西门子燃气轮机介绍
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西门子PG燃气轮机检修规程
燃气轮机检修规程一燃气轮机本体1 概述1.1 通用设计特点西门子PG燃气轮机是单轴单缸型机器。
它们适用于在以基荷运行或调峰运行的电厂以定速驱动发电机。
它们能用于联合循环发电与地区集中供热。
它们能烧液态燃料如轻燃料油。
或具有不同热值气态燃料，如天然气或高炉煤气。
1.2 内外部结构单缸单轴燃气轮机的主要组件是压气机与透平，这两个组件有共用的转子，转子只靠在压力区的外面两个轴承支撑。
这能确保恒定的对中正确与良好的运转质量。
压气机与透平还有一个共用的装置，即压力保持不变的外部壳体，它有三个机壳段分布在前轴承座与透平外壳之间。
直接连接到前轴承座的铸件是初始级压气机。
连接到这个铸件末端的是一部分是柱体，一部分是锥体的焊接段，把一个静叶持环围圈起来；而静叶持环是悬空挂起的；以便于热膨胀，第三个压气机抽气口以及燃烧器留有余地。
第三个柱形焊接的壳体有燃烧室与透平静叶持环。
当栓接一起时，外部壳体与前轴承架形成一个坚固的圆筒体，将运输当中保持的弯曲应力与扭矩力传送到上部而没有多大的变形。
水平的机壳连接便于进行维护工作。
前轴承座包含着组合的径向轴承与推力轴承。
前轴承座是固定在一个环上，而环落座在由六根肋条支撑的两个横向支架上，而径向肋条指引进气的流向。
在压气机上游处有一进气结构，空气就是从这个结构引起来的，可以把转子卸下而不必卸下进口轴。
排气室包括一个坚固的单件内缸。
它支撑着透平轴承。
五根肋片直接将衬套连接到外室。
废气是由排气室衬套指引的。
因为衬套是依照能调节热膨胀而给支撑的。
排气室把透平静叶持环连接到排气扩压器上。
可以把透平轴承在扩压器侧面轴向地卸下来。
1.3 转子转子由许多圆盘（叶轮）组成每个圆盘有一个圆叶片与三个空心轴部件；由一个带预应力的中央联杆把三个部件固定在一起。
圆盘上的Hirth 型表面锯齿（facial serrations）和空心轴与圆盘对中心，使径向膨胀自由展开，并传输扭矩。
这个转子的结构能产生一个有相当硬度的自支承鼓筒，具有较高的临界转速与相对低的重量。
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
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
上汽西门子660MW汽轮机简介(精品课件)
各种工况简介（一）
汽轮机在满足额定的主蒸汽参数、再热蒸汽参数及所规定的汽水品质、全部回 热系统及汽动给水泵正常投运但不带厂用辅助蒸汽，背压 33kPa，给水泵汽轮 机背压 34.5kPa， 进汽量为额定进汽量， 补给水率为 1.5%， 发电机效率不低 于 99%时，机组能连续运行，此工况为夏季工况（TRL） ，此工况也为机组夏 季出力保证值的验收工况。
8 径向推力联 15 低压
14 中压缸轴承
高压缸结构和功能
高压缸为单流、双层缸设计，包括高压内缸和 高压外缸。两组主汽门和调门组件通过大直径 的连接螺母在机组水平中心线上和汽缸相连。 主汽门和调门组件有弹簧支座支撑。阀门通过 扩散状的进汽插管将进汽压损减小到最低的水 平。 外缸采用圆桶型结构，整个周向壁厚旋转对称， 且无局部加厚，避免了非对称变形和局部热应 力，能够承受更高的温度和压力。
汽轮机型式
*机组型号：NJK660-27/600/610 型 N- 凝 汽 式 、 JK- 间 接 空 冷 、 660- 机 组 额 定 功 率 （ MW ） 、 27- 额 定 进 汽 压 力 （ 主 汽 门 前 压 力 ， MPa)、600/610-额定主/再热蒸汽温度（主汽门前 /中压联合汽门前温度，℃） *汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、三缸两排 汽、单轴、单背压、凝汽式、八级回热抽汽、 3 号 高加设置外置式冷却器、表面式间接空冷。
M 型双流中压缸：发电机侧：通流为 16 级反 动式，包括1级低反动度和15级扭转叶片级。 汽机侧：通流为16级反动式，包括1级低反动 度和15级扭转叶片级。
双流低压缸每侧通流为 5 级反动式，包括 2 级 扭转叶片级和标准低压末3级
技术
技术特点简介
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
西门子燃气轮机技术介绍开资料
1.西门子燃气轮机概述 西门子燃气轮机联合循环编号方法
旧编号
n GUD 2.V94.3A
新编号
SCC5-4000F n
燃气轮机型号 每套联合循环中的燃气轮机数量
2 = 多轴布置 1S = 单轴布置 德文：燃气-蒸汽联合循环缩写 联合循环装置数量
联合循环形式 1×1：一拖一；2×1：二拖一 Single shaft：单轴 F 级燃气轮机 50赫兹 联合循环装置数量
SGT-1000F V64.3A
50/60 1996 1190 16.2 192 583
68 35.1 101 52.6
SGT5-2000E V94.2
50 1981 1075 11.1 531 536 168 34.7 251 52.2
SGT5-3000E V94.2A
50 1997 1161 14.0 512 575 191 36.8 290 56.5
使用陶瓷瓦块
2、V94.2燃气轮机技术
V94.2运行灵活性
2、V94.2燃气轮机技术
SGT5-4000F V94.3A
50 1995 1260 17.9 689 577 287 39.5 416 58.2
西门子燃气轮机技术介绍
2. V94.2燃气轮机技术
2、V94.2燃气轮机技术
2、V94.2燃气轮机技术
V94.2设计特点
2、V94.2燃气轮机技术 西门子燃气轮机转子
2、V94.2燃气轮机技术
2、V94.2燃气轮机技术
SGT5-4000F燃烧室结构特点
2、V94.2燃气轮机技术
西门子组合式燃烧器
可使用天然气、柴油、石脑油、 凝析油多种燃料 在60～80％负荷时天然气到燃料 油的相互切换，仅需5分钟 在大于40％负荷运行时能保持低 NOx、CO排放
西门子燃机介绍
燃气轮机工作原理
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
2
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）
29
2.燃机本体MBA/MBD
30
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。
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
11
21
1. 燃机本体MBA/MBD
22
2.燃机本体MBA/MBD
23
1.燃机本体MBA/MBD
24
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
25
1.燃机本体MBA/MBD
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
2
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）
29
2.燃机本体MBA/MBD
30
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。
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
11
21
1. 燃机本体MBA/MBD
22
2.燃机本体MBA/MBD
23
1.燃机本体MBA/MBD
24
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
25
1.燃机本体MBA/MBD
西门子燃气轮机凭借哪些黑科技不断突破传统能源利用极限？
西门子燃气轮机凭借哪些黑科技不断突破传统能源利用极限？如果说航空发动机是“工业之花”，那么超大型燃气轮机就是“皇冠上的明珠”。
重型燃气轮机是21世纪动力设备的核心，燃气轮机技术是目前世界公认标志国家工业基础先进程度的关键技术。
燃机的工作原理是什么？燃气轮机是一种靠燃料（主要为天然气）与空气燃烧产生气体推动叶片做功的机械，按照燃烧室温度目前分为E级，F级和目前最先进的H级。
它的工作原理其实很简单，具体情况咱们来看下面这张图，燃气轮机从左到右可以分为三个部分：压气机（蓝色）、燃烧室（红色）、透平（黄色）。
首先压气机将空气吸入到燃气轮机的内部并进行压缩。
之后压缩过的空气会和天然气在燃烧室进行混合并燃烧，随后产生出的高温高压气体就会推动透平叶片转动，一部分动力会用于带动发电机发电，另一部分动力则会负责带动压气机转动。
燃气轮机的燃烧室可以说融合了整个燃机的大部分高精尖技术，比如H级燃机运转时，燃烧室内部的温度可以达到近1600度的高温！比火山岩浆还要热，绝大部分的金属在这个温度下都会熔化。
所以，咱们也就重点说说燃烧室里发生的那些事儿。
首先，咱们来了解一下：燃机的燃烧室是由什么材料制成的？这里先放上一个视频。
我们的帅大叔讲解的还算清楚吧？一台燃气轮机的燃烧室中配有大概500块这样的隔热瓷片，在隔热瓷片受热一面的温度将近1600摄氏度，而另一侧的温度仅有600多摄氏度，这些大约4厘米厚的陶瓷隔开了近1000度的高温！「此处应该有掌声」（西门子SGT-4000F型燃气轮机的燃烧室）但除了抗高温这就完了么？too naive！燃烧室中的气体还会以堪比龙卷风的速度（每秒100米）不断冲击着燃烧室。
所以这些瓷片还必须能抗住强大的冲击力——甚至要比应用于航天飞机上的隔热瓷片还结实。
这是因为航天飞机上的隔热陶瓷在每次降落后和起飞前都会经过严格的检查并替换受损瓷片，而燃气轮机中的隔热瓷片需要在运行数千小时候后才会进行检修。
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(2) Casing
- Horizontally-Split
(3) Rotor
- Two bearings - Hollow shaft - Disks interlocked via Hirth serrations - Disks axially fixed via Central tie bolt
Oct. 2004
Power Generation 14
PG G 2 GT/Dr. Thien
Air Flows inside the Rotor
Oct. 2004
Power Generation 15
PG G 2 GT/Dr. Thien
V84.3A Compressor
Oct. 2004
Power Generation 16
Oct. 2004
Power Generation 5
PG G 2 GT/Dr. Thien
Siemens Gas Turbine Family VX4.3A (1996)
Annular combustor
Compressor
15 stages Pressure ratio 16.9 Mass flow 645 kg/s CDA-profiles with side-wall correction
2001: TISO = 1230 C 398 MW / 58.4 %
Rotor
No alterations
*) COC = Corrosion and Oxidation Coating, TBC = Thermal Barrier Coating
Oct. 2004
Power Generation 6
Combustor
Integrated annular combustor Lining: air-cooled metallic heat shields or ceramic tiles 24 hybrid burners NOx < 25 ppm (gas)
Turbine
4 stages Single crystal row 1&2 blades COC and TBC *) 4+3 vane and blade rows cooled Row 1&2 vanes and row 1 blade with film cooling
Basic Rotor Designs
Oct. 2004
Power Genera Design
Design features
- Radial serration between all rotor
parts (Hirth-Serration) - Central tie bolt
Total Experience >500 units installed 80 units committed 22 million hours
CombustionChamber Compressor Turbine
24 Hybrid Burners
A Series Experience 143 units (>30 ordered) 2,315,287 hours October 2004
Compressor size
-Compressor mass flow Rate -Power output
Speed
9=50 Hz 8=60 Hz 6=90 Hz (Gearbox)
Combustion machine
(German: Verbrennungskraftmaschine)
Oct. 2004
Single Digit NOx Emission 1 2 3 Lufttemperatur 400 C Air temperature = 400 C Residential times (ms): 1 Silo-combustor 150 2 Annular combustor 30 3 Can-combustor 15
PG G 2 GT/Dr. Thien
Siemens Compressor Blade Evolution
V84.3
V84.3A Row 1 Blades
Oct. 2004
V84.3A CDA blade of a rear stage with side-wall correction
Power Generation 17
PG G 2 GT/Dr. Thien
V94.3A Gas Turbine Design Features
8 6 5 7 4 1 2 3
(1) Generator coupling
- At cold end drive
(5) Combustion System
- Annular chamber - 24 Hybrid Burners - Ceramic and metallic heat shields
For Example:
V94.3A
Annular combustion chamber Development state
3=3rd generation
n CC 2.V94.3A n CC 2.W501F
Designation of gas turbine model No. of gas turbines per block (Mult-shaft arrangement, 1S=single-shaft arrangement) Combined cycle or SC: Simple cycle No. of CC or SC blocks
Power Generation 9
3_0_0_0_1 PG G 2 GT/Dr. Thien © PG W81
Performance Data of 50 Hz Siemens Gas Turbines
Engine (50 HZ) Speed Introduction Air Flow Exhaust Flow Pressure Ratio ISO Temperature RIT (Rotor Inlet T.) TIT (Turbine Inlet T.) Exhaust Temperature NOx (Gas Operation) SC Power SC Efficiency CC Power CC Efficiency
PG G 2 GT/Dr. Thien
NOx-Emission vs. Combustion Temperature & Residential Time
Residential Time (ms) The NOx-Emission depends on CT only (with a given residential time) NOx-Emission (ppm) Emission
(6) Burners
- Dry low-NOx technology - Multiple fuels capability
(7) Turbine
- 4-Stage - Advanced cooling technology - Thermal barrier blade coatings - Film cooling of blade airfoils
(4) Compressor
- 15-Stage - Optimized flow distribution - Variable inlet guide vanes
Oct. 2004
(8) Exhaust
- Axial
Power Generation 7
PG G 2 GT/Dr. Thien
Siemens VX4.3A1) with Annular Combustor
Advantages
- Safe torque transmission
- Precise centering of all rotor parts, also with different radial extension of the parts - No disturbation of the rotational symmetry of the rotor, also with changing tie bolt force - Capabilty of on-site rotor disassembly and reassembly without the need of rebalancing - Simple generating and adjustment of the tie bolt force with hydraulic loading equipment
Annular Combustor with 24 Hybridburners
Turbine
Compressor
Oct. 2004
西门子燃气轮 机介绍
Oct. 2004
Power Generation 1
PG G 2 GT/Dr. Thien
Development of the SIEMENS GT-Efficiency
Oct. 2004
Power Generation 2
PG G 2 GT/Dr. Thien
Siemens Vx4.3A Gas Turbine
V94.3A(2) 3000 1998 645 659 16.9 1230
V94.2A 3000 1999 522 532 14.0 1174
576 25 272 39.0 383 58.4
572 25 192 35.8 285 56.3
Oct. 2004
Power Generation 10
PG G 2 GT/Dr. Thien