燃气轮机操作及维护讲义

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1、第 1 页 共 35 页燃 气 轮 机运 行 与 维 护介绍内容第一章燃气轮机及其辅机系统介绍第二章燃气轮机及其辅机系统的安装、调试第三章机组运行维护第四章燃气轮机及其辅机系统的检修燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 2 页 共 35 页2004 年 5 月 3 日2004 年 5 月 3 日燃气轮机运行与维护第一章燃气轮机及其辅机系统介绍第一章燃气轮机及其辅机系统介绍(以 6B 燃机为例进行介绍)1燃气轮机总体介绍 1.1机组布置 燃气轮机由四个组装块（即：控制、燃机、发电机及发电机辅助设备等）组成。此外，还有 进气系统（进气滤网、进气道）和排气系统（排气烟道及烟囱） 。 燃机

2、组装块：包括轮机间和辅机间，两间安装在同一组装底盘上，由进气室隔开。主要有燃 机三大部件（压气机、燃烧室和透平）及各辅机系统； 发电机组装块：包括发电机、负荷齿轮箱、发电机冷却系统、励磁系统； 发电机辅助设备组装块：包括励磁变、断路器、发电机继电器及保护装置； 控制组装块：包括控制及信息全部设备，主要有：Speedtronic 轮控盘、发电机控制盘、马达 控制中心、蓄电池及充电器、CO2消防系统。1.2机组技术规范 在 ISO 标态下：进气压降 125mmH2O 排气压降 75mmH2O （联合循环 300 mmH2O） 发电机端输出功率 34.55 MW （联合循环 34.11MW） 热效率

3、 30.56% 一阶临界转速 16581877rpm 二阶临界转速 32563908rpm2燃气轮机本体部分 2.1燃机主要的三大主要部件 2.1.1压气机 2.1.1.1压气机设备规范 型式：轴流式 转速：5135 rpm 级数：17 级（其中：在第五级、十一级及排气端有抽气） 压比：11.78 空气流量：111.32 M3 2.1.1.2压气机通流型式 型式：轴流式Q 通流型式：混合式（提高效率和作功能力）6 型燃机 等内径 前四级燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 3 页 共 35 页等外径 作功量59 级 等平均直径介于两者之间1017 级 2.1.1.3压气机结构 转子

4、：盘鼓式拉杆转子（柔性转子） 静子：汽缸、静叶、可调导叶 2.1.3 压气机的材料2.1.2燃烧室 2.1.2.1 燃烧室设备规范 型式：分管回流式 数量：10 个（其中：在 1#、10#分别装有一个可伸缩的电火花塞；在 2#、3#、7#、8#处各 配置一个紫外线火焰探测器） 布置：与压气机同纬同心。 2.1.2.2燃烧室的作用和要求2.1.2.3燃烧室的结构和型式 2.1.2.3.1 结 构： 外壳(外缸) 火焰筒(管) 火焰稳定器 前后导流衬套 燃料喷嘴 点火器 火焰探测器 过渡段(导管) 2.1.2.3.2 型式 从布置形式有:单管、双管、多管、环管、环形 从气流通过燃烧室的流程有：直流

5、、回流、角流、旋流式 6 型燃机：10 个分管回流式 2.1.2.4燃烧过程（雾化蒸发扩散混合燃烧掺冷） 雾化雾化 喷嘴预旋转雾化空气冲击 高压燃料絮流扰动强度喷出很细很细的油雾雾化细度：燃有性质（粘度）表面张力（细） 喷射压力压差（细） 空气压力压差（细）蒸发蒸发 液体燃料的燃烧是燃油蒸气和空气的混合燃烧或边蒸发边扩散燃烧。 蒸发过程的快慢：油温、进口气流温度、燃烧区气温、气流絮流程度、油气相对流速、油雾 细度和均匀度等因素有关。扩散混合扩散混合 扩散 油气空气一定浓度（1：51：25）方能燃烧。燃烧燃烧 燃料和空气适当的扩散混合并达到发火点时，开始点火。 由于气流流速很高达 2530M /

6、S（相当于 12 级大风） ，采用稳流器。燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 4 页 共 35 页掺冷掺冷 燃烧产物温度很高（火焰温度达 18002000） ，且不均匀，采用二次空气进行掺冷。直接参与燃烧，一次空气，保证完全燃烧 压气机出口进入燃烧室的空气 只起掺和高温燃气，二次空气，使火焰筒壁温降至 800以 下，出口温度降至 1075 2.1.3透平 2.1.3.1透平的设备规范 型式：单轴轴流式 转速：5135 rpm 级数：3 级 进口温度：1075 排气温度：5252.1.3.2透平功能和要求 功能：把高温燃气中的能量转变为机械功。 要求：承受高的温度、热应力和热冲击、

7、保持热对中。2.1.3.3透平的结构 转子：拉杆式 一级动叶外径1407空心叶片 二级动叶外径1530空心叶片 三级动叶外径1629 汽缸：采用持环结构，高温燃气与汽缸隔离，空气冷却 静叶：一级喷嘴由上下半环组成 二级喷嘴 三级喷嘴 2.1.3.4 透平的材料 动叶 静叶 转子 汽缸2.2燃机高温部件的冷却 2.2.1透平部件的冷却 轮盘的冷却：压气机排气轮盘 冷却方法： 透平叶片的冷却：目的是提高透平进气初温，保护叶片、延长叶片寿命 叶根的冷却：冷却方法与轮盘相同。 叶身的冷却：空心叶片从根部通入冷却空气从顶部或后缘小孔排入燃气中。 冷却方法：对流冷却、冲击冷却、气膜冷却、发散冷却2.2.2

8、透平的冷却系统 冷却空气按照透平冷却部位所需压力的高低，引自压气机不同级的空气。静子分两股冷却 空气，转子分三股冷却空气： 静子的冷却： 自压气机出口； 88TK 风机 转子的冷却：转子的冷却空气分别引至其进气侧、转子内部和排气侧三股： 进气侧引自压气机排气； 转子内部引自压气机十六级；排气侧来自气 缸的冷却空气。燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 5 页 共 35 页2.2.3 汽缸和排气框架的冷却 冷却空气的来源是由冷却密封空气系统的 88TK 风机：气缸夹层； 排气框架；冷却 第三级叶片的后侧；2轴承。2.3燃气轮机的支撑和连接 2.3.1转子的支撑：双支点支撑 转子的联接

9、：:刚性（热端、负荷侧）和柔性联轴器（冷端） 转子轴向推力： 相对死点：2.3.2机组的支撑： 机组的联接： 绝对死点：3辅机系统部分 3.1滑油系统 3.1.1系统作用 主要供给燃机两个主轴承、发电机轴承、负荷（辅助）齿轮箱。提供清洁的、充足的、具 有一定温度和压力的润滑油进行润滑及冷却，以确保转动设备的正常运行。此外： 一部分供给控制油系统去控制燃油截止阀。 一部分供给液压油系统去控制燃油盘路阀和进口可调导叶。 一部分供给启动系统（液力变扭器、盘车棘轮系统） 。 3.1.2主要部件 1、油箱： 容量 6500 升 2主滑油泵型式：齿轮泵 转速：1415RPM，由辅助齿轮箱带动。 流量：17

10、41L/min 工作压力：4.6BARS 3辅助滑油泵型式: 离心式 功率：7.4kw(AC) 转速：3000RPM 流量：951Lmin 工作压力：2.16BARS 4. 事故滑油泵型式：离心式 功率：7.4kw(DC) 转速：3000RPM 流量：951L/min 工作压力：2.16BARS 5冷油器双联，U 型钢管束 6压力释放阀（VR1）整定压力：4.57(+0.14 0.0)BARS 7滑油过滤器双联，5，滤纸 8滑油母管压力调节阀（VPR2）整定压力：1.76(+0.14 0.0)BARS3.1.3系统运行 机组启动时，一按燃机的主控开关时，辅助滑油泵就自动启动，向系统提供压力。一

11、直运行 到燃机转速达到 97.5SPD（即 14HS 动作）才停下来，这时候完全由主滑油泵提供滑油。 停机时，速度降低至 94SPD 时，辅助滑油泵自动投入运行，一直到退出盘车运行。 3.1.4系统保护 压力：压力下降至 0.840.07BARS，63QA-2 动作，机组报警 升高至 l.120.14BARS 复归燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 6 页 共 35 页压力下降至 0.560.02lBARS，63QT-2A、2B 动作，机组跳闸 升高至 0.630.14BARS 复归 压力下降至 0.420.07BARS，63QL 动作，事故滑油泵启动 升高至 1.400.14B

12、ARS 复归 温度：温度上升至 741.6，26QA-1 动作，机组报警 温度上升至 801.6，26QT-1A、1B 动作，机组跳闸3.2控制油系统 跳闸油系统跳闸油系统液压油系统液压油系统IGV 系统系统 系 统 功 能系统建立压力后打开燃油截 止阀， 系统向燃烧室提供燃烧 用燃油由液压油泵提供高压油来 控制压气机进口可调导叶 及燃油旁路控制阀在燃机的开停及升降负荷过程中，通 过调整可调导叶的开度来减少压气机 耗功、防止压气机喘振、维持透平排 气温度 主 要 部 件燃油截止阀电磁阀 20FL-1 超速保护报警 12HA 超速跳闸螺栓组件 BOS主液压泵 PH1 液压供油阀块（自动放气、 逆

13、止、卸压） 滤网（FH2-1、1）0.5伺服阀 90TV IGV 位置传感器 LVDT 电磁阀 20TV 液压卸压阀 VH3 IGV 叶片的传动机构 蓄压器 系 统 运 行在燃机启动时， 燃油截止阀的 电磁阀带电， 系统开始建立油 压， 把燃油截止阀打开， 燃机 点火。启动时VAB1将系统管路的空气 排掉， 压力10.54BARS时放 气阀关闭，液压油对进口可调导 叶及燃油盘路控制阀进行控制。当电磁阀20TV带电时， 润滑油通过控 板进入液压泄放阀 VH3，油压使液压 泄放阀 VH3 动作。允许液压油进入何 服阀 90TV，何服阀 90TV 的控制使可 调导叶执行机构在液压下动作。 系 统 保

14、 护1）超速螺栓 安装在辅助齿轮箱 1#轴上当转 速超过保护值时超速螺栓动作， 将 跳闸油卸掉，关闭燃油截止阀。 2）压力开关 当压力低于1.40.07BARS时， 燃油截止阀压力开关动作。 当压力 高于 1.690.14BARS 时，复归。3.3启动系统 3.3.1系统功能 启动设备（柴油机、启动电机）通过液力变扭器提供燃机启动需要的启动扭矩。 3.3.2系统主要部件 启动柴油机：V 型 12 缸二冲程水冷式柴油机功率：630HP 转速：惰走转速 600100RPM工作转速 1900RPM 最大转速 2300RPM 启动马达 88DS转速 2750RPM7.4kw 带棘轮机构的液力变扭器、启

15、动爪式离合器、液压棘轮机构3.3.3 启动柴油机 1系统包括： （1）供排气系统 空气经过进气滤网增压器进行增压进入空气箱 进入燃烧系统（气缸） 进入涡轮机作功作功之后经过消音器排向大气。 在增压除出有一个手动风门，作为事故应急用。 （2）燃油系统燃气轮机运行与维护2004 年 5 月 3 日第 7 页 共 35 页手动加油泵在启动前手动给喷油室注油，在正常运行时机组自动向燃烧系统加油。 20DV 柴油机截止电磁阀。 （3）冷却水系统 冷却水泵从燃机冷却水泵出口抽水冷却滑油（温度调节阀） 进入夹套水箱进行冷却 回到燃机冷却水系统回水管 （4）滑油、控制油系统 从油箱经油泵出来后供给机组润滑，一

16、部分通过控制油泵控制阀 20DA2，20DAI 通过转速调节器控制柴油机的转速。 63QD 柴油机滑油压力开关：063o14Bars 闭合， 028 0035Ba r s 打开。 VR13 柴油机控制油溢压阀：246o35 Ba r s （5）启动马达 88DS功率：74KW，转速：2750RPM，电压：125VDC2柴油机运行 （1）在燃机启动时，88DS 启动马达带电，柴油机转动至怠速 6 00RPM，暖机 2 分钟。液压棘 轮泵 88HR 投入，启动离合器 CSI 合上，液压棘轮盘动，开始盘车。 （2）20DA2 带电，柴油机升速至最大转速 2300RPM 开始带动燃机转动。 （3）20DA2 失电，柴油机减速至 1900RPM。 20DAl 带电，以稳定柴油机转速至燃机加速到 1000RPM 进行点火，暖机结束。 （4）20DAI