燃气轮机结构

万众吉利热电的燃气轮机
目前，咱们公司燃机机组有意向的是美国GE公司生产 的PG9371FB03型和上海电气生产的STG-4000F(4)型燃气
轮机。9FB型燃气轮机在结构、体积上和9FA型燃气轮机
极为相似，是在9FA型燃气轮机基础上的改进型。所以我
就9FA的一些特点和大家一起学习一下。
二 燃气轮机型号的命名方式
四 9FA燃气轮机的结构
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
进气缸和压气机缸找中心工具（蝶形规）
进气缸、压气机缸找中
支撑（支腿） 9FA机组与 底座之间的支撑有2种形式， 机组选用哪种支撑形式和联 合循环机组的布置方式有关， 单轴联合循环机组燃机和汽 轮机采用的是刚性联轴器连 接，汽轮机高压缸前机箱， 在3号轴承的中心线位置用轴 向和横向键锚接到基础板上， 并用地脚螺栓压紧，构成本 机组热膨胀的绝对死点。这 种布置方式的燃机的前支撑 可微量移动，并在压气机进 气缸下部增加了复
型号：PG9351FA型燃机 PG package Generator箱装式发电设备 9 表示设备系列号，表示9000系列的机组 35 表示机组大致的额定出力大小（万马力） 即35万马力约255.6MW 1 表示单轴机燃机 FA 表示燃气轮机的型号，即9000系列中FA型 。 厂家：GE(通用电气)公司 额定转速：3000r/min 轴承数量：2

GE公司燃机的发展
9FA燃气轮机
三 性能参数
9FA 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 18 18 16.5 3000 261 37.30% 395 56.70% 657.2Kg/S 602.2 18 9FB 18 18 18.3 3000 297 38.60% 455 59.30% 665.64Kg/S 643.4 18
推力瓦块
座环
均衡板
推力盘
推力瓦
座环
推力轴承有润滑油润滑，推 力瓦和推力盘的相对运动形 成和保持的润滑油膜将两者 分开。这层油膜承受着推力 载荷并防止轴承表面金属之 间的接触，同时带走因油膜 剪切作用而产生的热量。顶 轴油、径向轴承和推力轴承 的回油汇流到一起从进气缸 前出口排出。
轴承热电偶
顶轴油管
抽气位置
压气机转子是分布拉杆式转子，是一个由16个叶轮、2个
端轴和叶轮组件、拉杆螺栓及转子动叶组成的组件。前端装
有零级动叶片，后端装有第17级动叶片，16个叶轮各自装有 第1-16级动叶片。压气机转子和透平转子用螺栓连接。在第 16级动叶和第17级动叶之间有间隙，透平转子的内部冷却空 气从这里抽取，空气引向压气机转子后联轴器上的15个轴向
內缸
ห้องสมุดไป่ตู้
EGV2、 EGV1
抽气口
进气加热 抽气口
压气机静叶在气缸上有两种固定方式 第一种是直接装配的静叶，压气机5-16级静叶为单独个体 叶片，为长方形基面的T型叶根。气缸上加工有叶根槽，静 叶一片一片地装入叶根槽中。 第二种是带有静叶持环的静叶，0-4级静叶，17级、EGV1、 EGV2一共7级静叶都是装在静叶持环内，封口用锁键固定， 通常分为数个扇形段，一个个装入气缸内。
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。 压气机排气缸除了能容纳压气机静子的后七级外，还构成 压气机排气通道的内、外壁，同时为第一级喷嘴组件提供支 撑，与透平缸连接，并支撑燃烧室外壳。压气机排气缸内有 排气室，从排气室抽出的空气为燃料系统提供吹扫气源，为 进气加热系统提供气源，压气机防喘放气阀的控制气源也来 自排气室抽气。有一点需要注意，压气机抽气的抽气口并不 在压气机排气缸，而是在透平缸。
2、联合循环设备的介绍 联合循环发电设备的配套可采用一台燃气轮机和一 台余热锅炉及一台汽轮机“一拖一”单轴的方式，也可以 采用二台燃气轮机和二台余热锅炉及一台汽轮机“二拖一” 的方式，也可以采用多托一的方式。 咱们电厂采用的是一台燃气轮机、一台余热锅炉及一台 汽轮机“一拖一”双轴的方式。 咱们电厂是常年带工业基本热负荷，同时还作为调峰机 组运行。因为需要常年供热，所以总有一台机组在运行， 如果一台机组事故停机、检修，另一台机组能够及时的满 足供热需求,所以采用一拖一双轴的方式能更好的安全运行。
支腿类型
合导向键。在燃机进气缸和汽轮机的前机箱之间左右装有两 根可调整的、自对中的轴向连接杆，将燃机和汽轮机高压汽 缸连接成一个整体。
连杆位置
全机组只有燃机一个推力轴承，布置在燃机进气缸推力轴承 座中，推力轴承的推力面构成了该机组整个轴系的“相对死 点 ”。
对于“二拖一”或者“一拖一”多轴布置的机组，燃气轮 机和蒸汽轮机独立布置，且有独立的确保自由膨胀的滑销系 统。燃气轮机和燃机发电机直接相连，燃机机组有自己的死 点。因为没有连接杆固定，燃气轮机如果还用单轴机组形式 的前支撑，燃机和底座容易形成平行四边形，做相对的前后 移动，所以燃机的前支撑有所改变，前支撑是一块和燃机
进油口
出油口
1号轴承座的上半是一个独立的铸件用螺栓和直销固定在 轴承座的下半。
在1号轴承盖上共有4个探针和一个震动指示器，分别是检测 轴振的2个轴振探针（39VS-11、39VS-12），2个轴向位移 探针（96VC-11、96VC-12），检测瓦振的震动指示器（39V1A/1B）。
瓦振
轴振探针位置
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。
9FA燃气轮机
压气机 进气缸
压气机缸
压气机排 气缸
透平缸
透平排 气缸
1 压气机
压气机是燃气轮机的主要部件之一，负责 从进气系统吸入空气，并将空气压缩增压， 然后连续不断地向燃烧室提供高压空气。燃 气轮机使用的压气机主要有轴流式和离心式 两种类型。轴流式压气机的气体在压气机内 沿轴向流动，优点是流量大，效率高（目前 为80%-92%）；缺点是每级的增压能力低 （级压比一般为1.15-1.35）。离心式压气机 的气体在压气机内沿叶轮的径向流动，离心 式压
1号轴承有润滑油系统供应润滑油进行压力润滑。因为挡油 环和转子轴颈之间总的间隙大概在0.015英寸左右，间隙很 小，再有机组的润滑油油箱有较高的负压，有较大的抽吸作 用，所以只用油封，不再使用气封。
1号径向轴承是自整位可倾瓦轴承，有四个可倾瓦块，瓦块表面材料为巴 氏合金，在下半的两个瓦块，每个瓦块上都有一个顶轴油孔和一根测瓦 块金属温度的热电偶（BT-J1-1A、1B、BT-J1-2A、2B）
燃气轮机的结构
一、燃气轮机的分类
燃气轮机组和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污 染小、效率高及安装建设周期短等特点，近些年大批量的 燃机电厂陆续投产发电。 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型 工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命 长，可以作为电厂调峰和供热使用。 航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业 型燃气轮机相比体积较小，重量较轻。 此外按燃气轮机的热力特性分为简单循环和联合循环， 按燃机转子结构分为单轴和多轴燃气轮机。
1.1 1#轴承及进气缸
压气机进气缸为机组的前端， 呈喇叭口状，材料为球墨铸铁。 1号轴承座和进气缸铸造在一起， 是进气缸的一部分，也是燃机
中心的第一个基准点。在线清
洗喷嘴和离线清洗喷嘴安装在 进气缸前端，进口导叶（IGV）
安装在进气缸末端。机组的2个
前支撑安装在进气缸下半。
因为支撑轴承和前支腿在进气缸上，转子和所有的缸体重量 都压在了压气机进气缸和透平排气缸上，为补偿机组水平时 的重力作用，进气缸中心低于压气机缸中心0.010英寸。
热电偶
顶轴油孔
径向轴承和推力轴承都可在 不吊出转子的情况下更换。
从盘车开始前，润滑油和顶 轴油就已经运行，当转子升 速到1500转时，顶轴油自动 退出。停机时，当转子转速 到1500转时，顶轴油自动启 动。
推力轴承由一个推力盘和轴承的静止部件组成。推力轴承 用来承受燃气轮机在转动时形成的推力负荷，把转子轴向位 移固定在长度为0.012英寸的范围内。在燃气轮机正常运行 过程中，转子的推力负荷是向排气方向的，在启动和停机过 程中，推力负荷的方向通常相反。因此为了承受两个方向的 力，推力轴承是两个。承受正常运行中推力负荷方向的为主 推力轴承，相反方向的为副推力轴承。轴向位移达到0.025 英寸机组报警，达到0.030英寸机组跳机。 推力轴承包括推力盘、推力瓦、均衡板、座环等。推力 盘是和转子轴颈一体的，随转子一起转动。静止部件的推力 瓦由均衡板的淬硬钢调整杠杆支撑。瓦块和均衡板装在座环 中，整个静止组件支撑在轴承座内，并用销钉固定在轴承座 下半，防止其随转子一起转动。推力瓦块是扇段形状，主推 和副推各有十三块瓦块。在早期的９ＦＡ机组中，主推力瓦 块是十二块，副推是十三块。瓦块表面镶有巴氏合金。推力 轴承是可倾瓦自卫型的。
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，以从转子内部冷却透平转子的第一级和第二级动叶。
压气机转子
1.3 燃烧室 燃烧室位于压气机与透平之间，整个部件依托在压气机排 气缸上，里侧连着透平一级喷嘴，外部用螺栓固定在压气机 排气缸上，部件全部是高温合金材料制造。 主要有三项基本功能： （1）使燃气与压气机送来的一部分压缩空气，在其中进 行有效的燃烧。 （2）使由压气机送来的另一部分压缩空气与燃烧后形成 的燃烧产物均匀地掺混，将其温度降低到燃气透平进口的初 温水平，以便送到燃气透平中做功。 （3）控制氮氧化合物的生成，使透平的排气符合环保标 准的要求。 燃烧室通常有单管圆筒形、分管形、环管形和环形。GE公 司的重型燃气轮机采用的是分管形结构。
气机的优点是级的增压能力高（级压比可达44.5）；缺点是流量小，效率低（75%-85%）。 目前世界上中小功率的燃气轮机主要是采用离心 式压气机；而大功率燃气轮机则采用轴流式压气 机。
9FA采用的是轴流式压气机，相邻的动叶和静 叶称为一级压气机，共有18级，末尾有两级导 向叶片（EGV1、EGV2）。压气机包括三段缸体， 分别是压气机进气缸、压气机缸、压气机排气缸。 它的气缸、外壳和框架都有水平中分面。当压气 机上半缸吊开时，所有静叶能按圆周方向滑出来， 以便进行检查、更换
底座连在一起的板，安装在进气缸的下部，且不可移动，它 是用螺栓和直销直接固定在压气机进气缸的下部。此位置称 为机组的死点。转子相对于静子膨胀的固定点为机组的“相 对死点”，也是位于推力轴承的推力面上。 对于咱们电厂来说，如果使用9FB燃气轮机，因为是双轴 布置，前支撑也将 会采用这种形式。
1#轴承 1#轴承位于进气缸内，轴承是支撑转子并允许转子高速转 动的承力部件，机组运行时，轴承受到转子的径向及轴向作 用力，再经过轴承座传至气缸上或者直接传至底盘上。9FA 燃气轮机有两只径向轴承用来支撑燃气轮机转子，有两只推 力轴承用来保持转子与静子的轴向位置，在单轴联合循环机 组中，燃气轮机、蒸汽轮机 和发电机共用一个推力轴承。 1号径向轴承和推力轴承两侧有挡 油环和轴承座组成迷宫式密封， 在轴承的两侧也有铝合金材质的油 封，它和轴承座的也组成迷宫式密 封。
而不需要把转子吊出来。可变进口导叶也可 以在压气机进气缸上半吊起后按径向滑出。 从2010年开始，GE的9FA燃气轮机使用的 是增强型的压气机，国内现有的31台9FA燃机 都已经升级改造完成，改造后压气机对转子0 级动叶、0-5级静叶、14-16级静叶、IGV叶片 进行叶形的重新设计，对压气机通流间隙进 行调整，使压气机运行更为安全，压比从最 初的15.4提高到现在的16.5。