燃氣輪機結(jié)構(gòu)

燃氣輪機的構(gòu)造一、燃氣輪機的分類燃氣輪機組和火電機組相比具有構(gòu)造簡單、分量輕、污染小、效率高及安裝建立周期短等特點，近些年大批量的燃機電廠陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電。1、燃氣輪機的分類：工業(yè)型和航機改裝型工業(yè)型燃氣輪機是地面上廣泛運用的機組，運用壽命長，可以作為電廠調(diào)峰和供熱運用。航機改裝型燃氣輪機廣泛用于船舶業(yè)航空業(yè)，和工業(yè)型燃氣輪機相比體積較小，分量較輕。此外按燃氣輪機的熱力特性分為簡單循環(huán)和結(jié)合循環(huán)，按燃機轉(zhuǎn)子構(gòu)造分為單軸和多軸燃氣輪機。2、結(jié)合循環(huán)設(shè)備的引見結(jié)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的配套可采用一臺燃氣輪機和一臺余熱鍋爐及一臺汽輪機“一拖一〞單軸的方式，也可以采用二臺燃氣輪機和二臺余熱鍋爐及一臺汽輪機“二拖一〞的方式，也可以采用多托一的方式。

我們電廠采用的是一臺燃氣輪機、一臺余熱鍋爐及一臺汽輪機“一拖一〞雙軸的方式。我們電廠是年年帶工業(yè)根本熱負荷，同時還作為調(diào)峰機組運轉(zhuǎn)。由于需求年年供熱，所以總有一臺機組在運轉(zhuǎn)，假設(shè)一臺機組事故停機、檢修，另一臺機組可以及時的滿足供熱需求,所以采用一拖一雙軸的方式能更好的平安運轉(zhuǎn)。萬眾吉利熱電的燃氣輪機目前，我們公司燃機機組有意向的是美國GE公司消費的PG9371FB03型和上海電氣消費的STG-4000F(4)型燃氣輪機。9FB型燃氣輪機在構(gòu)造、體積上和9FA型燃氣輪機極為類似，是在9FA型燃氣輪機根底上的改良型。所以我就9FA的一些特點和大家一同窗習一下。二燃氣輪機型號的命名方式型號：PG9351FA型燃機PGpackageGenerator箱裝式發(fā)電設(shè)備 9表示設(shè)備系列號，表示9000系列的機組 35表示機組大致的額定出力大小〔萬馬力〕即35萬馬力約255.6MW 1表示單軸機燃機 FA表示燃氣輪機的型號，即9000系列中FA型。廠家：GE(通用電氣)公司額定轉(zhuǎn)速：3000r/min軸承數(shù)量：2GE公司燃機的開展9FA燃氣輪機9FA9FB壓氣機動葉級數(shù)1818壓氣機靜葉級數(shù)1818壓比16.518.3額定轉(zhuǎn)速30003000簡單循環(huán)出力（MW）261297簡單循環(huán)凈效率37.30%38.60%聯(lián)合循環(huán)出力（MW）395455聯(lián)合循環(huán)凈效率56.70%59.30%排氣流量（Kg/S）657.2Kg/S665.64Kg/S排氣溫度（℃）602.2643.4燃燒室數(shù)量1818三性能參數(shù)四9FA燃氣輪機的構(gòu)造9FA燃機整體尺寸：10.5*5*5〔m〕，重約290噸。本體包括：進氣缸、壓氣機缸、壓氣機排氣缸、透平缸、透平排氣缸。軸承及軸承座包括在進氣缸和透平排氣缸里，共有2個軸承，機組底座經(jīng)過4個支撐和機組相連。壓氣機18級，燃氣透平3級，轉(zhuǎn)子為分布拉桿式轉(zhuǎn)子，其首級葉頂圓周方向線速度為390m/s，壓氣機最大葉頂直徑為2480mm；壓氣機動靜葉片均為扭葉片，動葉全部為燕尾型葉根；靜葉0到4級為燕尾型葉根并帶有齒環(huán)，5到16級為T形葉根，壓氣機出口有2級整流導葉。9FA燃氣輪機壓氣機進氣缸壓氣機缸壓氣機排氣缸透平缸透平排氣缸1壓氣機壓氣機是燃氣輪機的主要部件之一，擔任從進氣系統(tǒng)吸入空氣，并將空氣緊縮增壓，然后延續(xù)不斷地向熄滅室提供高壓空氣。燃氣輪機運用的壓氣機主要有軸流式和離心式兩種類型。軸流式壓氣機的氣體在壓氣機內(nèi)沿軸向流動，優(yōu)點是流量大，效率高〔目前為80%-92%〕；缺陷是每級的增壓才干低〔級壓比普通為1.15-1.35〕。離心式壓氣機的氣體在壓氣機內(nèi)沿葉輪的徑向流動，離心式壓氣機的優(yōu)點是級的增壓才干高〔級壓比可達4-4.5〕；缺陷是流量小，效率低〔75%-85%〕。目前世界上中小功率的燃氣輪機主要是采用離心式壓氣機；而大功率燃氣輪機那么采用軸流式壓氣機。9FA采用的是軸流式壓氣機，相鄰的動葉和靜葉稱為一級壓氣機，共有18級，末尾有兩級導向葉片〔EGV1、EGV2〕。壓氣機包括三段缸體，分別是壓氣機進氣缸、壓氣機缸、壓氣機排氣缸。它的氣缸、外殼和框架都有程度中分面。當壓氣機上半缸吊開時，一切靜葉能按圓周方向滑出來，以便進展檢查、改換而不需求把轉(zhuǎn)子吊出來?？勺冞M口導葉也可以在壓氣機進氣缸上半吊起后按徑向滑出。從2021年開場，GE的9FA燃氣輪機運用的是加強型的壓氣機，國內(nèi)現(xiàn)有的31臺9FA燃機都曾經(jīng)晉級改造完成，改造后壓氣機對轉(zhuǎn)子0級動葉、0-5級靜葉、14-16級靜葉、IGV葉片進展葉形的重新設(shè)計，對壓氣機通流間隙進展調(diào)整，使壓氣機運轉(zhuǎn)更為平安，壓比從最初的15.4提高到如今的16.5。1.11#軸承及進氣缸壓氣機進氣缸為機組的前端，呈喇叭口狀，資料為球墨鑄鐵。1號軸承座和進氣缸鑄造在一同，是進氣缸的一部分，也是燃機中心的第一個基準點。在線清洗噴嘴和離線清洗噴嘴安裝在進氣缸前端，進口導葉〔IGV〕安裝在進氣缸末端。機組的2個前支撐安裝在進氣缸下半。由于支撐軸承和前支腿在進氣缸上，轉(zhuǎn)子和一切的缸體分量都壓在了壓氣機進氣缸和透平排氣缸上，為補償機組程度時的重力作用，進氣缸中心低于壓氣機缸中心0.010英寸。進氣缸和壓氣機缸找中心工具〔蝶形規(guī)〕進氣缸、壓氣機缸找中支撐〔支腿〕9FA機組與底座之間的支撐有2種方式，機組選用哪種支撐方式和結(jié)合循環(huán)機組的布置方式有關(guān)，單軸結(jié)合循環(huán)機組燃機和汽輪機采用的是剛性聯(lián)軸器銜接，汽輪機高壓缸前機箱，在3號軸承的中心線位置用軸向和橫向鍵錨接到根底板上，并用地腳螺栓壓緊，構(gòu)本錢機組熱膨脹的絕對死點。這種布置方式的燃機的前支撐可微量挪動，并在壓氣機進氣缸下部添加了復支腿類型合導向鍵。在燃機進氣缸和汽輪機的前機箱之間左右裝有兩根可調(diào)整的、自對中的軸向銜接桿，將燃機和汽輪機高壓汽缸銜接成一個整體。連桿位置全機組只需燃機一個推力軸承，布置在燃機進氣缸推力軸承座中，推力軸承的推力面構(gòu)成了該機組整個軸系的“相對死點〞。對于“二拖一〞或者“一拖一〞多軸布置的機組，燃氣輪機和蒸汽輪機獨立布置，且有獨立確實保自在膨脹的滑銷系統(tǒng)。燃氣輪機和燃機發(fā)電機直接相連，燃機機組有本人的死點。由于沒有銜接桿固定，燃氣輪機假設(shè)還用單軸機組方式的前支撐，燃機和底座容易構(gòu)成平行四邊形，做相對的前后挪動，所以燃機的前支撐有所改動，前支撐是一塊和燃機底座連在一同的板，安裝在進氣缸的下部，且不可挪動，它是用螺栓和直銷直接固定在壓氣機進氣缸的下部。此位置稱為機組的死點。轉(zhuǎn)子相對于靜子膨脹的固定點為機組的“相對死點〞，也是位于推力軸承的推力面上。對于我們電廠來說，假設(shè)運用9FB燃氣輪機，由于是雙軸布置，前支撐也將會采用這種方式。1#軸承1#軸承位于進氣缸內(nèi)，軸承是支撐轉(zhuǎn)子并允許轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動的承力部件，機組運轉(zhuǎn)時，軸接遭到轉(zhuǎn)子的徑向及軸向作用力，再經(jīng)過軸承座傳至氣缸上或者直接傳至底盤上。9FA燃氣輪機有兩只徑向軸承用來支撐燃氣輪機轉(zhuǎn)子，有兩只推力軸承用來堅持轉(zhuǎn)子與靜子的軸向位置，在單軸結(jié)合循環(huán)機組中，燃氣輪機、蒸汽輪機和發(fā)電機共用一個推力軸承。1號徑向軸承和推力軸承兩側(cè)有擋油環(huán)和軸承座組成迷宮式密封，在軸承的兩側(cè)也有鋁合金材質(zhì)的油封，它和軸承座的也組成迷宮式密封。1號軸承有光滑油系統(tǒng)供應(yīng)光滑油進展壓力光滑。由于擋油環(huán)和轉(zhuǎn)子軸頸之間總的間隙大約在0.015英寸左右，間隙很小，再有機組的光滑油油箱有較高的負壓，有較大的抽吸作用，所以只用油封，不再運用氣封。1號徑向軸承是自整位可傾瓦軸承，有四個可傾瓦塊，瓦塊外表資料為巴氏合金，在下半的兩個瓦塊，每個瓦塊上都有一個頂軸油孔和一根測瓦塊金屬溫度的熱電偶〔BT-J1-1A、1B、BT-J1-2A、2B〕頂軸油孔熱電偶徑向軸承和推力軸承都可在不吊出轉(zhuǎn)子的情況下改換。從盤車開場前，光滑油和頂軸油就曾經(jīng)運轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)子升速到1500轉(zhuǎn)時，頂軸油自動退出。停機時，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到1500轉(zhuǎn)時，頂軸油自動啟動。推力軸承由一個推力盤和軸承的靜止部件組成。推力軸承用來接受燃氣輪機在轉(zhuǎn)動時構(gòu)成的推力負荷，把轉(zhuǎn)子軸向位移固定在長度為0.012英寸的范圍內(nèi)。在燃氣輪機正常運轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子的推力負荷是向排氣方向的，在啟動和停機過程中，推力負荷的方向通常相反。因此為了接受兩個方向的力，推力軸承是兩個。接受正常運轉(zhuǎn)中推力負荷方向的為主推力軸承，相反方向的為副推力軸承。軸向位移到達0.025英寸機組報警，到達0.030英寸機組跳機。推力軸承包括推力盤、推力瓦、平衡板、座環(huán)等。推力盤是和轉(zhuǎn)子軸頸一體的，隨轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動。靜止部件的推力瓦由平衡板的淬硬鋼調(diào)整杠桿支撐。瓦塊和平衡板裝在座環(huán)中，整個靜止組件支撐在軸承座內(nèi)，并用銷釘固定在軸承座下半，防止其隨轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動。推力瓦塊是扇段外形，主推和副推各有十三塊瓦塊。在早期的９ＦＡ機組中，主推力瓦塊是十二塊，副推是十三塊。瓦塊外表鑲有巴氏合金。推力軸承是可傾瓦自衛(wèi)型的。推力瓦塊座環(huán)平衡板推力盤推力瓦座環(huán)推力軸承有光滑油光滑，推力瓦和推力盤的相對運動構(gòu)成和堅持的光滑油膜將兩者分開。這層油膜接受著推力載荷并防止軸承外表金屬之間的接觸，同時帶走因油膜剪切作用而產(chǎn)生的熱量。頂軸油、徑向軸承和推力軸承的回油匯流到一同從進氣缸前出口排出。軸承熱電偶頂軸油管出油口進油口1號軸承座的上半是一個獨立的鑄件用螺栓和直銷固定在軸承座的下半。在1號軸承蓋上共有4個探針和一個震動指示器，分別是檢測軸振的2個軸振探針〔39VS-11、39VS-12〕，2個軸向位移探針〔96VC-11、96VC-12〕，檢測瓦振的震動指示器〔39V-1A/1B〕。軸向位移軸振探針位置瓦振1.2壓氣機缸和壓氣機排氣缸壓氣機缸是緊縮空氣的部位，資料為球墨鑄鐵。壓氣機排氣缸資料為CrMoV或NiCrMo。壓氣機氣缸內(nèi)壁裝有0-12級靜葉，壓氣機排氣缸內(nèi)壁裝有13-17級靜葉和兩級出口導向葉片〔EGV1、EGV2〕，它們共同組成壓氣機的靜子。壓氣機缸有兩級抽氣，共8個抽氣孔，允許抽出第9級和第13級前的空氣。抽出的空氣除了用于冷卻第二級和第三級透平噴嘴外，還在機組啟動和停機時將抽氣放掉，防止壓氣機發(fā)生喘振。壓氣機排氣缸除了能包容壓氣機靜子的后七級外，還構(gòu)成壓氣機排氣通道的內(nèi)、外壁，同時為第一級噴嘴組件提供支撐，與透平缸銜接，并支撐熄滅室外殼。壓氣機排氣缸內(nèi)有排氣室，從排氣室抽出的空氣為燃料系統(tǒng)提供吹掃氣源，為進氣加熱系統(tǒng)提供氣源，壓氣機防喘放氣閥的控制氣源也來自排氣室抽氣。有一點需求留意，壓氣機抽氣的抽氣口并不在壓氣機排氣缸，而是在透平缸。

內(nèi)缸EGV2、EGV1抽氣口進氣加熱抽氣口壓氣機靜葉在氣缸上有兩種固定方式第一種是直接裝配的靜葉，壓氣機5-16級靜葉為單獨個體葉片，為長方形基面的T型葉根。氣缸上加工有葉根槽，靜葉一片一片地裝入葉根槽中。第二種是帶有靜葉持環(huán)的靜葉，0-4級靜葉，17級、EGV1、EGV2一共7級靜葉都是裝在靜葉持環(huán)內(nèi)，封口用鎖鍵固定，通常分為數(shù)個扇形段，一個個裝入氣缸內(nèi)。抽氣位置壓氣機轉(zhuǎn)子是分布拉桿式轉(zhuǎn)子，是一個由16個葉輪、2個端軸和葉輪組件、拉桿螺栓及轉(zhuǎn)子動葉組成的組件。前端裝有零級動葉片，后端裝有第17級動葉片，16個葉輪各自裝有第1-16級動葉片。壓氣機轉(zhuǎn)子和透平轉(zhuǎn)子用螺栓銜接。在第16級動葉和第17級動葉之間有間隙，透平轉(zhuǎn)子的內(nèi)部冷卻空氣從這里抽取，空氣引向壓氣機轉(zhuǎn)子后聯(lián)軸器上的15個軸向孔，流到透平前半軸與壓氣機轉(zhuǎn)子后聯(lián)軸器相應(yīng)的15個軸向孔，以從轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻透平轉(zhuǎn)子的第一級和第二級動葉。壓氣機轉(zhuǎn)子1.3熄滅室熄滅室位于壓氣機與透平之間，整個部件依托在壓氣機排氣缸上，里側(cè)連著透平一級噴嘴，外部用螺栓固定在壓氣機排氣缸上，部件全部是高溫合金資料制造。主要有三項根本功能：〔1〕使燃氣與壓氣機送來的一部分緊縮空氣，在其中進展有效的熄滅?！?〕使由壓氣機送來的另一部分緊縮空氣與熄滅后構(gòu)成的熄滅產(chǎn)物均勻地摻混，將其溫度降低到燃氣透平進口的初溫程度，以便送到燃氣透平中做功?！?〕控制氮氧化合物的生成，使透平的排氣符合環(huán)保規(guī)范的要求。熄滅室通常有單管圓筒形、分管形、環(huán)管形和環(huán)形。GE公司的重型燃氣輪機采用的是分管形構(gòu)造。在國內(nèi)的9FA燃氣輪機最初采用的DLN2.0+型熄滅室，如今運用的是DLN2.6+型熄滅室，熄滅溫度到達1327度。熄滅室的組件主要由燃料噴嘴和熄滅端蓋組件、燃料噴嘴外缸、過渡段、導流襯套、火焰筒、聯(lián)焰管和后缸等組件構(gòu)成。各組件均可以單獨裝配。過渡段熄滅器聯(lián)焰管導流襯套9FA燃氣輪機在壓氣機排氣缸的外緣，沿周圍布置著18個逆流分管式DLN2.6+熄滅室，每個熄滅室有6個噴嘴。在各個熄滅室之間有聯(lián)焰管進展銜接。在2號和3號熄滅室配有高能火花塞點火器，火花塞可以伸縮，當點火后機組加速時，火花塞被熄滅室中升高的壓力壓回，以免被燒壞。停機后，火花塞又被彈簧壓進熄滅室，以便下一次點火啟動。15-18號熄滅室裝有4個火焰探測器，紫外線探頭被冷卻水套冷卻，在檢測到熄滅室有火焰后，它會發(fā)出信號。每個熄滅室上還裝有一個脈動壓力探頭，用來檢測熄滅的脈動。脈動壓力探頭孔也可以作為內(nèi)窺鏡的進口，經(jīng)過它進入到火焰筒內(nèi)進展檢查。熄滅室的任務(wù)過程：緊縮空氣由壓氣機排氣缸流出，首先對過渡段構(gòu)成沖擊冷卻，再逆流向前，流過火焰筒與導流襯套之間的環(huán)形空間，流向熄滅室頭部組件。其中，有少量空氣用于冷卻火焰筒和蓋帽，其他空氣經(jīng)噴嘴上的旋流器進入預混合室，與由燃料噴嘴噴出的燃料氣進展混合。燃料與空氣混合物經(jīng)預混合管流入火焰筒，被位于兩只上部熄滅室上的高能點火器點燃，火焰起始于噴嘴出口端面與頂蓋構(gòu)成的平面上，并被限制在火焰筒內(nèi)，氣體熄滅膨脹，沖擊透平動葉轉(zhuǎn)動。未安裝點火器的熄滅室靠聯(lián)焰管聯(lián)焰而著火。2燃氣透平燃氣透平是燃氣輪機中一個重要部件。它的作用是把來自熄滅室的、儲存在高溫高壓燃氣中的能量轉(zhuǎn)化為機械功，其中一部分用來帶動壓氣機任務(wù)緊縮空氣，多余的部分才作為燃氣輪機的有效功輸出，帶動外界負荷。大約有將近2/3的能量都用來帶動壓氣機做功。9FA燃氣輪機的燃氣透平是三級軸流式透平。每個透平級由噴嘴和動葉片組成。透平部分包括透平轉(zhuǎn)子、透平氣缸、噴嘴、護環(huán)、透平排氣缸組成。燃氣輪機的后支撐在透平排氣缸上，為補償機組程度時的重力作用，透平缸和透平排氣缸的中心低于壓氣機缸和壓氣機排氣缸中心0.010英寸。1透平氣缸透平氣缸為鑄造構(gòu)造，普通用耐熱鑄鋼或球墨鑄鐵制成，它的前部和壓氣機排氣缸相連，共同為熄滅室系統(tǒng)提供空間，也是主要的受熱部位。透平缸和壓氣機排氣缸在這五段缸體中是最為復雜的兩段缸體，所以也是國產(chǎn)化最晚的。透平缸內(nèi)主要包括透平轉(zhuǎn)子、透平噴嘴、護環(huán)、持環(huán)以及檢測透平缸輪間溫度的熱電偶。透平氣缸控制著護環(huán)和噴嘴的軸向和徑向位置，而燃氣輪機第二次程度找中時2號軸承的中心是噴嘴護環(huán)以透平氣缸第三級噴嘴的中心為基準的，因此透平氣缸的精度控制著整個燃氣輪機的間隙。燃氣透平有三級噴嘴，他們引導經(jīng)過膨脹的高速燃氣流向透平動葉，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。由于氣流經(jīng)過噴嘴時產(chǎn)生高壓降，因此在噴嘴的內(nèi)外側(cè)都安裝有迷宮式的氣封，以防止由走漏引起的系統(tǒng)能量損失。這些噴嘴任務(wù)在熱氣流中，除了接受燃氣壓力負荷外，還要接受宏大的熱應(yīng)力。透平第一級噴嘴接觸的溫度最高且不均勻的燃氣，在啟動和停機時又是接受熱沖擊最嚴重的零部件，經(jīng)過冷卻后還要接受高達900度的高溫，所以對它的資料要求很高，壽命在三級噴嘴里也是最短的，目前國內(nèi)還沒才干來制造。第一級噴嘴每兩只葉片組成一個噴嘴段，共24組。在持環(huán)的導引下，周向的滑入壓氣機排氣缸的末端。第一級噴嘴和熄滅室的過渡段銜接，銜接處有氣封片，防止高溫燃氣走漏。第一級噴嘴采用FSX414精鑄葉片，并用真空等離子體噴涂維護層。一級噴嘴一級噴嘴

第二級噴嘴設(shè)計成兩只葉片一組的鑄造噴嘴段，周向滑入透平缸，共24組。它是采用GTD241鎳基合金精鑄，用PackProcess工藝滲入維護層。第三級噴嘴設(shè)計成三只葉片一組的鑄造噴嘴段，周向滑入透平缸，共20組。它采用GTD241鎳基合金鋼精鑄，運用堆積涂層維護。透平的這三級噴嘴在不吊出轉(zhuǎn)子情況下，都可以檢修、改換。透平這三級噴嘴全部采用空氣冷卻，其冷卻構(gòu)造采用薄膜冷卻、沖擊冷卻和對流冷卻的復合冷卻方法。其中，第一級噴嘴采用壓氣機排氣直接冷卻，第二級噴嘴的冷卻空氣來自壓氣機第十三級抽氣，第三級噴嘴的冷卻空氣來自壓氣機第九級抽氣。密封片2透平排氣缸透平排氣缸用冷拉伸螺栓銜接到透平缸后側(cè)。構(gòu)造上，由其間用徑向支柱銜接的內(nèi)外圓柱體組成。熄滅后的尾氣從從排氣框架徑向支柱間穿過。2號軸承位于內(nèi)圓柱體內(nèi)。為了控制轉(zhuǎn)子相對于靜子的中心位置，支柱必需保持在均勻的溫度下，因此支柱制成空心的，即在內(nèi)圓柱體、支柱、排氣缸內(nèi)側(cè)加一層金屬包殼，使高溫尾氣不直接接觸內(nèi)外缸體。這樣做是由于整個燃氣透平的溫度要比壓氣機氣流穿過位置2號軸承位置透平排氣缸溫度高，熱膨脹量也會比壓氣機大，導致整個軸系的不對中，引起整個軸系震動。這個包殼為冷卻空氣提供了一個回路，在燃機罩殼外設(shè)置的2臺風機〔88TK〕不斷吹入冷卻空氣，冷卻完壓氣機排氣缸，然后大部分空氣去冷卻透平轉(zhuǎn)子第三級動葉后輪間，最后匯入高溫尾氣進入排氣道。2號軸承位于排氣缸內(nèi)圓柱體內(nèi)，軸承型號和1號軸承一樣，帶有4塊可傾瓦，下半2塊可傾瓦各有頂軸油孔和一根丈量金屬溫度的熱電偶〔BT-J2-1A、1B，BT-J2-2A、2B