9F燃气系统压气机进口导叶(讲义版)

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9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及安装关键技术

（上接第213页）摘要:日前，随着大气污染逐年加重，燃气轮机机组因污染小、效率高、机动性好的美誉而被越来越多地使用与建造，在发电机组当中逐步占领主导地位。

笔者近年来，曾先后参与厦门、临港及崇明等多台9F 燃机机组建设，结合工程实际，选取其配套的进气系统的设备组成及功能参数，系统研究总结该套设备仓储、安装的要求与关键技术。

关键词:9F 燃气轮机进气功能安装关键技术燃气轮机机组因其污染小，效率高，机动性好，建设周期短等的特点已成为电力行业的主力调峰机组。

而上海电气集团引进的9F 型号V94.3A 燃气轮机是现有燃气轮机机型内相对比较成熟且先进的机组之一，在国内有较广泛的市场。

厦门东部燃气电厂机组2*390MW 级燃气-蒸汽联合循环发电机组即采用了该型号燃气轮机，重型单缸设计的燃气轮机，配置干式低NOx 混合燃烧器。

型号：V94.3A；燃料：天然气；燃机排气量：2394.6t/h 燃机排气温度：587.7℃；燃机排气压力：104.9kPa(a)；额定转速：3000r/min；名义功率：260MW(ISO 工况，100%甲烷)。

该套9F 燃机机组配置的进气系统包括一组空气吸入系统和过滤器组合，含但不限于入口滤网、过滤器、从过滤器到压气机入口的气密导管、精过滤器、消声器、膨胀节、检修起吊设施及安全控制所需的所有控制器和仪表成套供应。

1进气系统工作过程及主要部件功能介绍燃机正常运行过程中，压气机从环境中吸入空气，空气由过滤室三面进入，依次通过挡风盖，防鸟屏，挡风百叶窗，预过滤器和高效过滤器组过滤后，进入进气风道空间。

清洁空气经消音器（具吸音功能），可调挡板至进气室锥形口进入压气机。

进气风道由转角风道，消音器壳体，挡板，膨胀节，进气室等螺栓连接组成。

1.1过滤室过滤器组安装在过滤室三面外侧，用来过滤空气，保证进入压气机空气的清洁度。

包括预过滤器和高效过滤器组。

所有过滤器均不允许用螺栓固定，量达到530块/种之多；并设置压差控制器，当由于污染增加使得部件两端的压差达到极限值时，应更换这些部件。

9FA燃机性能介绍

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型燃气轮机的结构点击查看清晰大图以上是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。

9F燃机结构PPT学习课件

厂家：GE(通用电气)公司额定转速：3000r/min 轴承数量：2
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GE公司燃机的发展
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9FA燃气轮机
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三性能参数
压气机动叶级数压气机静叶级数
压比额定转速简单循环出力（MW）简单循环净效率联合循环出力（MW）联合循环净效率排气流量（Kg/S）排气温度（℃）燃烧室数量
瓦振
轴振探针位置
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轴向位移
1.2 压气机缸和压气机排气缸
压气机缸是压缩空气的部位，材料为球墨铸铁。压气机排气缸材料为CrMoV或NiCrMo。压气机气缸内壁装有0-12级静叶，压气机排气缸内壁装有13-17级静叶和两级出口导向叶片（EGV1、EGV2），它们共同组成压气机的静子。压气机缸有两级抽气，共8个抽气孔，允许抽出第9级和第13级前的空气。抽出的空气除了用于冷却第二级和第三级透平喷嘴外，还在机组启动和停机时将抽气放掉，防止压气机发生喘振。
8
9FA燃机整体尺寸：10.5*5*5（m），重约290吨。本体包括：进气缸、压气机缸、压气机排气缸、透平缸、透平排气缸。轴承及轴承座包括在进气缸和透平排气缸里，共有2个轴承，机组底座通过4个支撑和机组相连。压气机18级，燃气透平3级，转子为分布拉杆式转子，其首级叶顶圆周方向线速度为390m/s，压气机最大叶顶直径为2480mm；压气机动静叶片均为扭叶片，动叶全部为燕尾型叶根；静叶0到4级为燕尾型叶根并带有齿环，5到16级为T形叶根，压气机出口有2级整流导叶。
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推力瓦块
座环
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均衡板
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9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析

实体模型。由于Ｓｌ９单元具有较高的精度，ｏｄ２ｉ而且
叶片本身的造型比较复杂，应用软件自动划分单故元功能，采用Ｓｌ９ｏｉ２单元进行网格划分，元数量ｄ单为６４５节点数量为１２。叶片有限元网格图见３，２９９图１叶片工作转速下数值模拟计算的ＶｎＭｉｓ，ｏｓ应ｅ力见图２，叶片工作转速时的径向变形见图３。
由于机组在工作过程中可能出现超转速运转的情况，以还需要对改造后的叶片在超转速下的应所
用ＮＭＥＡ软件的ＩＧＡｔｒＵＣＧ／ｕｏｉ块自动生成。Ｇｄ模
力和变形情况进行核算。超速转速为１５１％工作转速，３４０／ｉ。超转速下计算采用的计算方法即５ｒｍｎ如２１．部分所述。叶片的ＶｎＭｓ应力见图７叶ｏｉｓｅ，片的径向变形见图８由图７可以看出，超转速。在
分布拉杆式转子，首级叶片的叶顶最大直径为其２４０ｍ，８ｍ叶顶的圆周方向线速度为３９／，顶８ｍｓ叶
收稿日期：０１— ４— ７改稿日期：０１— ５一ｌ２１００２１０Ｏ作者简介：金大力（９０一），，１８男硕士，秦皇岛人。
文献标识码：Ｂ文章编号：０９—２８（０１０００— １０８９２１）４— ０４４０
中图分类号：Ｋ７．Ｔ４４８
燃气一蒸汽联合循环发电装置作为一种高效、

燃气轮机压气机可调进口导叶技术浅析

燃气轮机压气机可调进口导叶技术浅析摘要：燃气轮机的最基础也是最关键的部件是压气机，当然进口导叶技术也是必不可少的一环节，进口的导流叶片发挥至关重要的作用，被安装在首要环节，用来控制进入进入的气流方向，此篇技术简述了导流叶片的控制方式，以及现在目前的现状和未来的发展，对燃气的使用性能的影响，总之，综上所述，采用进口导流叶片技术，可以防止过程中发生的喘振，还能在循环技术中提高整体的工作效率。

关键词：燃气轮机透平；燃气轮机压气机；汽轮机内效率；发电机故障1 进口导叶（简称IGV）内部的结构燃气轮机的根基是压气机，作为基础中要的一个部件，他的工作理念是将外界的大气吸入空气转变为压缩的同时在升压，一直不断的传递高压空气所为燃气机燃烧室提供，在一般的压气机中有固定的叶片被叫做进口导流叶片，它的作用很大，用来控制进入的气流方向，机组的启动、停止、调整负荷是压气机进口导叶的工作任务，控制IGV叶片的角度，控制外界空气进入的流量，做到一个保护的机制，达到安全的运转，高效率的运行完成一系列的工作，IGV型的气压计它不仅能大大减少外界空气的流动量，同时还能规避喘振，还能控制气压计的耗量，从而能更好的有利于启动压气机，更加优化的运转[1]。

下图1为可调节进口导叶的机构示意图，加工成轴径的叶片能更好的使进口导叶进行旋转工作，且与轴套是相匹配，能更好的完成工作，更加灵活运用，还能防止内部气体外流。

从图1（a）就可以看出旋转主要靠的是小齿轮的带动，带随着一起旋转，一起运作；而图1（b）是通过连带作用的移动，带动旋转，也就是说图1（a）是一种联动机构，而图2是一种需要摇臂的可调节导叶的机构示意图，上下端的球头，相互之间的移动摩擦进行运作体制，利用无松动的间隙进行滑移。

还有一种是多列式可调导叶，是一种联动机制和摇臂相结合的形式进行运作，不采用普通的那种齿轮的带动，将转角从前至后的一点一点变小，运用杠杆定理来将转角规律式旋转。

图 1 压气机进口导叶由1—11依次是固定环、导叶内环、轴套、导叶、进气机匣、联动齿轮、小齿轮、外罩、气缸、摇臂、卡圈图 2 可调导叶的联动机构由1—4依次是摇臂、联动环、滑销、球体2、可调进口导叶的控制形式可调进口导叶的作用在压气机中分为两种形式进行控制机制[2]。

9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析

9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析金大力;孙涛;王晓放【摘要】由于部分使用9FA重型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环电厂在检修过程中发现部分压气机首级动叶存在刮缸现象,设计制造单位对压气机首级动叶进行了更换.本文利用ANSYS软件对其压气机首级动叶片进行数值模拟,发现原有的叶片在工作转速下由于离心力引起的变形能够引起刮缸现象,而改造后的叶片不会产生大的变形.然后采用NUMECA软件对改造前后的压气机首级动叶进行了流场数值模拟,对比了改造前后的叶片的气动性能.本文从强度方面和气动方面对叶片的改造进行了分析,尽管改造后叶片的气动性能有所下降,但是安全性得到了很大的提高.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2011(024)004【总页数】4页(P40-43)【关键词】燃气轮机;压气机;动叶片;数值模拟【作者】金大力;孙涛;王晓放【作者单位】哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司,河北秦皇岛066206;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116030;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116030【正文语种】中文【中图分类】TK474.8燃气—蒸汽联合循环发电装置作为一种高效、环保和先进的发电设备，在我国东南沿海的多个大型发电公司得到了应用。

2005年我国组装制造的首台F级重型燃气轮机点火成功。

重型燃气轮机制造技术国产化率已经逐渐提高，但时至今日仍有诸多制造关键技术尚未解决。

对于重型燃气轮机而言，由于整机功率高、进气流量大，所以轴流压气机的设计十分关键，尤其是压气机首级动叶长叶片的设计十分重要。

既要考虑压气机的总体性能，又要考虑安全性。

虽然9FA燃气轮机在设计方面已经十分的成熟，但在实际运行的燃气轮机中发现个别燃气轮机压气机首级动叶存在轻微刮缸现象，对燃气轮机的运行安全造成了极大的风险。

针对这种情况，本文对燃气轮机压气机首级动叶工作条件下的变形情况进行数值计算，以了解产生问题的原因。

1 分析9FA燃气轮机的压气机包括1列进口可转导叶，18级叶片，出口整流导叶2列。

9FA燃机压气机进口可转导叶介绍

压气机进口可转导叶
一、概述
在PG9351FA燃气蒸汽联合循环机组中，进口可转导叶的功能和作用如下：（1）在机组的启动、停机过程中防止喘振的作用。（2）在燃气轮机联合循环的运行中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排气温度，实现IGV温度控制，以满足联合循环变工况时余热锅炉的温度要求，提高联合循环机组变工况的经济性。（3）在单轴联合循环机组的启动、停机过程中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排气温度，实现燃气轮机排气温度与蒸汽轮机汽缸温度的匹配。（4）采用干式低氮燃烧室DLN2.0+的机组，在加负荷时用减小IGV的最小全速角的设定值运行燃气轮机辅之以进气加热，能够扩大预混燃烧的运行范围。
二、系统组成与功能介绍
如下图所示为进口可转导叶系统，该系统由液压控制系统和可转导叶回转执行机构组成。
在机组启动前，90TV-1伺服阀处于平衡位置。高压液压油经过15µm过滤器FH6-1和限流孔板直接流向VH3-1遮断阀。由于IGV紧急跳闸电磁阀FY5040在转速继电器14HT动作前在失电状态，OLT-5跳闸油路处于泄压状态，因此遮断阀处于左边的工作状态。液压油直接流入有动机活塞的下腔室，活塞上腔室的油经VH3-1接通回油管路，有动机将进口可转导叶关到最小位置，可转导叶处于初始状态。当机组在转速继电器14HT（1.5%额定转速）动作时，FY5040跳闸电磁阀带电，来自 FTS油路的液压跳闸油进入OLT-5建立油压，推动VH3-1阀向左移动，使该阀处于右变位置，这时来自OH-4的液压油接通90TV-1伺服阀和油动机之间的油路，使可转导叶IGV处于可调整状态。 PG9351FA机组的IGV调整角的配置见下表。对于具有非中弧线叶片的IGV结构，IGV关闭最小角度为28.5°，最小运行角度（带进气加热）是49°，开启最大角度应该到89.5°

9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进

9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进摘要：9F型燃机作为当前主流机型，具有调峰能力强、排放低、效率高等优势。

燃气-蒸汽联合循环机组电厂不但可以提高天然气LNG战线的运行稳定性，同时可以满足电网系统对尖峰负荷机组日益增加的需求。

关键词：燃机进气室工艺原理一、前言上海申能崇明燃气2×400MW燃气机组主机采用上海汽轮机厂引进的9F燃气F燃气-蒸汽联合循环设备（SGT5-4000F型），由1台燃机、1台发电机、1套蒸汽轮机设备（高压缸+中低压缸+单独轴承座）组成的单轴机组。

二、特点9F燃气-蒸汽联合循环的辅助系统由进气系统、排气扩散段、燃气轮机罩壳支架和排气管、罩壳通风设备、润滑油单元、控制油单元、内部联接管路、电缆及仪表支架、盘车系统、压气机清洗系统、空气干燥系统、高压空气包、燃气单元、燃油单元、水清洗密封空气系统、降N0X单元、控制室构成。

（见图1）图1 燃气轮机辅助系统进气系统为HQA-SF-I型。

主要设备由进气系统由过滤仓室、进气风道、消音设备、多层过滤器等设备构成，其中过滤仓室安装在汽机厂方外部楼顶，为三面进气，12个整体模块整合拼装组成。

进气风道一头与过滤仓室连接，另一头与燃机压气机室连接，由转角风道、大小转换风道、挡板门、膨胀节及进气室组成。

进气室设备由于体积大，现场为散件供货，设备由进气室外壳（分4件供货），进气内锥（分上下两件供货），进气外锥（分上下两件供货）、压气机叶片清洗管道、三角形橡胶垫、橡胶箍紧装置组成。

三、工艺原理及施工要点1、燃机与进气室联接安装顺序的优化1.1燃机与进气室联接的传统安装顺序燃机吊装就位进气室下半罩壳吊装就位进气室下部罩壳找正进气室内锥体下半与燃机联接进气室内锥体上半与燃机联接进气室内锥体找正进气室上部罩壳吊装就位进气室上部罩壳找正，进气室最终定位固定进气室外锥体与压气机联接安装三角橡胶垫、胀紧装置并检查验收安装压气机水洗管道进气风道清理并进行整体验收封门1.2燃机与进气室联接传统安装工艺的不足1.2.1进气室下半罩壳吊装困难由于进气室下半罩壳体积很大，在燃机已经就位的情况下，可供进气下半罩壳拖运及调整的空间很小，经常会造成进气罩壳的保温层受到损坏，引起质量及安全事故。

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。

9F.05 (原9FB) 燃机 — 先进的50Hz联合循环空冷型燃机

9F.05 (原9FB) 燃机—先进的50Hz联合循环空冷型燃机
9F.05 (原9FB) 燃机是目前GE公司已定型生产的技术先进的重型燃机。

在设计上借鉴了GE航空发动机和H级燃机上得到广泛验证的先进技术，包括：三维叶型设计，先进的合金材料（单晶材料）以及最新的冷却技术，保证了9F.05燃机的安全性、可靠性，并且热部件的使用寿命周期长，维护成本低；同时也使9F.05燃机拥有领先的联合循环性能。

9F.05燃机是50Hz基本负荷或周期性负荷发电应用的理想选择，尤其是燃料价格高，燃料成本是关键的考量因素时，9F.05燃机联合循环性能好，降低了发电的度电成本。

关注于低排放，9F.05燃机配置干式低氮燃烧系统DLN2.6+。

9F.05燃机已成功地示范了双燃料能力并且符合安全完整性等级（SIL）要求。

9F.05燃机简单循环性能
9F.05燃机主要特点
18级轴流压气机，带进气可调导叶（IGV），压比为18.3:1。

转子装配由螺栓压紧连接在一起。

●3级透平，透平转子组件由螺栓拉杆连接在一起。

●整个压气机—透平转子由两个轴承支撑。

●燃机透平及压气机为水平中分面法兰连接，易于拆装。

●18支分管燃烧器，安装于压气机排气缸上。

●功率输出轴在冷端，燃机为轴向排气。

●燃机额定转速为3,000rpm，可直接驱动50Hz发电机。

9FA燃气轮机进气加热系统跳机故障分析与处理措施

9FA燃气轮机进气加热系统跳机故障分析与处理措施摘要：针对9FA燃气轮机进气加热系统跳机故障案例，本文结合9FA机组进气加热控制阀的动作特性对故障展开了分析，发现进气加热控制阀出现了指令与反馈偏差超出15%的条件限制，以至于引起了机组主保护的发生。

而故障产生与控制阀传动杆位置螺栓松动有关，还应通过加强日常检修维护防止类似故障的发生，为机组的环保、稳定运行提供保障。

关键词：9FA燃气轮机；进气加热系统；跳机故障引言：在环境污染问题日渐突出的背景下，燃气轮机的环保运行问题引起了人们的关注。

而采用9FA燃气轮机进行发电，可以通过配备进气加热系统实现机组环保运行。

但从实践生产情况来看，机组配备的加热系统容易发生跳机故障，导致机组运行效率下降。

因此，还应加强9FA燃气轮机进气加热系统跳机故障分析，从而实现故障有效处理。

1 9FA燃气轮机进气加热系统跳机故障分析1.1故障现象某厂在2018年引进F级燃气轮机联合循环机组，配备有进气加热系统等辅助系统能够保证机组安全、环保运行。

通过为9FA机组配备进气加热系统，能够使机组DLN2.0燃烧器预混燃烧范围得到扩大，以免压气机进口出现结冰问题。

但机组投运后，出现了进气加热系统跳机故障。

2018年3月，机组并网后负荷达18MW，进气加热系统控制阀反馈偏差超出15%，发出报警信号，使控制阀电磁阀跳指令被触发，导致机组火焰探测信号丢失，随后发电机逆功率动作跳闸，燃机全速空载运行，发生燃烧分散度高跳机故障。

1.2故障分析结合机组进气加热系统运行原理可知，在系统从压气机排气缸完成部分高温、高压空气抽出后，将利用手动阀和燃气轮机MARK VI控制的气动控制阀将这部分气体引入系统，使加热压气机进气[1]。

在系统正常运行的情况下，需要利用气动控制阀VA20-1进行进气调节，实现系统入口位置压气机排气量控制。

从控制基准上来看，气动控制阀需要满足压气机进口防冰、预混燃烧扩展和压气机运行保护三种标准，从中选取最大值实现控制阀位置命令的发送。

燃气-蒸汽联合循环机组进口可调导叶在启动过程中的作用

燃气-蒸汽联合循环机组进口可调导叶在启动过程中的作用摘要：燃气-蒸汽联合循环机组是具备快速启停优势的发电机组，为了满足快速启停的要求，燃气轮机压气机进口可调导叶起到不可或缺的作用。

本文通过实际数据与理论分析相结合的方式，介绍进口可调导叶在S109FA机组启动过程中的动作情况，并分析其原因。

当发生机组启动异常时，能够提供参考。

关键词：燃气轮机；燃气-蒸汽联合循环；压气机进口可调导叶ABSTRACT : Gas-Steam Combined Cycle Generator Unit is a kind of generator which could start fast . Inlet Guide Vane(IGV) plays an important role in this advantage . This article will introduce the action of IGV during the starting period of S109FA , with both actual data and theoretical analysis , Then analyze the reasons . This article could givea reference for those whoever face a aberrant when Unit starting .Keywords : Gas turbine ; Gas-Steam Combined Cycle ; Compressor Inlet Guide Vane一、简介进口可调导叶（Inlet Guide Vane，后文简称为IGV），是布置于燃气轮机压气机进气缸内壁的一组可动叶片。

IGV通过控制系统控制，液压油驱动，将IGV调整至合适的角度，以适应机组的运行状态，使机组保持在最佳工况运行。

S109FA联合循环机组是GE公司制造的大型单轴联合循环机组，设计工况364.1MW，燃机型号为PG9351FA，燃烧室型号为DLN2.6+，IGV数量有46片，由高压抗燃油驱动，全关角度21°，最小运行角29°，最小全速角41.5°，最大工作角84°，机组启动升速阶段由静态启动装置（后文简称LCI）提供转矩。

9F燃气轮机本体结构详细介绍解析

三、MS9001FA 型机组
MS9001FA单轴重型燃气轮机，50HZ（3000RPM），由MS7001FA 发展而来，简单循环的功率为 255.6MW，在ISO和标准进气、排气损耗及以天然气为燃料的条件下联合循环额定功率为 390.8MW。采用DLN（Dry Low NOx）18个燃烧室的燃烧系统，并采取冷端输出功率，这一特性显著改善了压气机负载对中控制，允许热端轴向排气，优化了联合循环电站布局，减少了流阻损失。用于单轴联合循环，蒸汽轮机转子与燃气轮机转子通过一刚性联轴器联结，发电机转子也是通过联轴器与蒸汽轮机转子末端联结。整个驱动端的轴向对中由位于燃气轮机中的推力轴承维持。燃气轮机与蒸汽轮机气缸之间的拉杆用来保持定子部分的对中。
（3）采用三个轴承的支撑方案，这是由于转子刚性不够好的缘故。这种支撑虽能改善转子刚性，可以使压气机后几级的径向间隙减小，略能提高压气机的效率，但是多了一个轴承将使机组的结构复杂化，特别是对三个轴承的同心度要求很高，否则会因轴承之间同心度的偏差而影响转子的临界转速。（4）压气机由进气机闸、气缸、静叶、转子、动叶、气封和排气扩压缸等部件组成，压气机有17级，为了防止启动过程中压气机发生喘振，压气机的进口装有可转导叶，并在第4级和第10级静叶后设置防喘放气口。当机组用于联合循环时，进口可转导叶可以在特定的负荷范围内，确保透平前的燃气温度恒定不变，有利于改善机组的部分负荷效率。（5）燃烧室采用分管逆流式布置，共有14个。这样能缩短整台机组的轴向长度，改善转子的刚性，并使燃烧室能够作全尺寸、全参数的调整试验。每个燃烧室分别配置单燃料喷嘴或双燃料喷嘴，可燃用天然气、轻油及重油。4个紫外线式火焰探测器，#4、#5、#10、#11燃烧室上各一个。两个电极高压火花塞，#13、#14燃烧室各一个。

9FA燃机结构介绍

9FA燃机结构介绍9FA燃机结构介绍压气机总体PG9351FA机组的压气机是一台18级轴流式，压缩比15.4:1，空气质量流量为623.7kg/s的多级轴流式压气机，头两级为跨音速级，带一级可转导叶。

轴流式压气机部分由压气机转子和封闭的气缸组成。

装在压气机气缸内的有：进口导叶、十八级转子和静叶和两排出口导叶栅。

每相邻的动叶和静叶列组成一级。

在每一个级内，动叶片吸收外界作功转换成提供压缩空气所需的力，而静叶片则引导空气使它以合适的气流角度进入下一级。

压缩空气从压气机排气缸出来进入燃烧室。

从压气机级间抽出的空气用作透平喷嘴、轮间和轴承的冷却和密封空气用，在启动过程中抽气作为喘振控制用。

压气机转子压气机转子是一个由16个叶轮、2个端轴和叶轮组件、贯穿螺栓和转子动叶组成的组件。

前端轴装有零级动叶片，后端轴装有第17级动叶片，16个叶轮各自装有从第1至第16级动叶片。

第一级静叶有46片；第一级动叶32片；末级静叶片(第17级)108片，后两列导向叶片EGV1=108片，EGV2=108片。

第一级动叶片高度为503.56mm，末级动叶片高度为147.17mm。

第16级压气机叶轮后端面上有导向风扇。

在第16级压气机叶轮和压气机转子后半轴之间有间隙允许导向风扇汲取压气机空气流，并将空气引向压气机转子后联轴器上的15个轴向孔，流到透平前半轴与压气机转子后联轴器相应的15个轴向孔，去冷却透平叶轮。

压气机静子气缸由压气机进气缸、压气机气缸和压气机排气缸组成，它们各自依靠中分面上的法兰螺栓紧固成一体。

进气缸位于燃气轮机的前端，在进气室内，它的主要功能是将空气均匀地引入压气机。

进气缸内壁安装有可调进口导叶（IGV）。

压气机气缸内壁装有零级至12级静叶片；压气机排气缸内壁装有第13级至第17级静叶和两列出口导向叶片；他们共同组成压气机静子。

气缸上的抽气孔允许抽出第9级和第13级的空气。

这部分空气用于冷却和密封，也用作起动和停机时喘振的控制。

9F燃机学习资料 2

12.3燃气轮机的维护12.3.1燃气轮机的维护12.3.1.1影响维护的主要因素影响燃机设备寿命的因素有很多，因此，燃机发电企业在制定维护计划时必须了解并且考虑到这些因素。

一般来说，燃机的启停次数、燃烧温度、燃料的类型和注入的水或蒸汽的量，这些都是确定燃机维护间隔要求的关键因素，并且这些因素直接影响燃机重要部件的寿命。

●燃料类型的影响不同类型的燃料对燃机热部件的影响主要是由于其燃烧过程中的辐射热能，燃机燃烧的燃料范围从天然气到渣油，它们对燃机热部件有着不同的影响。

如图1所示，天然气燃料其热辐射能量最小，对燃机燃烧部件寿命的影响也最小，而含有重氢—碳的渣油燃料和重油燃料在燃烧时通常释放出大量的辐射热能，其结果是导致燃烧室硬件寿命的大大缩短，轻油燃料的影响在重由和天然气之间，另外，燃料中常常含有腐蚀性元素，如硫、钠、钾、钒和铅，这些元素会加速燃机透平喷嘴和叶片的热腐蚀，还有，燃料中还有一些元素会直接地或以化合物的形式沉积下来，（化合物是这些元素与为了防止腐蚀而加入的添加剂反应形成的）,这些沉积物会影响燃机部件的性能，并且使部件维护的次数增加，再有，燃料中的杂质，尤其是液体燃料，也会缩短泵、计量设备、流量分配器和喷嘴等的维护周期。

除了燃料中含有的污染物外，污染物还可以通过为了降低NO x排放和增加出力而注入的水和蒸汽进入燃机，也可以通过燃机进口蒸发式冷却器进入燃机。

这些污染源对燃机热通道部件造成的影响与燃料中所含污染物造成的影响相当。

●启停次数的影响图2显示了燃机在整个正常的启动和停机过程中，燃烧温度的变化。

点火、加速、加载、减负荷和停机全部过程中燃烧温度在发生着变化，相应地，燃机部件的金属温度也在变化着。

在点火和加速过程中，由于叶片的导边响应温度变化要比叶片中部较厚的部位快，这样就出现温度梯度，产生热应力，最终导致裂纹。

另外，温度响应的不一致也会产生短暂的压缩应变。

在满负荷的情况下，叶片达到了最高的金属温度，由于叶片的内部需要冷却，在表面稳定的温度与冷却部位之间产生了温度梯度，因此也产生了压缩应变。

9FA燃机介绍

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。

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。

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。

燃机IGV进口导叶工作原理介绍

燃机I G V进口导叶工作原理介绍(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除IGV系统说明书进口可转导叶系统（IGV＝Inlet guide vanes）一）概述:燃气轮机进口可转导叶(主要有两方面的作用:1)在燃机启动,停机过程低转速过程中,起到防止压气机发生喘振的作用;2)当燃机用于联合循环部分负荷运行时,通过关小IGV的角度,减小进气流量,使燃机的排烟温度保持在较高水平,以提高联合循环装置的总体热效率.根据压气机进口可转导叶的上述两个作用,可转导叶的控制一般有两种不同的方式:(1) 对于简单循环燃气轮机发电机组来说,可转导叶被控制在两个固定位置上,称为双位置控制方式.在启动和停机过程中,IGV处在关小的位置(34度),目的是避免压气机出现旋转失速现象,从而防止压气机在低转速下发生喘振.当机组达到运行转速时,进口导叶被调整到全开角度的位置(84度或86度),加大了通过压气机的空气流量,改善燃气轮机的热效率.该种控制方式的燃气轮机IGV的角度检测一般使用了个位置开关,一个用于指示关位置,一个用于指示开位置;该方式控制的燃机在联合循环时,降负荷运行能力较差,部分负荷时整体热效率下降较多,油耗率上升较大;不具备IGV温控功能.(2) 第二种控制方式我们称作可调式压气机进口导叶控制方式.在该种方式下,在起动和停机过程种,按修正转速TNHCOR以一定的速率来开大或关小IGV的角度,从而达到防止压气机发生喘振的目的.在带负荷时,对于联合循环中的燃气轮机,则根据负荷的大小(或透平排烟温度)来调整进口导叶的位置,以维持在该负荷下有较高透平排烟温度,使总体热效率得到改善.该种控制方式的燃气轮机IGV的角度位置是作为修正转速得函数或根据透平排烟温度来进行调整,为此,该系统需配置电液转换器(伺服阀90TV)及配套的位置反馈装置 (LVDT线性可变差动变压器96TV-1,-2);该方式控制的燃机在联合循环时,降负荷运行能力较强,部分负荷时整体热效率下降较少,油耗率上升不大,具备IGV温控功能.二）系统的组成及保护动作描述:IGV系统的工作油源取自两路:一路为来自液压油母管(103BARG),主要作为电液伺服阀90TV-1的控制油及IGV动作油缸的工作压力油;另一路是来自跳闸油系统的入口(6.5BARG,54℃)经20TV-1电磁阀控制,作为IGV跳闸放油切换阀VH3-1的工作压力油.1) IGV控制电磁阀20TV-1:常开电磁阀; 燃机在零转速以上(14HR失电)时,该电磁阀上电,切断泄油通路,IGV处可调状态;燃机在零转速后(14HR上电),该电磁阀失电,接通泄油回路,IGV处不可调状态,直接在液压油的作用下关小至物理最小角度(31.6度);2) IGV伺服液压控制油供油油滤FH6-1 : 带压差指示器(弹出式红点)金属滤,孔径40μ,红点弹出后需更换,不可在线更换;3) IGV跳闸放泄切换阀VH3 : (7 WAY 2 POSITION )当20TV-1不带电时,它在来自液压油系统的液压油的作用让液下,油压不经过伺服阀90TV而直接进入油动机去关小IGV至机械最小位置.当20TV-1带电时,它接通伺服阀90TV与油动机之间的液压油路,使IGV处于可以被调整的状态,在这种状态下,液压油只能经过伺服阀90TV进入油动机,开大或关小IGV.4) IGV控制电液伺服阀90TV-1 : 伺服阀（电液转换器）5) 线性可变差动变压器96TV-1,-2: 检测IGV的角度,作为控制系统对IGV角度的反馈信号,取二者中间的高值.6) IGV叶片助动及旋转系统HM3-1: 角度设定范围: 34-2°TO 86+2°7）液压缸前节流孔板：防止IGV位置变换过快三）IGV控制过程简述：当机组启动后，高压液压油经过40微米过滤器FH6-1后流向90TV-1伺服阀和VH3－1进口可转导叶遮断器；由于20TV-1在燃机零转速继电器14HR带电前时失电状态，因此图中OLT-1油处于回油状态，所以遮断器VH3-1的油缸在弹簧力的作用下处于左边的工作状态。