燃气轮机及其辅助系统介绍
燃气轮机的工作原理分析
燃气轮机的工作原理分析燃气轮机是一种将燃气能转换为机械能的热动力装置。
它通过燃烧燃气，并利用高温高压气体的膨胀驱动涡轮机运转，从而将热能转化为机械能。
本文将对燃气轮机的工作原理进行深入分析。
一、燃气轮机的基本构造燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮机和辅助系统等组成。
压气机负责将大气中的空气压缩，提高压气机出口的压力和温度；燃烧室将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气；涡轮机则利用高温高压燃气的膨胀作用，转动轴，输出机械能。
二、燃气轮机的工作过程1. 压缩过程在压气机中，压气机叶片将空气压缩，并不断增加其压力和温度。
由于压缩过程中涡轮机的功率输入，工作流体的压力会急剧增加，温度也会相应上升。
2. 燃烧过程压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料充分混合并燃烧。
在燃烧过程中，燃气的温度急剧升高，压力也随之上升。
在燃烧过程中，燃气释放的热能被吸收，并驱动涡轮机的转动。
3. 膨胀过程高温高压的燃气进入涡轮机，通过叶轮的高速旋转，将热能转化为机械能。
涡轮机的转动使得轴上的负载得以工作，产生功率输出。
4. 排气过程经过涡轮机的工作后，燃气温度和压力均下降。
排气系统将残余燃气排出燃气轮机，进入大气中。
三、燃气轮机的特点与优势1. 高效率：相比于蒸汽轮机，燃气轮机拥有更高的实际功率和热效率，能够更充分地利用燃气的能量。
2. 快速启动：燃气轮机的启动时间相对较短，可以在数分钟内达到额定工况。
3. 灵活性：燃气轮机由于结构简单，响应速度快，适用于大范围的负荷变化，具有较好的负载调节性能。
4. 环保性：燃气轮机燃烧过程中的烟气排放较少，对环境污染较低。
四、燃气轮机的应用领域燃气轮机由于其高效率、快速启动和灵活性的优势，广泛应用于各个领域。
以下是燃气轮机的几个主要应用领域：1. 发电行业：燃气轮机广泛用于电力厂的发电设备，可以有效提供稳定可靠的电力供应。
2. 航空航天产业：燃气轮机被用于飞机、火箭等航空航天器的推进系统，提供动力支持。
燃气轮机工作原理课件 PPT
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃机转子
压气机叶轮 中空轴
透平叶轮
中心拉杆
Hirth齿啮配
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
Hirth齿轮盘结构
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
压气机叶轮和端面齿
径向的Hirth齿使叶轮能单独
热膨胀并且保持同心 可有效的传递扭矩 现场转子可以拆卸，而且不 需再做动平衡 端面齿加工精度高，制造难度大
1. 燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
压差过低 表示即将发生喘振
高流速 低流速 压力能转化为动能
1.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
机械能转换成压力 能
热能转换成机械能
燃气轮机应用
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
旧编号
新编号
V94.3A
环形燃烧室 发展阶段：3=第3代 压气机大小 转速 9 = 50 Hz 8 = 60 Hz 6 = 50 Hz 或 60 Hz 德文：燃气轮机开头字母
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
燃烧室内 腔，空气 与燃料在 这里燃烧、 掺混
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平
5、9、13级抽气
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平—叶片
动叶片 静叶片 燃气透平均为4级 1～2级动叶片为单晶叶片， 外面加两层涂层 第3级动叶片为定向结晶 叶片，加一层涂层 第4级由于温度相对比较
燃气轮机辅助设备
燃气轮机辅助设备一、附件传动系统及设备：附件传动系统应由附件齿轮箱及其驱动的设备组成，它的作用是起动时成起动后又可逆向将燃气轮机轴输出扭矩经过相应的齿轮驱动主润滑油泵和主液压泵，附件齿轮箱应是一个多轴的传动机构，其中与压气机及起动设备相连的1号轴上还应设有超速飞锤，作机组的机械超速保护之用。
二、起动系统、盘车系统及设备：起动系统采用电动－液压变扭器起动，本系统确保燃气轮机由零转速过渡到点火、自持、脱扣状态所需的动力，同时还能“冷拖”机组，对机组进行高速盘车。
启动电机的启动时间（n=0→3000rpm）要求不大于15秒并设有过载保护。
启动和盘车系统应由启动电机、液力变扭器、棘轮盘车装置、盘车油泵、启动离合器和有关管路组成。
三、润滑油系统及设备：应保证在机组的启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行中的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备供应数量充足的、温度和压力合适的、干净的润滑油，以确保机组安全、可靠地运行，防止发生轴承烧毁、转子轴颈过热弯曲、高速齿轮法兰变形等事故。
同时，本系统还应提供机组的跳闸控制油系统和液压油系统用油。
系统除了一台由附件齿轮箱驱动的正常运行用主润滑油泵外，还设置启动和停机用交流辅助润滑油泵和直流应急润滑油泵各一台。
润滑油箱安装在机组辅助间的底座下面，在油箱上装有两台100％容量的冷油器及其切换阀，两台可以更换滤芯的油过滤器及其切换阀，润滑油母管压力调节阀，过压阀、跳闸控制油压力调节阀，油加热器和两台遮断控制油过滤器及其切换阀等。
在系统设计时，有合理控制油箱润滑油温的措施和手段，负荷齿轮箱回油管线安装就地温度表和流动指示计。
四、液压油系统及设备：液压油系统保证为燃烧系统和进口可调导叶系统的控制执行元件提供所需要的高压油。
液压油系统的主要部件至少应包括一台主液压泵，一台辅助液压泵，两个液压油滤油器及其间的一个切换阀和两套液压油歧管组合，溢油阀，排气阀和单向阀组成。
当主液压泵出口供应压力不能满足机组运行要求时，辅助液压泵能自动投入运行。
1.燃机及其辅助系统
培训课件燃机及其辅助系统Gas Turbine & Accessory Systems Introduction程际宇1.Gas Turbine Principle & General Introduction 燃机原理及概况2. Gas Turbine Structure 燃机本体结构3. Gas Turbine Accessory Systems燃机附属系统4. Gas Turbine Inspection 燃机检修目录1.Gas Turbine Principle & General Introduction燃机原理及概况1.1燃机的专业词汇燃机和国内其他发电设备不同，能见到的燃气轮机操作系统基本都是英文系统并且不同的燃气轮机厂家都有独特的缩写，要学好燃气轮机，就要知道燃气轮机的结构，原理和部件名称。
IGN ignition点火IGNTR ignitor点火器IGV inlet guide vanes进口导叶1.2什么是燃气轮机燃气轮机是近几十年迅速发展起来的热能动力机械。
现广泛应用的是按开式循环工作的燃气轮机。
它不断地由外界吸入空气，经过压气机压缩，在燃烧室中通过与燃料混合燃烧加热，产生具有较高压力的高温燃气，再进入透平膨胀作功，并把废气排入大气。
输出的机械功可作为驱动动力之用。
因此，由压气机、燃烧室、透平再加上控制系统及基本的辅助设备，就组成了燃气轮机装置。
如果用以驱动发电机供应电力，就成了燃气轮机发电装置。
1.3燃气轮机发展历史燃气轮机是继汽轮机和内燃机问世以后，取了二者之长而设计出来的，它是内燃的，避免了汽轮机需要庞大锅炉的缺点;又是回转式的，免去了内燃机（典型的就是汽车发动机）中将往复式运动转换成旋转运动而带来的结构复杂，磨损件多，运转不平稳等缺点。
但由于燃气轮机对空气动力学和高温材料的要求超过其他动力机械。
从1791年英国人约翰·巴贝尔(John Baber)申请登记第一个燃气轮机设计专利算起，经过了半个世纪的奋斗，到1939年，一台用于电站发电的燃气轮机(400OkW)才由瑞士BBC公司制成，正式投运。
燃汽轮机分系统介绍ppt课件
启动装置、启动管道、集流管、安全泄气阀、液流单向阀、 压力开关、灭火剂管道、喷嘴、火灾探测器、报警灭火控 制器、声光报警器、手动控制盒等。
9、通风和照明系统
通风（6B）：在轮机间罩顶上装有罩壳通风机88BT-1，机组启动点 火后，此风机自动投入，将轮机间的热空气抽到罩壳外使轮机间形成 负压，这样外界的新鲜空气通过辅机间和轮机间的通风窗进入轮机间， 加速轮机间内空气对流，从而降低轮机间正常运行时的空间温度，并 使可燃性气体混合物不易形成。 气体燃料小室采用强制通风，外部空气由罩壳门的底部百叶窗吸入， 然后由顶部抽风机排出小室，这样可尽量降低小室内可燃气体的浓度。 对于负荷齿轮箱装有罩壳的机组，齿轮箱罩壳顶部装有1台通风机， 将室内的热空气抽出，达到通风散热的目的。
空气处理站有一就地控制箱，将由马达控制中心来的220V电源分为两路，一 路直接送至空气干燥器的控制器，一路控制排放电磁阀。空气干燥器自身配 有控制器，可完成双联干燥元件的自动切换及其它功能。排放电磁阀的控制 由装在就地控制箱内的一只时间继电器控制开断时间，该时间断电器可调， 用户可根据排放阀的实际排放情况对开、断时间进行调整。
11、油气分离系统
任务：该系统主要作用是将发电机、负荷 齿轮箱及机组滑油箱冒出的含油气体分离。 分离出的油排入油箱。
系统构成：该系统主要由油气分离器、油 气分离器支架、管路及阀等组成 。
12 、注水系统
注水系统作用：控制氮氧化合物的生成， 使透平的排气符合环保要求。增加燃机出 力，以满足燃机调峰要求。一般根据不同 的水油比，机组出力可增加 3－5％。
从空气的流向可以把压气机分为进气缸、压气缸 和排气缸，进气缸和进气过滤装置连接（大气 端），排气缸和燃烧室相连（透平端），为燃气 的燃烧提供充足的空气量。
燃气轮机设备、系统介绍
燃气轮机设备、系统介绍1．燃气轮机设备、系统介绍。
大气经过空滤器进入压气机，经过17级压气机、环形布置的14个燃烧室进行增温增压，形成高温高压的气体对透平做功，将热能转化为机械能，然后再通过发电机发电，将机械能转化为电能。
2．燃气轮机性能参数(1).机组主要规范特性如下：型号：PG9171E功率：119.9MW/120.9MW重油／轻油（ISO工况下）额定转速：3000rpm(2).压气机主要规范特性如下：压气机为轴流式，共有17级压力比：125：1(3).燃烧室主要规范特性如下：有14个燃烧筒燃气柴油时，雾化空气与燃料比为：1.4:1；燃烧重油时，雾化空气与燃料比为：1.7:1(4).透平主要规范特性如下：3级；进气温度1093℃，排气温度524℃监界转速为：一阶：1292rpm(透平）二阶：2492rpm(发电机)(5).发电机主要规范特性如下：型号：9H2型式：氢冷转速：3000rp容量：143.4MV A功率因数：0.83．略4．机组在运行、停机状态下的检查路线和巡检、抄表项目检查PEECC小室1.机组报警信号已经检查，确认2.根据重油来源，检查确定使用“国产油”或者“进口油”3.Mark V <R><R><S>控制器显示正常4.发电机DGP保护屏显示正常5.MCC盘上各辅机电源指示正常，操作开关均在“AUTO”位置。
6.辅助润滑油泵马达电流正常选择模块及其周边1.油溶性抑矾剂模块溶液箱液位正常2.燃油选择模块各排污阀处于关闭位置3.燃油进辅机间Y型滤网排污阀处于关闭位置4.污油坑液位正常辅机间1.辅助雾化空气泵传动皮带正常轮机间1.火花塞未处于弹出位置2.无漏油现象3.各启动失败排放阀（V A17-1，2，5）处于打开位置，无燃油滴漏负荷间、发电机间1.机组主轴转动无异声2.发电机间密封油压力、流量正常其他冷却水模块无漏水现象，热工控制盘信号及指示灯正常主变220KV中性点接地闸刀在合闸位置检查EX2000小室报警窗无报警，小室内温度正常CO2火灾保护装置储气罐液位、压力正常5．燃烧室各燃烧筒编号、火花塞、火焰探测器位置有4个火焰控测器，编号为#4,#5,#10,#11有2个火花塞，供点火用。
燃气轮机的原理与结构介绍
燃气轮机的原理与结构介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气流，通过推动涡轮转动，进而驱动发电机或其他机械装置的热动力装置。
其工作原理主要包括燃气燃烧、能量转换和工作过程三个方面。
1.压缩机：压缩机是燃气轮机的核心部件之一，以提高压气机进气流动的动能，同时将气体压力提升至燃烧室所需的压力值。
压缩机通常由多级叶轮设计，叶片与壳体之间的间隙很小，以确保气流的紧凑状态。
气流在各级叶轮中加速，并在每个级别后面的导向叶片中改变流向，最终进入燃烧室。
2.燃烧室：燃烧室是将燃气和空气混合并进行燃烧的部分。
压缩机泵入的气体首先通过燃气轮机喷油器喷入燃烧室，混合燃气在点火器的点火下燃烧。
在燃烧的过程中，燃气内部的化学能被释放出来，产生高温高压的气流。
3.涡轮：涡轮是燃气轮机中的另一个关键部件，由高压涡轮和低压涡轮组成。
高温高压的燃气通过高压涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
旋转的涡轮通过轴向传递的力量，带动高速旋转的低压涡轮，最终推动轴线上的装置工作。
涡轮通常由高温合金材料制成，以保证在高温高压的环境下的耐磨、耐腐蚀性能。
4.排气系统：排气系统主要用于将燃气轮机的废气排放到大气中。
排气管在涡轮后面连接，将排放的废气引导出燃气轮机。
同时，排气管内部还设置了一些降温装置，以降低排气温度，减少对环境的污染。
1.压缩：压缩机将大量的空气吸入，通过多级叶轮的旋转将气体压缩成高压气体。
在此过程中，气体的体积减小，温度和压力增加。
2.燃烧：压缩后的高压气体进入燃烧室，在燃料的点火下燃烧。
这些燃烧物质会释放出大量的热能，将气体的温度提高到非常高的程度。
3.膨胀：高温高压的气体通过高温涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
涡轮通过轴向传递的力量带动低压涡轮旋转，同时提供给发电机或其他机械装置所需的动力。
4.排气：膨胀后的废气通过排气管排出，同时通过降温装置冷却后排放到大气中。
排气管内设有减震器和消声器，以减少噪音和震动对环境和设备的影响。
总而言之，燃气轮机利用压缩、燃烧、膨胀和排气等过程，将燃气燃烧产生的高温高压气体转化为机械能或电能。
SGT5-2000E(LC)型燃气轮机及其辅助设备介绍
Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｕ — ｃ ｈ ｉ 。 ． Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｄ ｏ ｎ ｇ － ｆ ａ ｎ ｇ 。
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ３ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｓ Ｇ Ｔ ５ － ２ ０ ０ ０ Ｅ （ Ｌ Ｃ ） ； ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ； Ｇ Ｔ ａ ｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｙ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ； ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ
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- Amount of energy which is unavailable to do work - A measure of disorder
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Ideal Brayton Cycle
Gas Turbine Application
Note: s denotes entropy
P2 T2 = P T 1 1
η compressor =
η compressor =
Work Ideal Work Actual
Temperature
LEGEND
Ideal Cycle With ηc & ηt
3
(T2 − T1 ) Ideal (T2 − T1 ) Actual
γ −1 γ
2
P2 T2Ideal = T1 P 1
γ γ −1
P T = 3 = 3 P4 T4
γ γ −1
η
Cycle
=
Work Output (MW) Heat Content (Fuel)
(T = 3
- T 4 (T
) - (T - T 3 2
- T ) 2 1 )
Page 6
Real Brayton Cycle
ure ress ge P har Disc ssor pre Com
LEGEND
Ideal Cycle With ηc & ηt With ∆P’s
2
3
n dditio eat A H
pans Expansion
Combustor ∆ ∆P
Temperature
Compres sion
Exhaust ∆P
5L 3.2 1960
5P
1970
1980
1990
2000பைடு நூலகம்
Page 12
Evolution of MHI Gas Turbines
Page 13
Line-Up of MHI Gas Turbine
Page 14
The Efficiency and Power Output of MHI Gas Turbine
Expansio n
Page 10
World wide heavy-duty Gas Turbine manufacturers
Page 11
Evolution of GE Gas Turbines
Output 200MW 9 7 5-6 3-6
3000 RPM 3600 RPM 5100-5230 RPM 6900-7100 RPM
Q = 727 MW
W= 281 MW
∆H4-1 = 446 MW
Page 4
Second Law of Thermodynamics
Basic Principle: Heat moves from hot to cold
Entropy:
ηCarnotCycle
TH − TC = x 100 TH
Combustor ∆P
3
13th stg. Comp. bleed
CD
9th stg. Comp. bleed
Temperature
2
Exhaust ∆P
Compressor Bleed
Inlet ∆P
4
1
Entropy
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Brayton Cycle – Gas Turbine
QADDED
Compression and Turbine Expansion Inefficiencies
Turbine Compressor
Typical Values for GE Turbines Compressor Efficiency 0.86-0.89 Turbine Efficiency 0.90-0.93
ient Amb re su Pres
Inlet ∆P
4
1
n ejectio Heat R
Entropy
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Real Brayton Cycle
Parasitic Flows for Turbine Cooling
LEGEND
Ideal Cycle With ηc & ηt With ∆P’s With Cooling Flows
Alstom Gas Turbine Combined Cycle (50 Hz&60 Hz)
Page 20
典型F级机组和E级机组的性能及参数
级简单循环燃气轮机的参考性能（ 标准参考条件） 表 1：F级简单循环燃气轮机的参考性能（ISO标准参考条件） ： 级简单循环燃气轮机的参考性能 标准参考条件
4 1
Entropy
Page 7
Real Brayton Cycle
Pressure Losses - Inlet, Combustor, Exhaust
Inlet Combustor Exhaust
Typical Values for Turbine Inlet Pressure Loss 3” H2O Exhaust Back Pressure (SC) 5.5” H2O Exhaust Back Pressure (CC) 15” H2O DLN Combustor 6-7% ∆P/P
Squeeze 1 2 Suck
COMPRESSOR
Burn
Turn 3 4 Blow
TURBIN E Shaft Work QREJECTED
Heat Exchanger
Qin
Temperature
3
Compression
4 2 1
Qout
Entropy
COMPRESSOR
The TURBINE transforms TURBINE thermal energy into mechanical energy (3 – 4) used for driving the Compressor & Generator
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标准参考条件） 表 3：E 级简单循环燃气轮机的参考性能（ISO标准参考条件） ： 级简单循环燃气轮机的参考性能（ 标准参考条件
生产厂商 型号 功率（MW） 热效率（％） 空气流量（kg/s） 排气流量（kg/s） 压缩比 压气机级数 透平转子进口温度 （TRIT）（℃） 透平级数 透平排气温度（℃） NOx排放量（天然气燃 料）(ppm) 机组重量（~t） 机组近似尺寸(m) 12.3 17 1124 3 538 25 190 20×4.6×4.8 GE PG9171E 123.4 33.79 403.7 SIEMENS V94.2/V94.2A 157/192 34.4/35.8 510/522 519/532 11.1/14.0 17 1105/1290 4 540/572 25/25 295/320 14×12.5×8.4 12.01×6.0×7.4 1 14.0 19 1250* 4 542 25 200 12.5×5.2×5.28 Page 23 MHI M701D 144 34.8 441
Page 15
MHI 701F / 701G Gas Turbine features
Page 16
Siemens Gas Turbines
Page 17
Siemens SGT5-4000F (V94.3A)
Page 18
Alstom GT26 Gas Turbine Features
Page 19
Page 2
Physics
Principle of Conservation of Mass: mass in = mass out (Open System) Principle of Conservation of Energy: energy in = energy out energy may be transformed from one form to another (Power Plant converts Chemical to Thermal to Mechanical to Electrical Energy)
Page 3
First Law of Thermodynamics
General Energy Equation energy in = energy out, or Q = W + ∆H
Example: 9FB Energy Balance
Where: ∆H = total enthalpy change fluid entering system Q = net thermal energy flowing into system during process W = net work done by the system
Gas Turbine & Accessory Systems Introduction 燃气轮机及其辅助系统介绍
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Index 目录
1. Gas Turbine Principle & General Introduction 燃机原理及概况 2. Gas Turbine Structure 燃机本体结构 3. Gas Turbine Accessory Systems 燃机附属系统 4. Gas Turbine Control System 燃机控制系统 5. Gas Turbine Shipment Weight & Dimension 燃机运输重量及尺寸 6. Gas Turbine Erection Procedure 燃机安装步骤 7. Gas Turbine Commissioning Procedure 燃机调试规程 8. Gas Turbine Performance Procedure 燃机性能试验规程