燃气轮机技术简介以及9FA重型燃气轮机设备介绍(终版)
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。
燃气轮机简介
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数：
效率：42.9% ，联合循环效率高达58%；（油耗率、热耗） 功率： 最大334MW； 涡轮前温度、压比； 寿命：50000~100000小时； 停机检验时间：4000~8000小时； 单位功率旳重量：重型旳一般不小于2～5kg/kW，轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利，他设计 旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专 利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年，法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机，而且进行了试验，但是成果却是失败 了。装置除了带动本身旋转外，几乎不能对外输出 功。 ❖ 同步，其他旳人也尝试制造燃气轮机，但是几乎都 失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个：
部件旳效率偏低（主要是压气机，当初旳压气机效率只有 60%左右）。
材料旳限制（没有耐热钢和冷却技术，涡轮前温度只有 740K左右，在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳 影响最大）。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代，因为空气动力学旳发展应用在 压气机设计领域，使得压气旳效率和压比均得到了 提升；同步冶金技术旳发展出现了耐热钢，能够承 受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成 功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景
燃气轮机技术简介以及9FA重型燃气轮机设备介绍(终版)
润滑油系统
CO2储罐 CO2排放控制盘 CO2分配管道 危险区域封闭空间 手动消防设备 多区域水消防系统
消防系统
温感探测器 烟感探测器
声光报警设备
消防控制系统
谢谢大家！
Q&A？
152为国内首台联合循环供热抽气汽轮 机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
单轴联合循环机组外形图
第三部分 9FA重型燃机主设备介绍
压气机部分
燃烧室部分
透平部分
进气缸
燃气轮机结构示意
负载
空气通过压气机，被压缩成一定的压力，然后在燃烧室中加入燃 料燃烧就产生高温的燃气，再经过透平膨胀做工。由于高温燃气 膨胀所做的功大于压缩空气所需的功，于是就产生了有效功，即 透平的膨胀功扣除带动压气机所消耗的功（透平与压气机同轴）， 该净功率输出带动负载或发电机产生电。 由于透平的排气仍然具有较高温度，通常采用回热循环或余热锅 炉进行能量的阶梯利用，从而大幅度提高了联合循环的效率和出 力。
燃机 9FA 9FA 9FA 9FA
9FB
9FA 6FA
汽轮机 D10/158
发电机 390H
159
324
152
QFSN-300-2
324
QFKN-310-2
QFKN-150-2
324LU QF-135-2
备注
158为改进后的D10，提高了产品各项 性能。
漕泾采用进口汽轮机159为单抽凝气轴 向排气机组
性能参数（2003年） 255.6 MW 9,757 kJ/kWh 16.5 641 kg/sec 1327℃ 602℃ 390.8MW 6,350 kJ/kWh
清华燃机9 通风和加热系统(含9FA)资料
透平隔间
在正常操作的情况下，启动过程中设备点 火，导扇会自动启动。这些风扇主从配置，一 个风扇被选为“导”扇，则另一个就成为“辅” 扇。如果压差开关26BT-1或63AT-2感应到 “导”扇运行失败，“辅”扇就会启动。紧接 着停机后，位于涡轮舱上的温度开关26BT-1控 制着“导”扇的运行，使它在温度超过 115F(46`C)启动，在隔间温度低于95F(36`C)时 候停止。温度开关26BT-2也位于透平隔间，它 在透平隔间温度超过350F(177`C)时候发出警报。
元器件？它们是如何实现控制目标的？
通风和加热系统 （MS9FA）
通风与加热系统原理图1
通风与加热系统原理图2
通风与加热系统原理图3
隔间通风与加热系统说明
1. 参考控制设备安装小结（MLI 0414）。 2. 每个地方只需要一个CO2风门；需要手动重置。 3. 对于透平舱，安装管道内最大压降为1.3英寸水柱
透平隔间
为了在停机过程中湿度控制，透平隔间风扇 电机装有加热器23BT-1和23BT -2。加热器 23HT-3A和-3B用来在装置不运行时候对透平 隔间进行湿度控制。在温度低于26HT-3设置 的时候加热器就会启动。加热器23HT-1用来 在设备不运行的时候对涡轮舱进行防冻保护。 这个加热器有自己的驱动电机88HT-1A。在透 平隔间温度低于26HT-1设置的时候这个加热 器就会启动。
负荷联轴器间
载荷轴舱位于增压室进口和发电机之间， 具有自己的外壳。这个独立的舱室有自己的顶 板，侧板和进口门。通风空气通过安装在外壳 顶部靠交流电机88VG-1和88VG-2驱动的通风 扇吹进此舱室。外边空气在进入舱室前要靠风 扇上的重力驱动逆流风门抽吸。重力驱动风门 用来防止备用扇来的空气。重力风门靠离开风 扇的空气控制处于开启状态。一旦起火，风扇 电机停止，重力风门将关闭。加热的空气在舱 室里循环后，通过位于顶部外壳上的重力风门 向上排出舱外。当载荷舱通风扇关闭的时候， 风门也将关闭。
GE—9FA燃气轮机透平叶片冷却技术分析
GE—9FA燃气轮机透平叶片冷却技术分析燃气轮机在工作的过程中，燃烧室出口温度较高，超过透平叶片最大温度承受值，影响透平叶片的正常工作，如何进行透平叶片冷却至关重要。
本文以GE-9FA燃气轮机为例，从其冷却系统组成及原理分析入手，探讨了透平叶片的冷却技术和冷却原理，并指出了其易出现的故障和故障原因，旨在进一步完善GE-9FA燃气轮机透平叶片冷却技术，促进其应用和发展。
标签：GE-9FA燃气轮机；透平叶片；冷却技术0 前言提升透平进口燃气温度对于提高燃气轮机性能有着重要的作用，但这也对透平叶片的耐温性能提出了更高的要求，采用透平叶片冷却技术来提升其换热效果是保证透平叶片在高温环境下稳定运行的重要手段。
GE公司9FA燃气轮机是国内联合循环机组新型燃机，其采用的透平叶片冷却技术较为先进，冷却效果良好，下面来进行具体分析。
1 GE-9FA燃气轮机透平冷却系统一般来说，保证燃气轮机透平叶片在高温环境下稳定运行的措施有三种，①提升叶片材料耐热性能，例如采取高耐热本体材料，或在叶片表面涂隔热涂层等；②设置超温保护系统来保护叶片，避免其受到高温损坏[1]；③采取叶片冷却技术。
但需要注意的是，叶片材料性能提升毕竟有限，且超温保护系统也已经固化，这两种方式的潜力有限，而透平叶片冷却技术则有着较大发展空间。
在GE-9FA燃气轮机透平冷却系统中，利用压气机内的高压空气能够冷却透平转子、透平叶片及轮盘等相关部件。
其中末级排气冷却第1级静叶，16级抽气冷却沿程轮盘、第1级动叶和第2级动叶，第9级、13级抽气冷却第2级、第3级静叶。
对于第1级静叶来说，其冷却空气流动路径为：燃烧室火焰筒外环腔→前腔、后腔→叶片内部→冷却结构→燃气通道。
对于第2级静叶来说，其冷却空气主要有两股，两股冷气进入叶片路径为：①第一股冷气：前腔→套筒→前缘；②第二股冷气：后腔→套筒→后缘。
需要注意的是，第二股冷气经过后缘之后，一部分由后缘直接排出，另一部分则与冷气进入叶片，从底部排出，在整个排出的过程中对沿路各个部件进行冷却。
燃气轮机产品及技术发展介绍
燃气轮机产品及技术发展介绍《燃气轮机产品及技术发展介绍篇一》嘿，今天咱就来唠唠燃气轮机这玩意儿。
燃气轮机啊，就像是工业界的超级明星，在很多领域那都是响当当的存在。
先说说它的产品类型吧。
燃气轮机有轻型和重型之分。
轻型燃气轮机就像是灵活的小猎豹，体型相对较小，重量也轻，比较适合用在航空领域。
你想啊，飞机在天上飞，每一点重量都得精打细算，轻型燃气轮机就像一个轻巧又充满力量的心脏，带着飞机在蓝天白云间穿梭。
而重型燃气轮机呢，那就是工业里的大力士。
它体型庞大，功率也超大，在发电领域可是一把好手。
就好比是发电厂里的定海神针，稳定地输出着强大的电能。
燃气轮机的技术发展也是相当有故事的。
早期的燃气轮机啊，效率可能就像个刚刚学会走路的小孩，比较低。
那时候的工程师们估计也挠破了头，想着怎么提高这个效率呢？就像是在黑暗中摸索着前进。
随着科技的发展，新材料开始登上舞台。
比如说高温合金，这玩意儿就像是给燃气轮机穿上了一层超级铠甲，让它能够承受更高的温度。
这温度一上去，效率也就跟着提高了。
就好比你给一个运动员更好的装备，他就能跑得更快一样。
我曾经有这么一次经历。
我去参观一个发电厂，在那里我看到了燃气轮机那庞大的身躯。
当时我就被震撼到了，那家伙，轰隆隆地响着，就像一头沉睡的巨兽被唤醒了。
我在想，这么个大东西，背后得有多少人的智慧和汗水啊。
我就问旁边的工程师，这燃气轮机怎么这么厉害呢？工程师就跟我说，这可是经过了好几代人的努力呢。
从最开始的简单设计，到现在的高科技含量，就像是从茅草屋变成了高楼大厦。
不过呢，燃气轮机的发展也不是一帆风顺的。
也许有人会说，这燃气轮机虽然好，但是它的成本也不低啊。
没错，这就像是你买一个高级的手机，功能强大但是价格昂贵。
对于一些小型企业或者不发达地区来说，可能有点承受不起。
但是呢，我觉得随着技术的进一步发展，成本也许会降下来。
就像当初的电脑一样，刚出来的时候贵得吓人，现在不也走进了千家万户吗？燃气轮机的未来会是什么样的呢？它会不会像火箭一样一飞冲天，发展得更加迅猛呢？我觉得很有可能。
(GE)9F燃气轮机的演化
100.0 98.0 96.0 94.0
97.1
97.0
97.0 94.7
GE ᛘˁ
%
92.0 91.0
90.0
89.6
88.0 Բ᭜ত
ՠҦԲ᭜ত
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图5：50Hz 简单循环机组可靠性数据（12个月平均） 数据来源：2011年10月– ORAP®,SPS®保留数据所有权
III. 产品共有特性
9F燃机产品线通过对一些机组共有部件的技术升级，来增加机组出力，提高效率，降低排放，提高部分负荷运行能力,
2
图2：香港8台9FA燃气轮机
图3：西班牙9FB安装现场
༹༙ՠҦൊஔ
4,000 3,500 3,000 2,500 2,000
Peaking
6FA 7F 9F
Cyclic
1,500
1,000
Base Load
500
0
0
20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000
机群数据统计
目前，9F燃机累计装机240台，总计运行超过9百万小时和9万次启动。9F机组于20年前推出，目前已遍布世界各地。除 了在像西欧这样的发达国家市场上运行（如英国，意大利，西班牙等）， 9FA和9FB燃机市场亦扩展到了新兴市场，例 如东欧（拉脱维亚，立陶宛），北非（阿尔及利亚，埃及），中东，南美（智利，阿根廷）和中国。图2，图3是一些机 组的现场安装照片。
表2. 9F 燃气轮机压气机升级包描述
叶片状态监测
叶片状态监测系统是用来监测压气机R0, R1 和R2动叶的动静挠度并进行实时数据测量的重要工具。该系统在压气机缸体 安装了一系列非接触式传感器，对叶片状态进行数据采集（频率，振幅），并通过与GE研发的数据模型的比对来分析采 集到的数据，从而得到叶片的状态变化趋势，同时判断是否有突变。例如，这些数据可以用来分析并确定叶片经过多次 起停后的状态变化趋势或者通过分析全速全载时叶片的静挠度来判断叶片的老化程度。截至2010年2月，包括改造项目 和新机组销售，已有18台机组安装了叶片状态监测系统。
9FA燃机结构介绍
9FA燃机结构介绍9FA燃机结构介绍9FA燃机结构介绍压气机总体PG9351FA机组的压气机是一台18级轴流式，压缩比15.4:1，空气质量流量为623.7kg/s的多级轴流式压气机，头两级为跨音速级，带一级可转导叶。
轴流式压气机部分由压气机转子和封闭的气缸组成。
装在压气机气缸内的有：进口导叶、十八级转子和静叶和两排出口导叶栅。
每相邻的动叶和静叶列组成一级。
在每一个级内，动叶片吸收外界作功转换成提供压缩空气所需的力，而静叶片则引导空气使它以合适的气流角度进入下一级。
压缩空气从压气机排气缸出来进入燃烧室。
从压气机级间抽出的空气用作透平喷嘴、轮间和轴承的冷却和密封空气用，在启动过程中抽气作为喘振控制用。
压气机转子压气机转子是一个由16个叶轮、2个端轴和叶轮组件、贯穿螺栓和转子动叶组成的组件。
前端轴装有零级动叶片，后端轴装有第17级动叶片，16个叶轮各自装有从第1至第16级动叶片。
第一级静叶有46片；第一级动叶32片；末级静叶片(第17级)108片，后两列导向叶片EGV1=108片，EGV2=108片。
第一级动叶片高度为503.56mm，末级动叶片高度为147.17mm。
第16级压气机叶轮后端面上有导向风扇。
在第16级压气机叶轮和压气机转子后半轴之间有间隙允许导向风扇汲取压气机空气流，并将空气引向压气机转子后联轴器上的15个轴向孔，流到透平前半轴与压气机转子后联轴器相应的15个轴向孔，去冷却透平叶轮。
压气机静子气缸由压气机进气缸、压气机气缸和压气机排气缸组成，它们各自依靠中分面上的法兰螺栓紧固成一体。
进气缸位于燃气轮机的前端，在进气室内，它的主要功能是将空气均匀地引入压气机。
进气缸内壁安装有可调进口导叶（IGV）。
压气机气缸内壁装有零级至12级静叶片；压气机排气缸内壁装有第13级至第17级静叶和两列出口导向叶片；他们共同组成压气机静子。
气缸上的抽气孔允许抽出第9级和第13级的空气。
这部分空气用于冷却和密封，也用作起动和停机时喘振的控制。
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多轴2拖1，热电联产 大唐高井 背压机组（MS209FB）
多轴1拖1，热电联产 大唐高井 背压机组（MS109FB） 多轴1拖1，热电联产 机组（MS109FA） 多轴1拖1，热电联产 机组（MS106FA） 横琴热电 江山热电
9FA
QFKN-310-2
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
目录
1. 燃气轮机及联合循环发电技术简介 2. 9FA重型燃机及联合循环机组介绍 3. 燃机主设备介绍 4. 燃机辅助设备介绍
燃气轮机及联合循环发电技术简介
最先进的发 电技术之一
热效率高 环保性能好 投资省 建设周期短
•以燃气为工作介质、内燃、连续回转的叶 轮式热能动力机械。 •结合燃气轮机的高出温和联合循环配备的 蒸汽轮机进行总能利用 •已经成为当今发电设备领域中热效率最高 的技术，最高热效率可达到61%以上。
轴承
回油
液压设 备
消防系统
通风系统
控制设备
电气设备
其他支持系统
天然气调压站
凝聚式过 滤器
旋风分离 器 流量计算 机
绝缘接头 紧急关断 阀 气相色谱 仪
燃气加热 系统
调压装置
出口
前置模块
涤气器
双联凝聚 式分离器 性能加 热器
电启动加热器
燃机计量系统
孔板流量计
计量精度0.5%以内
质量流量计
燃气模块
压气机转子 燃烧室
透平转子
2#轴承
第四部分 9FA重型燃机辅助设备介绍
燃气轮机及联合循环宏观系统组成
空气（反应、 冷却等） 燃气、燃油 润滑油、液压 油
仪用气、CO2、 N2、H2
动力电、控制 电
支撑系统、 系统软件硬件
蒸汽-水
水（冷却、清 洗等）
燃机主要系统描述
燃气
天然气调 压站 前置 模块 燃机计量 系统 燃气模块 燃料分配 管道 燃烧室
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
9FB
QFKN-150-2
9FA 6FA
324LU QF-135-2
单轴联合循环机组外形图
第三部分 9FA重型燃机主设备介绍
压气机部分
燃烧室部分
透平部分
燃气轮机结构示意
进气缸 压中缸 压排缸
透平缸
排气缸
1#轴承
哈 尔 滨 电 气 股 份 有 限 公 司
HARBIN ELECTRIC C O M PA N Y LIMITED
燃气轮机技术简介以及 9FA重型燃气轮机设备介绍
哈尔滨电气股份有限公司
二○一二年三月
哈 尔 滨 电 气 股 份 有 限 公 司
HARBIN ELECTRIC C O M PA N Y LIMITED
润滑油系统
消防系统
CO2储罐 CO2排放控制盘 CO2分配管道 危险区域封闭空间 手动消防设备 多区域水消防系统 消防控制系统 温感探测器 烟感探测器 声光报警设备
谢谢大家！
Q&A？
燃料分配管道
作用：将燃气模块出口 的燃气送至燃烧室。
燃机进气系统
来气方向
进气过滤室
进气管道
防雨罩 自清式 过滤器
燃机排气系统
冷却密封空气管道
冷却通道示意
水洗模块
水洗管道
燃机冷却水系统
燃机支架
燃机火焰探测器
润滑油系统
氢气冷却器
LCI冷却
等等
从业主循环冷却水系统通过冷却水管线分别引 入以上系统，冷却水通过回收管线回到业主冷 却水系统
燃机进 气系统
压气机
燃烧室
透平
排气系 统
仪用空 气 疏水排 污管道 冷却水 管道 液压油 模块
余热锅 炉
气动设 备 电厂汇 流
空气
压气机抽、 排气 冷却密封 空气管道 冷却通道
燃油
燃油前 置模块
水洗 模块 润滑、顶 轴油模块
加热模 块
水洗 管道 润滑油管 道
雾化空 气系统
燃烧室
水 油
燃气轮机
冷却水
回水
第二部分 9FA重型燃机及联合循环机组介绍
MS9001FA（以下简称9FA）重型燃气轮机是当今世界上正式投入 商业运行的、技术成熟度最高的燃气轮机机组之一。首台机组于 1991年推向市场，目前是世界上市场占有率最大、累计运行时间最 长的F级燃气轮机组。
主要性能指标（ISO状况） 项目 出力 热耗 压比 空气流量 点火温度 排气温度 联合循环出力 联合循环热耗 性能参数（2003年） 255.6 MW 9,757 kJ/kWh 16.5 641 kg/sec 1327℃ 602℃ 390.8MW 6,350 kJ/kWh 性能参数（目前） 259.6 MW 9510kJ/kWh 16.7 650kg/sec 1327℃ 600℃ 398.15MW 6230kJ/kWh
燃气轮机及联合循环基本工作原理
负载
空气通过压气机，被压缩成一定的压力，然后在燃烧室中加入燃 料燃烧就产生高温的燃气，再经过透平膨胀做工。由于高温燃气 膨胀所做的功大于压缩空气所需的功，于是就产生了有效功，即 透平的膨胀功扣除带动压气机所消耗的功（透平与压气机的排气仍然具有较高温度，通常采用回热循环或余热锅 炉进行能量的阶梯利用，从而大幅度提高了联合循环的效率和出 力。
多种多样的联合循环系统及配置方式
我国燃机市场发展迅速，业主要求复杂多样，我公司联合循环产品系 列已经从技术引进初期单一的单轴联合循环机组配置，发展到目前多 种联合循环配置方案，可以满足广大业主的各种需求。
联合循环配置情况 单轴联合循环机组 （SS1099FA） 多轴1拖1，工业抽汽 机组（MS109FA） 多轴2拖1，热电联产 机组（MS209FA） 业绩情况 大部分产品 漕泾热电、 镇海化工区 北京太阳宫 燃机 9FA 9FA 9FA 汽轮机 D10/158 159 152 发电机 390H 324 QFSN-300-2 324 备注 158为改进后的D10，提高了产品各项 性能。 漕泾采用进口汽轮机159为单抽凝气轴 向排气机组 152为国内首台联合循环供热抽气汽轮 机