M701F型燃气轮机冷却空气系统
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第 1 级动叶采用头部喷流冷却 、对流冷却 、气膜冷
热力发电 ·2006 (10) πζ
技术交流
图 4 第 1 级静叶冷却技术
却和销片冷却 。动叶内部的通道是多通道曲线型的 , 并在通道内设有扰动槽 , 以增强扰动换热 , 即绕流冷 却 ;在动叶进气边同样采用头部喷流冷却和气膜冷却 ; 动叶尾部采用鳍片冷却 。这些冷却技术的综合效应可 以使叶片的金属温度低于主燃气流温度 300 ℃～600 ℃,使金属的温度始终保持在材料允许的强度极限温 度 (约 800 ℃) 以下 。第 1 级动叶的冷却技术如图 5 所 示。
图 1 M701F 型燃气轮机冷却空气系统
经过 TCA 冷却器的冷却空气分成二股 : 一股经 第 1 级轮盘上的径向孔引至第 1 级动叶根部 ,再流入 第 1 级空心动叶内部冷却通道进行冷却后 ,从叶顶和 叶片出气边小孔排至主燃气流中 ;另一股空气经第 1 级轮盘上的轴向孔流至第 2～4 级轮盘之间的空腔 ,经 叶根槽底部的径向孔去冷却第 2～4 级轮缘及叶根 。 这样 ,使每级叶轮的进气侧和出气侧都有冷却空气流 过 ,使燃气透平各级叶轮的表面全部被冷却空气所包 围 ,与燃气完全隔开 ,冷却效果很好 ,使燃气初温在 1 400 ℃的情况下 ,保证燃气透平能够长期安全运行 。 冷却空气流向如图 2 所示 。
pi
N2002130/ 535/ 535 再热机组在 75 %设计工况下 ,
有 2 %的水渗漏进再热器 ,计算煤耗变化 。 按等效焓降法计算得Δbb = 1. 015 g/ ( kW ·h) ;按
小扰动解除法计算得Δbb = 1. 014g/ ( kW ·h) ,误差为 0. 098 %。
两种方 法 在 进 行 热 力 系 统 性 能 分 析 时 是 一 致
由于冷却时燃气透平动叶片中一些通气孔道的直 径很小 ,当冷却空气不清洁时会发生堵塞现象 ,使动叶 片的冷却效果降低 。采用外置过滤器主要是为了滤除 冷却空 气 中 的 尘 粒 , 防 止 尘 粒 堵 塞 动 叶 通 气 小 孔 。 M701 F 型燃气透平 TCA 冷却器出口配置一台叶片型 滤网过滤器 ,该过滤器利用惯性力的原理 ,冷却空气通 过叶片型滤网时流动方向发生改变 ,空气中所含的尘 粒以直线方向分离出来 ,清洁空气转到另一个方向 ,而 含尘粒的空气被引至排气管道 ,与燃机排气一起排出 , 不再堵塞滤网 ,因此滤网进出口之间不需要压差装置 来监视滤网的堵塞 。滤网的工作原理如图 7 所示 。
图 5 第 1 级动叶冷却技术
第 2 级静叶主要采用了气膜冷却 、冲击冷却和销 片冷却 ,第 3 级静叶主要采用了气膜冷却和对流冷却 , 第 4 级静叶则主要采用对流冷却 。
第 2 级动叶主要采用了绕流冷却和销片冷却 ,第 3 级动叶主要采用了气膜冷却和对流冷却 ,第 4 级动 叶则没有进行冷却 。
第 1 级静叶的冷却空气从压气机出口 ,经燃烧室 的火焰筒周围空腔引出 ,流过第 1 级静叶环套 ,再流入 第 1 级空心静叶内部冷却通道 ,冷却静叶后从静叶出 气边小孔排至主燃气流中 。第 2～4 级静叶的冷却空 气分别来自压气机的第 14 、11 、6 级抽气 ,首先进入内 外缸之间的夹层 ,然后引入空心静叶内部冷却通道 ,冷 却静叶后从静叶出气边小孔排至主燃气流中 。
量 。采用天燃气来冷却压缩空气又可以使冷却空气的 热量得到回收 ,机组的热耗率也稍有降低 。
TCA 冷却器的冷却风机能达到在燃机最大运行 条件下的冷却空气容量 ,当热的压缩空气穿过 TCA 冷却器管道时 ,它的温度会从 450 ℃下降到 200 ℃左 右 ,然后回到燃气透平对高温组件进行冷却 。通过监 视 TCA 冷却器冷端的冷却空气温度来确定冷却风机 投运台数 ,使转子的冷却空气温度被控制在允许范围 内 。如果用来冷却转子的冷却空气温度高于 260 ℃以 上就发出报警信号 。一旦燃机达到额定转速 ,由冷却 风机排出的热空气也引入 TCA 冷却器冷却 ,以充分 利用余热 ,天然气温度由 TCA 冷却器上游的温度控 制阀来控制 ,在此过程中 ,从热空气把热量传递给天然 气 ,在 TCA 冷却器中 ,燃气的温度从 32 ℃提高到 210 ℃,然后燃气进入燃烧室中进行燃烧 。图 6 为 TCA 冷 却器结构示意 。
(4) 销片冷却 通过在叶片的出气边有多排针状 筋 (鳍片) 来增大热交换效果 。
(5) 发散冷却 当空心叶片用多孔的透气材料制 作时 ,叶片内部的冷却空气会从叶片表面渗出 ,可带走 大量热量 ,又在叶片表面形成保护气膜 ,故它能达到极 其良好的冷却效果 。
各种冷却技术和冷却效果如图 3 所示 。
源自文库
(3) 气膜冷却 在空心叶片的表面上开有许多排 小孔或缝隙 ,冷却空气从这些小孔或缝隙顺着燃气流 动的方向流出 ,在叶片表面形成一层气膜 ,把叶片表面 与燃气隔开而对叶片起到保护作用 ,减少燃气对叶片 表面的热交换 ,同时又冷却叶片 。与对流冷却相比 ,气 膜冷却的冷却效果更为显著 。冷却空气刚流出缝隙处 的冷却效果最好 ,随着沿叶片表面流动 ,空气由于与燃 气之间的导热及紊流混合作用而被加热 ,气膜脱离叶 片的表面到一定距离后就失去保护作用 ,这时须再开 缝隙来吹入新的冷却空气 。
技术交流
M701 F 型燃气轮机冷却空气系统
黄力森 , 陈红英
(前湾燃机电厂 ,广东 深圳 518054)
[ 摘 要 ] 提高燃气透平进口温度是提高燃气轮机热效率的有效措施 ,但这在很大程度上受到燃气透平 热部件结构强度的限制 ,而采用先进的冷却技术是提高燃气透平进口温度的有效措施之一 。根据实际设 备 ,介绍了日本三菱公司 M701 F 型燃气轮机冷却空气系统的冷却原理和运行方式 。
收稿日期 : 2006207220 作者简介 : 黄力森 (1966 - ) ,男 ,大专 ,一直从事电厂运行工作 ,现任深圳前湾燃机电厂运行值长 ,曾组织并主编《燃气蒸汽联合循环运行规程》
以及相关燃机方面的技术资料 。
πψ 热力发电 ·2006 (10)
技术交流
图 2 冷却空气流向图
1 静叶和动叶的冷却
(1) 对流冷却 当冷却空气和燃气在空心叶片内 外壁面流过时 ,通过冷却空气进行对流传热降低叶片 工作温度 。在空心动叶片出气边中间沿半径方向有一 组大小不同 、型式不同的小孔 ,对流冷却后的冷却空气 即通过动叶上这些小孔排入主燃气流继续做功 。冷却 空气的排出除靠冷却空气本身的压力之外 ,还可以借 助离心力作用被甩出 ,增加了冷却空气的流动速度 ,改 善了冷却效果 。此外 ,这些被甩出的冷却空气以较大 的速度垂直地冲向气缸内壁 ,形成一层防止沿径向间 隙漏气的气封层 ,起到阻止主气流的漏气和潜流的作 用 ,所以这种冷却技术对减小二次流损失有利 。
(2) 冲击冷却 在空心叶片的内部嵌入导管 ,导管 上开有许多小孔 ,冷却空气先流入导管 ,再自导管上的 小孔流出直接向被冷却的叶片内表面喷射进行冷却 , 由于冲击作用使放热系数增大而提高冷却效果 ,故称 冲击冷却 。之后 ,冷却空气沿导管与空心叶片内表面 之间作横向流动进行对流冷却 ,最后从叶片出气边小 孔排出 。在采用冲击冷却时 ,还伴有对流冷却 ,成为一 种综合的冷却技术 。
图 3 各种冷却技术及冷却效果对比
由于 M701 F 型燃机第 1 级静叶和动叶的工作条 件恶劣 ,所以静叶和动叶所采取的冷却技术也最为复 杂 。第 1 级空心静叶采用头部喷流冷却 、冲击冷却 、气 膜冷却和销片冷却 。静叶内部用 3 个带孔的导管将冷 却空气隔开 ,冷却空气通过内外缸之间的夹层引入静 叶 ,从静叶的一端流入空心静叶内部的 3 个导管 ,进入 导管中心的冷却空气通过导管壁的小孔垂直射向空心 静叶内表面 ,利用冲击冷却形成湍流换热 ;静叶出气边 横向布置的鳍片增强了冷却空气与静叶表面的换热效 果 ,在叶片出气边形成气膜冷却和销片冷却 ;沿静叶进 气边及叶片表面小孔喷出的冷却空气同时又环绕叶身 形成气膜冷却 ,同时在各部分还伴有对流冷却 。这样 的冷却效果是很明显的 ,但冷却空气流量相比并没有 明显的增加 。第 1 级静叶的冷却技术如图 4 所示 。
具有一定压力 、温度的冷却空气 ,对燃气透平各级 动 、静叶栅进行冷却后 ,掺入做功主气流 。由于燃气透 平各级冷却通道的阻力和最后掺入主气流处的压力各 有不同 ,因此需选择压气机中不同压力的抽气点来供 应冷却空气 。图 1 所示为 M701 F 型燃气轮机冷却空 气系统 ,燃气透平转动部分是采用从压气机出口抽出 的一股冷却空气 ,通过一台用天然气来冷却压缩空气 的透平冷却空气 ( TCA) 的冷却器 ,再经过一台外置的 过滤器过滤 ,然后送回到燃气透平的转子中去冷却前 3 级的叶轮和动叶片 。
另外 ,冷却空气管还设有手动旁路 ,通过手动旁路 阀能调整燃机 TCA 冷却器的出口温度 。在机组首次 起动或大小修后的起动期间 ,通过该旁路阀能调节冷 却空气的温度到设定值 ,从而确定 TCA 冷却器的旁 路流量 。
(下转第 59 页)
技术交流
+τ8η8 ) + ( hzr - hc ) ] 由 hσi = A Tηi , 可求得 (η3 η4 η5 η6 η7 η8 ) = ( 0. 314 19 0. 284 79
的[4] ,由一种方法可以推导出另一种方法 。本文在计 算能耗偏差值时采用近似算法产生的误差 ,是Δbb 越 小 ,误差越少 。小扰动理论计算变工况下热经济性 ,简
洁 、准确 ,与等效焓降法相比 ,其误差不超过 0. 5 %。
4 结 论
(1) 小扰动理论可用于分析除汽轮机通流部分以 外的热力系统及辅助设备变化对热经济性的影响 ,计
0. 257 48 0. 198 84 0. 168 01 0. 099 31) 循环吸热量变化为ΔQ =αps ( hzr - hct ) , 式中 hct =
hw4 + 12τb ;
由以上小扰动理论计算公式
,得 Δbb
=
bb
(ΔQ
Q
-
Δpi ) = 1. 411 g/ ( kW·h) ,误差约为 0. 282 %。
冷却空气对叶片的冷却主要有两种方式 : (1) 以冷 却空气吹向叶片外表面进行冷却 ; (2) 把冷却空气通入 空心叶片内部的专门通道进行冷却 。前者是使空气经 过喷孔喷向轮缘 ,同时经过叶根上的槽孔 、装配间隙来 冷却叶根 ,使叶片及轮缘的温度降低 ,这种冷却方式可 使叶根的截面温度比该处的燃气温度约低 50 ℃～100 ℃;后者把空气引入空心叶片内部 ,可使叶片沿着整个 叶高都得到冷却 ,且可比该处的燃气温度降低 100 ℃ 甚至几百度 。
[ 关键词 ] 燃气轮机 ;燃气透平 ;M701 F ;冷却空气
[ 中图分类号 ] T K471 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]1002 3364 (2006) 10 0054 03
日本三菱公司生产的 M701 F 型燃气轮机 (燃机) 采用 4 级叶片 ,级的平均焓降值较低 ,因而燃气透平热 效率高 。但是 ,在燃气透平入口温度较高的情况下 ,叶 片冷却的难度更大 。静叶环套和动叶顶部的阻气环 , 将高温燃气与外缸隔开 ,形成双层缸结构 ,外缸承载 , 静叶环套形成的内缸受热 ,在内外缸夹层中通冷却空 气 ,夹层具有隔热和充当冷却空气通道的双重功能 。
算结果准确可靠 。 (2) 通过计算若干小扰动产生的能耗偏差 ,可以方
便地求出实际热力系统的总偏差 。 (3) 该方法用于电厂热力系统的热经济性在线检
测 ,其方程容易自动生成 ,且采用热力系统状态参数为 依据 ,可避免以测量主蒸汽量为基础的传统方法引起 的误差 。
2 透平冷却空气 ( TCA) 系统
M701 F 型燃机用 TCA 冷却器来冷却从压气机出 口的空气 ,再经过一台外置过滤器过滤 ,然后送回到燃 气透平的转子中去冷却前 3 级叶轮和动叶片 。这样 , 可以使冷却的效果更好 ,而且可以减少冷却空气的流
π{ 热力发电 ·2006 (10)
图 6 TCA 冷却器结构示意
热力发电 ·2006 (10) πζ
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图 4 第 1 级静叶冷却技术
却和销片冷却 。动叶内部的通道是多通道曲线型的 , 并在通道内设有扰动槽 , 以增强扰动换热 , 即绕流冷 却 ;在动叶进气边同样采用头部喷流冷却和气膜冷却 ; 动叶尾部采用鳍片冷却 。这些冷却技术的综合效应可 以使叶片的金属温度低于主燃气流温度 300 ℃～600 ℃,使金属的温度始终保持在材料允许的强度极限温 度 (约 800 ℃) 以下 。第 1 级动叶的冷却技术如图 5 所 示。
图 1 M701F 型燃气轮机冷却空气系统
经过 TCA 冷却器的冷却空气分成二股 : 一股经 第 1 级轮盘上的径向孔引至第 1 级动叶根部 ,再流入 第 1 级空心动叶内部冷却通道进行冷却后 ,从叶顶和 叶片出气边小孔排至主燃气流中 ;另一股空气经第 1 级轮盘上的轴向孔流至第 2～4 级轮盘之间的空腔 ,经 叶根槽底部的径向孔去冷却第 2～4 级轮缘及叶根 。 这样 ,使每级叶轮的进气侧和出气侧都有冷却空气流 过 ,使燃气透平各级叶轮的表面全部被冷却空气所包 围 ,与燃气完全隔开 ,冷却效果很好 ,使燃气初温在 1 400 ℃的情况下 ,保证燃气透平能够长期安全运行 。 冷却空气流向如图 2 所示 。
pi
N2002130/ 535/ 535 再热机组在 75 %设计工况下 ,
有 2 %的水渗漏进再热器 ,计算煤耗变化 。 按等效焓降法计算得Δbb = 1. 015 g/ ( kW ·h) ;按
小扰动解除法计算得Δbb = 1. 014g/ ( kW ·h) ,误差为 0. 098 %。
两种方 法 在 进 行 热 力 系 统 性 能 分 析 时 是 一 致
由于冷却时燃气透平动叶片中一些通气孔道的直 径很小 ,当冷却空气不清洁时会发生堵塞现象 ,使动叶 片的冷却效果降低 。采用外置过滤器主要是为了滤除 冷却空 气 中 的 尘 粒 , 防 止 尘 粒 堵 塞 动 叶 通 气 小 孔 。 M701 F 型燃气透平 TCA 冷却器出口配置一台叶片型 滤网过滤器 ,该过滤器利用惯性力的原理 ,冷却空气通 过叶片型滤网时流动方向发生改变 ,空气中所含的尘 粒以直线方向分离出来 ,清洁空气转到另一个方向 ,而 含尘粒的空气被引至排气管道 ,与燃机排气一起排出 , 不再堵塞滤网 ,因此滤网进出口之间不需要压差装置 来监视滤网的堵塞 。滤网的工作原理如图 7 所示 。
图 5 第 1 级动叶冷却技术
第 2 级静叶主要采用了气膜冷却 、冲击冷却和销 片冷却 ,第 3 级静叶主要采用了气膜冷却和对流冷却 , 第 4 级静叶则主要采用对流冷却 。
第 2 级动叶主要采用了绕流冷却和销片冷却 ,第 3 级动叶主要采用了气膜冷却和对流冷却 ,第 4 级动 叶则没有进行冷却 。
第 1 级静叶的冷却空气从压气机出口 ,经燃烧室 的火焰筒周围空腔引出 ,流过第 1 级静叶环套 ,再流入 第 1 级空心静叶内部冷却通道 ,冷却静叶后从静叶出 气边小孔排至主燃气流中 。第 2～4 级静叶的冷却空 气分别来自压气机的第 14 、11 、6 级抽气 ,首先进入内 外缸之间的夹层 ,然后引入空心静叶内部冷却通道 ,冷 却静叶后从静叶出气边小孔排至主燃气流中 。
量 。采用天燃气来冷却压缩空气又可以使冷却空气的 热量得到回收 ,机组的热耗率也稍有降低 。
TCA 冷却器的冷却风机能达到在燃机最大运行 条件下的冷却空气容量 ,当热的压缩空气穿过 TCA 冷却器管道时 ,它的温度会从 450 ℃下降到 200 ℃左 右 ,然后回到燃气透平对高温组件进行冷却 。通过监 视 TCA 冷却器冷端的冷却空气温度来确定冷却风机 投运台数 ,使转子的冷却空气温度被控制在允许范围 内 。如果用来冷却转子的冷却空气温度高于 260 ℃以 上就发出报警信号 。一旦燃机达到额定转速 ,由冷却 风机排出的热空气也引入 TCA 冷却器冷却 ,以充分 利用余热 ,天然气温度由 TCA 冷却器上游的温度控 制阀来控制 ,在此过程中 ,从热空气把热量传递给天然 气 ,在 TCA 冷却器中 ,燃气的温度从 32 ℃提高到 210 ℃,然后燃气进入燃烧室中进行燃烧 。图 6 为 TCA 冷 却器结构示意 。
(4) 销片冷却 通过在叶片的出气边有多排针状 筋 (鳍片) 来增大热交换效果 。
(5) 发散冷却 当空心叶片用多孔的透气材料制 作时 ,叶片内部的冷却空气会从叶片表面渗出 ,可带走 大量热量 ,又在叶片表面形成保护气膜 ,故它能达到极 其良好的冷却效果 。
各种冷却技术和冷却效果如图 3 所示 。
源自文库
(3) 气膜冷却 在空心叶片的表面上开有许多排 小孔或缝隙 ,冷却空气从这些小孔或缝隙顺着燃气流 动的方向流出 ,在叶片表面形成一层气膜 ,把叶片表面 与燃气隔开而对叶片起到保护作用 ,减少燃气对叶片 表面的热交换 ,同时又冷却叶片 。与对流冷却相比 ,气 膜冷却的冷却效果更为显著 。冷却空气刚流出缝隙处 的冷却效果最好 ,随着沿叶片表面流动 ,空气由于与燃 气之间的导热及紊流混合作用而被加热 ,气膜脱离叶 片的表面到一定距离后就失去保护作用 ,这时须再开 缝隙来吹入新的冷却空气 。
技术交流
M701 F 型燃气轮机冷却空气系统
黄力森 , 陈红英
(前湾燃机电厂 ,广东 深圳 518054)
[ 摘 要 ] 提高燃气透平进口温度是提高燃气轮机热效率的有效措施 ,但这在很大程度上受到燃气透平 热部件结构强度的限制 ,而采用先进的冷却技术是提高燃气透平进口温度的有效措施之一 。根据实际设 备 ,介绍了日本三菱公司 M701 F 型燃气轮机冷却空气系统的冷却原理和运行方式 。
收稿日期 : 2006207220 作者简介 : 黄力森 (1966 - ) ,男 ,大专 ,一直从事电厂运行工作 ,现任深圳前湾燃机电厂运行值长 ,曾组织并主编《燃气蒸汽联合循环运行规程》
以及相关燃机方面的技术资料 。
πψ 热力发电 ·2006 (10)
技术交流
图 2 冷却空气流向图
1 静叶和动叶的冷却
(1) 对流冷却 当冷却空气和燃气在空心叶片内 外壁面流过时 ,通过冷却空气进行对流传热降低叶片 工作温度 。在空心动叶片出气边中间沿半径方向有一 组大小不同 、型式不同的小孔 ,对流冷却后的冷却空气 即通过动叶上这些小孔排入主燃气流继续做功 。冷却 空气的排出除靠冷却空气本身的压力之外 ,还可以借 助离心力作用被甩出 ,增加了冷却空气的流动速度 ,改 善了冷却效果 。此外 ,这些被甩出的冷却空气以较大 的速度垂直地冲向气缸内壁 ,形成一层防止沿径向间 隙漏气的气封层 ,起到阻止主气流的漏气和潜流的作 用 ,所以这种冷却技术对减小二次流损失有利 。
(2) 冲击冷却 在空心叶片的内部嵌入导管 ,导管 上开有许多小孔 ,冷却空气先流入导管 ,再自导管上的 小孔流出直接向被冷却的叶片内表面喷射进行冷却 , 由于冲击作用使放热系数增大而提高冷却效果 ,故称 冲击冷却 。之后 ,冷却空气沿导管与空心叶片内表面 之间作横向流动进行对流冷却 ,最后从叶片出气边小 孔排出 。在采用冲击冷却时 ,还伴有对流冷却 ,成为一 种综合的冷却技术 。
图 3 各种冷却技术及冷却效果对比
由于 M701 F 型燃机第 1 级静叶和动叶的工作条 件恶劣 ,所以静叶和动叶所采取的冷却技术也最为复 杂 。第 1 级空心静叶采用头部喷流冷却 、冲击冷却 、气 膜冷却和销片冷却 。静叶内部用 3 个带孔的导管将冷 却空气隔开 ,冷却空气通过内外缸之间的夹层引入静 叶 ,从静叶的一端流入空心静叶内部的 3 个导管 ,进入 导管中心的冷却空气通过导管壁的小孔垂直射向空心 静叶内表面 ,利用冲击冷却形成湍流换热 ;静叶出气边 横向布置的鳍片增强了冷却空气与静叶表面的换热效 果 ,在叶片出气边形成气膜冷却和销片冷却 ;沿静叶进 气边及叶片表面小孔喷出的冷却空气同时又环绕叶身 形成气膜冷却 ,同时在各部分还伴有对流冷却 。这样 的冷却效果是很明显的 ,但冷却空气流量相比并没有 明显的增加 。第 1 级静叶的冷却技术如图 4 所示 。
具有一定压力 、温度的冷却空气 ,对燃气透平各级 动 、静叶栅进行冷却后 ,掺入做功主气流 。由于燃气透 平各级冷却通道的阻力和最后掺入主气流处的压力各 有不同 ,因此需选择压气机中不同压力的抽气点来供 应冷却空气 。图 1 所示为 M701 F 型燃气轮机冷却空 气系统 ,燃气透平转动部分是采用从压气机出口抽出 的一股冷却空气 ,通过一台用天然气来冷却压缩空气 的透平冷却空气 ( TCA) 的冷却器 ,再经过一台外置的 过滤器过滤 ,然后送回到燃气透平的转子中去冷却前 3 级的叶轮和动叶片 。
另外 ,冷却空气管还设有手动旁路 ,通过手动旁路 阀能调整燃机 TCA 冷却器的出口温度 。在机组首次 起动或大小修后的起动期间 ,通过该旁路阀能调节冷 却空气的温度到设定值 ,从而确定 TCA 冷却器的旁 路流量 。
(下转第 59 页)
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+τ8η8 ) + ( hzr - hc ) ] 由 hσi = A Tηi , 可求得 (η3 η4 η5 η6 η7 η8 ) = ( 0. 314 19 0. 284 79
的[4] ,由一种方法可以推导出另一种方法 。本文在计 算能耗偏差值时采用近似算法产生的误差 ,是Δbb 越 小 ,误差越少 。小扰动理论计算变工况下热经济性 ,简
洁 、准确 ,与等效焓降法相比 ,其误差不超过 0. 5 %。
4 结 论
(1) 小扰动理论可用于分析除汽轮机通流部分以 外的热力系统及辅助设备变化对热经济性的影响 ,计
0. 257 48 0. 198 84 0. 168 01 0. 099 31) 循环吸热量变化为ΔQ =αps ( hzr - hct ) , 式中 hct =
hw4 + 12τb ;
由以上小扰动理论计算公式
,得 Δbb
=
bb
(ΔQ
Q
-
Δpi ) = 1. 411 g/ ( kW·h) ,误差约为 0. 282 %。
冷却空气对叶片的冷却主要有两种方式 : (1) 以冷 却空气吹向叶片外表面进行冷却 ; (2) 把冷却空气通入 空心叶片内部的专门通道进行冷却 。前者是使空气经 过喷孔喷向轮缘 ,同时经过叶根上的槽孔 、装配间隙来 冷却叶根 ,使叶片及轮缘的温度降低 ,这种冷却方式可 使叶根的截面温度比该处的燃气温度约低 50 ℃～100 ℃;后者把空气引入空心叶片内部 ,可使叶片沿着整个 叶高都得到冷却 ,且可比该处的燃气温度降低 100 ℃ 甚至几百度 。
[ 关键词 ] 燃气轮机 ;燃气透平 ;M701 F ;冷却空气
[ 中图分类号 ] T K471 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]1002 3364 (2006) 10 0054 03
日本三菱公司生产的 M701 F 型燃气轮机 (燃机) 采用 4 级叶片 ,级的平均焓降值较低 ,因而燃气透平热 效率高 。但是 ,在燃气透平入口温度较高的情况下 ,叶 片冷却的难度更大 。静叶环套和动叶顶部的阻气环 , 将高温燃气与外缸隔开 ,形成双层缸结构 ,外缸承载 , 静叶环套形成的内缸受热 ,在内外缸夹层中通冷却空 气 ,夹层具有隔热和充当冷却空气通道的双重功能 。
算结果准确可靠 。 (2) 通过计算若干小扰动产生的能耗偏差 ,可以方
便地求出实际热力系统的总偏差 。 (3) 该方法用于电厂热力系统的热经济性在线检
测 ,其方程容易自动生成 ,且采用热力系统状态参数为 依据 ,可避免以测量主蒸汽量为基础的传统方法引起 的误差 。
2 透平冷却空气 ( TCA) 系统
M701 F 型燃机用 TCA 冷却器来冷却从压气机出 口的空气 ,再经过一台外置过滤器过滤 ,然后送回到燃 气透平的转子中去冷却前 3 级叶轮和动叶片 。这样 , 可以使冷却的效果更好 ,而且可以减少冷却空气的流
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