S109FA機(jī)組介紹(半山))

1、STAG 109F單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組概述(半山發(fā)電廠會(huì)議交流資料)第一節(jié) 機(jī)組性能STAG 109FA單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)大型發(fā)電機(jī)組之一。它由PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)、D10型三壓有再熱系統(tǒng)的雙缸雙流式汽輪機(jī)、390H型氫冷發(fā)電機(jī)和三壓有再熱但帶冷凝器除氧的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。除余熱鍋爐由國內(nèi)成套外，其余均由美國通用電氣公司（簡稱GE公司）提供。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)剛性的串聯(lián)在一根長軸上，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣端輸出功率，軸配置形式為：GTSTGEN。轉(zhuǎn)速3000/min，從發(fā)電機(jī)方向看軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。燃燒天然氣時(shí),PG9351F簡單循環(huán)運(yùn)行,國際標(biāo)準(zhǔn)條件(

2、ISO條件)下輸出功率為255.6MW,聯(lián)合循環(huán)時(shí),在ISO條件下輸出功率為254.1MW, 蒸汽輪機(jī)輸出功率為141.8MW,則簡單循環(huán)運(yùn)行熱耗為9250Btu/kWh, 熱效率為=37.0%,聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行熱耗率為6020Btu/kWh, 熱效率為=56.68%。該機(jī)組的保證性能（杭州半山發(fā)電廠）：1凈輸出功率*在發(fā)電機(jī)端功率減去勵(lì)磁功率 388840kw2燃料燃料類型 Kela 2#天然氣燃料規(guī)范 GEI 41040G燃燒系統(tǒng) 干式低NOX燃燒室：DLN2.0+低熱值 48686.3kJ/kg3熱耗（低熱值）熱耗率： 2437.4*106kJ/h凈設(shè)備熱耗率（低熱值） 6268.3kJ/k

3、wh熱效率 57.43%4運(yùn)行條件大氣溫度 干泡 17.4， 濕泡15.1大氣相對濕度 78.89%大氣壓力 101.10kPa壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度 干泡17.4壓氣機(jī)進(jìn)氣相對濕度 78.21%蒸汽輪機(jī)排汽壓力 5.96kPaA圖1.1是該機(jī)組在上述基本負(fù)荷工況下的熱平衡圖。此圖說明了該機(jī)組的熱力循環(huán)系統(tǒng)，以及各熱力設(shè)備進(jìn)出口在基本負(fù)荷工況下的熱力參數(shù)，包括壓力、溫度、流量及焓值。第二節(jié) 機(jī)組布置聯(lián)合循環(huán)中燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的相互布局關(guān)系不僅對于聯(lián)合循環(huán)電站的總體布置和廠房結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還會(huì)影響聯(lián)合循環(huán)裝置的運(yùn)行性能、檢修方式和投資費(fèi)用。單軸配置的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)串聯(lián)

4、在一起共用一臺(tái)發(fā)電機(jī)。只需要一套容量較大的發(fā)電機(jī)、升壓變壓器和高電壓饋電設(shè)備；燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)共用一套潤滑油系統(tǒng)，致使外國設(shè)備的配件減少；若我們利用電站中有現(xiàn)成的蒸汽源，就可以直接利用蒸汽輪機(jī)作為燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)機(jī)。據(jù)估計(jì)設(shè)備投資費(fèi)用可以比多軸布置的節(jié)省約5%。同時(shí)這種布置方案的結(jié)構(gòu)很緊湊，可以安裝在較小的廠房內(nèi)，進(jìn)而能進(jìn)一步節(jié)省土建費(fèi)3圖1.1 STAG109FA單軸聯(lián)合循環(huán)熱平衡圖用。圖2.1展示了該機(jī)組布置的立體圖。通常用于大型單軸聯(lián)合循環(huán)設(shè)備，都采用將汽輪機(jī)布置在燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)之間的布置方式。此時(shí)，只有在燃?xì)廨啓C(jī)中有一個(gè)單獨(dú)的推力軸承，控制轉(zhuǎn)子的軸向位置，汽輪機(jī)無需通過撓性聯(lián)軸器與發(fā)

5、電機(jī)連接。為了便于檢修時(shí)發(fā)電機(jī)的抽轉(zhuǎn)子方便，發(fā)電機(jī)布置在一端，余熱鍋爐布置在軸的另一端，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣室則排列在中部。這樣燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出必須安排在進(jìn)氣端，即存在冷端輸出問題，因此燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)軸承受的扭矩將遠(yuǎn)大于熱端輸出的燃?xì)廨啓C(jī)。這是它的缺點(diǎn)。 圖2.1 STAG單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組立體圖圖2.2 示有MS9001FA燃?xì)廨啓C(jī)的縱剖面圖。圖2.3 示有D10汽輪機(jī)的縱剖面圖。圖2.4 示有390H型氫冷發(fā)電機(jī)的縱剖面圖一燃機(jī)： 1性能(ISO條件) 制造商： GE公司 型號(hào)： PG9351FA 燃料： 天然氣 壓氣機(jī)入口溫度： 15 ISO輸出功率: 255.6MW 熱效率: 36.9% 進(jìn)氣

6、流量: 623.7kg/s壓比: 15.4透平進(jìn)氣溫度: 1318透平排氣溫度: 609二蒸汽輪機(jī) 汽輪機(jī) 制造商： GE公司 型號(hào)： D10 型式： 三壓，再熱，雙缸，雙分流 高壓進(jìn)汽壓力： 9.563MPa 高壓進(jìn)汽流量： 280.9t/h 高壓進(jìn)汽溫度： 565.5 中壓熱進(jìn)汽壓力： 2.146MPa 中壓熱進(jìn)汽流量： 309.5t/h 中壓熱進(jìn)汽溫度： 565.5 低壓進(jìn)汽壓力： 0.366MPa 低壓進(jìn)汽流量： 361.0t/h 低壓進(jìn)汽溫度： 313.5冷凝器型式： 表面冷凝式 絕對壓力： 5.994kPa 循環(huán)水量： 21253m/h 冷卻水進(jìn)口水溫： 23.7 冷卻水出口水溫

7、33.0三發(fā)電機(jī) 型號(hào)： 390H 型，氫冷，靜態(tài)勵(lì)磁， 三相星形連接 額定視在功率： 468000kVA 額定功率： 397800kW 額定電壓： 19kV 額定電流： 14221A 功率因素： 0.85 冷卻水 ： 閉式循環(huán)，28.6 絕緣等級： F級 勵(lì)磁電壓： 750V 勵(lì)磁電流： 2360A四.負(fù)荷整流轉(zhuǎn)化器 (LCI) 型號(hào)： LS2100 靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置 最大啟動(dòng)功率： 10375kW 轉(zhuǎn)換器： 三相十二脈沖橋式連接電路的整流器 逆變器； 三相六脈沖橋式連接電路的整流器 冷卻劑： 水/ 丙二醇混合劑五.主變規(guī)范：三相雙線圈繞組無勵(lì)磁調(diào)壓油浸式變壓器 型號(hào)： SFP9-18000

8、0/11 額定容量： 480MVA 額定電壓： 242/19Kv 額定電流： 1145/14586四機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速軸一階臨界轉(zhuǎn)速 971 r/m軸二階臨界轉(zhuǎn)速 1026 r/m軸三階臨界轉(zhuǎn)速 1683 r/m圖2.2 MS9001FA燃?xì)廨啓C(jī)的縱剖面圖。圖2.3 D10汽輪機(jī)的縱剖面圖。圖2.4 390H型氫冷發(fā)電機(jī)第三節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)一. 概述GE公司在F級燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)過程中，投入了大量資金進(jìn)行開發(fā)研究。主要是將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)技術(shù)和部件移植到工業(yè)和發(fā)電用的燃?xì)廨啓C(jī)上，從而使其性能大幅度提高。例如由于應(yīng)用了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)冷卻技術(shù)和材料，使透平的進(jìn)氣溫度提高了167，使PG9351FA機(jī)組的燃?xì)?/p>

9、初溫高達(dá)1318。該機(jī)組是當(dāng)今世界“F”級先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的主要代表性機(jī)組。到2003年4月份，GE公司已經(jīng)生產(chǎn)了300余臺(tái)“F”級燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，擁有超過470萬小時(shí)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。GE公司工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：1) 進(jìn)化的設(shè)計(jì)觀念。以先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，對壓氣機(jī)、輪機(jī)進(jìn)行?；O(shè)計(jì)、改型設(shè)計(jì)，逐步完善。2) 壓氣機(jī)和透平的幾何比例設(shè)計(jì)。在相似準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上進(jìn)行?；糯?，發(fā)展系列化產(chǎn)品。例如MS6000B的?；壤秊?.0，7EA為1.42，則9E的模化比為1.70。3) 模塊化設(shè)計(jì)和規(guī)范化的研制開發(fā)。最大限度的采用積木式的模塊化設(shè)計(jì)，在每一新型系列的開發(fā)都經(jīng)過設(shè)計(jì)分析、高技術(shù)加工，嚴(yán)密的試驗(yàn)

10、和來自現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的反饋和不斷地改進(jìn)、優(yōu)化二. 功能說明MS9001FA燃機(jī)本體結(jié)構(gòu)仍然由壓氣機(jī)、燃燒室、透平、控制系統(tǒng)和其它基本的輔助設(shè)備組成。燃?xì)廨啓C(jī)將氣體壓縮，加熱后在透平中膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電能，實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的循環(huán)過程。在單軸聯(lián)合循環(huán)中，MS9001FA燃?xì)廨啓C(jī)在壓氣機(jī)端或稱“冷端”輸出功率。這樣的布置可以提供軸向排氣，簡化余熱鍋爐的最優(yōu)化布局。同時(shí)又便于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子抽芯。當(dāng)透平被變頻器和主發(fā)電機(jī)起動(dòng)后，或是在有外蒸汽源的前提下，可以直接利用聯(lián)合循環(huán)中的蒸汽輪機(jī)作為起動(dòng)機(jī)來起動(dòng)整臺(tái)機(jī)組時(shí)，環(huán)境空氣被吸進(jìn)進(jìn)氣室組件，經(jīng)過濾和消聲后，進(jìn)入軸流式壓氣機(jī)中被壓縮。起動(dòng)時(shí)為了防止喘振，第9級和

11、第13級抽氣閥打開，可變進(jìn)口導(dǎo)葉處在關(guān)閉位置。當(dāng)高轉(zhuǎn)速繼電器在95%轉(zhuǎn)速動(dòng)作時(shí)，抽氣閥自動(dòng)關(guān)閉，可變進(jìn)口導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)通電，將進(jìn)口導(dǎo)葉（IGV）開到正常運(yùn)行時(shí)的位置。來自壓氣機(jī)的壓縮空氣逆流進(jìn)入布置在壓氣機(jī)排氣缸外圍的環(huán)狀布置的18個(gè)干式低污染燃燒室（DLN）。在燃燒室內(nèi)燃料氣經(jīng)單級預(yù)混稀釋燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓?jīng)過渡段后流入三級透平，發(fā)出功率，其中約2/3用于拖動(dòng)壓氣機(jī)，1/3則作為輸出功率，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)。各個(gè)燃燒室之間有聯(lián)焰管相通，在裝配有兩個(gè)火花塞中的一個(gè)或兩個(gè)燃燒室被點(diǎn)燃的瞬間，由聯(lián)焰管將火焰?zhèn)鞅楦魅紵摇Ｔ谕钙睫D(zhuǎn)子接近工作轉(zhuǎn)速后，燃燒室的壓力使火花塞回縮，從熾熱火焰區(qū)撤回它們的電極。有

12、四只火焰監(jiān)測器分布在四只燃燒室上，當(dāng)它們監(jiān)測到火焰后，向控制室發(fā)出著火的訊號(hào)。圖3.4示有MS9001FA機(jī)組的縱剖面圖。圖3.5是該機(jī)組外形及轉(zhuǎn)子吊裝圖。三壓氣機(jī)PG9351FA機(jī)組的壓氣機(jī)是一臺(tái)18級軸流式，壓縮比15.4:1，空氣質(zhì)量流量為645kg/s的多級軸流式壓氣機(jī)，頭兩級為跨音速級，帶一級可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。軸流式壓氣機(jī)部分由壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和封閉的氣缸組成。裝在壓氣機(jī)氣缸內(nèi)的有：進(jìn)口導(dǎo)葉、十八級轉(zhuǎn)子和靜葉、兩排出口導(dǎo)葉柵。每相鄰的動(dòng)葉和靜葉列組成一級。在每一個(gè)級內(nèi)，動(dòng)葉片吸收外界作功轉(zhuǎn)換成提供壓縮空氣所需的力，而靜葉片則引導(dǎo)空氣從而使它以合適的角度進(jìn)入下一級。壓縮空氣從壓氣機(jī)排氣缸出來進(jìn)入燃燒

13、室。從壓氣機(jī)級間抽出的空氣用作透平噴嘴、輪間和軸承的冷卻和密封空氣用，在啟動(dòng)過程中抽氣作為喘振控制用。圖3.4 MS9001FA機(jī)組的縱剖面圖1 負(fù)載聯(lián)軸器接出處 2軸向/徑向進(jìn)氣機(jī)匣 3軸頸軸承 4壓氣機(jī)葉片 5壓氣機(jī) 6壓氣轉(zhuǎn)子7拉桿結(jié)構(gòu) 8燃料噴嘴 9燃燒室火焰管 10逆流式燃燒室 11燃燒室的過渡段12透平的噴嘴組件13第一級靜葉環(huán) 14透平動(dòng)葉片 15排氣擴(kuò)壓器 16排氣熱電偶 17水平中分面 18燃燒室的安裝面 19剛性前支撐 20進(jìn)氣口定位（未示出）由于在壓氣機(jī)內(nèi)保持轉(zhuǎn)子和靜子的間隙最小能提供最佳性能，因此零件的制造和裝配必須非常精確。圖3.6給出軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示圖。1 壓氣

14、機(jī)轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)由16個(gè)葉輪、2個(gè)端軸和葉輪組件、貫穿螺栓和轉(zhuǎn)子動(dòng)葉組成的組件。前端軸裝有零級動(dòng)葉片，后端軸裝有第17級動(dòng)葉片，16個(gè)葉輪各自裝有從第1至第16級動(dòng)葉片。每個(gè)葉輪和前、后端軸的葉輪部分都有周向分布的拉槽，轉(zhuǎn)子動(dòng)葉插進(jìn)這些槽中，在槽的每個(gè)端用斬鉚將葉片保持在軸向位置上。為了控制同心度，各葉輪和端軸之間用止口配合，并用貫穿螺栓固定。依靠拉緊螺栓在葉輪端面間形成的摩擦力來傳遞扭矩。裝配后，轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡，達(dá)到很高的動(dòng)平衡精度。當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和透平轉(zhuǎn)子裝配在一起后，需再次進(jìn)行動(dòng)平衡。圖3.7示有壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子及其動(dòng)葉片裝配圖。前端軸被加工成具有2號(hào)軸承所要求的正向和反向推力面和軸頸，以及

15、2號(hào)軸承油封所需要的密封表面。壓氣機(jī)的08級動(dòng)葉片和靜葉片，以及進(jìn)口導(dǎo)葉的材料為C450（Custom 450），是一種抗腐蝕的不銹鋼，可以不加保護(hù)涂層安裝在受化學(xué)侵蝕的環(huán)境中。其它級的葉片應(yīng)用加鈮的AISI 403+cb不銹鋼，同樣可不加保護(hù)涂層。氣缸用球墨鑄鐵鑄造，葉輪和轉(zhuǎn)子分別為CrMoV和NiCrMoV鋼制造。一 壓氣機(jī)靜子氣缸由壓氣機(jī)進(jìn)氣缸、壓氣機(jī)氣缸和壓氣機(jī)排氣缸組成(圖3.8)，它們之間依靠垂直中面上的法蘭螺栓緊固成一體。進(jìn)氣缸位于燃?xì)廨啓C(jī)的前端，在進(jìn)氣室內(nèi)，它的主要功能是將空氣均勻地引入壓氣圖3.5 MS9001FA機(jī)組外形及轉(zhuǎn)子吊裝圖圖3.6 軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示圖1 進(jìn)口可

16、轉(zhuǎn)導(dǎo)葉 2葉片（動(dòng)葉） 3靜葉 4氣缸 5工作葉輪（轉(zhuǎn)輪） 6主軸機(jī)。進(jìn)氣缸支撐2號(hào)軸承組件，2號(hào)軸承下半部與內(nèi)喇叭口鑄成一體。上半部軸承座是一個(gè)獨(dú)立鑄件，用法蘭螺栓連接到下半部。內(nèi)喇叭口由數(shù)個(gè)翼型徑向支柱和多根軸向連桿固定在外喇叭口上。支柱和連桿都鑄在喇叭口壁上。進(jìn)氣缸內(nèi)壁安裝有可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉（IGV）；壓氣機(jī)氣缸內(nèi)壁裝有零級至12級靜葉片；壓氣機(jī)排氣缸內(nèi)壁裝有第13級至第17級靜葉和兩列出口導(dǎo)向葉片；他們共同組成壓氣機(jī)靜子。壓氣機(jī)靜葉在氣缸上有下列兩種固定方式：（a） 直接裝配的靜葉在氣缸上加工有葉根槽，靜葉一片一片地裝入葉根槽中，葉根槽的形式有多種，見圖3.9。在MS9001FA型燃機(jī)中，

17、第5級至17級靜葉和出口導(dǎo)葉，有一長方形基面的T型葉根，它直接如圖3.9那樣嵌入機(jī)殼的周向環(huán)槽內(nèi)；插口用鎖塊封口。第一級靜葉46片；第一級動(dòng)葉32片；末級靜葉片第17級108片，后兩列導(dǎo)圖3.7 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子及其動(dòng)葉片裝配圖向葉片EGV1=108片，EGV2=108片。第一級動(dòng)葉片高度為503.56mm末級動(dòng)葉片高度為147.17mm。排氣缸氣缸進(jìn)氣缸圖3.8 進(jìn)氣缸、氣缸和排氣缸圖3.9 直接裝配式靜葉環(huán)（b） 靜葉環(huán)在第零級至四級的靜葉，采用裝配式靜葉環(huán)，靜葉片先裝入有類似于燕尾槽的環(huán)形塊內(nèi)，這環(huán)形塊再嵌入壓氣機(jī)前機(jī)殼的周向槽道中，封口用鎖鍵固定，見圖3.10。為方便裝配常把靜葉環(huán)分為數(shù)個(gè)扇

18、形段，裝配時(shí)一段段裝入，摩擦阻力大大減少，使靜葉環(huán)在槽中易被推動(dòng)。圖3.10 裝配式靜葉環(huán)1 靜葉 2靜葉外環(huán) 3氣缸靜葉環(huán)分有內(nèi)環(huán)和無內(nèi)環(huán)兩種型式，無內(nèi)環(huán)的靜葉也相當(dāng)于懸臂梁，應(yīng)注意葉片的剛性。裝配式靜葉環(huán)一般無內(nèi)環(huán)，圖3.10所示靜葉以軸向燕尾形葉根裝在靜葉外環(huán)上，靜葉環(huán)再裝入氣缸中，使靜葉被固定。（c） 可調(diào)靜葉壓氣機(jī)采用可調(diào)靜葉后可有效地?cái)U(kuò)大壓氣機(jī)的運(yùn)行區(qū)域，同時(shí)還能改善燃?xì)廨啓C(jī)其它的一些性能，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。顯然，可調(diào)靜葉的結(jié)構(gòu)與上述的必然差別較大，結(jié)構(gòu)要復(fù)雜不少。圖3.11為可調(diào)靜葉的結(jié)構(gòu)。為使靜葉能旋轉(zhuǎn)，在葉片的兩端都加工成軸頸，它們與軸套相配合，該配合應(yīng)保證靜葉能靈活旋轉(zhuǎn)

19、，同時(shí)又能防止氣體泄漏。軸套需采用自潤滑性能良好的材料，例如青銅，以保證較長的工作壽命。靜葉的旋轉(zhuǎn)：是靠聯(lián)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)裝在靜葉上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，靜葉就隨之旋轉(zhuǎn)；可調(diào)靜葉由于葉片較長，都設(shè)置了內(nèi)環(huán)。顯然，按圖中的結(jié)構(gòu)狀況內(nèi)環(huán)不能采用整半環(huán)，因這樣將無法裝入靜葉軸頸中，只有把內(nèi)環(huán)分為多個(gè)扇形段才可能裝入，圖中可見由于有內(nèi)軸套與軸頸相配合，只有做成一片靜葉一個(gè)扇段才好裝入，待內(nèi)環(huán)扇段全部裝好后，再裝入固定環(huán)用螺栓固緊在進(jìn)氣機(jī)匣上，同一列靜葉的轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)一致這是靠聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，對它的要求是既靈活，又無松動(dòng)的間隙。圖3.12的聯(lián)動(dòng)齒輪與小齒輪就是聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它在齒輪嚙合處應(yīng)無間隙。圖3.11可調(diào)靜葉1

20、 固定環(huán) 2靜葉內(nèi)環(huán) 3軸套 4靜葉 5進(jìn)氣機(jī)匣 6聯(lián)動(dòng)齒輪7小齒輪 8外罩 9氣缸圖3.12是壓氣機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的外形圖齒輪環(huán)小齒輪圖3.12 壓氣機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉氣缸上的抽氣孔允許抽出第9級和第13級的空氣。這部分空氣用于起冷卻和密封作用，也用作起動(dòng)和停機(jī)時(shí)喘振的控制。壓氣機(jī)排氣缸的功能除能容納壓氣機(jī)的后五級外，構(gòu)成壓氣機(jī)擴(kuò)壓器的內(nèi)外壁，同時(shí)為第一級噴嘴組件提供支撐；與壓氣機(jī)氣缸和透平氣缸連接；并支持DLN燃燒室外殼。壓氣機(jī)排氣室的抽氣為燃料系統(tǒng)提供清吹空氣；為進(jìn)氣加熱提供氣源；也作為壓氣機(jī)防喘振控制。四. 燃燒室從結(jié)構(gòu)上來看，燃燒室通常有單管圓筒型、分管型、環(huán)管型和環(huán)型之分。GE公司的工業(yè)

21、燃?xì)廨啓C(jī)均采用分管型結(jié)構(gòu)。按照其控制NOx的生成程度又可分為標(biāo)準(zhǔn)型和干式低NOx燃燒室（DLN燃燒室）兩種不同的組織燃燒方式。為了解決燃燒過程中NOx排放量超過環(huán)保要求的問題，通?？刹捎萌N措施，即在高負(fù)荷條件下，向擴(kuò)散燃燒的燃燒室中噴射一定數(shù)量的水和水蒸汽，借以降低燃燒火焰的溫度；在余熱鍋爐中安裝所謂的選擇性催化還原反應(yīng)裝置（SCR ），布置催化床并注入氨氣，使燃燒產(chǎn)物中的氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退２捎妙A(yù)混燃燒室。GE公司19901991年研究成功DLN-1型兩級串聯(lián)式的預(yù)混稀釋態(tài)的DLN燃燒室，應(yīng)用于6B，7E，9E系列燃?xì)廨啓C(jī)。19931994年成功發(fā)展了DLN-2.0型雙級預(yù)混燃燒室，

22、應(yīng)用于早期的FA級燃?xì)廨啓C(jī)。1996年更新為DLN-2.6和DLN-2.0+單級預(yù)混燃燒室。PG9351FA燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組則配備DLN-2.0+型燃燒室。通常對于GE公司生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，對于燃?xì)獬鯗貫?204的9E機(jī)組，采用標(biāo)準(zhǔn)型燃燒室，燃料為液體燃料時(shí)，其NOx排放值420ppm（V/V），若加上向燃燒室內(nèi)的噴水，可以達(dá)到240ppm（V/V）。若采用低NOx排放燃燒技術(shù)，則可以達(dá)到<25 ppm（V/V）的NOx排放水準(zhǔn)，已符合美國清潔空氣法規(guī)所規(guī)定的NOx或CO排放標(biāo)準(zhǔn)42 ppm（V/V）9 ppm（V/V）。1.燃燒室的低NOx排放燃燒技術(shù)天然氣或液體燃料，含塵量極低，因而燃

23、氣輪機(jī)排氣中煙塵含量極少。燃?xì)廨啓C(jī)的排氣污染主要有未燃燒的碳?xì)浠衔铮║HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）。天然氣中的硫含量極微，不存在SOx污染。又由于目前燃燒技術(shù)已很成熟，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的燃燒效率幾乎近100%，因此排氣中的UHC和CO也是極其微小，可以滿足環(huán)保要求。但由于燃燒室中的火焰溫度比較高，要高于空氣中的N2和O2起化學(xué)反應(yīng)生成NOx的起始溫度1650。因此燃?xì)廨啓C(jī)排氣中NOx含量成為主要的污染物。在燃燒過程中若能使燃燒火焰面上的反應(yīng)溫度始終低于生成NOx的起始溫度1650，那么，燃燒產(chǎn)物中NOx的含量必然會(huì)很低。擴(kuò)散燃燒方式的火焰面溫度總是與f=1相

24、當(dāng)?shù)睦碚撊紵郎囟纫恢拢粫?huì)因燃料與空氣的總摻混比的濃或稀而異，因而NOx的排放總是很高的。為此需要探索在燃燒過程中能夠控制火焰面溫度，從而抑制NOx生成的新途徑。這就是摒棄常規(guī)燃燒室中的擴(kuò)散燃燒方式，而改用均相預(yù)混方式的湍流火焰?zhèn)鞑ト紵椒?。把天然氣與空氣預(yù)先混合成為均相的，稀釋的可燃混合物，然后使之以湍流火焰?zhèn)鞑シ绞酵ㄟ^火焰面進(jìn)行燃燒，這時(shí)，火焰面的燃燒溫度不再只是f=1，的理論燃燒溫度了，它將和實(shí)時(shí)摻混比的數(shù)值相對應(yīng)。通過對燃料與空氣實(shí)時(shí)摻混比的數(shù)值的控制，使火焰面的溫度永遠(yuǎn)低于1650，這樣就能控制“熱NOx”的生成。圖3.13示有燃燒火焰溫度對NOx和CO排放量的影響關(guān)系曲線。隨著燃

25、燒火焰溫度下降，NOx排放量下降，但CO排放量增加，因而必需合理地選擇均相預(yù)混可燃混合物的實(shí)時(shí)摻混比和火焰溫度。對天然氣來說，實(shí)驗(yàn)表明，按火焰溫度為14301530這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來選擇燃料，空氣的混合比是比較合適的。這樣才有可能使燃燒室的NOx和CO的排放量都比較低。 圖3.13 燃燒火焰溫度對NOx和CO排放量的影響關(guān)系曲線。但是，均相預(yù)混可燃混合物的可燃性極限范圍比較狹窄，而且在低溫下的火焰?zhèn)鞑ニ俣缺容^低，CO排放量又會(huì)增大。因而為防止熄火，并使適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷變化范圍很廣的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)干式低污染燃燒室，除了合理地選擇均相預(yù)混可燃混合物的實(shí)時(shí)摻混比和火焰溫度外，通常還采用分級燃燒的方式以擴(kuò)大負(fù)荷的

26、變化范圍。2、PG9351FA燃?xì)廨啓C(jī)使用的DLN- 2.0+燃燒室DLN -2.0+燃燒室源自DLN -2.0燃燒室。DLN 2.0+保留了DLN -2.0的基本結(jié)構(gòu)，其循環(huán)過程增加了大約10%的空氣和天然氣流量去燃燒系統(tǒng)，適用于9FA+e的燃機(jī)，具體講適用于PG9351FA、PG7251FB和PG9371FB幾種機(jī)型。另外，該型號(hào)是特意用來燃燒熱值范圍大約為天然氣70%100%的氣體燃料的。為達(dá)到此目的，和DLN- 2.0燃燒室相比，所作的改動(dòng)主要的變動(dòng)集中在燃料噴嘴和燃燒蓋組件上（圖3.14中的件1），它擴(kuò)大了燃料噴嘴，以增加燃料的體積流量，另外，該燃料噴嘴，為進(jìn)一步防止火焰回流，減少了

27、火焰受阻的阻力，減少了壓力降，提高擴(kuò)散火焰的穩(wěn)定性。圖3.14是DLN -2.0+燃燒室的總成圖。 圖3.14 DLN 2.0+燃燒室總成圖1.燃料噴嘴冷卻空氣 2.燃料噴嘴頂蓋 3燃料噴嘴前缸 4頂蓋組件 5.后缸 6.過渡段7. 導(dǎo)流襯套 8. 壓氣機(jī)排氣缸 9火焰筒圖3.15則是DLN 2.0+燃燒室燃料噴嘴頂蓋部套外形圖。圖3.16則是多路燃料噴嘴布置圖。圖3.17則是DLN 2.0+燃燒室多路燃料噴嘴旋流器剖面圖。圖3.18是DLN 2.0+燃燒室燃燒系統(tǒng)布置圖。圖3.19 示有DLN 2.0+燃燒室的燃料噴嘴結(jié)構(gòu)圖。由上述視圖可見，該燃燒室主要由燃料噴嘴冷卻空氣管組件,.燃料噴嘴頂

28、蓋,前缸,頂蓋組件, 后缸, 導(dǎo)流襯套，火焰筒，聯(lián)焰管組件，過渡段組件組件等構(gòu)成。各組件均可以單獨(dú)拆卸。壓縮空氣由壓氣機(jī)的排氣缸流出，首先對過渡段形成沖擊冷卻，再逆流向前，流過火焰筒與導(dǎo)流襯套之間的環(huán)形空間，流向燃燒室頭部組件。其中，有少量空氣用于冷卻火焰筒和罩帽，其余空氣經(jīng)噴嘴上的旋流器進(jìn)入預(yù)混合室，與由燃料噴嘴噴出的燃料氣進(jìn)行預(yù)混合。燃料/空氣混合物經(jīng)預(yù)混合管流入火焰筒，被位于兩個(gè)上部燃燒室上的高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃，火焰起始于噴嘴出口端與頂蓋形成的平面上，并被限制在火焰筒內(nèi)。燃燒產(chǎn)物經(jīng)過渡段進(jìn)入透平第一級噴嘴環(huán)。各燃燒室之間用聯(lián)焰管連接，未安裝點(diǎn)圖3.15 DLN 2.0+燃燒室燃料噴嘴頂蓋部套

29、外形圖圖3.16 DLN2.0+燃燒室燃料噴嘴佈置圖圖3.17 DLN2.0+燃燒室燃料噴嘴旋流器剖面圖火器的燃燒室靠聯(lián)焰管聯(lián)焰而著火。每個(gè)燃燒室的端蓋上均勻布置有五只預(yù)混噴嘴，每只燃料噴嘴有供擴(kuò)散燃燒和預(yù)混氣體燃料的兩條通道。其中，預(yù)混氣體燃料經(jīng)過外圍的燃料通道供入，通過布置于旋流器中的燃料噴嘴噴入由旋流器流出的空氣流中，進(jìn)行預(yù)混合。每個(gè)旋流器葉片由旋流葉片和一個(gè)位于其上游的直段葉槳組成，它是中空的，內(nèi)裝有燃料管道，在管道上開有許多燃料噴射孔。參與擴(kuò)散燃燒的燃料從另一燃料供應(yīng)母管進(jìn)入噴嘴的內(nèi)環(huán)通道，由擴(kuò)散燃燒天然氣噴頭噴出。 此外，在燃燒器的預(yù)混燃料噴管夾下游加了一圈整流片，可以防止回火的火

30、焰附著在預(yù)混燃料噴管上。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)以輕油作為備用燃料時(shí)，在噴嘴的芯管中可以增加油、霧化空氣和抑制NOx的噴水管道。圖3.18 DLN 2.0+燃燒室燃燒系統(tǒng)布置圖圖3.19 DLN2.0+燃燒室的燃料噴嘴結(jié)構(gòu)圖圖3.20 DLN2.0+燃燒室的火焰筒圖3.20示有DLN2.0+燃燒室的火焰筒?；鹧嫱矎念^部到過渡段進(jìn)口帶有一定錐度，在空氣側(cè)利用不連續(xù)的肋片（擾流片）來強(qiáng)化冷卻，在燃?xì)鈧?cè)加隔熱涂層?；鹧嫱驳暮蟛坑幸浑p層的圓柱段，在其周圍有多條軸向冷卻槽道。冷卻空氣由導(dǎo)流套流入該槽道，冷卻后排入火焰筒下游。該結(jié)構(gòu)能以小的冷卻流量獲得高冷卻效果。燃?xì)廨啓C(jī)的上部有兩個(gè)燃燒室有高能點(diǎn)火器（圖3.21），火

31、花塞可以伸縮。當(dāng)點(diǎn)火后機(jī)組加速時(shí)，火花塞被燃燒室中升高的壓力壓回，以免被燒壞。停機(jī)后，火花塞又被彈簧壓進(jìn)燃燒室，以便下一次點(diǎn)火啟動(dòng)。PG9351FA機(jī)組，在壓氣機(jī)排氣缸的外緣，沿周圍布置著18個(gè)逆流分管式DLN -2.0+燃燒室，配備有2只高能火花塞點(diǎn)火器，有4個(gè)上部燃燒室還裝有火焰探測器（圖3.22）。每個(gè)燃燒室上還裝有一個(gè)動(dòng)壓力探頭，用來監(jiān)測燃燒的脈動(dòng)。這些開孔也可以作為孔窺儀的進(jìn)口。該機(jī)組采用有沖擊冷卻效果的過渡段結(jié)構(gòu)（圖3.23）。該過渡段是雙殼體型式，內(nèi)過渡段被一個(gè)形狀相似的，鉆有許多小孔的外套包圍著，從壓氣機(jī)出口流來的壓縮空氣可以通過小孔，形成射流去沖擊冷卻內(nèi)過渡段,該多孔外殼是用

32、AISI-304不銹鋼制成的，內(nèi)過渡段用Nimonic 263制作的，尾部殼體用FSX-414鑄成，并在其表面噴涂TBC隔熱涂層，以盡量降低金屬溫度和溫度梯度。過渡段與透平第一級噴嘴環(huán)之間用浮動(dòng)的金屬密封連接。最近，又采用了“金屬布密封”，改進(jìn)了密封功能，減少磨損，提高了可靠性。圖3.24示有DLN2.0+燃燒室的導(dǎo)流襯套。圖3.21 高能點(diǎn)火器圖3.22 火焰探測器過渡段過渡段端視圖圖3.23 過渡段圖3.24 導(dǎo)流襯套3、DLN 2.0+燃燒室的配氣方案DLN -2.0+燃燒室屬于并聯(lián)式分級燃燒，燃燒室的燃料是分級供應(yīng)的，其控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。如圖4.25所示，每只燃燒室有5只燃料噴嘴，每只

33、噴嘴有一只擴(kuò)散通道，一只預(yù)混通道。燃?xì)廨啓C(jī)周向布置有18個(gè)燃燒室，每只燃燒室的5個(gè)擴(kuò)散燃燒通道與擴(kuò)散燃燒支管相連，由DGCV氣體控制閥調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。每只燃燒室的4只預(yù)混通道相互聯(lián)接，組成PM4支管，由PM4 GCV氣體控制閥調(diào)節(jié)燃料氣體流量。每只燃燒室剩余的一只預(yù)混通道相互聯(lián)接組成PM1支管，由PM1 GCV氣體控制閥調(diào)節(jié)燃料氣體流量。這樣，將所有燃料通道并聯(lián)地分成三級，分別由三只控制閥控制燃料氣體的流量。因此DLN -2.0+燃燒室就有幾種基本的配氣模式。ASV 輔助截止閥 PM1支管，含有一只燃料噴嘴的預(yù)混通道;SRV 速度/比例截止閥 PM4支管，含有四只燃料噴嘴的預(yù)混通道；DGC

34、V 氣體控制閥,擴(kuò)散燃燒通道 擴(kuò)散支管，含有五只燃料噴嘴的擴(kuò)散燃燒通道；PM4 GCV 氣體控制閥,PM4預(yù)混燃燒通道 *清吹空氣，來自壓氣機(jī)出口PM1 GCV 氣體控制閥,PM1預(yù)混燃燒通道圖3.25 DLN-2.0+氣體燃料系統(tǒng)1)擴(kuò)散燃燒模式在這種運(yùn)行模式下，燃料氣直接供給每個(gè)燃燒室的5只擴(kuò)散燃燒燃料氣噴頭。這時(shí)PM1和PM4的預(yù)混通道將用壓氣機(jī)出口抽氣進(jìn)行空氣吹掃。燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)時(shí)，從點(diǎn)火到至95%轉(zhuǎn)速時(shí)，相當(dāng)于燃燒基準(zhǔn)溫度（TTRF1）2000（1093）時(shí)，或卸載時(shí)，從TTRF1為1950（1065），直至熄火時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)處于這種運(yùn)行模式。2) 亞先導(dǎo)預(yù)混模式從95%轉(zhuǎn)速到加載至10

35、%基本負(fù)荷時(shí)，燃料氣分別流到DGCV和PM1 GCV和通道。3）先導(dǎo)預(yù)混模式在這種運(yùn)行模式下，燃料氣分別流到DGCV，PM1 GCV和PM4 GCV通道，直至預(yù)混燃燒模式。燃機(jī)加載時(shí)，TTRF1從2000（1093）到2270（1243）的區(qū)間內(nèi)，或燃機(jī)卸載時(shí)，TTRF1從2220（1216）直至熄火，燃?xì)廨啓C(jī)均處于這種運(yùn)行模式。在此區(qū)間內(nèi)存在如圖3.26和圖3.27所描述的兩個(gè)過渡過程。4) 預(yù)混燃燒模式在這種運(yùn)行模式下，燃料氣分別流到PM1 GCV和PM4 GCV通道， DGCV關(guān)閉，流過PM1 GCV和PM4 GCV通道的流量比為20/80。當(dāng)加載時(shí)，TTRF1高于2270（1243），

36、或卸載時(shí)，TTRF1超過2220（1216）時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)均處于預(yù)混燃燒模式。此時(shí)，燃料直接引入PM1 GCV和PM4 GCV支管，此時(shí)相應(yīng)的燃機(jī)負(fù)載為50%100%基本負(fù)荷區(qū)間。代號(hào)為TTRF1稱為燃燒基準(zhǔn)溫度，它由DLN -2.0+控制軟件計(jì)算獲得。其計(jì)算方程是平均燃機(jī)排氣溫度TTXM、壓氣機(jī)排氣壓力CPD和壓氣機(jī)進(jìn)口喇叭處溫度CTIM的函數(shù)。這樣計(jì)算求得的燃燒基準(zhǔn)溫度并不是表示實(shí)際機(jī)組的進(jìn)氣火焰平均溫度，而僅僅是燃燒配氣模式和燃料分流程序控制的一個(gè)基準(zhǔn)參考溫度。起動(dòng)時(shí)要求仔細(xì)地檢查燃燒基準(zhǔn)溫度。燃機(jī)的初始加載應(yīng)該在先導(dǎo)預(yù)混基礎(chǔ)上完成，圖3.26 擴(kuò)散燃燒模式與先導(dǎo)預(yù)混模式的相互過渡 圖3.

37、27 先導(dǎo)預(yù)混模式與預(yù)混模式的相互過渡此時(shí)要采樣計(jì)算得到的燃燒基準(zhǔn)溫度，并將它與控制規(guī)范中列出的數(shù)值進(jìn)行比較，它們的差值允許的誤差不大于20。DLN -2.0+燃燒室的排放性能對燃料/空氣比值的變化是很敏感的，而燃燒室的配氣設(shè)計(jì)又是按聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行時(shí)IGV溫度控制投入的狀況下的空氣流量調(diào)節(jié)規(guī)律來進(jìn)行的，因此最佳的燃燒室操作應(yīng)該按照設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先確定的燃燒基準(zhǔn)溫度控制圖來運(yùn)行。這樣才能達(dá)到最佳的低污染排放。在燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)運(yùn)行時(shí)，也可以參照聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行，進(jìn)行IGV溫度控制，確保低污染排放。4DLN -2.0+燃燒室的燃料氣清吹系統(tǒng)當(dāng)氣體燃料噴嘴通道沒有燃料氣通過時(shí)，為了保證通過燃料噴嘴內(nèi)仍然有一定的

38、空氣流量，要求有清吹系統(tǒng)。當(dāng)清吹系統(tǒng)有故障時(shí)，將會(huì)損壞燃燒系統(tǒng)的部件。氣體燃料噴嘴的清吹系統(tǒng)僅作如下提示：當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行時(shí)，要向那些不用的燃料支管提供一個(gè)正向的清吹。清吹的壓力是機(jī)械設(shè)定的，可用管道或孔板尺寸調(diào)節(jié)其有效通道面積來設(shè)定。通常清吹空氣取自壓氣機(jī)排氣，其壓力值P4要大于燃燒室內(nèi)的壓力PCC，以防止氣流的回流。需清吹的支管要安置清吹接口，清吹閥VA1、2、3、4、5和6應(yīng)在35秒內(nèi)打開。擴(kuò)散燃燒時(shí)，P4/PCD=0.98，預(yù)混燃燒時(shí)（PM1和PM4支管），P4/PCD=0.95。五.燃?xì)馔钙饺細(xì)馔钙绞侨細(xì)廨啓C(jī)中一個(gè)重要部件，它的作用是：把來自燃燒室的，儲(chǔ)存在高溫高壓燃?xì)庵械哪芰哭D(zhuǎn)化為

39、機(jī)械功，其中一部分（約2/3）用來帶動(dòng)壓氣機(jī)工作，多余的部分則作為燃?xì)廨啓C(jī)的有效功輸出，去帶動(dòng)外界的各種負(fù)荷。PG9351FA的燃?xì)馔钙绞侨壿S流式透平。每個(gè)透平級由噴嘴和動(dòng)葉片組成。透平部分包括：透平轉(zhuǎn)子、透平外殼（氣缸）、噴嘴、復(fù)環(huán)、排氣框架和排氣擴(kuò)壓器。如圖3.28所示。圖3.28 燃?xì)馔钙?.透平噴嘴 2.透平氣缸 3.透平轉(zhuǎn)子 4.排氣框架 5.排氣擴(kuò)壓段 6.復(fù)環(huán)1. 透平轉(zhuǎn)子如圖3.29所示，透平轉(zhuǎn)子采用貫穿螺栓結(jié)構(gòu)，由透平前半軸，一、二、三級葉輪，級間輪盤，透平后半軸及拉桿螺栓組成。透平轉(zhuǎn)子通過壓氣機(jī)第十七級葉輪上的法蘭用螺栓與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子剛性連接。通過葉輪軸和級間輪盤上的配合止

40、口控制各部件的同心度，用貫穿拉桿螺栓將它們壓合在一起。后半軸由1號(hào)軸承支承。二只級間輪盤為各葉輪提供軸向定位。級間葉輪設(shè)置有隔板密封齒，級間葉輪的前端面有用作冷卻空氣通道的徑向縫。動(dòng)葉片的尺寸由第一級（葉高386.69mm）到第三級（葉高519.6mm）逐級增高，因?yàn)槊恳患壍哪芰哭D(zhuǎn)化使得壓力減少，要求環(huán)形面積增加以接收燃?xì)獾牧髁浚３指骷壍娜莘e流量相等。圖3.29 燃?xì)馔钙睫D(zhuǎn)子圖3.30上給出了燃?xì)馔钙街胁捎玫膸в袠簶湫稳~根的長柄式動(dòng)葉片的示例。長柄式葉片是指在葉片平臺(tái)和葉根之間，通過較長的，斷面為工字型的葉柄來連接的動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)。在樅樹形葉根的底平面上均開設(shè)有小孔，可以通入冷卻空氣，使葉根和葉

41、身得以冷卻。這圖3.30 長柄式動(dòng)葉片1. 葉柄 2.平臺(tái) 3.吸力側(cè) 4.壓力側(cè) 5.葉身 6.樅樹型葉根 7.冷卻孔樣，減少了葉片對輪盤的傳熱，在配合以冷卻空氣后，可以使葉根齒和輪緣的溫度顯著下降，并且改善葉根齒中第一對齒的承載條件和葉根應(yīng)力的不均勻程度。PG9351FA燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗匾迅哌_(dá)1318。為了提高燃?xì)廨啓C(jī)初溫，人們從改善高溫合金材料的性能和提高葉片冷卻效果這兩方面入手，取得了顯著成績。該機(jī)組燃?xì)馔钙睫D(zhuǎn)子部件的選材如下：轉(zhuǎn)子軸Inconel 706；輪盤 Inconel 706；第一級動(dòng)葉定向結(jié)晶GTD111；第二級動(dòng)葉 GTD-111，這兩級動(dòng)葉表面均有真空等離子噴涂Co-

42、Cr-Al-Y涂層，采用空氣冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻通道內(nèi)表面再噴涂一層鋁保護(hù)層；第三級動(dòng)葉 GTD-111，用Pack Process工藝滲入高鉻保護(hù)層。圖3.31是該機(jī)組的第一級動(dòng)葉結(jié)構(gòu)。圖3.32是該機(jī)組的第2-3級動(dòng)葉的結(jié)構(gòu)。圖3.33是該機(jī)組采用的第1級動(dòng)葉的冷卻結(jié)構(gòu)。它除了有對流冷卻外，在頭部有沖擊冷卻，還有多處氣膜冷卻。為了增強(qiáng)對出氣邊的冷卻，在冷卻通道內(nèi)還鑄有多排針狀的肋條，以增強(qiáng)冷卻效果。該葉片的冷卻結(jié)構(gòu)是模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)CF-6上的精鑄動(dòng)葉片的冷卻結(jié)構(gòu)。圖3.34是該機(jī)組采用的第一級動(dòng)葉的冷卻通道。圖3.31 機(jī)組采用的第1動(dòng)葉的結(jié)構(gòu)圖3.32 機(jī)組采用的第23動(dòng)葉的結(jié)構(gòu)圖3.35是該

43、機(jī)組采用的第二級動(dòng)葉的冷卻結(jié)構(gòu)。第二級動(dòng)葉片自樅樹形葉根底面至葉頂布置有多孔動(dòng)葉冷卻用的縱向空氣通道，采用對流冷卻。圖3.33 MS9001FA機(jī)組上采用的第一級動(dòng)葉的冷卻結(jié)構(gòu)圖3.34 第一級動(dòng)葉冷卻通道圖3.35 第二級動(dòng)葉的冷卻結(jié)構(gòu)圖3.38示有透平第一、二、三級動(dòng)葉的頂部結(jié)構(gòu)。這些葉片尖部由“Z”型圍帶封裝，構(gòu)成葉尖密封的一部分，這些圍帶在各葉片間連鎖以阻尼振動(dòng)。第三級動(dòng)葉無內(nèi)部空冷。這些葉片尖部，象第二級動(dòng)葉一樣，由“Z”型圍帶封裝，構(gòu)成葉尖密封的一部分，這些圍帶在各葉片間連鎖以阻尼振動(dòng)。透平轉(zhuǎn)子的裝配工藝設(shè)計(jì)成，使得在不拆下葉輪、級間輪盤和軸組件的情況下能更換動(dòng)葉片。為保持合理的運(yùn)

44、行溫度，從而保證透平有效的使用壽命，透平轉(zhuǎn)子必須進(jìn)行冷卻。冷卻是由一般強(qiáng)制性的冷空氣完成的，它沿徑向向外流過葉輪和動(dòng)葉、靜子之間的空間，然后匯入主氣流。見圖3.39示意圖 。圖3.38 MS9001FA機(jī)組中透平動(dòng)葉的頂部結(jié)構(gòu)a) 第一級動(dòng)葉 b)第二級動(dòng)葉 c)第三級動(dòng)葉 第一級前輪間由壓氣機(jī)排氣冷卻。在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后端，轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)排氣缸內(nèi)筒之間有一個(gè)高壓氣封。來自這個(gè)迷宮式氣封的一部分漏氣供應(yīng)穿越第一級前輪間的空氣流。這股冷卻空氣流在第一級噴嘴之后排入主氣流。第一級后輪間由第二級噴嘴的冷卻空氣冷卻。第二級前輪間由來自第一級后輪間穿越級間密封的漏氣冷卻，這股空氣在第二級動(dòng)葉的入口返回燃?xì)馔ǖ?/p>

45、。 第二級后輪間由來自內(nèi)部抽氣系統(tǒng)（更確切地，來自壓氣機(jī)第十六級和第十七級間圖3.39 透平轉(zhuǎn)子冷卻示意圖的抽氣）的空氣冷卻。這股空氣通過隔塊前端面上的縫進(jìn)入輪間。來自該輪間的空氣在第三級噴嘴入口返回燃?xì)馔ǖ馈５谌壡拜嗛g由來自第二級輪間穿過級間氣封的漏氣冷卻。這股空氣在第三級動(dòng)葉入口返回燃?xì)馔ǖ馈５谌壓筝嗛g由來自外部安裝的鼓風(fēng)機(jī)的空氣冷卻。這股冷卻空氣由管子接到透平外殼，在那里它流經(jīng)外殼上的孔進(jìn)入排氣框架，先被用來冷卻支柱，然后大部分最終被引入第三級后輪間空腔。2透平靜子透平汽缸、排氣框架，以及安裝在氣缸上的透平噴嘴、復(fù)環(huán)，支承在排氣框架上的1號(hào)軸承和透平排氣擴(kuò)壓段共同組成透平靜子。1)

46、透平氣缸透平氣缸控制復(fù)環(huán)和噴嘴的軸向和徑向位置，因此它控制著透平的間隙和噴嘴與透平動(dòng)葉的相對位置。而該定位對透平的性能至關(guān)重要。氣缸壁有徑向通孔，從外部鼓風(fēng)機(jī)（88TK）送入冷卻空氣，這股冷卻空氣沿軸向流過缸體并從后垂直法蘭上的孔流出進(jìn)入排氣框架。然后這股冷卻空氣用作排氣框架導(dǎo)流支柱和透平第三級后輪間的進(jìn)一步冷卻，再匯入主氣流。圖3.40示有透平氣缸組件圖，氣缸前法蘭用螺栓連接到壓氣機(jī)排氣缸的后端壁上。缸體后法蘭用螺栓與排氣框架相連。耳軸鑄在缸體外表面兩側(cè)，可用來起吊燃機(jī)。2).透平噴嘴燃?xì)馔钙接腥墖娮?，它們引?dǎo)經(jīng)過膨脹的高速燃?xì)饬飨蛲钙絼?dòng)葉，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。由于通過噴嘴時(shí)的高壓降，在內(nèi)外側(cè)都有

47、氣封以防止由泄露引起的系統(tǒng)能量損失。這些噴嘴在熱氣流中工作，它們除了燃?xì)鈮毫ω?fù)荷外，還要承受巨大的熱應(yīng)力。圖3.41為透平第一級噴嘴示意圖，圖3.42為透平第二級噴嘴示意圖，圖3.43為透平第三級噴嘴示意圖。圖3.40 透平氣缸組件圖圖3.41 透平第一級噴嘴示意圖透平噴嘴工作時(shí)，被高溫燃?xì)馑鼑?，特別是第一級噴嘴，所接觸的是溫度最高且不均勻的燃?xì)?，在起?dòng)和停機(jī)時(shí)又是承受熱沖擊最嚴(yán)重的零部件。為此噴嘴要選用能耐高溫和耐熱沖擊的耐熱合金，廣泛應(yīng)用鈷基鑄造合金，精密鑄造而成。PG9351FA機(jī)組燃?xì)馔钙降谝患墖娮觳捎肍SX 414精鑄葉片，并用真空等離子體噴涂保護(hù)層；第二級噴嘴采用GTD222鎳基

48、合金精鑄，用Pack Process工藝滲入保護(hù)層；第三級噴嘴采用GTD222鎳基合金精鑄，應(yīng)用堆積涂層保護(hù)。 三級噴嘴全部有空氣冷卻，第一級和第二級設(shè)計(jì)成二只葉片一組的鑄造噴嘴段，周向滑入氣缸。其冷卻結(jié)構(gòu)采用薄膜冷卻（在氣道的表面處）、沖擊冷卻和對流冷卻（在葉片和側(cè)壁范圍內(nèi)）的復(fù)合冷卻，如圖3.45所示。第三級噴嘴設(shè)計(jì)成三只葉片一組的鑄造噴嘴段，其冷卻通道只有對流冷卻。來自壓氣機(jī)出口的冷卻空氣，經(jīng)過燃燒室過渡段 圖3.42 透平第二級噴嘴示意圖周圍的空腔引入，流入第一級噴嘴的持環(huán)，再流入第一級噴嘴內(nèi)部的冷卻通道，在冷卻噴嘴后，從噴嘴葉片的尾緣小孔中排至主燃?xì)饬髦腥?。在壓氣機(jī)第13級抽氣進(jìn)入第

49、二級噴嘴持環(huán)去冷卻第二級噴嘴，壓氣機(jī)第9級抽氣進(jìn)入第三級噴嘴持環(huán)去冷卻第三級噴嘴。流入第二級噴嘴的空氣在冷卻葉片后，有一部分從葉片尾緣的小孔中排至主燃?xì)饬鳎硪徊糠謩t從噴嘴內(nèi)環(huán)前端的小孔流出，去冷卻第一級葉輪的出氣側(cè)和第二級葉輪的進(jìn)氣側(cè)。3) 隔板氣封連接在第二級和第三級噴嘴段內(nèi)徑處的是噴嘴隔板。這些隔板阻止流過噴嘴內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子的空氣泄漏。這些高低，迷宮式密封齒在隔板的內(nèi)徑上加工出來。它們與轉(zhuǎn)子上相圖3.43 透平第三級噴嘴示意圖圖3.44 噴嘴復(fù)合冷卻的示意圖 對的密封面相配合。靜子部分（隔板和噴嘴）和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子之間具有最小的徑向間隙是保持級間低泄漏的關(guān)鍵，這可使透平有較高的效率。4) 復(fù)環(huán)與

50、壓氣機(jī)葉片不一樣，透平動(dòng)葉葉尖不是直接相對于一個(gè)完整的機(jī)加氣缸面旋轉(zhuǎn)，而是相對于被稱為復(fù)環(huán)的環(huán)形弧段。復(fù)環(huán)的最主要的功能是為減少葉尖間隙泄漏而提供一個(gè)圓柱形面。其次的功能是在熱燃?xì)夂洼^冷的氣缸之間提供一個(gè)高熱阻。憑借這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，氣缸冷卻負(fù)荷急劇減少，氣缸直徑得到控制，圓形度得以保持，具有重要意義的透平間隙得到保證。籍來自氣缸的徑向銷，把復(fù)環(huán)塊保持在周向位置上。復(fù)環(huán)弧段之間的接口以互聯(lián)榫和槽密封。 圖3.45是第一級復(fù)環(huán)原有結(jié)構(gòu)和更新結(jié)構(gòu)的對比。這種改進(jìn)型的一級復(fù)環(huán)在表層材料上選用了一種特殊的鐵鎳鉻合金，即HR-120合金，以取代原先的310SS，改善了復(fù)環(huán)塊表面強(qiáng)度，可耐更高溫度，并延長低

51、循環(huán)疲勞壽命。 在復(fù)環(huán)塊之間和復(fù)環(huán)塊與第一級噴嘴持環(huán)之間的氣封作了改進(jìn)。在復(fù)環(huán)塊之間，以所謂“Q+Cloth鍵銷密封”代替原先呈矩形的嵌入塊。以一種耐磨性能較優(yōu)的L605金屬線編織成所謂的“Cloth”，然后再包裹并點(diǎn)焊在X750金屬鍵銷密封片上。經(jīng)此改進(jìn)后，鍵銷密封的柔韌性較好，可靈活抵消由于受熱或氣流因素造成復(fù)環(huán)塊之間間隙改變。在復(fù)環(huán)塊與一級噴嘴之間密封的改進(jìn)則采用所謂的“W密封”，即在復(fù)環(huán)塊迎氣流方向的鍵槽中嵌入一截面呈“W”形的金屬薄片，利用其彈性力來抵消一級噴嘴持環(huán)和一級復(fù)環(huán)塊之間的間隙改變。圖3.45 第一級復(fù)環(huán)原有結(jié)構(gòu)和更新結(jié)構(gòu)的對比 圖3.46是第二級、第三級復(fù)環(huán)的更新結(jié)構(gòu)。它們采用了蜂窩式密封結(jié)構(gòu)，將動(dòng)葉葉尖部的燃?xì)庑孤p至最小，提高了機(jī)組熱效率。圖3.46 第二級、第三級復(fù)環(huán)的更新結(jié)構(gòu)六. 排氣框架和擴(kuò)壓器 排氣框架籍螺栓連接到透平缸的后法蘭上。如圖3.47所示。結(jié)構(gòu)上，框架由其間用徑向支柱連接的內(nèi)外圓柱體組成。排氣框架徑向支柱穿過排氣流。為了控制轉(zhuǎn)子相對于靜子的中心位置，支柱必須保持在均勻的溫度下，因此支柱制成空心的，即支柱外制作一金屬包殼，安裝在排氣框架中使支柱與熱燃?xì)飧綦x。同時(shí)這個(gè)包殼亦為冷卻空氣提供了一個(gè)回路，來自排氣框架冷卻風(fēng)扇的