(完整版)PGT25PLUS燃气轮机结构介绍

第四部分燃机结构与强度第四章燃气轮机的整体结构特点燃气轮机的整体结构特点燃气轮机的整体布置转子的支承和轴向推力燃气轮机的支架燃气轮机的支架燃气轮机的轴承和轴承座燃气透平的原理和结构现代电站燃气轮机通常采用组装式快装机组的方式，压气机、备成套安装在一个公共底盘上，形成箱装式发电机组轻、小、简便的优点。

目前电站燃气轮机的发展趋势是，选用简单循环，提高燃气初温，并使整个压气机与透平的转子连在一起组成整体转子和整体气缸的结构，组合的整体转子采用双支承的结构方案。

这就要求尽量缩短转子的轴向尺寸，以便提高转子的刚性。

目前在单轴电站燃气轮机中最常见的排列方式是：把压气机的高压端对着燃气透平高压端。

这样的结构很紧凑，气流流程短，并能平衡一部分压气机和透平的轴向推力，而且透平端或压气机端都可以作为机组功率的输出端。

当发电机由温度变化较小的压气机端驱动（冷端输出），机组工作时轴系中心稳定；透平排气采用轴向排气方式，易于与余热锅炉组合连接，且烟气流动阻力小，循环效率高。

但冷端驱动机组的压气机传递的扭矩大，转子强度要求高。

冷端输出方式普遍用于Siemens KWU、Siemens WH、Alstom的重型燃气轮机，GE公司近年推出的F、FA、H系列燃气轮机也采用这种方式。

采用透平排气端连接发电机的方式通常叫做热端输出，如GE公司的MS6001B、MS9001E系列燃气轮机采用。

4.1 燃气轮机的整体布置§4.1 燃气轮机的整体布置当燃气轮机同时采用逆流式燃烧室结构时，就更能进一步缩短机组的轴向尺寸。

又如采用单管或双管燃烧室，则燃烧室可布置在透平进气口的上方或侧面，这将使机组的外型尺寸或高温燃气管道的长度有所增加。

4.1 燃气轮机的整体布置无论采用何种布置和安装方式，都应力求紧凑合理，安全可靠，安装维修方便。

要求部件对中准确，热胀自如，冷却、隔热、保温良好；连接管道短、直；支架负荷均匀。

燃气轮机的整体结构特点燃气轮机的整体布置转子的支承和轴向推力燃气轮机的支架燃气轮机的支架燃气轮机的轴承和轴承座§6.2 转子的支承和轴向推力一、转子的支承方式对于电站单轴燃气轮机来说，转子的支承通常采用双支点或三支点的方式。

燃气轮机原理与结构解析图说燃气涡轮发动机的原理与结构曹连芃摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。

关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮1. 燃气涡轮发动机的工作原理燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。

走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。

燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。

图1-走马灯与燃气涡轮燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。

图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。

从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。

燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。

图2-模型燃气轮机结构在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。

图3-燃气轮机工作过程在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。

图4-燃气轮机转子燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮叶片与压气机叶片上，如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢，简单说涡轮叶片工作直径大于压气机出口处的叶片工作直径，涡轮叶片的面积也大于压气机出口处的叶片面积，这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压气机所需的力矩，当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气动力学设计才能保证两者高效运行。

【专业知识】燃气轮机的内部结构【学员问题】燃气轮机的内部结构？【解答】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，燃气轮机的主要优点是小而轻。

单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0.2千克/千瓦。

燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。

燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。

不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。

功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30～40兆瓦以上的几乎全部用于发电。

燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行，所以应用广泛。

在汽车（或拖车）电站和列车电站等移动电站中，燃气轮机因其轻小，应用也很广泛。

此外，还有不少利用燃气轮机的便携电源，功率最小的在10千瓦以下。

燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。

提高效率的关键是提高燃气初温，即改进涡轮叶片的冷却技术，研制能耐更高温度的高温材料。

其次是提高压缩比，研制级数更少而压缩比更高的压气机。

工程热力学多级燃气轮机循环的组成及其过程连接工程热力学中，多级燃气轮机循环是一种常见的能量转换系统，用于各种工业领域和能源生产。

本文将介绍多级燃气轮机循环的组成及其过程连接。

一、多级燃气轮机循环的基本组成多级燃气轮机循环的基本组成包括燃烧室、压气机、燃气轮和透平。

它们之间通过一系列管道和连接件连接起来，实现能量的传递和转换。

1. 燃烧室：燃烧室是燃气轮机循环的核心部件，用于燃烧燃料并产生高温高压燃气。

燃料通过喷油器进入燃烧室，并与空气充分混合燃烧，产生的高温高压燃气将进一步用于推动压气机和燃气轮。

2. 压气机：压气机用于将空气压缩，提供给燃烧室进行燃烧。

它由多个级别的叶轮组成，旋转时将空气加压，并将其送入燃烧室。

压气机的能效对整个循环的性能具有重要影响。

3. 燃气轮：燃气轮是多级燃气轮机循环中的核心部件之一，用于从燃烧室获得高温高压燃气的动能。

燃气轮由多个级别的叶轮组成，燃气经过叶轮冲击转动，将燃气的动能转换为轴功。

4. 透平：透平是多级燃气轮机循环中的另一个重要组件，用于从燃气轮获得的高温高压气体中提取能量。

透平与燃气轮类似，也由多个级别的叶轮构成。

高温高压气体通过叶轮冲击转动，推动轴功输出，并释放剩余热量。

二、多级燃气轮机循环的过程连接多级燃气轮机循环的过程连接是指各组件之间的能量传递和热力学循环过程。

多级燃气轮机循环通常包括压缩过程、燃烧过程、膨胀过程和排气过程。

下面将详细介绍各个过程的连接方式。

1. 压缩过程：在压缩过程中，压气机将空气压缩，提高其压力和温度。

压缩后的空气进入燃烧室，与燃料混合并燃烧。

通过管道和连接件，压缩机和燃烧室实现了能量传递和物质流动。

2. 燃烧过程：在燃烧室中，燃料和空气充分混合并燃烧，产生高温高压燃气。

燃烧室与压气机和燃气轮之间通过管道连接，将燃气引导到燃气轮的入口。

3. 膨胀过程：在膨胀过程中，燃气轮和透平将高温高压燃气的动能转化为轴功。

通过管道和连接件，燃气轮和透平将产生的功输出并传递给外部负载，如发电机等。

燃气轮机本体结构主要内容：燃气轮机概述燃机基础和支撑压气机结构燃烧室结构透平结构轴承1.概述1.1燃气轮机基本组成燃气轮机（Gas Turbine）是一种以气体作为工质、内燃、连续回转的、叶轮式热能动力机械。

它主要由压气机（Compressor ）、燃烧室（Combustion）和燃气透平（Turbine）三大部件构成。

运行基本流程:压气机：对进气增压；燃烧室：通过对压气机的压缩空气燃烧加热，增加工质的做功能力；透平：通过膨胀做功，将燃气的热能转变为对燃机大轴转动的机械能。

旋转的压气机就向一把风扇，将进气加压并驱动之进入燃烧系统。

流体工质 在燃烧室中被燃烧，加热。

透平则可看成是一个风车，为加热的流体（燃气）驱动旋转来带动压气机，并通过旋转轴将多余的功输出（带动发电机）。

注:约1/3的机械功用来驱动发电机1.2 9E燃机的型号与GE命名规则9E燃机型号：PG9171E型PG：表示 PACKAGE GENERATOR(箱装式发电设备）9：表示设备系列号，表示9000系列机组17：表示机组大致的额定出力大小（万马力），即：17万马力，约：12.5万KW. 1：表示单轴机组E：表示燃气轮机的型号，即9系列中的E型。

1.3 燃气-蒸汽联合循环由于燃气轮机循环的工质放热温度（排气温度）还很高，而汽轮机进汽温度一般为540~560℃。

燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉（HSRG-Heat Recovery Steam Generator）,产生高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电。

因而，联合循环的热能利用水平较燃气轮机或汽轮机循环都有明显提高。

目前，最先进的燃气轮机的热效率达40%，联合循环机组的热效率接近60%。

GE公司联合循环的命名规则:联合循环代号-燃气轮机数量-0(无意义)-燃气轮机系列号-压气机改型号联合循环代号:用S表示,是STAG(Steam and Gas)的缩写;燃气轮机数量:是指一套联合循环机组中燃气轮机的台数.例如:S109E表示一台燃机与一台汽轮机的联合循环.联合循环的运行流程：1.4.主要性能参数燃机轻油基本负荷下主要性能参数：标准工况: 环境温度15℃，1个大气压,75%左右相对湿度燃油流量：31T/H压比：12.3透平前温（T3)：1124℃排气温度（T4)：538℃额定出力：123.4MW热效率 ：33.55％热耗率 ：10730KJ/KWH燃机天然气基本负荷下主要性能参数：保证总功率：125900Kw保证总热耗：10650kJ/kwh效率计算1.5 9E型燃气轮机的优点和主要技术指标（1） 结构紧凑，质量轻（2） 体积小，占地面积小（3） 启动快（4） 安装周期短（5） 效率高（6） 污染排放低（7） 耗水少1.6 燃气轮机的新发展趋势IGCC2. 燃机基础及支撑现代电站燃气轮机通常采用组装式快装机组的方式。

燃气轮机组成燃气轮机是一种连续回转的内燃、叶轮机械式的新型热机，主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成燃气轮机工作过程压气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，随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；燃气透平所发出的功一部分用于带动压气机工作，剩余的功作为燃气轮机的输出功。

燃气轮机按功率大小分类微型燃气轮机：民用发电领域（分布式能源系统、废气燃烧发电、小型调峰电站）;军事领域（飞机动力、舰船辅助动力、坦克及军用车辆动力、军营发电设备、武器（导弹）发电设备）。

中小型燃气轮机：船舶燃气轮机、工业驱动燃气轮机、发电用燃气轮机重型燃气轮机：发电用燃气轮机（蒸燃联合动力）燃气轮机按应用分类船舶燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。

航空燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。

地面燃气轮机：是泛指在地面应用的燃气轮机，如发电用的燃气轮机。

结构紧凑，质量轻，功率密度大；体积小、占地面积第二章本章重点：掌握轴流式压气机转子结构，轴流压气机静子结构，封气装置，进气和防冰装置，减荷装置，轴流压气机的防喘装置本章难点：能通过压气机总图分析出压气机结构组成、设计特点。

压气机功用压气机是燃气轮机三大部件之一，通过消耗机械功率提高流过它的空气的压力供给燃烧室以符合要求的压缩空气。

分类压气机结构形式和气流特点：轴流式、离心式和组合式压气机。

转子数目：把轴流式压气机分为单转子、双转子和三转子结构的压气机。

进口气流相对速度：压音级、跨音级压气机轴流式压气机通流形式等内径、等外径和等平均直径压气机组成由进气装置、压气机转子、压气机静子和防喘装置等部分构成，如图轴流压气机转子(M701，GE9FA)由工作叶片、轮盘、轴和一些连接件等组成。

转子的功用把由涡轮传来的机械功通过工作叶片加给空气。

燃气轮机原理与结构概念——刘丰1、定义：燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的高温高压空气作为工质，带动叶轮高速旋转，将燃料的化学能转变为有用功的，内燃式动力机械。

2、燃气轮机的组成：进气道、压气机、燃烧室、透平、排气管3、燃气轮机主要部件的功能：①进气道：将周围的空气导入压气机，气流通过进气道的速度比较低，对进气道的形状要求不是很严格，只要求流动损失小；在进气道装有进气过滤系统，进气消音器。

②压气机：连续不断地向燃烧室提供高压空气，对压气机要求：效率高，压气机效率的高低对燃机的性能影响很大，在同样的压比下，提高压气机效率可增加机组的出力，减少机组重量和金属消耗；单级压比高，提高单级压比可减少压气机的级数；单位面积流通能力大，可缩短压气机进口叶片的高度和降低燃气轮机的重量；稳定工况区宽，燃气轮机运行线到压气机的喘振线应有一定的裕度；③燃烧室：将加入的燃料与压气机来的高压空气混合，经过等压燃烧，形成高温燃气进入透平膨胀作功；其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。

生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作功，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。

对燃烧室基本要求：点火可靠，燃烧稳定，不发生大幅度脉动；燃料燃烧要完全，燃烧效率要高；压力损失要小；火焰要短，排气温度场均匀；排气无黑烟，含Nox等有害成分少；结构紧凑，使用寿命长；④透平：把来自燃烧室高温高压燃气中的热能转化为机械功；透平在高温、高压燃气条件下工作，并且高温燃气含有腐蚀气体成分，因此必须提高透平高温部件的高温强度和使用寿命，并且要选择恰当的冷却方式，燃烧室出口的温度场要均匀；⑤排气管：使排出的燃气继续扩压，同时使排气速度降下来；一方面可以减少流动损失，另一方面使透平背压进一步降低，增加透平的焓降，输出更多功率。

在排气管上也装有排气消音器。

PGT25+然驱压缩机运行描述缩略语:ESD Emerge ncy Shutdow n(Depressurisec1）紧急停车FSNL Full Speed No Load全速空载UCS Unit Control System机组控制系统PC Process compressor工艺压缩机GG Gas Gen erator燃气发生器GT Gas Turb ine燃气轮机P&ID Pip ing and In strume nt Diagram管路和仪表图FIRE Fire and Gas System消防和燃气系统PT Power Turbi ne动力涡轮T5.4Power Turbi ne In letTemperature动力涡轮进气温度<HMI>Mark VI Operator In terface (Part of UCS) Mark VI 操作界面MCC Motor Control Ce nter马达控制中心DCP D.C. Pan el 直流面板TCP Turbi ne/Compressor Con trol Pa nel (Part of UCS) <1> 涡轮控制面板UPSUnin terrupted Power SupplySystem不间断电源、/ V z__t、t > >r. k r —/ 、DCS Distributed Con trol System (by Customer) 分布式控制糸统MOS Minimum Operati ng Speed最小运行转速SDML Slow Decelerati on to minimum load缓慢减小至取小负载STI Step to idle跳跃至怠速MLO Min eral lube oil矿物润滑油VFD Variable Freque ncy Drive <1>变频驱动模式类型（共8 种）：OFF （离线）、CRANK （盘车）、CAL.CRANK （校验盘车）、OFF LINE WATER WASH （离线水洗）、IDLE （怠速）、MANUAI （手动）、AUTO（LOCAL）（自动）、REMOTE （远程）。

GE PGT25+透平燃油、进气及控制系统优化张宝华;黄科驰【摘要】透平(即燃气轮机),因其具有占用空间小,功率大,能直接使用伴生气作为燃料等优点,已成为海上油田大型发电机组的主要动力设备.本文主要介绍了为解决GE航空改型PGT25+透平机组因原有透平控制逻辑存在的与海上设施运行模式不匹配的问题,对透平的控制逻辑进行的优化修改,还对柴油系统处理系统进行了改造,对进气系统过滤器进行了升级,提高了透平机组运行的可靠性.【期刊名称】《石油和化工设备》【年(卷),期】2015(018)012【总页数】5页(P57-61)【关键词】透平机组;控制逻辑;热腐蚀;优化;过滤;可靠性【作者】张宝华;黄科驰【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300457;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300457【正文语种】中文某油气田的主电站由4台GE O&G公司和一台Solar公司生产的Mars 100组成。

本文主要介绍由GE石油天然气集团在意大利成撬生产的PGT25+机组。

两台PGT25+于2008年安装在中心平台上，PGT25+燃气透平是由GE飞机发动机集团在美国俄亥俄州辛辛那提市制造的LM2500+ SAC燃气发生器（Gas Generator）与GE石油天然气集团在意大利佛罗伦萨市制造的高速动力透平（HSPT）匹配组成。

LM2500+ SAC为在LM2500基础上发展的一种新机型。

它在LM2500的基础上增加了一个第0级，因此增大了空气流速和压缩比，系1996年12月开始生产的航空发动机改工业用透平的一款机型。

其在ISO标况下的额定功率能达到 31.3 MW，热效率能达到 41.1%，压缩比为21.6:1，燃气发生器（Gas Generator）怠速为6800 rpm，无负载同步怠速为8600 rpm。

LM2500 +燃气发生器（Gas Generator）可以用来驱动两种类型的做功透平：转速为3600 rpm的6级低速透平或转速为6100 rpm的2级高速透平。

PGT25+SAC/PCL80燃气轮机/离心压缩机组运行操作规程中国石油西部管道公司西气东输二线2009年11月签字职务日期编制人:审核人:批准人:1范围2规范性引用文件3术语和定义4操作内容5附件141范围本规程规定了PGT25+SAC/PCL800燃气轮机-离心压缩机组的启动前检查、启动、运行检查、停机及机组运行中常见故障的诊断方法。

本规程仅适用于PGT25+SAC/PCL800燃气轮机/离心压缩机组。

2规范性引用文件F列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

中华人民共和国安全生产法PGT25+SA（燃气发生器操作维护手册HSPT动力涡轮操作维护手册PCL800离心压缩机操作维护手册PGT25+SAC/PCL80的Mark Vie 控制手册3术语和定义ACP: Auxiliary Control Panel 辅助控制盘AGB : Accessory gearbox 附件传动齿轮箱DCP: D.C Panel 直流电源控制盘ESD：Emergency Shutdown 紧急停机F&G : Fire and Gas System 火灾保护和可燃气体系FSNL: Full Speed No-Load 全速空载GG: Gas Generator 燃气发生器GT: Gas Turbine 燃气轮机HMI : Huma n Mach ine Op erator Interface人-机操作界面MCC : Motor Control Center 马达控制中心MLO : Mineral Lube Oil 矿物质润滑油MOS: Minimum Op erat ing Sp eed 最小运行转速P&ID : Piping and Instrument Diagram 管线和仪表系统图PC : Pr ocess Comp ressor 工艺气压缩机PT : Po wer Turb ine 动力涡轮SDML : Slow Deceleration to Minimum Load 慢慢减速到最低负荷STI: SteP to Idle4操作内容4.1启动前的准备和检查4.1.1启动前工艺管线及电控系统的检查和准备4.1.1.2 MCC盘柜上开关手柄处于正常工作位置;跃变到怠速状态T5.4: Po wer Turb ine In let Temp erature 动力涡轮进口燃气温度TGB : Tran sfer gearbox 转换齿轮箱UCS：Un it Con trol System 机组控制系统UPS: Unin terr up ted Po wer Supply System 不间断电源供给系统4.1.1.1 检查UPS工作正常，蓄电池额定值24VDC4.1.1.3 压缩空气系统运行正常，空气压力大于0.65M pa,机组及所有用气设备的供气管路畅通;4.1.1.4 压缩机组进出口阀门进行排污，工艺流程切换到输气流程，工艺管线无泄漏;4.1.1.5消防系统处于待命工作状态;4.1.1.6 液压启动电机、辅助润滑油泵、事故应急润滑油泵、润滑油油雾分离器、润滑油冷却器、箱体通风等电机电源供给正常;4.1.1.7 主控制柜及柜内设备电源供给正常, 点击主控制画面上“MASTER RESET靶，消除无关报警和停机信息, 系统正常复位;4.1.1.8 主控制画面显示“ Ready To Start ”（准备启动）状态。