PG9351FA型燃气轮发电机组简介

1、PG9351FA型燃气轮发电机组简介1、研制、升级演化过程二十世纪八十年代中期，美国GE公司投入了大量资金开始了F型燃气轮机的研制。GE公司动力系统与航空发动机系统进行合作，将飞机发动机上先进的冷却技术和材料应用 到重型燃气轮机上，使得透平进气温度一下提高了167 C,从而使燃气轮机的性能有了大幅度提高，为F型燃气轮机的研制奠定了根底。PG9351 (FA)型燃气轮机是由PG9281 (F)型燃气轮机、PG9301 (F)型燃气轮机和PG9331 (FA)型燃气轮机逐步演化升级而来的，而PG9281 (F)型燃气轮机又是在MS7001F的根底上，通过模化放大演化而成的。F级技术的原型机是MS7

2、001E,在MS7001E型机组的根底上，引入了航空发动机的先进冷却技术和材料，经历了九年漫长的 研制、演化过程后，于1987年制成了首台60HZ的MS7001F型燃气轮机。通过对MS7001F型燃气轮机的模化放大，除轴承和燃烧室之外，模化系数都是按1.2的比例进行模化放大后， 演化为50HZ的PG9281(F)型燃气轮机。 又经历四年的研制时间后， 于1991年将PG9281(F)型燃气轮机升级、演化为PG9301 (F)型燃气轮机。在PG9301 (F)型燃气轮机的根底上，于1992年经过改良、升级为PG9331 (FA)型燃气轮机。在PG9331 (FA)型燃气轮机的根底上做了如下改良后

3、，于1996年升级为PG9351 (FA)型燃气轮机。1、 改良了热通道的气封；2、 将二级动叶的围带改成扇形围带；3、 改良了二级动叶的冷却孔结构；4、 改良了第一级喷嘴、动叶、复环的隔热涂层；5、 减少了第一级喷嘴、动叶、复环的冷却空气；6、 加强了压气机转子；7、1#、2#轴承采用了Bentley3300系列探针；8、 采用了DLN2.0+燃烧室火焰筒直径为18英寸N263火焰筒；-火焰筒密封改成了柔性密封；9、 将透平排气缸的内支撑改成了两头渐缩的锥形内支撑，减少了气流阻力；10、 对不合理的气缸法兰进行了改良；11、 将排气扩压器入口与2#轴承之间的隔板改成了双层锥形，同时改良了隔板

4、的气 封，减少了漏气量；12、 高压通道密封改成了蜂窝密封；13、 压气机末级轮盘与透平一级叶轮之间的过渡轴罩壳改成了四个1/4圆的扇段罩 壳；14、 增加了压气机轮盘拉杆螺栓和结合法兰的冷却；上述4种型号9F机组的根本性能参数ISO条件、根本负荷、以天然气为燃料对照PG9281 (F)PG9301 (F)PG9331 (FA)PG9351 (FA)生产年代1987199119921996输出功率212200 kw216000 kw226500 kw255600 kw热耗率10550kj/kwh10320 kj/kwh10097 kj/kwh9759 kj/kwh热效率34.1%34.9%35

5、.65%36.9 %压比13.6:113.6:115.0:115.4:1空气质量流量609.1 kg/s609.1 kg/s609.1 kg/s623.7 kg/s透平进气温度1260 C1260 C1287.8 C1327 C透平排气温度583 C583 C589.4 C609.4 C转速3000rpm3000rpm3000rpm3000rpmNOx 60(ppm) 60(ppm) 25(ppm) 25 (ppm)CO 15(ppm) 15(ppm) 15(ppm) 15( ppm)近似重量299.4吨299.4吨近似体积870m3870m3上述3种型号9F机组组成联合循环的根本性能参数IS

6、O条件、根本负荷、以天然气为燃 料对照S109F (9281)S109FA (9331)S109FA (9351)投运年代198719941996总输出功率324700 kw348500 kw390800 kw其中燃机输出功率221200 kw254100 kw其中汽机输出功率131600 kw (再热)141800 kw(再热)热耗率6870 kj/kwh6560 kj/kwh6350 kj/kwh热效率52.4 %54.8 %56.7 %2、进、排气系统燃气轮机的进气系统由进气室、 进气弯头、 进气消声器和进气过滤器室等组成。 进气 系统与机组成90。布置，进气过滤器室布置在机组罩壳上方，

7、过滤器滤芯水平安装在过滤 器室中。该过滤器为“脉冲自清洁型，脉冲空气反吹下来的灰尘依靠重力排出。整个进 气系统的压力损失为77.2mmH20。排气系统与GE公司的传统结构相比作了较大改良，将 传统的侧排气改成了水平排气。这样既可以直接与余热锅炉进气烟道相连，又能够减少排 气压力损失。整个排气系统的压力损失为139.7mmH2O。此外，该机组还设有一套压气机水洗设备，可以离线或在线清洗压气机，以去除压气 机动静叶片上的积垢，减少通流局部的堵塞，保持压气机的高效率。3、压气机压气机为18级轴流式压气机，压缩比为15.4: 1,空气质量流量为623.7kg/s,设有可调进口导叶，用于调节透平排气温度

8、和防止压气机喘振。第9级和第13级开有抽气口，用于冷却以及在燃气轮机启动和停机过程中通过该抽气口排出一局部压缩空气用来防止压气 机喘振。压气机第17级轮毂上开有一个径向抽气槽道，将压缩空气引入转子中心孔送往透 平段，用来冷却透平第一级和第二级动叶片。18级压气机轮盘通过18根拉杆将其连成一个整体。其中第一级轮盘与压气机输出轴做成一个整体，作为压气机的前半轴。而最后一 级轮盘通过过渡轴与透平叶轮相连。由于该型号机组的输出为“冷端输出，增加了压气 机转子的扭矩。因此18根拉杆的材料采用了IN738合金钢。整个压气机气缸分为压气机进气缸、压气机缸和压气机排气缸三局部，压气机进气缸 和压气机缸的材料为

9、球墨铸铁，压气机排气缸的材料为CrMoV或NiCrMo。4、燃烧室整台机组共有18个分管、逆流型燃烧室，每个燃烧室有5个燃料喷嘴，整台机组共有90个燃料喷嘴。燃烧室型号为DLN2.0+型。在18个燃烧室中只有顶部2个燃烧室设有高能点火装置，其余燃烧室通过联焰管联焰。该燃烧室可烧天然气、蒸储油和中热值的气体 燃料，还可以注入蒸汽或水来抑制NOx的形成。燃烧室外壳的材料为SA/516-55钢；火焰筒的材料为HS-188镣基合金钢，内外表 加隔热涂层；过渡段的材料为Nimonic263镣铭钛合金钢。DLN2.0+燃烧室主要由火焰筒、过渡段、导流衬套、帽罩、喷嘴、端盖、前外壳和后 外壳等部件组成。其中

10、，端盖、喷嘴、前外壳和帽罩又形成了一个可以单独拆卸的头部组 件。每个燃烧室外的头部均布置有5个预混喷嘴，5个喷嘴沿圆周方向均布。DLN2.0+燃烧室的燃料是分级供给的， 设有1个速度比例/截止阀 SRV和3个控制 阀 GCV1、GCV2、GCV3,其控制系统比传统的气体燃料控制系统更为复杂。气体燃 料的供给分为3条管路PM1、PM4和D5 : PM1管路供给1个喷嘴、PM4管路供给其 余4个喷嘴、D5管路仅在点火至低负荷时供给全部喷嘴。速度比例/截止阀SRV用来调节控制阀前的气体燃料压力，3个控制阀GCV1、GCV2、GCV3用来控制通向3条管路PM1、PM4、和D5的气体燃料流量。5、透平透

11、平为3级轴流式透平，第1级、第2级动叶采用等离子耐高温保护涂层，内部冷却 空气取自压气机排气；第3级动叶采用堆积耐高温保护涂层，不进行冷却；第1级动叶叶冠无围带，第2、3级动叶叶冠采用整体的乙型围带；3级透平动叶的材料均为GTD-111。3级静叶均采用空气内部冷却，第1级、第2级静叶设计成两片叶片为一整体的扇形段结 构，并采用等离子耐高温保护涂层；第3级静叶设计成三片叶片为一整体的扇形段结构， 并采用堆积耐高温保护涂层；第1级静叶的材料为FSX-414钻基超级合金；第2级、第3级静叶的材料为GTD-222镣基合金。透平缸的材料为CrMo钢、透平排气缸的材料为SA/516-55钢。透平叶轮、轴的

12、材料为Inconel 706合金钢。6、轴承和气缸支撑两个可倾瓦轴颈轴承位于转子两端，转子的轴向推力由双销轴推力瓦轴承自行平衡。燃气轮机的前支撑位于压气机进气缸两侧，燃气轮机后支撑位于透平排气缸两侧，整台机 组共有四点支撑。机组的死点设在“冷端，允许气缸和转子沿轴向向“热端膨胀。整 台燃气轮机通过四个支撑将其固定在燃气轮机底盘上。7、辅助设备9FA型燃气轮机的辅助设备安装在两个独立的模块上，它们均有各自的底盘和外壳。辅机模块的底盘上设有润滑油箱，其容量为30280L o润滑油系统设有带切换阀的双联润滑油过滤器、润滑油冷却器、两台交流电动机驱动的100%容量的润滑油泵和交流/直流电动机驱动的密封

13、油泵、交流电动机驱动的流量冗余的液压油泵及转子顶起油泵。该模块上还 装有双联燃油过滤器、三台交流电动机驱动的50%容量的燃油泵和两台交流电动机驱动的100%容量的雾化空气压缩机。内部连接组件模块上装有气体燃料系统和清吹系统的气体燃料速比/截止阀、控制阀、分流器和清吹阀。同时还装有液体燃料系统的流量分配器、控制NOx排放的回注水分级隔 离阀和连接辅机组件与燃气轮机的所有管道。燃气轮机模块、辅机模块、内部连接组件模块均配有独立的隔声罩壳，组成各自的舱 室。每个舱室中都配有照明系统、电源插座、CO2灭火保护系统、通风系统、出入门和根据需要使用的消声设备，各舱室外1米处的噪声不大于85dBA。此外，9FA机组还设有独立的电气设备控制模块，该模块由底盘、隔声罩壳、照明系 统、电源插座、空调系统、出入门等组成。控制室内装有三冗余的Mark- VI燃气轮机控制盘(Speedtronic)、发电机控制盘、发电机保护盘、电动机控制中心、带双充电器的机组 蓄电池和励磁系统。所有电气