横向方向或纵向方向上)、竖直移动或组合的横向和竖直移动可有利于对准。
34.在确定目标移动之后，控制器72基于该目标移动来确定(框206)控制命令。在一些实施方案中，控制器72确定用于操作调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)从而引起目标移动的命令。例如，控制器72可确定用于控制调节垫90在某个横向方向上移动的命令，并且/或者控制器可确定用于控制物体92在竖直方向上移动的命令。
35.控制器72基于控制命令来控制(框208)调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)。例如，控制器72可确定需要对气体涡轮系统10的部件进行竖直和水平调节，因此可控制调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)以试图引起目标移动。
36.在移动之后，控制器72经由发射器40和/或接收器42接收(框209)两个设备之间的第二组测量数据或对准数据。例如，如前所述，接收器42可包括联接到气体涡轮12、负载14、涡轮轴18和/或负载轴20的信号检测网，该信号检测网基于该网上来自发射器40的发射的位置来检测发射器40。然后，发射器40和/或接收器42将测量数据传送到控制器72。在其他实施方案中，接收器42可包括点检测器。
37.方法200还包括确定(框210)气体涡轮系统10的实际移动是否对应于目标移动。例如，如前所述，气体涡轮系统10和/或负载14的物理结构可以不是刚性的。为此，由调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)引起的实际移动可偏离目标移动。
38.如果控制器确定(框210)实际移动与目标移动之间存在差异，则控制器可记录(框220)控制命令、目标移动和实际移动，以及它们之间的对应关系。在一些实施方案中，控制器72可在未来迭代中利用所记录的数据来改善对准过程。例如，控制器72可随着时间的推移学习对应于目标移动(框204)的更准确或精确的控制命令(框206)。
39.应当指出的是，在某些情况下，即使目标移动偏离实际移动，气体涡轮12和负载14也可对准。例如，方法200包括致力于使气体涡轮12和负载14对准的迭代方法。因此，在某些情况下，在了解到可能需要进一步的目标移动和对应的控制命令的情况下，控制器72可确定目标移动和对应的控制命令。即，所确定的目标移动和对应的控制命令可在了解到需要进一步控制的情况下执行。在这些情况中的某些情况下，实际移动可偏离目标移动，使得在气体涡轮12与负载14之间实现对准。为此，在确定实际移动不对应于目标移动(框210)之后，以及在记录控制命令、目标移动和实际移动(框220)之后，方法200可包括基于来自框209的数据来确定气体涡轮12和负载14(例如，发电机)是否对准(框222)。如果气体涡轮12和负载14(例如，发电机)对准，则控制系统可脱离接合(218)。如果气体涡轮12和负载14(例如，发电机)未对准，则方法200可返回到框204。
40.如果在框210处实际移动确实对应于目标移动，则方法200可包括控制器72随后确定(框216)气体涡轮12和负载14(例如，发电机)是否对准。在一些实施方案中，控制器72通过来自框209的数据来确定气体涡轮12和负载14(例如，发电机)是否对准。如果气体涡轮系统10的部件对准，则系统随后可脱离接合(框218)。然而，如果确定涡轮轴18和负载轴20(或气体涡轮12和负载14的一些其他部件)尚未对准，则在框204处开始方法200的另一次迭代。
41.图8是用于对准图2的气体涡轮系统10的部件诸如气体涡轮12和负载14(例如，气体涡轮12的涡轮轴18和负载14的负载轴20)的方法300的实施方案的流程图。在一些实施方案中，方法300可包括在控制器72的处理器76处接收(框302)信号，该信号指示气体涡轮系统10的一个部件(诸如气体涡轮12)与气体涡轮系统10的另一个部件(诸如负载14)之间的对准数据和/或测量数据(框302)。指示对准的信号可由处理器76从一个或多个传感器诸如
发射器40和接收器42接收。
42.方法300还可包括确定气体涡轮系统10的部件(诸如气体涡轮12)和气体涡轮系统10的另一个部件(诸如负载14)的当前位置，以及确定(框304)每个部件可能需要实现以实现适当对准的目标移动。
43.方法300还可包括确定控制命令并将其发送(框306)给调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)，以用于控制调节垫90和/或物体92来使气体涡轮系统10的部件朝向对准移动。
44.在一些实施方案中，方法300还可包括在通过调节垫90和/或物体92(例如，液压缸)进行调节之后，从传感器诸如发射器40和接收器42接收(框308)一组新的对准数据和/或测量数据。
45.然后，方法300可确定尚未实现对准，并且基于来自传感器的一组新的对准数据和/或测量数据来确定(框310)调节的实际结果(例如，实际移动)与调节的目标结果(例如，目标移动)之间的偏差。在一些实施方案中，该偏差可用作在未来迭代中用于确定目标移动和对应的控制命令以适当地对准气体涡轮系统10的部件(例如，在框304和306处)的因素。除此之外或另选地，实际移动可用作在未来迭代中用于确定目标移动和对应的控制命令以适当地对准气体涡轮系统10的部件(例如，在框304和306处)的因素。
46.然后，方法300可记录(框312)该过程的目标移动、控制命令、预期结果和实际结果。在一些实施方案中，该日志可用于方法300的未来迭代中，使得可确定更准确的控制命令以实现目标移动(例如，框304和306)。方法300可以迭代方式重复，直到实现对准。如上所述，确定控制命令的迭代可随着控制器72记录气体涡轮系统10部件的目标移动与实际移动之间的相关性而依次得以改善。
47.所公开的实施方案的技术效果包括促进对准和/或调平气体涡轮系统的部件(诸如涡轮和发电机)，从而实现气体涡轮系统部件之间更准确的对准。气体涡轮的部件之间更准确的对准可使得能够减少部件在操作期间的磨损并且减少与装置的移动和设置相关联的停机时间。可通过控制器和/或各种传感器来控制对准组件，这可实现更有效和/或更准确的自动对准而无需人工操作者调节。可控制调节垫的移动，使得这些调节垫可单独地、成组地或同时一起移动，这可进一步实现气体涡轮系统部件的更有效和/或更准确的对准。对准组件可包括各种传感器，诸如可确定气体涡轮系统的部件的对准的对准传感器，这可进一步实现更有效和/或更准确的对准。此外，包括调节垫、控制器和/或传感器的对准组件可能够在已实现期望的对准之后被移除，并且可在其他气体涡轮系统下重复使用以用于对准和/或调平。这样，对准组件可实现成本节省，因为与其他对准机构不同，一旦实现对准，调节垫就可能不会粘固就位在一个气体涡轮系统下，并且单个对准组件可用于许多气体涡轮系统的对准。
48.本书面描述使用示例来公开本文所述的主题，包括最佳模式，并且还使用充分的公开来使得本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。