1.2.2　西門子透平發(fā)電機組基本結(jié)構(gòu)

1.2.2.1　燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)

燃氣輪機主要由壓氣機、燃燒室和透平三大部件及五大支持系統(tǒng)組成。透平與壓氣機、負載的不同連接方式，使得燃氣輪機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上分成單軸、分軸、套軸、三軸等軸系結(jié)構(gòu)。燃氣輪機在發(fā)展過程中分輕型結(jié)構(gòu)和重型結(jié)構(gòu)，輕型結(jié)構(gòu)又分航改型和工業(yè)型結(jié)構(gòu)，潿州終端處理廠所使用的四臺S&S公司的Typhoon機型屬于工業(yè)型機組，現(xiàn)將其三大部件及五大支持系統(tǒng)介紹如下：

1.2.2.2　燃氣輪機的三大部件

（1）壓氣機

作為燃氣輪機的三大部件之一的壓氣機，其主要功用是提高工質(zhì)（氣體）的壓力。壓氣機性能的好壞是影響整個燃氣輪機性能的重要因素之一。壓氣機的主要型式是軸流式壓氣機，它由10級靜子和10轉(zhuǎn)子組成，其中前面四級靜子，設(shè)計為可轉(zhuǎn)式（又稱可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉），以匹配壓氣機的氣流容量，防止喘振和易于啟動。可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的級數(shù)由壓氣機的氣動設(shè)計而定，可為一級，也可為多級。壓氣機的出口安裝有擴壓器，壓縮空氣到達擴壓器時，流速降低，壓力升高，有利于進入燃燒室燃燒。機組運行一段時間后，壓氣機的葉片會受到空氣中的塵土和油霧的污染，性能下降，因此要根據(jù)機組狀態(tài)對壓氣機進行清洗。

（2）燃燒室

壓氣機出口的部分高壓氣經(jīng)擴壓器后進入燃燒室。燃燒室是燃料和空氣在內(nèi)連續(xù)不斷地混合、霧化、燃燒，把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的一個裝置，它由外殼、火焰管、旋流器、燃料噴嘴等組成。按其結(jié)構(gòu)型式的不同可分為環(huán)型、分管型、環(huán)管型、管頭環(huán)型、雙環(huán)腔型等。Typhoon機組采用的分管型燃燒室，在燃燒室的環(huán)型腔中均勻地布置著六個火焰管，每個火焰管上安裝有雙燃料（燃油/燃氣）噴嘴等。其中有一個火焰管上裝有可伸縮式點火器，點火時，此火焰管首先被點著，然后由聯(lián)焰管將火焰?zhèn)鬟f到其他火焰管，當點火成功后，點火器在火焰管內(nèi)氣壓的作用下縮回，防止高溫火焰的燒蝕，延長使用壽命。

（3）透平

燃氣輪機中的透平分成向心式、軸流式等。由于向心式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且單級功率有限又難以串接多級，所以實際使用時主要采用軸流式透平。與壓氣機類似，氣流在透平中流動的通道也是由靜葉片和動葉片交替排列而成的。雖然壓氣機和透平都是由動、靜葉片組成，但二者本質(zhì)上是不同的，壓氣機的動、靜葉片組成一個沿軸向逐漸收縮的通道，使空氣由外界吸入后逐級被壓縮，而透平動、靜葉組成一個沿軸向逐漸擴張的通道，使高壓、高溫燃氣在這個通道中逐級膨脹做功。由于透平的工作溫度比壓氣機的工作溫度要高得多，所以透平的結(jié)構(gòu)設(shè)計上在考慮冷卻、熱膨脹等問題上要作出特殊處理。一般來說，透平進口的幾級靜葉采用一定的冷卻，尤其是與燃燒室出口相連的首級透平靜葉。一般都在結(jié)構(gòu)設(shè)計上將壓氣機端某一組的出口引部分壓縮空氣到透平端冷卻氣，以冷卻透平葉片、輪盤等部件。

1.2.2.3　燃氣輪機的五大支持系統(tǒng)

燃氣輪機正常運行必須有五大支持系統(tǒng)：空氣系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。下面針對S&S公司Typhoon機組分別簡述如下：

（1）空氣系統(tǒng)

① 作用　為燃氣輪機運行提供清潔的冷卻、燃燒所需的空氣。

② 組成　空氣進口過濾器、差壓顯示儀表、差壓報警開關(guān)、差壓關(guān)停開關(guān)、消音器、壓氣機等部件。

③ 系統(tǒng)描述　空氣進入安裝在發(fā)電機上的空氣進口過濾器進行一級和二級過濾，得到的清潔的空氣經(jīng)消音器進入壓氣機進口。空氣被壓氣機壓縮，1/4的壓縮空氣用于燃燒，3/4的壓縮空氣用于冷卻。空氣進口過濾器上裝有一個差壓顯示儀表用于監(jiān)測過濾器的清潔程度，并設(shè)有一個報警開關(guān)和一個關(guān)停開關(guān)，如差壓顯示儀表值接近報警值或報警開關(guān)動作值，應(yīng)及時更換空氣進口過濾器。燃燒后的熱的廢氣由煙筒排出。

（2）啟動系統(tǒng)

① 作用　用經(jīng)啟動馬達壓縮的高壓潤滑油使液壓泵旋轉(zhuǎn)，從而帶動透平軸轉(zhuǎn)動。

② 組成　吸入口過濾器、液壓泵組（補充泵、液壓泵、補充泵過濾器）、液壓馬達、低壓回流過濾器、公用油箱等部件。

③ 系統(tǒng)描述　當系統(tǒng)接收到啟動信號時，交流啟動電機帶動液壓泵組工作，通過電磁閥改變斜盤傾斜的角度來控制進入液壓泵的流量，從而控制透平軸的不同轉(zhuǎn)速。液壓馬達通過齒輪箱帶動壓氣機-透平軸旋轉(zhuǎn)。當透平軸轉(zhuǎn)速達到10000r/min時，啟動泵與齒輪箱脫離。補充泵用于補充循環(huán)管線的液壓油損耗。

（3）潤滑系統(tǒng)

① 作用　主要對燃氣輪機、發(fā)電機各個軸承進行潤滑、冷卻，同時為可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉提供液壓伺服油。

② 組成　公用油箱、交流預(yù)/后潤滑油泵、直流應(yīng)急潤滑油泵、主潤滑油泵、空冷器、溫控閥、潤滑油雙聯(lián)濾器、潤滑油缸的空氣/油分離器。

③ 系統(tǒng)描述　當燃氣輪機正常運行時，潤滑油經(jīng)主潤滑泵，油溫由溫控閥來控制，如果大于49℃潤滑油全部經(jīng)空冷器，再經(jīng)一個雙聯(lián)過濾器進行過濾，最后分別冷卻和潤滑發(fā)電機驅(qū)動端和勵磁端軸承、齒輪箱、壓氣機軸承、透平軸承。交流預(yù)/后潤滑油泵在機組啟動期間進行預(yù)潤滑，正常停車和故障停車時進行后置潤滑。直流應(yīng)急潤滑油泵，只有當交流預(yù)/后潤滑油泵出故障時對透平端軸承進行潤滑和冷卻。

（4）燃料系統(tǒng)

① 作用　控制燃氣輪機所需的燃料，或切斷燃料關(guān)停燃氣輪機。

② 組成

a.燃氣系統(tǒng)　 一次關(guān)斷閥FSV-7248、二次關(guān)斷閥FSV-7204、放空閥SOV-7208、燃氣控制閥。

b.燃油系統(tǒng)　雙聯(lián)柴油過濾器、燃油泵、燃油控制閥、燃油三通關(guān)斷閥、三個清掃閥。

③ 系統(tǒng)描述

a.燃氣系統(tǒng)　已經(jīng)處理合格的天然氣進入燃氣輪機天然氣進口，經(jīng)一次關(guān)斷閥和二閥關(guān)斷閥，由FDAE來控制燃氣控制閥調(diào)節(jié)進氣量，分別進到六個燃氣噴嘴。當機組關(guān)停時先后關(guān)斷二次關(guān)斷閥和一次關(guān)斷閥，由放空閥將一次關(guān)斷閥和二次關(guān)斷閥之間的天然氣排空。

b.燃油系統(tǒng)　日用柴油經(jīng)增壓泵加壓后送到機撬邊，經(jīng)雙聯(lián)過濾器到燃油泵；由FDAE控制燃油閥進油量，經(jīng)三通關(guān)斷閥FCV-72188分別到輔助管匯和主管匯。

當機組關(guān)停時，將三通關(guān)斷閥FCV-72188切斷至燃油主回路，同時SOV-72191動作，儀表風(fēng)進入主、輔管匯，先進行正向清掃，然后FCV-72193和FCV-72192燃油清掃閥打開，進行逆向清掃，將殘留的燃油清掃到廢油池。

（5）控制系統(tǒng)

機組的控制盤有透平控制盤（TCP）和發(fā)電機控制盤（GCP）兩部分。TCP上由顯示終端、AB公司的PLC控制系統(tǒng)、振動監(jiān)測系統(tǒng)和透平機撬消防系統(tǒng)，分別控制透平發(fā)電機組的啟停時序，運轉(zhuǎn)時的各種溫度、壓力、振動等參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)控以及在透平發(fā)生火災(zāi)時關(guān)停機組、滅火等。GCP上有各種電氣儀表和開關(guān)，可監(jiān)控和調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓、電流、有功、無功及功率因數(shù)等參數(shù)以及機組的并車、斷開等。