GE公司F级燃机汽轮机的性能及运行的可靠性_汤诚(1)

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GE 公司F 级燃机汽轮机是一代具有良好的性能的发电机组，于20世纪80年代被研发出来，这也是GE 公司通过长期的发展计划所获得的成果。在1981年，GE 公司就已经开始对F 级燃机汽轮机进行实施计划，运用燃烧温度比较高的大型的燃机汽轮机，不仅能使联合循环电厂的工作效率得到提高，而且还能大大减少发电厂运营成本。F 级燃机汽轮机，GE 公司研究中心与GE 的航空发电机公司共同研发的科技结晶，对新一代科技的产生与应用起到了促进作用。

1F 级燃机汽轮机产品及性能的演变

F 级燃机汽轮机型号的多样性，能够满足不同使用者的需求，其中，MS9000、MS7000以及MS9000的燃机系列中，都生产有F 级产品，而且运行性能良好（见表一）

。MS6001FA 、MS7001FA 及MS9001FA 的燃机汽轮机均设有3级燃气透平和18级压气机，它们都是以轴向排气和冷端驱动为主要特征，对联合循环的布置非常有利。F 级的燃机汽轮机采用的是GE 公司分管式的燃烧系统，并具有传统性和可靠性，而且F 级燃机还可配置有双燃料的燃烧系统，例如，如果主燃料为天然气，那么轻油就是其辅助燃料。

在主燃料天然气发生意外故障时，轮机组就会自动的把主燃料变换成轻油，以确保燃机不会因为燃料供应出现故障而终止运转，这样就更加保证了机器运转的可用性和可靠性。同时机组也可以根据实际情况使用双燃料方式进行混合燃烧。除此之外，F 级的燃机汽轮机也能够使用低热量的燃料，这样就在很大程度上扩大了燃料供应的范围及灵活性。而且F 级燃机汽轮机由IGCC 电厂提供能源，这也在燃煤过程中，最大程度上降低了对自然环境的影响。

2压气机

GE 公司的F 级燃机汽轮机中所使用的压气机，运用E 型燃机汽轮机的17级压气机，用空气动力学进行模化的原理设计，同时又加大了1个零级，即：增加到18级。压缩比率大约为15。为了避免在机器启动时出现压气机喘振的现象，在压气机内都会装有1～2个中间级别的出气口和进口转导叶，F 级机组放气口一般置于第9和13级之后，联合循环方式在运行的过程中，进口可以转为导叶，而且还能在一定的承载范围内保证在透平之前燃气的温度不会改变。

GE 公司所生产的燃机汽轮机，其压气机转子，是采用的连接外围拉杆螺栓的盘鼓式结构类型，盘鼓式转子就是将在与接近轮缘处各级轮盘的鼓环，通过多条长且细的拉杆，经过螺栓进行彼此压机，最终连为一体，所以压气机转子在轮缘连接处属于一个转鼓，这样能保证转子具有非常好的刚性。

3燃烧室

GE 公司的F 级燃机汽轮机都是才有传统逆流使得分管性燃烧室，根据机组的容量不同，燃烧室的数量也就不同。在GE 公司中，提供有两

种燃烧室，一种为低NO X 干式燃烧室，这种燃烧室采用的是稀释态的燃料混低NO X 干式燃烧的技术，这用技术能够用于轻质液体或者气体燃料，在进行天然气燃烧时NO X 的排放量要低于25mg/kg ，而在进行液体燃料燃烧室，则需用注水的方式来减少NO X 的排放。另一种为标准型，这种类型可以使用气体以及其他各种液体燃料的燃烧，一般情况下，都会置有双燃料喷嘴，双燃料喷嘴属于空气喷雾化式，能够带有或者不带有能减少NO X 的排放，或者加大出力的注蒸汽或注水装置。

伴随着燃气在透平之前温度的提高，必须对燃烧室的过渡段冷却进行加强，GE 公司专门为F 级的燃机汽轮机设计了具有冷却冲击效果的过渡段。这种过渡段属于双壳体形式，用一个有很多小孔的外套对里过渡段进行包围，在压气机中的空气穿过小孔时，就会形成一种射流，进而冷却冲击里过渡段。里过渡段由Nimonic263制作而成，而且在里过渡段内部涂有耐热涂层。

4透平

GE 公司的F 级燃机汽轮机，其透平都是采用3级轴流式的透平，这是用GE 公司的航空技术设计而成的，现代的科技中，随着冷却技术及高温材料的迅猛发展，燃气的温度由从前的1260摄氏度，逐渐向

FA 型1327摄氏度及FB 型1371摄氏度提高。第一和第二级的动叶片和整个三级的静叶片，都是采用对高温化、高性能的空气冷却有很强的适应性。压气机的第十三级抽气，是在透平第二和三级冷却之后，在转子密封空气和冷却空气中使用。三级动叶片采用的都是具有很好的高温强度，并且有航空使用经验的r 相析出的硬化型的NI 超合金GTD-111。同时也进行精密的铸造。透平气缸所用的是双层的结构，而且有冷却的空气，外部为气缸，内部是由静叶片的护环和外援板等组成，属于一种承热件和承压件相分开的结构类型。高温燃气和气缸相隔绝，这种情况不仅能有效的对气缸工作温度进行降低，以便于与较差材料的使用，而且还能对气缸的热应力、热冲击力和热膨胀量起到减少的作用，这种情况对透平动叶片向间隙运动时发生变化的控制非常有利。

F 级燃机气轮机具有非常高的燃料适应能力，可以燃用天然气和蒸馏油，其中包括液化天然气、煤制气以及液化石油气，而且在启动机组后，燃料能够自动切换，同时不会有性能损失的情况。排气能力高，出力范围广，而且模块式的组合设计能在IGCC 系统和联合循环系统中，能使F 级的燃机汽轮机在适应各种各样用途中达到理想的效果，其中包括单纯发电、热电联产以及地区供热等等。如：美国弗罗里达中的Tampa 电力公司，所使用Polk 电站的容量是250MW 机组，这是以GE 公司S107FA 级的燃机汽轮机为基础的IGCC 机组。

［参考文献］

[1]何语平.大型天然气联合循环电厂机组对燃气轮机的选择[J].中国电力,

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[4]faghri A.Heat pipe science and technology[M].UK:Taylor&Francis Press,2005.[5]邓铁,陈晓毅.燃机选型分析[J].能源与节能,2012.

GE 公司F 级燃机汽轮机的性能及运行的可靠性

汤诚

（杭州华电半山发电有限公司，浙江杭州

310015）

[摘要]本文对GE 公司的F 级燃机汽轮机的性能和结构特点进行了分析与说明，对F 级燃机汽轮机的运行进行了简要的介绍。

[关键词]燃机汽轮机；F 级；性能；可靠性

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