GE公司F级燃气轮机总体性能参数
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。
GE FA燃机介绍
► 透平转子由压气机第17级抽出的正向流动的相对冷却空气实 现冷却。这种空气用来冷却第1级和第2级动叶以及转子叶轮 和隔叶块。
采用SFC静态变频启动方式
在燃机启动过程中，我们采用SFC启动方式，把可调频 的交变电流加到发电机的定子上，使发电机变成调速电动 机方式转动，带动机组转子到其“自持转速”，使燃机能 够点火启动。
压气机设计：
IGV 蒸发冷却器 抽气加热器（IBH） 15个全长拉紧螺栓将轮盘压牢在螺栓分布圆
克拉玛依电厂蒸发冷却器
GE燃烧器的发展
DLN 2.6燃烧系统
NOx的形成
N2+O2→2NO 2NO+O2→2NO2
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。
PG6111FA型燃气轮机介绍
6FA燃机简介
18级的压气机，6个燃烧室和一个3级的透平。转速 5235rpm
压气机原理
C =w+u
u r
►在轴流式压气机的级中，空气增压的原理：
▪ 外界通过工作叶轮上的动叶栅把一定数量的压缩
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。
PG6111FA型燃气轮于2009年2月投产，联合循环2009年8 月投产。运行时间超过11000小时，年运行时间超过8000小 时，目前正在进行燃机热通道部件检修（12000小时）。
相比传统的柴油机启动方式和电机拖动方式，采用SFC 启动方式的优点是启动平稳、调节方便、反应速度快，具 有很强的自诊断能力，并且可以有效的利用已有设备（发 电机），减少项目建设的工期及日后运行的维修成本。
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。
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重型燃气轮机的性能及参数
GE重型燃气轮机的性能及参数Frank J.BrooksGE动力系统集团Schenectady,纽约引言GE既可为发电部问及工业用户提供重型燃气轮机，亦可生产和提供航空衍生型即所谓轻型燃气轮机。
重型燃机包括5个不同的型号系列：MS3002，MS5000，MS6001，MS7001及MS9001。
MS5001属容量较小的机组，其按单轴和双轴的布置设计用于机械驱动及发电。
MS6001之类中等容量的机组或更大的机组，则仅为单轴的。
用于发电的燃机，出力范围小至199,997马力（20,000千瓦）大及378,162马力（282,000干瓦）。
GE重型的燃气轮机通用的出力及热耗参数洋见表1。
机械驱动用机组的额定值，在14,520马力到108,200马力门（10,828千瓦到80，685千瓦）之间，如表2之所示。
表1GE燃气轮机的性能参数发电用燃气轮机的额定值G=天然气， D=轻柴油表2机械驱动燃气轮机的额定值在表1和表2中，对于每种重型燃机，标有相应的型号标记。
其含义见图1。
本文将讨论有关燃气轮机运行的一些热力学基本原理，并且对影响其运行性能的一些因素予以解析。
热力学原理图2所示为单轴、简单循环的燃气轮机原理图。
在周围环境条件下，空气于点1处进入轴流式压缩机。
因为这些条件因时因地而异，为了便于比较，特假定一些标准的条件。
燃机业界所采用的假定标准工况况通常为：59°F／15°C，14.7psia／1．013巴及60％的相对湿度，它是国际标准协会（ISO）所规定的，常被表述为ISO条件。
空气在点1处进入压缩机后以恒温被加压至较高压力。
但压缩使空气温度升高。
故由压缩机排出的空气，其温度和压力都将被提高。
空气离开压缩机之后，在点2处进入燃烧系统。
在那里，燃料被喷入并燃烧。
燃烧过程基本处于恒压状态。
虽在一次燃烧内局部达到了高温（接近理想条件），但因燃烧室内所发生的混合、燃烧、稀释及冷却等过程使燃烧混合物在离开燃烧室后于点3处进入透平时，其温度为混合后的平均值。
GE 6F.01 燃机介绍
13
6F.01主厂房立面图
18m
13m 10.6m
2.15m
7m
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3
GE 重型燃机产品…可靠、高效、灵活
9HA 9F
.02 .01 .05 .03 470 MW 397 MW
61% + Net CC Efficiency
299 MW 265 MW 130 MW
330 MW 275 MW 227 MW 187 MW 90 MW 79 MW 50 MW 43 MW 50Hz Gas Turbines 60Hz Gas Turbines Geared for 50Hz or 60Hz
5
6F.01 燃机结构 – 可靠、高效
• • • • • 12 级压气机，压比 20.9 三维叶型设计 3 级可调入口导叶 (VIGV) 现场可更换叶片 7250RPM • •
•
6 支分管式DLN低氮燃烧器 具备双燃料能力
无需开缸即可更换火焰筒和过渡段
• • •
先进的热通道材料 耐受更高的温度 3 级透平
9E .03 7HA
.02 .01 .05
61% + Net CC Efficiency
7F .04
7E .03
6F
.03 .01
6B .03
Installed in 2004
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。
PG9351FA型燃气轮发电机组简介
PG9351FA型燃气轮发电机组简介1、研制、升级演化过程二十世纪八十年代中期，美国GE公司投入了大量资金开始了F型燃气轮机的研制。
GE公司动力系统与航空发动机系统进行合作，将飞机发动机上先进的冷却技术和材料应用到重型燃气轮机上，使得透平进气温度一下提高了167℃，从而使燃气轮机的性能有了大幅度提高，为F型燃气轮机的研制奠定了基础。
PG9351（FA）型燃气轮机是由PG9281（F）型燃气轮机、PG9301（F）型燃气轮机和PG9331（FA）型燃气轮机逐步演化升级而来的，而PG9281（F）型燃气轮机又是在MS7001F的基础上，通过模化放大演化而成的。
F级技术的原型机是MS7001E，在MS7001E型机组的基础上，引入了航空发动机的先进冷却技术和材料，经历了九年漫长的研制、演化过程后，于1987年制成了首台60HZ的MS7001F型燃气轮机。
通过对MS7001F型燃气轮机的模化放大，除轴承和燃烧室之外，模化系数都是按1.2的比例进行模化放大后，演化为50HZ的PG9281（F）型燃气轮机。
又经历四年的研制时间后，于1991年将PG9281（F）型燃气轮机升级、演化为PG9301（F）型燃气轮机。
在PG9301（F）型燃气轮机的基础上，于1992年经过改进、升级为PG9331（FA）型燃气轮机。
在PG9331（FA）型燃气轮机的基础上做了如下改进后，于1996年升级为PG9351（FA）型燃气轮机。
1、改进了热通道的气封；2、将二级动叶的围带改成扇形围带；3、改进了二级动叶的冷却孔结构；4、改进了第一级喷嘴、动叶、复环的隔热涂层；5、减少了第一级喷嘴、动叶、复环的冷却空气；6、加强了压气机转子；7、1#、2#轴承采用了Bentley3300系列探针；8、采用了DLN2.0+燃烧室·火焰筒直径为18英寸N263火焰筒；·火焰筒密封改成了柔性密封；9、将透平排气缸的内支撑改成了两头渐缩的锥形内支撑，减少了气流阻力；10、对不合理的气缸法兰进行了改进；11、将排气扩压器入口与2#轴承之间的隔板改成了双层锥形，同时改进了隔板的气封，减少了漏气量；12、高压通道密封改成了蜂窝密封；13、压气机末级轮盘与透平一级叶轮之间的过渡轴罩壳改成了四个1/4圆的扇段罩壳；14、增加了压气机轮盘拉杆螺栓和结合法兰的冷却；上述3种型号9F机组组成联合循环的基本性能参数（ISO条件、基本负荷、以天然气为燃2、进、排气系统燃气轮机的进气系统由进气室、进气弯头、进气消声器和进气过滤器室等组成。
GE 6F.01 燃机介绍
*) 为燃烧室设置检修人孔，因而在不拆除燃料管线、也不必燃机揭缸，就可以容易地检修或更换火焰筒、过渡段等燃烧器室组件。
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• • • • 冷端驱动 两轴承设计 • •
轴向排气 597C 螺栓压紧式透平 镍合金转子
可靠、高效、中小规模热电联产、联合循环发电的首选
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9FA燃机结构介绍
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。
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。
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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。
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7H1.2 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基本参数PG9281F PG9311FA PG9351FA净出力/MW 212 226.5 255.6净热耗率/kJ·（kWh）-110535 10298 9750压比13.5 15.0 15.4燃气温度/℃1260 1288 1327压气机级数18 18 18压气机流量/kg·s-1605.3 607.2 645透平级数 3 3 3出厂日期1993～1994 1994 19961.3 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型机组的性能对比压比11.8 14.9 11.8 14.9进气温度/℃1104 1288 1104 1288排气温度/℃541 597 538 597燃烧室个数8 6 8 6转速/r·min-15100 5250 5100 52506FA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 AG2 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，（3）采用双轴承支承的方案，2个轴承分别位于压气机和燃（42.1 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 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。
3级静叶片均采用精密铸造，第1级静叶片内部有为冲击冷却用的金属插件，除冲击冷却外，前缘采用喷头冷却，内背弧采用气膜冷却。
第2级静叶片采用冲击冷却与强制对流冷却相结合，冷却空气从叶片后缘吹出。
第3级静叶3级动叶片均采用具有航空使用经验、高温强度好的γ相析出硬化型Ni基超合金GTD-111，也采用精密铸造成型。