西门子燃机介绍

SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
燃烧室内 腔，空气 与燃料在 这里燃烧、 掺混
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平
5、9、13级抽气
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平—叶片
动叶片 静叶片 燃气透平均为4级 1～2级动叶片为单晶叶片， 外面加两层涂层 第3级动叶片为定向结晶 叶片，加一层涂层 第4级由于温度相对比较
燃气轮机工作原理
工作原理
首先，压气机从外部吸入空气进行压缩，经压气机压缩后的高压空气进入燃烧室， 与喷入燃烧室的燃料混合后进行燃烧，并生成高温高压的燃气，此燃气进入涡轮推动动叶 叶片高速旋转膨胀作功，最后乏气排入大气中或再加利用。
燃气轮机工作原理
燃气轮机简单热力循环
2
等压燃烧
3
绝热膨胀
3
等压加热 等熵膨胀
SGT5-4000F(X)
燃气轮机等级 F ＝ F级燃气轮机
E ＝ E级燃气轮机
压气机序列 转速 5 ＝50 Hz 6 ＝60 Hz
西门子燃气轮机英文缩写
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
西门子燃气轮机产品目录
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SIEMENS 主要燃气轮机产品
燃气轮机型号 电网频率，Hz 燃烧温度，℃ 压比 排气流量，kg/s 排气温度，℃ 燃气轮机功率，MW 燃气轮机效率，% 联合循环效率，% V64.3A 50/60 1190 16.2 192 571 69 36.5 54.0 V84.2 60 1060 11.0 360 544 109 34.0 51.9 V84.3A 60 1230 16.9 457 582 185 38.8 57.7 V94.2 50 1060 11.1 519 540 159 34.5 52.3 V94.3A 50 1230 16.9 659 582 268 39.0 57.7 SGT5-4000F(X) 50 1250 19.0 716.5 575.8 292.7 39 58.16
6.润滑油和盘车系统MBV/MBK
燃机运行时必须保证盘车装置处于非啮合位置, 当盘车齿轮 位移探头（3取2逻辑）监测到盘车齿轮离开非啮合位置且燃 机转速不处于盘车转速区或静止状态时,燃机跳机。
7. HCO模块MBA5
7.HCO模块MBA5
透平轴承座
压气机轴承座
HCO供应系统 进油 回油
功能： 提高透平效率
加速度的监测通过三个压电探头 MBM10CY101,MBM10CY102,MBM10CY103来实现 另有3个燃烧室压力波动探头 MBM12CP107,MBM12CP110,MBM12CP115
加速度和压力波动信号均接入燃烧室动态分析系统
5.燃烧室MBM
5.燃烧室MBM
6. 润滑油和盘车模块MBV/MBK
2.燃机本体MBA/MBD
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2. 放风系统MBA4
32
2.放风系统MBA4
放风系统功能：
轴流压气机是在额定转速下进行设计的，当转速低于额定转 速一定范围时，超负荷的压气机不能产生足够的压比，此时会 进入气动上所说的喘振状态，并使压气机运行不稳定。 为了避免此现象，通过在压气机特定位置将一部分空气抽出， 减轻压气机负荷以改善运行工况。
气动模块功能： 给需要使用压缩空气的阀门提供压缩空气
1.空气粗滤 2.压缩机 3.冷干机 4.过滤系统 5.冷凝水搜集罐 6.排水罐 7.压缩空气罐 A 压缩空气使用设备
3.气动模块MBX20
1.储气罐
1.压缩机
3.气动模块MBX20
4. 冷却空气系统MBH
4.冷却空气系统MBH
冷却空气系统功能: 给透平叶片供应冷却 空气确保安全运行。 确保冷却空气不超过 必要的量以提高效率。
绝热压缩
2
等熵压缩 等压放热
4
1
等压放热
4
1
理想循环的工作过程是： 空气在压气机等熵压缩后进入燃烧室(1—2) 空气在燃烧室中定压加热 (2—3) 空气在透平中等熵膨胀作功(3—4) 空气在余热锅炉中定压放热(4—1)
燃气轮机工作原理
燃气轮机简单循环过程
燃烧过程（燃烧室） 压缩过程（压气机） 化学能转换成热能 膨胀过程（涡 轮）
透平动叶片内部冷却通道
低，所以采用为一般材料的
锻件 各级叶片均有空气冷却孔
SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统
SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统
1.燃机本体MBA/MBD 2.放风系统MBA4 3.气动模块MBX20 4.冷却空气系统MBH 5.燃烧室MBM 6.润滑油和盘车系统MBV/MBK 7.HCO模块MBA5 8.燃气模块MBP 9.液压油模块MBX 10.进气系统MBL 11.排气系统MBR 12.燃机疏水MBA20 13.压气机水洗MBA18 14.燃机罩壳通风SAM30 15.罩壳消防系统CYE/SGJ/CYQ 16.燃机跳机准则清单 17.SGC，SFC清吹MBJ 18.SGC，燃气轮机MYB
5. 燃烧室MBM
5.燃烧室MBM
1.压气机 2.燃烧室 3.燃烧器 4.点火器 5.燃烧室压差测量 6.压气机出口压力测量 7.压力测量（humming） 8.加速度测量 9.火焰探测 10.透平 A 燃料接口
5.燃烧室MBM
5.燃烧室MBM
5.燃烧室MBM
5.燃烧室MBM
点火安全时间 （12s） 12s之后没有信 号，燃机跳机 火焰监测：
燃气轮机工作原理
源自文库
燃气轮机工作原理
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统
燃气轮机-蒸汽轮机联合循环
燃气轮机工作原理
燃气轮机定义
燃气轮机装置是一种以空气及燃料气为工质的、旋转式热力 发动机。
核心组成：
压气机（Compressor)
燃烧室 (Chamber) 透平机（Turbine）
6.润滑油和盘车系统MBV/MBK
6.润滑油和盘车系统MBV/MBK
压气机轴承座 盘车马达
盘车装置包含一个液压马达,通过法 兰连接到轴承座上。啮合齿轮通过 杠杆由液压油油动机推动啮合，通 过弹簧脱离。
执行 机构 润滑油
位置变 送器
燃机转子 轮齿
杠杆 啮合齿轮
6.润滑油和盘车系统MBV/MBK
6.润滑油和盘车系统MBV/MBK
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃机转子
压气机叶轮 中空轴
透平叶轮
中心拉杆
Hirth齿啮配
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
Hirth齿轮盘结构
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
压气机叶轮和端面齿
径向的Hirth齿使叶轮能单独
热膨胀并且保持同心 可有效的传递扭矩 现场转子可以拆卸，而且不 需再做动平衡 端面齿加工精度高，制造难度大
当两个火焰监测探头在点火安全时间后仍无信号显示，或 在正常运行时信号消失，燃机直接跳机。
当一个或多个火焰监测探头故障时，不允许启动。 故障保护从ESV阀门关闭开始至下一次ESV阀门或两个燃 气控制阀打开为止。
5.燃烧室MBM
燃烧室不稳定主要从燃烧动态特性和燃烧室缸体振动加速度 增大两个方面来体现。 过大的燃烧室缸体加速度会损坏燃烧室，是必须极力避免的 降低出力 触发跳机
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
设计特点
（1）发电机联接方式 －冷端驱动 （2）气缸 －水平中分 （3）转子 －两个轴承 －中空轴 －叶轮之间通过Hirth齿啮合 －叶轮用中心拉杆轴向固紧 （4）压气机 －15级 －优化流动设计 －进口导叶可转 （5）燃烧室 －环形燃烧室 －24个组合式燃烧器 －陶瓷与金属遮热瓦块 （6）燃烧器 －低NOx技术 －可烧多种燃料 （7）透平 －4级 －先进的冷却技术 －叶片隔热涂层 －叶片气膜冷却 （8）排气 －轴向排气
8. 燃气模块MBP
8.燃气模块MBP
功能 -控制进入燃烧室的燃料流量 -特定状况下切断燃料供应。
放散阀 预混控制阀
紧急关断阀
值班控制阀
燃烧器1～24
8.燃气模块MBP
8.燃气模块MBP
燃气模块点火过燃料保护
过燃料保护监测点火过程中的天然气质量流量不超过允许值，直至 检测到火焰。 如果天然气质量流量在点火安全时间内过大，可能会导致不可控的 点火特性。
1. 燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
压差过低 表示即将发生喘振
高流速 低流速 压力能转化为动能
1.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
从/至润滑油系统
7.HCO模块MBA5
7.HCO模块MBA5
HCO的监测和保护 HCO的运行当中有一些情况是可能直接危及燃机和人身安全的，以下情况出现时， 燃机会直接跳机。 主/副推力腔室压力测点3个中的2个故障 2个轴向位置探头均故障（仅在燃机未进入热态运行时有效） 轴承卡死，非进油侧监测到指定油压10s 燃机进入热态之前，转子离开副推位置 副推力侧压力过高
2.放风系统MBA4
2.放风系统MBA4
2.放风系统MBA4
放风系统保护：
1. 放风阀在启动时未处于开启状态，启动自动取消。 2. 当燃机转速在喘振区时，若放风阀关闭，则燃机跳机。 3.当燃机达到额定转速一定时间，放风阀仍打开，且无法关闭 时，燃机停机。
3. 气动模块MBX20
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3.气动模块MBX20
机械能转换成压力 能
热能转换成机械能
燃气轮机应用
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
旧编号
新编号
V94.3A
环形燃烧室 发展阶段：3=第3代 压气机大小 转速 9 = 50 Hz 8 = 60 Hz 6 = 50 Hz 或 60 Hz 德文：燃气轮机开头字母
9.液压油模块MBX
9.液压油模块MBX
9.液压油模块MBX 液压油系统有两个液压油泵，当一个液压油泵停止运行时,另外一个可以自动 启用。
液压油的清洁度是影响液压油模块长期运行的主要因素之一，液压油应每2～3 年更换一次以保持液压油的性能。 新的液压油应通过过滤器加入液压油站，并且在投入系统前至少进行4个小时 的过滤循环。 蓄能器： 液压油站上包含有一个100bar的氮气蓄能器用于稳定油压。 停机时液压油温度的保持： 长期停机时，为了避免液压油温度过低，可通过开启一个冷却油泵循环来保持 液压油温度。（当液压油温度低于25度或高于55度时开启冷却循环泵） 液位监视： 液压油模块含有3取2的液位监视跳机功能。
4.冷却空气系统MBH
4.冷却空气系统MBH
4.冷却空气系统MBH
冷却空气系统的保护 如果冷却空气管路压比所需压力测量仪表全部故障，燃机自动停机 如果冷却空气管路压比低于报警值，排气温度降低，压气机进气增加， 进而回复冷却空气系统压比至报警值以上。 如果冷却空气管路压比低于跳机值，燃机自动停机。
过燃料保护通过监测天然气控制阀下游的压力来实现。 当两个压力变送器中的一个在点火安全时间内指示压力过高，则燃机跳机。 如果在燃机静止时，压力变送器出现故障，燃机启动会自动被锁定直到故障 修复。
8.燃气模块MBP
紧急关断阀（ESV）
紧急关断阀用于打开和切断天然气的供应。紧急关断阀的开启指令来自于燃气启动SGC。 只有在下面状况全部满足的情况下ESV才会保持开启： ESV阀位关闭信号在特定时间（3s）内消失，并于5s后阀位开启信号发出。 火焰监测信号“flame on”在点火切断延迟时间（12s）内发出。
10. 进气系统MBL
10.进气系统MBL
环境
防雨罩
热空气 注入处
HCO系统将燃机转子推向 逆气流方向。 这样会减小透平径向间 隙。
主推侧无间隙 （主推仅在燃 机运行，转子 足够热后方可 投用）
副推侧间隙
7.HCO模块MBA5
推力轴承
回油管上的调节螺母 副推力侧
主推力侧
调节螺母用于调节回油 量避免在推力块移动时 不稳定，及在冲洗时维 持压力。
调节螺母用于调节 推移速度
紧急关断阀关闭指令来自于燃机停机SGC，或者跳机和失效保护系统。 一个重复开启锁定使阀门避免在关闭后立刻开启。
紧急关断阀阀位监视
运行时如果在没有接受到指令的情况下，一个阀位指示器指示紧急关断阀离开开位，那么 假定是阀位指示器故障。 当3个中的2个指示ESV阀门离开开位，那么燃机跳机。
9. 液压油模块MBX