机组生产流程及机组概况大学生讲课

机组生产流程及机组概况大学生讲课第1页/共29页二、压气机、燃烧室、透平第2页/共29页三、燃气轮机排气第3页/共29页四、余热锅炉低压系统第4页/共29页五、余热锅炉高压系统第5页/共29页机组概况我厂一期工程2×120MW天然气—蒸汽联合循环机组。机组控制系统为MarKVIe操作系统，所有操作均由MarKVIe操作系统来完成。整套机组采用分轴联合循环方式，一套联合循环发电机组由一台燃气轮机、一台蒸汽轮机、两台发电机和一台余热锅炉及相关设备组成。联合循环机组正常运行期间，燃机热排气进入余热锅炉产生高、低压蒸汽驱动汽轮机。启动阶段，SFC系统将发电机转为同步电机模式，驱动燃气轮机轴系转动。第6页/共29页燃机设备概况燃机由美国GE公司生产，型号为PG6111FA，简单循环机组出力为77.1MW（设计工况）。燃机由一台18级的轴流式压气机、一个由6个低NOX燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和有关辅助系统组成。燃气轮机额定转速5231r/min，通过减速齿轮箱将转速降至3000r/min，带动发电机运行。燃气轮机装置设置一个推力轴承，以保持转子的相对轴向位置。1号轴承箱和推力轴承布置在压气机进气缸处，2号轴承箱布置在燃气轮机排气框架处。第7页/共29页燃机设备概况燃机运行时，经过滤的空气进入集流室后，在18级轴流压气机中被压缩。压缩空气进入布置着6个燃烧腔室的环形空间，再流入位于燃烧室外壳和火焰筒之间的通道，然后通过衬里上的调节孔进入燃烧区域。燃料通过燃料喷嘴进入燃烧室。燃料和空气在燃烧室燃烧。从燃烧室出来的热气膨胀后进入6个单独的过渡段，然后进入燃机。在燃机透平中，伴随着压力降低，喷气的动能增加，转子吸收喷气的部分动能转化成有用功，在通过第3级动叶后，热气被送往排气缸、排气扩压段，最后通过排气集气室进入余热锅炉。第8页/共29页压气机概况

压气机转子部分主要由叶轮、连接螺栓、叶片和前端短轴组成。转子前短轴加工成推力盘，承担转子前后的推力。短轴同时也为1号轴承提供轴颈，为1号轴承油封和压力机低压气封提供密封面。压气机气缸部分主要由压气机进气缸、压气机中间缸、压气机排气缸三部分组成，这些气缸与燃机气缸连接，构成燃机的主要部分。压气机进气缸位于燃机的前部，引导空气均匀地进入压气机。该气缸也支撑着1号轴承座。可变进口导叶安装在进口段气缸的后部。排气缸是压气机的最后部分，容纳了压气机最后几级，形成了压气机扩散段的内外壁，并将压气机气缸和燃机气缸连接起来。排气缸还为燃烧器外缸提供支撑，并提供燃机第一级喷嘴的内支撑。扩散段是一个圆锥体，扩散段把压气机出口压缩空气的一部分动能转化成静压，提供给燃烧器。第9页/共29页压气机概况压气机的第9级和第13级动叶后各设有4个抽气口，每2个抽气口合并为一根管子通过防喘阀向燃机排气管排气，第9、13级的抽气同时又作为燃机第3级静叶和第2级静叶的冷却气源，第1级静叶的冷却空气在压气机出口的腔室处抽出直接通入透平静叶的根部，再由透平静叶的根部通入叶片的内部进行冷却。动叶的冷却空气从压气机(16级后)的内径处抽出并向转子内部传递，通过转子内部的冷却空气道对轮盘、叶根和第1、2级动叶进行冷却；压气机排气腔室分流出一部分空气冷却过渡段后进入燃烧室，另一部分空气冷却火焰筒；燃机的第3级动叶不冷却。第10页/共29页燃机透平概况透平转子组合件包括转轴，第1、2、3级叶轮，垫块（梳形板）和动叶片。透平转子前段和压气机后法兰连接，透平转子后段有2号轴颈。透平转子通过冷却保持合适的温度。从压气机抽取的冷空气径向朝外从透平叶轮和定子之间的空间排出，顺流进入天然气主流。在透平段，有3级喷嘴（静叶），它们引导膨胀燃烧热气产生的高速气流以一定的方向流向透平动叶，推动透平转子转动。排气框架被螺栓连接在透平气缸的后法兰上。排气框架包括外套筒和内套筒，用径向支撑杆相互连接，2号轴承座固定在内套筒上。天然气的排气穿越过排气框架的径向支撑杆，这些支撑杆固定了内套筒、2号轴承相对于透平外缸的位置。为了控制透平转子相对于定子的位置，在每个支撑杆的周围，有一个机翼形的金属整流罩，形成空气区间，从而保护支撑杆免受排气的影响，保持了温度稳定。排气框架冷却风机提供冷却空气，使支撑杆保持温度均匀，冷却空气排至第3级动叶后。第11页/共29页燃烧室及火花塞概况PG6111FA燃气轮机采用DLN2.6燃烧系统，所有的喷嘴都是预混燃烧。燃烧系统由6个分管回流式呈圆周顺气流方向逆时针分布。顶部12点（时钟）位置为6号燃烧器，每个燃烧器内有6个燃料喷嘴。整个燃烧系统包括燃料喷嘴、火花塞点火系统、火焰探测器和联焰管。燃机共有两个高压电极火花塞，4号、5号燃烧器各一个。火花塞被螺栓固定在燃烧室外的法兰上，穿过燃烧室的火焰筒和导流衬套，插入燃烧室内。在点火阶段，弹簧将火花塞推入，火花塞产生的火花使天然气在燃烧室内点燃，其余燃烧室的燃料通过联焰管被点燃，当转子转速升高、压气机排气压力升高时，火花塞自动退出。第12页/共29页火焰探测器概况机组配备4个紫外线火焰探测器，其中1号、2号燃烧器各布置一个，6号燃烧器布置两个。4个火焰探测器给出的信号传输到控制系统，控制系统进行逻辑判断后确认火焰是否真正存在或消失。为了保护火焰探测器不被烧坏，火焰探测器配有冷却水夹层，通入闭式水进行冷却。第13页/共29页余热锅炉余热锅炉型号为：Q590/602-114.4(15.87)-5.56(0.62)/540(256)，由东方日立锅炉有限公司生产。燃气轮机出口不设置旁通烟道，余热炉进口烟道膨胀节直接与燃气轮机扩散段法兰相连。余热锅炉主要的结构特点如下：双压带自除氧、无补燃、卧式自然循环余热锅炉，高压过热蒸汽采用一级喷水调节。第14页/共29页余热锅炉余热锅炉本体由进口烟道膨胀节、过渡段、进口烟道、换热室及出口烟道、烟囱组成。所有受热面均为螺旋齿型翅片管，垂直布置于换热室内，受热面管上、下两端分别设有上集箱与下集箱，每个上集箱有两个吊点将该管束的荷载传递到炉顶钢架上，受热面可以自由向下膨胀。在余热锅炉前后方向布置5个模块。高、低压两个锅筒布置于炉顶钢架上，采用支撑方式，整台锅炉为全钢构架，自支承型钢结构。锅炉为正压运行，凡穿过炉壳的管道都采用良好的密封与膨胀结构。第15页/共29页水汽流程:低压系统：从凝结水加热器出来的给水经过除氧器后引入低压汽包。在低压锅筒内炉水经集中下降管、分配管进入低压蒸发器，水通过受热的蒸发器受热面受热后产生蒸汽并向上流动。汽水混合物在蒸发器上集箱汇集后，经引出管引入低压锅筒，并在低压锅筒内进行汽水分离，从低压锅筒中分离出来的饱和蒸汽流经低压过热器，经低压系统主蒸汽管道进入汽机低压缸。高压系统：由低压汽包来的给水进入高压给水泵，给水泵出来的水流经高压省煤器受热面吸收一部分热后由一根大连接管引入高压锅筒。高压锅水经集中下降管、分配管进入高压蒸发器，水通过蒸发器受热面向上流动并且产生蒸汽，汽水混合物在蒸发器上集箱汇集后，经引出管引入高压锅筒，并在高压锅筒内进行汽水分离，从高压锅筒中分离出来的饱和蒸汽流经高压一级、二级过热器后，经主蒸汽管道进入汽机高压缸。第16页/共29页烟气流程燃气轮机烟气通过排气过渡段出口进入余热锅炉进口烟道，然后流经进口烟道、高压二级过热器、高压一级过热器、高压蒸发器、高压二级省煤器、低压过热器、高压一级省煤器、低压蒸发器、凝结水加热器、出口烟道、进入烟囱通过烟气挡板，最后从烟囱排入大气。第17页/共29页蒸汽轮机汽轮机型号为LC28/N38-5.30/0.55/1.60/537/253型，双压、单缸、冲动、抽汽、凝汽式汽轮机，汽缸前部（第1级至第6级）为双层结构，之后为单层结构。汽缸内装有高压蒸汽室、高压内缸、回转隔板、三级隔板套、前汽封和后汽封等部套，通流部分由17级压力级组成。汽轮机的转子为二支点支承，分别为1号推力支持联合轴承和2号支持轴承，均为三层带瓦衬椭圆轴承。1号推力部分为米歇尔式可倾瓦推力轴承，推力和定位瓦块各十块，用于承受转子的轴向推力。转子与发电机转子刚性联接。高压主汽调节联合阀控制布置在汽轮机头部轴中心线上，卧式结构。从锅炉来的新蒸汽进入主汽阀，再进入高压调节阀，从高压调节阀出口经主蒸汽管与前汽缸内的高压蒸汽室焊接相连。高压蒸汽室为全周进汽，在下半有两个进汽口。第18页/共29页低压主汽调节阀采用进口三偏心气动碟阀，布置在运转层下方。通过一根低压导汽管与汽缸前部下半11级前的补汽口相连。补汽阀组有一摆动支架，允许补汽阀组在水平方向自由膨胀。汽轮机有两个轴承座，前轴承座内除装有推力支持联合轴承外还装有主油泵、危急遮断油门、危急遮断油门复位装置、磁组发送器、轴相位移发送器等有关部套。后轴承座内装有后轴承。前轴承座是落地结构，后轴承座组焊在排汽缸上。汽轮机盘车装置装于后轴承座的上盖上，为蜗轮蜗杆、齿轮复合减速、轴向啮合的低速盘车装置。盘车转速为4.6r/min。第19页/共29页汽机本体的支托定位方式和滑销系统：机组有前座架和后座架。前轴承座坐落在前座架上，前轴承座与前座架之间沿中心轴线布置，有纵向键，前轴承座可在其座架上沿轴线前后移动，前轴承座与前汽缸之间有推拉机构和立键，其具有确定汽缸中心，引导汽缸垂直方向膨胀，以及传递汽缸因热膨胀而对前轴承座的推（拉）力。高压汽缸前部下半有两猫爪支承在前轴承座上，排汽缸两侧支承在排汽缸座支架上，其外侧设有水平横键连接，在排汽缸的后轴承座下部装有后汽缸导板，横键与汽机中心线之交点是整个汽缸的膨胀死点。机组热膨胀情况如下：排汽缸横键和机组中心平面交点作为汽缸的死点向两侧及前面膨胀，汽缸通过前端的推拉机构，推动前轴承座沿着前座架上的纵向键向前移动，机组如在减负荷或停机时就拉动前轴承座向后移动。后汽缸导板引导排汽缸上的后轴承座轴向膨胀。推力轴承在前轴承座内，为转子与静子之间的相对死点。在排汽缸的后轴承座内联轴器处是转子与静子之间相对膨胀最大的地方，此处装有转子与静子相对膨胀指示器。第20页/共29页静子结构：整个汽缸由汽缸前部、汽缸中部和排汽缸三段组成，汽缸前部、汽缸中部和排汽缸分别由合金铸钢、碳素铸钢、碳素钢板与铸钢件制成，三者之间均采用垂直中分面和螺栓联接。汽缸前部采用双层缸结构，分为高压内缸和高压外缸。本机采用向下排汽单层结构的排汽缸，排汽缸设有大气破坏门。排汽缸下部通过排汽接颈与凝汽器刚性相联。第21页/共29页启动锅炉全厂设置一台由天津宝成机械制造股份有限公司生产的天然气蒸汽启动锅炉，启动锅炉额定参数为：流量35t/h，压力1.5MPa，温度300℃。启动锅炉采用露天布置，设置钢结构防雨棚。锅炉燃烧需要的空气由送风机送至燃烧室。锅炉为微正压锅炉，烟气由烟囱排入大气。第22页/共29页发电机燃机和汽轮机为一套天然气—蒸汽联合循环发电机组，联合循环发电出力为120MW，2台发电机组经一台主变以发电机变压器扩大单元组的形式接入220kV母线。燃机发电机出口电压11.5kV，通过发电机出口开关连接到主变的11.5kV侧。汽轮发电机出口电压10.5kV，通过发电机出口开关连接到主变的另一组10.5kV侧。燃机发电机型号是6FA，GE公司生产的闭式空冷、双极、交流发电机组，采用无刷励磁方式。ISO状态下额定参数为：三相、50HZ、11.5KV，3000rpm，输出功率73.1MW，功率因数为0.85。发电机的定、转子冷却是靠空气自然冷却。汽轮发电机型号是QF-50-2采用三相两极交流静态自并励同步汽轮发电机，铁芯、线圈和其它部分采用密闭式空气、转子上装有离心式风扇，定子为星型连接，中性点经避雷器接地。第23页/共29页220kV系统正常运行方式第24页/共29页220kV系统中性点运行方式：

（1）通常220kV系统每条母线只须有一个接地点，正常接地方式为:220kV正母通过01号高备变中性点直接接地；220kV副母通过2号主变中性点接地闸刀接地；1号主变中性点不接地运行。根据省调主变保护定值单要求：当主变中性点直接接地运行时，投入主变零序电流保护运行，退出间隙零序电流电压保护；当主变中性点不直接接地运行时（经间隙接地），投入间隙零序电流电压保护