西门子燃气轮机技术介绍开共75页文档
SGT-800型燃气轮机-Siemens
发电：简单循环(ISO) 47.5 MW(e) / 50.5 MW(e)联合循环 2x1 (ISO) 135.4 MW(e) / 143.6 MW(e) / energy术语SC: 简单循环CC: 联合循环SCC: 西门子联合循环DLE: 干式低排放HRSG: 余热锅炉PMG: 永磁同步发电机EOH: 等效运行小时数OEM: 原始设备制造商西门子SGT-800型工业燃气轮机集可靠耐用的工业设计与高效率、低排放的特点于一身，同时在燃料、运行条件、维护理念、成套解决方案等方面具备广泛的灵活性，可满足当前及未来的市场需求。
SGT-800型燃气轮机可为一系列工业发电客户如能源公司、独立发电商、公用事业公司和市政电力部门提供经济效益极具竞争力的解决方案。
满足不同需求的出色能力SGT-800型燃气轮机较高的效率和产汽能力使其在热电联产和联合循环电厂（包括流程工业和区域供热）中表现优异。
其耐用的设计和经过验证的高可靠性也使SGT-800型燃气轮机成为炼油厂以及其它油气客户的理想选择。
SGT-800 型燃气轮机有两种功率等级，其 ISO 额定功率为 47.5 MW(e)和50.5 MW(e)。
如果需要在较高的环境温度（高于33°C ）获得优异性能，可选用高温匹配型压气机，以提高输出功率和效率。
燃气轮机的主要特点耐用的工业设计运行简单可靠的双燃料干式低排放技术出色的可用性和可靠性性能衰减率低稳定的甩负荷能力（超速小于5%）所需的供气压力较低大修间隔期及总体寿命长。
运行、燃料和应用的灵活性针对炎热和寒冷气候条件下的标准选件适应不同的运行方案和瞬态响应符合电网规范的标准选件气体燃料成分的多样化有载燃料切换能力优化成套解决方案高排烟余热，具备优异的热电联产/联合循环特性SGT-800型工业燃气轮机SGT-800型成套发电设备34SGT-800型燃气轮机技术规格轴流压气机15级轴流压气机—3级可调导向叶片电子束焊接的转子铬基合金动叶和静叶可磨蚀密封件可控扩散叶面型线燃烧室与排放控制干式低排放燃烧系统30个双燃料DLE 燃烧器安装在环形燃烧室中环形焊接金属板设计隔热的内表面涂层燃料系统单一气体燃料或双燃料（气体/液体燃料） 有载燃料切换能力甩负荷能力供气压力要求 27-30bar （绝对压力值） （390-435psi(绝对压力值)）透平单模块型高效三级透平– 前两级和静叶法兰由空气冷却– 第三级有扣联叶顶围带轴承可倾瓦径向轴承和止推轴承振动和温度监控减速箱双螺旋设计冷端驱动发电机转速1,500 rpm 或1,800 rpm ，适于50 Hz 或60 Hz 的情况发电机■ 四极设计■ 额定电压：10.5 kV/11.0 kV/13.8 kV ■ 50 Hz 或 60 Hz ■ 防护等级 IP54■ 励磁电源来自永磁同步发电机（PMG ）■ 符合IEC/EN 6034-1标准润滑润滑油系统安装在独立的撬块上（典型成套装置）或整合于燃气轮机撬块上（单点起吊式成套装置）■ 带直流后备电源的3x50%交流驱动润滑油泵■ 油冷却器和加热器启动变频器驱动（VSD ）启动电机与变速箱连接控制系统■ 西门子Simatic 控制系统■ 分布式输入/输出其它■ 直接轴向排气■ 火灾与气体检测设备■ 压气机清洗选项空气进气过滤可选择静态过滤器、脉冲式清洁过滤器或HEPA 过滤器■ 碳钢或不锈钢制罩壳，噪声等级（85dB(A)标配）5维护灵活标准的维护方案–基于运行小时和周期的维护方案 –大修间隔时间长达60,000等效运行小时 –现场维护或模块化大修，无需特殊车间维护 – 非现场维护方案：快速更换核心机，最大化机组的可用率 维护设计–紧凑模块化结构，易于维护 –可拆卸燃烧器，便于简单、快速检查 –垂直分拆式压气机外壳，便于进出 –燃气轮机可通过滑轨自罩壳内移出 多个内孔窥视仪检查口客户支持授权服务中心的全球支持网络西门子 7/24 全天候支持，包括紧急服务和专家咨询 全面现场服务远程诊断服务，包括协同故障排除和远程解决问题 OEM 产品升级 关于运行及维护的培训多种维护及服务合同可选性能规格维护灵活，高可用性*联合循环机组 SCC-800 还可采用两台以上的 SGT-800 型燃气轮机。
SIEMENS 900MW汽轮机的技术特点
外高桥电厂二期900MW汽轮机的技术特点外高桥发电厂二期工程筹建处冯伟忠【摘要】本文就外高桥二期工程的900MW汽轮机设备，对其技术参数、汽缸配置、末级长叶片、轴系及取消了调节级、机械危急保安器和同轴主油泵等技术和结构特点进行了介绍，对其相关的一些问题作了论述。
【关键词】超临界汽轮机技术特点外高桥二期工程，建设两台900MW汽轮发电机组。
工程采用分岛招标方式进行国际竞争性公开招标。
其中汽轮发电机组岛由SIEMENS公司中标。
目前设备尚在安装中。
第一台机组计划在2004年5月投产。
本工程的900MW汽轮机为超临界单轴、一次再热、四缸四排汽。
四缸分别为高、中、低、低。
其技术参数如下(100% 额定负荷)：额定出力：900MW最大连续出力：1029MW主汽门前额定压力23.96 MPa主汽门前额定温度538℃主蒸汽流量2537T/H高压缸排汽压力 5.495 MPa再热汽门前额定温度566℃再热汽流量2264T/H背压 4.9KPa低压缸末级叶片长度1146mm排汽面积2×2×12.5 m2热耗7602 kJ/kWh(1816kcal/kWh)*系统简介*四缸单轴汽轮机这两台汽轮机，是SIEMENS公司根据外高桥二期工程度身定制的。
按照招标书的要求，投标容量应为：双轴，1000MW；单轴，900MW。
而根据世界银行的招标导则，只要符合技术规范，原则上为低价中标。
这样，SIEMENS以末级叶片长度达1146mm作为技术支撑的单轴四缸方案就比其他投标商的五缸等方案在价格上更具有竞争力。
采用四缸方案，在技术上有其有利的方面。
作为900MW容量的机组，在投标的当时（1997年），世界上尚无已投产的同等容量单轴汽轮发电机组的先例。
四缸与五缸方案相比，轴系明显缩短，作为特大容量的机组，这有利于轴系的稳定。
在当时的国际上，人们普遍有这样的观念：汽轮机总体布臵一般要求同一根轴上不宜超过四个缸，否则除了找中困难，还对机组振动不利，甚至会影响机组的运行稳定性和可靠性。
西门子燃气轮机技术介绍开
1.西门子燃气轮机概述 西门子燃气轮机编号方法
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
SGT5-4000F
燃气轮机等级 F ＝ F级燃气轮机
E ＝ E级燃气轮机
压气机大小 转速 5 ＝50 Hz 6 ＝60 Hz 西门子燃气轮机英文缩写
2、V94.2燃气轮机技术
圆筒型燃烧室
• 具有圆筒形的外壳和火焰管； • 多采用逆流式结构（紧凑）；可按1-2个； • 可直立或横卧于燃机上方，或直立于燃机侧面。 • 优点：结构简单、便于维修、使用寿命 • 缺点：空间利用率差、容积热强度较低；调试时所需风源较大。 • 应用：广泛应用于小功率燃机及部分中等功率燃机。
燃烧室的结构形式
• 按气流流过燃烧室的流程分
1.顺流式 2.逆流式
• 按燃烧室布置方式分
1.圆筒型燃烧室(Simens公司V94.2双立式、V94.3双卧室和ABB公司GT-13E2) 2.分管型燃烧室（GE公司9E 、9FA ） 3.环型燃烧室(Simens公司V94.3A和Alstom公司GT13E2) 4.管环型燃烧室（ 三菱重工M701F）
3、V94.2联合循环介绍
燃气－蒸汽联合循环
优点：
• １、显著降低机组气耗率20%~30% • ２、显著提高机组功率
缺点：增加了蒸汽回路，使机组大为复杂。
应用：只适用于地面动力装置。
3、V94.2联合循环介绍
SGT5-4000F联合循环
SGT5-4000F联合循环
3、V94.2联合循环介绍
3、V94.2联合循环介绍
余热锅炉型燃气－蒸汽联合循环的热力过程
V94.3A型燃机介绍
Poly Crista (PC)
多晶
Directionally Solidified (DS)
定向凝固
Single Cristal (SC)
单晶
隔热涂层 (TBC)隔热 性能
温度
热燃气
陶瓷 过渡层
基体金属
冷却空气
退役的第一级动叶
V94.3A 型燃气轮机的运行灵活性
燃料质量:组合式燃烧器能控制热值和天然气密度波动的影响,保持稳定运 行 多种燃料运行: 可使用天然气,柴油,石脑油和凝析油。例如，菲律宾的Santa
静叶片
动叶片
透平静叶解体拆卸
第一级透平静叶
第1级动叶冷却方式
A A BC
B C
V94.3A 透平第4 级动叶片
空心
透平叶片的冷却方法
隔热塗层 (TBC)
过渡层 叶片
热燃气側
形成冲击式冷 却的芯子
冷却方式: A 冲击式冷却 B 利用扰流片增强对流冷却效果 C 内部传热 D 气膜冷却
三种透平叶片铸造技术
1
-
叶轮之间通过 Hirth齿噛合 叶轮用中心拉杆轴向固紧
(7) 透平
-4 级
- 先进的冷却技术
- 叶片隔热塗层
(4) 压缩机
- 叶型气膜冷却
- 15 级 - 优化流动设计
(8) 排气
- 进口可转导叶
- 轴向排气
V94.3A型燃气轮机性能参数（ISO工况)
燃机型号
V94.3A
电网频率 负荷
50 基本负荷条件下
燃机空心动叶
第一级动叶安装
第2、3、4级动叶叶根结构
第四级动叶拆卸方法（沿轴向拆卸）
透平动叶模型
一级动叶根部冷却通道
西门子燃机介绍剖析
燃气轮机功率，MW 燃气轮机效率，% 联合循环效率，%
69 36.5 54.0
109 34.0 51.9
185 38.8 57.7
159 34.5 52.3
268 39.0 57.7
292.7 39
58.16
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
设计特点
（1）发电机联接方式 －冷端驱动
（2）气缸 －水平中分
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理 SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍 SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统 燃气轮机-蒸汽轮机联合循环
燃气轮机工作原理
燃气轮机定义
燃气轮机装置是一种以空气及燃料气为工质的、旋转式热力 发动机。 核心组成： 压气机（Compressor) 燃烧室 (Chamber) 透平机（Turbine）
电网频率，Hz 燃烧温度，℃ 压比 排气流量，kg/s
50/60 1190 16.2 192
60 1060 11.0 360
60 1230 16.9 457
50 1060 11.1 519
50 1230 16.9 659
50 1250 19.0 716.5
排气温度，℃
571
544
582
540
582
575.8
需再做动平衡 端面齿加工精度高，制造难度大
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
西门子燃机介绍
2.燃机本体MBA/MBD
31
2. 放风系统MBA4
32
2.放风系统MBA4
放风系统功能：
轴流压气机是在额定转速下进行设计的，当转速低于额定转 速一定范围时，超负荷的压气机不能产生足够的压比，此时会 进入气动上所说的喘振状态，并使压气机运行不稳定。 为了避免此现象，通过在压气机特定位置将一部分空气抽出， 减轻压气机负荷以改善运行工况。
9.液压油模块MBX
9.液压油模块MBX
9.液压油模块MBX 液压油系统有两个液压油泵，当一个液压油泵停止运行时,另外一个可以自动 启用。
液压油的清洁度是影响液压油模块长期运行的主要因素之一，液压油应每2～3 年更换一次以保持液压油的性能。 新的液压油应通过过滤器加入液压油站，并且在投入系统前至少进行4个小时 的过滤循环。 蓄能器： 液压油站上包含有一个100bar的氮气蓄能器用于稳定油压。 停机时液压油温度的保持： 长期停机时，为了避免液压油温度过低，可通过开启一个冷却油泵循环来保持 液压油温度。（当液压油温度低于25度或高于55度时开启冷却循环泵） 液位监视： 液压油模块含有3取2的液位监视跳机功能。
绝热压缩
2
等熵压缩 等压放热
4
1
等压放热
4
1
理想循环的工作过程是： 空气在压气机等熵压缩后进入燃烧室(1—2) 空气在燃烧室中定压加热 (2—3) 空气在透平中等熵膨胀作功(3—4) 空气在余热锅炉中定压放热(4—1)
燃气轮机工作原理
燃气轮机简单循环过程
燃烧过程（燃烧室） 压缩过程（压气机） 化学能转换成热能 膨胀过程（涡 轮）
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
设计特点
（1）发电机联接方式 －冷端驱动 （2）气缸 －水平中分 （3）转子 －两个轴承 －中空轴 －叶轮之间通过Hirth齿啮合 －叶轮用中心拉杆轴向固紧 （4）压气机 －15级 －优化流动设计 －进口导叶可转 （5）燃烧室 －环形燃烧室 －24个组合式燃烧器 －陶瓷与金属遮热瓦块 （6）燃烧器 －低NOx技术 －可烧多种燃料 （7）透平 －4级 －先进的冷却技术 －叶片隔热涂层 －叶片气膜冷却 （8）排气 －轴向排气
西门子燃机介绍
1
➢燃气轮机工作原理 ➢SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍 ➢SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统 ➢燃气轮机-蒸汽轮机联合循环
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燃气轮机工作原理
燃气轮机定义
燃气轮机装置是一种以空气及燃料气为工质的、旋转式热力 发动机。 核心组成： 压气机（Compressor) 燃烧室 (Chamber) 透平机（Turbine）
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2.燃机本体MBA/MBD
30
2.燃机本体MBA/MBD
31
2. 放风系统MBA4
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2.放风系统MBA4
放风系统功能：
轴流压气机是在额定转速下进行设计的，当转速低于额定转 速一定范围时，超负荷的压气机不能产生足够的压比，此时会 进入气动上所说的喘振状态，并使压气机运行不稳定。
为了避免此现象，通过在压气机特定位置将一部分空气抽出， 减轻压气机负荷以改善运行工况。
50 1250 19.0 716.5
排气温度，℃
571
544
582
540
582
575.8
燃气轮机功率，MW 燃气轮机效率，% 联合循环效率，%
69 36.5 54.0
109 34.0 51.9
185 38.8 57.7
159 34.5 52.3
268 39.0 57.7
292.7 39
58.16
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1. 燃机本体MBA/MBD
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2.燃机本体MBA/MBD
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1.燃机本体MBA/MBD
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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
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1.燃机本体MBA/MBD
西门子V94.3A型燃气轮机技术升级改造介绍
根 据 可 控 扩 压 原 理 （Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ａｉｒ— ｆｏｉｌｓ，简称 ＣＤＡ）设计的叶片具有很高的等熵压缩效 率和 良好的喘振裕度 ，特别是涉及跨音速流的头几 排 叶片 。当压 气机 来 流 接 近 或 大 于 临 界 马赫 数 时 ， 传 统 亚声 速 叶型组 成 的 叶栅 内将 会 产 生 临 界 工况 ， 从 而 在 叶型 的背 弧处 产 生 激 波 ，这 使 得 叶片 附 面 层 的损 失增 加 而 级 效 率 下 降 。“可 控 扩压 ”的设 计 思 想 一 方面 是通 过控 制气 流在 叶 型背 弧后 半部 的扩 压 来 避 免在 工作 范 围 内 出现 明显 的边 界 层分 离 ；另 一 方 面 通过 叶 型沿 径 向的扭 转 、弯 曲 、后 掠 等设 计 ，减 小 叶片沿径向的附面层损失使得级效率得以提高。
４）由于 湿 压缩对 叶 片涂 层有 腐 蚀 作 用 ，投 用 湿 压 缩 系统 将 缩 短 检 修 周 期 ，同 时 每 投 用 １ｈ将 产 生 １．４个 等 效运 行小 时 。
２ 压气机通 流量升级
３ 液 力 间隙 优化 系统
液 力 间 隙 优 化 （Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｃｌｅａｒａｎｃｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａ－ ｔｉｏｎ，简称 为 ＨＣＯ）系统 是通 过 装在 压 气机 推 力轴 承 主 、副推力 面 的液压 活塞 和一 套 独立 的液压 油 系统 ，
３）安 装 管道 系统 ； ４）压 气 机所 有 叶片 加 涂层 ，以 防 止湿 压 缩 水 滴 对压 气机 叶片产 生腐 蚀作 用 ； ５）控 制 系统 改造 。 湿 压缩 系统 的运 行 与维 护 ： １）湿压缩系统要求机组达到满 负荷 １ｈ后方可 投 用 ； ２）为 了确保 雾化 的水 不会 在 气 流通 道 内结 冰 ， 投 用湿 压缩 系统 时环 境 温度 不能 低于 １Ｏ。Ｃ； ３）停机 前 １ｈ要 停 用 湿压 缩 系 统 以确保 存 留在 气 流通 道 和 中间轴 的粗 盐 水 蒸 发 ，这 也 有 利 于保 护 压 气机 叶 片涂层 ；
西门子燃机本体及辅助系统介绍
1.7压气机和涡轮转子组件部分
• 压气机轴 • 半个联轴器位于1号压气机盘的前端，与发电机转子上的另外半个联轴器耦合。置 于轴前端附近的止推环将接触止推轴承，以限制轴在轴向上的移动。压气机前4排 拥有燕尾形基部，用键锁固到盘上，可允许拆卸各级而不会影响其他级。第5至13 排使用T型槽基部设计，可供叶片安装和拆卸。叶片锁定键随时可见，以保证绝对 锁定。转子压气机端可支持13排叶片。每个叶片排设计增加空气压缩级。
1.7压气机和涡轮转子组件部分
SGT6-5000F
辅助系
统
内容
• 2.1 燃机进气系统 • 2.2 润滑油系统 • 2.3 盘车系统 • 2.4 液压油系统 • 2.5 燃机高负荷轻吹系统 • 2.6燃气系统
• 2.7燃油注水系统
• 2.8压气机水洗系统 • 2.9二氧化碳防火系统
辅助系统设备规格参数
460
125（DC） 460 460 460 460 460 460 6600 460 460 460 460
110
104 12/6 141 3.9 46 25 33.9 275 5.9 174 56/28
3565
1750 3505 1773 1785 1660 1180 1770 3582 3570 3450 1791 3510油通过ＰＩＬＯＴ、A、B等阶段注入。对于燃油，并无C-或D-两个阶段。A-和 B-阶段可配备两类喷射器之一。对于燃油氮氧化合物标准较高或者不受限制的情况， 可以使用带简单开孔的注射器。 这些喷射器并不使用水喷射方法来控制氮氧化合 物。对于需要降低燃油排放量的装置，可选择使用高级光刻注射器。光刻燃油喷嘴 可将燃油雾化为非常细的喷雾。燃油快速蒸发并在更高负荷下需要注水法，以保持 喷嘴尖端冷却，并进一步减少氮氧化合物。
西门子SGT5-8000介绍
Introduction of Siemens 8000H class Gas Turbine Technology
一、 西门子 H 级燃机研发过程简介
2000 年 10 月，西门子公司首次提出 H 级燃机的研发计划[1]，2007 年 4 月在柏林工厂完
成了首台 SGT5-8000H 型燃机原型机组装，并于 2007 年 12 月至 2009 年 8 月在德国巴伐利亚
州 Irsching 4 电站成功完成全部燃机单循环验证性试验项目，随后进入单轴联合循环安装和调
五、 总结
西门子 H 级燃气轮机及其联合循环额定出力和效率的提升首先得益于压气机压比、压气 机流量、燃烧温度、热部件材料和隔热涂层技术的提升，其次得益于采用本森技术的预热锅 炉蒸汽参数的提高。在实际运行中，使用 FACY™技术可以使机组以最短的时间进入联合循 环，另外采用天然气性能加热器以及进口可调导叶加三级可调静叶设计，都对机组实际运行 效率的提升有帮助。
℃，低压 0.5MPa/300℃；为了匹配蒸汽参数的提高，西门子在预热锅炉中采用了大量百万机 组才使用的先进高温材料；另外，西门子对预热锅炉模块和管道进行了优化设计，使得水\ 蒸汽流动压损失减少。蒸汽轮机选用的是西门子 SST5-5000 型，该汽轮机为高、中压合缸反 流布置，低压缸为双流对称布置，该型号蒸汽轮机经设计改进可以满足快速启停和快速变负 荷的要求。发电机组型号为西门子 SGen-3000W（THDF），其定子线圈直接水内冷，转子线 圈为直接轴向氢内冷的冷却方式。
继西门子完成 50Hz 产品 SGT5-8000H 型燃机的设计、制造和验证性试验后，通过相似理
论和模化设计的思路，按照 1:1.2 模化系数开发了适用于 60Hz 市场的 SGT6-8000H 型燃气轮