用于涡轮机壳体中的部件对准的方法和系统以及相关涡轮机壳体与流程

用于涡轮机壳体中的部件对准的方法和系统以及相关涡轮机壳体


背景技术：

1.本公开整体涉及涡轮机系统，并且更具体地，涉及用于对准此类涡轮机系统中的部件的系统和方法，以及相关涡轮机壳体。
2.涡轮机系统(诸如蒸汽涡轮机(st)系统或燃气涡轮机(gt)系统)用于各种电力生成系统中。通常使用一个或多个可移除的上部部分(例如，上部外壳或壳体)来构造涡轮机，以允许触及涡轮机内的部件。涡轮机内的部件可包括大量固定部件和旋转部件。旋转部件可包括在涡轮机的操作期间旋转的一个或多个轮、轴等。固定部件可包括一个或多个固定轮、隔膜、支撑垫、偏转器、壳体部分、轴承等，它们在涡轮机的操作期间保持固定。涡轮机还可包括一个或多个下部部分(例如，下部外壳或壳体)，该下部部分通常用作其他涡轮机部件的支撑件，并且还可帮助密封工作流体(例如，蒸汽或燃烧的燃料)路径以防止泄漏。上部壳体联接到下部壳体以形成工作流体路径。
3.涡轮机的各种部件之间的紧公差直接影响其效率。为了说明，重达几吨的大型蒸汽涡轮机可能具有以毫米(mm)或千分之一英寸(密耳)计的内部部件公差。如果固定部件和旋转部件彼此太靠近，则在操作期间部件之间可能会发生摩擦。这种摩擦使得在维修或检修之后难以启动涡轮机，并产生过度振动。摩擦也可磨损在旋转部件和固定部件之间的密封件，并且在部件已被磨损之后，然后在发生摩擦的区域中将存在过量的间隙。如果固定部件和旋转部件彼此间隔太远，则在部件之间可能发生工作流体泄漏，从而降低涡轮机的效率。因此，当维修或维护涡轮机时，需要高度注意以确保各种部件正确对准和定位。
4.在涡轮机系统的离线维修或检修期间，可通过移除一个或多个上部壳体(通常称为“顶部”)来触及涡轮机的各种部件。在顶部移开(top-off)的情况下，可对涡轮机的固定部件和旋转部件进行检查、调整、清洁、修理、更换和/或以其他方式进行维修。一种类型的检查可确定各种部件由于涡轮操作而产生的位移量。例如，某些固定部件可能已经发生对准偏移。然后可将变得不对准的部件重新对准作为该检查的一部分。在完成维修或检修后，可更换上部壳体，并且涡轮机返回到操作。遗憾的是，当顶部被放回到下部壳体上时，通常会出现对准问题。上部壳体的重量可为一吨或更重，并且将这些上部壳体放置到涡轮机上可能会在先前对准的部件之间引起附加量的位移或变形。这样的位移在本文中通常可称为“顶部放置位移(top-on displacement)”。例如，当处于顶部移开状态时，下部壳体可能弹起，或者在支撑点之间弯曲或下垂，并且连接到下部壳体的一个或多个固定部件(例如，隔膜部分)可能发生偏移。如果部件在顶部移开的情况下对准，则它们可能在顶部放回时偏移，并且实际上可能偏移到脱离对准。
5.为了解决该问题，常规实践是进行顶部放置/顶部移开对准过程。在该过程中，首先移除上部壳体，并且根据需要移除和维修各种部件。在移除这些部件之后，更换上部壳体，并且测量联接壳体内的各种部件支撑位置，以相对于单元的中心线竖直和横向地定位。然后，再次移除上部壳体，并且测量顶部移开线。顶部移开线量度的是在上部壳体和/或部件被移除的情况下内部部件的横向和竖直位置。然后，比较这些测量以确定在处于顶部移
开状态下时内部部件的理想位置。然后，在移除上部壳体的情况下，调整部件支撑位置以解决顶部放置位移。例如，可调整上面安置隔膜部分位的基座，以确保隔膜的中心与转子轴线对准。当顶部被放回时，然后预期部件偏移成对准。例如，一组顶部放置和顶部移开测量可表明，当顶部放置在上时，特定部件向上偏移0.25毫米(mm)。该部件可在顶部移开状态下对准为低0.25mm以解决该上移。
6.上述顶部放置/顶部移开过程有助于确保各种涡轮机部件在完成维修时处于最佳对准。然而，顶部放置/顶部移开过程非常耗时。需要数个小时来执行各种测量，以及移除和更换上部壳体两次，从而导致人员时间的更高成本和由于涡轮机离线而造成的更大量的收益损失。该过程可能进一步复杂化，因为当在没有转子和/或其他内部部件的情况下组装时，全涡轮机壳体并不完全代表顶部放置状态，因为与上部壳体和转子相关联的内部部件中的一些内部部件(例如，隔膜和载体)不存在。因此，当前过程可能是不准确的。因此，对准过程可能需要重复，这增加了成本。解决这些问题的一种方法在顶部移开情况下测量右侧和左侧部件支撑和/或内部外壳位移，并且计算预测的竖直和/或横向偏移值，该偏移值是用于调整部件的测量位移的百分比。虽然这种方法避免了重复组装，但未将完整的顶部放置情况纳入考虑，并且可能是不准确的。


技术实现要素：

7.本公开的第一方面提供了一种对准涡轮机壳体内的部件的方法，该涡轮机壳体包括被构造为共同围绕转子的上部壳体和下部壳体，转子具有转子轴线，该方法包括：对于沿着转子轴线的至少一个主要轴向位点并且在每个主要轴向位点处在涡轮机壳体的一侧或两侧处：在上部壳体在顶部放置位置联接到下部壳体的情况下，测量：第一参考点在联接到下部壳体的水平接头(hj)凸缘的外表面的第一光学目标处的第一位点，以及第二参考点在联接到下部壳体的hj凸缘的外表面并且与第一光学目标竖直间隔开的第二光学目标处的第二位点；在至少上部壳体在顶部移开位置从下部壳体移除的情况下，测量：第一参考点在第一光学目标处的第三位点，第二参考点在第二光学目标处的第四位点，第三参考点在下部壳体的水平接头(hj)凸缘的上表面上的第五位点，该第三参考点与下部壳体中的部件在相应的主要轴向位点处的部件支撑位置具有已知的空间关系，以及第四参考点在下部壳体的hj凸缘的上表面上的第六位点，该第四参考点在下部壳体的hj凸缘的上表面上与第三参考点间隔开；基于至少第一位点、第二位点、第三位点、第四位点、第五位点和第六位点以及下部壳体的内半径来计算部件支撑位置在顶部放置位置的预测偏移值；以及通过该预测偏移值来调整涡轮机壳体中的部件支撑位置，其中在将上部壳体更换到顶部放置位置后相对于转子轴线改进定位在部件支撑位置处的部件的对准。
8.本公开的第二方面提供了一种用于对准涡轮机壳体内的部件的系统，该涡轮机壳体包括被构造为共同围绕转子的上部壳体和下部壳体，转子具有转子轴线，该系统包括：测量模块，该测量模块被配置为：对于沿着转子轴线的至少一个主要轴向位点并且在每个主要轴向位点处在涡轮机壳体的一侧或两侧处：在上部壳体在顶部放置位置联接到下部壳体的情况下，接收对以下各项的测量：第一参考点在联接到下部壳体的水平接头(hj)凸缘的外表面的第一光学目标处的第一位点，以及第二参考点在联接到下部壳体的hj凸缘的外表面并且与第一光学目标竖直间隔开的第二光学目标处的第二位点；在至少上部壳体在顶部
移开位置从下部壳体移除的情况下，接收对以下各项的测量：第一参考点在第一光学目标处的第三位点，第二参考点在第二光学目标处的第四位点，第三参考点在下部壳体的水平接头(hj)凸缘的上表面上的第五位点，该第三参考点与下部壳体中的部件在相应的主要轴向位点处的部件支撑位置具有已知的空间关系，以及第四参考点在下部壳体的hj凸缘的上表面上的第六位点，该第四参考点在下部壳体的hj凸缘的上表面上与第三参考点间隔开；以及计算模块，该计算模块被配置为：基于至少第一位点、第二位点、第三位点、第四位点、第五位点和第六位点以及下部壳体的内半径来计算部件支撑位置在顶部放置位置的预测偏移值，并且基于该预测偏移值来指示在至少一个主要轴向位点处对涡轮机壳体中的部件支撑位置的调整。
9.第三方面包括一种涡轮机壳体，其包括：上部壳体，该上部壳体具有上部水平接头(hj)凸缘；下部壳体，该下部壳体具有下部水平接头(hj)凸缘，其中上部壳体和下部壳体被构造为共同围绕涡轮机转子和联接到涡轮机转子的多个涡轮机叶片；以及多个第一光学目标，每个第一光学目标定位在沿着下部壳体的下部hj凸缘的径向面向的外表面延伸的多个轴向位点中的一个轴向位点处。
10.本公开的例示性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
11.从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：
12.图1示出了在移除上部壳体的情况下蒸汽涡轮机的透视局部剖视图。
13.图2示出了根据本公开的实施方案的涡轮机壳体的侧视图。
14.图3示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的下部壳体中的部件支撑位置的俯视图。
15.图4示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的下部壳体中处于部件支撑位置的部件的局部横截面视图。
16.图5示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的水平接头(hj)凸缘的第一场景的示意性横截面视图。
17.图6示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第二场景的示意性横截面视图。
18.图7示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第三场景的示意性横截面视图。
19.图8示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第四场景的示意性横截面视图。
20.图9示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第五场景的示意性横截面视图。
21.图10示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第六场景的示意性横截面视图。
22.图11示出了根据本公开的实施方案的处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的第七场景的示意性横截面视图。
23.图12示出了根据本公开的实施方案的用于对准系统的环境的框图。
24.图13示出了根据本公开实施方案的方法的流程图。
25.图14示出了根据本公开的各种实施方案的处于顶部移开位置的下部壳体的透视图。
26.图15示出了根据本公开的实施方案的在主要轴向位点处处于顶部放置位置的涡轮机壳体的hj凸缘的示意性横截面视图。
27.图16示出了根据本公开的实施方案的在主要轴向位点处处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的示意性横截面视图。
28.图17示出了根据本公开的实施方案的在主要轴向位点处的涡轮机壳体的下部hj凸缘的放大示意性横截面视图，其中示出了可能的调整。
29.图18示出了根据本公开的实施方案的在主要轴向位点处处于顶部移开位置并且具有在其上平移的三角形空间关系的涡轮机壳体的下部hj凸缘的示意性横截面视图。
30.图19示出了根据本公开的实施方案的用于计算水平调整的hj凸缘的示意性截面视图。
31.图20示出了根据本公开的实施方案的叠加有表面参考线以识别表面变形的hj凸缘的示意性横截面视图。
32.图21示出了根据本公开的实施方案的在图20的参考线之间建立角度关系的示意性截面视图。
33.图22示出了根据本公开的实施方案的在次级轴向位点处处于顶部移开位置的涡轮机壳体的hj凸缘的示意性横截面视图。
34.应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
35.首先，为了清楚地描述本公开，当提及和描述涡轮机系统内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在这样做时，如果可能的话，通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本技术的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
36.此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动方向的术语，诸如通过涡轮机系统的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮机系统的部件系统的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指引擎的后端或涡轮机端。通常需要描述相对于中心轴线处于不同径向位置的零件。术语“径向”是指垂直于轴线的移动或位置。在诸如此类的情况下，如果第一部件比第二部件更靠近轴线驻留，则
本文将说明第一部件是第二部件的“径向向内”或“内侧”。另一方面，如果第一部件比第二部件更远离轴线驻留，则本文可以说明第一部件是第二部件的“径向向外”或“外侧”。术语“轴向”是指平行于轴线(例如，涡轮机转子轴线)的移动或位置。最后，术语“周向”是指围绕轴线的移动或位置。应当理解，此类术语可以相对于涡轮的中心轴线应用。
37.此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
38.本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地指出。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
39.在元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到”、“脱离”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层的情况下，它可直接位于其他元件或层上，接合到、连接到或联接到其他元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到另一个元件或层”、“直接连接到另一个元件或层”或“直接联接到另一个元件或层”时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
40.如上所述，本公开提供了一种用于对准涡轮机壳体内的部件的方法和系统，以及相关涡轮机壳体。在顶部放置位置，在一个或多个主要轴向位点处测量下部壳体的水平接头(hj)凸缘上的光学目标和另一竖直间隔的光学目标的位点。在移除至少上部壳体之后，再次测量光学目标的位点，并且测量一对参考点在hj凸缘的上表面上的位点。基于至少所测量的位点，针对处于顶部放置位置的部件支撑位置计算预测偏移值。预测偏移值可包括所计算的调整的数量。在一个示例中，可计算下部壳体的倾斜角度和下部壳体的旋转角度，并且基于两者进行竖直调整。在另一示例中，可基于下部壳体从顶部放置位置到顶部移开位置的水平偏移来计算水平调整。在另一示例中，可通过以下方式来识别hj凸缘表面变形：叠加hj凸缘表面的参考线并且用包括基于表面变形的校正的预测偏移值识别在表面的配合的内部或外部位点处的任何间隙。可针对仅包括一个光学目标的其他次级轴向位点计算类似的预测偏移值。在任何情况下，可以通过预测偏移值调整各种轴向位点处的部件支撑位置，以改进每个轴向位点处的对准。该方法和系统减少所需的提升并且可解决几乎所有对准问题。
41.a.涡轮机系统和涡轮机壳体
42.参见附图，图1示出了呈蒸汽涡轮机(st)系统10形式的示例性涡轮机系统的透视局部剖视图。st系统10包括转子12，该转子包括涡轮机转子14和多个轴向间隔的转子轮18。涡轮机转子14具有转子轴线a。多个旋转涡轮机叶片20机械地联接到每个转子轮18。更具体地，涡轮机叶片20以周向围绕每个转子轮18延伸的排进行布置。多个固定轮叶22围绕涡轮机转子14周向延伸，并且轮叶轴向定位在涡轮机叶片20的相邻排之间。固定轮叶22与涡轮
机叶片20配合以形成级，并且限定通过st系统10的蒸汽流动路径的一部分。在本公开的一个实施方案中，如图1所示，st系统10包括五个级。该五个级称为l0、l1、l2、l3和l4。级l4是第一级并且是五个级中的最小级(在径向方向上)。级l3是第二级并且是轴向方向上的下一个级。级l2是第三级并且被示为在五个级的中间。级l1是第四级和倒数第二级。级l0是最后级并且是最大的(在径向方向上)。应当理解，五个级仅作为一个示例示出，并且每个涡轮机系统可具有多于或少于五个级。而且，如本文将描述的，本发明的教导不需要多级涡轮。
43.在操作中，工作流体(此处为蒸汽24)进入st系统10的入口26并且被引导通过固定轮叶22。轮叶22抵靠涡轮机叶片20将蒸汽24引导到下游。蒸汽24穿过剩余级，从而在涡轮机叶片20上施加力，从而导致涡轮机转子14旋转。st系统10的至少一个端部可轴向地延伸远离转子12，并且可附接到负载或机械(未示出)，诸如但不限于发电机和/或另一个涡轮机。
44.虽然将相对于st系统10描述本公开的实施方案，但是将容易理解的是，本公开的教导内容适用于各种涡轮机系统和/或具有需要部件对准的重配合壳体或零件的其他工业机器。
45.如图2的侧透视图所示，st系统10可包括涡轮机壳体100，该涡轮机壳体包括具有下部水平接头(hj)凸缘104的下部壳体102以及具有上部水平接头(hj)凸缘108的上部壳体106。(应当注意，图2示出了st系统10，其中移除了任何绝缘体及其大部分管道。)下部壳体102和上部壳体106可各自表示共同围绕涡轮机转子14的任何程度的360
°
壳体。也就是说，上部壳体106和下部壳体102被共同构造为围绕涡轮机转子14(图1)和联接到涡轮机转子的涡轮机叶片20(图1)。将相对于单个上部壳体106和单个下部壳体102描述本公开，本领域技术人员将理解，教导内容适用于具有许多上部壳体和/或下部壳体的涡轮机系统。在任何情况下，上部壳体106和下部壳体102被构造为共同围绕涡轮机转子14和联接到涡轮机转子14的涡轮机叶片20。上部壳体106和下部壳体102可在相应的hj凸缘104、108处例如由紧固件附接。hj凸缘104、108从壳体102、106的圆形部分径向向外延伸以形成连接凸缘。虽然命名为“水平接头”凸缘，但是如本领域中所理解的，hj凸缘104、108可偏离水平。每个壳体102、106具有用于根据本公开的实施方案的操作的内半径(ir)(图4)。内半径(ir)可根据所计算的预测偏移值而变化。例如，内半径(ir)可从转子轴线a到每个壳体102、106的内表面，从转子轴线a到部件120的外表面，或者从转子轴线到相关部件支撑位置124的一些部分。
46.通常，在维护期间移除上部壳体106以暴露涡轮机转子14和st系统10的内部部件。上部壳体106可通过以下方式来移除：移除任何绝缘体和外部管道(未示出)，移除到下部壳体102的紧固件，以及用起重机(例如，重型提升起重机)将该上部壳体抬离。然后可维修下部壳体102内的部件。在许多情况下，部件也可被移除、维修和更换，从而需要在重新使用之前将其相对于壳体102、106对准。在更换上部壳体106后可能需要对准的部件可包括例如隔膜部分112(图1)、内部壳体部分114(图1)和一个或多个固定喷嘴部分116(图1)。应当理解，先前的部件列表不是全面的，并且各种部件可能需要对准。
47.图3示出了呈隔膜122形式的示例性部件120处于顶部移开位置的俯视图。图3示出了其中具有隔膜122的占用隔膜支撑位置124o；以及清空相应隔膜的部件(隔膜)支撑位置124e。图4示出了在下部壳体102的一侧中处于部件支撑位置124的示例性隔膜122(示出为透明)的局部横截面视图。如所理解的，任何数量的隔膜122在壳体102、106内轴向间隔开，并且在每个壳体102、106的内半径内延伸以与涡轮机叶片20(图1)相互作用。下部壳体102
的隔膜122和上部壳体106(未示出)在其相应的周向端部132(图4)处配合以与涡轮机叶片20(图1)形成工作流体路径。如图所示，每个隔膜122在其周向端部132处具有延伸部126(图4)，该延伸部由部件支撑位置124支撑。在所示的示例中，部件支撑位置124可包括紧固到凸部130的垫片128(仅图4)。更具体地，部件支撑位置124可包括在下部壳体102的内半径上的凸部130(仅图4)，并且垫片128可定位在其上以支撑隔膜122的延伸部126。例如在st系统10(图1)的维修之后，可以调整垫片128和/或凸部130以相对于涡轮机壳体100对准隔膜122。例如，垫片128可通过增加或减小其相对于凸部130的高度来调整，以调整部件120的竖直高度，即升高或下降隔膜122。除此之外或另选地，可调整垫片128以改变其上表面136的角度(α)。除此之外或另选地，可将边缘130与垫片128类似地调整。虽然部件120已被示出和描述为隔膜122，但是应当理解，本公开的教导适用于涡轮机壳体100内的各种替代部件120。例如，如所指出的，部件120可包括(隔膜122的)隔膜部分112(图1)，内部壳体部分114(图1)以及一个或多个固定喷嘴部分116(图1)中的至少一者。此外，虽然部件支撑位置124已被描述为凸部和垫片布置，但是应当理解，垫片128可以不是必需的，并且可以单独调整凸部130。此外，强调的是，部件支撑位置124可采取除凸部和垫片布置之外的各种替代形式，并且可包括用于部件120的任何形式的支撑件。部件支撑位置124也可位于与图3至图4中所指示不同的位置处，这取决于部件。部件支撑位置也可直接在hj凸缘104、108上。调整可通过调整螺钉或螺栓来进行。
48.根据本公开的实施方案，涡轮机壳体100的部件可设置有多个选定的参考点(rp)，这些参考点可用于计算预测偏移值，该预测偏移值可用于调整部件支撑位置124，以在将上部壳体106更换到顶部放置位置后改进定位在部件支撑位置124处的部件120相对于转子轴线a的对准。
49.如图2和图4所示，涡轮机壳体100可包括多个第一光学目标140。每个第一光学目标140相对于下部壳体102的下部hj凸缘104的径向面向的外表面142定位在多个轴向位点中的一个轴向位点处。在某些实施方案中，第一光学目标140联接到下部hj凸缘104的径向面向的外表面142；然而，下部壳体102的外表面上的其他位点可以是可能的。每个第一光学目标140可包括能够使用适当的测量系统进行检测的任何现在已知或稍后开发的光学目标。在一个非限制性示例中，第一光学目标140可包括联接到下部壳体102的下部hj凸缘104的径向面向的外表面142的球形安装的回射器(smr)适配器。第一光学目标140可以以任何现在已知或稍后开发的方式(例如，焊接、紧固件等)联接到径向面向的外表面142。在一个示例中，用于测量光学目标140的位点的测量系统144可包括例如激光测量系统，诸如可购自faro corp.，lake mary，fl的vantage型号激光跟踪器，或者可购自leica geosystems inc.，norcross，ga的型号为at401的激光跟踪器。测量系统144可以可操作地联接到本文描述的对准系统146。虽然在本文中已经列出激光测量系统作为示例，但是应当理解，可提供能够在三维空间中定位参考点的各种替代测量系统。测量系统144可包括但不限于：红外、雷达等。
50.出于本文将描述的目的，涡轮机壳体100还可包括定位在具有第一光学目标140的轴向位点中的一个或多个轴向位点处的第二光学目标148。包括光学目标140、148两者的轴向位点在下文中被称为“主要轴向位点”，而仅具有第一光学目标140的那些轴向位点在下文中被称为“次级轴向位点”。如图4最佳所示，每个第二光学目标148例如在下部hj凸缘104
的径向面向的外表面142上与相应的第一光学目标140竖直间隔开距离d1。该竖直间距d1可根据例如下部hj凸缘104的尺寸而变化。竖直间距d1是预定义的，使得在选定的主要轴向位点处的光学目标140、148之间的空间关系是已知的。在一个非限制性示例中，第二光学目标148还可包括联接到下部壳体102的下部hj凸缘104的外表面的smr适配器。第二光学目标148可以以任何现在已知或稍后开发的方式(例如，焊接、紧固件等)联接到外表面。在某些实施方案中，第二光学目标148联接到下部hj凸缘104的径向面向的外表面142；然而，下部壳体102的外表面上的其他位点可以是可能的。在所示的示例中，示出了三个第二光学目标148，从而形成三个主要轴向位点，但可采用任何数量。如图所示，第一光学目标140也可在不存在第二光学目标148的多个次级轴向位点处单独定位在下部hj凸缘104上。如果简单地提及“轴向位点”，则它是指任何轴向位点-主要轴向位点和/或次级轴向位点或其他轴向位点。本文将描述光学目标140、148以及主要轴向位点和次级轴向位点的目的。
51.图4示出了可用于识别可能影响对部件支撑位置124的任何必要调整的问题的多个参考点。参考点相对于下部hj凸缘104和/或上部hj凸缘108的位点可基于下部壳体102的期望轴向位点处的几何形状来预定义，并且可通过根据本公开的实施方案的测量系统144来测量。如将描述的，对准系统146可以使用位点来计算一个或多个部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。将涡轮机壳体100中的部件支撑位置124(图2)调整预测偏移值改进了在将上部壳体106更换到顶部放置位置后定位在部件支撑位置124处的部件120(图3)相对于转子轴线a的对准。在本公开中，“参考点”指示例如光学目标或其他选定位置在上部壳体或下部壳体上的固定位置，而“参考点x’的位点”指示参考点x的可变三维位置，例如，如测量系统144所测量的。出于区分的目的，将对位点进行编号，即第一、第二、第三等。应当注意，每个参考点可具有多个位点。在任何情况下，位点可由任何现在已知或稍后开发的三维坐标系指示，例如，使用测量系统144作为原点。如所指出的，测量系统144可包括用于例如使用激光器测量参考点在壳体102、106上的位点的任何适当的测量系统。对准系统146可在测量模块230(图12)处接收参考点的位点，其中计算模块232(图12)计算预测偏移值。
52.如图4所示，可在每个选定的主要轴向位点处定义以下示例性参考点：在联接到下部hj凸缘104的外表面142(图2)的第一光学目标140处的第一参考点rp1；在联接到下部hj凸缘104的外表面142(图2)并且与第一光学目标140(图2)竖直间隔开的第二光学目标148处的第二参考点rp2；在上表面150上的第三参考点rp3；以及在上表面150上的第四参考点rp4。如将描述的，上部壳体106可在其上包括多个参考点，包括例如在上部hj凸缘108的下(如图所示)表面152上的第五参考点rp5以及在上部hj凸缘108的下表面152上的第六参考点rp6。此外，次级轴向位点还可包括参考点。如所指出的，次级轴向位点不包括联接到下部hj凸缘104的外表面142(图2)的第二光学目标148。如图22所示，次级轴向位点可包括第七参考点rp7、第八参考点rp8和第九参考点rp9。如将进一步描述的，第七参考点rp7、第八参考点rp8和第九参考点rp9在功能上对应于主要轴向位点处的第一参考点、第三参考点和第四参考点(rp1、rp3、rp4)。
53.根据本公开的实施方案，参考点中的至少一个参考点与部件支撑位置124具有已知的空间关系，使得参考点的位置的变化(即，以预测偏移值的形式计算)可用于调整部件支撑位置124以向部件120(图3和15)提供必要的位置变化，从而确保其在顶部放置位置的
对准。在所示示例中，第三参考点rp3与部件支撑位置124(例如，凸部130和/或垫片128)具有已知的空间关系。空间关系可以是任何形式。也就是说，第三参考点rp3可具有与部件支撑位置124的限定的竖直和/或径向偏移的直接关系，和/或第三参考点rp3和部件支撑位置124各自与另一个点(例如，下部壳体102的内边缘154)具有已知关系的间接关系。在任何情况下，空间关系可用于计算部件支撑位置124的变化。在次级轴向位点处，第七参考点rp7(图22)可提供与用于主要轴向位点的第三参考点rp3相同的功能，即，它在相应的第二轴向位点处与部件支撑位置124具有已知的空间关系。
54.如图4中所观察到的，参考点之间的空间关系可基于每个轴向位点处的下部hj凸缘104的已知(预期)几何形状来定义。也就是说，参考点可用于在下部hj凸缘104和/或上部hj凸缘108沿着轴向横截面变化时定义每个轴向位点的预期空间关系。例如，定义第一参考点rp1与第二参考点rp2之间的距离d1。此外，每个轴向位点可具有不同的第三参考点rp3和第四参考点rp4和/或第五参考点rp5和第六参考点rp6，这些参考点被选择为例如避免给定轴向位点处的结构，例如，如图14所示的冷却通道。无论如何，每组第三参考点rp3和第四参考点rp4以及每组第五参考点rp5、rp6的每组可具有彼此或与其他参考点和的限定空间关系，这可以通过在顶部移开位置的测量来验证。例如，第三参考点rp3和第四参考点rp4(以及rp5和rp6)之间的限定距离d2被限定并且可通过对每个轴向位点进行测量来更精确地验证。此外，第四参考点rp4可以距下部hj凸缘104的外边缘156限定距离d3，并且第一参考点rp1(即，第一光学目标140)可以距下部hj凸缘104的外边缘156限定距离d4。因此，第一参考点rp1、第三参考点rp3和第四参考点rp4之间的三角形空间关系160(参见图4中的不同阴影三角形)是已知的并且可通过测量来验证。第三参考点rp3在下部hj凸缘104的上表面150上的第五位点l5，第四参考点rp4在下部hj凸缘104的上表面150上的第六位点l6以及第一参考点rp1在顶部移开位置在第一光学目标140处的第三位点l3可在选定的轴向位点处测量，以识别(验证)三角形空间关系160。因此，如将描述的，基于三角形空间关系160平移到顶部放置位置(即，基于第一参考点rp1在顶部放置位置的位点)，如在顶部移开位置所测量的第三参考点rp3的实际位点与其预测的顶部放置位点之间的差值可用于计算至少一种形式的预测偏移值。第七参考点rp7、第八参考点rp8和第九参考点rp9(图22)在次级轴向位点处存在类似的关系。
55.如所指出的，图4还示出了其上具有多个参考点的上部壳体106(未示出用于上部壳体106的内部部件)。例如，上部壳体106可包括在上部hj凸缘108的下(如图所示)表面152上的第五参考点rp5以及在上部hj凸缘108的下表面152上的第六参考点rp6。在顶部放置位置，第五参考点rp5与第三参考点rp3对准，并且第六参考点rp6与第四参考点rp4对准。因此，第五参考点rp5和第六参考点rp6可以隔开距离d2。相对于上部hj凸缘108的边缘，第五参考点rp5和第六参考点rp6位点也可以是已知的。
56.可以由光学目标140、148或者由测量系统144可测量其位点的任何其他机构(例如，可由测量系统144检测的表面上的标记或对象、放置在参考点处的临时测量目标(例如，光学目标、反射带、划线标记、冲压标记等)等)来相对于壳体102、106限定参考点。
57.b.可能的壳体问题
58.图5至图11示出了在维护操作期间可能发生可能的hj凸缘104、108场景的示意性横截面视图，其中上部壳体106从下部壳体102移除，即，到顶部移开位置。所示出的场景可
在任何轴向位点处以及下部壳体102的一侧或两侧处发生。每个场景可影响部件120(图3)在涡轮机壳体100内的对准，并且可根据本文所述的方法解决。出于描述的目的，图5至图11示出了从涡轮机转子轴线a在所示的侧面的左侧的视角来看的hj凸缘104、108。如将描述的，转子轴线a充当用于所描述的方法的坐标系原点。为简洁起见，转子轴线a仅在图5中示出；然而，已经提供了凸缘104、108可潜在地会合的参考线rl。为了清楚起见，省略了弯曲离开壳体102、106的大部分零件。应当理解，每个壳体102、106的沿直径相对的侧面可具有类似的对称定位。
59.如本领域所理解的，当hj凸缘104、108被分离时，下部壳体102和下部hj凸缘104可向上弹起或弯曲，并且上部壳体106和上部hj凸缘108可降落或向下弹起。当这种情况发生时，下部hj凸缘104围绕转子轴线a旋转，从而改变竖直定位。此外，下部hj凸缘104可向内倾斜、向外倾斜或简单地竖直移动。类似地，上部hj凸缘108可向内倾斜、向外倾斜或简单地竖直移动。此外，下部hj凸缘104的上表面150和上部hj凸缘108的下表面152可在分离后变形，即，表面变成非平面的。在后一种情况下，当壳体102、106再次配合在一起时，表面150、152可能不以表面对表面配合方式(例如，平面表面对平面表面)会合，这可能导致壳体102、106的边缘不闭合，从而产生泄漏。虽然可以通过将壳体102、106联接在一起的紧固件来迫使壳体102、106平面接合，但是边缘而不是表面(例如，内边缘154或外边缘156)的会合可能影响壳体内的部件120(图3)的对准。
60.虽然图5至图11示出了可能发生的可能的hj凸缘104、108场景的示意性横截面视图，但其不一定示出下部壳体102围绕转子轴线a的旋转。除了其他方面，基于旋转对预测偏移值(竖直调整)的计算将在附图的其他地方示出。
61.图5示出了示例性场景1，其中hj凸缘104、108两者平行，即，其表面150、152彼此平行并且平行于参考线(rl)。如果放在一起，内边缘154将几乎同时与外边缘156会合，因此接头将不会在任一侧上开放。在这种情况下，壳体102、106没有倾斜，它们简单地彼此竖直分离。
62.图6示出了示例性场景2，其中hj凸缘104、108不平行并且具有倾斜，使得如果放在一起，则内边缘154将被最初分离，并且外边缘156将首先接触，从而使接头在内部(左侧，如图所示)开放。在所示出的场景中，下部hj凸缘104逆时针倾斜，而上部hj凸缘108顺时针倾斜。
63.图7示出了示例性场景3，其中hj凸缘104、108均不平行并且具有倾斜，使得如果放在一起，则外边缘156将被最初分离，并且内边缘154将首先接触，从而使接头在外部(右侧，如图所示)开放。在所示出的场景中，下部hj凸缘104顺时针倾斜，而上部hj凸缘108逆时针倾斜。
64.图8示出了示例性场景4，其中hj凸缘104、108不平行并且下部hj凸缘104具有倾斜，使得如果放在一起，则内边缘154将被最初分离，并且外边缘156将首先接触，从而使接头在内部(左侧，如图所示)开放。在所示出的场景中，下部hj凸缘104逆时针倾斜，并且上部hj凸缘108没有倾斜而保持平行于例如参考线rl。
65.图9示出了示例性场景5，其中hj凸缘104、108不平行并且下部hj凸缘104具有倾斜，使得如果放在一起，则内边缘154将被最初分离，并且内边缘154将首先接触，从而使接头在外部(右侧，如图所示)开放。在所示出的设定中，下部hj凸缘104顺时针倾斜，并且上部
hj凸缘108没有倾斜而保持平行于例如参考线rl。
66.图10示出了示例性场景6，其中hj凸缘104、108均是平行的并且两者均具有倾斜。然而，此处，如果放在一起，内边缘154将几乎同时与外边缘156会合，因此接头将不会在任一侧上开放。在所示出的场景中，下部hj凸缘104顺时针倾斜，并且上部hj凸缘108顺时针倾斜。
67.图11示出了示例性场景7，其中hj凸缘104、108均是平行的并且两者均具有倾斜。此处，类似于图10，如果放在一起，内边缘154将几乎同时与外边缘156会合，因此接头将不会在任一侧上开放。在所示出的场景中，下部hj凸缘104逆时针倾斜，并且上部hj凸缘108逆时针倾斜。
68.可以在先前场景中的任一场景中发生的另一个问题是表面150、152在壳体102、106分离之后可能不是平面的。在该设定中，内边缘154可以不与外边缘156在同一平面内，或者它们之间的其他点可以使表面非平面。
69.c.对准系统
70.本公开的某些方面可以体现为对准系统146、方法或计算机程序产品。相应地，本公开可采取以下形式：完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或在本文中通常全部可称为“电路”、“模块”或“系统”的组合软件和硬件方面的实施方案。此外，本公开可采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品体现在任何有形表达介质中，在该介质中体现有计算机可用程序代码。
71.可利用一个或多个计算机可用或计算机可读介质的任何组合。计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更特定示例(不完全列表)将包括以下项：具有一根或多根线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光学存储设备、传输介质(诸如支持互联网或内联网的那些)或磁存储设备。需注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是纸张或程序印刷在其上的另一种合适的介质，因为程序可经由例如光学扫描纸张或其他介质以电子方式捕获，然后在必要时以合适的方式编译、解释或以其他方式处理，并且然后存储在计算机存储器中。在本文档的上下文中，计算机可用或计算机可读介质可以是可包含、存储、传达、传播或传送程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与它们结合使用的任何介质。计算机可用介质可包括在基带中或作为载波的一部分的、其中体现有计算机可用程序代码的传播数据信号。计算机可用程序代码可使用任何适当的介质传输，该任何适当的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、rf等。
72.用于执行本公开的操作的计算机程序代码可以一种或多种编程语言的任何组合来写入，该一种或多种编程语言包括面向对象的编程语言(诸如java、smallalk、c 等)和常规的过程编程语言(诸如，“c”编程语言或类似编程语言)。程序代码可完全在用户计算机上、部分地在用户计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户计算机上，以及部分地在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接到用户的计算机，或者该连接可以至外部计算机(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)。
73.下面参考根据本公开的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图
图解和/或框图来描述本公开。应当理解，流程图图解和/或框图中的每个框以及流程图图解和/或框图中的框的组合可通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个框或多个框中指定的功能/动作的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，该计算机程序指令可指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令装置的制品，该指令装置实现流程图和/或框图的一个框或多个框中指定的功能/动作。
75.计算机程序指令也可加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以致使在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个框或多个框中指定的功能/动作的过程。
76.图12示出了用于对准系统146的示例性环境200。就此而言，环境200包括可执行本文所描述的用于对准系统146的各种处理步骤的计算机基础设施202。具体地，计算机基础设施202被示出为包括计算设备204，该计算设备包括对准系统146，该对准系统使计算设备204能够接收测量并且对于对壳体102、106的调整计算预测偏移值，即通过执行本公开的过程步骤。
77.计算装置204被示出包括存储器212、处理器(pu)214、输入/输出(i/o)接口216以及总线218。此外，计算设备204被示出为与外部i/o设备/资源220和存储系统222通信。如本领域中已知的，一般来讲，处理器214执行存储在存储器212和/或存储系统222中的计算机程序代码，诸如对准系统146。当执行计算机程序代码时，处理器214可向/从存储器212、存储系统222和/或i/o接口216读取和/或写入数据(诸如对准系统146)。总线218在计算装置204中的部件的每个部件之间提供通信链路。i/o设备216可包括使得用户能够与计算设备204交互的任何装置或使得计算设备204能够与一个或多个其他计算设备通信的任何设备。输入/输出设备(包括但不限于键盘、显示器、指向设备等)可直接或通过中间i/o控制器耦接到系统。
78.在任何情况下，计算装置204可包括能够执行由用户安装的计算机程序代码(例如，个人计算机、服务器、手持式装置等)的任何通用计算制品。然而，应当理解，计算设备204和对准系统146仅表示可执行本公开的各种处理步骤的各种可能的等效计算设备。就此而言，在其他实施方案中，计算装置204可包括具有用于执行特定功能的硬件和/或计算机程序代码的任何专用计算制品、包括专用和通用硬件/软件的组合的任何计算制品等。在每种情况下，程序代码和硬件可分别使用标准编程和工程技术来创建。
79.类似地，计算机基础设施202仅示出用于实现本公开的各种类型的计算机基础设施。例如，在一个实施方案中，计算机基础设施202包括通过任何类型的有线和/或无线通信链路(诸如网络、共享存储器等)通信以执行本公开的各种过程步骤的两个或更多个计算装置(例如服务器集群)。当通信链路包括网络时，网络可包括一种或多种类型的网络(例如，互联网、广域网、局域网、虚拟专用网络等)的任何组合。网络适配器还可耦接到系统，以使得数据处理系统能够通过居间专用或公共网络耦接到其他数据处理系统或远程打印机或
存储设备。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡仅是当前可用类型的网络适配器中的几种。无论如何，计算设备之间的通信可利用各种类型的传输技术的任何组合。
80.如先前所提及和下文进一步讨论的，对准系统146使计算机基础设施202能够计算预测偏移值，该预测偏移值可用于进行调整以改进部件120(图4)在壳体102、106(图4)内的对准。就此而言，对准系统146被示出为包括测量模块230和计算模块232。还可提供其他系统部件234。下文进一步讨论了这些系统中的每个系统的操作。然而，应当理解，图12所示的各种系统中的一些系统可针对包括在计算机基础设施202中的一个或多个单独计算设备独立地实现、组合和/或存储在存储器中。此外，应当理解，系统和/或功能中的一些可不被实现，或者另外的系统和/或功能可被包括为环境200的一部分。
81.对准系统146可以在地理上位于现场、在涡轮机系统10的本地，或者其可在地理上远离涡轮机系统10，例如在集中式涡轮机系统控制中心中。
82.d模作方法
83.参见图13的流程图，现在将描述对准涡轮机壳体100(图2)内的部件120(图3)的方法。图14示出了具有用横截面平面突出显示的多个轴向位点的示例性下部壳体102的透视图，图15示出了在涡轮机壳体中处于顶部放置位置的hj凸缘104、108的一侧的放大横截面视图，图16示出了在涡轮机壳体中处于顶部移开位置的hj凸缘104、108的一侧的放大横截面视图，并且图17示出了示例性hj凸缘104的放大示意性横截面视图，示出了潜在调整。在图15至图17中，转子轴线a在左侧(离开页面)，如图所示。如将描述的，在下部壳体102和上部壳体106附接在顶部放置位置的情况下进行多个过程，如图2和图15所示，并且在下部壳体102和上部壳体106处于解除联接的顶部移开位置的情况下进行多个过程，如例如图3至图11、图14和图16所示。
84.对沿着转子轴线a(图1)的至少一个主要轴向位点进行过程p10-p22，即，其中第一光学目标140和第二光学目标148均存在(在图2中的示例中示出三个)。如图14中所观察到，下部hj凸缘104可在其轴向长度上变化。例如，在下部hj凸缘104(和上部hj凸缘108)的不同轴向位点处，其可以具有例如不同的：形状、相对于涡轮机转子轴线a的径向位置、径向厚度和/或延伸穿过其中的结构(例如，冷却通道(参见例如图14))。可以在不同的轴向位点处进行根据本公开的实施方案的处理，以在每个轴向位点处为部件支撑位置124提供高度定制的调整。此外，由于即使在相同的轴向位点处进行评估，下部壳体102和上部壳体106的不同侧也可不同地定位，因此过程p10-p34可在每个轴向位点处在涡轮机壳体100(图2)的一侧或两侧110l、110r(图14)处进行。虽然可以使用一个主要轴向位点，但是通常有利的是使用多个主要轴向位点来获得整体对准的更好改进。
85.参见图12和图13，过程p10和p12在下部壳体102和上部壳体106处于顶部放置位置的情况下执行，如图15所示。也就是说，上部壳体106在顶部放置位置联接到下部壳体102。在过程p10中，如图15所示，测量系统144测量第一参考点rp1在第一光学目标140处的第一位点l1。如所指出的，第一光学目标140联接到下部hj凸缘104的外表面142。如所指出的，测量系统144可包括用于例如使用激光器测量参考点在壳体102、106上的位点的任何适当的测量系统。如所指出的，位点可由现在已知或稍后开发的三维坐标系指示。
86.在过程p12中，如图15所示，测量系统144测量第二参考点rp2在联接到下部hj凸缘104的外表面142(图2)并且与第一光学目标140(图2)竖直间隔开的第二光学目标148处的
第二位点l2。如所指出的，定义(即，已知)第一参考点rp1与第二参考点rp2之间的距离d1。利用过程p10和p12，对准系统146可在测量模块230处接收参考点rp1、rp2的位点l1、l2以供计算模块232使用来计算预测偏移值。应当注意，本文将进一步描述在顶部放置位置进行的任选过程p24。
87.在过程p14中，并且如图16所示，上部壳体106从下部壳体102移除。该操作可以使用任何现在已知或稍后开发的壳体移除过程来完成，包括例如移除任何绝缘体、管道、壳体紧固件等，以及将上部壳体106抬离下部壳体102。如在本文中将描述的，上部壳体106可以留出以用于单独评估。虽然不是必需的，但是涡轮机壳体100(图2)内部的其他零件也可被移除，诸如但不限于：上部壳体106剩余部分，涡轮机转子14(图1)，隔膜122的下部部分(下部隔膜)和/或下部壳体102部分。如图13所示，过程p12和p14(以及p24)可针对期望的每个主要(或次级)轴向位点重复，例如，三个主要轴向位点在图2和图14中示出，并且超过20个次级轴向位点在图2中示出。
88.过程p16-p22和任选步骤p26-p30在下部壳体102和上部壳体106处于顶部移开位置的情况下执行，如图16所示。如图16所示，在移除上部壳体106的情况下，下部壳体102，特别是其下部hj凸缘104可偏移位置，例如，向上弹起，围绕转子轴线a旋转，向内或向外倾斜等。图16仅示出了与图6匹配但包括旋转的一种可能场景；然而，下部壳体102可采取图5至图11中描述的任何位置。应当理解，处理可应用于任何场景。
89.在过程p16中，在顶部移开位置从下部壳体102移除至少上部壳体106的情况下，测量系统144测量第一参考点rp1在第一光学目标140处的第三位点l3。此外，在过程p18中，在顶部移开位置从下部壳体102移除至少上部壳体106的情况下，测量系统144测量第二参考点rp2在第二光学目标148处的第四位点l4。可以通过比较第三位点l3和第四位点l4与第一位点l1和第二位点l2(图15，并且在图16中以虚线示出)来观察下部壳体102的位置的偏移。在图16示例中，下部hj凸缘104已经竖直向上移动并从图15所示的位置向内(逆时针)倾斜。下部hj凸缘104也可以围绕转子轴线a例如逆时针旋转。
90.在过程p20中，在顶部移开位置从下部壳体102移除至少上部壳体106的情况下，测量系统144测量第三参考点rp3在下部hj凸缘104的上表面150上的第五位点。如所指出的，第三参考点rp3与部件120在下部壳体102中的部件支撑位置124具有已知的空间关系。
91.在过程p22中，在顶部移开位置从下部壳体102移除至少上部壳体106的情况下，测量系统144测量第四参考点rp4在下部壳体102的下部hj凸缘104的上表面150上的第六位点。如所指出的，第四参考点rp4与下部hj凸缘104的上表面150上的第三参考点rp3间隔开距离d1。在过程p16-p22之后，对准系统146可在测量模块230(图12)处分别接收参考点rp1、rp2、rp3、rp4的位点l3、l4、l5和l6以供计算模块232(图12)使用来计算预测偏移值。如图16所示，可以在每个轴向位点处测量参考点rp1、rp3和rp4的三角形空间关系160，即，验证其实际间距和角度关系。
92.参考图13和图22，过程p24-p30是用于次级轴向位点的任选测量步骤。在过程p24中，在图22中部分示出的顶部放置位置，测量系统144测量在次级轴向位点处第七参考点rp7在第一光学目标140处的第七位点l7(在下部壳体102的第七位点l7处的仅rp7在图22中以顶部放置位置示出)。第七参考点rp7与第一参考点rp1在功能上基本上相同，不同之处在于其用于次级轴向位点。也就是说，第一光学目标140位于与图16中的第一光学目标140不
同的轴向位点处。在过程p26中，在图22所示的顶部移开位置，测量系统144测量在次级轴向位点处第七参考点rp7在第一光学目标140处的第八位点l8。在过程p28中，在顶部移开位置，测量系统144测量第八参考点rp8在下部hj凸缘104的上表面150上的第九位点l9。第八参考点rp8与第三参考点rp3在功能上基本上相同，不同之处在于其用于次级轴向位点。因此，在相应的次级轴向位点处，第八参考点rp8与部件120(图4)在下部壳体102中的部件支撑位置124具有已知的空间关系。在过程p28中，在顶部移开位置，测量系统144测量第九参考点rp9在下部hj凸缘104的上表面150上的第十位点l10。第九参考点rp9与第四参考点rp4在功能上基本上相同，不同之处在于其用于次级轴向位点。因此，第九参考点rp9与下部hj凸缘104的上表面150上的第八参考点rp8间隔开。
93.顶部移开位置测量过程(p16-p30)可针对任何期望数量的主要轴向位点和/或次级轴向位点重复。测量模块230(图12)可接收所有测量的位点l1-l10。
94.在过程p32中，计算模块232(图12)可基于第一位点l1、第二位点l2、第三位点l3、第四位点l4、第五位点l5和第六位点l6以及下部壳体102的内半径(ir)针对主要轴向位点中的至少一个主要轴向位点计算部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。此外，计算模块232(图12)还可基于第七位点l7、第八位点l8、第九位点l9和第十位点l10以及下部壳体102的内半径(ir)针对次级轴向位点中的至少一个次级轴向位点计算部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。还应当注意，针对涡轮机壳体的第一侧计算部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值包括针对涡轮机壳体100的相对第二侧解出部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。也就是说，计算针对每一侧平衡预测偏移值，以确保一侧的变化不会负面地影响或干扰另一侧的变化，例如，彼此抵消的旋转调整。
95.过程p32可采取可单独或以任何组合一起执行的各种形式。因此，预测偏移值可采取各种形式。
96.在过程p34中，方法可包括用户通过预测偏移值来调整涡轮机壳体100(图2)中的部件支撑位置124。调整改变部件支撑位置124位置以改进在将涡轮机壳体100(图2)的上部壳体106更换到顶部放置位置后部件120(图15)与转子轴线a的对准。例如如图17所示，调整可包括例如通过改变垫片128和/或凸部130来改变部件支撑位置124的高度(h)。在任何情况下，在将上部壳体106更换到顶部放置位置(图15)后，相对于转子轴线a改进了定位在部件支撑位置124处的部件120(图4)的对准。过程p34可采取可单独或以任何组合一起执行的各种形式，例如，这取决于预测偏移值形式。
97.以下章节将进一步描述在过程p32中可由计算模块232(图12)计算的预测偏移值的类型，以及在过程p34中可基于预测偏移值执行的相关调整。
98.a.具有竖直调整的预测偏移值
99.在某些实施方案中，预测偏移值可包括竖直调整。以简化形式，如图16所示，可直接根据第一参考点rp1的第一位点l1和第三位点l3的竖直变化来确定竖直调整，即，在顶部放置位置和顶部移开位置之间确定竖直调整。
100.如前所述，并且如图17中详细示出的，在下部hj凸缘104的上表面150上的第三参考点rp3和第四参考点rp4以及第一光学目标140处的第一参考点rp1限定三角形空间关系160(阴影三角形)。更具体地，三角形空间关系160表示在下部hj凸缘104上的参考点rp1、rp3和rp4在其预期存在时的位点。因此，三角形空间关系160提供基线，通过该基线可检测
到下部hj凸缘104的变化。三角形空间关系160可例如基于下部hj凸缘104的初始设计和/或制造记录，或者基于对下部hj凸缘104的变化的先前制造记录来识别。然而，也可以在过程p16、p20和p22中基于参考点rp1、rp3、rp4在顶部移开位置在下部hj凸缘104上的所测量的位点由计算模块232(图12)来识别(或验证)三角形空间关系160。如图16所示，计算模块232还通过计算从转子轴线a延伸到第一光学目标140在顶部放置位置的第一位点l1的第一矢量v1与从转子轴线a穿过第一光学目标140在顶部移开位置的第三位点l3的第二矢量v2之间的角度来确定hj凸缘104围绕转子轴线a的旋转角度(α)。
101.如图18所示，计算模块232可基于在顶部放置位置在第一位点l1处的第一参考点rp1和下部hj凸缘104围绕转子轴线a的旋转角度(α)将三角形空间关系160平移到顶部放置位置。也就是说，其通过旋转角度(α)旋转三角形空间关系。平移为处于顶部放置位置的第三参考点rp3形成预测的顶部放置位点lp。换句话说，计算模块232使用第一参考点rp1作为起始点，将三角形空间关系160虚拟地置于顶部放置位置。如图18所示，三角形空间关系160可竖直移动和/或旋转以在顶部放置位置匹配下部hj凸缘104的旋转角度(α)。在该设定中，第三参考点rp3的预测的顶部放置位点lp指示在下部hj凸缘104中没有变形的情况下，第三参考点rp3应竖直地位于何处。计算模块232根据预期的三角形空间关系160计算所测量的第三参考点rp3的(实际)第五位点l5与第三参考点rp3的预测的顶部放置位点lp之间的任何竖直差(δz1)。任何竖直差(δz1)指示例如由使用中下部hj凸缘104中的变形引起的第三参考点rp3的位点的竖直变化(图17和图18)。计算模块232(图12)基于下部hj凸缘104的任何竖直差(δz1)来计算竖直调整。
102.过程p34可包括基于竖直调整和第三参考点rp3与下部壳体102中的部件120的部件支撑位置124的已知的空间关系来调整部件支撑位置124以对部件支撑位置124进行升高或下降(h)中的一种。例如，如果预测的顶部放置位点lp比第三参考点rp3的实际第五位点l5高1毫米，则部件支撑位置124(例如，凸部130和/或垫片128)可在顶部移开状态下降低以适应下部hj凸缘104中的变形，使得当顶部放置并且螺栓连接时该部件支撑位置处于正确的位点。
103.在其他实施方案中，如图16所示，还可以基于下部hj凸缘104的倾斜角度(β)，即在顶部放置位置与顶部移开位置之间确定竖直调整。也就是说，下部hj凸缘104的倾斜角度(β)还指示第三参考点rp3在顶部放置位置与顶部移开位置之间的竖直变化。此处，计算模块232(图12)通过以下方式来计算预测偏移值：如图16所示，通过计算延伸穿过第一光学目标140和第二光学目标148在顶部放置位置(图15)的第一位点l1和第二位点l2的第一参考线(frl)(在图16中以虚线示出，而在图15中以实线示出)和延伸穿过第一光学目标140和第二光学目标148在顶部移开位置(图16)的第三位点l3和第四位点l4的第二参考线(srl)之间的角度来确定hj凸缘104的倾斜角度(β)。倾斜角度(β)捕获下部hj凸缘104的任何向内或向外倾斜，该倾斜改变其距转子轴线a的径向距离以及部件支撑位置124的竖直位置。在图16以及图6、图8和图11的场景中，下部hj凸缘104逆时针倾斜到顶部移开位置。在图7、图9和图10场景中，下部hj凸缘104顺时针倾斜到顶部移开位置。
104.此处，如图18所示，计算模块232还根据下部hj凸缘104的倾斜角度(β)计算所测量的第三参考点rp3的(实际)第五位点l5与第三参考点rp3的预测的顶部放置位点lp之间的任何附加竖直差(δz2)。应当注意，为了清楚起见，竖直差(δz2)以夸大的尺寸示出，例如，
δz1可以不小于δz2。下部hj凸缘104的倾斜角度(β)可被平移到例如参考点rp4，并且评估第三参考点rp3处的竖直差以识别由下部hj凸缘104的倾斜引起的第三参考点rp3的位置变化。任何竖直差(δz2)指示例如由使用中下部hj凸缘104中的变形引起的第三参考点rp3的位点的附加竖直变化(图18)。计算模块232(图12)基于下部hj凸缘104的任何竖直差(δz1)和倾斜角度(β)(即，任何竖直差(δz2))来计算竖直调整。
105.如前所述，过程p34可包括基于竖直调整和第三参考点rp3与下部壳体102中的部件120的部件支撑位置124的已知的空间关系来调整部件支撑位置124以对部件支撑位置124进行升高或下降(h)中的一种。例如，如果预测的顶部放置位点lp被确定为由于倾斜再向下0.2毫米(即，总共比第三参考点rp3的实际第五位点l5高1.2毫米)，则部件支撑位置124(例如，凸部130和/或垫片128)可在顶部移开状态下降低以适应下部hj凸缘104中的变形，使得当顶部放置并且螺栓连接时该部件支撑位置处于正确的位点。
106.b.具有水平调整的预测偏移值
107.参见图19，计算模块232在下部壳体102的第一侧处计算第一光学目标140在顶部放置位置(虚线)的第一位点l1与第一光学目标140在顶部移开位置(实线)的第三位点l3之间的第一水平差(δy])，并且在下部壳体102的第二侧处计算第一光学目标140在顶部放置位置(虚线)的第一位点l1与第一光学目标140在顶部移开位置(实线)的第三位点l3之间的第二水平差(δy2)。计算模块232对第一水平差(δy1)和第二水平差(δy2)求和以获得水平调整。例如，如果第一水平差(δy1)为8个单位，并且第二水平差(δy2)为-5个单位，则总和和水平调整将为3个单位。
108.在过程p34中，调整将包括基于水平调整和第三参考点rp3(图16至图18)与下部壳体102中的部件120的部件支撑位置124(图16至图18)的已知的空间关系来调整部件支撑位置124。
109.c.具有hj凸缘表面变形调整的预测偏移值
110.参见图13、图20和图21，在某些实施方案中，预测偏移值可包括对部件支撑位置124的hj凸缘104、108表面变形调整。图20示出了下部hj凸缘104和上部hj凸缘108在顶部移开位置的示意性横截面视图，其中轴线在右侧。应当注意，虽然上部壳体106被示出为升高到下部壳体102上方，但是它实际上可以以离开下部壳体的任何取向放置，例如在远离下部壳体102的支撑件中，翻转在底板上等。如图所示，在上部壳体106处于要安装到下部壳体102的位置的情况下(虚拟地，在hj凸缘表面可能开始接触的情况下)，在所示的示例中，间隙g可存在于第三参考点rp3与第五参考点rp5之间。间隙g表示当下部壳体102和上部壳体106移动到由hj凸缘表面变形引起的顶部放置位置时将保留，并且在将上部壳体106紧固到下部壳体102时在闭合间隙之前存在的开口。如图21的示例所示，如果下部壳体102和上部壳体106移动到顶部放置位置，则内边缘154将在hj凸缘104、108的外边缘156之前会合，从而在第三参考点rp3和第五参考点rp5附近的外部位点处形成间隙g。应当注意，为了清楚起见，间隙g在附图中以夸大的尺寸示出。当壳体102、106紧固在一起时，间隙g消失。在图20中可以观察到，间隙g至少部分地与倾斜角度(β)相关，使得解决用以间隙g的预测偏移值可部分地基于倾斜角度(β)。在一个非限制性示例中，用以解决间隙g的预测偏移值可基于倾斜角度(β)的一半，假设在壳体102、106重新连接期间，倾斜角度(β)的一半被每个hj凸缘104、108吸收。在过程p32中，计算模块232可基于下部壳体102的至少第一位点l1、第二位点l2、
第三位点l3、第四位点l4、第五位点l5和第六位点l6以及任何间隙g来计算部件支撑位置124的预测偏移值。在一个示例中，计算模块232可计算预测偏移值以包括在第三参考点rp3处的hj凸缘表面变形调整，以适应倾斜角度(β)的一半来解决间隙g。应当理解，如果hj凸缘104、108沿相反方向倾斜，则间隙g也可以在第四参考点rp4和第六参考点rp6之间。还应当理解，在hj凸缘104、108保持彼此平行的情况下，可能不存在间隙g。
111.在过程p34中，部件支撑位置124(参见例如图18)可在涡轮机壳体100(图2)中由包括hj凸缘表面变形调整的预测偏移值来调整。
112.在任选的实施方案中，为了确认间隙g的存在和/或程度，在某些实施方案中，如图20所示，计算模块232还可基于第一参考线rl1与第二参考线rl2之间的角度关系以及下部壳体102的内半径ir，计算第三参考点rp3和第五参考点rp5附近的内部位点，或第四参考点rp4和第六参考点rp6附近的外部位点处的任何间隙g。同样，间隙g表示当下部壳体102和上部壳体106移动到由hj凸缘表面变形引起的顶部放置位置时将保留，并且在将上部壳体106紧固到下部壳体102时在闭合间隙之前存在的开口。如图21的示例所示，如果下部壳体102和上部壳体106移动到顶部放置位置，则内边缘154将在hj凸缘的外边缘156之前会合，从而在第三参考点rp3和第五参考点rp5附近的外部位点处形成间隙。
113.如图20所示，在过程p32中，计算模块232识别在顶部移开位置穿过下部hj凸缘104上的第三参考点rp3和第四参考点rp4的第一参考线rl1。此外，在过程p32中，计算模块232识别穿过上部hj凸缘108的下(如图所示)表面152的第五参考点和第六参考点的第二参考线rl2。如图所示，转子轴线a对于下部壳体102是已知的，并且转子轴线a’(虚拟地)对于上部壳体106是已知的，例如，后者基于其形状、内半径和可能的其他尺寸。如图21所示，计算模块232通过将处于顶部移开位置的上部hj凸缘108的转子轴线a’与处于顶部移开位置的下部hj凸缘104的转子轴线a叠加来建立第一参考线rl1与第二参考线rl2之间的角度关系。然后，计算模块232可基于第一参考线rl1与第二参考线rl2之间的角度关系以及下部壳体102的内半径ir，计算(确认)第三参考点rp3和第五参考点rp5附近的内部位点，或第四参考点rp4和第六参考点rp6附近的外部位点处的任何间隙g。同样，间隙g表示当下部壳体102和上部壳体106移动到由hj凸缘表面变形引起的顶部放置位置时将保留，并且在将上部壳体106紧固到下部壳体102时在闭合间隙之前存在的开口。如图21的示例所示，如果下部壳体102和上部壳体106移动到顶部放置位置，则内边缘154将在hj凸缘的外边缘156之前会合，从而在第三参考点rp3和第五参考点rp5附近的外部位点处形成间隙。间隙g可通过例如求平行于竖直轴线z的线il和线el的长度的差值来计算(确认)。il在内边缘154之间延伸，而el在外边缘156之间延伸。内边缘154和外边缘156的位点可以(虚拟地)基于其他参考点位点和内半径ir来计算。应当认识到，基于图5至图11中的场景，在内部位点处也可存在间隙。计算模块232基于至少下部壳体102的第一位点l1、第二位点l2、第三位点l3、第四位点l4、第五位点l5和第六位点l6以及任何间隙来计算部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。
114.在过程p34中，部件支撑位置124(参见例如图18)可在涡轮机壳体100(图2)中由包括hj凸缘表面变形调整的预测偏移值来调整。
115.d.用于次级轴向位点的预测偏移值
116.如前所述，可沿着转子轴线a提供与每个主要轴向位点不同的任何数量的次级轴
向位点(图2)。如图2、图14和图22所示，每个次级轴向位点包括第一光学目标140，但不包括第二光学目标148，即，它们仅具有第一光学目标140。本公开的用于至少一个次级轴向位点的实施方案可在涡轮机壳体100的一侧或两侧处出现。在过程p24-p28中，测量系统144在次级轴向位点处测量第七位点l7、第八位点l8、第九位点l9和第十位点l10，如图13和图22所示。测量模块230(图12)可接收位点l7-l10，并且在过程p32中，计算模块232(图12)可基于第七位点l7、第八位点l8、第九位点l9和第十位点l10以及下部壳体102的内半径ir针对次级轴向位点中的至少一个次级轴向位点计算部件支撑位置124在顶部放置位置的预测偏移值。可以针对每个次级轴向位点计算主要轴向位点的前述预测偏移值中的任一个预测偏移值。在计算需要倾斜角度(β)的情况下，对于每个次级轴向位点，值是未知的，因为在那些轴向位点处没有提供第二参考点rp2和第二光学目标148。在这种情况下，计算可使用最接近的主要轴向位点的倾斜角度(β)值。
117.在过程p34中，在次级轴向位点处涡轮机壳体100(图2)中的部件支撑位置124可由其预测偏移值以与相对于主要轴向位点描述的方式类似的方式调整。在将上部壳体106更换到顶部放置位置后，相对于转子轴线a改进了对于次级轴向位点定位在部件支撑位置124处的部件120(图15)的对准。
118.处理可通过以下方式来完成：更换从下部壳体102和/或上部壳体106移除的任何零件，并更换下部壳体102上的上部壳体106，并且按照任何现在已知或稍后开发的技术将其紧固回到适当的位置。
119.f结论
120.本公开的实施方案提供了一种用于对准部件的方法、系统和涡轮机壳体，其不需要上部壳体的许多移除步骤，因此使过程更简单、更安全且耗时更少。该方法还在不直接测量部件支撑位置的情况下提供了准确的结果。该方法也是高度灵活的，并且可处理不对称的涡轮机壳体。技术效果是一种对准系统，其能够为涡轮机壳体的一个或多个壳体提供调整以对准要支撑在其中的部件。
121.附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示代码的模块、区段或部分，其中包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当指出的是，在一些另选的具体实施中，框中所述的功能可以不按照图中所示的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以相反的顺序执行，具体取决于所涉及的功能。还应当指出的是，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
122.如本文所讨论的，各种系统和部件被描述为“接收”数据(例如，位点等)。应当理解，可使用任何解决方案来获得对应的数据。例如，对应的系统/部件可包括测量系统144或能够生成和/或用于生成数据、从一个或多个数据存储装置(例如，数据库)检索数据、从另一个系统/部件接收数据等的另一系统。当数据不是由特定系统/部件生成时，应当理解，除了所示的系统/部件之外，还可实现另一个系统/部件，所述另一个系统/部件生成数据并将其提供给系统/部件并且/或者存储数据以供系统/部件访问。
123.前述附图示出了根据本公开的若干实施方案的一些相关联处理。就这一点而言，
附图的流程图内的每个附图或框表示与所述方法的实施方案相关联的工艺。还应当指出的是，在一些另选的具体实施中，附图或框中提到的动作可以不按照图中所示的顺序发生，或者，例如，实际上可以基本上同时或以相反的顺序执行，这取决于所涉及的动作。而且，本领域的普通技术人员将认识到可添加描述该处理的附加框。
124.如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个值，除非另外依赖于测量值的仪器的精度，否则可以指示所述值的 /-10％。
125.以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。