[发明专利]用于平衡燃气轮机的压气机的转子的技术

说明书

一种用于转子的低速平衡方法，该转子具有至少一个压气机级动叶组件。该组件具有沿周向布置的一排动叶，并且包括周向间隙。两个或更多个动叶被标识为定位动叶，每个定位动叶在组件中具有角位置并且定位动叶被保持在该角位置处。定位动叶在组件中限定扇区。每个扇区包括可动动叶和扇区周向间隙，即，周向间隙被细分到扇区中。对于每个扇区，可动动叶沿周向被调整，从而当组件旋转时，相对于旋转方向，扇区的扇区周向间隙相对于可动动叶沿周向向下游移动。每个扇区内的扇区周向间隙与可动动叶的相对位置通过引入插入件而被保持。最后，在低速平衡状态下，确定转子的不平衡的度量。在低速平衡之后移除插入件并保持间隙以适应叶根热膨胀。

技术领域

本技术总体上涉及转子的平衡，并且更具体地，涉及具有压气机级动叶组件的燃气涡轮压气机转子的低速平衡的技术。

背景技术

对于低于转子的临界速度运行的转子，传统上，低速平衡足以在转子安装或运行之前使转子平衡，因为这种转子不会以引起转子中的构象变化的速度运行。

特别地，对于具有一个或多个压气机级动叶组件的转子来说，其中多个压气机动叶(即，一排压气机动刀)被周向地夹持在两个相邻盘的相对面之间、或者被夹持在被形成在盘的轮缘处的外围通道的相对壁内来将该排压气机动叶保持就位，从而形成压气机动叶组件级，在排中的动叶之间通常包括小的周向间隙，以允许压气机动叶的热膨胀，尤其是允许基部部件(即，压气机动叶的根部和/或平台)的热膨胀。具有被周向地夹持在两个相邻盘的相对面之间的压气机动叶的这种压气机级动叶组件通常从燃气涡轮压气机转子中的第二级以上开始出现。

压气机动叶(下文中也被称为动叶)由于周向间隙而能够在级内沿周向运动。这种压气机级动叶组件具有使动叶运动的可能性，而具有这种压气机级动叶组件的转子难以保持平衡，这是因为从低速平衡的一个运转到下一个运转，动叶运动会引起不平衡变化。随着压气机级动叶组件内的动叶运动，低速平衡无法针对运行速度来准确平衡转子，这是因为在低速平衡期间，压气机级动叶组件以例如800rpm的速度旋转，该速度远低于例如可以是8000rpm至14000rpm之间或更高的运行速度。由于运行速度引起的动叶运动，动叶在低速平衡时停留在压气机级动叶组件内的位置与实际运行相比是不同的。术语“低速”在本文中可以被视为最高为发动机最大转速的20％、优选最高为最大转速的10％、更优选约为最大转速的5％。术语“低速”旨在表示动叶组件在执行平衡时是旋转着的并且优选至少为最大转速的1％。

因此，对于运行速度来说，传统上已知的用于低速平衡的方法不足以平衡具有压气机级动叶组件的转子，其中组件内存在动叶运动的可能性。在本公开中，当具有压气机级动叶组件的燃气蜗轮转子组件被定位在燃气涡轮发动机中并且燃气涡轮发动机在运行时，术语“低速”是指通常执行低速平衡的转速，并且包括低于压气机级动叶组件的临界速度的旋转和/或比压气机级动叶组件的一般运行的速度更低速度(例如低50％)的旋转。在本公开中，术语“运行速度”是指当具有压气机级动叶组件的燃气涡轮转子组件被定位在燃气涡轮发动机中并且燃气涡轮发动机运行以输出特定功率时，压气机级动叶组件一般运行的速度，该速度低于临界速度。一般而言，运行速度可以被理解为压气机级动叶组件旋转时的速度，由于周向间隙，这些动叶位于它们在压气机级动叶组件内、在与压气机级动叶组件的旋转方向相反的方向上的最远可能位置。

US3584971公开了一种涡轮转子，包括：具有周向凹槽的转子盘；由盘承载的动刀的环形阵列，并且动刀具有径向进入型的根部。根部接合凹槽，动叶被设置为弧形组，每组中一般具有相同数目的动叶。动叶被设置有凸榫，弧形护罩节段具有等间隔孔，等间隔孔适于与凸榫配合以用于连接每组动叶，从而使每组内动叶的相关联的根部被设置为端对端邻接。每组中的动叶的数目一般等于可与护罩节段的等间隔孔配合并保持端对端邻接的动叶的数目。凸榫被牢固地连接至凸榫的相关联的护罩节段，并且相邻动叶组的根部之间插入有薄衬垫构件以将组的厚度调整至预定厚度。然而，薄衬垫构件是动叶和转子组件中的永久部件，并且被用于正常发动机运行。