燃气机组应用于海上平台的项目简介-全国化工热工设计技术中心

1、.：.；燃气机组运用于海上平台的工程简介冯永寿中国成达工程公司从海岸上直接向海上的作业点提供电力，在短间隔 内是完全可以满足的。但是，在远离海岸线进展海上作业，需求较大的电力供应时，如何合理地提供电力需求？这就是目前我们工程公司面临的问题。由于，海洋占地球的面积达75左右，海上资源远远大于陆地资源。目前，中国的“西气东送主要是受海上开采技术经济的制约而不得已制定的。随着科学技术的开展，自然资源的开发将从陆地逐渐转移到海上。因此，需求我们思索这个现实问题。我有幸参与了某个海上作业点需求较大的电力需求的报价工程，经技术经济比较，采用燃气透平机组作为海上平台的发电机组。下面，简单引见该工程的情况。1

2、.工程的根本要求该燃气(油)轮机发电机组将安装于海上平台。海上平台有两个，一个是燃气机组发电站平台；另一个是生活设备平台。在两个平台之间将预留一空间，该空间能满足扩建同样才干的燃气发电机组。要求安装净输出为17MW (发电站的输出计量表由业主提供)，应思索本身用电如燃气加压安装、油泵、水泵及生活设备的空调设备用电等。单机容量应小于26.5MW，热耗应小于12132。要求该安装可用一台机组或两台机组，可提供新机组或旧机组(但要求是没有运用的即 zero-hour of operation )。要求有运转业绩的系列机组。燃气轮机为单轴、系列产品、简单循环、双燃料轮机，(Turbine shall

3、be single shaft, modular industrial, simple cycle, dual fuel natural gas or distillate (diesel) fired turbines)，应配置无电源起动“Black Start安装。进口空气及尾气排放系统(应包括消音器、管道、烟道等)、消防系统(CO2)、冷却系统及相关的自动控制(监控)系统等。当燃气供应缺乏时，机组在不能中断的情况下自动切换到燃油形状继续运转。发电机输出要求：13.8 kV / 60 Hz / 3 phase 。天然气调压系统(GCU)：天然气接点(海上平台边)的压力：5090 psig

4、，温度：190 0F；应思索天然气的过滤、气水分别(标书“Scrubber)、冷却等，以及天然气紧缩机(应具备无电源起动“Black Start的才干)，必要的平安设备和调压设备。该天然气调压系统(GCU)的才干应能满足电站扩建后的需求，即以后电站扩建后，该系统将不扩建。燃油升压系统：燃油为柴油，应思索两天的燃油储量设备，升压油泵等。除生活设备采用淡水外，其它工业用水如冷却水将采用海水，因此天然气调压安装的紧缩机及其天然气冷却、升压油泵的冷却、燃气机组的冷却系统等将思索用海水进展冷却。一切的配送电设备将集中在PCR (Power Control Room )，一切的电机控制集中在MCC (Mo

5、tor Control Center)。现场没有外来电源，燃气机组、天然气紧缩机的起动将思索无电源起动即“Black Start。要求采用的规范有：ABS、API 616、NEMA、NEMA MG1、API RP 500B、UL 1604、NFPA12A、NFPANo. 70、ASME、IEEE 112A、ISA、AGMA。环境条件温度：320C180C；大气压：14.7 psia ；相对湿度：60100；气候：热带气候；地震区为1(即earthquake zone ：1)；海平面高度：80 Feet。2.发电安装才干确实定根据上述标书要求，发电安装的净输出才干为17MW，思索发电机组的本身用

6、电和生活设备的空调及生活用电，发电安装的配置才干大约为24MW。因此，我们与国内南京汽轮机厂及国外几家燃气发电机组厂商进展了联络确认，由于国内南京汽轮机厂没有相当容量的燃气机组。经与国外几家厂商的报价比较，最后确定采意图大利“NUOVO PIGNONE公司的MS5001型燃气机组组成我们的报价技术方案。MS5001燃气机组在规范形状下的发电才干为26.3MW。同时，为了减少报价本钱，将燃气的天然气紧缩机(功率为450kW)采用国内产品。工程技术组成简介工程的技术组成如下：以MS5001燃气机组作为海上平台的中心发电机组，包括燃气透平、空气紧缩机、发电机及其辅助设备；天然气调压系统：包括天然气紧

7、缩机、天然气气水分别器及调压设备；燃料油系统：燃料油储罐、油泵及辅助管线等；电动机集中控制中心(MCC)，包括MS5001配套的控制设备；工艺系统集中控制中心(PCR)，包括MS5001配套的控制设备。平面布置简介由于是海上平台建立，因此，占地面积要尽能够地下，其一是为了降低建立本钱，其二是为了提高报价的竞争力。根据这一原那么，平面布置思索一套机组扩建的能够，其布置按燃气透平机组、天然气紧缩机及其调压系统和燃料油油泵及其油罐、MCC和PCR顺向布置。发电机组平台占地面积大约4050米。MS5001燃气机组简介燃气透平包燃气透平包由辅助机架和燃气透平两个车厢组成，两者均固定在公用整体基板上。辅助

8、机架包括辅助机械，即经过多轴齿轮转动的机械、电驱动安装、光滑油系统、燃料系统和燃气透平启动安装。透平车厢将熄灭空气进口通风道与辅助车厢分开。每个车厢均分别配备进出门用于检查和维修。透平根底和支撑燃气透平的根底底板固定在预制的钢构造上。安装于里面的光滑油储罐为燃气透平和驱动设备提供光滑油。燃气透平的尾端由柔性钢板支撑，柔性钢板与底板相焊接并用螺栓和销订与进口空气管道的外壳衔接。刚性支腿支撑透平的外壳。这种支撑允许横向和轴向的热膨胀位移。紧缩机部分紧缩机转子MS 5001型燃气透平有17级轴向流紧缩机及两个定位的进口导向叶片。为了防止腐蚀，紧缩机的前8级叶片采用Ni-Cd维护层。紧缩机转子在与透平

9、转子组装前进展动平衡实验。整个转子组装后再进展动平衡实验。紧缩机外壳紧缩机的外壳分为4部分：进口、前端、尾端和排气口。一切这些部分均程度中分，便于维修。进口部分包括进口导向叶片系统和1轴承。从第4级和第10级转子抽出的空气去：冷却透平因运转引起的高温部件；密封一切的透平轴承； 提供液体燃料需求的雾化空气；提供控制阀门需求的动力(仪表)空气。叶片静叶片具有楔形榫头，安装于两片半园环的楔形上。用键固定防止叶片环旋转。转子叶片也采用宽角度设计的楔形榫头，安装在叶轮的相对应的楔形榫头上。熄灭部分熄灭部分由10个熄灭室、相关的燃料喷嘴、4个火焰探测器、2个火花塞和10个转换片组成。熄灭室沿轴向流紧缩机的

10、中心布置，用螺栓与紧缩机的排气口外壳衔接。熄灭需求的空气直接由轴向流紧缩机提供应熄灭室。燃料经过燃料喷嘴提供应熄灭室。燃料和空气的混合熄灭由电火花塞点燃。紧缩机的高压空气是沿转换片引入熄灭室的。这种方式是热交换过程，即冷却了转换片，同时又预热了熄灭空气。透平部分透平部分装配有两级透平转子。第1级或称高压叶轮和第2级或称低压叶轮用螺栓衔接成一个转子。 这些部分与相关的空气密封设备和变流安装均在透平机壳内部。从紧缩机的第4级抽出的空气经过管道来冷却透平外壳，然后在外壳的末端排出，去冷却第2级透平叶轮的末端外表。第1级喷嘴第1级喷嘴有机翼外形的部件在内外侧壁组成。喷嘴的装配分为几段，每段均由夹环延续

11、固定在透平外壳上。喷嘴环和机翼部件由紧缩机的排气来冷却，该紧缩机的排气是从熄灭室的转换空间抽出的。第2级喷嘴和隔板第2级喷嘴和隔板位于第1级和第2级透平叶轮之间，固定陈列在透平外壳上，装配有机翼外形的部件在内外侧组成。直接将气体流入第2级透平叶片中。叶片设计生长胫式以隔离在透平叶轮边缘构成的热气体通道。准确铸造的叶片用于透平的每一级，使第2级透平构成一个整体。紧缩机的排气和抽出的空气同样用于冷却透平外壳。轴承燃气透平机组有2个主要轴承，1个在外壳，另1个排气框架，2个均支撑紧缩机/透平转子。1轴承实践由3个轴承组成：负载推力轴承、无负载推力轴承和止推轴承。2轴承只需1个止推轴承。轴承由油封系统

12、、油环等组成。主要的透平轴承由压力光滑油进展光滑。排油回流轴承箱，然后进入油箱。油封的控制由沿轴的油流量进展控制。油封在轴承体的末端由牙齿状的迷宫部件组成。齿轮转动安装齿轮转动安装的配置是支持和驱动透平的附属机械。另外，齿轮转动安装在燃气透平机组启动时构成转矩。由主光滑油泵、超速限制和停车机械安装组成。齿轮转动安装安装在透平根底末端的辅助车厢。液力棘齿的齿轮转动安装(即盘车安装)安装在齿轮转动安装的顶部。这种安装的功能是在启动时脱离透平转子，在停车时又拖带透平转子。油系统光滑油光滑油用于透平，发电机，变速转动安装，辅助转动安装和其它相关的需求光滑油的设备。光滑油系统包括以下部分：安装在辅助车厢

13、根底上的油箱主光滑油泵，由辅助转动安装的轴驱动；辅助光滑油泵，由交流电机驱动；紧急光滑油泵，由直流电机驱动；主油泵出口的压力平安阀；光滑油冷却器；两个可互还的油过滤器和切换阀；轴承光滑油压调理器；控制油的压力调理器。油冷却在冷却水缺乏的情况下，燃气透平的光滑油的冷却是依托位于燃气透平(在车厢外侧)的油水热交换器机械的。正常的冷却是经过2个油水热交换器，位于燃气透平根底里面。光滑油温度由调理阀进展调整。压力油系统压力油是用于液力棘齿的齿轮转动安装(即盘车安装)、启动离合器、进口导向叶片的控制、燃料气停顿/速比阀、燃料气控制阀和液体燃料控制阀。压力油系统的油光滑油系统，其压力靠泵或辅助转动安装升压

14、。高压油经过控制油系统调理后送往运转设备。控制油系统控制油系统在正常压力下运转，由光滑油系统提供。其功能是允许经过透平控制盘控制的电动执行机构对控制器和运转设备的液缸运转。控制油系统是紧急形状时停车油开关。当紧急跳闸发生时，该系统的油完全排尽，从而使燃料阀封锁停车。启动系统电动机启动启动系统是在启动周期内驱动设备带动机组到达机组能运转的速度。当机组停车后，转子等整个系统均处于同一形状，在任何时候，机组将预备从静止形状重新启动。电启动系统由启动电动机、力矩转换器转动安装、离合器和油系统组成。当启动电动机启动，其输出力矩从0添加到力矩转换器动作。力矩转换器的输出是按进出速度的差别的比例进展。转换器

15、需求从电动机获得能量以便经过离合器提供应燃气透平。启动电动机安装在辅助部分，经过力矩转换器驱动燃气透平的紧缩机转子和驱动离合器带动燃气透平到达其运转速度。燃料系统双燃料系统该燃气透平机组具有燃料气和燃料油系统，均可以手动或自动进展切换，即开经过燃料选择开关进展操作，机组不需求停机。当燃料气的压力降到规定值时，压力开关动作，实现从燃料气到燃料油的自动切换。在切换期间，燃料气和燃料油同时熄灭，其燃料的比例将由SPEEDTRONIC控制系统决议。从燃料气到燃料油的切换时，燃料油管线将吹扫。为了实现这个过程，燃料气系统停车前，SPEEDTRONIC 控制系统将有3060秒的控制时间。在双燃料系统中，是

16、没有雾化空气系统的。在燃料油到燃料气的切换期间，液体燃料电磁阀将投入运转。这样，燃料气经过止回阀进入双燃料喷嘴的燃料油侧。燃料气的流动，坚持双燃料喷嘴油侧的清洁，同时防止熄灭产物前往喷嘴室。燃料气系统安装在共用基板上的燃料气系统主要包括：过滤器设备停车/速度比控制阀设备压力传感器压力开关增压后的燃料气经过滤器过滤后进入停车/速度比控制阀设备，该设备的控制SPEEDTRONIC 控制系统的信号。停车/速度比控制阀设备根据透平速度控制燃料气流量和燃料气的压力，同时可以完全停顿提供燃料气而停车。控制阀只根据透平速度控制燃料气流量。燃料气的压力那么由压力传感器经过SPEEDTRONIC 系统进展控制。

17、经过停车/速度比控制阀设备的燃料气经过多根管道进入熄灭室的喷嘴。液体燃料(燃料油)系统液体燃料系统，也是安装在共用基板上，主要包括：主燃料泵有2个速度传感器的流量分配器燃料油截止阀电液动控制的旁路阀燃料油低和高压力过滤器误启动排油阀必要的衔接纳道燃料油雾化系统液体燃料经过滤经过截止阀送入主油泵，该主油泵由辅助转动安装驱动。燃料油调理由旁路阀控制，回流入油泵进口。经过另一个过滤器后，燃料油到每个喷嘴的流量分配由流量分配器完成，流量分配器由位于主轴上的容积式齿轮泵组成。当一切的泵在同一速度时，燃料油进入熄灭室。流量分配器的速度与进入燃气透平的总燃料量是成比例的，因此可以用于丈量实践燃料量。 位于流

18、量分配器上由旁路阀调理燃料的速度传感器为燃料控制系统经过控制信号。液体燃料雾化系统雾化系统是由于燃料的粘性和密度的缘由而采用的，因此，有三种不同的雾化系统用于该燃气透平机组。直接压力式雾化：用于熄灭轻柴油，容易雾化，不需求压力空气进展雾化的系统。直接采用增压泵升高燃料压力，在熄灭室充分喷雾提供好的熄灭效率。低压力雾化：主要用于高残碳的柴油，经过燃料喷嘴的压力比大约为1.4。这就需求从燃气透平紧缩机抽出的空气作为雾化空气和吹扫空气。抽出的空气经热交换器冷却，由辅助转动安装驱动的主紧缩机紧缩升压。在开车期间，增压系统提供空气给主紧缩机在提供应燃料雾化系统。即启动紧缩机应有足够的排气压力，直到主紧缩

19、机的压力充分地建立。高压力雾化：类似于低压力雾化，用于熄灭天然油、重油、剩余燃料和高粘性的燃料油。经过燃料喷嘴的压力比大约为1.7。燃气透平熄灭空气进口系统燃气透平熄灭空气进口系统由进口过滤器安装和风道。在风道内有换向片和消音器等。过滤器安装和支撑构造均用环氧树脂涂层维护。燃气透平熄灭空气进口系统主要包括如下部件：碳钢制造的进口过滤器房间用不锈钢制造的与过滤器衔接的风道和进口消音器。不锈钢消音器有三层墙，外壳为4mm厚的不锈钢板，里面为吸音资料。向下的900弯头风道导引熄灭空气到燃气透平进口风道。过滤器房间过滤器房间是钢构造组成的。普通情况下，钢板材质是ASTM A 516 gr.60钢。有防

20、雨设备。本身清理过滤器该过滤器是利用弹药筒过滤原理设计的过滤器。这种过滤器介质不仅有非常高效率的净化效果，而且能长期运用。在规范形状测试效率达99.9。在这种形状下，空气经过过滤器的速度为36m/分。环境空气经过进口维护罩进入过滤器上部，然后向下直接进入过滤器车厢。空气中的污染物由高效率的过滤介质截留下来，积累构成灰尘块状物。当污染物积累到一定时，压力降将逐渐添加，直到应清理的时候。循环清理将自动从上向下进展，直到压力降降低到一定时，自动停顿清理。循环清理是靠紧缩空气的放射，将灰尘块状物清理下来，进入灰尘搜集器。清理过滤器需求的紧缩空气压力为7 bar。由透平紧缩机本身提供。燃气透平排气系统气体经透平最后一级，直接进入排气罩和分散管，分散管由一系列的导向片组成，其目的是减少能量损失。气体进入排气通道。排气系统由如下部分组成：膨胀节头，衔接排气通道和排气烟道，吸收热位移；排气烟道；消音器。进口/排气消音设备进口和排气系统均包括一段吸音风道，降低紧缩机进口和透平排气的噪声。消音器为平行隔音板型。隔音板用矿棉棒制造。燃气透平隔音罩隔音