9F燃气系统压气机进口导叶(讲义版)
9F燃气轮机配套进气系统功能介绍及安装关键技术
（上接第213页）摘要:日前，随着大气污染逐年加重，燃气轮机机组因污染小、效率高、机动性好的美誉而被越来越多地使用与建造，在发电机组当中逐步占领主导地位。
笔者近年来，曾先后参与厦门、临港及崇明等多台9F 燃机机组建设，结合工程实际，选取其配套的进气系统的设备组成及功能参数，系统研究总结该套设备仓储、安装的要求与关键技术。
关键词:9F 燃气轮机进气功能安装关键技术燃气轮机机组因其污染小，效率高，机动性好，建设周期短等的特点已成为电力行业的主力调峰机组。
而上海电气集团引进的9F 型号V94.3A 燃气轮机是现有燃气轮机机型内相对比较成熟且先进的机组之一，在国内有较广泛的市场。
厦门东部燃气电厂机组2*390MW 级燃气-蒸汽联合循环发电机组即采用了该型号燃气轮机，重型单缸设计的燃气轮机，配置干式低NOx 混合燃烧器。
型号：V94.3A；燃料：天然气；燃机排气量：2394.6t/h 燃机排气温度：587.7℃；燃机排气压力：104.9kPa(a)；额定转速：3000r/min；名义功率：260MW(ISO 工况，100%甲烷)。
该套9F 燃机机组配置的进气系统包括一组空气吸入系统和过滤器组合，含但不限于入口滤网、过滤器、从过滤器到压气机入口的气密导管、精过滤器、消声器、膨胀节、检修起吊设施及安全控制所需的所有控制器和仪表成套供应。
1进气系统工作过程及主要部件功能介绍燃机正常运行过程中，压气机从环境中吸入空气，空气由过滤室三面进入，依次通过挡风盖，防鸟屏，挡风百叶窗，预过滤器和高效过滤器组过滤后，进入进气风道空间。
清洁空气经消音器（具吸音功能），可调挡板至进气室锥形口进入压气机。
进气风道由转角风道，消音器壳体，挡板，膨胀节，进气室等螺栓连接组成。
1.1过滤室过滤器组安装在过滤室三面外侧，用来过滤空气，保证进入压气机空气的清洁度。
包括预过滤器和高效过滤器组。
所有过滤器均不允许用螺栓固定，量达到530块/种之多；并设置压差控制器，当由于污染增加使得部件两端的压差达到极限值时，应更换这些部件。
9FA燃机性能介绍
9FA燃机介绍9FA燃机的研发历程美国GE公司于二十世纪八十年代中期投入了大量资金，进行F型燃气轮机的开发研制，主要是将飞机发动机的先进技术和部件移植到工业和发电用燃气轮机上，从而使其性能大幅度提高。
GE公司于1987年制成了首台60Hz的MS7001 F型燃气轮机发电机组，输出功率135.7MW，发电效率32.8%。
接着，GE公司与GEC Alsthom公司联合开发，通过MS7001 F型燃气轮机的模化放大，模化系数1.2，制成了50Hz的MS9001 F 型燃气轮机发电机组，输出功率212.2MW，发电效率34.1%。
其燃气轮机的所有部件，除轴承和燃烧室以外，都是按1.2的比例进行模化放大。
第一台MS9001 F型燃气轮机发电机组于1991年8月在美国南卡罗莱纳州的格林维尔（Greenville）厂制造成功并满意地运行。
接着，GE公司又将其MS7001 FA型燃气轮机模化缩小，模化比2/3，于1995年末研制成70MW等级的MS6001 FA型燃气轮机，通过齿轮箱减速，用于50Hz/60Hz发电。
GE公司还与其意大利的伙伴新庇隆公司联合开发了50Hz的9EC型燃气轮机发电机组，该机组结合了9E燃气轮机的设计和9F型燃气轮机的透平段技术，使9E型燃气轮机发电机组的性能有了较大幅度的提高。
烧天然气时，9EC型机组的额定功率达169MW，发电效率35%，首台9EC型发电机组于1996年秋天制成。
9F型燃气轮机的结构和性能1．9FA型燃气轮机的结构点击查看清晰大图以上是9FA型燃气轮机的纵剖面图。
该机组为典型的单轴结构，与传统的9E型燃气轮机相比较，省去了一个中间轴承，三支承变成了双支承。
动力输出由透平排气端（热端）改变为压气机进气端（冷端）。
透平改变为轴向排气，有利于与余热锅炉的连接。
其控制系统应用GE公司的Speedtronic MKV，有三冗余度，由3台计算机分担燃气轮机的控制职能，三冗余的计算机或传感器之一发生故障时，内部的表决逻辑将透平控制重新定向于两台能工作的计算机和传感器，因而有较高的可靠性。
9F燃机结构PPT学习课件
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GE公司燃机的发展
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9FA燃气轮机
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三 性能参数
压气机动叶级数 压气机静叶级数
压比 额定转速 简单循环出力（MW） 简单循环净效率 联合循环出力（MW） 联合循环净效率 排气流量（Kg/S） 排气温度（℃） 燃烧室数量
瓦振
轴振探针位置
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轴向位移
1.2 压气机缸和压气机排气缸
压气机缸是压缩空气的部位，材料为球墨铸铁。压气机排 气缸材料为CrMoV或NiCrMo。压气机气缸内壁装有0-12级静 叶，压气机排气缸内壁装有13-17级静叶和两级出口导向叶片 （EGV1、EGV2），它们共同组成压气机的静子。压气机缸有 两级抽气，共8个抽气孔，允许抽出第9级和第13级前的空气。 抽出的空气除了用于冷却第二级和第三级透平喷嘴外，还在 机组启动和停机时将抽气放掉，防止压气机发生喘振。
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9FA燃机整体尺寸：10.5*5*5（m），重约290吨。 本体包括：进气缸、压气机缸、压气机排气缸、透平 缸、透平排气缸。轴承及轴承座包括在进气缸和透平 排气缸里，共有2个轴承，机组底座通过4个支撑和机 组相连。压气机18级，燃气透平3级，转子为分布拉 杆式转子，其首级叶顶圆周方向线速度为390m/s，压 气机最大叶顶直径为2480mm；压气机动静叶片均为 扭叶片，动叶全部为燕尾型叶根；静叶0到4级为燕尾 型叶根并带有齿环，5到16级为T形叶根，压气机出口 有2级整流导叶。
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推力瓦块
座环
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均衡板
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9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析
实体模型 。由于 Ｓｌ ９ 单元具有较高的精度 ， ｏｄ２ ｉ 而且
叶片本 身 的造 型 比较 复 杂 ， 应 用 软 件 自动 划 分单 故 元功 能 ， 采用 Ｓｌ９ ｏｉ ２单 元 进 行 网格 划 分 ， 元 数 量 ｄ 单 为 ６４ ５ 节 点数量 为 １ ２ 。叶片有 限元 网格 图见 ３ ， ２９９ 图 １ 叶片工 作转 速下 数值 模拟 计 算 的 Ｖ ｎＭｉ ｓ ， ｏ ｓ 应 ｅ 力见 图 ２， 叶片 工作转 速 时 的径 向变形见 图 ３ 。
由于机 组在 工作 过 程 中可能 出现 超转 速运 转 的 情况 ， 以还 需要 对 改 造 后 的叶 片 在超 转 速下 的应 所
用 Ｎ ＭＥ Ａ软 件 的 Ｉ Ｇ Ａ ｔ ｒ Ｕ Ｃ Ｇ ／ ｕｏ ｉ 块 自动 生成 。 Ｇ ｄ模
力和变形情况进行核算。超速转速为 １５ １ ％工作转 速 ， ３４ ０／ ｉ。超转速下计算采用 的计算方法 即 ５ｒｍｎ 如 ２１ ． 部分所述 。叶片的 Ｖ ｎＭ ｓ 应力见 图 ７ 叶 ｏ ｉ ｓ ｅ ， 片 的径 向变 形 见 图 ８ 由 图 ７可 以看 出 ， 超 转 速 。 在
分布拉杆式 转子 ， 首级 叶片 的叶顶 最 大直径 为 其 ２４０ ｍ， ８ ｍ 叶顶 的 圆周 方 向线 速 度 为 ３ ９ ／ ， 顶 ８ｍ ｓ 叶
收 稿 日期 ：０ １— ４— ７ 改稿 日期 ：０ １— ５一ｌ ２ １ ０ ０ ２１ ０ Ｏ 作者简 介 ： 金大力 （９ ０一 ）， ， １８ 男 硕士 ， 秦皇 岛人 。
文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ９—２ ８ （０ １ ０ ０ ０— １０ ８ ９ ２ １ ）４— ０ ４ ４ ０
中图分类号 ：Ｋ ７ ． Ｔ ４４ ８
燃气一蒸汽联合循环发 电装置作为一种高效、
燃气轮机压气机可调进口导叶技术浅析
燃气轮机压气机可调进口导叶技术浅析摘要：燃气轮机的最基础也是最关键的部件是压气机，当然进口导叶技术也是必不可少的一环节，进口的导流叶片发挥至关重要的作用，被安装在首要环节，用来控制进入进入的气流方向，此篇技术简述了导流叶片的控制方式，以及现在目前的现状和未来的发展，对燃气的使用性能的影响，总之，综上所述，采用进口导流叶片技术，可以防止过程中发生的喘振，还能在循环技术中提高整体的工作效率。
关键词：燃气轮机透平；燃气轮机压气机；汽轮机内效率；发电机故障1 进口导叶（简称IGV）内部的结构燃气轮机的根基是压气机，作为基础中要的一个部件，他的工作理念是将外界的大气吸入空气转变为压缩的同时在升压，一直不断的传递高压空气所为燃气机燃烧室提供，在一般的压气机中有固定的叶片被叫做进口导流叶片，它的作用很大，用来控制进入的气流方向，机组的启动、停止、调整负荷是压气机进口导叶的工作任务，控制IGV叶片的角度，控制外界空气进入的流量，做到一个保护的机制，达到安全的运转，高效率的运行完成一系列的工作，IGV型的气压计它不仅能大大减少外界空气的流动量，同时还能规避喘振，还能控制气压计的耗量，从而能更好的有利于启动压气机，更加优化的运转[1]。
下图1为可调节进口导叶的机构示意图，加工成轴径的叶片能更好的使进口导叶进行旋转工作，且与轴套是相匹配，能更好的完成工作，更加灵活运用，还能防止内部气体外流。
从图1（a）就可以看出旋转主要靠的是小齿轮的带动，带随着一起旋转，一起运作；而图1（b）是通过连带作用的移动，带动旋转，也就是说图1（a）是一种联动机构，而图2是一种需要摇臂的可调节导叶的机构示意图，上下端的球头，相互之间的移动摩擦进行运作体制，利用无松动的间隙进行滑移。
还有一种是多列式可调导叶，是一种联动机制和摇臂相结合的形式进行运作，不采用普通的那种齿轮的带动，将转角从前至后的一点一点变小，运用杠杆定理来将转角规律式旋转。
图 1 压气机进口导叶由1—11依次是固定环、导叶内环、轴套、导叶、进气机匣、联动齿轮、小齿轮、外罩、气缸、摇臂、卡圈图 2 可调导叶的联动机构由1—4依次是摇臂、联动环、滑销、球体2、可调进口导叶的控制形式可调进口导叶的作用在压气机中分为两种形式进行控制机制[2]。
9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析
9FA燃气轮机压气机首级动叶改造分析金大力;孙涛;王晓放【摘要】由于部分使用9FA重型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环电厂在检修过程中发现部分压气机首级动叶存在刮缸现象,设计制造单位对压气机首级动叶进行了更换.本文利用ANSYS软件对其压气机首级动叶片进行数值模拟,发现原有的叶片在工作转速下由于离心力引起的变形能够引起刮缸现象,而改造后的叶片不会产生大的变形.然后采用NUMECA软件对改造前后的压气机首级动叶进行了流场数值模拟,对比了改造前后的叶片的气动性能.本文从强度方面和气动方面对叶片的改造进行了分析,尽管改造后叶片的气动性能有所下降,但是安全性得到了很大的提高.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2011(024)004【总页数】4页(P40-43)【关键词】燃气轮机;压气机;动叶片;数值模拟【作者】金大力;孙涛;王晓放【作者单位】哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司,河北秦皇岛066206;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116030;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116030【正文语种】中文【中图分类】TK474.8燃气—蒸汽联合循环发电装置作为一种高效、环保和先进的发电设备，在我国东南沿海的多个大型发电公司得到了应用。
2005年我国组装制造的首台F级重型燃气轮机点火成功。
重型燃气轮机制造技术国产化率已经逐渐提高，但时至今日仍有诸多制造关键技术尚未解决。
对于重型燃气轮机而言，由于整机功率高、进气流量大，所以轴流压气机的设计十分关键，尤其是压气机首级动叶长叶片的设计十分重要。
既要考虑压气机的总体性能，又要考虑安全性。
虽然9FA燃气轮机在设计方面已经十分的成熟，但在实际运行的燃气轮机中发现个别燃气轮机压气机首级动叶存在轻微刮缸现象，对燃气轮机的运行安全造成了极大的风险。
针对这种情况，本文对燃气轮机压气机首级动叶工作条件下的变形情况进行数值计算，以了解产生问题的原因。
1 分析9FA燃气轮机的压气机包括1列进口可转导叶，18级叶片，出口整流导叶2列。
9FA燃机压气机进口可转导叶介绍
一、概述
在PG9351FA燃气蒸汽联合循环机组中，进口可转导叶的功能和作用如下： （1）在机组的启动、停机过程中防止喘振的作用。 （2）在燃气轮机联合循环的运行中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排 气温度，实现IGV温度控制，以满足联合循环变工况时余热锅炉的温度要求，提高联合循 环机组变工况的经济性。 （3）在单轴联合循环机组的启动、停机过程中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃 气轮机的排气温度，实现燃气轮机排气温度与蒸汽轮机汽缸温度的匹配。 （4）采用干式低氮燃烧室DLN2.0+的机组，在加负荷时用减小IGV的最小全速角的设定值 运行燃气轮机辅之以进气加热，能够扩大预混燃烧的运行范围。
二、系统组成与功能介绍
如下图所示为进口可转导叶系统，该系统由液压控制系统和可转导叶回转执行机构组 成。
在机组启动前，90TV-1伺服阀处于平衡位置。高压液压油经过15µm过滤器FH6-1和限 流孔板直接流向VH3-1遮断阀。由于IGV紧急跳闸电磁阀FY5040在转速继电器14HT动作前 在失电状态，OLT-5跳闸油路处于泄压状态，因此遮断阀处于左边的工作状态。液压油直 接流入有动机活塞的下腔室，活塞上腔室的油经VH3-1接通回油管路，有动机将进口可转 导叶关到最小位置，可转导叶处于初始状态。 当机组在转速继电器14HT（1.5%额定转速）动作时，FY5040跳闸电磁阀带电，来自 FTS油路的液压跳闸油进入OLT-5建立油压，推动VH3-1阀向左移动，使该阀处于右变位 置，这时来自OH-4的液压油接通90TV-1伺服阀和油动机之间的油路，使可转导叶IGV处于 可调整状态。 PG9351FA机组的IGV调整角的配置见下表。 对于具有非中弧线叶片的IGV结构，IGV关闭最小角度为28.5°，最小运行角度（带进 气加热）是49°，开启最大角度应该到89.5°
9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进
9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进摘要：9F型燃机作为当前主流机型，具有调峰能力强、排放低、效率高等优势。
燃气-蒸汽联合循环机组电厂不但可以提高天然气LNG战线的运行稳定性，同时可以满足电网系统对尖峰负荷机组日益增加的需求。
关键词：燃机进气室工艺原理一、前言上海申能崇明燃气2×400MW燃气机组主机采用上海汽轮机厂引进的9F燃气F燃气-蒸汽联合循环设备（SGT5-4000F型），由1台燃机、1台发电机、1套蒸汽轮机设备（高压缸+中低压缸+单独轴承座）组成的单轴机组。
二、特点9F燃气-蒸汽联合循环的辅助系统由进气系统、排气扩散段、燃气轮机罩壳支架和排气管、罩壳通风设备、润滑油单元、控制油单元、内部联接管路、电缆及仪表支架、盘车系统、压气机清洗系统、空气干燥系统、高压空气包、燃气单元、燃油单元、水清洗密封空气系统、降N0X单元、控制室构成。
（见图1）图1 燃气轮机辅助系统进气系统为HQA-SF-I型。
主要设备由进气系统由过滤仓室、进气风道、消音设备、多层过滤器等设备构成，其中过滤仓室安装在汽机厂方外部楼顶，为三面进气，12个整体模块整合拼装组成。
进气风道一头与过滤仓室连接，另一头与燃机压气机室连接，由转角风道、大小转换风道、挡板门、膨胀节及进气室组成。
进气室设备由于体积大，现场为散件供货，设备由进气室外壳（分4件供货），进气内锥（分上下两件供货），进气外锥（分上下两件供货）、压气机叶片清洗管道、三角形橡胶垫、橡胶箍紧装置组成。
三、工艺原理及施工要点1、燃机与进气室联接安装顺序的优化1.1燃机与进气室联接的传统安装顺序燃机吊装就位进气室下半罩壳吊装就位进气室下部罩壳找正进气室内锥体下半与燃机联接进气室内锥体上半与燃机联接进气室内锥体找正进气室上部罩壳吊装就位进气室上部罩壳找正，进气室最终定位固定进气室外锥体与压气机联接安装三角橡胶垫、胀紧装置并检查验收安装压气机水洗管道进气风道清理并进行整体验收封门1.2燃机与进气室联接传统安装工艺的不足1.2.1进气室下半罩壳吊装困难由于进气室下半罩壳体积很大，在燃机已经就位的情况下，可供进气下半罩壳拖运及调整的空间很小，经常会造成进气罩壳的保温层受到损坏，引起质量及安全事故。
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压气机进口导叶目录I. 系统介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2A．简介²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2 B．系统概述²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2 C．系统元件介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2 1．蓄压器—MARAC005（AH2—1）²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²22．伺服阀—MARFCV065（95TV—1）²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²33．液压跳闸继电器—MAR[LATER]（VH3—1）²²²²²²²²²²²²²44．液压油缸MC001（ACV—1）²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²45．线形可变位置差动传感器²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²46．液压油滤—MARFL008 ²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²5 D．运行方式²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²5 1．启动方式运行²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²52．温控方式运行（联合循环）²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²63．紧急状态²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6I．系统介绍A．简介本文介绍了Castle Peak 电力有限公司Block Point厂的#1～#8机组压气机进口导叶（IGV）系统的情况。
本文还描述了压气机进口导叶（IGV）系统的设计和构造的特点。
讨论了系统在正常和非正常时的运行。
B．系统概述压气机进口导叶（IGV）是用来控制进入燃机轴流压气机的空气流量。
控制空气流量的原因主要有两个；1．在启机和停机时防止压气机喘振。
2．在联合循环运行中控制燃机排烟温度。
IGV装置是由一套直接安装在压气机第一级前的机翼型叶片组成。
叶片的根部穿过压气机外壳，通过根部的小齿轮和一个环绕在压气机外壳周围的圆环内侧的一排齿啮合。
通过操纵一个可双方向动作的液压活塞来动作环绕压气机的圆环，圆环带动叶片转动以使压气机的有效进口面积增大或减小。
Speedtronic 控制系统靠一个电液伺服阀来控制液压活塞使活塞动作到规定位置。
线形位置差动传感器（LVDT’s）反馈活塞的位置。
液压油的压力是11500kPa±170kPa，温度是55℃±5℃压气机进口导叶系统包括以下设备：²2个线形可变位置差动传感器²液压活塞跳闸油系统包括以下IGV的相关设备：²伺服阀²液压油滤²蓄压器²液压跳闸继电器C．系统元件介绍1．蓄压器—MARAC005（AH2—1）高压油经过液压系统输出管道中的孔板/逆止阀进入到液压系统（压力是11500kPa±170kPa，温度是55℃±5℃）。
孔板和逆止阀的作用是使高压油正确地流入系统并在液压源出现故障时限制流量。
充有氮气的蓄压器中储存着液压油，氮气压力充到5800kPa。
蓄压器中存储了充足的油以便在供油系统故障时提供液压油来关闭进口导叶。
当供油系统流量降至1升/秒时即被认为故障。
2．伺服阀—MARFCV065（95TV—1）液压油按照透平控制系统的位置命令从蓄压器流到伺服阀去动作液压活塞。
摩根伺服阀是一个两级、四通道流量控制的电液伺服阀，它是按照一个低压直流控制信号的极性和大小来控制液压油的方向和大小。
伺服阀中的第一级将小的电气信号转换和放大为液压信号，以便能准确地动作第二级转轴阀的活塞。
第一级和第二级阀之间通过一个弹簧联系起来，弹簧提供一个反馈给伺服阀以便使阀门可以按照流量比例控制。
当伺服阀的油流压力为额定压力时，其流量和额定流量的比例同输入的电流和额定电流的比例就相等。
伺服阀的第一级是由一个极化的电动扭距马达构成，马达的转子中心牢固的固定着一个挡板。
挡板穿过一个柔性密封管和双通道端部的两个喷嘴之间，在喷嘴末端和挡板之间形成两个大小可变的孔板。