哈尔滨工程大学
硕士学位论文
船用燃气轮机排气引射器数值模拟及实验研究
姓名：韩蕴蕾
申请学位级别：硕士
专业：轮机工程
指导教师：孙海鸥
20050201
燃气轮机进气蒸发冷却系统 发表时间：2016-10-08T15:24:19.737Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：马良熊少军 [导读] 燃气蒸汽联合循环电站的出力具有很强的进气温度特性，即随着环境温度升高。 （青岛华丰伟业电力科技工程有限公司山东青岛 266100） 摘要：介绍西门子SGT6-5000F燃气轮机进气系统配套的介质式蒸发冷却器系统工艺、工作流程、运行情况，并对其经济性进行了初步分析。 关键词：蒸发冷却器气耗率 1 引言 燃气蒸汽联合循环电站的出力具有很强的进气温度特性，即随着环境温度升高，燃气轮机的压气机单位吸气量的耗功增大，而且燃气轮机进气密度下降，做功工质的质量流量较少，故燃气轮机出力几乎按比例呈较大幅度下降，循环效率在一定温度范围内呈下降趋势。为改善燃气轮机的出力,对燃气轮机实施进气冷却是最快捷而有效的措施。 蒸发式冷却作为压气机进气冷却的方式之一，与其它冷却方式相比（如机械压缩式制冷，吸收式制冷等）具有适用范围广（甚至包括在沿海等高湿度地区），系统简单，投资少等独特优点。目前在实际中应用的蒸发式冷却器具有两种形式：一为雾化式蒸发冷却器；另一为介质式蒸发冷却器。前者将水高细度雾化后喷入空气流中，依靠细微的水滴颗粒对空气进行加湿冷却。后者是使空气通过含水的多孔介质来对其加湿冷却。 本文以西门子SGT6-5000F燃气轮机进气系统配套的介质式蒸发冷却器为例，介绍了系统设备、工作流程、运行情况，从燃气轮机角度对其经济性进行了初步分析，以供参考。 2 介质式蒸发冷却系统设备及工作流程 主要设备为蒸发冷却泵，布水器，湿帘，除水器，水箱及调节阀和滤网。 其工作流程为冷却水经调节阀分三路送至湿帘顶部的布水器后均匀撒在填料表面，由于重力作用冷却水自上而下洒下。空气经粗滤，精滤过滤后，除去杂质后，再经过蒸发冷却装置，与填料中自上而下的冷却水进行热交换，部分水因吸收空气湿热汽化蒸发后变成水蒸气，未蒸发的水流回水箱。空气温度降低，同时因为融进部分水蒸气而使相对湿度增加。空气和水蒸气的混合物流向下游的除雾器，其中部分水雾和小水滴在除雾器上凝结成小水滴，在重力作用下落入水箱，降低了进气的携水率，减少了压气机因进气空气水量增加而导致的负荷消耗，同时空气中的微小尘埃也随水滴落入水箱，起到水除尘的左右，避免其对压气机的腐蚀。 本装置加入了一些安全措施，如流量开关、水位开关和温度开关，以便发送信号，判断运行是否正常，或是否具备启动条件。蒸发冷却系统投入需要满足以下条件：1.负荷率大于60%，2.入口温度大于15℃，3.水箱水位在正常位置。 3 大气温度的变化对于燃气轮机及其联合循环影响分析 大气温度对于简单循环及其联合循环的功率和效率有相当大的影响，这是由于以下三方面造成的，即①随着大气温度的升高，空气的密度变小，致使吸入压气机的空气质量流量减少，机组的做工能力随之变小；②压气机的耗功量是随着吸入空气的热力学温度成正比关系变化的，即大气温度升高时，燃气轮机的净出力减小；③当大气温度升高时,压气机的压缩比将有所下降，这将导致燃气透平做工量的减少，而燃气透平的排气温度却有所增加。这样燃气轮机及其联合循环的效率和净功率将会发生如图一所示的变化。 图一大气温度与燃气轮机及其联合循环的效率和净功率曲线 4 投用蒸发冷却系统相关参数分析 4.1燃气轮机净输出功率比较。根据与西门子签订的性能保证合同参数，对于2+2+1方式设置的联合循环机组，蒸发冷却系统投入前后对燃气轮机单循环净输出功率的区别如下（注：燃气的工况下）。 4.1.1在大气温度为46℃、湿度为40%、大气压力在1013mbar的情况下，不投入蒸发冷却系统，两台燃气轮机的单循环净输出为362707KW; 4.1.2在大气温度为46℃、湿度为40%、大气压力在1013mbar的情况下，投入蒸发冷却系统，两台燃气轮机的单循环净输出为397966KW; 蒸发冷却系统投入前后区别如下：投入后两台燃气轮机的负荷每小时高35259kw，相当于每台燃气轮机每小时高17629.5kw,每台燃气轮机每小时出力高出9%，则燃气轮机出力可达到100%的负荷，如果不投入蒸发冷却系统，则燃气轮机出力只有91%的负荷。 4.2蒸发冷却系统投入前后参数变化分析 某套燃气轮机负荷控制方式为基本负荷，根据蒸发冷却系统投入前后参数变化趋势整理成数据如表一所示，分析如下：
燃气轮机在船用动力方面的应用与发展 邵高鹏 （清华大学汽车系，北京 100084） 摘要：介绍船用燃气轮机的工作原理和特点，对比燃气轮机和内燃机性能的优缺点，总结燃气轮机应用于船用动力的现状和未来的发展方向。 关键词：船用燃气轮机；原理；应用；发展方向； 1．引言 燃气轮机动力装置在50年代开始用于船舶，在此之前，水面舰艇都已蒸汽轮机和内燃机作为其动力装置，大型舰船以蒸汽轮机为其主要的动力装置，蒸汽轮机的优势在于技术相对简单，制造相对容易，但是其同样存在油耗大，占用空间大等等劣势，而柴油机的单机功率有限，必须采用多机并用。并且由于燃气轮机汽固有的一些优点，使得它逐渐向柴油机动力在船舶动力上的统治地位发起了挑战。最初的燃气轮机还只能应用与军用舰艇，但是随着燃气轮机技术的发展，燃气轮机在商船上也逐步得到了推广。 2．船用燃气轮机的工作原理 船用内燃机的循环模式可以分为简单开式循环，其工作过程同内燃机类似，也可以分为吸气、压缩、做功及排气四个工作行程，但是与内燃机又有很大的不同，下图中是一种燃气轮机的结构示意图。 轴流压气机的转子高速回转，在压气机的进口处产生吸力，将新鲜空气吸入压气机，对应着吸气的过程。空气在轴流压气机中增压，压力和温度都有升高，空气继续流动经过扩压器，减速增压进入燃烧室中，此时的空气温度和压力都较高，比容很小，这就实现了空气的压缩过程。在空气进入燃烧室的同时，燃油同时喷入与空气混合形成可燃混合气，点燃后迅速燃烧，温度继续升高，而压力变化不大（由于流动损失的存在）；高温高压的燃气，经过涡轮的静叶的导向之后冲击涡轮的动叶叶片，推动叶片使涡轮转子高速转动而产生转矩。涡轮常分为两级，第一级涡轮（高压涡轮）上产生的转矩用于驱动与之联动的压气机，第二级涡轮（动力涡轮）上产生的转矩经过传动轴和减速箱输出，这就是燃气轮机的燃烧和做工过
燃气轮机数学模型与仿真模型 任何动力学问题都是研究惯性系统在外力和外力矩作用下的运动，燃气轮机装置也可以看作是一个惯性系统，系统中有以转动惯量J 表征的转动惯性；有以容积V 表征的容积惯性；也有以金属质量M 和比热C 乘积表征的热惯性，动力学问题研究参数变化（如供油量、大气条件、涡轮压气机可调导叶转角等）时整个惯性系统的运动过程。 双转子发动机的动力学模型如图1所示。模型中有三个转子：高压转子、中压转子和低压转子，都是转动惯性环节，其转动惯量分别为HT J 、LT J 和PT J 。模型中还有四个容积：位于高、低压压气机之间容积惯性IC V ；位于高压压气机和高压涡轮之间容积惯性B V ；位于高、低压涡轮之间容积惯性HLT V ；位于低压涡轮和动力涡轮之间容积惯性LPT V ，整个系统的运动由这些转子和容积的动态特性决定。 图1 三轴燃气轮机物理模型 如果燃气轮机有回热器、中间冷却器，还必须有热惯性环节。重型燃气轮机的转子、壳体、机匣、火焰筒也都有明显的热惯性，轻型燃气轮机装置的这些部件热惯性较小，可以忽略不计。根据上面的物理模型，惯性系统的数学模型，通过转子和容积的运动方程式建立各容积惯性和转动惯性的微分方程组如下所示： eHC eHT HT HT HT N N dt d J -=ωω eLC eLT LT LT LT N N dt d J -=ωω eL ePT PT PT PT N N dt d J -=ωω HCin LCout LHC LHC G G dt d V -=ρ
()HTin HCout B B G f G dt d V -+=1ρ ()LTin HTout HLT HLT G f G dt d V -+=1ρ ()PTin LTout LPT LPT G f G dt d V -+=1ρ 第1节 压气机数学模型 压气机是一个完全非线性的部件，据相似原理可知，其工作特性可以用压比 c π、折合流量 P T G c η四个参数间关系来表示，只要在压比、折合流量、折合转速三个参数里确定其中任意两个参数，则压气机就有完全确定的工作状况。在工程实际中，常将压气机通用特性线换算为进气是标准大气状态下的特性线，故折合流量与折合转速为： 101325 0288.P T G G in in in in = 288 in c c T n n = 式中：in G ，c n 分别为换算成进气是标准大气状态下的折合流量、折合转速。部件特性可简化为： ()c c in n ,f G π1= ()c c c n ,f π η2 = () c in in out c n ,G f P P 3== π () c in c n G f ,4=η 压气机进口焓值和熵函数分别为： 5() in in h f T = 6()in in f T ?= 压气机出口的理想熵函数为： .out s in c lg ??π=+
CO2灭火系统介绍 CO2火灾保护系统用于燃气轮机组发生火宅时向发生火宅的舱室自动喷入CO2，通过将舱室空气中的氧气含量从标准大气的21%降低到起燃水平（一般为 15%）以下的方法进行灭火。为了降低氧气含量，在一分钟之内把相当于或大于隔间容积 34%的大量二氧化碳排放到隔间中；同时考虑到暴露于高温金属下易燃物的潜在复燃性，需长时期的连续排放以维持灭火浓度，使潜在的复燃条件减少到最小。 灭火系统采用两个独立分配系统：初始排放系统和连续排放系统。在启动后的几秒种之内，充分的二氧化碳从初始排放系统流向燃气轮机隔间以迅速达到灭火浓度（标准为 34%）。然后二氧化碳浓度（通常为 30%）由延续排放系统所逐渐放出的更多补充二氧化碳进行维持，以补偿隔间的泄漏。初始排放系统和延续排放系统的二氧化碳流量，由各个隔间中排放喷嘴的孔板尺寸所控制。初始排放系统的孔板比较大，可以快速排放二氧化碳以迅速获得上述灭火浓度。延续排放系统的孔板比较小，采用相对较慢的排放率得以在整个延长时段内。 燃气轮机机组具有三个防火区域，每个区域由初始排放系统和延续排放系统所成。这个三区域防火系统允许每个区域可各自独立运作，即区域 1 的火灾不会启动区域2区域 3 的二氧化碳排放，区域 2 的火灾不会启动区域 1 或区域 3 的二氧化碳排放，而区域3火灾也不会启动区域 1 或区域 2 的二氧化碳排放。这种区域防护/检测功能通过采用分离热感应火灾探测器 A 和 B 回路而获得。每个火灾探测器连接到防火系统的控制面板上，区域中的 A 探测器和 B 探测器必须同时断开时才能排放二氧化碳（A、B探测器应为A组、B组，每组两个探头，两组中均有探头动作判断为火灾启动）。在相应隔间的外部及内合理布置了脉冲信号、鸣叫声和二氧化碳报警信号，用以向人们发出二氧化碳排放警告。预排放定时器通常设定为30 秒，以便人们从隔间中撤离。 我厂三个区分别为： CO2灭火装置包括下列设备： 1、CO2储罐：CO2储罐上配有压缩机（88RC-1A）、压力开关（63CT-1）、 压力表、液位显示器、安全阀、CO2喷放控制用气隔离阀。
军舰动力装置概况——燃气轮机美国FT-8舰用燃气轮机 (一)研制背景和研制打算 FT-8燃气轮机由普拉特?惠特尼(P&W)公司的JT8D-219航空涡扇发动机派生。JT8D-219是JT8D系列中的最新型号，1985年开始投入使用。研制时充分利用了FT-4燃气轮机的成功体会，并移植了普拉特?惠特尼公司的PW2037和PW4000航空发动机的先进技术。在设计上突出了机组的高效率、高寿命和高可靠性。JT8D系列是一型成熟的航空发动机，20余年来已生产14000余台，并装在3000多架民航飞机上，如波音727、737、DC-9、MD-82等。累计运行了两亿八千五百万飞行小时，平均单台寿命超过1 8000h。 FT-8是1986年开始设计的。派生时将低压压气机改为8级，前两级用JTSD的风扇改成，第3级至第8级除对第3级压气机叶型作修改外，其他5级不变。进口导流叶片与前2级静子叶片可调。高压压气机共7级，7级高压压气机不变，重新设计了燃烧室和燃料系统。高、低压涡轮叶片加大了冷却，并设计了涡轮间隙操纵结构。动力涡轮4级，涡轮效率93．6％，燃气轮机总效率38．7％，是当代同等功率燃气轮机中最高的。 (二)系统组成和要紧性能 FT-8燃气轮机由进气道、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、排气装置和操纵系统等部套组成。 高压涡轮。单级轴流式。涡轮叶片和导向叶片为气冷，涡轮叶片材料为MAR-M-247，导向叶片为MAR-M-509，轮盘为In718。叶片涂层为N iCoCrAly。 低压涡轮。2级轴流式，第1级气冷。所有叶片材料皆为MAR-M-247，轮盘皆为Was-paloy。除第2级导向叶片涂层为PtAl外，其余叶片涂层皆为NiCoCrAly。 动力涡轮。4级轴流式，叶片材料除第3和第4级导向叶片为In7 18外，皆为In738。轮盘为Ing01。第1和第2级涡轮叶片及导向叶片涂层为PW A73铝硅，轴采纳PW All0铝涂层。
V94.2型燃气轮机运行规程 第一章概述 1 第二章设备规范及性能 2 第一节主机技术规范及特性 2 第二节润滑油系统 3 第三节燃油系统及点火系统 5 第四节防喘放气及水洗系统 8 第五节液压油系统 9 第六节燃油前置系统 10 第七节冷却水系统 12 第八节进气系统 13 第九节启动变频器 13 第三章启动 14 第一节总则 14 第二节启动前的准备工作 14 第三节启动操作 24 第四章运行中的监视与检查 26 第五章正常停机 28 第六章水洗操作 29 第一节压气机离线水洗 29 第二节在线水洗 30 第三节透平水洗 31 第七章事故柴油机 33 第一节概述 33 第二节柴油发电机规范 33 第三节柴油机的启、停操作 34 第三节柴油机的维护 36
第八章空压机 38 第一节概述 38 第二节性能参数 39 第三节空压机的启动和运行 39 第四节空压机的正常维护和保养 41 第五节空压机常见故障及其排除方法 42 第六节空压机屏幕上符号说明 45 第九章事故处理 45 第一节通用准则 45 第二节燃烧和燃油系统失常 46 第三节润滑油系统 50 第四节通流部分损坏和机组振动 51 第五节机组超速和甩负荷 53 第七节电气故障处理 54 第十章设备整定值 57 第一章概述 1、机组概况 V94.2型燃气轮机由原西德电站设备联合制造有限公司（Krartwerke Unit AG-KWU）研究制造。采用单缸单轴、轴向排气的结构，具有设计合理、运行可靠、寿命长、适合多种燃料、检修方便等优点。既适于作为电网的基本负荷机组，也适合于作为调峰机组。转子由端面齿结构传扭，拉杆是空心轴，可调节的进口导叶，低负荷时，提高了机组的经济性。透平有四级，燃烧室为两个侧立的大面积燃烧结构，每个燃烧室装有八个便于拆装的喷嘴，喷嘴为组合式，回流控制。发电机是冷端驱动，有刷励磁方式，可用于变频启动，设有闭式循环水冷却系统。 2、燃机性能数据表：（不考虑燃机喷水） 名称单位 1 2 3 4 5 6 7 燃料 180#重油 180#重油 180#重油 180#重油 LNG LNG LNG 大气压 kpa 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013
燃气轮机的空气进气和排气系统 发表时间：2017-12-26T15:07:14.253Z 来源：《防护工程》2017年第21期作者：杨士博徐有宁[导读] 本文基于对燃气轮机空气的进气和排气系统，空气质量对燃气轮机的运行性能和可靠性有着巨大的影响。 沈阳工程学院能源与动力工程学院辽宁沈阳 110136 摘要：本文基于对燃气轮机空气的进气和排气系统，空气质量对燃气轮机的运行性能和可靠性有着巨大的影响，文中着重对进气系统的结构、工作规程，以及空气中的大颗粒悬浮物会对进气设备造成腐蚀和污染，进气系统的噪音污染进行了详细描述。关键词：进气系统排气系统进气管道和消音 燃气轮机是以空气为工质，其进口空气质量和纯净度是提高机组性能和可靠性的前提。因为空气中或多或少包含各种无机物和有机物颗粒杂质，在燃气轮机通流部分中将产生侵蚀、积垢和腐蚀，但一般不会同时发生。对于电站燃气轮机，灰尘颗粒对叶片的侵蚀是较为突出的问题，对机组的寿命有很大影响。 1、空气的进气系统 空气的进气系统包括以下部分：一带有防风雨罩的过滤器房，一个采用高效过滤元件的自动清洁的过滤系统，以及一个进气管路系统。采用了向上和向前这一方式的安排，过滤器房处于进气管道支托结构的顶部上面。进气管路系统与进口的放气加热组合件一起也安装在进气管道支托结构的上面。空气进入过滤器房，通过过道，声学的消声器，进气的加热组合件，垃圾杂质的筛网，然后通过进口的压力通风部位进入至汽轮机的压气机。过滤器房处于抬高位置的安排使系统的结构紧凑扎实，可使过滤器房中尘屑的拾取量达到最少进气系统的结构中所采用的材料和涂料，在设计上考虑到使之免于维修保养。过滤器房的外部和内部的所有面积上（因暴露于空气气流中）以及管路上都涂以一种有防腐和保护作用的无机的含锌底层涂料和环氧树脂的外层涂料。进口处的消音打孔板是用不锈钢制作而成。垃圾杂质的筛网也是不锈钢制成。所有支架的钢材都经过镀锌处理。 2、进口部分 过滤器房包括防风雨罩（其后是水分的分离器）以及一个高效的自动清洁过滤站。防风雨罩是防备大雨和防止空气中大的污染物质进入到进口处的过滤器房。方法是把空气向上引入速度则低于下落雨滴和空气中大杂质落下时达到终点的速度。对于沿海的、水上的、离岸面向海面的平台上使用场合中，建议在防护罩中装有水分分离器，在这些地方的空气中，海水中有高度的盐分能成为一个问题或者有可能需要去除掉潜在的有腐蚀性的液体。自动清洁过滤元件装在垂直的尘格板上。它们是放在一薄钢板的封闭室内，是按照确当的气流流通安排和免受天气影响而设计的。当过滤元件上载满了尘屑以及通过过滤介质后的压力降达到了一个预定数值（用一压力微分开关测量）时，换向一脉动型自动清洁装置启动。采用了一自动程控器控制，过滤元件组以规定的次序，依次进行清洁。程控器操纵着一组电磁阀，每一只控制着几个过滤器的清洁。在清洁进行时，每个阀门释放一短暂的脉冲高压空气。这一脉冲空气冲击着过滤网，造成一短暂的逆向气流，这一气流便积聚在网上的尘屑松开而跌落入存放箱中。在清洁循环完成后，尘屑然后被排放出。清洁循环会一直连续进行，直至尘屑被充分地清除掉并且该部分的压力降到达了压力微分开关上较低的一个设置值才停止。 3、进气管道和消音 空气的进气管道将空气气流从示波器房的出口导入燃气轮机压气机的进口。它包括 8 英尺消音，4 英尺结合有进口放气加热组合件的有消音衬里的管路，一个有消音衬里的90°弯管（内有杂质过滤网），一个有消音衬里的挠性连接口，以及进口处的压力通风部分。进口的消音设施包含着一有声学上处理过的衬里的导管，它含有用矿石棉构成的绝缘挡板，包裹着玻璃纤维布，并且用打着孔眼的不锈钢钢板封装。消音管道内壁的经声学上处理的衬里和消声装置的管路下游有着相似的结构。挡板的垂直-平行外形结构是为了消除压气机的基本音频而特殊设计的，同时也可降低其他频率的噪音水平。采用了一个压气机的放气加热装置后，一部分压气机排放出空气气流被用来加热进入的空气。这一点在汽轮机启动，停机和其他操作状态下可加强汽轮机的可操作性。进口放气加热装置包括一组不锈钢管，装至紧接在消音段后面的无衬里管路上，管路外的一集合总管将空气分配至伸入至管路的这些垂直的不锈钢管，在管路中，排放出的空气通过这些分配管子上所集合成的一系列孔分散至进入的空气气流中。弯管内窝藏着 2 件固定的不锈钢杂物滤网。该杂物滤网的目的在于保护压气机免受从过滤器房、管路或由于维修工作中的过失而进入弯管的硬件的散件。位于杂物滤网下游的一个可移动的出入面板用于清除和检查的目的。有消音处理衬里的膨胀接头将进气装置与燃气轮机隔开。进口处的压力通风乃是进气管路与燃气轮机空压机之间的连接点。进气管路系统也包含有露点温度传感器的设置，该传感器用以监测进口放气加热组合件的下游空气气流，可使与进口放气加热装置有相联系的工作性能的退化降低最少，通过与Mark V 的信息传递，进气系统中所有部分的相对湿度都处于结霜点以下。 4、结论 本文主要对燃气轮机的空气的进气和排气系统做了详细的描述，分析了空气质量对燃机运行和可靠性，对设备的污染和受损有什么影响。为了能够发挥出设备运行性能和可靠性的，必须配备良好的进气系统，对进入机组的空气进行过滤，必须滤掉其中的杂质，这一个能起自动清洁作用的过滤系统（装置）可以容易地和有效地除去悬浮于空气中的 10μm 或更大一些的颗粒。这些颗粒一般来说当存在有足够的数量时是造成显著腐蚀和压气机被弄脏的原因。与进气系统相联系的噪音污染问题是大家所关心的。燃气轮机运行时在进气管路中产生了一相当大的噪音。通过装在管道中成为一组成部分的消音器的应用，使噪音削弱。 参考文献： 【1】、焦树建.燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环装置上/下[M].北京：中国电力出版社，2007.8 【2】、杨顺虎.燃气-蒸气联合循环发电设备及运行[M].北京:中国电力出版社，2003. 【3】、黄兵，魏海霞，陈涛.初效过滤器在燃机进气系统上的应用［J］.冶金动力，2（4）57-59. 【4】、骆桂英，俞立凡.燃气轮机进气过滤系统的运行[J].发电设备，2008（5）398-403．
射水、射汽抽气器结构组成、工作原理介绍 一、凝汽设备的作用 凝汽设备的作用是增大蒸汽在汽轮机中的理想焓降△h，提高机组的循环热效率。另一个作用是将排汽凝结成水，以回收工质，重新送回锅炉作为给水使用。 增大汽轮机的理想焓降，可通过提高蒸汽的初参数和降低排汽参数来获得。 二、凝汽器内真空的形成 凝汽器内真空的形成可分为两种情况来讨论。在启动或停机过程中，凝汽器内的真空是由抽气器将其内部空气抽出而形成的。而在正常情况下，凝汽器内的真空是由汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时，其比容急剧缩小而形成的，抽气器将不凝结的气体和空气连续不断地抽出，起到维持真空的作用，此时真空的形成主要靠蒸汽的凝结。 发电机组在夏季高温季节，由于受环境温度升高影响，冷却水温度上升，凝汽器内冷凝蒸汽效果下降，换热效率下降，导致凝汽器内排汽压力上升，真空下降，从而使汽轮机排汽焓升高，汽轮机做功能力下降，效率降低，发电机输出功率下降。这就是真空低影响发电负荷的原因。 但真空度也不是越高越好，有一个控制范围，如一线余热电站真空度控制范围为-92.0kPa～-98.0kPa。从汽轮机末级叶片出口截面来分析，在每台汽轮机末级叶片出口截面处，都有一个确定的极限背压，若汽轮机背压降至低于其极限背压时，则蒸汽在汽轮机中的可用焓降增值再也不会提高，因此，凝汽器内的真空是根据汽轮机设备和当地的气候条件来选定的，称为最有利真空，如一线电站最有利真空为-95.6kPa。 三、凝汽器射水、射汽抽气器的工作原理 抽气器的任务是将漏入凝汽器的空气和不凝结的气体连续不断地抽出，保持凝汽器始终在较高真空下运行。抽气器可分为射水、射汽抽气器两种，区别主要是工作介质的不同。 抽气器的工作原理：抽气器是由喷嘴、混合室、扩压管等组成，见附图。工作介质通过喷嘴，由压力能转变为速度能，在混合室中形成了高于凝汽器内的真空，达到把气、汽混合物从凝汽器内抽出的目的。在扩压管内，工质的速度能再转变为压力能，以略高于大气压力将混合物排入大气。 射汽抽气器的工作原理： 射汽抽气器所使用的工质是过热蒸汽，故称之为射汽抽气器。新线热力设计将射汽抽气器用于汽封蒸汽凝汽器，减少了汽轮机轴封漏汽损失，并利用漏汽的热量加热凝结水，回收热量和工质，提高了机组热经济性，防止了由于轴封漏汽过大时漏汽进入轴承润滑油，导致油中进水和轴承高温事故。工作原理：工作蒸汽进入喷嘴，膨胀加速进入混合室，在混合室内形成了高度真空，从而把凝汽器内的气、汽混合物抽了出来，混合后进入扩压管，升压至比大气压略高，经冷却器冷凝后，大部分蒸汽冷凝成疏水回到凝汽器，少量汽、气混合物排入大气。 尽管射汽式抽气器抽气效率较低，但其结构简单，能回收工作蒸汽的热量和凝结水，仍被广泛应用。 射水抽气器的工作原理： 射水抽气器工作原理基本与射汽抽气器相同，不同的是它以水代替蒸汽作为工作介质。 工作水压保持在0.2～0.4MPa，由专用的射水泵供给，压力水由水室进入喷嘴，喷嘴将压力水的压力能转变为速度能以高速射出，在混合室内形成高度真空，使凝汽器内的气、汽混合物被吸入混合室进入扩压管，流速逐渐下降，最后在扩压管出口其压力升至略高于大气压力而排出进入冷却池。
燃气轮机发电技术第14卷 第3/4期2012年10月 燃气轮机润滑油系统外接净化设备案例分析 袁柏山 （爱索普流体科技有限公司上海代表处，上海 ２０１２０６） 摘要：美国坦帕电厂７台ＧＥ ７ＦＡ燃机润滑系统于２００５年１２月安装外接净化设备，经过４年多的持续运行，获得了超预期的净化效果。本文通过对运行过程的跟踪和检测数据的分析，重点阐述了净化设备的运行过程和机理，对国内燃机润滑系统的维护和清洁具有非常实用的借鉴价值。关键词：燃气轮机；润滑系统；污染；胶质物；平衡电荷净化 0 前言 坐落于美国佛罗里达州的坦帕电厂有7台GE 7FA 燃气轮机，投入运行4年后发现燃机润滑系统内出现大量的胶质污染物，油质开始变黑，伺服阀等控制部件出现卡涩故障，虽采用了传统的机械过滤但仍无效果。厂方一度考虑换油，后经GE 工程师的推荐，于2005年12月尝试使用油箱旁路在线BCA TM -平衡电荷净化设备，希望以此去除系统内的胶质物、延长润滑油使用寿命。实践证明：此举不但省去了换油的成本，而且由于安装的外接净化设备，燃机润滑系统又持续运行4年至2010年大修时，发现整个润滑系统内部洁净如新，胶质污垢被彻底清除，检测后的油质状况指标多好于新油，仍可继续使用下去。7台机组的油样外观和指标如图1所示，油质各项指标如表1所示。 1 检测数据分析 表1中：1A 、1B 、2D ….分别代表7 台机组。 图１［１］ 取自七台机组油样 表1中：Varnish Potential —表示系统内“胶质物前兆”指标，胶质物的等级是按照目前一致公认的QSA —即超离心和定量分光光度分析法将系统内的胶质物前兆按严重程度划分成1～100个数量等级。指标在２0以下可以认为润滑系统是比较洁净的，20～40表示轻度的胶质物污染，超过40说明胶质物污染比较严重，需要考虑采取措施对系统内的胶质物进行清除。表1中使用了8年的润滑油系统内的潜在胶质物在5～13之间，说明系统内基本上没 有胶质污垢存在了。 表1中的Gravimetric patch —表示“切片重量分析”，其试验方法与ASTM D893类似，和QSA 一样，也是检测系统内胶质物前兆的一种方法，具体试验方法是使油样经过0.4或0.8m 孔径的滤膜，然后 表１［１］ 七台机组油样检测指标
作者：admin 来源：本站发表时间：2011-9-28 10:06:15 点击：27 凝汽器多级射汽抽气器,汽轮机两级射汽抽气器,射汽抽气器生产厂家具有效率高，耗能低的优点,该产品系国内的射水抽气器最新型式，用于火力发电厂汽轮机组抽吸凝汽器真空和其它需要抽真空的设备之用，用于新机组设计的中的辅机配套及现有机组的节能改造均为适宜。同时可根据需要设计出任何抽气量的抽气设备，亦可对汽抽实施改造，适用范围3MW-600MW机组。 凝汽器多级射汽抽气器,汽轮机两级射汽抽气器,射汽抽气器生产厂家优点为： 1、抽吸能力强，安全裕量大，电机耗功低。 2、寿命长，抽吸内效率不受运行时间影响，检修间隔期长。 3、启动性好，无需另配辅抽。对工作水所含杂质的质量浓度及体积浓度要求低。 4、该射水抽汽器喉管出口设置余速抽气器，可同时供汽机抽吸轴封加热器之不凝结气体。 5、因无气相偏流，所以射水抽气器运行中震动磨损极小。 凝汽器多级射汽抽气器,汽轮机两级射汽抽气器,射汽抽气器生产厂家结构原理：新一代射水抽气器结构原理打破了传统的水、气垂直交错流动的设计模式，大家知道气相运动所需能量全来自水束，那么要让水质点裹胁更多的气体来提高凝汽器真空，保证安全运行就必须： 1、在吸入室中选取水的最佳流速及单股水束的最佳截面，以期水束能实现最佳分散度，同时分散后的水质点又具最佳动量，以最小的水量裹胁最多的气体，这是达到低耗高效的起码条件。 2、吸入室内水质点与空气的接触达到最均匀。且使水束所裹胁的气体能全部压入喉管。 3、制止初始段的气相返流偏流，以免造成冲击四壁而发生震动磨损。这一点单靠加长喉管是难以实现的。这是吸入室几何结构，喉口形状，喉径喷咀面积比，喉长喉咀径比，进水参数（水量水压）等实现的。 4、喉管的结构分气体压入段，旋涡强化段及增压段三部份。能实现两相流的均匀混合，降低气阻，消除气相偏流，增加两相质点能量交换，又能利用余速使排出的能量损失达到最少。
燃气轮机简介 1、燃气轮机发展史 1939年世界上第一台燃气轮机投入使用以来，至今已有65年的历史。在这65年中燃气轮机的发展非常快，其性能、结构不断地提高和完善。燃气轮机的用途已从过去的军事领域扩展到铁路运输、移动电站、海上平台、机械驱动和各种循环方式的大中型电站等。例如：简单循环、回热循环、间冷循环、再热循环、燃气—蒸汽联合循环（单压、双压、三压再热）、增压硫化床燃烧—联合循环（PFBC—CC）、整体式煤气化联合循环（IGCC）等。由于燃气轮机具有用途广泛、启动快、运行方式灵活、用水量少、热效率高、建设周期短以及对燃料的适应性非常广（各种气体燃料、液体燃料和煤）等特点，因此可以这样说，燃气轮机已经成为热机中的一支劲旅，汽轮机长期独霸发电行业的格局已经开始动摇。 近二十年来，燃气轮机在电站中的应用得到了迅猛发展。这是因为燃气轮机启动速度快、运行方式灵活，且能在无电源的情况下启动（黑启动Black），机动性能好且有极强的调峰能力，可保障电网安全运行。进入八十年代以后，燃气轮机技术得到了迅猛发展，技术性能大幅度提高。到目前为止单机容量已达334MW，简单循环的燃气轮机热效率达43.86%，已超过大功率、高参数的汽轮机电站的热效率。而燃气—蒸汽联合循环电站的热效率更高达60%。先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构，使其运输、安装、维修和更换都比较方便，而且广泛应用了孔探仪定期检查、温度控制、振动保护、超温保护、熄火保护、超速保护等措施，使其可靠性和可用率大为提高。此外，由于燃气轮机的燃烧效率很高，未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫等排放物一般都能达到严格的环保要求。注水/蒸汽燃烧室和DLN燃烧室的应用使NO X的排放降至9-25ppm。 2、我国燃气轮机工业概况 我国解放前没有燃气轮机工业，解放后全国各地试制过十几种型号的陆海空用途的燃气轮机。1956年我国制造的第一批喷气式飞机试飞，1958年起又有不少工厂设计试制过各种燃气轮机。 1962年上海汽轮机厂试制船用燃气轮机，1964年与上海船厂合作制成 550KW燃气轮机，1965年制成6000KW列车电站燃气轮机，1971年制成3000KW卡车电站。在这期间还与703研究所合作制造了3295KW、4410KW、18380KW等几种船用燃气轮机。 1969年哈尔滨汽轮机厂制成2200KW机车燃气轮机和1000KW自由活塞式燃气轮机，1973年与703研究所合作制成4410KW船用燃气轮机，与长春机车车辆厂合作制成3295KW机车燃气轮机。 1964年南京汽轮电机厂制成1500KW电站燃气轮机；1970年制成37KW 泵用燃气轮机；1972年制成1000KW电站燃气轮机；1977年制成21700KW快装式电站燃气轮机；1984年与GE公司合作生产了PG6541B型36000KW燃气轮机；从1984年至2004年已生产了PG6541B型、PG6551B型、PG6561B型、PG6581B型四种型号燃气轮机，功率由36000KW上升到现在的43660KW。2003年国家发改委决定南京汽轮电机集团有限责任公司与GE公司进一步扩大
9E燃气轮机发电机组润滑油系统 一.概述： 燃机的润滑油系统是一个加压的强制循环系统。该系统的组成有：滑油箱、滑油泵、冷油器、滑油滤、阀门及各种控制和保护装置。滑油系统主要是在燃机启动，正常运行以及停机过程中为燃机提供数量充足，压力和温度适当，清洁的滑油，吸收燃机运行时轴瓦及各润滑部件所产生的热量，从而防止轴承烧毁，轴颈过热弯曲而引起的振动；对燃机的主要润滑部件有燃机的三个轴承，发电机的两个轴承、辅助齿轮箱等；滑油系统还为启动液力变扭器提供工作油及冷却润滑用油；另外，一部分滑油分支经进一步增压及过滤后，作为燃机控制用油；发电机端滑油母管上还有一分支去发电机顶轴油系统。 二.滑油系统的组成及保护动作描述： 1）润滑油箱：容积12491L； 2)主滑油泵：辅助齿轮箱驱动式齿轮泵；6.89B A R-3000L/M I N; 3)辅助滑油泵：交流电机88Q A驱动浸入离心泵； 90K W-2960R P M-400V-3P H-50H Z;6.89B A R-3002L/M I N; 4)应急滑油泵：直流电机88Q E驱动离心泵； 7.5K W-1750R P M-125V-D C;1.37B A R-1596L/M M I N; 5)主滑油泵出口压力释放阀V R-1:设定动作压力：6.89B A R,保护 主滑油泵; 6)滑油冷油器：双联布置，可在线切换；
7)滑油油滤：双联布置，可在线切换，每个滤筒中有12个5μ的纸滤。 8)滑油母管压力调节阀V P R2-1:设定动作压力：1.72B A R,膜片阀,阀体带孔径位31.7m m的孔板,该孔板可通过80%的滑油流量。 9)辅助滑油泵电机防潮加热器23Q A-1：该电机运行时加热器退出，停运时加热器投入； 10)主滑油泵出口带孔板单向阀：孔径：6.35m m,正向通过顺畅，反向通过则为孔板通过，节流降压； 11）辅助滑油泵及应急滑油泵出口单向阀：单向通过；防止主泵正常运行时滑油倒流回油箱. 12）浸入式滑油箱滑油加热器23Q T-1,2:每个： 10.2K W-400V A C-3P H-50H Z；当滑油箱油温（由L T-O T-1A热电阻测得）低于18.3℃时，加热器投入，直到滑油箱油温高于25℃后方退出，加热器投入时，辅助滑油泵会自行启动(L T O T1)； 13）滑油箱油温热电阻探测器L T-O T-1A:用于检测滑油箱内滑油温度，若滑油温度低于18.3℃时，控制加热器得投入；只到温度高于25℃后,加热器退出(L T O T2); 14)滑油箱油温热电阻探测器L T-O T-2A:用于检测滑油箱内滑油温度以保证燃机运行时测得滑油粘度,其作为燃机是否容许启动的一个条件:若滑油箱温度降至10.8℃以下,则燃机不容许启动,同时 M A R K-V发出“L U B E O I L T A N K T E M P E R A T U R E L O W”报警,直 到燃机滑油箱温度升至15.6℃后,方容许启动燃机;
燃气轮机相关系统简述 1 燃气轮机燃烧系统 燃烧系统主要由燃气轮机和余热锅炉的烟气系统构成。 空气由燃气轮机的进气装置(内部设有过滤器和消声器)引入压气机压缩后，进入环绕在燃机主轴上的分管式燃烧室。 厂外天然气经过厂区调压站分离、过滤和调压后，满足燃机进口要求的天然气再经过燃机天然气前置模块的加热、压力控制阀和流量控制阀的调整后通过燃料喷嘴喷入燃烧室后与进入燃烧室的压缩空气进行混合燃烧，燃烧后的高温烟气进入燃气轮机膨胀作功，带动燃气轮机转子转动，拖动发电机发电。作功后的烟气温度依然很高，高温烟气通过烟进入余热锅炉。在炉内，高温烟气加热锅炉给水产出过热蒸汽去汽机作功，烟气中的热量被充分吸收和利用，最后经余热锅炉的主烟囱排入大气。 2燃气轮机燃料前置处理系统 燃机在主厂房外设有燃料前置处理模块，包括二级精过滤装置、性能加热器和终端过滤器，另外还有在启动时运行的电加热装置，性能加热器的加热源为来自余热锅炉中压省煤器出口的热水，在正常运行工况下将天然气加热到185℃以提高联合循环的效率。启动电加热装置可将天然气加热28℃，使天然气的烃露点过热度和水露点过热度达到燃机启动时的要求。 3燃气轮机的水洗系统 为了保持燃气轮机的出力和效率，清除叶片及通流部分的污垢，三套燃气轮机配有一套公用的水洗系统。燃气轮机的水洗系统包括洗涤剂箱、清洁水箱和清洗泵。水洗疏水直接通过管系统收集排至水洗疏水箱。水洗疏水箱的容量为13300 升，布置在余热锅炉过渡烟道下方。疏水箱内的水洗废水通过水洗废水排水泵打至化水专业的中和池。 4燃气轮机箱体的通风系统 为了适应燃气轮机的快装和抑制噪声的需要，燃气轮机以箱装体的形式供货。透平间和排气扩散段下端靠近运转层处，开有进风消声百页窗，在主厂房屋顶处装有排风机和消声器，以排出透平间和排气扩散段（包括燃机2#轴承）的热量，而负荷联轴器间的热量排放则采取在负荷联轴器间顶部装有送风机，送入主厂房内的空气，热空气由风接至主厂房外。 5 燃气轮机CO2 灭火保护系统
燃气轮机 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。 概述 1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13％、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85％的轴流式压气机。与此同时，涡轮效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。随着高温材料的不断进展，以及涡轮采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。与此同时，燃气轮机的应用领域不断扩大。1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用.在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60年代，出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产中。 燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。70年代末，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气涡轮等组成。压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。 燃烧室和涡轮不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。燃气轮机有重型和轻型两类。重型的零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。轻型的结构紧凑而轻，所用材料一般较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃
射水、射汽抽气器工作原理介绍 余热发电新线建设培训教材 射水、射汽抽气器结构组成、工作原理介绍 一、凝汽设备的作用 凝汽设备的作用是增大蒸汽在汽轮机中的理想焓降?h，提高机组的循环热效率。另一个作用是将排汽凝结成水，以回收工质，重新送回锅炉作为给水使用。 增大汽轮机的理想焓降，可通过提高蒸汽的初参数和降低排汽参数来获得。 二、凝汽器内真空的形成 凝汽器内真空的形成可分为两种情况来讨论。在启动或停机过程中，凝汽器内的真空是由抽气器将其内部空气抽出而形成的。而在正常情况下，凝汽器内的真空是由汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时，其比容急剧缩小而形成的，抽气器将不凝结的气体和空气连续不断地抽出，起到维持真空的作用，此时真空的形成主要靠蒸汽的凝结。 发电机组在夏季高温季节，由于受环境温度升高影响，冷却水温度上升，凝汽器内冷凝蒸汽效果下降，换热效率下降，导致凝汽器内排汽压力上升，真空下降，从而使汽轮机排汽焓升高，汽轮机做功能力下降，效率降低，发电机输出功率下降。这就是真空低影响发电负荷的原因。 但真空度也不是越高越好，有一个控制范围，如一线余热电站真空度控制范围为-92.0kPa,-98.0kPa。从汽轮机末级叶片出口截面来 分析，在每台汽轮机末级叶片出口截面处，都有一个确定的极限背压，若汽轮机背压降至低于其极限背压时，则蒸汽在汽轮机中的可用焓降增值再也不会提高，因此，凝汽器内的真空是根据汽轮机设备和当地的气候条件来选定的，称为最有利真空，如一线电站最有利真空为-95.6kPa。
三、凝汽器射水、射汽抽气器的工作原理 抽气器的任务是将漏入凝汽器的空气和不凝结的气体连续不断地抽出，保持凝汽器始终在较高真空下运行。抽气器可分为射水、射汽抽气器两种，区别主要是工作介质的不同。 抽气器的工作原理:抽气器是由喷嘴、混合室、扩压管等组成，见附图。工作介质通过喷嘴，由压力能转变为速度能，在混合室中形成了高于凝汽器内的真空，达到把气、汽混合物从凝汽器内抽出的目的。在扩压管内，工质的速度能再转变为压力能，以略高于大气压力将混合物排入大气。 射汽抽气器的工作原理: 射汽抽气器所使用的工质是过热蒸汽，故称之为射汽抽气器。新线热力设计将射汽抽气器用于汽封蒸汽凝汽器，减少了汽轮机轴封漏汽损失，并利用漏汽的热量加热凝结水，回收热量和工质，提高了机组热经济性，防止了由于轴封漏汽过大时漏汽进入轴承润滑油，导致油中进水和轴承高温事故。工作原理:工作蒸汽进入喷嘴，膨胀加速进入混合室，在混合室内形成了高度真空，从而把凝汽器内的气、汽混合物抽了出来，混合后进入扩压管，升压至比大气压略高，经冷却器冷凝后，大部分蒸汽冷凝成疏水回到凝汽器，少量汽、气混合物排入大气。 尽管射汽式抽气器抽气效率较低，但其结构简单，能回收工作蒸汽的热量和凝结水，仍被广泛应用。 射水抽气器的工作原理: 射水抽气器工作原理基本与射汽抽气器相同，不同的是它以水代替蒸汽作为工作介质。 工作水压保持在0.2,0.4MPa，由专用的射水泵供给，压力水由水室进入喷嘴，喷嘴将压力水的压力能转变为速度能以高速射出，在混合室内形成高度真空，使凝