9E燃机燃烧系统简介
9E燃机讲义第二讲
9E燃机讲义
第二讲 燃机暖冰
传动齿轮和VIGV的控制布置
• 联焰管：
• 全部十四个燃烧室通过联焰管相互连接。这 些联焰管使火焰从点燃的燃烧室蔓延到未点 • 燃的燃烧室。
燃烧室详图以及流程图
• 1.4.3.火花塞及火焰检测器 • 火花塞： • 燃烧室的火焰是通过安装在燃烧室外壳(十一号 和十二号)的两个高压电火花塞放电来点 • 燃的。 • 这种火花塞通过点火变压器接收能量，在点火 时，一个或两个火花塞产生的火花点燃各 • 自燃烧室里的气体燃料，被点燃的气流通过连 接相邻燃烧室反应区的联焰管交叉点燃其他的 • 燃烧室。
火花塞点火器
• 火焰检测器： • 在起动过程中，检测火焰的出现和消失并将信号传输到控制系统是 很关键的。因此在四 • 个燃烧室上（十四号，一号，二号和三号）安装了由八个传感器组 成的火焰监控系统以及安 • 装在透平控制盘上的电子放大器。 • 由紫外线火焰传感器组成的火焰检测器包含一个充气探测器。这个 火焰传感探测器里的 • 气体对于碳氢化合物火焰发出的紫外线放射很敏感。由放大器提供 的一个直流电压覆盖至探 • 测器终端.火焰出现时,探测器里的气体离子允许连接,激活电路里的 电子输出火焰信号.相反的, • 没有火焰的时候会输出相反的信号”没有火焰”. • 火焰产生以后,如果传感器定义火焰损失(或缺少)的电压被复位,会向 燃机电子控制线路 • 的继电器面板发出信号,透平点火跳机回路,起动装置回路等的辅助 继电器会使机组停机.报警器会显示点火失败或熄火.如果只有一个 火焰检测器探测到熄火信号,控制回路在这种情况下 • 仅仅报警. • 关于火焰探测器的更多信息,见燃气轮机控制和保护系统.
9E燃机系统说明
MS9001E燃气轮机的管道系统第一节滑油系统一、概述润滑油系统为燃机和发电机的轴承提供冷却的、洁净的润滑油。
燃机、发电机、变扭器和辅助齿轮箱所需的滑油都来自共同的滑油系统。
该系统包括一个主滑油泵、一个与主滑油泵相同容量的由交流马达驱动的辅助滑油泵、一个直流应急油泵、一个有冷油器的油箱、轴承前端压力调节器和一个压力释放阀。
在燃机正常运行时，滑油是由连接在辅助齿轮箱上的主滑油泵来提供的，在启动、停机和冷却过程中由交流滑油泵提供，或者在某些情况下交流泵退出备用时，由应急滑油泵来提供滑油。
这些泵安装在滑油箱的上部。
温度和压力开关和压力表用于控制、显示和保护滑油系统。
二、系统设备88QA-1：辅助滑油泵电机90KW/2960RPM/400V88QE-1：紧急滑油泵电机7.5KW/1750RPM/125V DC23QA-1：88QA电机加热器润滑油箱: 容量: 3300GAL(12491升)71QH-1：滑油油位高报警报警：10IN/返回：12IN71QL-1：滑油油位低报警报警：17IN/返回：16INLT_0T-1A：滑油箱内低油温电阻式测点LT_0T-2A：滑油箱内正常油温电阻式测点23QT-1，2：滑油箱内部加热器VR1：主滑油泵出口减压阀100+2/-0PSIG（6.9BARG）63QQ-8：变扭器调节滤网压差大报警报警：21.75PSIG(1.5BAR)63QA-2：滑油压力低启动88QA动作：40.6±1PSIG(2.8BAR) /返回：45±2PSIG(3.1BAR) 96QA-2：VPR2阀出口滑油压力变送器VPR2-1：轴承进油压力调节阀设定：25±2PSIG(1.73BAR)63QQ-1：主滑油滤压差大报警动作：15±1PSIG(1.035BAR)/返回：12.7±3PSIG(0.88BAR) LT_TH-1A，1B，2A，2B，3A，3B：轴承滑油母管热电偶式测点LT_BT1D-1A，1B：推力瓦回油温度LT_B1D-1A，1B：#1瓦回油温度LT_B2D-1A，1B：#2瓦回油温度LT_B3D-1A，1B：#3瓦回油温度LT_G1D-1A，1B：#4瓦回油温度（发电机#1瓦）LT_G2D-1A，1B：#5瓦回油温度（发电机#2瓦）63QT-2A：发电机侧滑油压力低测点动作：8±3PSIG(0.552BAR)/返回：9±0.5PSIG(0.621BAR) 96QT-2A：发电机侧滑油压力变送器三、马达的投入和退出1.88QA的投入与退出1.1自动控制电源开关在工作位,电源指示灯亮,操作选择把手应在“AUTO”位.1.2启停情况开机过程中：透平转速≥95% 退出停机过程中：透平转速≤94% 投入保护启：以下任一条件满足时，88QA保护启动。
9E燃机火灾保护系统详述及相关保护逻辑
火灾保护系统（1）慨述高压CO2灭火系统是9E燃机一个十分重要的保护系统。
特别是在辅机间、轮机间及负荷间中，由于运行时仓室内温度很高，一旦有滑油、燃油（或气体燃料）的泄漏，很容易发生火灾。
发生火灾后，如不能及时扑灭，将使机组受到严重的破坏。
因此，使高压CO2灭火系统始终处于良好的备用状态，详细掌握这一系统的情况，进行严格的检查和维护是每一个运行人员必尽的职责。
高压CO2灭火系统随燃气轮机机组一起供货。
该系统的设计思想是：一旦在仓室内发生火灾，该系统立即释放CO2气体，同时关闭仓室的通风口，使CO2气体充放在仓室中，将仓室内氧气的含量从大气的正常含量21％减少到15％以下，这样的氧气浓度不足以维持燃油或滑油的燃烧，从而达到灭火的目的。
另外，考虑到暴露在高温金属中的可燃物质在灭火后的再次复燃的可能性，该系统提供有后续的CO2排放系统，可使CO2浓度保持在熄火浓度达40或60分钟之久，从而把再次起火的可能性减小到最低程度。
（2）系统的组成A: 火灾探头：跟据机组仓室运行温度的不同，按CO2火灾保护将燃机化分为两个域（ZONE 1、ZONE 2）,其中辅机间和轮机间属ZONE 1域，负荷间属ZONE 2 域。
在ZONE 1中又分为两个区（AREA 1、AREA 2）,其中辅机间属AREA 1区，轮机间属AREA 2区。
在辅机间内（AREA 1）安装有两组四个温感的火灾探头：45FA1A,45FA1B及45FA2A,45FA2B;在轮机间内（AREA 2）安装有三组六个温感的火灾探头：45FT1A,45FT1B及45FT2A,45FT2B及45FT3A,45FT3B;在负荷间（ZONE 2）安装有两组四个温感的火灾探头:45FT8A,45FT8B 及45FT9A,45FT9B;B: CO2气瓶：燃机CO2灭火气瓶供布置有70个;其中:用于ZONE 1喷射的有57个气瓶。
在这57个气瓶中有12个气瓶为初始（快速）释放气瓶，它能启动迅速灭火的作用，其喷管管径为50mm，在1分中之内能将仓室中CO2的浓度提高至34％以上的体积浓度;其他45个气瓶为长时（慢速）释放气瓶，它的作用是维持仓室内的CO2浓度，使氧气含量保持在15％以下达40分钟之久，其喷射管径为20mm,保证仓室内不复燃。
9E.03(原9E)燃机—灵活合适的性能
9E.03（原9E）燃机—灵活合适的性能自从1978年引入以来，9E.03燃机在发电和工业应用中已累计了超过3千万小时的运行业绩，9E.03燃机的使用场合通常都是在极为恶劣的环境中—从沙漠干热型气候到热带潮湿型气候、或者是极地寒冷型气候。
有超过7百多台的业绩。
9E.03燃机历经多次性能改进，目前出力达131MW。
在209E.03联合循环中，出力可达393MW，效率超过52%；在109E.03联合循环中，出力可达195MW，效率超过52.0%。
对于一些想要得到额外的性能改进的用户，GE 的可提供可供用户选择的性能改进包，可使简单循环的出力提高2.1%，同时热耗率可降低1.7%。
GE的干式低氮燃烧系统（DLN）也有在9E.03燃机上应用，可以使NOx排放控制在15ppm 以内（Dry Low NO x），如果使用干式低氮燃烧系统（Ultra Low NO x），NOx排放可以低至5ppm 以内。
9E.03燃机燃料适应性灵活，包括天然气、轻油、重油、石脑油、原油、渣油—它可以再带负荷时在线从一种燃料切换到另一种燃料。
它还可以燃烧多种中、低热值的合成气，包括炼油、钢铁行业产生的合成气。
9E.03燃机是一种快速发电解决方案，也适合于整体气化联合循环（IGCC），以及机械驱动等场合。
它可靠、初投资低、设计紧凑布置灵活—并且易于分期建设而增加发电出力。
9E.03燃机简单循环性能9E.03燃机主要特点17级轴流压气机，带进气可调导叶（IGV），压比为12.6:1。
压气机转子每一级有独立的轮盘，各轮盘间由螺栓拉紧连接在一起。
●3级透平，每一级有独立的轮盘，各轮盘间由螺栓拉杆连接在一起。
●整个转子由三个轴承支撑。
●燃机透平及压气机为水平中分面法兰连接，易于拆装。
●14支环管燃烧器，安装于压气机排气缸上。
●功率输出轴在热端，燃机为径向侧排气。
●燃机额定转速为3,000rpm，可直接驱动50Hz发电机。
9E燃机系统介绍
以下的资料来自燃机论坛的燃机人的帖子，在此对他表示感谢9E燃机的启动燃机的启动涉及一些相关启动装置。
我厂9E燃机的启动装置主要包括启动电机88CR,盘车电机88TG,液力变扭器，液力变扭器导叶调整电机88TM,辅助齿轮箱，充油式半柔性联轴器等辅机。
盘车电机与启动电机之间，通过柔性联轴器相联，启动电机与液力变扭器之间，液力变扭器与辅助齿轮箱之间是通过靠背轮螺栓相连（刚性连轴器），辅助齿轮箱与燃机大轴（压气机）是通过充油式半柔性联轴器相联。
启动电机带动燃机启动，当燃机的进气流量达点火需求后，燃机点火完成（经一分钟的轻吹过程），燃机点火后继续升速，当燃机转速达自持转速后，启动电机停运，其间，液力变扭器导叶角度也按要求不断调整（通过88TM)实现。
脱扣后，燃机转速在透平的带动下不断上升，直至FSNL(FULL SPEED NO LOAD).9E燃机停机及冷机•正常停机—（NORMAL SHUTDOWN)，它是油运行人员手动放出停机命令或由于机械或调节问题而不需紧急停机，由保护装置发出自动停机命令（L94AX);对于我厂9E燃机，自动停机将出现在下面几种情况：燃机大轴启动故障（L48CR);液力变扭器故障（ L94TC);顶轴油泵故障（L94QB);雾化空气温度高（L94AAZ);发电机温度高高或故障（L94GHT);轻油温度低（L26FDLZ-ALM);某一组振动传感器故障（L39VD2);发电机电器故障（L86NX);负荷通道温度TTIB1高（L94LTH);滑油母管温度热电偶（LTTH1,LTTH2,LTTH3）三个中有两个故障（L94LTTH）;等。
•紧急停机—（EMERGENCY SHUTDOWN）.通常，我们称之为跳闸。
它是通过运行人员按下紧急停机按钮或在某些较为严重的故障情况下，由保护装置动作来实现机组跳闸。
燃机故障跳闸的情况较多，主要从：振动保护，燃烧检测（分散度，排气温度），超温，超速，熄火，滑油压力，滑油温度，进气压降，燃油截止阀前压力等方面来实现。
9E燃机电厂燃烧模式分析与管理
9E燃机电厂燃烧模式分析与管理发布时间：2023-02-28T03:34:31.772Z 来源：《中国电业与能源》2022年10月19期作者：曹政[导读] 燃气轮机是燃气电站运行系统的重要组成部分之一，其运行稳定性将直接妨碍电站运行的稳定性，曹政大唐泰州热电有限责任公司江苏泰州市 225500摘要：燃气轮机是燃气电站运行系统的重要组成部分之一，其运行稳定性将直接妨碍电站运行的稳定性，甚至对电站运行的可靠性造成直接影响。
因此需要加强研究电厂中9E燃气轮机的燃烧模式。
主要目的是探讨电厂9E燃气轮机的燃烧原理，分析其燃烧模式改变和切换的过程，提出一种可行的燃烧模式管理方法，避免燃烧模式切换的失效。
本文简要分析了燃气轮机9E的技术特点和燃气轮机电站9E的燃烧方式，并对燃气轮机电站9E的燃烧方式切换和防控管理方法进行了深入探讨。
关键词：9E燃机；电厂；燃烧模式；分析；管理引言在电厂运行中，为了减少氮氧化物排放，燃气轮机制造商一般采取向燃烧区注水或注蒸汽等措施。
但是，这种方法会对燃气轮机的性能和维护间隔造成严重影响，并且会提高空气污染物，例如CO和UHC。
鉴于这些原因，燃气轮机制造商一直在研究其他类型减少氮氧化物排放的控制技术。
例如，目前普遍作用的干式低氮氧化物（DLN）技术在预混燃烧时控制燃料与空气的混合比，使燃烧火焰的表面温度低于扩散燃烧的理论燃烧温度，从而对氮氧化物的浓度进行控制。
为了充分发挥9E燃气轮机的作用，需要对电厂9E燃气轮机的燃烧方式进行分析，参照燃烧过程对燃烧方式进行自动切换，但发展到一定程度后，仍然存在燃烧方式失效的风险。
因此，有必要增强9E燃机燃烧运行的管理，进一步提升9E燃机燃烧运行效果，发挥良好的防控作用。
1. 9E燃机的技术特征9E燃气轮机是GE开发的E级汽轮机产品。
在原有9E.03机组原理的基础上更进一步增加了F级燃气轮机技术，进一步提高了燃气轮机产品的综合性能。
参照9E燃机产品结构分析，9E燃机保持了目前大多数9E.03产品的机型结构，采取使用17级叶片，设计压力为13.1，进一步降低了研发成本，提升了整机结构循环，有效避免机组调整影响整机热系统。
9E燃机系统培训演示稿
第一个为单向的定排量泵，第二个双 向的定排量泵。
k. 电气马达（electric motor）:
M
l. 仪表及附件（instruments and accessories）:
9E燃机性能型号参数
PG9171E型燃机 燃机基本负荷下主要性能参数 (标况下：A.T：15℃ A.P：1013kpa R.H：60%) • 额定转速：3000RPM—50Hz; • 进气流量：1450T/H 排气流量：1481T/H • 燃油流量：31T/H • 压比 ：12.3 • 透平前温（T3)：1124℃ 排气温度（T4)：538℃ • 额定出力：123.4MW • 热效率 ：33.55％(简单循环) • 热耗率 ：10730KJ/KWH
燃气轮机功能及描述
燃烧室（加热系统）：14个分管回流式燃烧 室，各燃烧室之间由联焰管相联。燃烧室的作 用是为压气机压缩后的高温（350℃左右）高压 （11BARG左右）空气提供一个稳定燃烧的场所, 燃烧后，增加工质的焓，提高工质的做功能力。 压气机的排气中，参与燃烧的空气为一小 部分的，约占总压气机量的20%-30%，大部分作 为冷却，掺混空气。满足透平叶片材质的长期 运行的安全热疲劳温度（1200℃左右）。
A. 管道上的图形符号： a. 管道跨越，不连接：
lines crossing
b. 管道连接：
lines joining
c. 其他图例：
上面管道表示为压力气体管道，下面为压力液体管道
orifices－节流孔
plugged port 堵头
带斜向上45度箭头的表示此部件是可 调的或者是可变的。上面的图例分别表示的 是可调整弹性系数的弹簧；可改变孔径的节 流孔；变排量的泵。
C. 数字和字母组合举例： —63QA: 滑油压力报警开关。动作产生一 个滑油压力低的报警； —63QT: 滑油压力跳闸开关。动作导致燃 机跳闸，因滑油压力过低； —26QT: 滑油温度高跳闸开关。动作导致 燃机跳闸，因滑油温度过高； —33CB: 压气机放气阀（防喘阀）位置开 关。 —71QH: 滑油液位高开关。 —88QA: 辅助滑油泵电机； —20CB: 压气机放气阀（防喘阀）电磁阀。 等等……
9E燃机进气加热系统的控制浅析
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图 ２ 压气机通用特性曲线
减小 ＩＧＶ 角度，降低空气 ／ 燃料比，能够有效提高燃烧温
度，但是 ＩＧＶ 开度减小，进气流量减小，会使压气机的喘振裕
度减小，运行风险增加。 投入进气加热系统，提高进气温度，
增加了燃机的喘振裕度，拓宽了燃机稳定燃烧的负荷区间，
以及可以使燃机在更小的 ＩＧＶ 开度下保证运行稳定。
三、 进气加热控制分析
根据 Ｍａｒｋ Ｖｉｅ 控制逻辑，９Ｅ 燃机 ＩＢＨ 调节阀开度基准
有 两 个， 分 别 为 ＣＳＲＤＬＮＸ （ 向 下 扩 展 的 ＤＬＮ 基 准 ） 和
图 ６ ＩＢＨ 故障逻辑
图 ６ 显示的是进气加热故障逻辑，燃机在转速大于 １４ＨＳ 后，以下两种情况会出现进气加热故障：
１． ＩＢＨ 调 节 阀 反 馈 跟 指 令 偏 差 大 于 １５％ ， 且 持 续 １５ｓ 以上。
Ｐ 和进口流量 Ｇ 不变的情况下，提高进口温度 Ｔ 可以使相似 转速下降以及相似流量增加，同时压比也会下降，则燃机运 行工况点由 Ｂ 变为 Ｃ，运行工况点远离了喘振边界。
图 １ ＩＢＨ 系统组成
燃机 ＤＬＮ１．０ 燃烧器只有在预混稳定模式下才能实现低 ＮＯｘ 排放，稳定的预混燃烧需要足够的燃烧温度，９Ｅ 燃机燃 烧基准温度 ＴＴＲＦ１ 预混稳定模式退出设定点为 １９２０℉，在 燃机低负荷运行时，为尽快进入预混稳定燃烧模式，需要提 高 ＴＴＲＦ１ 值。
ＣＳＲＰＲＸ（ 压气机运行限制基准） ，开度指令 ｃｓｒｉｈｏｕｔ 选取两个
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燃机燃烧系统简介
一概述
压气机出口的高压空气流入过渡段的周围，然后进入包围14个火焰筒的环形空间，空气通过小孔、火焰筒上的冷却空气槽和其他控制燃烧过程的小孔进入燃烧室供给每个燃烧室的燃料通过喷嘴与燃烧室内一定量的燃烧空气混合，在燃烧室燃烧产生的燃气用于驱动透平。
二基本组成
14个火焰筒过渡段导流衬套联焰管燃料喷嘴
2个可回缩式火花塞 4个紫外线火焰探测器
结构型式为分管回流
三火焰筒
压气机排气在导流衬套导流下，沿火焰筒外部从前端流入，部分空气通过火焰筒罩壳孔和旋流板从前部流入且进入火焰筒的反应区。
反应区的高温燃气通过热掺混区，然后进入掺混区与其他的空气混合。
掺混区的计量孔允许适量空气进入，将燃气冷却到所希望的温度。
沿火焰筒长度方向分布的环形槽，其作用是为冷却火焰筒壁提供空气膜，而火焰筒的罩壳是由其上的鱼鳞片冷却的。
1 火焰筒空气的划分：
燃烧空气（一次空气）掺混空气（二次空气）冷却空气
2 火焰筒的工作特点：
高温高速高燃烧强度高过量空气系数（4-5左右）
四过渡段：
过渡段将火焰筒的高温燃气直接导入透平喷嘴
过渡段侧面密封过渡段浮动密封
五燃料喷嘴（双燃料）：
每一火焰筒内都配置有燃油喷嘴，燃油喷嘴将等量的燃料喷入火焰筒；
液体燃料通过高压空气雾化后进入燃烧区；
气体燃料通过位于旋流器内边的计量孔直接进入每一火焰筒。
天然气和液体燃料在双燃料设计的燃机中可以同时燃烧，每种燃料的百分比由运行人员和控制系统决定。
1 双燃料喷嘴组成（从外到内）：
旋流器雾化空气锥雾化空气环过渡件外壳
2 气体燃料的燃烧：
气体燃料燃烧空气雾化空气（少量）
3 燃料喷嘴检查与试验：
燃料喷嘴过渡件壁厚检查燃料喷嘴雾化空气锥壁厚检查
燃料喷嘴试验流量检查
流量分布均匀度检查雾化角度检查泄露检查
六火花塞
燃机点火是通过两个15000V可伸缩电极的火花塞放电来实现的。
点火时，一个或两个火花塞的火花使燃烧室点燃，余下的火焰筒通过联焰管点燃。
随着燃机转子转速和空气流量增加，火焰筒内的压力也随之提高，导致火花塞回缩离开反应区。
数量：2个
分布：#13和#14火焰筒
型式：自回缩式
七火焰探测器
4个火焰探测器安装在4个不同的火焰筒内。
火焰探测器由一小充气管组成，充气管内有两个相离很近的电极。
内置电源的电气模块为两电极提供高压直流电源。
当紫外线存在时，将引起充气管放电，这样就会产生一个脉冲电流和引起电源的放电。
紫外线存在时，电源就会连续不断地重复充电和放电过程，且将火焰的状态转换到燃机控制系统。
"点火失败"(Failure to fire)或"火焰丢失"(Loss of flame)是由信号装置显示的。
分布：#4、#5、#10和#11型式：紫外线火焰探测器
八燃烧监测
燃烧监测的任务有二个：一是监视燃气轮机进口温度是否超过规定的最高温度（1124℃），二是监视燃烧部件的热偏差，目的是保证燃烧部件的安全。
燃烧监测最有效最直接的途径是在每个燃烧单元出口（通流部分入口）加装温度测量，这样燃烧监测就变得非常简单，而且功率调节也用不着那么复杂。
但目前测量技术还无法对如此高的温度实现高精度的有效测量。
因此GE在透平排气扩压器后的环行空间均匀安装了24支热电偶用于测量排气温度，再通过对排气温度的运算来判别燃气轮机进口是否超温或出现不允许的热偏差。
由于分管回流式燃气轮机在运行中会出现热偏差（变工况时这种热偏差会严重的多），因此GE 给出了允许的分散度。
允许分散度（TTXSPL）＝0.145×TTXM－0.08×CTD+30°F
式中：TTXM排气温度平均值；CTD压气机出口温度。
当工况变动（或功率为预选方式）时，允许的分散度为TTXSPL＋200°F，实质上是让燃烧监测暂时退出。
当燃烧监测出现下列情况时，燃气轮机将被遮断：
①排气温度超过温控（TTXM+40°F。
）
②温度最高点与最低第2点差值超过允许分散度0.8倍、最高点与最低点的差超过允许分散度的5倍且最低第2、3点相邻。
③最高点与最低第2点的差超过允许分散度、最高点与最低点的差超过允许分散度的0.8倍且最低1、2点相邻。
④最高点与最低第3点超过允许分散度。
九火焰保护逻辑的设定
以天然气为燃料的燃机，火焰保护逻辑如下：
1在机组点火前如任一火焰检测有信号，则禁止启动。
2在机组点火时，在10S内有任意两个火焰探测器检测到火焰强度大于20%，则认为点火成功。
3在正常运行情况下，四个火检信号（L28FD-A、B、C、D）若有两个探测到火焰，则控制系统认为着火正常。
如有超过2个火焰信号检测低于20%强度，则熄火保护动作。
机组跳闸。
4而在停机过程中，若脱网后（L52G为“0”）有一个或以上的火焰信号消失并超过6秒的延
时，机组熄火保护动作。
机组跳闸。
5.在发停机信号脱网后，如果8分钟内燃机不熄火，则保护动作熄火。