1、1第1页，共70页。目录燃气轮机的历史发展燃气轮机的历史发展燃气轮机的基本结构和工作原理燃气轮机的基本结构和工作原理燃气轮机主要系统简述燃气轮机主要系统简述燃气轮机驱动（发电机和压缩机）简述燃气轮机驱动（发电机和压缩机）简述2第2页，共70页。燃气轮机的历史发展 公元1150年-公元1150年，中国已有可算是燃气轮机雏型的走马灯出现。走马灯，又名马骑灯，是中国传统玩具之一，灯笼的一种，常见于元夕、元宵、中秋等节日。灯内点上蜡烛，烛产生的热力造成气流，令轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影投射在屏上，图象便不断走动。燃气轮机鼻祖燃气轮机鼻祖3第3页，共70页。n世界上，第一台发电用燃气轮机于1
2、939年秋在瑞士诞生，功率为4000KW；n1965年6 月-国别美国名称AGT-1500燃气轮机AGT-1500 Gas Turbine Engine 研制单位阿夫柯-莱卡明公司AVCO-Lycoming CO.,US 生产单位达信莱卡明公司Textron Lycoming,US 现状生产装备情况美国M1主战坦克及其抢救车概述1965年6月美国陆军提出坦克和重型车辆用1103kW(1500 马力)燃气轮机。燃气轮机的历史发展4第4页，共70页。燃气轮机的基本结构和工作原理燃气轮机的基本结构和工作原理透平机组内透平机组内部结构部结构5第5页，共70页。透平机组的基本结构和工作原理透平机组的基本
3、结构和工作原理终端透平机终端透平机组组透平端透平端我来给发电我来给发电机提供动力机提供动力!发电机发电机6第6页，共70页。透平机组的基本结构和工作原理透平机组的基本结构和工作原理结构布局简图结构布局简图我们是它我们是它的三个老的三个老大大!7第7页，共70页。透平机组的基本结构和工作原理透平机组的基本结构和工作原理空气被压气机压成高压高温气体和从喷嘴进入的燃料空气被压气机压成高压高温气体和从喷嘴进入的燃料(燃气燃气/燃油燃油),在燃烧室内产生高温高压的在燃烧室内产生高温高压的气体气体,气体膨胀驱动透平转动气体膨胀驱动透平转动.而发电机而发电机(也可以为其它设备也可以为其它设备)可以通过透平的
4、同一轴的转动可以通过透平的同一轴的转动,来实现运转来实现运转.8第8页，共70页。透平机组的基本结构和工作原理透平机组的基本结构和工作原理压气机压气机燃烧室燃烧室透平透平驱动设备驱动设备9第9页，共70页。透平机组的基本结构和工作原理透平机组的基本结构和工作原理透平机组三大核心部件：透平机组三大核心部件：n压气机压气机n燃烧室燃烧室n透平透平 10第10页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机11第11页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机我压缩的越大我压缩的越大,参与燃烧的空参与燃烧的空气越多气越多压气机压气机转子转子静子静子机壳机壳12第12页
5、，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机压气机压气机转子转子定子定子我和轴我和轴一起转一起转的的!我很静我很静的的,就坐就坐那不动那不动!13第13页，共70页。转子转子透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机14第14页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机转子示意图转子示意图15第15页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机压压气气机机分分解解图图16第16页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机压缩特性压缩特性17第17页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机压缩比定义压缩
6、比定义18第18页，共70页。双轴透平双轴透平两个压气机和透两个压气机和透平平轴式中空穿过去的透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机19第19页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构压气机压气机双轴透平双轴透平东方终端透平发电机以东方终端透平发电机以及东方平台使用的透平及东方平台使用的透平压缩机就是双轴的压缩机就是双轴的20第20页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构燃烧室燃烧室21第21页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构燃烧室燃烧室燃烧室燃烧室燃料燃料点火头点火头内壳内壳外壳外壳燃料燃料压缩空压缩空气进入气进入空气和空气和燃料混燃料混合气合气是
7、否所有的空是否所有的空气都参与燃烧气都参与燃烧?22第22页，共70页。点火头用于初次点火点火头用于初次点火环形火焰筒透平机组的基本结构透平机组的基本结构燃烧室燃烧室23第23页，共70页。机组实机组实物物!透平机组的基本结构透平机组的基本结构燃烧室燃烧室24第24页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构透平透平25第25页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构透平透平透平透平定子定子转子转子我把高温混我把高温混合气体用力合气体用力推你推你,看你转看你转不转不转?26第26页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构透平透平高温气体通过透平可以：高温气体通过透平可以：
8、n改变气流方向改变气流方向n提高气体速度提高气体速度n减少气体压力和温度减少气体压力和温度27第27页，共70页。透平机组的基本结构透平机组的基本结构透平透平多级透平示意图多级透平示意图28第28页，共70页。实物图实物图透平机组的基本结构透平机组的基本结构透平透平29第29页，共70页。透平机组的工作原理透平机组的工作原理牛顿第一定律告诉：牛顿第一定律告诉：对于静止的物体除非施对于静止的物体除非施加外在作用力再可能运加外在作用力再可能运动！动！同样适用于透平，要使同样适用于透平，要使透平转子转动起来必须透平转子转动起来必须施加作用力，这就是之施加作用力，这就是之前提到的空气和燃料燃前提到的空
9、气和燃料燃烧后膨胀气体作用。烧后膨胀气体作用。30第30页，共70页。透平机组的工作原理透平机组的工作原理牛顿第二定律告诉：牛顿第二定律告诉：F=MA,作用力大小和质作用力大小和质量，加速度成正比。量，加速度成正比。这就是为什么透平压缩这就是为什么透平压缩机需要压缩进入燃烧的机需要压缩进入燃烧的空气，因为压缩比越大，空气，因为压缩比越大，则空气密度越大，那么则空气密度越大，那么单位时间内空气质量就单位时间内空气质量就越大。越大。思考：对于透平机思考：对于透平机组冬天和夏天比那组冬天和夏天比那个出力大？个出力大？31第31页，共70页。透平机组的工作原理透平机组的工作原理牛顿第三定律告诉：牛顿第
10、三定律告诉：作用力大小和反作用作用力大小和反作用力大小相等，反向相力大小相等，反向相反。反。燃烧室出来高温膨胀燃烧室出来高温膨胀气体推动透平叶片转气体推动透平叶片转动，对于叶片产生反动，对于叶片产生反作用力推动转子转动。作用力推动转子转动。32第32页，共70页。压缩燃烧膨胀透平机组的工作原理透平机组的工作原理33第33页，共70页。透平机组的工作原理透平机组的工作原理34第34页，共70页。燃气轮机主要系统简述n燃料系统燃料系统n润滑系统润滑系统n空气系统空气系统n启动系统启动系统n火灾消防系统火灾消防系统n控制系统控制系统35第35页，共70页。燃料系统燃料系统目前，湛江分公司使用的燃气轮
11、机燃料系统设计采用：目前，湛江分公司使用的燃气轮机燃料系统设计采用：n双燃料（燃料气双燃料（燃料气+燃料油），大多透平发电机。燃料油），大多透平发电机。n单燃料（燃料气），例如单燃料（燃料气），例如SOLARSOLAR透平压缩机，乌克兰透平压缩机，乌克兰 透平发透平发电机都是采用单燃料。电机都是采用单燃料。由于厂家不同对燃料要求也不一样，但是，同样的一点就是透由于厂家不同对燃料要求也不一样，但是，同样的一点就是透平机组对于燃料要求较高，由于其运行在极高转速，而且高温，平机组对于燃料要求较高，由于其运行在极高转速，而且高温，极易造成高温腐蚀，故对燃料和空气过滤系统要求都较高。极易造成高温腐蚀，故
12、对燃料和空气过滤系统要求都较高。36第36页，共70页。WC116打坏透平叶片燃料系统燃料系统极小颗粒面对高速透平都有可能导致如图情况37第37页，共70页。燃料系统燃料系统38第38页，共70页。燃料系统燃料系统39第39页，共70页。典型燃料气系统40第40页，共70页。西门子机组燃料流程西门子机组燃料流程41第41页，共70页。典型燃料油系统42第42页，共70页。西门子燃油系统西门子燃油系统43第43页，共70页。润滑系统直流泵直流泵交流泵交流泵主润滑主润滑油泵油泵我自己我自己来驱动来驱动!主要是为机组的轴承各处主要是为机组的轴承各处(包括发电机包括发电机)的冷却和保护的作用的冷却和保
13、护的作用机组在启动之前机组在启动之前,必须有交直流泵的一个预前润滑必须有交直流泵的一个预前润滑机组在停机或故障停机机组在停机或故障停机,在没有低于一定值时在没有低于一定值时,直流泵会自动运转来实现直流泵会自动运转来实现 润滑润滑44第44页，共70页。润滑系统润滑系统典型的透典型的透平润滑图平润滑图45第45页，共70页。润滑系统润滑系统滑油的作用滑油的作用1,减少直接摩擦减少直接摩擦2,起一个软垫的作用起一个软垫的作用 建立的油膜托起轴建立的油膜托起轴3,冷却冷却4,清洁清洁5,密封密封46第46页，共70页。空气系统空气系统空气进入压空气进入压气机参与做气机参与做功功(干净的干净的)!我只
14、是给我只是给发电机冷发电机冷却却我给机撬我给机撬冷却冷却47第47页，共70页。空气系统空气系统防虫网防虫网过滤空气过滤空气防止大的杂物防止大的杂物掉入到压气机掉入到压气机一般都有一般都有消声层消声层我有压差我有压差开关来保开关来保护你护你48第48页，共70页。空气系统空气系统西门子空气进口过滤器西门子空气进口过滤器49第49页，共70页。启动系统启动系统目前湛江分公司透平机组启动系统有：目前湛江分公司透平机组启动系统有：n变频启动（新机组都采用此设计）变频启动（新机组都采用此设计）n液压启动（液压启动（WZIT,W121,W114WZIT,W121,W114）n气动启动（气动启动（Y13-
15、1 SOLAR MarS100Y13-1 SOLAR MarS100）为机组启动初始阶段提供动力支持。为机组启动初始阶段提供动力支持。50第50页，共70页。液压启动系统液压启动系统我给机组最初提我给机组最初提供动力供动力51第51页，共70页。液压启动系统液压启动系统液压泵将机械能转化为液压能液压马达将液压能转化为机械能52第52页，共70页。液压启动系统液压启动系统液压泵液压马达!当我在转的时候大当我在转的时候大家离远点呀家离远点呀53第53页，共70页。变频启动变频马达启动变频马达启动54第54页，共70页。变频启动和液压启动系统相比优势：和液压启动系统相比优势：n简单，只需变频驱动简单
16、，只需变频驱动n液压系统流程复杂，造成空间大液压系统流程复杂，造成空间大n控制简单，直接由变频控制输出控制简单，直接由变频控制输出n风险低，高液压油会伤害操作人员风险低，高液压油会伤害操作人员正是由于上述优点，目前燃气轮机启动方式大多选用变频启正是由于上述优点，目前燃气轮机启动方式大多选用变频启动模式。动模式。55第55页，共70页。气动启动56第56页，共70页。气动启动57第57页，共70页。启动系统机组启动开始程序设定，启动系统开始工作机组转速到设定值，启动系统退出停止58第58页，共70页。模型图模型图火灾消防系统火灾消防系统59第59页，共70页。火灾消防系统火灾消防系统CO2瓶燃气
17、探头(2个)热探头(2个)火焰探头(3个)60第60页，共70页。火灾消防系统火灾消防系统当机组发生火灾当机组发生火灾,机组会有一个延时来触发系统动作机组会有一个延时来触发系统动作,机组关停机组关停,喷喷CO2.打到旁打到旁通通!注意一注意一,在机组打在机组打开舱前开舱前,旁通旁通CO2释放模块释放模块!61第61页，共70页。火焰探头(3个)火灾消防系统火灾消防系统火焰探头会因为火焰探头会因为雷电雷电,弧光等产生弧光等产生误动作误动作,而释放而释放CO2注意二注意二,严禁在雷严禁在雷电电,电焊作业等可能电焊作业等可能产生误动作的时候产生误动作的时候,打开舱门打开舱门!62第62页，共70页。
18、控制系统控制系统主控制系统结构主控制系统结构图图63第63页，共70页。控制系统控制系统在主控室在主控室现场驱动控制现场驱动控制PLC-5完成数据的收集完成数据的收集,运算运算,输出输出,实现对实现对机组运行的参数监控机组运行的参数监控,保护保护,报警报警等功能等功能.是机组的大脑神经是机组的大脑神经64第64页，共70页。控制系统控制系统现场驱动模块现场驱动模块结构图结构图(FDAE)65第65页，共70页。燃气轮机驱动燃气轮机驱动驱动类型有两类：驱动类型有两类：n发电机发电机n压缩机压缩机实际上，透平还可以驱动泵、螺实际上，透平还可以驱动泵、螺旋桨等。旋桨等。66第66页，共70页。发电机发电机67第67页，共70页。燃气轮机驱动燃气轮机驱动-发电机发电机发电机透平机68第68页，共70页。燃气轮机驱动燃气轮机驱动-压缩机压缩机69第69页，共70页。燃气轮机驱动燃气轮机驱动-压缩机压缩机70第70页，共70页。
