渦輪機翼片尾緣修理及其方法技術

噴嘴組的翼片尾緣的尾緣塊焊接到取下了損壞的尾緣部分的噴嘴組的翼片部分。該尾緣塊包括薄膜冷卻孔，孔沿該塊的壓力側壁互相間隔開；和多個沿尾緣徑向間隔開的開口。通過焊接該塊的壓力和吸入側邊到翼片的剩余部分的壓力和吸入側邊，可延長噴嘴的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及翼片尾緣的修理，具體地，涉及一種尾緣塊，具有尾緣冷卻結構，用于更換燃氣輪機的噴嘴翼片的損壞尾緣部分。本專利技術還涉及修理翼片的尾緣部分的方法。
技術介紹
燃氣輪機的高操作效率已經通過更高燃燒溫度和翼片，如噴嘴的不動翼片，的增強的空氣動力學設計，得到實現。先進的渦輪機已經采用改進的冷卻結構，尤其是翼片尾緣的冷卻結構。應當認識到，渦輪機的氣體流道中的熱氣體溫度在第一級翼片，即噴嘴，接近1700到1800°F。對于更高的操作溫度和翼片先進的空氣動力學設計，已經采用改進的冷卻結構來減少和減緩暴露于這些氣體的翼片的損壞速率。已經提出和實施各種結構的尾緣冷卻系統。例如，一種冷卻系統包括多個穿過尾緣的徑向間隔開的開口，并結合互相徑向間隔開的薄膜冷卻孔，各孔與相鄰的尾緣軸向間隔開。薄膜冷卻孔沿翼片的壓力側，即較熱側，設置，以便薄膜冷卻其余的尾緣表面。帶有這樣先進的冷卻結構的翼片已經設置到燃氣輪機，并可延長渦輪機噴嘴的使用壽命，幾乎是現有的冷卻結構的使用壽命的2倍。結果是，燃氣輪機可操作，即使用，相當長的時間才需要進行維修，相關的成本優勢不僅表現在渦輪機效率，還表現在渦輪機的停機時間。渦輪機翼片已經通過用新的替換尾緣部分更換損壞的尾緣部分進行修理。構成噴嘴翼片的替換尾緣部分的尾緣塊焊接到翼片的其余的前和中間部分，翼片的損壞尾緣部分已經取下。迄今尾緣塊尚不能用來大量延長渦輪機翼片的使用壽命，因為缺少所要求的冷卻結構。目前使用的噴嘴在這些噴嘴的翼片嚴重損壞前只有有限的使用壽命，故限制了渦輪機的效率，并要求進行維修。例如，許多現有的渦輪機的翼片只有24,000小時的使用周期。盡管具有類似尾緣部分，如渦輪機現有的尾緣部分，的尾緣塊可以或已經用于更換損壞的尾緣部分，修理過的噴嘴翼片的使用時間未極大地延長，預計只有與原來翼片類似的使用壽命。噴嘴翼片一般設有多個噴嘴組，圍繞渦輪機軸線以周邊排列的方式設置。各個組包括內和外帶圈或平臺，其間延伸一個或多個噴嘴葉片，即翼片。各噴嘴組一般用貴金屬鑄造成。盡管可以用具有改進的冷卻結構的新噴嘴組來整體更換噴嘴組，得到更長時間的使用期，但因為材料和實現更換所需的機械加工，這種代換的噴嘴組具有極高的成本。因此，需要一種尾緣塊和修理渦輪機尾緣的方法，以延長修理噴嘴的使用壽命，并超過原來設置到渦輪機的噴嘴翼片的使用周期。
技術實現思路
根據本專利技術的優選方面，提供了一種尾緣塊，其具有增強的冷卻能力，可用于替換損壞的噴嘴翼片的尾緣部分，修理的翼片可提高渦輪機噴嘴的使用壽命。尾緣塊包括多個薄膜冷卻孔，一般沿塊的壓力側在徑向上互相間隔開；以及多個穿過尾緣的徑向間隔開的開口。多個徑向間隔開的肋部在塊的相對的壓力及吸入側和塊的前緣之間延伸，肋部有徑向倒角以焊接到噴嘴翼片的剩余部分，損壞的尾緣部分已從翼片取下。通過焊接尾緣塊到現有翼片剩余部分，修理翼片可具有延長的使用壽命。質量提高的翼片具有冷卻結構，該結構對應于具有先進冷卻結構的新翼片結構，使噴嘴組有延長的使用壽命。本專利技術的優選實施例中，提出了一種物件，用于修理渦輪機噴嘴組，各噴嘴組具有內和外平臺之間的翼片，取下翼片的尾緣部分，留下內和外平臺之間的翼片的中間和前緣部分；物件包括尾緣塊，具有壓力和吸入側壁部分；多個薄膜冷卻孔，沿所述尾緣塊的壓力側壁在徑向上互相間隔開；所述尾緣塊包括尾緣，其具有多個沿徑向間隔開的開口；和多個沿徑向間隔開的肋部，在所述塊的相對的壓力和吸入側邊之間延伸，壓力和吸入側壁部分的邊帶有倒角，用于焊接到所述翼片的中間部分的壓力和吸入側壁部分。在本專利技術的另一優選實施例中，提出了一種修理的渦輪機噴嘴，包括翼片前緣部分和翼片中間部分，及內平臺和外平臺，形成噴嘴組的剩余部分，噴嘴組取下了損壞的尾緣部分；尾緣塊具有尾緣，壓力側和吸入側壁部分，多個薄膜冷卻孔，一般沿徑向和所述塊的壓力側壁部分互相間隔開；多個沿所述尾緣和徑向間隔開的開口，和多個徑向間隔開的肋部，在翼片的相對的壓力和吸入側之間延伸；焊縫位于剩余部分的相對的壓力和吸入側邊，及所述尾緣塊的各壓力和吸入側邊，因此剩余部分和所述塊在內和外平臺之間形成完整的翼片。在本專利技術的又一個優選實施例中，提出了一種修理渦輪機噴嘴組的翼片的方法，包括步驟(a)取下所述翼片損壞的尾緣部分，留下包括前緣和中間部分的其余翼片部分；(b)提供尾緣塊，其具有壓力和吸入側壁部分，多個薄膜冷卻孔，一般沿徑向和所述塊的壓力側壁部分互相間隔開；和多個徑向間隔開的開口，和多個徑向間隔開的肋部，在所述翼片的相對的壓力和吸入側之間延伸；和(c)沿剩余翼片部分的相對的壓力和吸入側和所述塊進行焊接，以固定所述塊到其余的翼片部分。附圖說明圖1是形成渦輪機級的部分環形排列噴嘴的多個噴嘴組的部分軸向視圖； 圖2是安裝到內和外殼體部分之間的噴嘴組的側視圖；圖3是穿過噴嘴組的翼片的放大的截面圖，顯示出焊接到原來噴嘴的可重新使用部分的尾緣塊；圖4是用于修理噴嘴翼片的尾緣塊的放大截面圖；圖5是圖4的尾緣塊的放大側視圖；圖6是沿尾緣塊的壓力側的薄膜冷卻孔的放大圖；和圖7到9是修理噴嘴翼片方式的示意圖。具體實施例方式現在參考圖1，其顯示了多個沿周邊間隔設置的噴嘴組，用數字10表示，形成部分燃氣輪機，并圍繞渦輪機的軸線環形排列。應當認識到，各個噴嘴組10包括一個或多個噴嘴葉片或翼片12，其在內平臺14和外平臺16之間延伸。噴嘴翼片12以及平臺14，16形成部分的穿過渦輪機沿軸向延伸的熱氣通道，并形成部分渦輪機級。圖2和圖3更具體地顯示了噴嘴組10。在這個實施例中，一對翼片12形成部分噴嘴組10，分別在內和外平臺14，16之間延伸。應當理解，各噴嘴組可包括一個或多個平臺之間的翼片。圖2還顯示了保持環20和內支撐環22，噴嘴組固定到保持環，內支撐環具有槽24，可容納徑向向內延伸的內平臺14的導軌26，以固定噴嘴組抵抗沿向后方向的軸向運動。如前面所提到的，噴嘴翼片12在使用中經常開裂和氧化，必須進行更換。應當理解，對噴嘴組進行整體更換是不符合成本效益的，因為要考慮該部件的成本和涉及的勞動，以及進行更換所需的停機時間。此外，磨損的噴嘴翼片更換為新翼片一般在一定時間后將導致類似的開裂和氧化，必須在類似的一定使用周期內再次進行更換。因此，應當進行有效的維修，使其不僅可減少維修費用，還能夠延長噴嘴翼片的壽命到比原來翼片更長的周期。為了實現前面所討論的，應當認識到有很多開裂和氧化的噴嘴翼片部分位于尾緣區。噴嘴翼片的位于尾緣區前面的區域不經受相同程度的開裂和氧化，因此與尾緣區相比具有延長的壽命。這樣，可以取下噴嘴翼片的損壞的尾緣部分，用新的尾緣部分和尾緣塊更換該部分，新的部分具有改進的性能，可延長修理的噴嘴翼片的壽命，極大地超過原來翼片的壽命，如超過原來翼片壽命的2倍。參考圖4到6，尾緣塊30設置成具有壓力和吸入側壁部分32，34，分別終止于尾緣36。尾緣塊30構成了取下的原來翼片的損壞尾緣部分的置換件。尾緣塊30設置了冷卻結構，可減緩修理的翼片的尾緣的氧化速率，因此尾緣塊可使修理的翼片具有延長的使用壽命。盡管尾緣塊30的冷卻結構類似于正在使用的原來翼片的冷卻結構，但這些冷卻結構從未用于修理損壞噴嘴翼片的尾緣塊。現在具體參考圖4到6，尾緣塊30包括多個肋部38，其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于修理渦輪機噴嘴組的物件，所述噴嘴組具有在內和外平臺之間的翼片，翼片的尾緣部分取下，留下所述平臺之間的翼片的中間和前緣部分，所述物件包括：尾緣塊（３０），具有壓力側壁部分（３２）和吸入側壁部分（３４）；多個薄膜冷卻孔（ ４６），沿所述尾緣塊的壓力側壁在徑向互相間隔開；所述尾緣塊包括尾緣（３６），具有多個沿徑向間隔開的開口（４４）；和多個沿徑向間隔開的肋部（３６），在所述塊的相對的壓力和吸入側邊之間延伸，所述壓力和吸入側壁部分的邊（５４，５６ ）帶有倒角，用于焊接到所述翼片的中間部分的壓力和吸入側壁部分。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：BP阿爾內斯，GD謝爾洛克，JL莫洛索，SW貝茨，GW彼得斯，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]