燃气轮机技术简介以及9FA重型燃气轮机设备介绍(终版).

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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。

燃气轮机简介

❖ 地面燃机旳分类： 1. 重型、轻型和微型； 2. 简朴循环和复合循环； 3. 单轴和多轴； 4. 工业用和舰船用；
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数：
效率：42.9% ，联合循环效率高达58%；（油耗率、热耗）功率：最大334MW；涡轮前温度、压比；寿命：50000~100000小时；停机检验时间：4000~8000小时；单位功率旳重量：重型旳一般不小于2～5kg/kW，轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利，他设计旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年，法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机，而且进行了试验，但是成果却是失败了。装置除了带动本身旋转外，几乎不能对外输出功。 ❖ 同步，其他旳人也尝试制造燃气轮机，但是几乎都失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个：
部件旳效率偏低（主要是压气机，当初旳压气机效率只有 60%左右）。
材料旳限制（没有耐热钢和冷却技术，涡轮前温度只有 740K左右，在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳影响最大）。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代，因为空气动力学旳发展应用在压气机设计领域，使得压气旳效率和压比均得到了提升；同步冶金技术旳发展出现了耐热钢，能够承受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景

燃气轮机技术简介以及9FA重型燃气轮机设备介绍(终版)

润滑油系统
CO2储罐 CO2排放控制盘 CO2分配管道危险区域封闭空间手动消防设备多区域水消防系统
消防系统
温感探测器烟感探测器
声光报警设备
消防控制系统
谢谢大家！
Q&A？
152为国内首台联合循环供热抽气汽轮机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式发电机则采用空冷发电机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式发电机则采用空冷发电机
单轴联合循环机组外形图
第三部分 9FA重型燃机主设备介绍
压气机部分
燃烧室部分
透平部分
进气缸
燃气轮机结构示意
负载
空气通过压气机，被压缩成一定的压力，然后在燃烧室中加入燃料燃烧就产生高温的燃气，再经过透平膨胀做工。由于高温燃气膨胀所做的功大于压缩空气所需的功，于是就产生了有效功，即透平的膨胀功扣除带动压气机所消耗的功（透平与压气机同轴），该净功率输出带动负载或发电机产生电。由于透平的排气仍然具有较高温度，通常采用回热循环或余热锅炉进行能量的阶梯利用，从而大幅度提高了联合循环的效率和出力。
燃机 9FA 9FA 9FA 9FA
9FB
9FA 6FA
汽轮机 D10/158
发电机 390H
159
324
152
QFSN-300-2
324
QFKN-310-2
QFKN-150-2
324LU QF-135-2
备注
158为改进后的D10，提高了产品各项性能。
漕泾采用进口汽轮机159为单抽凝气轴向排气机组
性能参数（2003年） 255.6 MW 9,757 kJ/kWh 16.5 641 kg/sec 1327℃ 602℃ 390.8MW 6,350 kJ/kWh

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。
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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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清华燃机9 通风和加热系统(含9FA)资料

透平隔间
在正常操作的情况下，启动过程中设备点火，导扇会自动启动。这些风扇主从配置，一个风扇被选为“导”扇，则另一个就成为“辅” 扇。如果压差开关26BT-1或63AT-2感应到 “导”扇运行失败，“辅”扇就会启动。紧接着停机后，位于涡轮舱上的温度开关26BT-1控制着“导”扇的运行，使它在温度超过 115F(46`C)启动，在隔间温度低于95F(36`C)时候停止。温度开关26BT-2也位于透平隔间，它在透平隔间温度超过350F(177`C)时候发出警报。
元器件？它们是如何实现控制目标的？
通风和加热系统（MS9FA）
通风与加热系统原理图1
通风与加热系统原理图2
通风与加热系统原理图3
隔间通风与加热系统说明
1. 参考控制设备安装小结（MLI 0414）。 2. 每个地方只需要一个CO2风门；需要手动重置。 3. 对于透平舱，安装管道内最大压降为1.3英寸水柱
透平隔间
为了在停机过程中湿度控制，透平隔间风扇电机装有加热器23BT-1和23BT -2。加热器 23HT-3A和-3B用来在装置不运行时候对透平隔间进行湿度控制。在温度低于26HT-3设置的时候加热器就会启动。加热器23HT-1用来在设备不运行的时候对涡轮舱进行防冻保护。这个加热器有自己的驱动电机88HT-1A。在透平隔间温度低于26HT-1设置的时候这个加热器就会启动。
负荷联轴器间
载荷轴舱位于增压室进口和发电机之间，具有自己的外壳。这个独立的舱室有自己的顶板，侧板和进口门。通风空气通过安装在外壳顶部靠交流电机88VG-1和88VG-2驱动的通风扇吹进此舱室。外边空气在进入舱室前要靠风扇上的重力驱动逆流风门抽吸。重力驱动风门用来防止备用扇来的空气。重力风门靠离开风扇的空气控制处于开启状态。一旦起火，风扇电机停止，重力风门将关闭。加热的空气在舱室里循环后，通过位于顶部外壳上的重力风门向上排出舱外。当载荷舱通风扇关闭的时候，风门也将关闭。

燃气轮机发电技术简介

2013年11月8日星期五
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透平三级喷嘴及其气封从透平第二级动叶流出的燃气直接进入第三级喷嘴槽道内膨胀。透平第三级喷嘴由十六只喷嘴扇形块构成，每只扇形块有四只静叶片，64片。由静叶片和内外环铸成一体，构成喷嘴静叶环组件。在每一块喷嘴扇形块的外环上，都加工有两道带有钩槽的凸肩，用以装在透平第二级复环的排气侧和第三级复环的进气侧的环形槽内。安装或拆卸时，只要将喷嘴扇形块从水平中分面处滑出即可。这种结构保证喷嘴与缸体有着良好的对中，既保证机组可靠运行，又使机组在所要求的通流间隙内工作，从而保证了机组的热力性能可以达到。透平第三级喷嘴组件的静叶片为实心结构，在与静叶片精铸为一体的内环上加工有两道环槽，用以安装透平第三级喷嘴气封扇形块。为减少由于各喷嘴扇形块之间的间隙而产生的漏气，在各喷嘴扇形块的相邻接合面上安装有气封片，既保证有一定的间隙，又可减少漏气。为减少静子喷嘴与转子外径间的漏气，在第三级喷嘴的内环上安装了气封扇形块。与二级喷嘴气封一样，在气封扇形块的外径内侧加工有钩槽，以便将气封扇形块安装在喷嘴内环上。并用气封固定销定位。在气封扇形块的内径，加工出长短不等的气封齿，这些齿与转子隔圈外径上的凸凹不平的台阶，形成一迷宫式气封。同时，在气封扇形块的进、排气两侧，各装有一轴向气封片，与迷宫式气封一道，起着良好的密封作用。
燃气轮机简介
燃气轮机发电技术简介
编写：杨学峰
2013年11月8日星期五
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GE 燃气轮机的发展
GE公司的工业型燃气轮机始于40年代后期，在TG180飞机发动机的基础上发展起来的。第一台型号称为MS3002、功率为4800马力的工业型燃气轮机于 1954年制成，用作机车的牵引动力，此后，功率增至5000马力，被用于天然气管线的增压。1955年为了满足市场的需要，设计了新的压气机，发展了MS5001和MS5002机组，其功率为2万多千瓦。1970年左右，在MS5001机组的基础上，发展成功率为47260KW、频率60Hz的MS7001A型机组。在该机组的基础上于1975年发展成功率为85200KW、50Hz的MS9001B型机组，并于 1978年发展了功率为75000KW、60Hz的MS7001E型机组，进而于1979年发展成功率为31050KW、50Hz的MS6001A型机组；于1980年发展成功率为36730KW、 50Hz的MS6001B型和功率为105600KW、50Hz的MS9001E型机组。1985年则由 MS7001E型机组发展成功率为80080KW、60Hz的MS7001EA型机组，并由 MS7001E演化成为功率达147210KW、60Hz的MS7001F型机组。此后，在该机组的基础上于1992年发展成功率为211070KW、50Hz的MS9001F型机组和功率为158090KW、60Hz的MS7001FA型机组。并于1994年派生成功率为222000KW、 50Hz的MS9001FA型机组，于1995年派生出功率为70140KW的MS6001FA型机组。其发展过程见下图所示。

燃气轮机产品及技术发展介绍

燃气轮机产品及技术发展介绍《燃气轮机产品及技术发展介绍篇一》嘿，今天咱就来唠唠燃气轮机这玩意儿。

燃气轮机啊，就像是工业界的超级明星，在很多领域那都是响当当的存在。

先说说它的产品类型吧。

燃气轮机有轻型和重型之分。

轻型燃气轮机就像是灵活的小猎豹，体型相对较小，重量也轻，比较适合用在航空领域。

你想啊，飞机在天上飞，每一点重量都得精打细算，轻型燃气轮机就像一个轻巧又充满力量的心脏，带着飞机在蓝天白云间穿梭。

而重型燃气轮机呢，那就是工业里的大力士。

它体型庞大，功率也超大，在发电领域可是一把好手。

就好比是发电厂里的定海神针，稳定地输出着强大的电能。

燃气轮机的技术发展也是相当有故事的。

早期的燃气轮机啊，效率可能就像个刚刚学会走路的小孩，比较低。

那时候的工程师们估计也挠破了头，想着怎么提高这个效率呢？就像是在黑暗中摸索着前进。

随着科技的发展，新材料开始登上舞台。

比如说高温合金，这玩意儿就像是给燃气轮机穿上了一层超级铠甲，让它能够承受更高的温度。

这温度一上去，效率也就跟着提高了。

就好比你给一个运动员更好的装备，他就能跑得更快一样。

我曾经有这么一次经历。

我去参观一个发电厂，在那里我看到了燃气轮机那庞大的身躯。

当时我就被震撼到了，那家伙，轰隆隆地响着，就像一头沉睡的巨兽被唤醒了。

我在想，这么个大东西，背后得有多少人的智慧和汗水啊。

我就问旁边的工程师，这燃气轮机怎么这么厉害呢？工程师就跟我说，这可是经过了好几代人的努力呢。

从最开始的简单设计，到现在的高科技含量，就像是从茅草屋变成了高楼大厦。

不过呢，燃气轮机的发展也不是一帆风顺的。

也许有人会说，这燃气轮机虽然好，但是它的成本也不低啊。

没错，这就像是你买一个高级的手机，功能强大但是价格昂贵。

对于一些小型企业或者不发达地区来说，可能有点承受不起。

但是呢，我觉得随着技术的进一步发展，成本也许会降下来。

就像当初的电脑一样，刚出来的时候贵得吓人，现在不也走进了千家万户吗？燃气轮机的未来会是什么样的呢？它会不会像火箭一样一飞冲天，发展得更加迅猛呢？我觉得很有可能。

(GE)9F燃气轮机的演化

100.0 98.0 96.0 94.0
97.1
97.0
97.0 94.7
GE ᛘˁ
%
92.0 91.0
90.0
89.6
88.0 Բ᭜ত
ՠҦԲ᭜ত
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图5：50Hz 简单循环机组可靠性数据（12个月平均）数据来源：2011年10月– ORAP®,SPS®保留数据所有权
III. 产品共有特性
9F燃机产品线通过对一些机组共有部件的技术升级，来增加机组出力，提高效率，降低排放，提高部分负荷运行能力,
2
图2：香港8台9FA燃气轮机
图3：西班牙9FB安装现场
༹༙ՠҦൊஔ
4,000 3,500 3,000 2,500 2,000
Peaking
6FA 7F 9F
Cyclic
1,500
1,000
Base Load
500
0
0
20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000
机群数据统计
目前，9F燃机累计装机240台，总计运行超过9百万小时和9万次启动。9F机组于20年前推出，目前已遍布世界各地。除了在像西欧这样的发达国家市场上运行（如英国，意大利，西班牙等）， 9FA和9FB燃机市场亦扩展到了新兴市场，例如东欧（拉脱维亚，立陶宛），北非（阿尔及利亚，埃及），中东，南美（智利，阿根廷）和中国。图2，图3是一些机组的现场安装照片。
表2. 9F 燃气轮机压气机升级包描述
叶片状态监测
叶片状态监测系统是用来监测压气机R0, R1 和R2动叶的动静挠度并进行实时数据测量的重要工具。该系统在压气机缸体安装了一系列非接触式传感器，对叶片状态进行数据采集（频率，振幅），并通过与GE研发的数据模型的比对来分析采集到的数据，从而得到叶片的状态变化趋势，同时判断是否有突变。例如，这些数据可以用来分析并确定叶片经过多次起停后的状态变化趋势或者通过分析全速全载时叶片的静挠度来判断叶片的老化程度。截至2010年2月，包括改造项目和新机组销售，已有18台机组安装了叶片状态监测系统。

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。

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。

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。

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。

9F燃气轮机本体结构详细介绍

〔6〕利用发电机作为启动马达，为此需要配置一套变频设备。〔7〕PG9351(FA)型联合循环燃气轮机电站的布置图如下图。
四、主要系统介绍
1、雾化空气系统〔1〕MS9001E
雾化空气系统的目的是将燃油滴分裂成特别小的微滴。这些变成微滴的燃油可以快速、完全地燃烧。这种方式仅在燃烧室的喷嘴出口处完成，为到达此目的，燃油在喷出燃油喷嘴后与雾化空气喷射器喷出的气流相混合。不同的燃油被雾化成不同性能的燃油滴。燃油粘度增加，雾化的难度也增加。
系统说明：
压气机排气中的一局部通过一手动碟阀HV018引至雾化空气预冷器，该预冷器空气出口温度由温控三通阀 VA32-2 掌握。出口温度维持在 107℃〔正常、温态下运行〕，三个温度开关〔26AA-1A,26AA1B,26AA-2〕避开压缩机及下游部件因高温空气受损。 26AA1A,26AA-1B装在压缩机进口前，动作值为135℃；26AA-2位于压缩机出口，动作值191℃。任一开关探测到温度高于定值即报警，三个开关中的两个动作燃机遮断。
热天空气湿度大，经压缩后有分散水的可能。为此特地设置了假设干连续排污口，消退可能进入到雾化空气或清吹空气回路的分散水。全部排污经AA7接口排解雾化空气站。
进口滤网利用可更换滤芯吸取可能进入压缩机中的颗粒、杂质，爱护压缩机。装有压差开关63AF-1。
冷却并经过滤的空气进入雾化空气压缩机〔燃机运行时，始终保持一台运行〕。差压开关 63AD-1A,63AD-2A,63AD-2B〔定值 15PSI〕监视雾化空气压差。一个压差开关动作时仅报警，三个中的两个开关动作时，现运行的泵停顿，备泵启动。就地还装有压差表计用于就地监视，包括弹簧隔离阀和试验阀。

9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及安装关键技术-精品文档

9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及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。

1.2 消音器消音器有24块消音板组成，每块500kg，通过顶部预留孔吊装置于消音壳体内。

消音板上罩有穿孔板并铺满高质量的抗热和抗潮矿物棉。

矿物棉上盖有玻璃纤维材料能对吸音材料作附加的机械保护。

1.3 挡板门挡板门置于压气机进口上游，通过调节两扇挡板门的开度调节进气量，以满足燃气轮机运行的需要。

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。

燃气轮机工作过程分类原理特点及关键技术

燃气轮机工作过程分类原理特点及关键技术燃气轮机是一种利用燃气和空气作为动力的一种机器，在大型工业上应用得多。

很多人都没听说过这个名词，更不知道燃气轮机是什么东西。

燃气轮机的简介燃气轮机（Gas Turbine）是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。

在空气和燃气的主要流程中，只有压气机（Compressor）、燃烧室（Combustor）和燃气透平（Turbine）这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。

大多数燃气轮机均采用简单循环方案。

因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水等一系列优点。

通常在燃气轮机中，压气机是由燃气透平膨胀做功来带动的，它是透平的负载。

在简单循环中，透平发出的机械功有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械功用来驱动发电机。

在燃气轮机起动的时候，首先需要外界动力，一般是起动机带动压气机，直到燃气透平发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣，燃气轮机才能自身独立工作。

燃气轮机的工作过程燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。

燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。

提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。

70年代末，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。

燃气轮机的分类1、重型燃气轮机设计特点：零部件较为厚重，设计时不以减轻重量为主要目的，而是在应用不太好的材料情况下能够达到长期安全工作的目的。

单位功率的质量为2——5千克/千瓦。

9FA燃气轮机控制系统分析

摘要9FA燃气轮机控制系统分析9FA燃气轮机采用美国通用公司技术，是目前最先进的大型燃机，自2003年引入中国，由哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司进行组装生产。

本课题针对9FA重型燃气轮机新型集成控制单元Mark Ⅵ进行硬件和软件工程分析，并开展燃气轮机建模与控制研究，以希望达到改善燃气轮机性能的目的。

本文首先对Mark VI集成控制单元的硬件进行了剖析，主要分析Mark Ⅵ控制单元的硬件框架、典型控制单元的各个板卡的功能、Mark Ⅵ控制单元三层网络拓扑结构。

在此基础上进一步展开Mark Ⅵ集成控制单元处理多控制对象、多输入变量、实现多控制目标的可靠性和稳定性分析。

本文进一步详细研究了Mark VI 控制单元编程工具软件Control System Toolbox (通用软件工具包)，包括：系统参数、硬件模块库、硬件和I/O定义和功能块库等；尤其开展了9FA燃机Mark Ⅵ控制程序模块功能分析，对燃气轮机控制单元软件关键技术和控制代码进行了研究，为Mark VI 控制单元的实际应用与调试以及二次开发奠定了基础。

在硬件剖析和软件研究的基础上，本文从燃气轮机的工作原理出发，建立了燃机的数学模型，包括单独运行数学模型和并网运行数学模型；并开展控制单元仿真研究，探索了一种燃机模糊控制的新方法，以期望解决常规控制技术难以保证燃机控制指标问题。

进而建立了基于MATLAB的仿真模型，并对传统PI控制和模糊控制进行了比较研究。

研究表明，模糊控制不完全依赖于系统精确数学模型，具有较强的鲁棒性，有益于提高燃机的转速控制性能。

关键词：燃气轮机，三冗余控制，建模，模糊控制，Mark VI 控制单元Abstract9FA Type of Gas Turbines Control System Analysis The 9FA type of gas turbines which represent the most advanced technology owned by American General Electric Company have been manufactured in China since 2003. The research was carried out focusing on the analysis of hardware and software which make up of the novel control system applied to the heavy gas turbine of 9FA. In the meanwhile，the attempt was made in the research to build a gas turbine math model and search a more efficient control strategy to improve on the gas turbine operation performance desired purpose.Firstly，the paper described keynote of the research is the analysis of hardware in the Mark VI control system. the prospect of the applications and structure features of the gas turbines. On the basis of the analysis mentioned before，the report also gave analysis of the reliability and robustness because they are essential for MARK VI dealing with multi-input and multi-out object to realizing multi-objective.Further ,the paper detailed study of the Control System Toolbox (general purpose package)，which is used when MARK VI program and code developed，including system parameters，hardware module libraries，hardware and I/O definitions and function module libraries. Especially，the analysis of the function module in MARK VI control program was paid more attention. Then，the key technologies applied to the MARK VI control system and control code was somewhat gotten，which is may taken as the foundation of practical application，commissioning and secondly development to the Mark VI control system.Based on the analysis of hardware and the research of software, The math model was built according to the working principle of the gas turbine generator system under the connected/disconnected grid condition. On the basis of the erected math models，the gas turbine control system simulation platform was built with the popular MATLAB language. Then，the attempt at some novel control strategies was made to solve the problems which are the conventional control strategies can not meet the requirements of the control performance index. The founded fuzzy controller，one of the novels，was simulated at the MATLAB platform comparing to the conventional PID controller. The simulation indicates that the fuzzy controller hardly depends on the accurate math model of the controlled plant; it also shows more robustnessthan the PID. The fuzzy controller could improve the gas turbine speed control performance，if it were applied to the Mark VI.Keywords：Gas turbine; Triples redundancy system; Modeling; Fuzzy control; MARK VI control system目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2燃气轮机发展概述 (1)1.3GE9FA燃气轮机的结构特点和主要参数 (2)1.3.1 GE 9FA燃气轮机的结构特点 (2)1.3.2 9FA燃机的性能参数 (4)1.4燃气轮机MARK VI集成控制单元的发展 (5)1.5本文主要工作 (7)第2章 MARK VI控制单元硬件分析 (8)2.1M ARK VI集成控制单元的硬件组成和剖析 (8)2.1.1 网络系统构成及功能分析 (8)2.1.2 Mark VI控制单元配置分析 (9)2.2M ARK VI控制单元的可靠性分析 (11)2.2.1 冗余系统配置和三冗余系统运行 (12)2.2.2 三冗余工作模式 (14)2.2.3 输出信号处理 (15)2.2.4 输入信号处理 (16)2.2.5 数字量和模拟量表决处理 (19)2.2.6 响应频率和故障处理 (20)2.2.7 轮机保护 (21)2.3本章小结 (22)第3章 MARK VI 控制单元软件分析 (23)3.1引言 (23)3.2M ARK VI控制单元C ONTROL S YSTEM T OOLBOX (23)3.2.1 系统参数 (23)3.2.2 硬件模块库 (24)3.2.3 硬件和I/O定义 (24)3.2.4 宏和模块库 (25)3.2.5 功能块库 (25)3.2.6 功能组 (26)3.3M ARK VI控制功能及程序模块分析 (26)3.4本章小结 (28)第4章 GE 9FA型燃气轮机的数学模型及其模糊控制仿真研究 (29)4.1数学模型及其简化 (29)4.2GE9FA级重型燃气轮机的简化模型 (29)4.2.1 建模对象 (29)4.2.2 GE 9FA燃气轮机数学方程 (30)4.3GE9FA燃机的MATLAB建模和单给定闭环仿真 (34)4.3.1 燃机模型的MATLAB/SIMULINK实现 (34)4.3.2 模型的开环运行 (35)4.3.3 经典PI控制 (36)4.3.4 现代模糊控制 (39)4.4GE9FA燃气轮机的双给定双调节器闭环系统仿真 (43)4.4.1 双给定双调节系统的构建 (44)4.4.2 双给定双调节系统的仿真 (45)4.5本章小结 (46)结论 (47)参考文献 (48)攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 (49)致谢 (50)作者简介 (51)第1章绪论1.1 引言随着燃气轮机效率不断提高，以燃气轮机为主要部件的动力设备被大量使用，燃气轮机的控制单元性能变得越来越关键。