GE公司F级燃气轮机
9FA燃机介绍
9FA燃机介绍9FA是由通用电气（GE）公司研发和制造的一款高效率的燃气轮机。
它是GE公司旗下9FH燃机系列中的一员，也是目前市场上最大的燃气轮机之一。
9FA燃机具备卓越的性能和先进的技术，广泛应用于电力行业和工业领域，为用户提供可靠的能源供应。
首先，9FA燃机采用了先进的燃烧技术，具有极高的燃烧效率和低排放特性。
其燃气轮机采用了20缸大功率燃烧室，使得燃烧效率达到了极高水平。
此外，9FA燃机还配备了先进的燃气燃烧器，在燃烧过程中能够更好地控制氮氧化物和颗粒物的排放，同时也降低了燃料消耗。
这使得9FA燃机在环保方面表现出色，符合现代社会对能源可持续性和环境保护的要求。
其次，9FA燃机的设计结构十分先进。
它采用了多级压气机和高温涡轮来提高机组的效率和性能。
通过这些优化设计，9FA 燃机能够提供更高的发电效率，减少燃料消耗和运行成本，为用户创造更大的经济效益。
在运行过程中，9FA燃机的自动化控制系统也能够实时监测和调整机组的运行状态，保证了其稳定可靠的工作。
此外，9FA燃机还具备较高的灵活性和可调节性。
它能够根据电网需求和用户的实际需求进行快速启动和停机，以满足用户对能源的灵活调度。
9FA燃机还具备优秀的负荷追踪能力，能够在负荷变化较大的情况下快速调整输出功率，并保持高效能运行。
此外，9FA燃机的维护保养也相对简单方便。
它采用先进的监控和诊断系统，能够实时监测机组的工作状态，及时发现和解决潜在问题。
此外，9FA燃机还具备长寿命和高可靠性的特点，运行稳定可靠，能够满足用户长期使用的需求。
总的来说，9FA燃机是一款性能卓越、高效率、低排放的燃气轮机。
它在电力行业和工业领域具有广泛的应用，能够为用户提供可靠、高效的能源供应。
作为市场上最大的燃气轮机之一，9FA燃机在可持续发展和环保方面也充分考虑，成为了用户的首选之一。
未来，随着技术的不断创新和发展，相信9FA燃机将进一步提升其性能和可靠性，为用户创造更大的价值。
E级燃机与F级燃机的比较
E级燃机与F级燃机的比较1.E级燃机与F级燃机的比较由于E级燃气轮机的燃气初温较低，自身效率要比F级燃气轮机低约4个百分点。
E 级燃气轮机的排气温度仅540℃，蒸汽循环不能再热，只能采用双压循环；而F级燃气轮机排烟温度高达600℃，蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环。
因而E级联合循环的效率要比F级低约6个百分点。
以GE公司生产的典型机型为例，对比如下。
另外由于E级机组容量较小，需要2+1（两台燃机带一台汽机）组成的联合循环，容量才能达到1台F级机组的容量。
因而设备增多（2台燃机、1台汽机、3台发电机、3台主变压器、3条电气出线、3套润滑油系统、3套辅机）、系统复杂（汽水系统需要母管制）、厂房和占地较大。
E级联合循环机组单位容量的投资比F级联合循环机组的大。
2.F级燃机及联合循环的性能比较哈尔滨动力集团-GE公司（美国通用电器）、上海电气集团-SIEMENS公司（西门子）、和东方电气集团-三菱公司（MITSUBISHI）为目前国内三家大型燃气轮机制造集团。
表中所列左侧的产品是在中国已生产投运的产品，右侧的产品为改进型产品。
表2. F级燃气轮机的技术性能对比表在中国已生产投运的产品的性能分析这三家燃气轮机制造集团在中国已生产投运的产品具备以下共同特点：① 单机容量大，为256-271MW，“1+1”（一台燃机带一台汽机）的联合循环功率即已达到391-397MW。
② 专为烧天然气而设计。
燃气初温高，因而燃气轮机自身的效率也高。
燃气初温均达到或超过1320℃，燃气轮机效率在36.9％～38.9%之间。
③ 排气温度高（580℃～602℃），给蒸汽循环留有较大的余地，蒸汽循环可采用较高参数的三压、再热循环，因而整个联合循环的效率较高，达到56.7％～57.4％。
④ 燃气轮机结构上均采用轴向排气，排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。
燃气轮机均采用压气机冷端拖动发电机，便于安装运行和维护。
因而F级燃气轮机是建设大型联合循环电厂的首选机型。
燃机技术GE燃机系列全介绍
燃机技术GE燃机系列全介绍19HA.01/02H级燃气轮机（50Hz）世界上最大和最高效的重型燃气轮机高效空气冷却的9HA燃气轮机是行业内领先的H级发电设备。
9HA.01燃机出力为429MW，9HA.02燃机出力为519MW，您可以根据自己的发电需求选择合适容量。
得益于简化的空气冷却结构、先进的材料，以及经过验证的运行灵活性和可靠性，9HA燃机拥有极低的单位千瓦生命周期成本。
高的功率密度带来的规模效益以及超过63%的联合循环效率，使得9HA燃机成为最经济有效的发电设备，可以帮助电厂运营方满足日益变化的电力需求。
29F.06F级燃气轮机（50 Hz）容量进一步增加，F级的领跑者所有不同的都有一个共同的需求，在满足发电量要求下的最低全寿命周期成本。
作为GE 50Hz产品序列的最新成员，9F.06燃气轮机相对于GE其他F级燃机将实现更高的出力以及效率，它史无前例的综合了燃机的性能和灵活性，单循环出力达到342MW，效率超过41%，快速升负荷率每分钟65MW。
因此，9F.06燃机在灵活性方面能力很大，包括对可再生能源产业的支持。
在联合循环工况下，9F.06燃机的效率超过61%，提供了50Hz F级技术的最低电力成本。
得益于早先的F级和H级燃机2000小时的全速全载验证试验，9F.06的工程设计将满足您对于GE F级燃机实用性和全寿命周期经济性的全部期望。
39F.05F级燃气轮机（50 Hz）合适的就是最好的发电量限制是电力开发项目的一个重要部分。
GE认识到一款机型的出力不能适应所有项目要求，但您并不需要牺牲效率以满足出力要求。
清洁、可靠、物美价廉的9F.05燃机满足简单循环299MW的需求。
作为超过50台以及80万运行小时的机群，9F.05燃机已被证实联合循环效率超过60%，运行可靠性超过99%。
这些机组具备维护间隔期长、燃料适应性强、NOx排放低、最低运行负荷下CO排放达标、以及可快速启动等优良特性。
GE公司9F重型燃气轮机的演化解析
GE公司9F重型燃气轮机的演化. 简介作为一家拥有130年能源创新历史，并在160多个国家拥有机组运行经验的公司，在发电设备，能源服务及能源管理系统领域中，GE业已成为世界最大、产品最多样化的供应商之一。
事实上, 在今天，GE产品承担着全世界四分之一的发电量。
作为世界燃气轮机技术的领跑者，GE推出的F级燃气轮机实现了多项业界第一，其中包括：第一家机组交运过1000台，第一家机组在世界范围内运行服役超过3500万小时，同时也是第一家为整体煤气化联合循环发电(IGCC)设计并制造F级燃气轮机的厂商。
融汇大量成熟产品技术，紧跟全球不断变化的电力生产需求，GE 9F燃气轮机持续革新改进，在保持原有F级机组运行灵活性的同时，不断改善发电出力，效率，排放并拓展其应用领域。
如今，F级燃气轮机产品线下的9FA和9FB两款机型，拥有着世界领先的技术及性能。
II. 产品的演化9F级50Hz重型燃气轮机家族已有超过20年的发展历史，1991年，GE推出简单循环出力达212MW，效率达35.0%的9F型燃气轮机。
随后，很快又推出了增加了14.5MW出力和更高效率的9FA燃机(01版)。
如图1所示，9FA燃机持续改进，接着推出了9FA燃机(02版)以及现在的03版设计。
目前，9FA燃机(03版)做了多种针对客户需求的改进，包括了机组性能的提高，运行灵活性的增强和机组可用率的提升。
这些技术中包括了增强型压气机，干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+), 热通道部件冷却技术升级及叶片状态监测等。
图1：9F重型燃气轮机的演化随着客户需求的不断发展，9F燃机家族推出了更高出力和效率的9FB燃机。
作为GE最先进的50Hz空冷燃机，9FB燃机应用了与9FA燃机相同的压气机设计并提高压比，使用了新型的可适应更高燃烧温度的热通道部件。
从干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+)，到更高性能的新型部件，再到可减少安装时间的模块化辅助系统，9FB燃气轮机正用不断的技术革新来满足客户日益发展的需求。
GE公司F级燃气轮机总体性能参数
GE公司F级燃气轮机1 F级燃气轮机产品系列及其性能演变F级燃气轮机已有多种多样的型号可满足不同用户的需要，在MS6000、MS7000、MS9000系列中都有F级的产品，表1列出F级燃气轮机最新机型简单循环的性能，表2列出50Hz的F级燃气轮机联合循环（三压再热蒸汽循环）的性能。
表1 F级最新机型燃气轮机简单循环性能基本参数MS9351FA MS7241FA MS6101FA净出力/MW 255.6 171.7 70.1效率/% 36.9 36.4 34透平进口温度/℃1327 1327 1288压比15.4 15.5 14.9质量流量/kg·s-1624 432 198排气温度/℃609 602 597频率/Hz 50 60 50/60表2 50HzF级燃气轮机联合循环性能基本参数S109FA S209FA S106FA S206FA净出力/MW 390.8 786.9 107.4 218.7净热耗率/kJ·（kWh）-16350 6305 6767 6654净效率/% 56.7 57.1 53.2 54.1MS9001FA、MS7001FA、MS6001FA型燃气轮机都有18级的压气机和3级的涡轮机，以冷端驱动和轴向排气为特点，有利于联合循环布置。
F级燃气轮机采用GE公司传统可靠的分管式燃烧系统，并可配备双燃料燃烧系统，如在以天然气为主燃料时，可以轻油为辅助燃料。
当天然气供应发生故障时，机组可自动切换到轻油燃烧，使燃机不因燃料供应故障而停机，进一步保证了机组的可靠性和可用性。
机组也可根据要求，在一定条件下使用双燃料混合燃烧。
此外，F级燃气轮机可燃用低热值燃料，从而扩大了发电厂的燃料使用范围和灵活性。
F级燃气轮机应用于IGCC电厂，可最大程度地降低燃煤电厂对环境的影响。
GE公司在其制造MS6000型、MS7000型和MS9000型机组的基础上，发展完善了底盘部套、控制和辅机组合一体的快装模块结构，这种标准化布置可减少管道、布线及其他现场相关联接的工作量，缩短安装和启动周期，降低建设成本，同时也提高了机组的运行可靠性。
GE9FB燃机的启动过程介绍
在起动时， LCI 的输出连接到发电机定子电枢 绕组上，每一瞬间有两相通电，就在定子上产生一 个磁场，根据装在转子上的位置信号器触发的信号 加在逆变器上，通过改变通入电流的绕组来产生一 个每次改变 60°的逐步旋转的磁场。这个磁场与 已经加了励磁的转子共同作用，就使发电机旋转。 逐步增加逆变器输出电流的频率，就使转子的转速 逐步增加。
工作过程如下： 1.在0~t1期间，VS1，VS6导通，有电流Id流过负载， 电流途径是：Ud+→L→VS1→R1、L1→L2、 R2→VS6→Ud-。 2.在t1~t2期间，VS1，VS2导通，有电流Id流过负载 ，电流途径是：Ud+→L→VS1→R1、L1→L3、 R3→VS2→Ud-。 3.在t2~t3期间，VS3，VS2导通，有电流Id流过负载 ，电流途径是：Ud+→L→VS3→R2、L2→L3、 R3→VS2→Ud-。
（3）特点：
1）.容量很大； 2）.控制复杂，起动过程中有单独拖动， 也有与燃气轮机联合拖动； 3）.输出不但与LS2100本身的频率、电压 有关，还与同步电机的励磁电流有关； 4）.输出的对象是同步电动机； 5）.SCR等发热原件的冷却方式采用的是 水冷，而不是一般变频器的空冷。
控制系统：主要包括主控制电路、信号检测电路 、门极驱动电路、保持电路、外部接口电路和操 作显示电路等，控制系统是变频器的控制中心， 当它接收到燃机控制系统以及主电路送来的控制 信号后，会发出相应的控制信号去控制主电路， 使主电路按设定的要求工作，同时控制电路还会 将有关设备和机器状态信号送给显示装置，以显 示有关信息，便于用户操作或了解变频器的工作 情况。
4.在t3~t4期间，VS3，VS4导通，有电流Id流过负载， 电流途径是：Ud+→L→VS3→R2、L2→L1、 R1→VS4→Ud-。 5.在t4~t5期间，VS5，VS4导通，有电流Id流过负载， 电流途径是：Ud+→L→VS5→R3、L3→L1、 R1→VS4→Ud-。 6.在t5~t6期间，VS5，VS6导通，有电流Id流过负载， 电流途径是：Ud+→L→VS5→R3、L3→L2、 R2→VS6→Ud-。 上述6个过程为一个周期内的完整过程，当一个周期结 束后，接着进入下一个周期，即重复上述6个过程，直 至启动过程结束，逆变器才停止工作。
GE 9FA燃气轮机关键技术分析
GE 9FA燃气轮机关键技术分析摘要：目前来看，GE发电用燃气轮机的设计技术已经有了完整的系列，比如单轴轴流式压气机在保持已有的压气机可靠性的同时，逐步把流量、压比和效率进行提高；各种燃气轮机也渐渐形成了从A、B、C、E、EA、F、FA和FB等一系列的产品。
采用这种渐进的方式发展系列产品，可以最大限度地利用从前成熟的设计经验，使燃气轮机性能提高的同时，又保持了较高的可靠性。
关键词：9FA；燃气轮机；技术分析GE所采用的是尺寸模化设计技术，使用以直径比来定义为模化系数，模化系数和转速成反比，功率、流量和模化系数的平方成反比，在机械尺寸缩小或是放大的同时增加或是降低它的转速，这样就可以获得到机械与气动性能相似的燃气透平系列和一组压气，并且在试验台上全面的进行试验，从而使机组具有优良的起动和变工况特性得以保证。
但由于模化设计技术对于燃烧室的开发不适用，原因是燃烧室在模化设计中不能获得化学反应、相同的传热和气体混合的过程，所以仍然沿用边设计边在试验台上进行全负荷试验的方法来对燃烧室进行研发。
一、GE 9FA燃气轮机关键技术1、压气机的高压比为了使热效率和燃气轮机容量提高，GE引入了较为先进的航空空气动力学设计方法（比如具有大容量空气流量的超音速压气机叶型），FA级压气机增加了第零级（第零和第1级都工作在跨音速区），并且采用了可以大幅度增加压气机的空气流量和压比技术。
GE所采用尺寸模化设计方法来对通流面积和压气机直径放大，从而增加空气压比和流量。
如果只是简单的把压比提高，就可以使用增加压气机级数，但是对于单轴轴流式压气机来说，压比在提高过程中，压气机的效率也就越来越低，并且级数比较多的压气机在前后级间容易发生失速、不协调以及喘振等问题。
在9FA单轴燃气轮机中，GE就采用了压气机进口可调导叶（IGV），来对压气机起动时调节空气流量进行适应以及对联合循环低负荷的性能进行改善；在压气机第9 与13 级都布置有抽空气口，并且回送到压气机入口（IBH），从而使压气机进口空气温度提高，以防空气中的水汽析出，还有控制喘振的功能。
燃机参考
9FA燃机的研发历程美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金，进行F型燃气轮机的开发研制，主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上，从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的MS7001 F型燃气轮机发电机组，输出功率135.7MW，发电效率32.8%。
接着，GE公司与GEC Alsthom公司联合开发，通过MS7001 F 型燃气轮机的模化放大，模化系数1.2，制成了50Hz的MS9001 F型燃气轮机发电机组，输出功率212.2MW，发电效率34.1%。
其燃气轮机的所有部件，除轴承和燃烧室以外，都是按1.2的比例进行模化放大。
第一台MS9001 F型燃气轮机发电机组于1991年8月在美国南卡罗莱纳州的格林维尔（Greenville）厂制造成功并满意地运行。
接着，GE公司又将其MS7001 FA型燃气轮机模化缩小，模化比2/3，于1995年末研制成70MW等级的MS6001 FA型燃气轮机，通过齿轮箱减速，用于50Hz/60Hz发电。
GE公司还与其意大利的伙伴新庇隆公司联合开发了50Hz的9EC型燃气轮机发电机组，该机组结合了9E燃气轮机的设计和9F型燃气轮机的透平段技术，使9E型燃气轮机发电机组的性能有了较大幅度的提高。
烧天然气时，9EC型机组的额定功率达169MW，发电效率35%，首台9EC型发电机组于1996年秋天制成。
9F型燃气轮机的结构和性能1．9FA型燃气轮机的结构该机组为典型的单轴结构，与传统的9E型燃气轮机相比较，省去了一个中间轴承，三支承变成了双支承。
动力输出由透平排气端（热端）改变为压气机进气端（冷端）。
透平改变为轴向排气，有利于与余热锅炉的连接。
其控制系统应用GE公司的Speedtronic MKV，有三冗余度，由3台计算机分担燃气轮机的控制职能，三冗余的计算机或传感器之一发生故障时，内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器，因而有较高的可靠性。
9FA燃机介绍
9FA燃机介绍9FA燃机的研发历程美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金，进行F型燃气轮机的开发研制，主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上，从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的MS7001 F 型燃气轮机发电机组，输出功率135.7MW，发电效率32.8%。
接着，GE公司与GECAlsthom公司联合开发，通过MS7001 F型燃气轮机的模化放大，模化系数1.2，制成了50Hz的MS9001 F型燃气轮机发电机组，输出功率台接着，50Hz的9EC型发电机组于9F1．9FA以上是冗余的计算机或传感器之一发生故障时，内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器，因而有较高的可靠性。
其辅机安装在分开的底盘上，也有一定的冗余度。
9FA型燃气轮机主要部件的结构、性能和材料的情况如下：压气机：18级轴流式，压比15.4∶1，空气质量流量645kg/s。
头两级为跨音速级，带可调进口导叶，用于调节透平的排气温度，提高运行效率。
第9级和第13级开有排气口，以配合起动过程。
其转子是由单个叶轮用多根IN738合金钢轴向拉杆连接成的刚性转子，末级叶轮上附有一向心式透平槽道，将压缩空气引入中心孔，用于透平段的冷却。
转子的一阶临界转速高于同步转速20%。
燃烧室：有18个逆流管环形燃烧室，直径350mm，每个燃烧室有6个燃料喷嘴，共108个燃料喷嘴。
可烧天然气、蒸馏油和中热值气体燃料。
两只高能点火器分装在两个燃烧室上点火，各燃烧室之间用联馅管联馅。
可以注蒸汽或注水抑NOx的形成，或应用干式低NOx（DLN）燃烧室。
9FA采用的DLN-2.6燃烧室主要由火焰筒、过滤段、导流衬套、帽罩、喷嘴、端盖、前外壳和后外壳等部件构成。
其中，端盖、每个燃烧室的53级第1、2点击查看清晰大图轴承：由拉杆组装的整体转子支承在两个可倾瓦支持轴承上，轴向推力由双销轴推力瓦轴承自行平衡。
E级燃机与F级燃机的比较
E级燃机与F级燃机的比较集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-E级燃机与F级燃机的比较1.E级燃机与F级燃机的比较由于E级燃气轮机的燃气初温较低，自身效率要比F级燃气轮机低约4个百分点。
E级燃气轮机的排气温度仅540℃，蒸汽循环不能再热，只能采用双压循环；而F级燃气轮机排烟温度高达600℃，蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环。
因而E级联合循环的效率要比F级低约6个百分点。
以GE公司生产的典型机型为例，对比如下。
另外由于E级机组容量较小，需要2+1（两台燃机带一台汽机）组成的联合循环，容量才能达到1台F级机组的容量。
因而设备增多（2台燃机、1台汽机、3台发电机、3台主变压器、3条电气出线、3套润滑油系统、3套辅机）、系统复杂（汽水系统需要母管制）、厂房和占地较大。
E级联合循环机组单位容量的投资比F级联合循环机组的大。
2.F级燃机及联合循环的性能比较哈尔滨动力集团-GE公司（美国通用电器）、上海电气集团-SIEMENS公司（西门子）、和东方电气集团-三菱公司（MITSUBISHI）为目前国内三家大型燃气轮机制造集团。
表中所列左侧的产品是在中国已生产投运的产品，右侧的产品为改进型产品。
表2.F级燃气轮机的技术性能对比表在中国已生产投运的产品的性能分析这三家燃气轮机制造集团在中国已生产投运的产品具备以下共同特点：①单机容量大，为256-271MW，“1+1”（一台燃机带一台汽机）的联合循环功率即已达到391-397MW。
②专为烧天然气而设计。
燃气初温高，因而燃气轮机自身的效率也高。
燃气初温均达到或超过1320℃，燃气轮机效率在36.9％～38.9%之间。
③排气温度高（580℃～602℃），给蒸汽循环留有较大的余地，蒸汽循环可采用较高参数的三压、再热循环，因而整个联合循环的效率较高，达到56.7％～57.4％。
④燃气轮机结构上均采用轴向排气，排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。
1-9FA燃机及联合循环技术-上
第二章 燃气轮机联合循环机组热力循环分析
布雷登循环 等压燃烧过程：2s →3 等熵压 缩过程 ：1→2s
等熵膨胀过程：3-4s
等压放热过程：4s→1
面积12sp2*p1*1就是理想绝热压缩功lys。
面积2s3s3s12s就是空气在此过程中从外界吸入 的热能q1。 面积34sp*1p*23就是理想绝热膨胀功lts。
热效率/%
压比 空气质量流量/kg· s-1 透平进气温度/℃ 透平排气温度/℃ 转速/r· min-1
34.1
13.6:1 609.1 1260 583 3000
34.9
13.6:1 609.1 1260 583 3000
35.65
15.0:1 609.1 1287.8 589.4 3000
36.9
*
温度比提高时，最佳压比也提高，这条结论启示我们，为了改善燃气轮机的 经济性或降低燃气轮机的重量尺寸，在提高温度的同时，必须提高压比，这 样才能充分发挥高温的效果。由于材料科学的发展，使燃气轮机的燃气温度 可以从第一代机组的750℃提高到第三代机组的1200℃。与此同时，我们注意 到压比也从第一代4～6提高到第三代的2B
9B
7A 7B
7E
7EA 6FA 6FA+e 6C Aero (CF6) Year
5L
5P
6A 6B
3.2
1960 1970 1980 1990 2000
GE燃气轮机的发展
型号 项目 燃气初温/℃ 空气流量/kg· s-1 压缩比 比功/[MW/（kg· s-1）] 简单循环的功率/MW 供电效率（%） 9FA 1288 602 15 0.58 226.5 36 348.5 54.8 9G 1430 685 23 0.61 282 39.5 420 58 480 60 9H 1430 685 23 0.70 -
9FA燃机介绍
9FA燃机介绍美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金，进行F型燃气轮机的开发研制，主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上，从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的MS7001 F型燃气轮机发电机组，输出功率135.7MW，发电效率32.8%。
接着，GE公司与GEC Alsthom公司联合开发，通过MS7001 F 型燃气轮机的模化放大，模化系数1.2，制成了50Hz的MS9001 F型燃气轮机发电机组，输出功率212.2MW，发电效率34.1%。
其燃气轮机的所有部件，除轴承和燃烧室以外，都是按1.2的比例进行模化放大。
第一台MS9001 F型燃气轮机发电机组于1991年8月在美国南卡罗莱纳州的格林维尔（Greenville）厂制造成功并满意地运行。
接着，GE公司又将其MS7001 FA型燃气轮机模化缩小，模化比2/3，于1995年末研制成70MW等级的MS6001 FA型燃气轮机，通过齿轮箱减速，用于50Hz/60Hz发电。
GE公司还与其意大利的伙伴新庇隆公司联合开发了50Hz的9EC型燃气轮机发电机组，该机组结合了9E燃气轮机的设计和9F型燃气轮机的透平段技术，使9E型燃气轮机发电机组的性能有了较大幅度的提高。
烧天然气时，9EC型机组的额定功率达169MW，发电效率35%，首台9EC 型发电机组于1996年秋天制成。
9F型燃气轮机的结构和性能1．9FA型燃气轮机的结构以上是9FA型燃气轮机的纵剖面图。
该机组为典型的单轴结构，与传统的9E型燃气轮机相比较，省去了一个中间轴承，三支承变成了双支承。
动力输出由透平排气端（热端）改变为压气机进气端（冷端）。
透平改变为轴向排气，有利于与余热锅炉的连接。
其控制系统应用GE公司的Speedtronic MKV，有三冗余度，由3台计算机分担燃气轮机的控制职能，三冗余的计算机或传感器之一发生故障时，内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器，因而有较高的可靠性。
GE公司F级燃气轮机总体性能参数
GE公司F级燃气轮机1 F级燃气轮机产品系列及其性能演变F级燃气轮机已有多种多样的型号可满足不同用户的需要，在MS6000、MS7000、MS9000系列中都有F级的产品，表1列出F级燃气轮机最新机型简单循环的性能，表2列出50Hz的F级燃气表1 F级最新机型燃气轮机简单循环性能基本参数MS9351FA MS7241FA MS6101FA净出力/MW 255.6 171.7 70.1效率/% 36.9 36.4 34透平进口温度/℃1327 1327 1288压比15.4 15.5 14.9质量流量/kg·s-1624 432 198排气温度/℃609 602 597频率/Hz 50 60 50/60表2 50HzF级燃气轮机联合循环性能基本参数S109FA S209FA S106FA S206FA净出力/MW 390.8 786.9 107.4 218.7净热耗率/kJ·（kWh）-16350 6305 6767 6654净效率/% 56.7 57.1 53.2 54.1MS9001FA、MS7001FA、MS6001FA型燃气轮机都有18级的压气机和3级的涡轮机，以冷端驱动和轴向排气为特点，有利于联合循环布置。
F级燃气轮机采用GE公司传统可靠的分管式燃烧系统，并可配备双燃料燃烧系统，如在以天然气为主燃料时，可以轻油为辅助燃料。
当天然气供应发生故障时，机组可自动切换到轻油燃烧，使燃机不因燃料供应故障而停机，进一步保证了机组的可靠性和可用性。
机组也可根据要求，在一定条件下使用双燃料混合燃烧。
此外，F级燃气轮机可燃用低热值燃料，从而扩大了发电厂的燃料使用范围和灵活性。
F级燃气轮机应用于IGCC电厂，可GE公司在其制造MS6000型、MS7000型和MS9000型机组的基础上，发展完善了底盘部套、控制和辅机组合一体的快装模块结构，这种标准化布置可减少管道、布线及其他现场相关联接的工F级燃气轮机还显示出不同寻常的环保特点。
GE_6FA燃机介绍解析
6FA燃机简介
18级的压气机，6个燃烧室和一个3级的透平。额定转 速5235rpm
冷端发电及冷端驱动燃气轮机 6FA燃气轮机采用由压气机侧的冷端输出功率的方案。 这样就可以使燃气透平实现轴向排气，其排气扩压器能直 接与余热锅炉相联，有利于减小流阻损失。
压气机
►压气机的转子部分主要由叶轮、连接螺栓、 叶片和前端短轴组成。
旋转失速的发展会导致压气机喘振。 压气机的工质流量和气流参数的时大时小的低 频周期性强烈振荡，称为喘振。 喘振是压气机的一类气动失稳现象，其流量和 压升具有周期性的高振幅振荡，时而体现为非 失速的正常流动，时而表现为低流量低压升的 失速流动。
喘振的产生过程
流量减少 旋转失速 流量继续减少
叶背气流严重失速
解决方法 控制燃烧室的火焰温度、温度场分布、燃料的停留时 间、O2的浓度和化学反应速度。使火焰变稀释实现完 全的预混燃烧，火焰面的温度永远低于1650℃ 、控 制空气量、稳定燃烧。
火焰筒的冷却
DLN 2.6燃烧系统
1个PM1喷口； 2个PM2喷口； 3个PM3喷口； 15个q喷口 ；
DLN 2.6燃烧系统
轴功lc传递给流经动叶栅的空气，使气流的绝对
速度动能增高，同时使气流的相对速度动能降低， 以促使空气的压力得以增高一部分。
▪ 随后，由动叶栅流出的高速气流在扩压静叶栅中 逐渐减速，这样就可以使气流绝对速度动能中的
一部分(c22－c32)/2 进一步转化成为空气的压力势
能，使气体的压力进一步增高。
喘振
DLN 2.6燃烧系统
透平
►透平是将压气机和燃烧段产生的高温加压气 体中蕴含的能量转换为机械能的组件。
►透平段的主要部件是透平转子（每个叶轮带 92个动叶） 、透平外壳、排气机架、排气扩 压器、喷嘴和隔板、固定围带。
GE公司F级燃气轮机
GE公司F级燃气轮机董卫国国家电力公司热工研究院，陕西西安7100320 引言GE公司的F级燃气轮机是80年代末开发出来的一代性能优良的发电机组，是其长期发展计划的成果。
1981年GE公司开始实施F级燃气轮机计划，使用较高燃烧温度的大型燃气轮机，来提高联合循环电厂的效率，降低发电厂的运行成本。
此项计划采用了GE航空发动机公司和研究发展中心共同推出的先进技术，促进了一批新技术的应用。
这些新技术包括了叶片冷却技术（如蛇形紊流式冷却通道和气膜冷却）、先进的空气动力学设计（如具有大容量空气流量的超音速压气机叶型）、新型合金材料以及定向结晶甚至单晶超耐热合金铸件等。
这些新技术在F级燃气轮机上的应用，使机组的燃烧温度提高到超过前几代机组的水平。
第一台7F型燃气轮机在1987年组装完成，并进行了各种试验。
1990年安装在美国弗吉尼亚电力公司的Chesterfied第7座电站，到1993年6月可靠性就达到％。
1992年末，韩国采用7F型燃气轮机联合循环装置建成的1910MW Seoinchon电站净热效率达55％。
后来在7F基础上，采用模化原理设计制造了50Hz的9F型燃气轮机和可用于50Hz及60Hz的6FA燃气轮机。
目前GE公司F级燃气轮机订货和投运的已超过800台，积累了330多万h的实际运行经验，是目前世界上商业应用数目最多、运行时间最长的大功率先进发电燃气轮机。
1 F级燃气轮机产品系列及其性能演变F级燃气轮机已有多种多样的型号可满足不同用户的需要，在MS6000、MS7000、MS9000系列中都有F级的产品，表1列出F级燃气轮机最新机型简单循环的性能，表2列出50Hz的F 级燃气轮机联合循环（三压再热蒸汽循环）的性能。
表1 F级最新机型燃气轮机简单循环性能基本参数MS9351FA MS7241FA MS6101FA净出力/MW效率/% 34透平进口温度/℃1327 1327 1288压比质量流量/kg·s-1624 432 198排气温度/℃609 602 597频率/Hz 50 60 50/60表2 50HzF级燃气轮机联合循环性能基本参数S109FA S209FA S106FA S206FA净出力/MW净热耗率/kJ·（kWh）-16350 6305 6767 6654净效率/%MS9001FA、MS7001FA、MS6001FA型燃气轮机都有18级的压气机和3级的涡轮机，以冷端驱动和轴向排气为特点，有利于联合循环布置。
E级燃机与F级燃机的比较
E级燃机与F级燃机的比较1.E级燃机与F级燃机的比较由于E级燃气轮机的燃气初温较低，自身效率要比F级燃气轮机低约4个百分点。
E 级燃气轮机的排气温度仅540℃，蒸汽循环不能再热，只能采用双压循环；而F级燃气轮机排烟温度高达600℃，蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环。
因而E级联合循环的效率要比F级低约6个百分点。
以GE公司生产的典型机型为例，对比如下。
另外由于E级机组容量较小，需要2+1（两台燃机带一台汽机）组成的联合循环，容量才能达到1台F级机组的容量。
因而设备增多（2台燃机、1台汽机、3台发电机、3台主变压器、3条电气出线、3套润滑油系统、3套辅机）、系统复杂（汽水系统需要母管制）、厂房和占地较大。
E级联合循环机组单位容量的投资比F级联合循环机组的大。
2.F级燃机及联合循环的性能比较哈尔滨动力集团-GE公司（美国通用电器）、上海电气集团-SIEMENS公司（西门子）、和东方电气集团-三菱公司（MITSUBISHI）为目前国内三家大型燃气轮机制造集团。
表中所列左侧的产品是在中国已生产投运的产品，右侧的产品为改进型产品。
表2. F级燃气轮机的技术性能对比表在中国已生产投运的产品的性能分析这三家燃气轮机制造集团在中国已生产投运的产品具备以下共同特点：① 单机容量大，为256-271MW，“1+1”（一台燃机带一台汽机）的联合循环功率即已达到391-397MW。
② 专为烧天然气而设计。
燃气初温高，因而燃气轮机自身的效率也高。
燃气初温均达到或超过1320℃，燃气轮机效率在36.9％～38.9%之间。
③ 排气温度高（580℃～602℃），给蒸汽循环留有较大的余地，蒸汽循环可采用较高参数的三压、再热循环，因而整个联合循环的效率较高，达到56.7％～57.4％。
④ 燃气轮机结构上均采用轴向排气，排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。
燃气轮机均采用压气机冷端拖动发电机，便于安装运行和维护。
因而F级燃气轮机是建设大型联合循环电厂的首选机型。
燃气轮机f级
燃气轮机f级
燃气轮机F级是一种高效、可靠的发电机组，被广泛应用于航空、船舶、石油化工等领域。
它采用燃气作为燃料，通过燃烧产生高温高压气体驱动涡轮旋转，从而带动发电机发电。
相比于传统的蒸汽轮机发电，燃气轮机F级具有更高的效率、更快的启动速度、更小的体积和重量等优点。
燃气轮机F级的核心部件是涡轮机，它由多级叶轮组成，每级叶轮都有不同的直径和叶片数。
当高温高压气体通过叶轮时，它们会产生反作用力，从而带动叶轮旋转。
涡轮旋转的动力最终传递给发电机，使其发电。
燃气轮机F级的涡轮机采用了先进的材料和制造工艺，能够承受高温高压的工作环境，同时具有较长的使用寿命和较低的维护成本。
燃气轮机F级的燃烧系统也是其重要的组成部分。
燃烧系统由燃气喷嘴、燃烧室和燃气轮机进气系统组成。
燃气喷嘴将燃气喷入燃烧室，燃烧室内的高温高压气体通过涡轮机产生动力。
燃气轮机F级的燃烧系统采用了先进的燃烧技术，能够实现高效的燃烧和低排放，符合环保要求。
除了以上两个部分，燃气轮机F级还包括控制系统、冷却系统、润滑
系统等多个组成部分。
控制系统能够实现对燃气轮机的启动、停止、调速等操作，保证其安全可靠地运行。
冷却系统能够将燃气轮机产生的高温排放物冷却，防止对环境造成污染。
润滑系统能够对燃气轮机的各个部件进行润滑，保证其正常运转。
总之，燃气轮机F级是一种高效、可靠的发电机组，具有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步，燃气轮机F级的效率和性能还将不断提高，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。
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GE公司F级燃气轮机董卫国国家电力公司热工研究院，陕西西安7100320 引言GE公司的F级燃气轮机是80年代末开发出来的一代性能优良的发电机组，是其长期发展计划的成果。
1981年GE公司开始实施F级燃气轮机计划，使用较高燃烧温度的大型燃气轮机，来提高联合循环电厂的效率，降低发电厂的运行成本。
此项计划采用了GE航空发动机公司和研究发展中心共同推出的先进技术，促进了一批新技术的应用。
这些新技术包括了叶片冷却技术（如蛇形紊流式冷却通道和气膜冷却）、先进的空气动力学设计（如具有大容量空气流量的超音速压气机叶型）、新型合金材料以及定向结晶甚至单晶超耐热合金铸件等。
这些新技术在F级燃气轮机上的应用，使机组的燃烧温度提高到超过前几代机组的水平。
第一台7F型燃气轮机在1987年组装完成，并进行了各种试验。
1990年安装在美国弗吉尼亚电力公司的Chesterfied第7座电站，到1993年6月可靠性就达到98.8％。
1992年末，韩国采用7F型燃气轮机联合循环装置建成的1910MW Seoinchon电站净热效率达55％。
后来在7F基础上，采用模化原理设计制造了50Hz的9F型燃气轮机和可用于50Hz及60Hz的6FA燃气轮机。
目前GE公司F级燃气轮机订货和投运的已超过800台，积累了330多万h的实际运行经验，是目前世界上商业应用数目最多、运行时间最长的大功率先进发电燃气轮机。
1 F级燃气轮机产品系列及其性能演变F级燃气轮机已有多种多样的型号可满足不同用户的需要，在MS6000、MS7000、MS9000系列中都有F级的产品，表1列出F级燃气轮机最新机型简单循环的性能，表2列出50Hz的F级燃气轮机联合循环（三压再热蒸汽循环）的性能。
表1 F级最新机型燃气轮机简单循环性能表2 50HzF级燃气轮机联合循环性能MS9001FA、MS7001FA、MS6001FA型燃气轮机都有18级的压气机和3级的涡轮机，以冷端驱动和轴向排气为特点，有利于联合循环布置。
F级燃气轮机采用GE公司传统可靠的分管式燃烧系统，并可配备双燃料燃烧系统，如在以天然气为主燃料时，可以轻油为辅助燃料。
当天然气供应发生故障时，机组可自动切换到轻油燃烧，使燃机不因燃料供应故障而停机，进一步保证了机组的可靠性和可用性。
机组也可根据要求，在一定条件下使用双燃料混合燃烧。
此外，F级燃气轮机可燃用低热值燃料，从而扩大了发电厂的燃料使用范围和灵活性。
F级燃气轮机应用于IGCC电厂，可最大程度地降低燃煤电厂对环境的影响。
GE公司在其制造MS6000型、MS7000型和MS9000型机组的基础上，发展完善了底盘部套、控制和辅机组合一体的快装模块结构，这种标准化布置可减少管道、布线及其他现场相关联接的工作量，缩短安装和启动周期，降低建设成本，同时也提高了机组的运行可靠性。
F级燃气轮机还显示出不同寻常的环保特点。
由于机组的效率高，单位发电量的NO x和CO排放量较少。
采用干式低NO x（DLN）燃烧室，大大降低了NO x的排放。
180多台采用干式低NO x燃烧室的F级燃气轮机已累计运行近300万h。
有些电厂的NO x排放量甚至低于10mg/kg。
1.1 7F和7FA、7FB型燃气轮机自从1987年生产第一台7F型燃气轮机后，经过不断改进，形成了一系列F级的燃气轮机。
图１以7000系列中的F级燃气轮机为例，展示了F级燃气轮机的发展过程。
(图中华氏温度t F换算因数为)其主要性能见表3。
图1 F级燃气轮机的发展过程表3 7F系列燃气轮机主要性能从1992年开始，美国能源部推出ATS（先进的燃气轮机系统）计划，资助进行新机型的开发。
GE公司在这个项目的支持下开发了H型机组。
开发和研究的新技术包括：增加压比，提高初温，采用DLN和催化燃烧系统，材料高温防腐，研制了隔热涂层和陶瓷基体合成燃烧室火焰管，以及陶瓷透平喷嘴和静子组件，先进的密封和冷却（蜂窝密封、蒸汽冷却）设计，长寿命的轴承等。
1998年初，第一台9H型机组已在美国进行工厂试验，计划2002年投入商业运行。
由于H级燃气轮机开发成功，GE公司又将某些H级技术反过来用到7FA型机组上，得到7FB型。
这些技术包括：单晶叶片（单晶N4合金DSN4或GTD444），耐热涂层，三维气动力设计，更多冷却气膜等。
使7FB 型机组的压比提高到18.5，燃烧温度提高到1371℃，7FB型燃气轮机的主要性能见表3。
表4列出7FA、7FB和7H型燃气轮机组成联合循环时的性能对比。
107FB型的出力比107FA型稍有增加，效率有明显提高。
表4 7FA、7FB和7H型机组成 联合循环时的性能对比1.2 9F和9FA型燃气轮机9F型燃气轮机是在7F型基础上采用模化原理设计出来的，模化系数为1.2。
9F型燃气轮机也经历了一系列发展过程，压比、燃气透平入口温度逐步提高，从而机组出力和效率也相应提高。
目前，最新型号的9F型机组（PG9351FA）简单循环出力达255.6MW，热效率为36.9％；联合循环机组S109FA型出力达390.8MW，效率为56.7％。
表5列出9000系列主要机型的参数变化情况。
表5 9000系列主要机型的参数变化情况1.3 6FA型燃气轮机90年代初，GE公司又将7FA型技术转移到已经有30多年运行经验的6B型机组上，开发出6FA 型机组。
1993年开始设计6FA型，模化系数为0.69，得到了大流量压气机，同时将燃气温度提高到1288℃。
1995年第一台机组出厂，满足了市场对具有高效率的中等容量机组的需求。
MS6001FA 型燃气轮机简单循环的额定功率为70MW，用于联合循环的功率为107MW。
燃烧室数量由6B型的8个减少到6个，减少了维修工作量。
表6列出6FA和6B型机组的性能对比。
表6 6FA和6B型机组的性能对比6FA型燃气轮机与6B型机组一样，通过齿轮箱可以将转速降低到3000r/min或3600r/mim，以适应不同发电频率的要求。
减速齿轮箱是由德国Renk AG公司研究开发的。
2 F级燃气轮机的结构特点GE公司生产的重型燃气轮机在结构上彼此是非常相似的，F级燃气轮机的主要结构特点有：（1）它们都是整体式结构型式。
压气机、燃烧室和燃气透平都联接成为一个整体，安装在同一个底座上。
一些辅助设备，诸如润滑油系统、冷却水系统、燃料系统、启动机系统、传动齿轮箱等也都安装在一个底座上，这样就能节省现场的安装时间和机组设备的运输费用。
（2）不同于B级和E级燃气轮机，F级燃气轮机改为由压气机侧的冷端输出功率的方案。
这样就可以使燃气透平实现轴向排气，其排气扩压器能直接与余热锅炉相联，有利于减小流阻损失，但却会增大压气机的传扭负载。
（3）采用双轴承支承的方案，2个轴承分别位于压气机和燃气透平转子的两端，这样可以使燃气轮机的总体结构最简单。
（4）压气机和透平均采用水平中分面结构，便于安装和检修。
2.1 压气机GE公司F级燃气轮机所用的压气机，是由E型燃气轮机17级压气机按空气动力学模化原理设计的，并增加了1个零级，由18级组成，压缩比为15左右。
为了防止启动过程中压气机发生喘振，压气机中都装有进口可转导叶和1～2个中间级的放气口，F级机组的放气口布置在第9和第13级后。
在联合循环方式运行时，进口可转导叶还能在一定负荷范围内确保透平前的燃气温度恒定不变，以提高部分负荷时的效率。
压气机通流部分的前5级采用等内径的结构型式，其后各级则采用等外径的结构型式。
由于叶片外径增大，圆周速度增加，前2级为超音速级，相应的叶型设计为直线形薄叶片，以减小流动损失。
为适应空气流量与压缩比的增加，压气机叶片要求强度高，疲劳强度和衰减率大的材料。
在第0～8级，用新开发的强度高耐腐蚀的C-450材料代替以前的防腐涂层叶片。
第9～17级采用高温强化材料SUS403。
压气机转子根据以前用15根通穿螺栓紧固的经验，采用多段积层结构与透平转子结合成高刚性转子，其一阶弯曲振动频率为额定转速的125%。
压气机气缸除采用具有水平中分面外，还把气缸沿轴向分为2～3段。
分段气缸结构的优点是：由于前后段温度的不同，前后段可以采用不同材料；每段气缸比较短，便于气缸内表面静叶叶根槽的加工；配合中间级防喘放气，在每段的接合处可以设计成为圈环状的放气口，使气流均匀，减少对叶片的激振力。
GE公司生产的燃气轮机，压气机的转子采用了外围拉杆螺栓联接的盘鼓式的转子结构型式。
盘鼓式的转子是把各级轮盘在接近轮缘处的鼓环，用多根细而长的拉杆螺栓彼此压紧而连接成为一体的，因而它在接近轮缘处是一个转鼓，可以使转子具有很好的刚性。
转子旋转时产生的离心力则是依靠轮盘来承受的，致使这种转子也能具有很高的强度。
压气机转子的拉杆数目大约为14～18根不等。
为了保证转子运行的安全和可靠，各轮盘之间必须有足够的压紧力，因而拉杆的预紧力是很大的。
2.2 燃烧室GE公司F级燃气轮机均采用其传统的逆流式分管型燃烧室，不同容量的机组配用不同数量的燃烧室。
GE公司提供2种燃烧室，一种是标准型的，可用于气体或各种液体燃料，一般都配置空气雾化式的双燃料喷嘴，可带或不带用于降低NO x排放的或为增加出力的注水或注蒸气装置。
另一种是干式低NO x燃烧室，采用稀释态燃料预混干式低NO x燃烧技术，可用于气体或轻质液体燃料，在燃烧天然气时NO x排放量低于25mg/kg，但是用于液体燃料时需要注水来降低NO x排放。
随着燃气透平前温度的提高，燃烧室出口过渡段的冷却必须加强。
GE公司在F级燃气轮机上专门设计了一种有冲击冷却效果的过渡段。
该过渡段是双壳体型式的，内过渡段被一个钻有许多小孔的外套包围着。
从压气机来的空气通过这些小孔，形成射流去冲击冷却内过渡段。
外套用AISI-304不锈钢制成。
内过渡段是用Nimonic263制作，并在其内表面喷涂耐热涂层。
燃烧室的外壳选用SA/516-55钢制造，火焰管的前段用HASTX/HS-188制造，火焰管尾部一段改用HS-188制造，火焰管的内表面上均喷涂耐热涂层。
2.3 透平GE公司F级燃气轮机的透平均采用3级轴流式透平，是运用GE公司航空技术进行设计的。
随着高温材料和冷却技术地不断发展，其进口燃气温度由最初的1260℃逐步提高到最新FA型的1327℃和FB型的1371℃。
第1、2级动叶片与全部3级静叶片采用适应高温化的高性能空气冷却。
压气机第13级抽气用于透平第2、3级冷却后，作为转子冷却空气与密封空气使用。
压气机第17级空气由通道内径侧抽出，由于流场的离心作用，消除了气流中的有害粒子，清洁的抽气作为第1级冷却空气。
利用从另外的压气机引入的空气冷却透平轴承座和透平第3级叶根。
透平第1级静叶片温度最高，采用耐高温腐蚀与热疲劳强度高、焊接性能优良的Co基超合金FSX-414，第2、3级静叶片采用抗蠕变与热疲劳强度高的Ni基超合金GTD-222。