[发明专利]用于工业燃气轮机的模块化即用燃烧器组件及安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于工业燃气轮机的燃烧器，更具体地，涉及在安装到工业燃气轮机之前根据组装和功能规格预组装的模块化即用(drop-in)燃烧器。

背景技术

已知的工业燃气轮机利用可更换的燃烧器，可更换的燃烧器具有到燃烧器壳体中的接近端口(access port)的凸缘连接件。在已知的燃烧器设计中，大致环形的燃烧器篮具有位于燃烧器凸缘远侧的敞开顶部，其沿插入路径以嵌套方式插入对应燃烧器过渡部中，插入路径与相应接近端口、燃烧器篮和过渡部开口的中心线共轴。与人为对准燃烧器篮与其位于燃烧器壳体内的接收容座协作，插入通常利用保持燃烧器重量的起重机和/或滑轮齿轮来执行。燃烧器长度远大于燃烧器篮外周和其它涡轮部件(位于燃烧器壳体内部或外部)之间的径向间隙。燃烧器从期望插入路径的小的偏航偏差会导致燃烧器和另一涡轮部件之间无意的碰撞接触，可导致燃烧器内部部件(例如，注射器、仪表、离心式喷嘴、喷口、文丘里管等)不符合对准和功能规格的未对准。在已知的涡轮设计中，在完全组装的燃烧器和其它涡轮部件(位于燃烧器壳体外部)之间存在不足的间隙，所以不可能对准和插入完全组装的燃烧器。超过1200磅(545kg)的完全组装的燃烧器重量还使在安装期间的精确燃烧器对准变复杂，尤其当对准主要由人操作者执行时。

假设缺乏完全组装的燃烧器安装间隙且由燃烧器重量加剧对准复杂性，已知的工业解决方案是在燃烧器的初始组装、服务和现场维护及插入期间，在燃烧器壳体接近端口内在原处组装燃烧器子部件。与工厂或授权服务设施工作台组装和检查相比，在燃烧器接近端口内组装子部件以构建完整燃烧器并随后检查与对准/性能规格一致性更加缓慢。在可控环境中的工作和/或服务中心预组装还可由组装专员执行，与必须执行更广泛范围的修理服务的一些现场人员相比，组装专员可具有更实际的组装经验和技术。不幸地，如果对于完全组装单元而言没有足够的安装间隙，或者如果不能在现场可靠地且恒定地获得所需的安装精度对准(由于部件总重或缺乏精确对准夹具)，则即用燃烧器的预组装是不可行的。

需要预组装工业燃气轮机燃烧器，预检查和确认工业燃气轮机燃烧器是否满足组装和功能规格，之后，可现场安装为模块化即用单元。

还需要在燃烧器壳体外部具有足够外部间隙的工业燃气轮机，其便于沿安装路径直接对准和安装预组装的燃烧器进入燃烧器壳体接近端口中，而没有与位于燃烧器壳体内部或外部的其它涡轮部件无意的燃烧器碰撞/撞击(会损坏燃烧器)的不适当风险。

额外需要燃烧器操纵工具和燃烧器安装方法，其便于优选地在自动控制下以可重复的操作步骤对准和插入重的预组装燃烧器。理想地，这种燃烧器操纵工具可保持永久安装在燃烧器壳体接近端口近侧，以在需要时使用，或者易于运输并在各种工作场合由修理人员重新组装。

发明内容

相应地，本发明之目的是提供预组装的工业燃气轮机燃烧器，预检查和确认预组装的工业燃气轮机燃烧器是否满足组装和功能规格，之后，可现场安装为模块化即用单元。

本发明的另一目的是提供在燃烧器壳体外部具有足够外部间隙的工业燃气轮机，其便于沿安装路径直接对准和安装预组装的燃烧器进入燃烧器壳体接近端口中，而没有与位于燃烧器壳体内部或外部的其它涡轮部件无意的燃烧器撞触/撞击(会损坏燃烧器)的不适当风险。

本发明的额外目的是提供一种燃烧器操纵工具和燃烧器安装方法，其便于优选地在自动控制下以可重复的操作步骤对准和插入重的预组装燃烧器。额外地，期望燃烧器操纵工具保持永久安装在燃烧器壳体接近端口近侧，以在需要时使用，或者易于运输并在各种工作场合由修理人员重新组装。

根据本发明，这些和其它目的通过一种预组装的模块化即用燃烧器实现，在插入工业燃气轮机接近端口和内部燃烧器过渡部中之前和之后，预组装的模块化即用燃烧器具有符合组装和功能规格的内部部件。如果燃烧器组件在其安装期间不会无意地撞击其它涡轮部件，则在插入燃烧器壳体中之后，燃烧器组件维持符合这些规格。通过具有位于燃烧器壳体近侧的燃烧器工作区域(combustor service zone)，避免了无意的撞击，使得可沿其对应插入路径将每个燃烧器组件滑动地插入其对应接近端口和过渡部中，而不会接触其它涡轮系统部件。燃烧器工作区域中的多轴运动燃烧器操纵工具优选地在自动控制下联接到每个燃烧器，并便于沿插入路径的精确对准。自动控制便于通过执行一系列存储的预确定操作步骤而一致地重复燃烧器安装和移除。