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机组有两套独立的润滑系统,即燃气发生器润滑系统和发电机、齿轮箱、动力涡轮润滑系统(称主润滑系统)。
该系统在机组启动、正常运行及停机过程中向燃气发生器和发电机、齿轮箱、动力涡轮的轴承、齿轮供给数量充足、温度和压力适当的清洁滑油。
3.2天然气燃料供给和调节系统
该系统的功能是提供一定温度、压力稳定的天然气,以合适的流量供燃气发生器燃烧,为机组提供能量。
它由两大部分组成:
第一部分是燃料调节系统,由快速切断阀、电磁排空阀、燃料调节阀以及控制装置等组成一个独立的撬装体,安装在燃气轮机间底座上。
第二部分是燃料供给部分,该系统上游接口为天然气压缩机出口,下游接口为燃气发生器燃料调节系统进口。
供给部分由总阀、过滤器、自力式压力调节阀、排空阀、流量计、温度、压力、流量传感器和输气管等组成。
3.4进排气系统
3.4.1进气过滤消音系统简介
进气过滤消音系统的功能是对进入燃气发生器和燃机间箱体通风空气进行过滤,防止灰尘被吸入燃气发生器和箱体内,并降低从燃气发生器前部发出的噪音。
3.4.3进气装置的结构
该装置主要由过滤装置、消声器、反吹系统、管道、进气稳压室等组成。
该装置体积庞大,安装在机组箱装体前方钢制的支架上,属于架空布置。
(a)进气过滤装置
进气过滤器是由钢板焊接的箱式结构,密封性能好,结构强度高。
箱体内装有196个高效过滤元件和文氏管,固定在钢制支架上。
过滤装置的外形尺寸6450mm×
6450mm×
3400mm。
(b)消声器
消声器为隔板式结构,其特点是重量轻,尺寸小,成本低,制造简单,消声效果好。
外形尺寸为3200mm×
2200mm×
2500mm。
3.4.4排气系统
该系统是将燃气轮机排气蜗壳排出的燃气排入大气。
它由膨胀接头、消音器、烟囱、支架等组成。
支架用螺栓固定在水泥基础上,从地面到防雨帽罩约20米高。
3.5水清洗系统
水清洗就是把一定配比的清洗剂水溶液在合适的压力、温度和流量下,由燃机喷嘴环喷嘴喷出进行清洗。
它由清水箱、清洗剂箱、防锈液箱、电磁阀、离心泵过滤器、截止阀、软管等组成,构成一个独立的撬装体。
清洗方式本机组采用离线清洗(即在燃气轮机不工作时进行清洗)。
3.6二氧化碳灭火系统
该系统由热感式火灾探测器、二氧化碳气瓶控制阀、驱动钢瓶、防火挡板、控制柜、管道、喷头等组成。
控制柜安装在中央控制室,二氧化碳瓶组装成后安装在进气装置钢支架内。
3.7箱体通风和加热系统
箱装体内的燃机间和发电机间是两个封闭式的仓室,它的四壁和顶盖是用隔热、消音材料装配而成。
机组运行过程中,为保证燃机仓室内温度不过高,需要进行通风冷却。
燃机间的通风是由箱体盖上的进气口直接引入进气装置过滤后的空气来吸收燃机间里的热量,然后经燃机间顶盖后端的两个排气口排入大气。
要求保持仓室内负压不超过1000Pa(100mmH2O),温度在60℃左右。
当仓室内温度大于60℃时,两台排风扇同时工作,保证箱体内的温度不大于100℃。
机组停止运行时箱装体下降到5℃时,温度开关闭合,加热器开始工作,当温度高于15℃时,加热器停止工作。
3.8液压启动系统
该系统的功能一是向燃气轮机提供起动动力,二是在水清洗时带转燃气发生器。
它由油箱、油泵,油泵组合件、电动机、油滤等组成。
液压站撬装体外形尺寸2250mm×
2300mm×
2100mm。
3.9交直流电气系统
该系统由电源柜、动力配电柜、马达控制中心、蓄电池和充电器等组成。
马达控制中心是给各种用途的交流电机、加热器、照明和控制系统提供交流电。
直流系统提供应急滑油泵、应急照明和控制系统等的直流电源。
充电器用来给蓄电池充电。
这些设备均集中安放在中央控制室内。
3.10控制系统
机组的控制系统集中安装在一个单独屋子内,形成中央控制室,具体位置可根据现场情况设计。
WD095微型燃气轮机
1.WD095微型燃机简介
WD095微型燃气轮机发电机组是黎明公司研制的具有自主知识产权的微型燃气轮机发电机组,该机组为可移动的不并网独立电源,发电功率95kW(380V50Hz),可长期在100kW功率范围内满足用户要求;
机组体积小、重量轻、维护性好,可在无人看守的条件下运行,可应用于多种工作条件,全自动调节,自动保护,自动化程度高,机组工作寿命长,运行和维护费用大大低于现广泛应用的柴油发电机组。
发展小型燃气轮机热电冷联产,是合理利用天然气资源最佳途径和最有效的手段。
不仅可以提高能源利用率,有效改善环境,还能提高天然气的储采比,降低开采、输送成本,从全系统实现优化,降低天然气的利用成本,从而达到降低气价,提高用户的市场竞争能力。
2.微型燃机的主要应用领域
我国西部地区地域广大、人口相对稀少,应用常规发电、输电技术不可能也不必要,而基于微型燃机的分布式供电是一种很好的解决方法,并利于环境保护,因此微型燃机将以其特有的技术优势,在西部地区开发建设中起到重要作用。
在城市中,我们首先定向于微型燃机的发电,城市的宾馆、医院、办公楼的备用电源和各种临时电源。
进行冷热电联产也将是微型燃机应用的重要领域。
3.WD095微型燃机结构
WD095微型燃机为全径流式,主要由离心压气机、涡轮、燃烧室、回热器等部件组成。
压气机前端配有永磁电机(永磁电机转子与燃机轴制成一体),涡轮后端连接回热器,单管燃烧室旁路安装。
WD095微型燃机的研制中应用了大量高新技术,如:
高速永磁电机技术、电磁轴承技术、低污染燃烧技术、高效回热技术等等。
这些高新技术的应用极大优化了机组的性能,使WD095微型燃机的性能处于同类机组的先进水平。
WD095机组重量约为1.5吨,尺寸大小为1500mm×
700mm×
800mm。
4.WD095微型燃机的运行与维护
可使用的燃料为天然气、石油伴生气、煤油和柴油等。
功率与尺寸重量比最小。
机组的同步电机无须专门维护,保证最大的价格性能比。
机组的高压设备保证机组作为电网的一部分在宽负载范围内安全的运行。
锅炉保证安装方便及需要的温度。
控制系统保证最佳的参数,可以实现遥控控制。
QD70燃气轮机
1.QD70燃机简介
为缓解电力供应紧张的局面,我国的许多地区准备兴建燃气轮机电站。
在中航一集团的主持下,沈阳航空发动机研究所联合沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司等单位,研发了QD70前输出双轴轻型燃机。
QD70机组的燃气发生器是在航空发动机的基础上改进设计而来的,因此QD70机组技术先进,增压比高、涡轮前温度高、部件效率高、可靠性好、寿命长、维护性好,其技术水平在同等功率的燃气轮机中,居于世界先进水平。
2002年10月,沈阳黎明公司在中原油田采油二厂开工建设QD70机组热电联产示范电站,该电站于
2003年7月28日顺利实现并网发电,交付商业运行。
该机组的成功交付,填补了我国在7MW轻型燃气轮机研制生产领域的空白。
QD-70机组由燃气发生器、动力涡轮、传动齿轮箱、交流发电机等组成。
2.1燃气发生器
QD70机组的燃气发生器主要由压气机、燃烧室、涡轮和空气冷却等其它辅助系统组成。
燃气发生器的轴流压气机共9级,级数比国外同等功率的所有先进燃机都少,压气机的每级叶片都应用了三维粘性设计技术,同时为防止机组喘振,压气机的前4排导向叶片均可调,这不仅有助于机组过渡态的稳定工作,还可改善低工况下机组的性能。
燃烧室为短环形燃烧室,具有结构设计紧凑,尺寸小,燃烧效率高,污染小,温升潜力大,燃料适应性强等优点,该燃烧室带有20只燃料喷嘴及2个点火器。
涡轮是单级高负荷涡轮,涡轮工作叶片是空心气冷精密铸造叶片并采用了撞击、对流、气膜三合一高效气冷设计,极大提高了工作叶片的使用寿命。
2.2动力涡轮
动力涡轮共2级,采用气动连接,工作叶片采用三维粘性设计以提高工作效率。
2.3减速齿轮箱
减速齿轮箱将动力涡轮转速由8300rpm,减至3000rpm以驱动发电机。
2.4交流发电机
发电机采用无刷励磁发电机,额定功率11375kW,功率因数0.8,输出电压10.5kV,频率50Hz,转速为3000rpm,采用封闭式循环空气冷却
3机组的辅助系统和配套设施
机组的润滑系统在机组启动、正常运行及停机过程中向燃气发生器和发电机、齿轮箱、动力涡轮的轴承、齿轮供给数量充足、温度和压力适当的清洁滑油,起到减少部件的摩损,带走部件产生的大量热量的作用。
第一部分是燃料调节系统,由快速断阀、电磁排空阀、燃料调节阀以及控制装置等组成。
第二部分是燃料供给部分,该系统上游接口为天然气压缩机出口,下游接口为燃气发生器燃料调节系统进口,由总阀、过滤器、自立式压力调节阀、排空阀、流量计、温度、压力、流量传感器和输气管等部件组成。
3.3进气过滤消音系统
3.3.2进气装置的结构
箱体内装有多个高效过滤元件和文氏管,固定在钢制支架上。
3.3.3排气系统
3.4水清洗系统
3.5二氧化碳灭火系统
该系统由热感式火灾探测器、二氧化碳气瓶控制阀、驱动钢瓶、控制柜、管道、喷头等组成。
3.6箱体通风和加热系统
箱装体内的燃机间和发电机间是封闭的,它的四壁和顶盖由隔热、消音材料制成。
机组运行中,为保证箱装体内温度不过高,需要进行通风冷却。
冬季机组停机运行时,为保证机组能随时启动,须保证箱装体内的温度不能低于5℃,低于该温度时自动加热系统投入工作以保证箱体内的温度。
3.7液压启动系统
该系统的功能:
一向燃气轮机提供起动动力。
二在水清洗时带转燃气发生器。
它由油箱、油泵,油泵组合件、电动机、油滤等部件组成。
3.8控制监测系统
机组的控制系统集中安装在一个箱装体内,控制机组的启动、带负荷、平稳运行、停机等过程同时在机组运行时连续监测机组的各项主要性能参数的变化,使运行人员能及时发现故障,及时处理,保证人员和设备的安全。
WP6G燃气轮机
1机组研制过程
70年代末沈阳黎明航空发动机集团公司开始进行航空发动机改型为工业燃气轮机的研制工作。
首先将航空发动机改装成以航空煤油为燃料的燃气发生器。
改进设计时,除对薄弱环节进行了结构改进外,还将其工作转速降为10730rpm,涡轮进口温度降为737℃。
机组的动力涡轮是重型结构的单级轴流式涡轮,它采用了热效率较高的760叶型,叶型效率在90%以上,工作寿命达10万小时。
1982年12月,首台WP6G简单循环燃气轮机发电机组开始安装调试,
1983年1月该机组作为备用电站正式投入运行。
在此基础上,黎明公司对WP6G机组的燃烧室、喷嘴、燃料供给和调节系统进行了研究,改进设计成以天然气为燃料的WP6G1燃气发生器。
1984年初,黎明燃气轮机成套工程公司成立,主要任务是承包燃气轮机成套工程。
1984年7月首台以天然气为燃料的WP6GIA燃气轮机热电联供机组在大庆油田调试成功并投入运行。
以后,黎明公司陆续向大庆、胜利、中原等油田提供了多台WP6G系列热电联供机组广泛用于发电、注水、机械驱动、蒸汽(热水)供应等领域。
1984年7月投产的WP6G1A与WP6G1相比,它的压比和流量有所提高,采用了环形燃烧室,改进了涡轮等高温部件的材料,提高了涡轮进口温度,使机组输出功率和效率均有提高。
从1984年起,又对燃气发生器各部件进行了较大的改进,使燃气发生器一次翻修寿命进一步延长。
燃气发生器和动力涡轮
燃气发生器主要由进气道、压气机、燃气室、高压涡轮等组成。
进气道轴向进气,进气口为铝合金拉伸件,连接段用铝合金铸造。
压气机共9级,轴流式,第6级设有放气带。
根据需要可设可调进口导流叶片。
各级转子叶片、轮盘和前后轴颈均为钢制。
设计转速10730rpm,空气流量44.7kg/s,压比6.67。
燃烧室是有10个头部的环形燃烧室,10个燃料喷嘴,2个点火器。
涡轮为2级轴流式。
动力涡轮:
1级轴流式。
转速6370rpm,涡轮叶片采用760叶型。
排气装置:
排气蜗壳和排气段由1Cr18Ni9Ti制成。
轴承:
燃气发生器前、后轴承为滚棒轴承,中轴承为滚珠轴承。
动力涡轮采用两个径向滑动轴承和一个带主副推力面的推力轴承。
起动机:
QF6型航空起动发电机。
控制系统:
上海汽轮机厂的616机液式控制系统,与起动监测保护系统组合使用,并配有全权限数字式电子系统。
QD168燃气轮机介绍
1QD168燃机简介
QD168燃气轮机组是沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司改进研制的轻型燃机,标准条件下最大输出功率16.8MW。
该机组具有结构简洁、技术先进、热效率高、可靠性好、稳定工作范围大、价格较低等突出优点,上述优点使本产品具有很强的市场竞争力,将广泛应用在管线输气、燃气发电、油田加压注水、制冷和船动力等领域。
QD168燃气轮机由燃气发生器、动力涡轮和空气冷却、润滑等辅助系统组成。
燃气发生器主要由压气机、燃烧室、涡轮等部分组成。
压气机分高压压气机和低压压气机两部分,低压压气机4级,高压压气机9级。
燃烧室为环形燃烧室,具有结构尺寸小,重量轻,燃烧效率高,污染小等优点,该燃烧室带有28个燃烧喷嘴及2个点火器。
动力涡轮3级。
减速齿轮箱的作用是将燃气轮机动力涡轮转速5300rpm,减至3000rpm以驱动发电机。
发电机采用无刷励磁发电机,转速为3000rpm,功率为20MW,功率因数0.8,输出电压10.5KV,频率50Hz。
3.1空气进气系统
该系统为燃气轮机正常工作提供干净空气。
该系统由气滤(共234个),过滤室,反吹装置,进气管道,消音器,稳压室,压差、温度测量元件,支撑架等部件组成。
系统的设计保证了最小的进气压力损失并满足空气过滤与隔音要求。
为适用于恶劣的沙漠环境,当压差达到76毫米水柱时,反吹装置自动清吹气滤,反吹气源来自站设压缩空气系统。
当气滤的压差超过100毫米水柱时,应急辅助进气门打开,以保证燃气轮机工作安全。
3.2排气系统
该系统包括动力涡轮排气蜗壳柔性部分后部的所有部件,用以保证燃气轮机排气的稳定流动。
排气系统由消音器、排气烟道、防雨帽罩和支撑架等组成。
3.3启动系统
该系统由液压启动马达、电磁控制阀、压力调节阀、过滤器、分离器、安全阀、测量仪表以及其它阀门、管路等组成。
其功能是通过带动高压压气机,实现吹扫通道、加速达到点火转速;
还可用于离线水清洗和冷却燃气轮机。
3.4站用压缩空气系统
该系统由两台13kW空压泵和电动机以及过滤器,干燥器,安全阀,压力表,电磁阀等组成。
其功能为向燃气轮机进气过滤器提供反吹气源、用作机组气动装置的气源及检修维护用气源。
3.5燃料供给和调节系统
该系统是向燃气发生器燃烧室供给一定压力、流量的经处理后的天然气燃料,以便起动燃机、加速或减速,在任意选定的载荷下工作和在功率范围内调节动力涡轮转速。
它由二大部分组成,第一部分是由快速切断电动阀、电磁排空阀、燃料调节阀以及控制装置等组成;
该部分是由燃机控制系统控制,是燃机控制系统的一部分,安装在燃气发生器燃料总管下方的平台上。
第二部分是由电动阀,自力式压力调节阀,排空阀以及其它阀门,流量计,过滤器,分液罐,压力、温度流量传感器和管系等组成的燃料供给部分;
为防止泄漏,燃料供给部分集中在一个撬装体上,利用膨胀螺栓固定在水泥基础上。
3.6燃机的润滑和冷却系统
该系统是给燃机各轴承和齿轮提供一定压力、温度、流量的润滑油。
它由三大部分组成,第一部分是由低压滑油泵、高压滑油泵、回油泵、油滤和离心通风器等组成,这些组件安装在燃气轮机的附件机匣上。
第二部分是由润滑油箱(内设有油气分离器,液位计,电加热器,液位传感器,电阻式温度计,液位开关,放油开关、加油油滤等)、溢流阀、滑油压力调节阀、温度控制阀、安全阀、双油滤、回油滤,各种仪表、金属屑磁性探测器以及其它各种阀门、管路、伸缩节等组成,以上各元部件安装在一个独立撬装体上,利用膨胀螺栓固定在水泥基础上。
第三部分是滑油冷却器,它由电动马达驱动的风扇来实现空冷。
设有两套风扇,正常情况一套工作、一套备用,一旦滑油温度超过规定时,两套风扇可同时工作。
3.7水清洗系统
燃气轮机长时间运行后,压气机叶片表面会由于空气中的杂质沉降而积垢,会使得压气机效率降低,燃料消耗量增加和机组功率下降。
这时就需要对压气机叶片进行清洗,去除污垢。
清洗方式有两种:
在线清洗和离线清洗。
一般采用离线清洗即停机后清洗。
该系统由清水箱、清洗剂箱、离心泵、电磁阀、过滤器等组成。
亦可用压缩空气作压力源,代替离心泵。
若输气站有多台机组,则整个站只需配一台活动式的清洗设备,将上述元器件安装在活动小车上。
清洗时将离心泵出口软管与进气喇叭口中的清洗总管接头连接,由液压启动马达带转高压压气机,即可对压气机进行清洗。
一般每年清洗2次,冬季、夏季各一次。
在线清洗即视情清洗,可在燃气轮机低工况下进行。
3.8电气系统
该系统由马达控制中心,电源柜、动力配电箱、蓄电池和充电机等组成。
交流电源从电源柜、动力配电箱输送到马达控制中心,再由马达控制中心将交流电输送给各种电机(如泵、风扇等),加热器,照明和控制系统等。
直流电源是输送给应急滑油泵,应急照明和控制系统等。
直流电源由碱性免维护蓄电池提供,由充电机为蓄电池充电。
3.9驱动装置
驱动装置选用QD168燃气轮机。
其燃气发生器为双转子。
分轴布置即燃气轮机和动力涡轮的轴彼此分开,气动联系。
燃机的各个单元体通过机匣安装边精密连接,通过螺栓连接组成刚性组件。
附件传动机匣由高压压气机转子驱动,附件传动机匣驱动主滑油泵和其它附件。
动力循环的连续性和燃机旋转特性使得燃机与其它类型的动力装置相比具有极多优点,如质量轻、维护量小等。
燃机通过压气机增压产生高压空气,在燃烧室中燃烧,由燃气发生器涡轮带动压气机。
循环参数的精心选择以及各个部分的空气动力学设计,使得机组的性能达到了一个较高的水平,在应用中表现出其性能可靠,使用寿命长等优势。
燃气发生器的燃烧室采用了低污染排放的燃烧室,可使氮的氧化物排放不大于40ppm,一氧化碳排放不大于80ppm。
燃气轮机由低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、附件传动机匣、动力涡轮和排气蜗壳等组成。
3.10液压操纵系统
液压操纵系统由液压泵,油滤及各种控制阀门等组成。
其功能是操纵燃气发生器可调叶片和燃料调节阀,它们组成一个单元体置于燃机平台上。
与燃机润滑系统共用一个油源。
3.11液压启动系统
该系统的功能是向燃气轮机提供起动动力和在水清洗时带转燃气发生器。
3.12CO2灭火装置
该装置是由CO2瓶,控制阀,各种检测探头,箱装体进,排气防火挡板控制柜,控制按钮,管道,喷头等组成。
其功能是用于燃机和压缩机灭火。
RO110燃机简介
1R0110燃机研制过程
R0110燃气轮机是国家科技部“十五”863计划能源领域燃气轮机重大专项,由黎明公司为承担单位,通过聘请国外专家,联合国内九家单位为联合体共同研制的,具有自主知识产权的重型燃气轮机。
按照与科技部签定的合同要求,R0110燃气轮机2003年完成设计,并由科技部组织评审,2004年完成部件制造,2005年完成制造厂总装,2006年完成试验电站72小时考核运行,由科技部组织验收。
目前设计工作已完成,设计评审正在准备中,同时从2004年下半年开始,工艺准备和原材料订货工作已陆续进行,并完成了主要原材料订货和大量工艺准备工作。
2设计特点
R0110燃气轮机使用寿命长,可靠性高,具有体积小、重量轻、启动快等特点,可带基本负荷和调峰负荷运行。
2.1可维护性
R0110燃机可整体吊装运输,维护方便,可在现场进行小修检查和拆开大修,可在现场更换火焰筒、喷嘴、透平叶片和压气机叶片,并可更换轴承等其它易损部件。
3机组主要部件
R0110燃气轮机成套装置由燃气发生器和辅助系统组成。
3.1燃气发生器
R0110燃气发生器由压气机、燃烧室和涡轮等部件组成,压气机共15级,压气机进口导流叶片可调,能起到防喘、调节功率的作用。
压气机的第5级、10级后分别装有放气阀门,在燃机启动和停机时打开放气,保证压气机稳定运行。
燃烧室为逆向环管式结构,可使用双燃料,共有20个火焰筒,采用预混燃烧,燃烧室中装有等离子点火系统。
为了达到低的氧化氮(NOx)排放量,燃烧室分成双区域,由三通联合燃料雾化器把气体或液体燃料送入火焰筒去。
涡轮共4级,涡轮转子为焊接结构,第
1、2级动叶为铸造冷却叶片,第
3、4级动叶为非冷却叶片,转子采用滑动轴承支承。
4辅助系统
R0110燃气轮机辅助系统包括:
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