燃机结构讲义课件.ppt

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1、PG9171E 燃气轮机结构,PG9171E燃气轮机压气机,压气机的技术参数型式:轴流式级数:17级压比:12.37级间压比：1.16空气流量:1,453 103 kg/h叶顶最高速度：340 m/s,PG9171E燃气轮机压气机,概述轴流式压气机由压气机转子和静子气缸组成,在气缸上安装17级静叶、进气导叶(IGV)和排气导叶(EGV1/2)；压气机内的空气,由动叶(转子)和静叶(静子)一级一级地压缩,叶片高度由高向低逐级递减；压气机抽气用于透平喷嘴和动叶的冷却、轴瓦的密封、燃机起动时避免压气机喘动；可调导叶(IGV)限制起机过程中的空气流量，提高联合循环时部分负荷的效率；,PG9171E燃气

2、轮机压气机,压气机转子前短轴-安装着压气机第一级动叶,#1轴瓦轴颈；15级动叶和轮盘组件(包括2-16级转子)；后短轴-压气机的第17级动叶，#2轴瓦轴颈；压气机每级均是带有叶片的轮盘,各级轮盘通过沿圆周均布的16根拉杆螺栓连接,各级轮盘通过位于轮盘中心附近榫槽直口径向定位且轮缘互不接触.扭距的传递是通过螺栓连接法兰的表面摩擦力完成的；各级轮盘和前、后短轴轮盘的外圆周,都具有拉削的榫槽,动叶插入这些榫槽内且在榫槽的末端样冲固定；,压气机动叶动叶又称工作叶片，是压缩空气的关键部件。为了达到良好的气动性能，避免同一叶片不同半径方向上的冲角有过大的差异，压气机的前几级动叶均采用弯扭叶片的形式，且叶型

3、沿叶高的变化满足强度和振动的要求。压气机动叶的第13级采用GTD-450的材料，第48级采用403CB加上GECC-1陶瓷涂层，第917级采用403CB材料。转子叶片是翼面型的，设计成以高叶顶速度来高效地压缩空气。叶根采用轴向装配燕尾型叶根，燕尾型叶根通过精加工保证每一叶片位于轮盘上的正确位置，并使用轮缘冲铆的锁紧结构。,PG9171E燃气轮机压气机,压气机缸体压气机进气缸压气机前缸压气机后缸压气机排气缸(包括排气内缸),PG9171E燃气轮机压气机,压气机进气缸位于燃机的前端，将来自进气室的空气均匀导入压气机；进气缸分别支撑#1推力轴瓦及轴瓦组件；IGV（进口可转导叶）位于进气缸的后端；,P

4、G9171E燃气轮机压气机,压气机前缸包含压气机第一级到第四级；前挠性支板的一端通过螺栓和定位销与压气机前缸的前垂直法兰连接,支板的另一端通过螺栓和定位销与燃机基础相连；压气机前缸装有用于燃机与其基础分离的两个整体大起重吊耳；,PG9171E燃气轮机压气机,压气机后缸包含压气机第五级到第十级；气缸上配置第五级和第十一级压气机抽气口；第五级抽气用于冷却和密封功能，第十一级抽气用于起机和停机过程中的防喘；,PG9171E燃气轮机压气机,压气机排气缸包含压气机第1117级、EGV1、EGV2（出口可转导叶）；支撑静叶,为扩压器提供内壁和外壁,连接压气机和透平缸体,此外还为#2轴瓦组件提供了内支撑,通

5、过持环为一级喷嘴提供密封；压气机排气缸由两个缸组成,外缸是压气机气缸的延续，内缸是环绕压气机转子的内缸,两个缸通过径向支板连接；#2轴瓦的支撑机构位于压气机排气缸内,扩压器是由压气机排气缸外缸和内缸之间的圆锥形环形空间组成；,PG9171E燃气轮机压气机,压气机静叶压气机静子叶片也是翼型叶片；第一级到第八级叶片通过轴向的燕尾形叶根安装在叶片环的扇形块内,叶片环的扇形块安装在气缸的圆环形沟槽内且通过锁销定位；第九级叶片到排气导向叶片则安装于单独的矩形块内,矩形块直接安装在气缸的圆环形沟槽内；,PG9171E燃气轮机压气机,压气机静叶材料第1/2级:GTD-450第3/8级:403CB+GECC-

6、1陶瓷涂层第9/17级:403CBEGV:403CB,PG9171E燃气轮机压气机,压气机五级抽气功能冷却高温运行的透平部件密封透平的轴瓦为气动阀提供操作气源,PG9171E燃气轮机压气机,压气机排气液体燃料喷嘴的雾化空气液体燃料喷嘴的清吹空气气体燃料喷嘴的冷却空气气体燃料喷嘴的清吹空气一级喷嘴叶片和固定环的冷却二级喷嘴叶片和隔板的冷却一级动叶前、一级动叶后和二级动叶前转子轮间的冷却,知识要点,压气机缸体的组成压气机转子的组成压气机抽气的作用,PG9171E燃气轮机燃烧系统,概述压气机出口的高压空气流入过渡段的周围,然后进入包围14个火焰筒的环形空间,空气通过小孔、火焰筒上的冷却空气槽和其他控

7、制燃烧过程的小孔进入燃烧室供给每个燃烧室的燃料通过燃油喷嘴喷雾,且燃料与燃烧室内一定量的燃烧空气混合在燃烧室燃料燃烧产生的燃气用于驱动透平,PG9171E燃气轮机燃烧系统,基本组成火焰筒过渡段导流衬套联焰管燃料喷嘴火花塞火焰探测器,PG9171E燃气轮机燃烧系统,结构型式分管回流14个火焰筒4个紫外线火焰探测器2个可回缩式火花塞,PG9171E燃气轮机燃烧系统,火焰筒压气机排气在导流衬套导流下,沿火焰筒外部从前端流入,部分空气通过火焰筒罩壳孔和旋流板从前部流入且进入火焰筒的反应区反应区的高温燃气通过热掺混区,然后进入掺混区与其他的空气混合.掺混区的计量孔允许适量空气进入,将燃气冷却到所希望的温

8、度.沿火焰筒长度方向分布的环形槽,其作用是为冷却火焰筒壁提供空气膜,而火焰筒的罩壳是由其上的鱼鳞片冷却的.,PG9171E燃气轮机燃烧系统,过渡段过渡段将火焰筒的高温燃气直接导入透平喷嘴,PG9171E燃气轮机燃烧系统,燃料喷嘴每一火焰筒内都配置有燃油喷嘴,燃油喷嘴将等量的燃料喷入火焰筒液体燃料通过高压空气雾化后进入燃烧区气体燃料通过位于旋流器内边的计量孔直接进入每一火焰筒天然气和液体燃料在双燃料设计的燃机中可以同时燃烧,每种燃料的百分比由运行人员和控制系统决定,PG9171E燃气轮机燃烧系统,火花塞工作原理 燃机点火是通过两个15000V可伸缩电极的火花塞放电来实现的 点火时,一个或两个火花

9、塞的火花使燃烧室点燃,余下的火焰筒通过联焰管点燃 随着燃机转子转速和空气流量增加,火焰筒内的压力也随之提高,导致火花塞回缩离开反应区,PG9171E燃气轮机燃烧系统,火焰探测器4个火焰探测器安装在4个不同的火焰筒内火焰探测器由一小充气管组成,充气管内有两个相离很近的电极.内置电源的电气模块为两电极提供高压直流电源当紫外线存在时,将引起充气管放电,这样就会产生一个脉冲电流和引起电源的放电紫外线存在时,电源就会连续不断地重复充电和放电过程,且将火焰的状态转换到燃机控制系统点火失败(Failure to fire)或火焰丢失(Loss of flame)是由信号装置显示的,PG9171E燃气轮机燃烧

10、系统,火焰探测器（续）数量：4个分布：#4、#5、#10和#11型式：紫外线火焰探测器,PG9171E燃气轮机透平,概述三级透平将压气机和燃烧系统产生的高温高压燃气的热能转换成机械能PG9171E燃机透平部分的主要部件包括:透平转子、透平缸、排气框架、排气涡壳、动叶、喷嘴及隔板和复环,PG9171E燃气轮机透平,概述型式：重型级数：三级运行转速：3000 rpm跳闸转速：3300 rpm透平前温：1124。C一阶临界转速:1292 rpm(43%SPD)二阶临界转速:2492 rpm(83%SPD),PG9171E燃气轮机透平,透平缸体透平缸体控制复环和喷嘴的轴向和径向位置,也就控制了透平间隙

11、和喷嘴相对于透平动叶的位置提供动叶和喷嘴检查探孔透平缸体由两个外置抽风机冷却,抽风机的冷却空气同时引入到排气框架,PG9171E燃气轮机透平,透平排气框架排气框架与透平缸后法兰由螺栓连接排气框架由外缸和内缸组成,#3轴瓦由排气框架内缸支撑排气框架由箱体外的风机提供冷却的一部分空气冷却,PG9171E燃气轮机透平,动叶透平动叶从第一级到第三级的长度依次增加第一、二级动叶叶身由转子内部的空气流冷却第三级动叶无空气冷却,第二级和第三级动叶具有叶顶围带,动叶之间的围带相互连锁有利于振动衰减,密封齿相互咬合减少叶顶流量损失,PG9171E燃气轮机透平,一级动叶冷却空气孔数量：11个叶片数量：92片轴向固

12、定方式：锁销,PG9171E燃气轮机透平,二级动叶冷却空气孔数量：4个(6个）叶片数量：92片叶冠：切割齿轴向固定方式：半圆锁销蠕变检查,PG9171E燃气轮机透平,三级动叶冷却空气孔数量：无叶片数量：92片叶冠：切割齿轴向固定方式：半圆锁销蠕变检查,PG9171E燃气轮机透平,动叶材料一级动叶:GTD-111+GE专利涂层二级动叶:GTD-111+GE专利涂层三级动叶:INCONEL 738+GE专利涂层,PG9171E燃气轮机透平,喷嘴透平部分有三级静态喷嘴 一级喷嘴由18个扇形块组成,每组包含两个叶片,由固定环和持环固定二级喷嘴由16个扇形块组成,每组包含三个叶片,扇形块通过喷嘴处外缸的

13、径向孔插入径向定位销定位三级喷嘴由16个扇形块组成,每组包含四个叶片二级喷嘴和三级喷嘴以相同方式固定在透平缸体上,PG9171E燃气轮机透平,一级喷嘴结构:上、下半环,共18个扇形块内环由持环固定;外环由固定环固定圆周方向由上、下偏心销固定弦式密封 在内壁后端面的直线密封,该密封紧靠在一级喷嘴持环内,允许喷嘴轻微晃动而又保持固定的密封面,减少了扇形块与持环间的空气泄露梳齿型密封 扇形块内外环间的密封,PG9171E燃气轮机透平,二级喷嘴16个扇形块每个扇形块由三组叶片组成隔板内环装配迷宫式密封和刷子气封梳齿型密封,PG9171E燃气轮机透平,三级喷嘴16个扇形块每个扇形块由四组叶片组成隔板内环

14、装配迷宫式密封梳齿型密封,PG9171E燃气轮机透平,喷嘴材料一级喷嘴:FSX-414二级喷嘴:GTD-222三级喷嘴:GTD-222,PG9171E燃气轮机透平,复环透平动叶叶尖在复环内环上旋转复环的作用是降低动叶叶尖泄露,在高温燃气和温度比较低的缸体之间提供高温隔热复环扇形块通过透平缸体的径向定位销定位,扇形块之间通过相互连接的滑键和凹槽密封,PG9171E燃气轮机透平,一级复环共48个扇形块W(或E)型密封梳齿型密封,PG9171E燃气轮机透平,二级复环共48个扇形块扇形块母线密封内壁蜂窝密封,PG9171E燃气轮机透平,三级复环共32个扇形块扇形块母线密封内壁蜂窝密封,PG9171E燃气轮机透平,复环与动叶 动叶和复环的最小间隙是在起动、停机和负荷波动等动态过程中发生蜂窝密封动态过程允许接触而稳态过程动叶叶顶保持相对小的间隙蜂窝密封由耐高温的防氧化合金制造,PG9171E燃气轮机透平,透平的冷却压气机17级前的抽气通过转子中心孔,用于第一级和第二级动叶、第二级后和第三级前的转子轮间的冷却第一级前轮间通过流过压气机转子后端的高压密封空气冷却第一级后端轮间和第二级前端轮间由流过一级复环的压气机排气冷却,然后径向流入第二级喷嘴第三级后端轮间由流入排气框架回路的冷却空气冷却,