100MW联合循环汽轮机制造技术
燃气轮机简介
我国工业燃气轮机的现状与前景一、世界工业燃气轮机的发展趋势1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。
80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。
由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。
为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。
80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。
透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。
而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。
由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。
联合循环发电原理
联合循环发电原理
1 联合循环发电原理
联合循环发电的原理，是把两种类型的“循环”，即汽轮发电机
��母蒸汽循环，结合起来，即使一个循环的热效率有限，也可以通
过利用另一个循环，将其有效利用起来。
2 联合循环发电技术
联合循环发电，主要利用有机热泵技术，来进行母蒸汽循环改造，将汽轮机多次利用汽轮机蒸汽，达到提高热效率的目的。
通过使用机
组同时运行两个循环，用一种循环改造汽轮机蒸汽，用一种循环气冷，就可以有效地提高机组效率，实现节能减排的目的。
3 联合循环发电的优点
联合循环发电的优点有很多，首先，与传统的汽轮机循环相比，
联合循环发电技术可以使汽轮机利用比提高10%-15%，热效率和汽机机组效率也会提高。
其次，联合循环发电可以减少燃料消耗，有助于环境保护，可以
显著改善发电厂的热能利用率。
最后，联合循环发电运行操作更加简单、安全，可靠性也更强。
4 联合循环发电的不足
尽管联合循环发电有很多优点，但是它也有一些不足。
首先，联合循环发电的投资较大，一次性投资较大，单位投资回报时间较长，社会效益不明显，缺乏吸引力。
其次，联合循环发电发电机组的技术改造难度大，需要相关人员具有丰富的专业知识和经验，对技术管理水平要求更为严格。
最后，联合循环发电会带来更多的气体排放，如碳排放，SO2排放等，对环境和设备的维护也更加苛刻。
总的来说，联合循环发电也是一种综合节能的有效手段，它可以提高发电机组的热效率，实现节能减排，促进可持续发展，但是，也要加以谨慎的把握，保证科学的技术改造，规范管理控制，确保工作效果。
燃气轮机与联合循环
燃气轮机与联合循环
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主要内容
一、燃气轮机与联合循环的概论
❖ 压气机的喘振是内外因共同作用的结果。内因 是压气机本身失速；外因是压气机下游一般有 容积较大的管网部件（如在燃气轮机中，压气 机的下游有燃烧室和透平等）。
❖ 在高转速和高压比的压气机中，失速引起喘振 是很普遍的。
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❖ （3）压气机的阻塞（压气机流量增大时）
❖ 单级压气机在高转速下发生阻塞的原因是声 速阻塞，低转速下发生阻塞的原因是进入了 “涡轮工况”；而多级压气机在各种转速下 发生的阻塞都可能是声速阻塞。
❖ (1).压气机的失速（不稳定气动现象）
❖ 在一定的转速下，当压气机的流量减小到一定程度 时，其中某一级叶珊中叶背上的边界层就会急剧增 厚，导致气流在此处分离，当分离区占据大部分流 道时，就会引起流动损失急剧增大，这种现象成为 失速。
❖ 失速会引起更加危险的不稳定的工况——喘振。
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❖ （2）喘振（周期性的气流振荡现象）
songΒιβλιοθήκη 19❖ （4）压气机的防喘 ❖ 中间放气 ❖ 旋转导叶 ❖ 压气机分轴
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压气机防喘
1.中间放气
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2.旋转导叶
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3.压气机分轴
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❖ 燃烧室
❖ 1.作用
联合循环汽轮机中压内缸的国产化制造
的保 证 。
在 汽 缸 本 体 上 。 内 腔 图 联 循 汽轮 中 缸 形 合 环 机 压内 外
静叶型线 为弯槽 结构 ，形状 十分复杂 。内部 除镶
收稿 日期 ：０ ７ １ Ｏ ２ ０ 一Ｏ 一 ８
作 者 简 介 ： 建 江 （ ９ ９ ， ，９ １ 毕 业 于 西 安交 通 大 学 机 械 工程 系 ， 就 读 于 上 海交 通 大 学 机 械 工程 工 程 硕 士 ， 金 １ ６ 一） 男 １ ９ 年 现 目前 在 上海 汽 轮机 有 限公 司 工艺 处 从 事 大 件工 艺 开 发 工 作 。
品提供参 考 。
结 构 ，长 １ ６ ± ０ １ ７５ ． ｍｍ，最 大 回 转 直 径
１４． ３ ５ ２ ５ ｍｍ，上 半 重
８ ７ 吨 ， 半 重 ９ 吨 ． 下
２ 主要 加 工 难点 及 对 策
２ １ 水 平 中分 面加工 ．
燃气-蒸汽联合循环原理简介
三菱重工--G 系列燃气轮机
三菱重工( MHI ) 的G 系列燃气轮机用于 60 Hz的是501G 机型, 用于50 Hz 的是 701G 机型。MHI 的G 型机相对于F 型机 来说, 透平进口温度从1 400 ℃ 级提高 到了1 500 ℃ 级。 701G2（燃机输出功 率334MW）效率39. 5％, 联合循环功率 489.MW, 效率58. 7％。
HRSG
GT
ST
G
GE,三菱
HRSG
GT G
ST
SIMENS , ALSTOM
一拖一联合循环电厂示意图
造价及成本情况
机组越大, 单位投资越小 对9E系列, 3600元/千瓦左右 对9F系列, 3400元/千瓦左右 对9E系列, 每立方米天然气发4度 对9F系列, 每立方米天然气发5度
西气东输天然气管线及电厂分布
V94.3A燃气轮机---转子
V94.3A燃气轮机---转子
转子将压气机和透平段连接在单个轴上, 并支撑在两端的轴承上。
西门子公司SGT--8000H 燃气轮机
4 级轴流透平, 前3 级均采用空气冷却, 第4级无冷却, 转子前燃气温度1 427 ℃ 。 第1 级动静叶采用单晶超合金材料并涂 以耐热涂层, 已具有承受近1 500 ℃ 高 温的能力； 第2 级叶片上涂敷了热障涂 层。
由SGT--8000H 机组组成的联合循环的额 定净输出功率超过530 MW, 效率超过 60%。
H 型燃气轮机的压气机压比为23, 空气流 量为685 kg/ s.
压气机的进口导叶( IGV) 和前4 级静叶 (VSV) 均可调, 以控制空气流量, 适应环 境温度的变化和不同运行工况的要求。
GE 公司MS9001H 燃气轮机
航改燃气轮机技术发展
轻型燃气轮机航改化或重型燃气轮机移植航空发动机技术，不仅是燃气轮机的研制捷径，也是航空发动机回收投资、取得更大经济效益和社会效益的有效途径。
受政治、军事和经济等方面因素的影响，航空发动机技术的发展要快于燃气轮机。
燃气轮机和航空发动机存在大范围的技术共性，在设计体系、制造体系、人才体系和试验体系等方面可实现共用共享，因此基于燃气轮机巨大的市场需求、明显的应用优势，依托高性能、成熟的航空发动机和先进的工业技术、设计方法发展燃气轮机已成为业界共识。
航空发动机技术向燃气轮机转移有两种方式，如图1所示：一是直接将成熟的航空发动机改型衍生，形成航改燃气轮机；二是将航空发动机技术向重型燃气轮机移植，研制和开发新一代重型燃气轮机。
图1 航改燃气轮机转移路径航改燃气轮机发展历程伴随着航空发动机技术的发展和先进循环技术的应用，航改燃气轮机的技术发展历程经历了技术探索阶段、技术发展阶段和应用先进循环阶段，实现了航改燃气轮机从简单改型到高性能核心机优化设计，从简单循环到复杂循环的应用，从继承航空发动机成熟设计体系、材料体系到新部件的设计、新材料的应用，使得航改燃气轮机的设计水平、使用性能、可靠性和寿命都得到了长足的发展。
技术探索阶段1943年，世界上首台航改燃气轮机研制成功，之后罗罗、GE和普惠公司依据成熟的航空发动机改型设计了首批航改燃气轮机，典型的有工业用埃汶（Avon）、工业用奥林帕斯（Olympus）、斯贝（Spey）燃气轮机、LM1500和FT4等。
在此阶段，航改燃气轮机的技术处于探索时期，结构上直接继承航空发动机核心机，通过配装合适的动力涡轮达到输出功率的目的；整机性能也不高，循环效率一般都小于30%；涡轮前初温小于1000℃，压比为4～10；压气机一般还都是亚声速；涡轮叶片采用简单的空冷技术；材料采用初期高温合金；控制系统普遍采用机械液压式或模拟式电子调节系统。
技术发展阶段随着航空发动机的成熟应用，为航改燃气轮机的快速发展提供了高性能、高可靠性的母型机和先进的设计技术。
摘取制造业“皇冠上的明珠”——哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展燃气轮机侧记
摘取制造业“皇冠上的明珠”——哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展燃气轮机侧记来源：科技日报摘取制造业“皇冠上的明珠”——哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展燃气轮机侧记本报记者李丽云通讯员赵书亚王东民杨松“皇冠上的明珠”熠熠生辉，自古人人仰慕、心向往之！然而敢于摘取“皇冠上的明珠”，绝非仅仅是勇敢者的游戏！在勇气、魄力之外，更需兼有智慧、实力、耐力和毅力等诸多优秀元素于一身，方能成为最后的决胜者！重型燃气轮机是清洁发电和动力系统的关键设备，是发展以煤气化联合循环（IGCC）为代表的下一代洁净煤技术和产业的战略制高点，它能够带动多学科、多领域的研发、设计及制造能力的提升与发展。
作为融合多种高科技于一身的集大成者，重型燃气轮机一直被誉为制造业“皇冠上的明珠”。
近二十年来，摘取这颗“皇冠上的明珠”始终是全球制造业的竞争焦点。
自2003年与世界燃气轮机龙头企业美国GE公司结成联合制造体以来，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（以下简称哈汽）便潜龙再起，依托在燃气轮机研制领域几十年来的积淀成果，开始了摘取这颗“明珠”的新征程。
哈汽作为哈尔滨电站设备集团公司上市公司———哈尔滨电站设备集团公司（以下简称哈动股份）的下属企业，是我国最重要的发电装备制造企业。
尽管50多年来，哈汽已摘下了诸如中国首台直接空冷60万千瓦汽轮机、中国首台60万千瓦超临界汽轮机、中国首台60万千瓦超超临界汽轮机、中国首台65万千瓦核电汽轮机等数十个第一，并且成为世界首个参与第三代表核电技术的130万千瓦核电汽轮机制造的企业，但能够独立设计制造中国人自己的重型燃气轮机仍是哈汽人的夙愿。
为了加速哈汽在重型燃气轮机领域的奔跑速度，哈汽董事长、总经理杨其国博士曾明确提出,重型燃气轮机自主设计制造及其相关的服务等应成为企业今后新的经济增长点。
果敢的决策彰显了哈汽人志在必得的决心和魄力。
“当前全球都面临着节能减排的巨大压力，中国的任务尤其沉重，燃气轮机是用于节能减排的核心高科技产品，哈汽的创新目标就是要自主研发重型燃气轮机！”曾主管科技一线工作的哈汽现副总经理姚宏伟说这番话时与杨其国董事长的语气一样坚决。
燃气-蒸汽联合循环机组汽轮机转子制造技术研究
钢 ， 量 １． ｔ 重 ９ ８ 。轮 槽 型式 ： 高压 部分 １ ． ， ７级 轮槽 型线全 部为 单 Ｔ型 ； 压部 分 ８１ 中 ．５级 ， 槽 型 线 轮 全部 为枞树 型直 槽 ， ９ ４个槽 。 共 ５
１ １ ２ 低 压 转 子 ．．
轮及 汽 封 外 圆 ４０ ０ ｍ； 端 开 档 ±０ １ ｍ － ．５ ｍ 两 ．３ ｍ
ａ ｓ ｍｂ ｉｇ ｓ ｅ ｌｎ
近 几年 来 ， 气 ． 汽联 合循 环 发 电技术 得 到 燃 蒸 了飞速 发展 ， 东方 汽轮机 厂 制造 的燃 气． 蒸汽 联合
型线全 部为 枞树 型斜 槽 ， １５２个 槽 。 共 ９
１ ２ 转子 的精 度要 求 ．
循 环机 组 的汽 轮机 功率 为 １０ＭＷ， 转子 结构 比 ０ 其 较 特殊 ， 加工精 度 、 表面 质量 、 装配 质量 要求 高 ， 加
摘 要 ： 析 了 联 合 循 环 中 汽 轮 机 转 子 加 工 、 配 中 的 ７个 主 要 技 术 难 点 ， 提 出 了 相 应 的 解 决 方 案 ， 分 装 并 对
提 高转 子 制 造 技 术 有 促 进 作用 。 关键词 ： 源与动力工程 ； 轮机 ； 子 ； 树型轮槽 ； 能 汽 转 枞 精度 ； 片 装 配 叶
２ 转 子 制 造 工 艺流 程
复验一 粗 车一 精车一 镗 削一 钻削一 铣削 一 叶
作 者 简 介 ： 进 明 （９４一）男 ， 级 工 程 师 ， 要 从 事 汽 轮 机 制造 、 Ａ ／Ａ Ｐ技 术 应 用 、 控 加 工 及 仿 真 等 方 面 的 工 作 。 冷 １６ ， 高 主 Ｃ ＤＣ Ｐ 数
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｉ ｃ ｌｅ ｓｒ ｃ ：Ｓ ｖ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｃ ｌｄｆ ｕｔ ｓ，ｃ ｎ ｅ ｉｇ ｍａ ｕａ ｔ ｅａ ｄ ａ ｓ ｍｂｌ ｇ ｏ ｔａ ｔｒ ｉ ｅｒ ｔｒ ｆｇ ｓｓｅ ｍ ｉ ｆ ｉ ｏ ｃ ｒ ｎ ｎ ｆ ｃｕｒ ｎ ｓｅ ｉ ｆｓｅ ｍ ｕ ｂ ｎ ｏｏｓｏ ａ－ ｔａ ｎ ｎ ｃ ｍ ｉｅ ｙ ｌ ｅｓ ａｅ ｂ ｉｇａ ａｙ ｅ ｏ ｂ ｎ ｄ ｃ ｃｅ ｓ ｔ， ｒ ｅｎ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｃ ｍｐ ｎｅ ｙ ｒ ｅ ａ ｔｓ ｇ ｓｉｎ ｏ ｖ ｒｏ ｎ ｈ ｓ ｉ ｃ ｔｅ ｃ ｏ ａ ｉｄ ｂ ｅｌｖ ｎ ｕｇ ｅ ｔ ｓｆｒｏ ｅｃ ｍｉｇ ｔｅ ｅ ｄｆ ｕ ｉｓ，ｗｈｃ ｙ ｏ ｉ ｌ ｉｈ ｍａ ｂ ｅｐｕ ｏ ｎ ａ ｃｎ ｎ ｕａ ｔ ｉ ｇ ｔｃ ｏｏ ｙ ｏ ｔｒ ｅ ｈ ｌｆｌｆｒｅ ｈ ｎ ｉｇ ｍａ ｆ ｃｕｒｎ ｅ ｈｎ ｌｇ ｆｒ ｏ ｓ． ｏ