GE 9F燃机励磁系统原理图

9F燃机联合循环控制系统优化技术方案

附件：中国华电集团公司科技项目技术方案项目名称：9F燃机联合循环控制系统优化申请单位：杭州华电半山发电有限公司起止时间：2007年4月－2008年4月项目负责人:李勇辉通信地址: 浙江省杭州市拱北拱康路200号邮政编码：310015联系电话：（0571）85272105传真：（0571）85272104申请日期：2006年11月《9F燃机联合循环控制系统优化》技术方案一、目的和意义燃气轮机机组数量在我国呈快速发展的趋势，华电集团公司内部已安装近10套9FA 级燃机机组。

根据GE的初始设计，联合循环燃机主机岛部分的燃机和汽机由MARK VI 控制，可实现自启停功能；但HRSG及辅助系统在第三方DCS侧控制，二控制系统间协调性待完善，特别在开停机过程中运行人员手动干预点过多，不但影响启停速度，而且增加了出现误操作的可能。

从目前各燃机电厂运行情况看，机组运行方式有一定共性：1．燃机主要作为调峰机组，负荷变化大，运行工况不稳定；2．受天然气气量和电网影响，机组大部分时间无法满负荷运行；GE提供的控制方式特别是汽轮机和HRSG的控制都是针对机组长期运行于基本负荷来设计的，因此原有控制方式不能很好的适应现有的运行方式；3．机组日开夜停；如果不缩短机组启停时间，势必影响发电企业的经济性。

所以进行燃机联合循环机组控制系统优化的研究是必要而且迫切的。

本项目将在在理论计算的基础上综合考虑现场数据，结合GE公司资料、国外参考文献，并在有条件的情况下进行必要的试验，项目先期完成辅机系统的小顺控，然后完善MK6与DCS的控制逻辑，增加控制系统之间的联系信号，构架全站大顺控，最终实现燃机一键（或分几个步骤）自动启停，提高启停机的速度和安全性，规范操作，实现自动控制系统的优化。

本项目虽以半山电厂的三套9FA燃机单轴联合循环机组为主要研究对象，但是，其研究成果不仅可以应用于其它9FA单轴联合循环机组，同时对其它9FA级多轴GTCC机组以及其他同类型的机组也有一定的指导意义。

励磁系统工作原理 ppt课件

励磁系统工作原理
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UNITROL 5000调节器可根据电厂或电网的需要实现PID 或恒无功或恒功率因数调节及PSS稳定控制。自并励系统在发电机无电压输出或电压低于5%空载额定电压时可控硅整流桥不工作即无整流电压输出。此时起励装置借助于厂用 220V交流电经整流二极管、接触器、限流电阻送入发电机转子绕组中，起励电压可用软件参数设定，一般建立发电机的端电压不超过5%空载额定.在起励阶段，AVR测量到发电机电压达到预先设定的某一个值，就即刻自行切换到AVR控制，即起励装置的输出自行断开,由AVR控制可控硅整流桥输出保持着发电机电压达到预设值。如果采用零起升压，在上述过程中AVR会继续升压，一直升至发电机电压额定值 20KV。(基本过程:起励-切换-自动升压-自动停在设定的电压值)。
1、发电机功率因数、电压、无功及励磁电流、励磁电压指示正常且稳定。 2、励磁操作界面没有运行限制器动作告警。 3、工作调节器的设定点没有达到限制值。 4、励磁系统投入自动位置，未发生自动切换现象，通道间平衡，切换准备就绪。 5、调节器无异常声音，调节器柜没有任何报警，各仪表指示正常。 6、整流柜各冷却系统工作正常，空调运行正常，空气进出风口无杂物堵塞,励磁间温度控制在30度左右。 7、整流柜均流正常，均流偏差不大于10％。
励磁系统工作原理
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9、AVR控制柜、整流柜就地显示无红灯告警。 10、运行及维护人员定期检查励磁小间温度和记录励磁就地面板运行数据。 11、无异常干扰,移动电话及对讲机等无线收发设备应远离励磁系统控制小间。 12、机组正常运行中有特殊工作时，AVR柜门可打开外，其他任何柜门严禁打开。 13、当励磁系统出现告警信号和异常运行情况，应及时告知设备维护人员。 14、励磁柜无非正常运行的噪音。 15、励磁系统运行中的投切，参照励磁系统运行相关切换要求执行。

GE9FB燃机的启动过程介绍

（2）整流桥。整流桥将隔离变次级输出的两组三相电整流成直流电，并通过多脉冲触发 SCR模块，使输出的直流电压、电流根据系统要求，从零到额定值发生线性变化。
(3)直流电抗器是一个空心电感器，电感的作用是使整流桥出来的脉动直流经过电感存贮和释放后更平稳、稳定。

（4）逆变桥。逆变桥主要是对整流桥输出的直流电经进行逆变，形成120°角差的交流电，通过多脉冲触发SCR管的开关，得到三相近似正弦波的电流，用于驱动同步电机。（5）输出切换装置。燃气轮机起动时首先要把发电机转为同步电机使用，起动结束则再转为发电机使用。（6）控制系统。LS2100与外部的通信和控制是通过高速以太网来实现的；对SCR模块的触发是通过内部光纤来实现的，主要是按照规定的程序、要求及实时测量的参数来给SCR（整流和逆变）模块发出合适的触发脉冲。

加速：在燃气轮机暖机周期结束时，见图 8-20 中的 F 点， Mark VI 将 LCI 速度设置点设置到 100 % 转速。LCI 跟踪电流与转速的关系曲线，经预定的程序由起动控制控制机组加速。燃气轮机闭环加速控制将限制机组过快的加速。在大约 81 % 转速时，见图 8-20中的 G 点，LCI 电流按电流与速度关系曲线规定递减。 LCI 退出运行：在大约 90% 转速时，LCI 、励磁系统与发电机端子断开，LCI 退出，LCI 的电动隔离闸刀断开，发电机中性点接地开关合上燃气轮机继续加速到 100% 速度。起励：当机组转速达到 14HF（约 98%转速）时，励磁系统再次投入，励磁系统转为自动模式，发电机起励，等待并网

发电机转子初始位置的测量原理: 燃机发电机作为同步发电机启动时，转子的初始位置必须在LCI启动前的瞬间测定，以使控制系统确定最先被触发导通的晶闸管，使转子获得最大的电磁启动转矩。不同的厂家，采用不同的原理测量转子初始位置，LCI采用的转子初始位置测量原理也不相同，三菱采用的是转子位置传感器的方法，而其他厂家如 ABB大多采用电气测角推算的办法。两种方法介绍如下：

图解发电机励磁原理课件

E=4.44fNΦ
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
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励磁的基本任务
Governor调速
Frequency（f） Active Power（P）
功角δ
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
Excitation励磁
高起始励磁系统
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三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调辅助整流柜（功率柜）直流灭磁灭磁
节控制制动整流柜
开关柜电阻柜
器柜
（柔性制动）
学习交S流1PP0T 1
S106+S107
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直流励磁机系统（开关励磁）
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
发电机励磁系统原理（1）
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水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮机、发电机定子、转子、励磁系统
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水轮发电厂转子
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n=60f/P 励磁绕组（d轴）阻尼绕组（d轴、 q轴）
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励磁的基本概念
什么是励磁？
场B
4.44:有效值系数
I2＝0.816Id
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三相全控桥实际电路波形
因电感引起换弧角带来的过电压尖峰，逆变颠覆
实际电路器件介绍：快熔、阻容、分流器、表记、均流、开关、脉冲变等
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燃机本体结构及系统部分主要包括GE ppt课件

燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
该机组也是整体式单轴结构形式，与9E型燃气轮机基本上相似，但也有以下一些区别：
（1）在改善整个转子的刚性以后，改为两个轴承的支承方案，两个轴承分别位于压气机和燃气透平转子两端，这样可以使燃气轮机总体结构最简单。
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。
燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
该机组的结构特点是：
（1）整体式单轴结构型式，即压气机、燃烧室和燃气透平，包括压气机进气机闸和燃气透平的排气扩压机闸，彼此连接成为一个整体安装在同一个底座上。一些辅助设备，诸如润滑油系统、冷却水系统、燃料系统、启动系统、传动齿轮箱等也都安装在底座上。这样可以节省现场的安装时间和机组设备的运输费用。
GE燃机MS9E&9F燃机本体结构及主要系统介绍
燃机本体结构及系统部分主要包括 GE
一、概述
GE公司的工业型燃气轮机是于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4800hp的工业型燃气轮机于1984年制成，用作机车的牵引动力，此后，功率增至5000hp，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。

9F燃气轮机本体结构详细介绍55页PPT

（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图所示。
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非常小的微滴。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，为达到此目的，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。
（3）压气机级数增为18级，防喘放气口改到第9级和第13级后，压比由12.3增至15.4，空气流量由403.7kg/s增为623.7kg.s。压气机的静叶和动叶均采用C450和403+C6不锈钢制造，前几级叶片还喷涂GECC1号防腐涂层。
（4）燃烧室改用干式预混低污染排放型结构式。配置18个DLN火焰筒。 4个紫外线式火焰探测器，#15、#16、#17、#18燃烧室上各一个。两个电极高压火花塞，#2、#3燃烧室各一个。每个火焰筒配有5个喷嘴，可燃用天然气，轻油。不能烧重油。
（2）MS9001FA
MS9001FA机组烧燃油时使用雾化空气。雾化空气系统提供带有一定压力的空气，通过燃油喷嘴中的附加孔板，直接撞击燃油使之雾化后进入燃烧室。高速雾化空气将燃油削减成小液滴使之混合良好，燃烧更完全，显著地提高效率，减少排向大气中乏气的燃烧颗粒排放。
除了给燃油提供雾化，雾化空气系统还提供清吹空气，用于燃气运行时燃油管线吹扫和燃油运行时主燃气环管的吹扫。
供应雾化空气时，雾化空气进口电动门打开，压缩机出口压力为CPD 的1.46倍，仅供应清吹用空气时，电动阀关闭，空气走旁路，压缩机出压缩机出口压力为CPD的1.15倍。

9f级大型燃气轮机料供应系统23

气相色谱分析仪用于分析管道中输送的天然气成份，从而计算天然气的可压缩程度或天然气的可发热程度。我厂的色谱分析仪选用Daniel的DanalyzerTM在线式气相色谱分析仪，它主要由采样系统(570)和控制器 (2350)两个部分组成，其功能主要是提供天然气的热值分析，相对密度和气体组分数据给流量计算机进行热量计算和压缩因子计算，从而得到天然气的能量
气相色谱分析仪功能框图
注： ① 可选装的调制解调器卡可以安装在控制器的内部 ② 在危险环境中不可以使用本地打印机 ③ 可选择采用2251型包装
可以选装的19英寸托架安装的 2350型控制器
本地打印机
氦气载体气
校正气体分析仪可选用的防爆 2350 型控制器工艺
远程打印机主机或者PC机可以选用的设备
过滤系统来
燃料气前置模块处理单元
为适应燃气轮机运行的启动、加速和加载的全部要求，气体燃料供应系统应当按恰当的压力、温度向燃机输送气体燃料，前述已经对调压系统做了详细说明，而温度的控制主要在燃料气前置处理模块即燃气调节和加热系统实现。燃气调节和加热系统的主要部件包括两只凝聚过滤器（F/S-1，2），一台电启动加热器（23FH-5），一台管壳型性能加热器（HX4220-1和2）和一台终端过滤器。所有部件都具备排放管线，排放到一只排放液收集槽。
2、过滤系统
过滤系统由一台美国ANDERSON公司生产的旋风分离器，两台互为备用的凝聚式过滤器，一台水凝槽，自动疏液系统及相应的管道阀门组成。经过计量之后的天然气进入过滤系统，首先进入旋风分离器，旋风分离器可100%除去5um及以上的固体颗粒，并可100%除去8um的液滴，以确保下游设备的安全。
结束语

9E燃机结构与原理ppt课件

2.什么是压缩比、燃气轮机循环比功、燃气轮机循环效率、标准额定功率？
3.理想简单燃气轮机循环由哪些过程组成？画出理想简单燃气轮机循环装置简图，工质压力、温度变化简图及温－熵图（T-s图）。
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实际简单燃气轮机循环
（3）压力损失
进气压力损失：进气压力损失系数：进气压力保持系数：燃烧室压力损失燃烧室压力损失系数：燃烧室压力保持系数：排气压力损失：排气压力损失系数：排气压力保持系数：保持系数：压力损失使压比减小。
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实际简单燃气轮机循环（4）工质流量的差别
结论：在燃气轮机中f值一般不超过0.02， μcl大约为0.04－0.12，因此进入透平的
一、燃气轮机的组成
燃气轮机（Gas Turbine）主要由压气机（Compressor）
燃烧室（Comburstion）燃气透平（Turbine）三大部分组成。
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压气机
2
燃烧
室
3
透平
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燃气轮机的组成和任务
二、燃气轮机的任务燃气轮机是以空气和燃气作为工作介质
（即工质）将其热能转换为机械能的高速旋转式动力机械。其任务就是将燃料的化学能转变为燃气的热能，又将燃气的热能部分转变成旋转机械能。燃气轮机及其外负荷通称为燃气轮机装置或燃气轮机机组。外负荷（压气机（升压站）、船舶飞机（螺旋桨）、车辆飞机（发动机）及发电机等）。
比功是航空燃气轮机的重要性能指标。
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概述
地面电站燃气轮机对装置的重量没有严格要求，因此对比功不做特别的限制，而将燃气轮机发电装置的输出电功率作为主要的性能指标。
四、单机功率
（1）标准额定功率标准额定功率是指在ISO工况下（环境温度15，海平面高度，