燃气轮机运行与维护说明.ppt

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1、运行与维护说明,燃气轮机,目 录,1.燃气轮机.3 1.1 概述，功能描述.3 1.1.1.介绍.3 1.1.2.燃气轮机功能描述.4 1.2 燃机底盘和支撑.5 1.2.1.燃机底盘.51.2.2.燃机支撑.6 1.2.3.导向键和导向块.8.1.3.压气机.9 1.3.1.概述.9,1.3.2.压气机转子.10 1.3.3.压气机静叶.11 1.4.燃烧室.20 1.4.1.概述.20 1.4.2.燃烧外壳支撑缸，燃烧室和联焰管.21 1.4.3.火花塞及火焰探测器.22 1.4.4.燃料喷嘴.241.4.5.过渡段.251.4.6.起动未成排污.26 1.5 透平.26 1.5.1.概述

2、.261.5.2.透平转子.27.,1.5.3.透平定子.301.5.4.排气缸和排气扩压器.351.6.轴承.37 1.6.1.概述.37 1.6.2.描述.38 1.7.联轴器.46 1.7.1.概述.461.7.2 辅助齿轮和负荷联轴器.46 1.8.罩壳.47 1.9.进气和排气段.47 1.9.1.进气系统.47 1.9.2.排气系统.48,1.燃气轮机 1.1 概述，功能描述 1.1.1.介绍 安装在电厂的重型燃气轮机机组是一种机械电力发动机。最主要的功能是驱动发电机对电网供电，有时也驱动压气机进行气体处理。燃气轮机包括一个轴流式压气机，一套分管式燃烧系统和三级透平。燃气轮机的主要

3、组 成部分如下所列。轴流式压气机为17级压气机，包含：在起动和加载过程中控制气流的可调式进气导叶（IGV）。在起动和停机过程中防止喘振而旁通气流用的放气阀。燃烧系统包括：燃料喷嘴 十四个燃烧室 连接十四个燃烧室的联焰管 十四个位于燃烧室下游与一级透平喷嘴相连的过渡段。两个用于点火的火花塞点火器 一套火焰检测器 三级透平包括一，二，三级喷嘴和一，二，三级叶轮。,同一轴系的透平和轴流式压气机连接到：位于前端的辅助齿轮箱和起动装置。位于后端的发电机。燃气轮机各组成部件的功能的详细描述如后文所示。注：燃气轮机特有的设计惯例是：前面/前端：燃气轮机的进气边在前面/前端。后面/后端：燃气轮机排气边在后面/

4、后端 左边/右边：燃机和各部件的左侧和右侧由位于机组前方/前端站立向后面/后端看而定。各个部件的前后端方向的确定方式与整个机组的定位一致。1.1.2.燃气轮机功能描述（燃机简单流程图如下所示）额定转速时功能描述：燃气轮机运转时，过滤后的环境空气通过进气装置被吸入，然后进入十七级轴流式压气机压 缩。压缩后的空气通过十四个燃烧室外围的环形空间，流经燃烧外壳和燃烧室火焰管之间的 环形通道，通过火焰管的测量孔进入燃烧区。燃料通过燃料喷嘴进入十四个燃烧室与燃烧空气混合燃烧。,燃烧后的热气流进入十四个位于燃烧室火焰管下游的过渡段流进机组的三级透平。每一级透平包括一级固定的喷嘴以及一级透平动叶。气流流经每一

5、级喷嘴后压力下降，动能增加，再通过每级喷嘴后的动叶,一部分动能被吸收用于驱动透平转子做功。通过第三级动叶后，排气直接进入排气缸和排气扩压器，由一系列导 流板将气流从 轴向 转变为径向，将排气道的损失降为最小。随后，燃气进入排气室通过排气烟囱流入大气。由此产生的轴系旋转带动发电机转子发电或驱动离心压缩机用作工业动力以及通过 附属齿轮箱驱动辅助系统。起动程序：燃气轮机不能自己从零转速起动。需由起动装置带动轴系至自持转动。当起动装置开始驱动时，IGV处于关闭位置而压气机放气阀打开。起动装置产生的扭矩 驱 动燃机转子，起动电机带动燃气轮机到点火转速。将燃料注入燃烧室，火花塞点燃两个燃烧 室,火焰经过联

6、焰管蔓延到其他的燃烧室。控制盘通过火焰检测器确认全部点着。起动装置保持起动加速直到自持转速。停起动电机。当燃气轮机达到额定转速时，IGV 位于满速空载位置(FSNL)，放气阀关闭。主轴驱动的润滑油泵为轴承提供润滑油。起动过程中的润滑油由辅助润滑油泵供给。起动装置和燃气轮机之间没有离合器，液力变矩器在起动装置和辅助齿轮箱之间提供这 一功能。冷却程序:由于燃气通道的高温，燃气轮机停机后必须低速盘车二十四小时，以使轴系均匀冷却。.因而盘车电机在停机时自动起动。,1.2 燃机底盘和支撑 1.2.1.燃机底盘 描述：燃机底盘是一个由钢梁和金属板焊接而成的钢结构件，燃气轮机安装在底盘上。形成了 一个独立的

7、平台提供燃气轮机安装支撑。另外，底盘还支撑着燃机进气室。在底盘两侧横梁位置处各有两个吊耳和支撑。底部每侧各有三个机加工的垫块使其容易 安装在基础上。在底盘上方有两个机加工的垫块用于安装燃机后支撑。,1.2.2.燃机支撑 描述：燃气轮机通过立式支撑安装在底盘上。前支撑位于压气机前气缸垂直法兰的下半部，两 个后支撑位于透平排气缸的两侧。前支撑是一个柔性板，用螺栓和销子固定在底盘前横梁，以及压气机前气缸的前法兰上。后支撑是腿式支撑，透平排气缸的每一侧各有一个。两个垂直的支撑腿位于底盘的加工 垫块上，与透平排气缸的支撑垫块相连。支撑腿为气缸对中提供了中心线。每个后支撑腿外表面装焊了一个水套。冷却水循环

8、通过套管从而将支撑腿的热膨胀降到 最低以维持燃机和发电机之间的对中。支撑腿用于固定燃机的轴向和垂直位置。与支撑腿 相配的导向键用于固定燃机的横向位置。透平支撑图,1.2.3.导向键和导向块 描述：透平排气缸下半部加工有导向键，与焊在底盘后横梁上的导向块配合。导向键被固定在 导向块两侧的螺钉定位。这种布置在热膨胀引起透平轴向和径向移动的同时防止了透平侧移或转动。,1.3.压气机 1.3.1.概述 描述：轴流式压气机由压气机转子和外围的气缸组成。压气机气缸内部包括进气导叶，十七级 转子和静叶，以及出口导叶。在压气机内，空气被限制在转子和静叶之间通过一系列动静翼型叶片交替按级压缩。动叶为压缩空气提供

9、所需的动力，静叶导向空气以适当的角度进入下一级动叶。压缩空 气经过压气机排气缸进入燃烧室。空气从压气机中抽出用于透平冷却，轴承密封以及起动时 防喘振控制。因为转子和定子之间的间隙最小化能保证压气机最好的性能，因此各部件必须非常精确 的制造和装配。,1.3.2.压气机转子 描述：压气机转子装配有十五个单独的叶轮，两个端轴各自有完整的叶轮，速度环，拉紧螺栓 以及压气机动叶。各叶轮以及各端轴的叶轮部分外围有拉槽。动叶和垫片被插入这些拉槽中并在槽的两端 加定位块以固定其轴向位置。叶轮和端轴通过配合槽口找中用拉紧螺栓连接。在装配过程 中，叶轮通过选择定位减少平衡校正。装配后，转子要经过动平衡校验满足最终

10、要求。前端轴提供前后推力面以及一号轴承的支撑，同时也是一号轴承油封的密封面，也是压 气机低压气封。,1.3.3.压气机定子 概述：压气机定子部分（气缸）由以下四个主要部分组成：进气缸 压气机前气缸 压气机后气缸 压气机排气缸 这一部分与透平缸以及透平排气缸相连构成燃气轮机的主要结构。它们在轴承处支撑转 子并组成气流通道的外围。气缸内壁与动叶叶顶的间隙应尽可能小以得到最大效率。,进气缸：进气缸位于燃气轮机前端。主要功能是将空气均匀的导入压气机。进气缸还支撑着独立铸造的一号轴承座。一号轴 承座支撑在下半缸内部喇叭口的两侧机加面上。为了维持压气机转子轴向和径向的对中，轴 承座装配时用垫片，销钉和螺栓

11、定位。内喇叭口用八个径向筋板与外喇叭口相连使进气缸成为一个整体。筋板被铸入喇叭口壁 内。,可调进气导叶：可调进气导叶安装在进气缸后端 这些叶片的位置影响着压气机气流量。这些导叶的移动通过进气导叶控制环转动连在各 动叶端的传动齿轮来完成的。控制环由液压执行机构和连杆定位。,传动齿轮和VIGV 的控制布置,前缸 压气机前气缸包括前四级压气机静叶。也将结构负荷从相邻气缸传递到通过螺栓和销子 固定在压气机前气缸前法兰处的前支撑上。压气机前气缸铸有两个大吊耳用于当燃气轮机与底盘分开时起吊燃机。,压气机后气缸：压气机后缸包括压气机第五级到第十级。气缸的抽气口允许抽压气机第五和第十一级的压缩空气。这些抽气用

12、于冷却和密封，也用于起动和停机时防喘振控制。,压气机排气缸：压气机排气缸是压气机段的最后部分。这是单个气缸中最长的。位于前后支撑的中点。是燃气轮机结构中的重要部分。压气机排气缸的作用是容纳压气机后七级，构成压气机扩压段的内外壁以及连接压气机 和透平定子部件。同时也支撑着二号轴承，连接燃烧室外壳支撑缸的前端，其内缸与一级透 平喷嘴支撑环相连。压气机排气缸由两部分组成。一个是压气机缸的延续另一个是包围压气机转子的内缸。内外缸通过十二个径向筋板相连满足同心要求。这些筋板使得可与直径较大的透平缸相连，也是燃气轮机定子此部分最主要的承载部位。二号轴承的支撑结构包含在内缸里。扩压段由内排气缸和外缸之间的锥

13、形通道构成。扩压段将一部分压气机出口气流速度转 变成附加压力。,动叶 压气机动叶和静叶为翼型，在叶顶高速下有效的压缩空气。叶片由楔形榫头布置装配到 叶轮上。楔形榫头的尺寸和位置非常精确以保持各个叶片在叶轮上处于理想的位置 压气机静叶是翼型通过相似的楔形榫头安装在扇形叶环上。扇形环被插入气缸的圆周形凹 槽并用锁紧键固定。末九级静叶和两级出口导叶用一个方底的楔形榫头直接插入气缸的圆周 凹槽里并用锁紧键固定。,1.4.燃烧室 1.4.1.概述 描述：燃烧系统为回流型，十四个燃烧室沿圆周方向布置在压气机排气缸外围。该系统也包括燃料喷嘴，火花塞点火系统，火焰探测器和联焰管。燃烧室内燃料燃烧产生的热气体驱

14、动透平。来自压气机排气的高压气体沿过渡段进入燃烧室火焰管。这些气体一部分通过测量孔进 入燃烧区助燃，另一部分通过槽缝进入冷却火焰管。燃料通过用于将燃料和适当的燃烧空气 配合并注入的喷嘴供入每一个燃烧室。燃烧室在压气机外围的位置如下外形图所示。顺气流方向看，燃烧室按逆时针方向从顶 部开始编号。火花塞和火焰检测器的位置也如图所示。,1.4.2.燃烧室外壳支撑缸，燃烧室和联焰管（见外形图）燃烧室外壳支撑缸：燃烧室外壳支撑缸形成一个气室，压气机排气流被导入燃烧室。其另一个作用是为了支 撑燃烧室。反过来，压气机排气缸和透平缸支撑着燃烧室外壳支撑缸。燃烧室：轴流式压气机的排气从燃烧室外壳支撑缸进入每个导流

15、衬套（见外形图）。气流沿着燃 烧室火焰管外壁向上进入火焰管头部。这部分空气从燃料喷嘴旋流器，火焰管及头部的测量 孔，以及火焰管上部的燃烧孔进入燃烧室预混区，再进入燃烧区。从燃烧反应区出来的高温气体经过一个热吸收区然后进入稀释区与稀释空气混合。稀释 区的测量孔允许正确量的空气进入冷却燃气到所要求的温度。沿着燃烧室火焰管的长度以及 在头部都有开口其作用是提供气膜冷却火焰管壁及头部，外形图如下。过渡段将高温燃气从 火焰管导入透平喷嘴。所有十四个燃烧室火焰管，导流衬套和过渡段都是相同的。联焰管：全部十四个燃烧室通过联焰管相互连接。这些联焰管使火焰从点燃的燃烧室蔓延到未点 燃的燃烧室。,1.4.3.火花

16、塞及火焰检测器 火花塞：燃烧室的火焰是通过安装在燃烧室外壳(十一号和十二号)的两个高压电火花塞放电来点 燃的。这种火花塞通过点火变压器接收能量，在点火时，一个或两个火花塞产生的火花点燃各 自燃烧室里的气体燃料，被点燃的气流通过连接相邻燃烧室反应区的联焰管交叉点燃其他的 燃烧室。,火焰检测器：在起动过程中，检测火焰的出现和消失并将信号传输到控制系统是很关键的。因此在四 个燃烧室上（十四号，一号，二号和三号）安装了由八个传感器组成的火焰监控系统以及安 装在透平控制盘上的电子放大器。由紫外线火焰传感器组成的火焰检测器包含一个充气探测器。这个火焰传感探测器里的 气体对于碳氢化合物火焰发出的紫外线放射很

17、敏感。由放大器提供的一个直流电压覆盖至探 测器终端.火焰出现时,探测器里的气体离子允许连接,激活电路里的电子输出火焰信号.相反的,没有火焰的时候会输出相反的信号”没有火焰”.火焰产生以后,如果传感器定义火焰损失(或缺少)的电压被复位,会向燃机电子控制线路 的继电器面板发出信号,透平点火跳机回路,起动装置回路等的辅助继电器会使机组停机.报警器会显示点火失败或熄火.如果只有一个火焰检测器探测到熄火信号,控制回路在这种情况下 仅仅报警.关于火焰探测器的更多信息,见燃气轮机控制和保护系统。,1.4.4.燃料喷嘴 描述：单烧气的DLN燃烧系统的每一个燃烧室都含有主燃料喷嘴和次燃料喷嘴，分别将气体燃 料喷

18、入一次燃烧区和二次燃烧区，以满足机组从点火到额定负荷低排放燃烧的要求。主燃料 喷嘴与燃烧室端盖为一整体，次燃料喷嘴通过法兰安装在燃烧室端盖上。,1.4.5.过渡段 描述：过渡段将高温燃气从火焰管导入透平一级喷嘴。透平一个喷嘴被平分成十四个区域接收 热气流。过渡段在喷嘴入口处的内外壁都被密封住，使压气机排气进入喷嘴的泄漏最小化。,1.4.6.起动未成排污 起动未成排污阀为常开气动阀，操作空气取自压气机排气，在燃机转速达到一定值，即 压气机排气压力达到一定值时关闭。停机时，随着压气机转速下降阀门打开（压气机排气压力降低）此排污口亦用作离线水洗排污口 1.5 透平 1.5.1.概述 描述：三级透平区

19、域是压气机和燃烧室段产生的高压燃气热能转化成机械能的区域。每一级透平包括一个喷嘴和装有动叶的对应叶轮。透平区部件包括透平转子，透平缸，喷 嘴，复环，排气缸和排气扩压段。,1.5.2.透平转子 结构：透平转子包括两个叶轮轴，第一，二，三级带动叶透平叶轮；两个透平气封隔圈。透平 叶轮，叶轮轴和气封隔圈通过止口对中。叶轮通过拉杆螺栓联结在一起。转子的选择性定位 用于减少平衡校对量。前叶轮轴从一级透平叶轮延长到压气机转子的后法兰。二号轴承轴颈是叶轮轴的一部分。后叶轮轴从三级透平联到负荷联轴节。包括三号轴承轴颈。第一和第二以及第二和第三级透平叶轮间的气封隔圈决定了单个叶轮间的轴系位置。气封隔圈上带有隔板

20、密封带。气封隔圈前表面包括冷却空气通道的径向拉槽。第一二级气封隔圈后表面也有空气冷却通道的径向拉槽。,动叶 透平动叶（外形见下一页）从第一级到第三级尺寸逐渐增大。由于每一级的能量转化引 起压力减少，环形区要求不断增大来容纳燃气流；因此迫使动叶尺寸增加。一级动叶是离开 一级喷嘴的极热燃气遭遇的第一旋转面。每一个一级动叶包含一系列径向空气通道用于动叶 冷却。冷却空气从一级动叶的叶根导入，流经沿动叶长度方向的冷却孔在叶顶凹处离开。冷 却孔的尺寸大小是为了以最小量的压气机抽气得到最优化的冷却效果。和一级动叶一样，二级动叶同样由沿动叶长度方向的冷却空气通道冷却。由于叶柄周围 的温度较低不要求叶柄冷却。沿

21、翼展方向的冷却孔在高于设计压力时提供冷却空气给机翼。增加了冷却效率因此机翼冷却由最小化热动力循环的损失来完成。第三级动叶没有内部空气冷却，这些动叶的叶顶和二级动叶一样，带有围带，由此构成 叶顶气封一部分。动叶间互锁的围带提供振动阻尼。各级透平动叶沿轴向直接联结到叶轮上。在叶轮上加工有多个叶根槽，叶片通过叶柄装 入叶根槽。这种结构使得叶轮的位置远离高温燃气，降低叶根槽的温度。透平转子的结构形 式使得可以不拆开叶轮，气封隔圈和叶轮轴而更换叶片。,透平转子冷却：透平转子必须冷却以维持合理的运行温度延长透平的服务寿命。冷却是通过冷却空气正向流经带动叶透平叶轮和定子间的气封隔圈进入主燃气流。这一 区域叫

22、轮间区域。透平转子冷却是通过相对冷的压气机抽气正向流动实现的（相对与热燃气通道的空气）。压气机第十七级抽气用于冷却第一和第二级动叶以及第二级后和第三级前转子轮间区域。这 些空气维持透平叶轮，透平气封隔圈和透平端轴的温度接近压气机排气温度以确保低稳定状 态的温度梯度从而延长叶轮的寿命。第一级叶轮前由流过压气机转子后端高压气封的气流来冷却。第一级后和第二级前叶轮 由进过第一级复环后径向向内进入二级喷嘴动叶的压气机排气来冷却。三级叶轮后由排气缸 的冷却空气来完成冷却。,1.5.3.透平定子 结构:透平缸和透平排气缸组成了燃气轮机透平定子结构的主要部分。这部分对透平喷嘴，复 环，三号轴承和排气扩压器起

23、支撑作用。,透平缸：透平缸控制着复环和喷嘴的轴向和径向位置。决定透平间隙以及喷嘴到透平动叶的相对 位置。这种位置对燃气轮机的性能起决定作用。透平缸里的热气体对气缸加热。为控制气缸的直径，气缸设计的重点是减少气缸内气流 的热量并限制其温度。散热量的限制通过隔热，冷却的多层结构来实现。气缸外表面的冷却 通过冷却空气流经冷却通道实现。冷却空气取自底盘外的冷却风机。从结构上来讲，气缸前法兰通过螺栓联接到压气机排气缸和燃烧室外壳支撑缸的后法兰。气缸后法兰用螺栓联接到透平排气缸的前法兰。气缸两边铸有吊耳与压气机前气缸上的吊耳 起同样的作用，用于当燃机与底盘分开时起吊燃机。透平喷嘴：在透平段，有三级定子喷嘴

24、将膨胀的高速燃气流导向驱动透平动叶，引起转子转动。由 于通过喷嘴时的高压降，内外径处都设有气封用于防止泄漏引起的系统能量损失。因为这些 喷嘴运行在高温燃气流中，除了受到气体压力外还受到热应力。,一级喷嘴：一级喷嘴通过过渡段接收到燃烧系统来的高温燃烧气体。过渡段与喷嘴入口的内外侧均 用密封板密封以使压气机排气进入喷嘴的泄漏量最小化。一级喷嘴由十八个铸造分割段组成，每一个分割段含两个叶片,包含在水平分离的定位环里，支撑在透平缸内的支撑座上，由垂直中心线顶部和低部的定位销定位。这就使得定位环在温度变化时可以沿径向向外膨胀而维持 其中心位置不变。定位环的后外径承受一级透平喷嘴前端面的负荷同时也用作气封

25、防止喷嘴和气缸间压气 机排气泄露。在内侧，喷嘴通过一级喷嘴支撑环密封。通过移动水平连接面的支撑块和底部 中心线定位销，喷嘴下半部可以在不移出转子时滑出二级喷嘴：从一级动叶来的燃烧气体通过二级喷嘴再一次膨胀并被导入二级透平动叶。二级喷嘴由十六个铸造分割段组成，每一个分割段含三个叶片。在其外环处，加工有供安装用的止口凸肩。喷嘴扇形块通过该凸肩装在透平的第一级复 环和第二级复环的环形槽内，以维持喷嘴相对透平气缸和转子间的对中。喷嘴和复环间的这 种紧密的舌槽配合也作为外径气封。喷嘴扇形段通过气缸到喷嘴外壁的径向销固定其圆周位置。,三级喷嘴：热气流离开二级动叶进入三级喷嘴，其压力降低流速增加被导入三级动

26、叶。三级喷嘴由十六个铸造分割段组成，每一个分割段含四个叶片。以与二级喷嘴相当的方 式装在复环的环行槽内。三级喷嘴的圆周位置亦通过气缸的径向销固定。,气封扇形块 二级和三级喷嘴扇形段内径相接的部分为气封扇形块（外形图见后）这些气封扇形块的作用是防止空气经过喷嘴内壁和透平转子间泄漏。在气封扇形块内径上有高/低迷宫气封。与透平转子上的气封配合。保持级间低泄露的关键是最小化定子部件（气 封扇形块和喷嘴)与转子间的径向间隙,提高透平效率.复环 与压气机叶片不同，与透平动叶叶顶相对的不是气缸表面而是一段环行段，叫做透平复环。复环的主要功能是形成圆柱面以最小化叶顶间隙泄露。其第二个作用是提供高温燃气和相对冷

27、的气缸间的隔热。这一功能使得气缸的冷却负荷 被急剧降低，气缸直径得以控制，气缸的变形得以消除，以确保重要的透平间隙 复环通过径向销保持其圆周位置。各接头通过互相连接的舌槽密封。,1.5.4.排气缸和排气扩压器 排气缸用螺栓连接到透平缸后法兰上。从结构上讲，排气缸包括由十个径向筋连接在一起的外缸和内缸。两个气缸的内气道表 面连接到内外扩压器。三号轴承由内缸支撑。排气扩压器位于燃气轮机后端，用螺栓与排气缸相连并受其支撑。排气缸包括一个内缸和一个外缸将气流以相对机组中心线合适角度的喇叭形流道导出。两个气缸间的扩压段的出 口端有五个安装在弯道处的导流板。第三级透平排出的气体进入扩压段被减速加压。在扩压

28、段出口，导流板将燃气引入排气室。排气缸的径向支撑筋穿过排气流。这些支撑筋确定内缸和三号轴承相对外缸的位置。支撑筋必须维持相同温度以控制转子和定子间的中心位置。维持温度的恒定必须保护支撑筋不受排气影响，通过在支撑筋外加金属导流罩然后强制冷却空气流经支撑筋周围的空间来实现。透平气缸冷却空气进入排气缸和排气扩压器之间的空间流向两个方向。一路进入透平气缸冷却通道，另一路向下通过支撑筋和导流罩周围的翼型空间最后进入负载联轴通道和透平三级叶轮后的空间。,1.6.轴承 1.6.1.概述 介绍:MS9001E型燃气轮机包括三个主支持轴承用于支撑燃机转子.机组还包括推力轴承以便 保持转子和定子的轴向位置.轴承装

29、配在三个轴承座里:一个位于进气室,一个位于压气机排气 缸,一个位于透平排气缸。所有的轴承都由主润滑油系统提供的润滑油压力润滑。润滑油通过 滑油支管进入各轴承座。,润滑 三个主要透平轴承由12540公升容量的润滑油箱提供的润滑油加压润滑。供油管道，实际 作为保护措施，布置在回油管道或排油通道内。这一管道作为双管道其基本原理是一旦管道 泄漏，润滑油不会损失或蔓延到附近的设备，减少了潜在的安全隐患。当润滑油进入轴承座进口，流入轴瓦周围的环形通道内。再从环形通道经过轴瓦上加工 的油槽进入轴承表面。用迷宫气封防止油泄漏油封：透平轴表面的润滑油通过三个轴承座的油封防止泄漏。这些迷宫式油封（齿型）和挡油 板

30、位于轴承两侧。在轴上加工出平滑的表面安装油封使得油封和轴之间只有微小的间隙。油封设计为两排，中间为环行空腔。加压密封空气允许进入这个空腔防止润滑油沿轴系蔓延。一部分空气与油一起回到主润滑油箱，再通过润滑油排汽口排出。1.6.2.描述 一号轴承 一号轴承为位于进气缸的中心，包含三个轴承；(1)主推力轴承，(2)副推力轴承，以及(3)支持轴承。另外，还包含一个浮动或环行轴封，迷宫气封，以及一个安装所有零部件的轴承 座。这些零部件都固定在轴承座里防止转动。轴承座为独立的铸件。一号轴承支撑在进气缸内缸的中心线上。其支撑包括位于水平中分面处的支撑凸台以及 底部中心线上的轴向键。轴承座上半部可以在不移开上

31、半进气缸的情况下移开检修轴瓦。轴 承下半部支撑着压气机转子的前端轴。轴承座两端的迷宫气封用压气机第五级抽气加压。在推力轴承前端有浮动气封环和双迷 宫气封防止润滑油泄漏并防止压缩空气进入。,二号轴承 二号轴承由压气机排气缸内缸在其中心位置支撑。其支撑包括位于水平中分面处的支撑凸台以及底部中心线上的轴向键，允许轴承在受热膨胀时保持与压排缸的相对中心位置不变。轴承下半部支撑着透平转子的前端轴。二号轴承前后两端各含有两个迷宫式气封，另各有一 道刷式气封。二号轴承位于压气机和透平间的一个受压空间，外部气体会通过轴承座两端外 部的迷宫式气封泄漏。在内侧气封中间引入压气机第五级抽气进行冷却。通过这一气封的空

32、气进入轴承座的排放空间，通过连接在轴承座底部的回油管排出。这 个回油管连接到润滑油箱。内侧的迷宫气封用于防止泄漏的高温气流与润滑油混合。热空气 和冷空气混合通过连接在轴承座顶部的排气管排出。三号轴承 三号轴承位于透平轴的后端，由透平排气缸在其中心位置支撑。包含一个可倾瓦轴承，五道迷宫气封和一个轴承座。独立的轴承瓦块使得各瓦块与轴承表面产生收缩通道。这些收 缩通道在每个瓦块产生高压油膜，对轴承表面产生对称负荷或“夹紧”作用。夹紧作用帮助维 持轴系稳定性。因为瓦块轴承是定点转动，会向两个方向自由移动使得他们能承受各自的偏 移和轴系角度不对中的影响。可倾瓦支持轴承包含瓦块和定位环两个主要部分。定位环

33、用于固定和支撑瓦块。为水平 分开结构，含有瓦块支持销，调整垫片，供油孔以及卸油气封。支持销和垫片用于传递瓦块 表面产生的负荷以及调整轴承间隙。在定位环下半边缘的一侧延伸出一个反转动销，用于固 定轴承座与轴承的相对位置，防止轴承与轴一起转动。,1.7.联轴器 1.7.1.概述 介绍：联轴器将辅助齿轮发出的起动扭矩传输到燃机轴流式压气机以及将燃机轴系的动力传输 到发电机。简视图：,1.7.2 辅助齿轮和负荷联轴器 辅助齿轮联轴器 一个充油扰性联轴器被用于连接驱动燃机轴系的位于压气机端的辅助设备。联轴器用于 传递起动和驱动扭矩同时调整燃机转子相对辅助齿轮箱的轴向位移和中心偏差。这种联轴器 可调整三种

34、情况的偏差：角度，平行以及混合形式。负荷联轴器 一个钢性的空心联轴器连接着燃机和发电机转子轴系。联轴器的两端采用法兰螺栓连结。,1.8.罩壳 燃气轮机和相关的辅助设备在现场安装在罩壳内。使用罩壳的目的是：1.为机组提供气候保护 2.探测及灭火，罩壳内有消防系统。3.为机组提供合适的冷却和通风 4.减少燃气泄漏以避免危险区出现5.减少机组产生的噪音 6.保护人员免受高温及火灾的危险。7.寒冷时期加热罩壳内设备1.9.进气和排气段 为了适应环境条件及实现理想的设备性能，进入机组的空气需要进行处理。因此安装了 一套特别设计的进气处理设备以改善进气条件来满足机组要求。同时降低由压气机叶片转动 引起的高

35、频躁音。在燃气轮机的排气端，燃烧产生的气体需要专门的设备排入大气或排入余热锅炉。1.9.1.进气系统 本段落对安装在空气过滤器下游的进气系统不作详细描述。进气系统依次主要包含进气 道，平板式消音器，位于进气弯道处的滤网系统，膨胀节，随后气流进入轴流式压气机进气室 板式的消音器减少了压气机叶片转动引起的高频躁音。更多的详细描述见“设备 列表，过滤装置”,1.9.2.排气系统 在排气系统，已经被用于驱动透平叶轮的燃气，被改道排出到大气或者进入余热锅炉。燃气离开排气缸后到达位于排气室内的排气扩压器。面向排气扩压器的排气室壁上，沿圆周布置有测量排气温度的热电偶。热电偶向燃机温 度控制和保护系统发出信号

36、。排气室是一个侧面开口的箱子，焊接在专用的底盘的上。排气室的绝热层提供隔热和隔 音保护。从排气室开口处流出的气流流向膨胀节和排气扩散段。,卡特彼勒 燃气发电机组介绍,信昌机器动力系统部,创建于1863年，总部位于美国依利诺斯州是世界上最大的土方工程机械和建筑机械的生产商是全球最大（千瓦计）的往复式发动机生产商是全球高品质柴油发动机和柴油发电机组的首席供应商近年的年销售额超过300亿美金，世界500强企业之一全球拥有70，000多名员工，200多家代理商，1700个代理分支机构，21个零件配送中心在全球23个国家拥有115个工厂；总计有300多种产品销往200多个国家和地区CAT发动机的生产能力

37、和耐用性久经考验ACERT技术发动机可以满足欧II，美国环境保护署（EPA），国际海事组织（IMO）等组织严格的排放要求柴油发电机组是行业内唯一从发动机、发电机、控制系统及所有部件均由卡特彼勒公司一家厂家统一设计、质量控制、测试及保用，是目前全球最优的发电机组产品之一产品的设计和生产符合ISO9001和QS9000质量认证，满足或优越于下列规范和标准：美国标准：AS1359、AS2789、ABGSM TM3 英国标准：BS4999、BS5000、BS5514 西德工业化标准：DIN6271、DIN6280、EGSA101P、JEM1359、IEC34/1 国际标准化组织标准：ISO 3046/

38、1,ISO/DIS8528、美国全国电气制造商协会标准：NEMA、MG1-22,一.卡特彼勒公司介绍,卡特彼勒公司介绍,卡特彼勒燃气发电机组的历史,卡特彼勒1947年开始研制生产燃气内燃机，有超过60年的发展历史。现有G3600、G3500、G3400、G3300系列40多种机型产品，功率范围覆盖80kw-3000kw。超过33000台燃气内燃机在世界各地稳定运行。利用了多项成熟可靠的技术，使产品保持了技术先进性和可靠性,二.信昌机器工程有限公司简介（1）1928年 成立于上海1946年 公司迁至香港1962年 被卡特彼勒委任为在香港及澳门地区的总代理1972年 成为森那美集团（Simedar

39、by Group）附属机构1982年 被卡特彼勒委任为广东、广西及海南省总代理；同年在广州设立办事处1994年 通过ISO9000质量管理认证1995年 遷往元朗現址（占地16751平方米）1997年 在广东省顺德市成立顺德信昌机器工程有限公司，现称为佛山市顺德区信昌机器工程有限公司，厂房占地面积15075平方米1999年 被卡特彼勒委任为福建、江西及湖南省总代理；同年在厦门成立厦门森那美信昌机器工程有限公司,二.信昌机器工程有限公司简介（2）2001年 信昌机器在广州市设立零件保税仓2002年 信昌机器通过OHSAS18001职业安全健康认证2002年 被卡特彼勒委任为新疆地区总代理；至此，

40、信昌机器服务区域包括广东、广西、福建、江西、湖南、海南、新疆和香港，澳门两特别行政区一区域超过260万平方公里2005年3月佛山市顺德区信昌机器工程有限公司通过ISO9001 质量管理和OHSAS18001职业安全健康认证（挪威船级社-DNV）2005年 通过F&IU安全管理系统评审2006年成立厦门信昌重机设备有限公司成立厦门信昌重机设备有限公司东莞分公司我们将凭倚中国最资深的卡特彼勒独立代理商身份，努力成为您购买动力设备产品及服务支持的首选及优势供应商,二.信昌机器工程有限公司简介（3）信昌机器在中国的代理区域,二.信昌机器工程有限公司简介（4）信昌机器组织结构图,三、燃气内燃机技术特点,

41、1、发电效率高：发电效率在33%41%左右，若采用热电冷联供效率可达到80%以上2、对气源要求低：对气源进气压力（中、低压）、进气温度要求低，热值范围广。,三、燃气内燃机技术特点,3、使用功率范围宽广 功率范围覆盖80kw-3480kw，可以单机运行也可以多台机组并机、并网运行，建站灵活。4、环境温度、海拔高度适应范围广。在环境温度40，海拔500米条件下，机组 额定功率不折损，可以100%输出。,三、燃气内燃机技术特点,5、投资成本低，投资回收期快 相对于燃气内燃机，其他燃气发电设备如燃气轮机、微轮机、燃料电池等，投资成本要比燃气内燃机高得多。6、安全可靠：机组具有发动机保护和电力保护等多种

42、保护措施。,三、燃气内燃机技术特点,7、机组操作方便，启动停车迅速，维护简单。机组可机旁操作或在中央集中控制室操作;启动需时0-30S,停机需时0-5MIN。8、结构紧凑，重量轻体积小，安装运输方便。,三、燃气内燃机技术特点,9、技术先进、成熟，性能稳定 多年的生产研发经验，超过33000台的CAT燃气内燃机服务于世界各地，历经市场验证的稳定性能，值得客户信赖。10、主要部件与柴油发电机相同,但热负荷低,故使用寿命更长，可达20年以上。,四、燃气内燃机与其他发电设备的比较,电力成本比较,先进往复发动机系统,贫氧燃烧,稀薄燃烧,柴油机/SCR,小型透平,微透平,高级透平,燃料电池,高级燃料电池,

43、风力,五、陆丰13-2项目,燃气发电机组项目基础知识,第一节 系统结构说明,油田伴生气发电项目的总体系统结构分为以下几部分：1)储气罐2)气体的前处理设备 3)燃气发电机组 配电并网及监控系统 溴化锂空调（若做热电联产时才需要）,1)储气罐,作用1:提供稳定的气体供应,缓冲短时间停气时,机组停机的影响作用2:在产气量很小时,可储存到足够的气量时,再运行燃气发电机组.:注:储气罐由用户自行提供,我司可提供技术支持,2)气体的前处理设备目的：去除燃气中的有害杂质，控制燃气品质，使燃气达到使用要求。注：前处理设备由专业前处理厂家提供,CAT G3500系列燃气机要求燃气满足以下条件：,1）硫化氢的含

44、量 57mg/MJ2）氯离子的含量 19mg/MJ3）油份的含量 1.19mg/MJ4）颗粒物的含量 0.8mg/MJ2um5）硅化物的含量 0.56mg/MJ6）氨气的含量 2.81mg/MJ7）温度 10608）水分 不能含水分9）相对湿度 80%10）压力 241276KPa11）高于露点温度2-3，信昌建议为高于露点8-10 12）燃气进气压力波动范围+/-6.9KPA.,燃气发电机组选型需要确定的因素,1）燃气的成分特性2）压缩比3）发电机组功率和最低连续运行负荷4）现场使用环境5）机组具体配置要求6)客户使用要求,机组选型前先了解几个重要名词,1)甲烷数2)压缩比3)爆震4)热值,

45、1)甲烷数,甲烷数：测量燃料对非控制燃烧（爆震）的抵抗能力,是衡量气体性能的指标在上世纪60年代以前一直使用辛烷值来衡量燃气的性能，但因为辛烷值不能很好的反映气体的抗爆震能力。60年代后开始使用甲烷数来衡量燃气的性能。,1)甲烷数，Methane Number,简称（MN),甲烷含量不等于甲烷数,高甲烷含量不一定甲烷数高经验方式是对气体进行采样，和甲烷和氢气比较(甲烷=100,氢气=0)高甲烷值表明抗爆震能力强缓慢燃烧的气体(低热值气体),甲烷值会超过100卡特彼勒燃气机不能使用甲烷数小于30的气体,2)压缩比,不同的气体能够使用不同的极限压缩比。下表列出了各个气体的极限压缩比。低甲烷数气体使

46、用高压缩比发动机将产生严重爆震,以致不能使用。,低压缩比适合低甲烷值气体更大的甲烷数范围,高压缩比适合高甲烷值气体更好的效率,甲烷数与压缩比的对应关系,什么是爆震？正常燃烧过程,点火中心,火焰前端“尾气”,爆震,压力急速升高,气缸内压力,气缸压力极限,燃气发动机,负载,气缸压力,气缸内压力,气缸压力极限,燃气发动机,气缸压力,爆震,爆震造成的影响,End gas uncontrolled“explosions”(detonation)erode piston surface,Piston fragments welded to piston surface,Skirt area scuffed

47、 from eroded piston material,Piston bowl not effected by detonation,Excessive heat and pressure damage ring in ring land,什么叫热值？,燃料“含有”能量的测量高热值(HHV)燃料中总的热值低热值(LHV)燃料中有用的热值HHV=LHV+（水）汽化所需要的热值,热值有什么用？,燃烧过程中，燃料和一定量氧气燃烧释放出总热量燃气公司以高热值(HHV)销售燃料(总热值)燃气发动机从低热值产生出动力 燃气发动机采用燃料的低热值 低热值用于发动机的性能，比如燃料消耗量和功率,第二节 陆丰

48、13-2平台燃气发电机组的选型,1、燃气的成分特性 燃料气体间成分差异很大，了解燃料气体的特点是燃气发动机应用成功的关键因素，为确保发动机能正常运转 气体成分分析是选型非常必要的步骤,气体成分分析主要需要确定以下几点,热值甲烷数燃料中杂质,用户提供的燃气组分,将用户气体成分MOL值输入到CAT甲烷数计算程序中，可得到如下结果：,甲烷数与压缩比的对应关系,陆丰13-2项目的气体成分分析结果:A)甲烷数为47;B)根据甲烷数与压缩比的关系,此项目应选用低压缩比(8:1)的发动机。C)低热值为 937 btu/ft3,2、发电机组功率和最低运行负荷,发电机组功率的确定主要考虑以下几个方面：1)供气量

49、的大小2)最低运行负荷,2.1 根据用户的气量和气体的低热值,计算出用户气体的可发电功率:,根据用户各年气量及可发电功率表看出：最大可发电量：1190kw（2012年）最小可发电量：12kw（2023年）其中2011年-2017年（最高1190kw,最小180kw),这7 年内燃气发电利用价值比较高。,2.2 最低运行负荷,由于燃气发动机不能在超低负载下不限时运行，所以必须考虑用户的最低负荷。卡特彼勒燃气发动机可以在额定功率的 50%-100%的范围内不限时运行。,下表列出了不同发动机的低负荷运行时间表,从发动机的低负荷运行时间表可以看出：,发电机组的单机功率越小越好，越能适应气量的巨大变化。

50、但是发动机的功率越小其并机所需的并机系统就越贵,所占用的场地面积越大，考虑到用户的实际气量变化情况和可用场地面积,我们建议选用两台发电机组。,陆丰13-2项目的发电机组功率的分析结果:,根据陆丰13-2项目各年份气量、可发电量、最低负载情况，气体成分等要求，建议选用以下两机型：,发电机组型号：G3516额定功率：770KW压缩比：8：1额定转速：1200rpm额定电压：480V额定频率：60额定功率因数：0.8,发电机组型号：G3508额定功率：360KW压缩比：8：1额定转速：1200rpm额定电压：480V额定频率：60额定功率因数：0.8,3、现场条件的分析,1)海拔和温度对功率的折损2