ABB公司生产的工业型燃气轮机的结构分析.docx

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1、ABB公司生产的工业型燃气轮机的结构分析ABB公司的工业型燃气轮机是由原BBC公司开发的。图7-27给出了GT8C型燃气轮机的纵剖面图。1进其涡壳2-压气机3-圆笥型燃烧室4.燃气透平图7-27GT8C型燃气轮机的纵剖面图与GE公司和Siemens公司生产的机组相比，ABB公司生产的燃气轮机比较偏向于重型结构型式，特别是在压气机和透平结构方面，相当程度上受到蒸汽轮机结构设计的影响。但GT24和GT26型机组则己摆脱了传统设计模式，向较轻的工业结构方向发展。ABB公司的机组虽然比较笨重，但很结实耐用。综观全貌，ABB公司的机组具有一下一些特点：(1)它们也都是整体式结构型式。(2)这些机组都是在

2、压气机的冷端输出功率，燃气透平采用轴向排气方式，便于与余热锅炉联接、流阻损失较小。(3)都采用双轴承支承方案。(4)图7-28中给出了ABB公司GT13E2机组上采用的压气机与燃气透平转子的总体结构图，它是一种与盘鼓式结构类似的转子结构。由图可知：它是由许多个大型盘鼓锻压件和两端的半轴、用焊接方法组合成一体的。它的优点是结构简单、机加工量少、刚性好，轴的稳定性好，不会发生各盘鼓之间的松动现象，没有紧固拉杆，因而不会出现拉杆的腐蚀、开裂等故障，从而无需对转子进行定期维修。其缺点是转子质量大，焊接工艺要求高。I-半轴2-秋树形叶根槽3-焊接雉4周向也根槽5-大型盘技锻压件图7-28GT13E2机组

3、的盘鼓式焊接转子在ABB公司生产的工业型燃气轮机中，压气机与燃气透平的转子都选用与图7-28类似的结构，只是盘鼓锻压件的数量彼此有所不同而已。（5）ABB公司生产的单轴发电用燃气轮机压气机的参数如表7-4所示。表7-4ABB公司某些单轴发电用燃气轮机压气机的参数机型项目GT8CGT11N2GT13DGT13E2GT26压气机级数1216182122压缩比15.715.011.914.630.0空气流量kgs”179.2375.1394.2532.1545.3在GT26型机组中压气机有很大的发展。22级的单轴压气机之压缩比增为30。据称：压气机的前四级新叶型是按照“可控扩压”原理设计的，它具有很

4、高的等端压缩效率和良好的喘振裕度，有利于部分负荷下可靠地运行。“可控扩压原理特别有利于高亚音速流的头几排叶片。此外，在压气机的后几级中采取了特别措施，以确保叶尖与气缸之间的间隙很小，这对于提高短叶片级的效率和喘振裕度都有重要作用。该压气机的进口导叶、第一、二级静叶都是可以调节的，它可以使机组在100%到60%负荷之间，空气流量线性地减少，压缩比也按比例地降低,而确保机组的排气温度几乎保持恒定为设计值610C。从100%负荷到25%负荷这阶段内，第一级燃烧室的排气温度（也就是第一级透平前的燃气温度）是保持恒定不变的。GT26机组的排气温度、第一级透平的进气温度以及第二级透平的进气温度（也就是再热

5、燃烧室的排气温度）随负荷的变化关系如图7-29所示。这种调节方式有利于提高机组部分负荷工况下的效率。图7-30中给出了用GT26机组组成的联合循环机组KA26-1之热耗率随负荷之变化关系，与常规的联合循环机组者的对比关系，可以看到这种调节方式优越性。相对功率,九I-第一级透平前的燃气初温2-第二级透平前的燃气初温3-机蛆的排气温度图7-29GT26机组变工况条件下燃气初温与排气温度的变化关系7-30KA26-1联合循环机组与常规的联合循环机组的热效率随负荷之变化关系的对比(本)默珀后荔显然，对于图7-28那样的压气机转子来说，只能采用周向装入式的叶根槽,如图7-31所示。从图7-27上可以看出

6、：压气机的气缸是由好几段气缸，通过垂直中分面和水平中分面，以螺栓联接成为一个整体的。一般在气缸上还开设34个抽气口，有的还设置防喘放气阀。对于GT26型机组来说，压气机的转子是用12CrNiMoV铁素体钢锻造后焊接的；气缸是用ASTMA-536球墨铸铁铸造的；压气机的前15级是用高铝含量的钢(A565和A-705)制造动叶和静叶的，用A-477钢来制造I-周向装入式的叶根槽2-压16-22级的动叶和静叶。压气机的前几级叶片无需喷防腐复盖层。图7-I-包角旋流器2-挂片式冷却结构3-火焰筒4-燃烧室外壳图7-32SBK圆筒型燃烧室(6)ABB公司生产的工业型燃气轮机中，一般根据燃料的性质不同，可

7、以采用三种结构型式的燃烧室，它们是：标准的圆筒型燃烧室(SBK),如图732所示。在这种燃烧室的头部采用挂片式气膜冷却结构(图7-33)、大型的包角旋流器和切向孔面积可以调节的离心式喷油嘴，它适用于燃烧重油和低热值煤气，每台机组上仅设置一个直立式的圆筒形燃烧室，该燃烧室是按照扩散燃烧原理设计的，需要用喷水或喷蒸汽的方法来控制NOx的排放量；装设EV型燃烧器的圆筒型燃烧室，如第4章图4-12所示。这种燃烧室的头部也采用挂片式冷却结构。EV型燃烧器的结构如图第4章图4-14所示，它是按预混火焰的燃烧原理设计的，因而NoX的排放量较低，但它只能燃用天然气和轻油。每台机组上也只设置一个直立式的圆筒型燃

8、烧室，根据机组功率的大小，每个燃烧室上可以设置1954个EV型燃烧器。多个EV型燃烧器的组装情况，这种燃烧器的燃烧火焰较短，因而燃烧室的长度可以比SBK型燃烧室者短；装设EV型燃烧器的环形燃烧室，它也只能燃用天然气和轻油，己在GT13E2型、GT24型和GT26型机组上使用，这种燃烧室的等排放量很少，结构很紧凑，这样就可以使重型结构的燃气轮机向轻型化方向发展。在GT13E2型机组上装设了72个EV型燃烧器，它的分布情况以及在不同负荷工况下的运行情况如第4章图4-17所示,从图4-13上可以看出该燃烧室中冷却空气的走向。环形火焰管是选用HaSte11oyX材料制造的。在GT26型机组上第一个燃烧

9、室也采用多个EV型燃烧器，其上装有两个点火器，利用丙烷气作为常规起动时的点火燃料。机组的2/3的燃料量是在第一个燃烧室中燃烧的。其余1/3的燃料量则是在位于第一级燃气透平之后的再热燃烧室(SEV)中燃烧的，那时，气态的和液态的燃料被直接喷射进入再燃烧室的热燃气流中去，依靠高温燃气的点燃而稳定燃烧的，其燃烧原理与高性能的喷气发动机中后燃室的设计类似。I-冷而挂片2由挂片组成的火焰管内壁3火焰管的外衬筒4-挂片5-肋片6-冷而空气图7-33挂片式的气膜冷却结构(7)由ABB公司生产的工业型机组的燃气透平的级数因功率的大小而异，GT8C机组上采用了3级燃气透平，透平的静叶装在静叶持环上，持环则装在透

10、平的气缸上，透平的动叶则采用轴向装入式的树型叶根形式。向持环通以冷却空气，可以冷却静叶顶部的固定件。GT11N2机组上有四级燃气透平；GT13D、GTI3E2和GT26机组上则设计成5级燃气透平。增加透平级数有利于改善等燧膨胀效率，但机组结构较笨重。在GT26机组中四级透平是有空气冷却的，第一级透平静叶是用MAR-M247C材料精铸的，它采用冲击，对流和气膜复合冷却结构，冷却空气量比较少，其表面温度的设计值低于899,第二、三、四级静叶是用IN3781C材料精铸的，叶片内部装入一个插入件，以便形成单一的冲击式冷却结构。第一级透平动叶是用IN3781C或CM2471C合金材料精铸的，后几级均用MAR-M247C材料精铸。前四级动叶内部设计成蛇形通道，以便流过冷却空气，进行对流冷却。透平的动、静叶片都喷涂有SV20(NiCrAIY)高温的防腐涂层。后三级动叶装有围带。透平气缸是用A356(Gr.6)钢和球墨铸铁铸造的，它具有水平中分面。透平的排气缸分成两层，外壳为碳钢，内衬用奥氏体不锈钢制作。(8)机组的绝对死点置于压气机进气侧功率输出端的前轴承部位。(9)ABB公司生产的工业型燃气轮机大都选用变频器，使发电机作为变速的同步电动机来起动燃气轮机。一台变频器可以用来起动多台燃气轮机，可靠性很高，还可以快速再起动。