臺下重物260和壓縮機盤220的圖2的壓縮機轉(zhuǎn)子組件210的一部分的透視圖，其中將壓縮機盤220的一部分剖開以示出周向葉片230根部和平臺下重物260。每個周向葉片230可包括翼面231和底座232。每個底座232可包括平臺233和根部234。平臺233連接到翼面231的一端。根部234在與翼面231相反的方向上從平臺233延伸出。根部234可具有與周向槽236的燕尾形狀或杉樹形狀相匹配的燕尾形狀或杉樹形狀。
[0050]每個平臺下重物260成型為匹配根部234的燕尾形狀或杉樹形狀。每個平臺下重物260的形狀還可匹配周向槽236的輪廓。將每個平臺下重物260的高度的尺寸設(shè)計為使得平臺下重物260的頂部不接觸平臺233。將每個平臺下重物260的寬度的尺寸設(shè)計為可裝配在相鄰的周向葉片230之間。可基于平臺下重物260和周向葉片230的根部234的容許限度來確定所述寬度的尺寸，以確保平臺下重物260將可裝配在根部234之間。
[0051]還可將每個平臺下重物260的寬度的尺寸設(shè)計成避免在每個平臺下重物260和相鄰的周向葉片根部之間存在太大的空間。太大的空間可允許平臺下重物位移進而改變壓縮機轉(zhuǎn)子組件210的平衡?？梢栽谄胶庀到y(tǒng)中使用多個平臺下重物260的配置和尺寸。例如，可將具有周向槽的壓縮機盤220劃分成連續(xù)的部分；每個部分包括一個或多個壓縮機盤220?？蔀槊總€部分提供不同組的平臺下重物260。一個實施例包括四個部分:第一部分包括一個壓縮機盤；第二部分與第一部分相鄰且位于第一部分的下游，并且包括兩個相鄰的壓縮機盤；第三部分與第二部分相鄰并位于第二部分的下游，并且包括四個相鄰的壓縮機盤；第四部分與第三部分相鄰且位于第三部分的下游，并且包括三個相鄰的壓縮機盤。
[0052]在圖2、圖3和圖4所示的實施例中，第一平臺下重物用于第一部分，第一部分包括第七級壓縮機盤；第二平臺下重物用于第二部分，第二部分包括第八和第九級壓縮機盤；第三平臺下重物用于第三部分，第三部分包括第十到第十三級壓縮機盤；第四平臺下重物用于第四部分，第四部分包括第十四到第十六級壓縮機盤。
[0053]圖6是圖5的平臺下重物260的透視圖；圖7是圖5的平臺下重物260的側(cè)視圖。參見圖6和圖7，每個平臺下重物260可包括頂表面261、底表面262、在每個端部處的上表面263、在每個端部處的下表面264和兩個側(cè)面265。燕尾形狀的橫截面或輪廓可以是具有兩個平行側(cè)邊的凸六邊形。在圖6和圖7所示的實施例中，頂表面261和底表面262平行并且限定六邊形形狀的兩條平行邊。限定六邊形形狀的表面可具有不同的長度。例如，在示出的實施例中，頂表面261比上表面263長且上表面263比下表面264長。
[0054]每個上表面263可以大于90度且小于180度的角度從頂表面261的一端延伸出。每個下表面264可以大于90度且小于180度的角度從底表面262的一端延伸出。上表面263和下表面264在每個平臺下重物260的每一端處的交叉部分可以成在90度與180度之間的角度。側(cè)表面265從頂表面261延伸到底表面262。側(cè)表面265可垂直于頂表面261和底表面262。平臺下重物260的每個端可以是對稱的。
[0055]所述頂表面和底表面與上表面和下表面之間的邊緣可以被倒角或磨圓。在圖5、圖6和圖7中所示的實施例中，頂表面261和側(cè)表面265之間的邊緣包括倒角266 ;上表面263和下表面264、底表面262和下表面264以及上表面263和側(cè)表面265之間的邊緣被磨圓。
[0056]工業(yè)實用性
[0057]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機可適用于多種工業(yè)應(yīng)用，如石油和天然氣工業(yè)的各個方面(包括石油和天然氣的傳輸、收集、儲藏、抽出和起升)、發(fā)電工業(yè)、廢熱發(fā)電、航空航天和其他運輸工業(yè)。
[0058]參照圖1，氣體(典型地是空氣10)進入進口 110作為“工作流體”并且由壓縮機200壓縮。在壓縮機200中，由所述系列的壓縮機盤組件219在環(huán)形流動路徑115上壓縮工作流體。特別地，空氣10被壓縮成編號的“級”，所述級與每個壓縮機盤組件219相關(guān)聯(lián)。例如，“第四級空氣”可與在下游或“向后”方向(從進口 110朝向排氣裝置500)上的第四壓縮機盤組件219相關(guān)聯(lián)。同樣，每個渦輪盤組件420可與編號的級相關(guān)聯(lián)。
[0059]—旦壓縮空氣10離開壓縮機200，它就進入燃燒器300，在此處使空氣10擴散并加入燃料20。通過噴射器350將空氣10和燃料20注入燃燒室390并燃燒所述空氣10和燃料20。由所述系列的渦輪盤組件420中的每一級通過渦輪機400從燃燒反應(yīng)中提取能量。然后在排氣擴散器520中使排放氣體90擴散，收集排放氣體90并改變排放氣體90的方向。排放氣體90通過排氣收集器550離開所述系統(tǒng)并且可進行進一步處理(例如，以減少有害排放和/或從排放氣體90中回收熱)。
[0060]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和其它旋轉(zhuǎn)機器包括多個旋轉(zhuǎn)元件。不平衡的旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)時可引起振動。旋轉(zhuǎn)元件的振動可在旋轉(zhuǎn)元件中引起不希望的應(yīng)力。由振動引起的應(yīng)力可引起旋轉(zhuǎn)元件或其它相關(guān)元件的疲勞故障。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的過度振動可降低可靠性，可引起高的軸承負(fù)載，并且可導(dǎo)致部件故障。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，過度振動也可使軸彎曲或遭受疲勞故障。
[0061]通過研究和測試，確定了一些大型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機可能需要包括更復(fù)雜的平衡系統(tǒng)和方法。可利用在壓縮機組件的前端附近、后端附近和中間平面附近的重物來平衡燃?xì)廨啓C壓縮機轉(zhuǎn)子組件。由于較大組件的長度，可能需要更多個平衡位置以按需要的標(biāo)準(zhǔn)平衡較大組件。
[0062]—種合適的平衡方法可通過增加平衡位置的數(shù)目同時限制在平衡系統(tǒng)中使用的部件的數(shù)目來完成。本文公開的平衡系統(tǒng)通過使平臺下重物260可用于具有周向槽236的每個壓縮機盤220以及通過為前重物256提供前平衡孔242和后平衡孔243，可增加平衡位置的數(shù)目。增加平衡位置的數(shù)目通過提供更多的平衡選擇可降低平衡前焊接件211、后焊接件212和壓縮機轉(zhuǎn)子組件210的難度。本文公開的平衡系統(tǒng)通過在多于一個軸位置或級中使用相同的平臺下重物260可限制平衡系統(tǒng)中使用的部件的數(shù)量。限制平衡系統(tǒng)中的部件的數(shù)量可限制或降低平衡系統(tǒng)的復(fù)雜度。平衡系統(tǒng)的降低的復(fù)雜度和降低的難度可減少平衡時間并且可增加平衡系統(tǒng)的精度。
[0063]在圖2、圖3和圖4所示的實施例中，平衡位置的數(shù)目總計達(dá)十二個，這包括前平衡孔242、后平衡孔243和在連續(xù)的級(第七級至第十六級)中的壓縮機盤220。然而，在圖2、圖3和圖4所示的實施例中使用的不同部件的數(shù)目可低至五個。這包括前重物256、用于第七級壓縮機盤220的平臺下重物260、用于第八級和第九級中的壓縮機盤220的平臺下重物260、用于第十級至第十三級中的壓縮機盤220的平臺下重物260和用于第十四級至第十六級中的壓縮機盤220的平臺下重物260。如果使用多種尺寸的前重物256，那么這個數(shù)目可略有增加。
[0064]本文公開的平衡系統(tǒng)可減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的不平衡，從而產(chǎn)生更少的振動和更多無故障操作。特別地，可確定的是包括前平衡系統(tǒng)255和平臺下重物260的平衡系統(tǒng)可減少振動并且可增加壓縮機轉(zhuǎn)子組件230、軸120和相關(guān)軸承及其它部件的可靠性。
[0065]通過研究和發(fā)展，可確定前平衡孔242和后平衡孔243的位置。前平衡孔242和后平衡孔243的錯置可減小第一級壓縮機盤221的疲勞強度并且可降低第一級壓縮機盤221的整體可靠性。整個第一級壓縮機盤221的橫截面的變化(諸如因前平衡孔242和后平衡孔243所致的變化)可導(dǎo)致應(yīng)力集中。這些應(yīng)力集中可導(dǎo)致第一級壓縮機盤221的破裂。
[0066]圖8是一種用于平衡壓縮機轉(zhuǎn)子組件210的方法的流程圖，該流程圖包括在步驟810的預(yù)先平衡后焊接件212并且可包括在步驟820的預(yù)先平衡前焊接件211。平衡壓縮機轉(zhuǎn)子組件210可包括本文公開的平衡系統(tǒng)，所述平衡系統(tǒng)可包括圖2、圖3和圖4所示