9F 燃气轮机.doc
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1、9F 燃气轮机GE-9FA燃机简介 主机设备型号、参数及主要技术规范与特征: 2.1 轮机岛设备 2.1.1 燃气轮机及其辅助系统燃气轮机及其辅助系统主要由下列部分组成: 1) 压气机:轴流式压气机有18级,压比为15.4(ISO工况),进口带可转导叶。 2) 燃机透平:为3级透平,使透平级的焓降比较大并能简化整体结构,但级的效率略有下降。动叶均采用长柄式的枞树形叶根,以轴向装配方式装入。透平的静子、转子和叶片由压气机抽取空气来冷却。 3) 燃烧系统:燃烧器型号为DLN2。燃烧室为干式低NOx逆流分管型结构,多室(环形)设计,可以缩短整台机组的轴向长度,改善整体转子的刚性。单级多管式设计能使燃
2、烧时降低NOx排放量,不用喷水或喷蒸汽就可以进行低氮氧化物燃烧,可保证在75100负荷情况下,NOx的排放低于25ppmvd(15含氧量)。共设有18个燃烧室,每个燃烧室中有5个喷嘴,故燃烧均匀。 4) 燃料系统:天然气燃料系统包括滤网、天然气关断/速比阀,调节阀、放气阀、流量测量系统、燃料总管和喷嘴、管路等。正常运行时,燃机进口天然气温度应维持在185左右,天然气压力为3.0到3.3MPa,才能保证燃气轮机的出力。 5) 进气系统:进气系统根据燃气透平在当地环境下运行的要求,将大气中带入的杂质分离后向燃气轮机提供燃烧空气,同时应满足噪音控制水平的要求。进气系统一般由空气过滤装置、防冻装置、消
3、音装置、入口风道等组成。 6) 排气系统:燃气轮机采用轴向排气。排气系统由排气导流管、排气过渡段、排气膨胀节和罩壳等组成。系统将透平排出的烟气经导流后轴向引入卧式余热锅炉。排气过渡段出口处设置一膨胀节与余热锅炉进口烟道相连。 7) 润滑油系统:燃气轮机、汽轮机和发电机公用。 8) 液压油系统:燃气轮机和汽轮机公用。 9) 盘车系统:燃气轮机、汽轮机和发电机公用。 10) 压气机水洗系统:2台燃气轮机公用一套水洗系统。压气机水洗用于去除堆积在压气机叶片上的污垢沉淀物,以恢复机组性能。污垢沉淀物会降低压气机效率和降低压气机压比,这样会减少机组的效率和出力。清洗方式包括在线和离线两种方式。 11)
4、冷却水系统:包括燃机发电机冷却器、润滑油冷却器、燃机支架冷却、火焰探测器冷却器等,全部采用闭式冷却水冷却。 2.1.2 汽轮机汽轮机型号为D10,三压、中间再热、单轴、无抽汽纯凝式机组。汽轮机高、中压合缸,低压缸为双流程向下排汽型式。末节叶片高度为850.9mm,通流面积为6.75m2。 2.2 余热锅炉余热锅炉由FW公司供货(加拿大FW设计,广东新会FW制造),是三压、一次中间再热、自然循环、卧式、无补燃的成熟产品。卧式、自然循环余热锅炉接受燃气轮机轴向排气,烟气在余热锅炉内水平流动,汽水利用压差在竖直面上自然循环流动,无需外加循环泵。 2.4 发电机发电机型号为390H,全氢冷、机端静态励
5、磁。发电机氢气冷却系统:发电机采用全氢冷(定子线圈、定子铁芯和转子),氢气压力为0.414MPa,补氢量为14Nm3/d,最大补氢量为19.8 Nm3/d。 2.5 机组控制系统采用DCS实现单元机组的数据采集、处理、报警、制表记录和性能计算,完成机组闭环调节、逻辑控制和联锁保护。每套燃气轮机配1套MKVI控制系统,每套燃气轮机配置2个操作员站(HMI),为燃气轮机和辅助系统提供完整的控制和保护。每套蒸汽轮机组配1套MKVI控制系统,每套蒸汽轮机组配置1个操作员站,它用于控制和保护蒸汽机。整套机岛控制系统合配1个工程师站和1个历史数据站。燃机、汽机的控制设备和人机接口(HMI)通过机组总线(U
6、DH)组成燃机汽机控制系统。收藏 分享 启动系统燃气轮机透平在运行中产生的功率有2/3将消耗在压气机中,那么在启动过程中,燃机透平没有做功,必须要有一套额外的装置供给燃机功率,在MK VI控制系统的命令下,帮助燃气轮机按照启动程序旋转、点火、升速,最后完成燃气轮机的启动。这套额外的启动装置随着燃气轮机的发展,机组容量的增加,启动装置的型式也有了很大的不同,一般有这么几种方式a.柴油机方式,一般在6B型机组中使用,b.启动马达型式,一般在9E机组中使用,c.LCI变频启动系统模式,一般在9F燃机使用.d.还有就是用蒸汽冲动的,此种方式使用较少,一般只在单轴系统中使用。LCI变频启动系统的介绍理论
7、支持:同步发电机在电磁原理上是完全可以作为电动机运行的,在发电机的定子绕组中通入三相交流电流建立电枢磁场,在转子中加励磁建立转子磁场,两个磁场相互作用,产生转矩转动发电机转子。即同步发电机和同步电动机在原理上是可逆的。50HZ二级三相交流发电机的同步转速是3000rpm,如果使用工频电源加在发电机的定子绕组上,那么,发电机只能在3000rpm下做同步运行,常规的发电机没有特别的结构来实现同步发电机直接启动成为同步电动机运行,况且,燃气轮机在启动初期时的转速不是很高并且是需要可以调节的,所以必须提供可以改变频率的电源使发电机在各种速度下做同步电动机运行,变频启动系统LCI就是为了实现这个功能而设
8、计的。是GE燃气轮机的配套产品,它是静态变频驱动系统,它使用专用的基于微处理器的软件和MK VI保持通讯并控制同步发电机的转速。从功能上,它可以分为两部分,一部分是控制部分,另一部分为电源转换部分,分别装在四个电气柜中,分别为:整流柜、逆变柜、控制柜和电源输入输出柜。它由12脉冲电桥两种配置。他的技术特点如下:特点 类型数值功率可控硅整流器 可控硅整流器( SCRS)电源设备 串联12脉冲电桥电桥配置 散热片SCR双叠/ L7 g$ g* w) 3 T冷却 液体冷却回路电源电压: * L5 0 O, m$ jXmr; x12脉冲转换器 每个2080交流电源频率 50HZ9 P! A! 1 C0
9、 q j, j电源相位 3相* I# u. ) Z# U T1 Z输出电压 02300,4160交流6 Ce; c9 e. v V3 X% t标推 UL, CSA(咨询生产厂), CE4 0 4 * K) yy& w6 j & V8 y, O( i. J典型的启动过程作过程:来自于6KV母线的电源经过一个隔离变后提供给整流器的输入电压,整流器是一个可控硅整流电桥,由微处理器接受来自MK VI的转速控制指令,经过微处理器内部处理后给整流器的可控硅一个正确的触发角和触发电压,经过整流器整流后的幅值可调的直流电压经过电抗器滤波后提供给和整流器一样基于微处理控制的逆变器,向同步发电机定子提供一个可变频
10、率的三相交流电源,同时,微处理器根据MKVI对转速的命令,通过励磁电压控制器,启动EX2100励磁系统向同步发电机的转子提供励磁电压,从而使同步发电机在两个磁场的相互作用下获得转矩而转动。在发电机转速为零或者很低转速的情况下,同步发电机的转动需要较大的转矩,而按照速度调节器的算法得出的电流的幅值和频率无法提供给同步发电机足够的转矩使之旋转,此时速度调节器停止使用,LCI实行强制换向功能,即两个直流电桥的可控硅触发角固定,向同步发电机提供固定频率和幅值的电流,强制的令发电机旋转,这个固定的频率和幅值的电流可以根据运行中的实际情况进行调整(或者斜升定子电流,直至检测到发电机开始旋转后,固定电流值)
11、。当发电机到达一定转速时,速度调节器介入工作开始控制定子电流,产生正确的转矩来按照要求加速发电机,即进入负荷换向模式。即:LCI最终是以电流来控制发电机转子转速,来自发电机转速的反馈与来自主控模块的转速命令相比较后进入速度调节器,在进入转矩夹,产生转矩命令(转矩电流命令),转矩电流命令经过一个最小电流限定器后与来自发电机定子的电流反馈进行比较,比较的结果进入电流调节器,电流调节器控制整流、逆变电桥的工作状态,从而达到控制发电机定子电流的目的,也就控制了发电机转子的转速。9 7 3 d) + M8 w7 z! MLCI的控制简介:3 h7 h* i8 d( X7 e6 p+ NLCI的控制系统是
12、基于微处理器的控制系统,它的控制电子设备包括基于微处理器的卡件和卡件组,从外观上看,它只是由一大堆的卡件组成,下面对LCI控制进行非常粗略的介绍.- u7 C N! w/ y: Q8 ?$ Q& J对于LCI控制电子设备的微处理器有两个方案可选a.9030PLC系列b.innovation系列控制器,这两种方案对于LCI控制柜并没有太大的差别,只不过采用innovation系列控制器增加了一块UCVA处理器卡件来取代PLC,取消了SNPA子卡件。( f) Z# O) x7 s3 y7 l各个卡件的功能如下: f) y- h6 N/ n; s# 1. 电桥控制通过SNPA串联连接到90-30系列
13、PLC的通讯(采用PLC时使用)。DSPC处理器卡件是VME总线主设备,包含所有LCI的控制代码和安装在插槽中的EEPROM中的所有配置数据。ADMA子卡件通过DDTB端子插件板提供高速模拟和数字I/0,ADMA和DDTB总是在LCI控制系统中存在,并且成对出现。DDTB是安装在基础上的接口板,用于辅助I/O系统连接,可以包括电压信号、控制I/0,电流测量信号和CT输入等,提供了信号调节、换算、缓冲和隔离功能。UCVA卡件是innovation系列控制器的处理器板,他和PLC系列并不会同时出现。& S2 O4 B+ $ s8 8 n9 X6 2. FCGD卡件是LCI控制和电桥之间的接口卡件,
14、FCGD和安装在整流柜中的FGPA卡件实现光纤通讯,FCGD接收并编译来自DSPC处理器卡件的SCR(可控硅整流器)的触发信息,为每个电桥分配触发信号并发至FPGA,同时接受和换算来自于FGPA的电桥反馈信号,并把信息发回至DSPC|。这个信息包括电压、频率、电流、电流差、接地故障和过流反馈等,它使用VME主板和DSPC通讯。4 Z/ |) + p( % 3. FGPA是LCI的触发驱动器,电源转换和SCR状态监视器,FGPA接受来自LCI控制的触发命令,并为每个SCR提供足够幅值和宽度的触发脉冲发到FHVA卡件,实现与SCR的接口。电源转换功能将120V交流输入转换成逻辑控制和触发等需要的直
15、流电源,包括:逻辑电源P5(4.7-5.1VDC)|P15(13.5-14.5VDC)|P40(25VDC)|触发电源P90(80VDC)。作为状态监视器,FGPA积累来自SCR的信号,然后把数据传递给LCI控制。: f! 0 G g K t1 c4. FCGE提供DSPC和EX2100励磁系统之间的接口,在运行过程中接收DSPC的命令控制励磁电压。: . ?! 9 P$ Z7 L$ I7 i v, u# R! M4 o9 Z) X: ) Y采用LCI变频启动系统,在使用中,由于变频电流将会产生高次谐波,在转子表面引起附加损耗,从而引起发热。但是由于发电机启动时所需的功率远远小于发电机正常运行
16、时的额定功率,所以上述的附加损耗可以忽略不计。. Q: E8 ns5 a& A完成启动前检查,燃气轮机及其所有系统符合启动运行条件) t h* p# P& y. E6 ! g7 S& g在主启动页面点击 AUTO+EXEC&START+EXEC* D# L% z7 : u/ L% S0 MK VI接受燃气轮机启动命令,燃气轮机开始启动。LCI接受来自MK VI的启动命令,按照既定的程序启动,带动燃气轮机开始转动,当燃气轮机转速(TNH)大于盘车转速(5-7rpm)时,SSS离合器与盘车装置脱离,当TNHL14HT1(1.5%)时,盘车装置停止运行,88TG-1自动停止运行,在10S后,顶轴油供
17、给阀L20QB1自动关闭,液压油泵出口压力调节阀自动整定为控制油压力。. 8 e, l7 G5 e# J$ p# k* s4 + r- 燃气轮机继续升速,TNHL14HM1(13.5%)时,燃气轮机进入清吹程序,清吹计时器开始计时,12M后,清吹完成。燃气轮机开始降低转速,当TNHL14HM1(14%)时 ,燃气轮机进入点火程序/ A) q, S- g. O4 |, B/ |燃气轮机点火/ A( Y# s! # v0 O( z燃气轮机点火时,截止阀开启,速比阀SRV开启,并根据P2=3.98*TNH-22.6调节阀后压力P2,通风阀关闭。3个GCV中的D5燃气侧打开,天然气通过D5进入燃气轮机
18、(扩散燃烧),燃气轮机开始点火。30s内,燃机点火成功(4个火焰探测器监测到有火或者2个火焰探测器有火并且维持30s),进入暖机程序,如果30s内燃机点火不成功,自动进行清吹,并进行第二次点火,二次点火不成功,燃气轮机跳闸。点火FSR为FSRSU-FI=18.14%3 b4 q$ k% J1 s& |: s( M燃气轮机暖机+ D8 J; V3 Z p. o% u; l0 : |b燃气轮机点火成功,自动进入暖机程序,FSR为FSRSU-WU=10.68%,暖机时间为60S( i8 u4 C1 $ C! U燃气轮机加速和自持u9 w: Q5 Z3 2 R( L燃气轮机暖机结束后,在天然气燃烧做功
19、和LCI共同作用下,开始加速,当TNH=L14HC1时,燃气轮机进入自持转速,LCI与燃气轮机脱开。7 u! _2 l, c L! L* o0 ) 3 |H燃气轮机全速3 f/ V/ H: b* m) 5 W! q- E燃气轮机进入自持转速后,继续升速,在到达特定转速时,IGV自动大至设定角度。当TNH=95%,14HS 14HF 动作,EX2100自动励磁,防喘放气阀自动关闭。燃烧方式由扩散模式转为次先导预混和燃烧模式.当转速到达100%时,燃气轮机进入全速空载。* w1 g7 s& b1 j3 T并网4 t3 C& j. d( r2 S1 ) s _燃气轮机在全速空载下检查一切正常,符合并
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