西门子燃机介绍课件学习课件

燃气轮机工作原理1燃气轮机工作原理SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统燃气轮机-蒸汽轮机联合循环2燃气轮机工作原理

燃气轮机装置是一种以空气及燃料气为工质的、旋转式热力发动机。核心组成：压气机（Compressor)

燃烧室(Chamber)

透平机（Turbine）

燃气轮机定义3燃气轮机工作原理工作原理

首先，压气机从外部吸入空气进行压缩，经压气机压缩后的高压空气进入燃烧室，与喷入燃烧室的燃料混合后进行燃烧，并生成高温高压的燃气，此燃气进入涡轮推动动叶叶片高速旋转膨胀作功，最后乏气排入大气中或再加利用。4燃气轮机简单热力循环等熵压缩理想循环的工作过程是：空气在压气机等熵压缩后进入燃烧室(1—2)空气在燃烧室中定压加热(2—3)空气在透平中等熵膨胀作功(3—4)空气在余热锅炉中定压放热(4—1)等压加热等压放热绝热压缩等压燃烧绝热膨胀等压放热12313等熵膨胀244燃气轮机工作原理5燃气轮机简单循环过程燃烧过程（燃烧室）化学能转换成热能膨胀过程（涡轮）

热能转换成机械能压缩过程（压气机）机械能转换成压力能燃气轮机工作原理6燃气轮机应用7SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍8V94.3A环形燃烧室发展阶段：3=第3代压气机大小转速

9=50Hz8=60Hz6=50Hz或60Hz德文：燃气轮机开头字母压气机序列转速5＝50Hz6＝60Hz西门子燃气轮机英文缩写

SGT5-4000F(X)旧编号新编号燃气轮机等级F＝F级燃气轮机E＝E级燃气轮机SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍9西门子燃气轮机产品目录SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍10SIEMENS主要燃气轮机产品SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍燃气轮机型号V64.3AV84.2V84.3AV94.2V94.3ASGT5-4000F(X)电网频率，Hz50/606060505050燃烧温度，℃119010601230106012301250压比16.211.016.911.116.919.0排气流量，kg/s192360457519659716.5排气温度，℃571544582540582575.8燃气轮机功率，MW69109185159268292.7燃气轮机效率，%36.534.038.834.539.039联合循环效率，%54.051.957.752.357.758.1611（1）发电机联接方式 －冷端驱动（2）气缸 －水平中分（3）转子 －两个轴承 －中空轴 －叶轮之间通过Hirth齿啮合 －叶轮用中心拉杆轴向固紧（4）压气机 －15级 －优化流动设计 －进口导叶可转（5）燃烧室－环形燃烧室－24个组合式燃烧器－陶瓷与金属遮热瓦块（6）燃烧器－低NOx技术－可烧多种燃料（7）透平－4级－先进的冷却技术－叶片隔热涂层－叶片气膜冷却（8）排气－轴向排气SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍设计特点12SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍燃机转子压气机叶轮中空轴透平叶轮中心拉杆Hirth齿啮配13Hirth齿轮盘结构SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍14

径向的Hirth齿使叶轮能单独热膨胀并且保持同心可有效的传递扭矩现场转子可以拆卸，而且不需再做动平衡端面齿加工精度高，制造难度大压气机叶轮和端面齿SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍15燃烧室&燃烧器燃烧室内腔，空气与燃料在这里燃烧、掺混SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍16燃烧室&燃烧器燃烧室&燃烧器SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍17透平5、9、13级抽气SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍18燃气透平均为4级1～2级动叶片为单晶叶片，外面加两层涂层第3级动叶片为定向结晶叶片，加一层涂层第4级由于温度相对比较低，所以采用为一般材料的锻件各级叶片均有空气冷却孔动叶片静叶片透平—叶片透平动叶片内部冷却通道SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍19SGT5-4000F型燃气轮机辅助系统201.燃机本体MBA/MBD2.放风系统MBA43.气动模块MBX204.冷却空气系统MBH5.燃烧室MBM6.润滑油和盘车系统MBV/MBK7.HCO模块MBA58.燃气模块MBP9.液压油模块MBX10.进气系统MBL11.排气系统MBR12.燃机疏水MBA2013.压气机水洗MBA1814.燃机罩壳通风SAM3015.罩壳消防系统CYE/SGJ/CYQ16.燃机跳机准则清单17.SGC，SFC清吹MBJ18.SGC，燃气轮机MYBSGT5-4000F型燃气轮机辅助系统21

1.燃机本体MBA/MBD22

2.燃机本体MBA/MBD23

1.燃机本体MBA/MBD24

1.燃机本体MBA/MBD压差过低表示即将发生喘振高流速低流速压力能转化为动能25

1.燃机本体MBA/MBD26

2.燃机本体MBA/MBD27

2.燃机本体MBA/MBD28

2.燃机本体MBA/MBD29

2.燃机本体MBA/MBD30

2.燃机本体MBA/MBD31

2.放风系统MBA432

放风系统功能：轴流压气机是在额定转速下进行设计的，当转速低于额定转速一定范围时，超负荷的压气机不能产生足够的压比，此时会进入气动上所说的喘振状态，并使压气机运行不稳定。

为了避免此现象，通过在压气机特定位置将一部分空气抽出，减轻压气机负荷以改善运行工况。2.放风系统MBA433

2.放风系统MBA434

2.放风系统MBA435

2.放风系统MBA4放风系统保护：1.放风阀在启动时未处于开启状态，启动自动取消。2.当燃机转速在喘振区时，若放风阀关闭，则燃机跳机。3.当燃机达到额定转速一定时间，放风阀仍打开，且无法关闭时，燃机停机。36

3.气动模块MBX2037

3.气动模块MBX20气动模块功能：给需要使用压缩空气的阀门提供压缩空气1.空气粗滤2.压缩机3.冷干机4.过滤系统5.冷凝水搜集罐6.排水罐7.压缩空气罐A压缩空气使用设备38

3.气动模块MBX201.储气罐1.压缩机39

3.气动模块MBX2040

4.冷却空气系统MBH41

4.冷却空气系统MBH冷却空气系统功能:给透平叶片供应冷却空气确保安全运行。确保冷却空气不超过必要的量以提高效率。42

4.冷却空气系统MBH43

4.冷却空气系统MBH44

4.冷却空气系统MBH冷却空气系统的保护如果冷却空气管路压比所需压力测量仪表全部故障，燃机自动停机如果冷却空气管路压比低于报警值，排气温度降低，压气机进气增加，进而回复冷却空气系统压比至报警值以上。如果冷却空气管路压比低于跳机值，燃机自动停机。45

5.燃烧室MBM46

5.燃烧室MBM1.压气机2.燃烧室3.燃烧器4.点火器5.燃烧室压差测量6.压气机出口压力测量7.压力测量（humming）8.加速度测量9.火焰探测10.透平A燃料接口47

5.燃烧室MBM48

5.燃烧室MBM49

5.燃烧室MBM50

5.燃烧室MBM火焰监测：当两个火焰监测探头在点火安全时间后仍无信号显示，或在正常运行时信号消失，燃机直接跳机。当一个或多个火焰监测探头故障时，不允许启动。故障保护从ESV阀门关闭开始至下一次ESV阀门或两个燃气控制阀打开为止。点火安全时间（12s）12s之后没有信号，燃机跳机51

5.燃烧室MBM燃烧室不稳定主要从燃烧动态特性和燃烧室缸体振动加速度增大两个方面来体现。过大的燃烧室缸体加速度会损坏燃烧室，是必须极力避免的降低出力触发跳机加速度的监测通过三个压电探头MBM10CY101,MBM10CY102,MBM10CY103来实现另有3个燃烧室压力波动探头MBM12CP107,MBM12CP110,MBM12CP115加速度和压力波动信号均接入燃烧室动态分析系统52

5.燃烧室MBM53

5.燃烧室MBM54

6.润滑油和盘车模块MBV/MBK55

6.润滑油和盘车系统MBV/MBK56

6.润滑油和盘车系统MBV/MBK压气机轴承座盘车装置包含一个液压马达,通过法兰连接到轴承座上。啮合齿轮通过杠杆由液压油油动机推动啮合，通过弹簧脱离。盘车马达燃机转子轮齿执行机构润滑油位置变送器杠杆啮合齿轮

57

6.润滑油和盘车系统MBV/MBK58

6.润滑油和盘车系统MBV/MBK59

6.润滑油和盘车系统MBV/MBK燃机运行时必须保证盘车装置处于非啮合位置,当盘车齿轮位移探头（3取2逻辑）监测到盘车齿轮离开非啮合位置且燃机转速不处于盘车转速区或静止状态时,燃机跳机。60

7.

HCO模块MBA561

7.HCO模块MBA5压气机轴承座HCO供应系统进油回油主推侧无间隙（主推仅在燃机运行，转子足够热后方可投用）副推侧间隙透平轴承座功能：提高透平效率HCO系统将燃机转子推向逆气流方向。这样会减小透平径向间隙。62

7.HCO模块MBA5调节螺母用于调节推移速度从/至润滑油系统主推力侧副推力侧推力轴承回油管上的调节螺母调节螺母用于调节回油量避免在推力块移动时不稳定，及在冲洗时维持压力。63

7.HCO模块MBA564

7.HCO模块MBA5HCO的监测和保护HCO的运行当中有一些情况是可能直接危及燃机和人身安全的，以下情况出现时，燃机会直接跳机。主/副推力腔室压力测点3个中的2个故障2个轴向位置探头均故障（仅在燃机未进入热态运行时有效）轴承卡死，非进油侧监测到指定油压10s燃机进入热态之前，转子离开副推位置副推力侧压力过高65

8.燃气模块MBP66

8.燃气模块MBP放散阀紧急关断阀预混控制阀值班控制阀燃烧器1～24功能-控制进入燃烧室的燃料流量-特定状况下切断燃料供应。67

8.燃气模块MBP68

8.燃气模块MBP燃气模块点火过燃料保护过燃料保护监测点火过程中的天然气质量流量不超过允许值，直至检测到火焰。如果天然气质量流量在点火安全时间内过大，可能会导致不可控的点火特性。过燃料保护通过监测天然气控制阀下游的压力来实现。当两个压力变送器中的一个在点火安全时间内指示压力过高，则燃机跳机。如果在燃机静止时，压力变送器出现故障，燃机启动会自动被锁定直到故障修复。69

8.燃气模块MBP紧急关断阀（ESV）紧急关断阀用于打开和切断天然气的供应。紧急关断阀的开启指令来自于燃气启动SGC。只有在下面状况全部满足的情况下ESV才会保持开启：ESV阀位关闭信号在特定时间（3s）内消失，并于5s后阀位开启信号发出。火焰监测信号“flame

on”在点火切断延迟时间（12s）内发出。紧急关断阀关闭指令来自于燃机停机SGC，或者跳机和失效保护系统。一个重复开启锁定使阀门避免在关闭后立刻开启。紧急关断阀阀位监视运行时如果在没有接受到指令的情况下，一个阀位指示器指示紧急关断阀离开开位，那么假定是阀位指示器故障。当3个中的2个指示ESV阀门离开开位，那么燃机跳机。70

9.液压油模块MBX71

9.液压油模块MBX72

9.液压油模块MBX73

9.液压油模块MBX液压油系统有两个液压油泵，当一个液压油泵停止运行时,另外一个可以自动启用。液压油的清洁度是影响液压油模块长期运行的主要因素之一，液压油应每2～3年更换一次以保持液压油的性能。新的液压油应通过过滤器加入液压油站，并且在投入系统前至少进行4个小时的过滤循环。蓄能器：液压油站上包含有一个100bar的氮气蓄能器用于稳定油压。停机时液压油温度的保持：长期停机时，为了避免液压油温度过低，可通过开启一个冷却油泵循环来保持液压油温度。（当液压油温度低于25度或高于55度时开启冷却循环泵）液位监视：液压油模块含有3取2的液位监视跳机功能。74

10.进气系统MBL75

10.进气系统MBL环境防雨罩防鸟网热空气注入处除冰控制环境温度相对湿度凝聚式除湿粗滤精滤消音器膨胀节挡板门干燥压气机水洗接口压气机进气温度至燃烧室压气机76

10.进气系统MBL系统功能：为燃气轮机提供清洁空气。进气系统过滤室包括防雨罩、防鸟网、凝聚式除湿模块、粗滤、精滤，过滤室通常为三面或单面进气方式。过滤室通过消音器和膨胀节连接到压气机入口处。除冰系统：为了避免部分机组冬季运行期间，被冰损坏粗滤和精滤，进气系统带有可选的除冰系统。除冰系统依据大气露点温度和进气系统进气温度自动运行，通过流量控制阀调整必要的热空气量。与其他系统的接口：干燥模块通过进气系统接到燃机上。压气机水洗模块经过进气系统接到燃机上，并且水洗模块的水洗环管和喷嘴属于进气系统供货范围。77

10.进气系统MBL除冰系统78

10.进气系统MBL干燥模块干燥模块用于燃机静止时的除湿。将湿空气从进气系统接口抽出，经过MBA10AT001除湿模块处理后送回进气系统。干燥模块在燃机停机两小时后自动运行，并在燃机下次启动前自动关闭。79

10.进气系统MBL80

5.燃烧室MBM81

10.进气系统MBL进气系统挡板门MBL20AA001：进汽挡板门安装在进气系统内，如果挡板门开位限位开关（3取2）没有指示挡板门打开，燃机无法启动。另一个挡板门限位开关用来指示关位。除冰系统MBL11：除冰系统运行时，手动阀MBL11AA001必须已经打开。环境露点温度通过MBL11CM001/CT001测得，通过露点温度与进气系统实际进气温度的比较，对除冰控制阀开度进行控制。进气系统保护MBL12：压差开关连接于精滤后腔室和大气环境，如果压差开关（3取2）没有指示压差小于16mbar，燃机立刻跳机。82

11.排气系统MBR83

11.排气系统MBR排气系统作用:将燃机排气引导至余热锅炉(排气烟囱)进行余热利用。总体要求：适应燃机热膨胀并起到保温隔热和防噪音功能。压力开关：MBR10CP081/082/083-压差大于48mbar时（3取2），燃机跳机（锅炉保护）球阀MBR10AA401:疏水球阀在燃机启动前必须关闭。压气机清洗前要确保此阀门开启，清洗结束后关闭。长期停机时，此阀必须开启。84

11.排气系统MBR排气扩散段排气扩散段85

12.燃机疏水MBA2086

12.燃机疏水MBA20燃机疏水作用:离线水洗时排空燃机内的积水。系统描述：在燃机不同位置设置有疏水接口，各个接口有单独的疏水手动截止阀。压气机疏水点：压气机0级MBA21AA252压气机9级MBA21AA253压气机13级MBA22AA251压气机出口MBA21AA254透平疏水点：透平第2级MBA23AA251透平第3级MBA23AA252透平第4级MBA23AA253每个放风管路和冷却空气管路的最低点均有一个疏水点。87

12.燃机疏水MBA20所有燃机疏水均连接至疏水集管MBA25BB001中，并通过法兰接入业主疏水箱。疏水集管MBA25BB001上有一个大气接口，避免集管内压力过高。一个PT100热电阻温度计安装在疏水集管MBA25BB001上，如果疏水集管内温度过高（80℃），会触发报警信号。88

12.燃机疏水MBA2089

13.压气机水洗MBA1890

13.压气机水洗MBA18总体描述:随着燃机的运行，尽管经过进气系统过滤，叶片仍会变脏，特别是在压气机段这种情况更为明显。变脏的叶片会降低效率和出力，因此需要清洗来恢复出力和效率。系统配置压气机水洗主要包括两个部分一个将清洗液喷射到压气机内的喷射系统。一个混合和将清洗液输送到喷头的压气机水洗系统。清洗模式压气机清洗可以在额定转速（on-line）或SFC运行（off-line）时进行，两种模式的清洗效率、清洗步骤、喷嘴、清洗液都有区别。注意：水洗只能在环境温度大于8摄氏度时进行。避免损伤叶片。环形喷头：仅用于在线清洗。喷射喷头：仅用于盘车转速下的清洗。91

13.压气机水洗MBA18正常压气机清洗:-仅使用环形喷头-SFC转速下（600-900rpm）离线清洗-额定转速下在线清洗-按燃机手册要求进行盘车转速下喷射喷头清洗:-适用叶片污染较严重时-手动打开IGV-仅在盘车转速下-按燃机手册要求进行进气系统环形喷嘴喷射喷嘴IGV92

13.压气机水洗MBA18离心泵水罐过滤器喷射喷头环形雾化喷头污水罐93

13.压气机水洗MBA1894

13.压气机水洗MBA18离线清洗:离线清洗较在线清洗更为彻底，清洁效果更好。离线清洗包括准备、水洗、冲洗、干燥四个步骤。1.准备：此步骤包括进行离线水洗必备的条件，如停机、冷却、疏水系统等等。2.水洗：使用除盐水和清洗剂来清洗叶片，用环形雾化喷头和喷射喷头将清洗液喷入压气机内。燃机通过SFC加速到清洗转速。当所有叶片湿润后，等待清洗液浸透叶片表面污物。3.冲洗：使用除盐水清洗叶片，其余内容与第二步相同。4.干燥：经过离线水洗后，燃机可以投入商业运行或者干燥后停机。具体步骤应按燃机手册要求进行！！95

13.压气机水洗MBA18在线水洗:在两次离线水洗之间，由于运行和其他的限制使用在线清洗，避免燃机出力下降。在线水洗需要考虑燃机的运行状态，在线水洗时燃机负荷应从基本负荷略微下降。在线水洗时IGV应关闭至少2%，但不应大于12%，以避免水洗液对IGV的冲蚀和腐蚀。在线水洗可以仅适用除盐水，也可以使用除盐水与清洗剂混合成清洗液。在线水洗仅使用环形雾化喷头。具体步骤应按燃机手册要求进行！！96

14.燃机罩壳通风系统SAM3097

14.燃机罩壳通风SAM30罩壳通风系统功能:-稀释、排出可能的燃气泄漏-形成罩壳内空气流通，将泄漏燃气引至可燃气体探测器-排出燃机废热，保证燃机罩壳内温度在适当范围-运行时在罩壳内形成微小负压-保证罩壳外的噪声小于规定要求-定义一个明确的防爆范围排气进气98

14.燃机罩壳通风SAM30为什么燃机罩壳采用强制性通风？排出燃机及辅助系统运行时散发出的废热，保持罩壳内的温度低于限定值（55°C）通过直接将废热排放到厂房外的大气中可以降低厂房通风的热负荷通过高空气交换率(min90/h)稀释了可能泄漏的燃气从而避免发生爆炸的危险将罩壳内的有害气体排放到厂房外的大气中负压运行增强了厂房的防爆能力99

14.燃机罩壳通风SAM30100

14.燃机罩壳通风SAM30101

14.燃机罩壳通风SAM30罩壳通风的启停罩壳通风系统的操控通过燃机I&C系统实现，包含有两个子控制回路（sub

loop

control）。一个用于开关整个通风系统，另一个用于进/排气挡板门的手动操作。燃机启动时，第一个SLC通过BOP

DCS发来的信号启动或手动启动。控制整个排气系统的SLC会发信号给进/排气挡板门SLC，使此SLC自动启动；也可以手动分别操作。如果进/排气挡板门SLC开启，则所有挡板门全部打开。关闭此SLC会立刻关闭所有进气挡板门，排气挡板门60s后关闭。燃气启动前，罩壳通风应提前10分钟启动，替换罩壳内空气。10分钟之后，燃机方可启动。燃机罩壳通风系统只能通过手动关闭；除了来自火灾保护的关闭信号以外，罩壳通风没有自动关闭功能。102

14.燃机罩壳通风SAM30故障指示：信号“GT

ENCLOSURE

VENTILATION

FAILURE”在以下情况出现运行风机“压差大于最小值”信号消失进/排气百叶窗挡板门未打开罩壳内温度大于55摄氏度电气故障3x50%罩壳风机的运行：正常情况下主风机投运，当罩壳内温度大于52摄氏度时，第二风机投运；另一风机做为故障备用。（通常1#风机作为主风机使用，此风机使用UPS供电）103

14.燃机罩壳通风SAM30燃机保护：排气风道内安装有三个流速探头，当3个中的1个指示流量不足大于45s时，发出报警信号；当3个中的2个指示流量不足大于45s时，燃机跳机。火灾保护：燃机罩壳内火灾检测（2取2）报警或手动喷放二氧化碳时，罩壳通风系统会按如下顺序关闭：—罩壳风机关闭—进气挡板门10SAM30AA001，10SAM30AA002，10SAM30AA003，10SAM30AA004，10SAM30AA041关闭—排气挡板门10SAM30AA051,10SAM30AA052关闭（延迟60s）104

15.罩壳消防系统CYE/SGJ/CYQ105

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQ罩壳消防包括火灾探测和报警系统CYE、二氧化碳灭火系统SGJ和可燃气体监测系统CYQ三部分。火灾探测与报警系统负责监测和控制特定的区域，并启动相应的CO2灭火系统。火焰探测器温度探测器火灾探测和灭火系统控制盘106

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQ火灾探测和报警系统CYE当两种探测器中的一种探测到火焰时：发送信号“燃机罩壳火灾报警”至火灾报警控制盘启动相应报警设备当两种探测器均报警探测到火焰时：发送信号“燃机罩壳CO2预喷放报警”至火灾报警控制盘发送3路冗余信号“燃机罩壳火灾”至燃机I&C系统。燃机I&C控制部分：

——切断燃料供应，燃机跳机，关闭液压油系统。

——润滑油系统供应切换到紧急润滑油泵

——罩壳通风系统风机关闭，进排气百叶窗挡板门关闭启动CO2延时喷放启动相应报警设备107

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQ主要包括以下部分：高压CO2钢瓶组连接管路释放喷嘴CO2灭火系统

——SGJCO2钢瓶组108

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQCO2灭火系统SGJCO2喷放：主喷放量主要根据最大保护区域体积而定，考虑到罩壳泄露和结构缝隙。二次喷放至少持续20分钟。人员保护：在释放CO2灭火系统前，系统会发送预喷放信号提示人员离开CO2喷放区域；预喷放时间在30s至60s内可调整，并且CO2中加入了有特殊气味的气体。当CO2灭火系统设置为自动模式时，严禁进入罩壳内；可能会有生命危险109

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQ可燃气体探测器气体探测系统（CYQ）用来在指定的探测区域内探测可燃气体泄漏。气体探测系统的主要部件包括：主控制单元探测器声音报警可视报警设备可燃气体探测系统CYQ110

15.罩壳消防CYE/SGJ/CYQ可燃气体探测系统CYQ可燃气体探测器布置在下列位置:区域A燃机罩壳排气通风风管2个区域B燃机燃烧室仪表支架上部4个区域C燃气模块上部2个报警设定值（声光报警）区域A一级报警5%LEL二级报警10%区域B一级报警10%LEL二级报警20%区域C一级报警10%LEL二级报警20%当区域A和区域C达到2级报警级别(2取2),燃机跳机。或当区域B达到2级报警级别(4取2),燃机跳机。111

16.燃机跳机清单112

16.燃机跳机清单燃机轴承温度保护3取2轴承座振动保护2取2压气机喘振保护3取2超速保护（2组）3取2排气温度超温保护6取3排气热点保护2取2排气冷点保护逻辑放风阀门保护3取2气动模块压力过低3取2燃机静止时火检信号监测1取2燃烧室火焰检测2取2燃烧室加速度跳机逻辑盘车齿轮位置监测3取2

HCO故障跳机逻辑点火天然气过燃保护1取2运行时ESV阀位保护3取2进气系统压力低保护3去2进气挡板门位置保护3取2燃机轴承温度保护3取2频率保护逻辑罩壳通风不足3取2火灾保护——可燃气体探测4取2/2取2——罩壳火焰探测2取2探头故障——进气温度3取3——HCO主、副推压力3取2——轴位移（<1h）2取2其他：燃机控制器故障汽轮机保护余热锅炉保护燃机控制器故障手动跳机113

17.SGC，SFC清吹MBJ114

17.SGC,SFC清吹