燃气轮机设备及运行

1、燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃气轮机发电简介燃气轮机工作原理燃气轮机本体结构燃气轮机辅助系统燃气轮机运行主要内容主要内容燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 知识点知识点: 一、燃气轮机组成一、燃气轮机组成 二、燃气轮机及联合循环特点二、燃气轮机及联合循环特点 三、本厂燃气轮机及联合循环型号三、本厂燃气轮机及联合循环型号 四、本厂联合循环机组布置及组成四、本厂联合循环机组布置及组成燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 空气空气压气机压气机燃料燃料燃气透平燃气透平燃烧室燃烧室电力电力电力电力 Brayton+Rankine循环循环燃燃气气轮轮机机设

2、设备备及及运运行行 热效率高热效率高启动快启动快调峰性能优调峰性能优运行灵活运行灵活自动化程度高自动化程度高建设周期短、占地面积小建设周期短、占地面积小环境污染小环境污染小多种燃料多种燃料燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 知识点知识点: 一、简单循环四个热力过程一、简单循环四个热力过程 二、简单循环主要性能指标及影响因素二、简单循环主要性能指标及影响因素 三、压气机级的增压原理三、压气机级的增压原理 四、压气机的主要性能指标四、压气机的主要性能指标 五、压气机中发生喘振现象的原因及防止措施五、压气机中发生喘振现象的原因及防止措施 六、等压燃烧室的类型六、等压燃烧室的类型 七、扩散燃烧和预混

3、燃烧的概念七、扩散燃烧和预混燃烧的概念 八、燃气透平的主要性能指标八、燃气透平的主要性能指标燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 1-2s：等熵压缩过程：等熵压缩过程 1-2 2s-3s：等压燃烧过程：等压燃烧过程 2-3 3s-4 s 等熵膨胀过程等熵膨胀过程 3-4 4 s-1 等压放热过程等压放热过程 4-1P41燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 工质经过工作循环，把加入到循环中的工质经过工作循环，把加入到循环中的热量转变为输出功的百分数热量转变为输出功的百分数P41燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）循环效率）循环效率iucTcTiif

4、Hwwqwwqw11q1相对于相对于1千克空气来说加给机组的热量，千克空气来说加给机组的热量，kJkgwT 相对于相对于1千克空气来说的透平的膨胀轴功，千克空气来说的透平的膨胀轴功， kJkgwc相对于相对于1千克空气来说的压气机的压缩轴功，千克空气来说的压气机的压缩轴功， kJkgwi相对于相对于1千克空气来说的循环净功，千克空气来说的循环净功， kJkg Hu燃料的发热量，燃料的发热量， kJkgf燃料流量与空气流量之比，即燃料空气比燃料流量与空气流量之比，即燃料空气比燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （2）装置效率）装置效率swT - wC -摩擦耗功摩擦耗功usmcTmisfHwq

5、ww1m燃气轮机机械效率燃气轮机机械效率ws 相对于相对于1千克空气来说在透平功率输出上测得的轴功，千克空气来说在透平功率输出上测得的轴功， kJkg燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （3）机组有效效率）机组有效效率ewe（ wT - wC -摩擦耗功摩擦耗功-发电机耗功）发电机耗功）uegmiueeeBHNfHwqw36001g发电机效率发电机效率Ne发电机的功率，发电机的功率，kWB每小时加给机组的燃料量，每小时加给机组的燃料量，kg/h燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 gmcTgmiewwwwGNwee进入燃气轮机的每进入燃气轮机的每1千克空气，在燃气轮机中完成一个循千克空气，在

6、燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的功环后所能对外输出的功G空气流量，空气流量，kg/sP41燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 12pp12ppaTT3压气机出口压力与进口压力之比压气机出口压力与进口压力之比工质的最高温度与最低温度之比，它代表工质被加热工质的最高温度与最低温度之比，它代表工质被加热的程度的程度Ta大气温度，大气温度，KT3*透平进口燃气滞止温度，透平进口燃气滞止温度，K燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 结论：结论：（1），we和和e（2） 一定时存在最佳一定时存在最佳， ，最佳，最佳（3）三大部件效率）三大部件效率，各流阻损失，各流阻损失， we和和e实际简单循环实

7、际简单循环燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 P58燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）动叶栅设计成由叶片内弧朝叶片运动方向，气流流）动叶栅设计成由叶片内弧朝叶片运动方向，气流流过动叶栅时，外部机械功通过动叶传递给气流，转化成为过动叶栅时，外部机械功通过动叶传递给气流，转化成为气流动能，使绝对速度变大气流动能，使绝对速度变大（2）高速气流流过扩压静叶，使气流速度降低，工质增）高速气流流过扩压静叶，使气流速度降低，工质增压。压。（3）合理设计动静叶栅几何形状，不仅使气流在静叶增）合理设计动静叶栅几何形状，不仅使气流在静叶增压，还使气流在流经动叶栅时

8、降低相对速度，使工质压力压，还使气流在流经动叶栅时降低相对速度，使工质压力在动叶栅中有所提高。在动叶栅中有所提高。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 G是指在单位时间内流经压气机的空气质量流量，是指在单位时间内流经压气机的空气质量流量，kg/s 是指压气机排气总压是指压气机排气总压 与进气总压与进气总压 的比值的比值 1p2p12/ pp即：即：app/11压气机吸入口的总压保持系数压气机吸入口的总压保持系数P77燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 0.880.91s*1*2*1*2*iiiiss等熵压缩功与实际消耗功之比，等熵压缩功与实际消耗功之比，衡量压气机设计衡量压气机设计和运行经济

9、性的重要指标和运行经济性的重要指标燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 N*1*2*1*2/ )()(ssiiGiiGN*1/11sKKaRTKKGTa外界大气的绝对温度外界大气的绝对温度K空气绝热指数，一般取空气绝热指数，一般取1.4G空气质量流量空气质量流量燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 表达压气机的通流能力表达压气机的通流能力 、效率、效率 、压缩比、压缩比与折合转速与折合转速 之间的变化关系曲线之间的变化关系曲线 *1*1pTG*s*1Tn燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 分析：分析：P83（1）压气机工作特性可用四参数来表）压气机工作特性可用四参数来表示示（2）决定压气机运

10、行工况和工作特性）决定压气机运行工况和工作特性的独立参变量只有两个的独立参变量只有两个（3）空气流量随转速降低而减小。当）空气流量随转速降低而减小。当折合转速不变时，随工质折合流量折合转速不变时，随工质折合流量（又称为通流能力）的增大，压比将（又称为通流能力）的增大，压比将逐渐下降。随折合转速的升高，等折逐渐下降。随折合转速的升高，等折合转速线（压比与折合流量变化关系）合转速线（压比与折合流量变化关系）更加陡削。更加陡削。（4）喘振边界线：绝不能允许压气机）喘振边界线：绝不能允许压气机在喘振区内工作在喘振区内工作（5）在每一条等折合转速线上，压气）在每一条等折合转速线上，压气机都有一个最佳效率

11、运行点。当折合机都有一个最佳效率运行点。当折合流量偏离了该运行点所对应的折合流流量偏离了该运行点所对应的折合流量时，压气机的效率就会降低量时，压气机的效率就会降低燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）气流脱离现象：当流经工作叶栅的空气流量减小）气流脱离现象：当流经工作叶栅的空气流量减小到一定程度，气流正冲角增大到一定值，就会在叶片背到一定程度，气流正冲角增大到一定值，就会在叶片背弧侧发生气流附面层的脱离现象，当气流发生较大脱离弧侧发生气流附面层的脱离现象，当气流发生较大脱离时，就会朝叶栅进口倒流，为发生喘振现象提供了条件。时，就会朝叶栅进口倒流，为发生喘振现象提供了条件。P84燃燃气气轮

12、轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （2）旋转脱离现象：气流脱离往往先在某一个或几个）旋转脱离现象：气流脱离往往先在某一个或几个叶片上发生，随空气积流量进一步减小，气流脱离区并叶片上发生，随空气积流量进一步减小，气流脱离区并不固定在某一个叶片上，它会以一个于叶栅运动方向相不固定在某一个叶片上，它会以一个于叶栅运动方向相反的方向移动，这种脱离现象又称旋转脱离。反的方向移动，这种脱离现象又称旋转脱离。 P84燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （3）喘振现象：）喘振现象： 当空气流量继续减小，旋转脱离就当空气流量继续减小，旋转脱离就会强化和发展，当发展到某种程度，由

13、于气流的强烈会强化和发展，当发展到某种程度，由于气流的强烈脉动，在整台压气机中出现不稳定的喘振现象。那时，脉动，在整台压气机中出现不稳定的喘振现象。那时，压气机的流量和压力就会发生大幅度的、低频率的周压气机的流量和压力就会发生大幅度的、低频率的周期性波动，并伴随怒吼似的喘振声，甚至有空气从压期性波动，并伴随怒吼似的喘振声，甚至有空气从压气机进口倒流出来，这时，压气机完全不能正常工作，气机进口倒流出来，这时，压气机完全不能正常工作，往往进一步导致严重设备事故发生。往往进一步导致严重设备事故发生。P85燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）在轴流式压气机的第一级，装设可转导叶）在轴流式压气机

14、的第一级，装设可转导叶燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （2）在压气机通流部分的某一个或若干个截面上，安装）在压气机通流部分的某一个或若干个截面上，安装防喘放气阀防喘放气阀燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）满足给定的出口平均温度）满足给定的出口平均温度3tP108（2）燃烧稳定性好）燃烧稳定性好熄火极限：表示燃烧室燃烧稳定性的安全指标熄火极限：表示燃烧室燃烧稳定性的安全指标（3）燃烧完全、燃烧效率高）燃烧完全、燃烧效率高燃烧效率是表示燃料在燃烧室燃烧的完全程度以及燃燃烧效率是表示燃料在燃烧室燃烧的完全程度以及燃烧室散热多少的经济性能指标烧室散

15、热多少的经济性能指标（4）燃烧室压损小）燃烧室压损小燃烧室总压保持系数燃烧室总压保持系数232/pp0.950.97 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （5）火焰短、稳定、出口温度均匀）火焰短、稳定、出口温度均匀（6）整体尺寸要小，燃烧室热强度要高）整体尺寸要小，燃烧室热强度要高燃烧热强度是单位容积的燃烧空间中或单位面积燃烧热强度是单位容积的燃烧空间中或单位面积的燃烧截面上，能够释放出来的热量。的燃烧截面上，能够释放出来的热量。（7）启动点火性能好）启动点火性能好（8）火焰管壁面温度低而且均匀）火焰管壁面温度低而且均匀（9）排气对大气污染少）排气对大气污染少燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运

16、行行 圆筒型圆筒型分管型分管型环管型环管型环型环型按结构分：按结构分：P114燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃料与空气没有预先均匀混合，而是依靠扩散和紊流交燃料与空气没有预先均匀混合，而是依靠扩散和紊流交换的作用，使它们彼此掺混，在过量空气系数换的作用，使它们彼此掺混，在过量空气系数= 1的火焰的火焰面上进行燃烧。面上进行燃烧。（1）在高负荷下向燃烧室喷射一定数量水或蒸汽）在高负荷下向燃烧室喷射一定数量水或蒸汽（2）在余热锅炉中安装选择性催化还原反应器（）在余热锅炉中安装选择性催化还原反应器（SCR）P125燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃料气与空气预先混合成均相、稀释的可燃物

17、，使之以燃料气与空气预先混合成均相、稀释的可燃物，使之以湍流火焰传播的方式通过火焰面进行燃烧。湍流火焰传播的方式通过火焰面进行燃烧。 通过对燃料与空气实时掺混比的控制，使火焰面温度低通过对燃料与空气实时掺混比的控制，使火焰面温度低于空气中的于空气中的N2与与O2起化学反应生成起化学反应生成NOx时的起始温度时的起始温度1650，从而控制从而控制NOx的生成。的生成。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1 1）合理选择燃料的实时掺混比）合理选择燃料的实时掺混比和火焰温度和火焰温度,使使NOx和和CO的排放的排放量都较低量都较低 P126对于天然气：对于天然气：1700-1800K来选择燃来选

18、择燃料空气的混合较合适料空气的混合较合适燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （2）适当增大燃烧室的直径或长度。）适当增大燃烧室的直径或长度。（3）在低负荷工况下（包括起动点火工况）保留一小）在低负荷工况下（包括起动点火工况）保留一小股扩散燃烧火焰，以防燃烧室熄火。股扩散燃烧火焰，以防燃烧室熄火。（4）合理控制均相预混可燃混合物从调节阀门喷口到）合理控制均相预混可燃混合物从调节阀门喷口到燃烧区之间的输运时间，以防发生燃烧振荡。燃烧区之间的输运时间，以防发生燃烧振荡。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （5）采用分级燃烧方式以扩大负荷变化范围。）采用分级燃烧方式以扩大负荷变化范围。燃燃气气轮轮

19、机机设设备备及及运运行行 P137燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 3T3p 是指燃气透平的进气总温和总压是指燃气透平的进气总温和总压 P155燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 TG是指在单位时间内流经燃气透平的燃气质量流量是指在单位时间内流经燃气透平的燃气质量流量 )1 (GGGGGGGGGclfclfT燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 TT 是指燃气透平的进气总压是指燃气透平的进气总压 与透平排气总压与透平排气总压 或静或静压压 的比值的比值 3p4p4p43/ ppT即：即：燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 0.900.92。 TT透平实际绝热膨胀功与等熵膨胀功与之比透平

20、实际绝热膨胀功与等熵膨胀功与之比*4*3*4*3*sTiiii燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 TN*1*311TKKTprTTTTTCGN透平发出总功率并不是整台机组对外输出有效功率，透平发出总功率并不是整台机组对外输出有效功率，它需要消耗相当大一部分功率，用来带动压气机和机组辅它需要消耗相当大一部分功率，用来带动压气机和机组辅助设备工作，还需要克服轴承机械摩擦损耗等助设备工作，还需要克服轴承机械摩擦损耗等 。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 一、一、 压气机结构特点压气机结构特点二、燃烧室的类型及结构特点二、燃烧室的类型及结构特点三、叶片冷却型式三、叶片冷却型式四、燃气轮机主要辅助

21、系统的任务四、燃气轮机主要辅助系统的任务知识点知识点:燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 静子冷却：静子冷却：第一股空气从压气机出口，较多部分流入一级第一股空气从压气机出口，较多部分流入一级静叶持环，再流入一级静叶内部冷却流道，冷却静叶后从静叶持环，再流入一级静叶内部冷却流道，冷却静叶后从静叶出气边小孔排至主燃气流中。另一部分经一级护环去静叶出气边小孔排至主燃气流中。另一部分经一级护环去冷却二级静叶，其中一部分再经二级护环去冷却三级静叶，冷却二级静叶，其中一部分再经二级护环去冷却三级静叶，流入二级静叶的空气，一部分冷却叶片后从出气边排至主流入二级静叶的空

22、气，一部分冷却叶片后从出气边排至主燃气流中，另一部分从内环前端的孔流出，冷却一级叶轮燃气流中，另一部分从内环前端的孔流出，冷却一级叶轮出气侧和二级叶轮进气侧。第二股冷却空气从压气机第出气侧和二级叶轮进气侧。第二股冷却空气从压气机第5级级引来，经气缸上均布的一圈孔道冷却气缸后，进入排气扩引来，经气缸上均布的一圈孔道冷却气缸后，进入排气扩压机匣与扩压器之间的外腔，再经扩压机匣上筋板处的流压机匣与扩压器之间的外腔，再经扩压机匣上筋板处的流道流入内腔，最后自三级叶轮出气侧流入扩压器中，冷却道流入内腔，最后自三级叶轮出气侧流入扩压器中，冷却了扩压机匣和三级叶轮出气侧。了扩压机匣和三级叶轮出气侧。 燃燃气

23、气轮轮机机设设备备及及运运行行 转子冷却空气：转子冷却空气：第一股是从压气机出口处气封流过来的，至第一股是从压气机出口处气封流过来的，至转子进气侧冷却一级叶轮进气侧。第二股从压气机转子进气侧冷却一级叶轮进气侧。第二股从压气机16级经转级经转子内部流道引来，其中多数流入一级动叶内部冷却，然后从子内部流道引来，其中多数流入一级动叶内部冷却，然后从叶顶排入主燃气流中，其余的一部分去冷却二级动叶，另一叶顶排入主燃气流中，其余的一部分去冷却二级动叶，另一部分流至二级叶轮出气侧，对二级叶轮出气侧和三级叶轮进部分流至二级叶轮出气侧，对二级叶轮出气侧和三级叶轮进气侧进行冷却。此外，从压气机第气侧进行冷却。此外

24、，从压气机第5级引入后轴承密封的空级引入后轴承密封的空气，有一部分要漏入转子出气侧，它可视为对转子出气侧的气，有一部分要漏入转子出气侧，它可视为对转子出气侧的冷却冷却 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 对流冷却、冲击冷却、气膜冷却、发散冷却对流冷却、冲击冷却、气膜冷却、发散冷却燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 6B、9E型透平型透平第一级静叶采用第一级静叶采用燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 仅采用对流冷却，仅采用对流冷却，如如6B、9E型透平一、二级动叶型透平一、二级动叶目前也采用有冲击冷却的综合冷却目前也采用有冲击冷却的综合冷却燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）在燃气

25、轮机启停过程中，当转子以部分转速旋转时）在燃气轮机启停过程中，当转子以部分转速旋转时关小关小IGV角度，防止压气机发生喘振角度，防止压气机发生喘振（2）当联合循环时，调节）当联合循环时，调节IGV的开度可维持比较高的燃的开度可维持比较高的燃气透平排气温度，以获得较高的联合循环效率。气透平排气温度，以获得较高的联合循环效率。（3）机组启动时关小）机组启动时关小IGV，减小启动过程中压气机的阻，减小启动过程中压气机的阻力矩，缩短启动加速时间。力矩，缩短启动加速时间。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 向燃烧室提供适量的符合质量要求的气体燃料向燃烧室提供适量的符合质量要求的气体燃料燃燃气气轮轮机机

26、设设备备及及运运行行 知识点知识点:一、大气参数（温度、压力）变化、进、排气压损一、大气参数（温度、压力）变化、进、排气压损变化对燃气轮机出力和效率的影响变化对燃气轮机出力和效率的影响二、燃气轮机启动主要阶段二、燃气轮机启动主要阶段三、热挂产生原因，如何消除三、热挂产生原因，如何消除燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 v外界负荷变化外界负荷变化 v环境条件（大气参数）变环境条件（大气参数）变 化化v部件性能变化部件性能变化v进、排气压损变化进、排气压损变化燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 v经济性经济性 v稳定性稳定性 v加载性加载性 v适应性适应性 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行

27、 注意：注意：（1）越高，越高，等温比线趋等温比线趋近于压气机近于压气机喘振边界线；喘振边界线；（2） 透平透平通流面积越通流面积越小，同一数小，同一数值的等值的等线就线就越趋近于喘越趋近于喘振边界线振边界线 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 v稳定性好稳定性好v加载性好加载性好 v经济性差经济性差燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 1、对燃气轮机运行参数影响：、对燃气轮机运行参数影响： 大气温度大气温度Ta升高，升高，燃气初温比燃气初温比、压比压比*和空气质量流量和空气质量流量Gy减小。减小。2、对燃气轮机功率

28、影响：、对燃气轮机功率影响： 大气温度大气温度Ta升高，燃气轮机有效功率降低。升高，燃气轮机有效功率降低。原因：原因：（1）由于）由于*降低使透平比功降低使透平比功lt降低。降低。 （2）由于）由于Ta升高，虽升高，虽*有所降低，压气机消耗比功有所降低，压气机消耗比功ly将略有增高。将略有增高。 （3）机组的有效比功）机组的有效比功le =（ lt ly） m g将减小，再加上流经机组将减小，再加上流经机组空气流量空气流量Gy减少，减少， 会使机组的有效功率会使机组的有效功率Ne = Gy le进一步降低。进一步降低。3、对燃气轮机热效率影响、对燃气轮机热效率影响 大气温度大气温度Ta升高，燃

29、气轮机有效效率降低升高，燃气轮机有效效率降低原因：原因：由于由于和和*下降，下降， e降低。降低。 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 2、对燃气轮机热效率影响：、对燃气轮机热效率影响： 当大气压力变化时，由于温比、压比不变，故燃气轮机当大气压力变化时，由于温比、压比不变，故燃气轮机热效率热效率e不变。不变。3、对燃气轮机功率影响：、对燃气轮机功率影响： 当大气压力变化时，由于温比、压比不变，故透平比功当大气压力变化时，由于温比、压比不变，故透平比功lt、压气机比功压气机比功ly、机组的有效比功、机组的有效比功le不变，又由于空气流量与大不变，又由于空气流量与大气压力成正比，故气压力成正比，

30、故机组的有效功率机组的有效功率Ne 与大气压力成正比。与大气压力成正比。 注意：注意：大气温度变化对燃气轮机性能影响程度比大气压力大。大气温度变化对燃气轮机性能影响程度比大气压力大。大气压力变化，温比大气压力变化，温比和和压比压比 不变，空气质量流量不变，空气质量流量与大气压力成正比。与大气压力成正比。1、对燃气轮机运行参数影响：、对燃气轮机运行参数影响：燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）进气压力损失增大，压气机比功）进气压力损失增大，压气机比功ly增加，机组有效比增加，机组有效比功功le减少，热效率减少，热效率e下降。下降。 （2）压气机的进口压力降低使空气比容增加，空气流量）压气

31、机的进口压力降低使空气比容增加，空气流量减少，导致机组有效功率减少，导致机组有效功率Ne进一步降低进一步降低 。进气压力损失增大使燃气轮机出力和效率都下降进气压力损失增大使燃气轮机出力和效率都下降原因：原因：燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）排气压力损失增大，透平比功）排气压力损失增大，透平比功lt减少，机组有减少，机组有效比功效比功le减少，热效率减少，热效率e下降。下降。 （2） 压气机的进口压力不变，空气流量不变，机组压气机的进口压力不变，空气流量不变，机组有效比功有效比功le减少，机组有效功率降低减少，机组有效功率降低 。排气压力损失增大使燃气轮机出力和效率都下降排气压力损失

32、增大使燃气轮机出力和效率都下降原因：原因：注意：注意：进气压损对燃气轮机性能的影响程度比排气压损大。进气压损对燃气轮机性能的影响程度比排气压损大。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 压气机流量、压比和压气机流量、压比和效率下降，等转速线下移，效率下降，等转速线下移，喘振边界下移，性能恶化喘振边界下移，性能恶化 燃气轮机的燃气轮机的Ne和和e降降低低 压气机压比和效率下降，压气机压比和效率下降，流量变化不大，等转速线不流量变化不大，等转速线不变，喘振边界下移，性能恶变，喘振边界下移，性能恶化化 燃气轮机的燃气轮机的Ne和和e降低降低 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 透平效率降低透平效率降

33、低 压比升高，运行点靠近喘振边界压比升高，运行点靠近喘振边界 燃气轮机的燃气轮机的Ne和和e降低降低 透平效率降低透平效率降低 压比降低，运行点离开喘振边界压比降低，运行点离开喘振边界 燃气轮机的燃气轮机的Ne和和e降低降低 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃气轮机起动：燃气轮机起动： 机组从静止零转速状态加速达到全速空载状态机组从静止零转速状态加速达到全速空载状态起动特点：起动特点：需借助外部动力设备（起动机）需借助外部动力设备（起动机）起动要求：起动要求：平稳、可靠、迅速平稳、可靠、迅速燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 时间时间机组转速机组转速 rpm所处的工作状况所处的工作状况

34、022535406845940100500 600（nig ） 1500（ns ） 1700（nb）260028503000起动机开始带动机组旋转起动机开始带动机组旋转点火嘴投入工作点火嘴投入工作点火嘴停止工作点火嘴停止工作到达自持转速到达自持转速起动机脱扣起动机脱扣放气阀关闭放气阀关闭转速调节系统投入工作转速调节系统投入工作起动至额定转速起动至额定转速 阶段阶段I：冷加速冷加速 起动机带动起动机带动 0nig，通常通常nig=1520n0 阶段阶段：热加速热加速 起动机和透平带动起动机和透平带动 nig nb ，通常通常nb=4560n0 阶段阶段 ：继续热继续热加速加速 透平带动透平带动

35、nb n0，燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 Mst起动机扭矩起动机扭矩 MT 透平扭矩透平扭矩MC 压气机阻力矩压气机阻力矩 Mm 机械摩擦阻力矩机械摩擦阻力矩Mex主动力矩减去阻力矩后的剩余力矩主动力矩减去阻力矩后的剩余力矩 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 热悬挂（热挂）：热悬挂（热挂）：是燃气轮机在起动过程中可能发生的一种故障，它是燃气轮机在起动过程中可能发生的一种故障，它发生在起动机脱扣以后发生在起动机脱扣以后 。起动机脱扣后，增加。起动机脱扣后，增加Gf，机，机组转速不升反而呈现下降的趋势，运行声音

36、异常，最终组转速不升反而呈现下降的趋势，运行声音异常，最终导致起动失败。导致起动失败。 产生热挂现象原因：产生热挂现象原因：起动过程线较靠近压气机喘振边界又脱扣时操作不当，起动过程线较靠近压气机喘振边界又脱扣时操作不当，Gf增加过快。增加过快。 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 防止及消除热挂现象措施：防止及消除热挂现象措施：（1）起动机脱扣时）起动机脱扣时Gf控制得当控制得当（2）出现热挂现象时适当减少）出现热挂现象时适当减少Gf（3）机组采用自动程序控制来起动时，）机组采用自动程序控制来起动时，Gf能严格按照予能严格按照予定的规律变化，一般不会发生

37、热挂现象。若原设计不当导定的规律变化，一般不会发生热挂现象。若原设计不当导致热挂，应减慢致热挂，应减慢Gf增加速率增加速率 ，还可适当提高起动机脱扣，还可适当提高起动机脱扣转速。转速。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行

38、 三菱重型燃机燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 三菱重型燃机燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）进气系统出来空气经过一个钟型的进气腔室被导入压气机。）进气系统出来空气经过一个钟型的进气腔室被导入压气机。（2）为了防止起停过程中发生喘振，压气机第）为了防止起停过程中发生喘振，压气机第1级采用可转导级采用可转导叶，同时压气机中间设置叶，同时压气机中间设置14、11、6级高中低三个放气阀。抽气级高中低三个放气阀。抽气用于冷却和密封，以及用作机组启动和停止时的防喘控制措施。用于冷却和密封，以及用作机组启动和停止时的防喘控制措施。第第6级和第级和第11级抽气阀在机组启动和停止期间自动打开；第

39、级抽气阀在机组启动和停止期间自动打开；第14级级抽气阀只在机组停机减速期间自动打开。抽气阀只在机组停机减速期间自动打开。（3）压气机缸在高温段采用双层结构，可有效地减少热应力及）压气机缸在高温段采用双层结构，可有效地减少热应力及变形。其内部的叶片持环可方便地拆卸更换而无需起吊转子。变形。其内部的叶片持环可方便地拆卸更换而无需起吊转子。（压气机的第（压气机的第7级到级到17级的静叶均用这种叶片内持环的结构形式）级的静叶均用这种叶片内持环的结构形式）（4）压气机转子既依靠盘之间因压紧而产生的摩擦力传扭，同）压气机转子既依靠盘之间因压紧而产生的摩擦力传扭，同时又依靠诸径向销钉传扭。时又依靠诸径向销钉

40、传扭。（5）压气机动叶采用轴向装配，保证动叶在检修期间的装拆非）压气机动叶采用轴向装配，保证动叶在检修期间的装拆非常方便，可在现场就地进行，无需起吊转子。常方便，可在现场就地进行，无需起吊转子。（6）前轴承箱位于压气机侧，用）前轴承箱位于压气机侧，用8根径向板支撑。根径向板支撑。三菱重型燃机M701F压气机结构特点压气机结构特点燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）采用三菱传统的环管型燃烧室。）采用三菱传统的环管型燃烧室。（2）燃烧器采用干式低燃烧器采用干式低NOx排放的预混燃烧，排放的预混燃烧，NOx的排放满的排放满足严格的环保要求足严格的环保要求。（3）燃烧室旁路阀的设置使燃烧的稳定

41、性得到了保证，也使）燃烧室旁路阀的设置使燃烧的稳定性得到了保证，也使得机组可以在很宽的负荷范围灵活运行。得机组可以在很宽的负荷范围灵活运行。（4）燃烧室火焰筒的冷却采用三菱高效冷却技术。）燃烧室火焰筒的冷却采用三菱高效冷却技术。（5）火焰筒和过渡段不需揭缸就可方便地拆卸。）火焰筒和过渡段不需揭缸就可方便地拆卸。三菱重型燃机M701F燃烧室结构特点燃烧室结构特点燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 燃烧室结构燃烧室结构三菱重型燃机M701F燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 三菱重型燃机M701F M701F 型燃气轮机的燃烧系统中燃烧室采用环管形结型燃气轮机的燃烧系统中燃烧室采用环管形结构，

42、上下两半的燃烧室外壳与压气机和透平的外缸连接成构，上下两半的燃烧室外壳与压气机和透平的外缸连接成一整体。一整体。20个燃烧器沿机组圆周均匀地斜插入燃烧室外壳个燃烧器沿机组圆周均匀地斜插入燃烧室外壳里。燃料喷嘴由围成一圆圈的里。燃料喷嘴由围成一圆圈的 8 个干式预混式主喷嘴和位个干式预混式主喷嘴和位于中心部位的值班喷嘴组成。于中心部位的值班喷嘴组成。8个预混式主喷嘴出口形成温个预混式主喷嘴出口形成温度较低的均相火焰，有利于减少度较低的均相火焰，有利于减少NOx 的生成。在中央值班的生成。在中央值班喷嘴的出口则形成恒定的扩散火焰，借以确保在任何负荷喷嘴的出口则形成恒定的扩散火焰，借以确保在任何负荷

43、工况下，工况下，8个预混式均相火焰稳定不灭。个预混式均相火焰稳定不灭。 主喷嘴和值班喷嘴的外侧均配置各自的空气旋流器。主喷嘴和值班喷嘴的外侧均配置各自的空气旋流器。燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 三菱重型燃机M701F点火器（火花塞）转子冷却空气接头燃烧筒火 焰探测器1234567891011121413151617181920燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （1）传统）传统4级透平，在进气温度及压比增加的条件下仍保持级透平，在进气温度及压比增加的条件下仍保持最佳的气动负荷。最佳的气动负荷。（2）应用全三维气流理论设计透平流道。）应用全三维气流理论设计透平流道。（3）透平第）透平第

44、3、4 级动叶上设计有整体的围带级动叶上设计有整体的围带, 将最大限度减将最大限度减少气流引起的非同步振动。少气流引起的非同步振动。（4）4个独立的盘鼓式轮盘，盘与盘之间用曲线形端面齿和个独立的盘鼓式轮盘，盘与盘之间用曲线形端面齿和多根外围拉杆连接在一起，热对中性和传扭可靠性特别良好。多根外围拉杆连接在一起，热对中性和传扭可靠性特别良好。（5）每个透平级的静叶片都装在各自持环上，然后装到透平）每个透平级的静叶片都装在各自持环上，然后装到透平气缸上，这种结构的热对中性能很好，且在转子就位时也能气缸上，这种结构的热对中性能很好，且在转子就位时也能检查或更换静叶片。检查或更换静叶片。（6）透平动叶采用轴向装配，保证动叶在检修期间的装拆非）透平动叶采用轴向装配，保证动叶在检修期间的装拆非常方便，可在现场就地进行，无需起吊转子。常方便，可在现场就地进行，无需起吊转子。三菱重型燃机M701F燃气透平结构特点燃气透平结构特点燃燃气气轮轮机机设设备备及及运运行行 （