1.2.2　西門子透平發電機組基本結構

1.2.2.1　燃氣輪機的基本結構

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，使得燃氣輪機在結構設計上分成單軸、分軸、套軸、三軸等軸系結構。燃氣輪機在發展過程中分輕型結構和重型結構，輕型結構又分航改型和工業型結構，潿州終端處理廠所使用的四臺S&S公司的Typhoon機型屬于工業型機組，現將其三大部件及五大支持系統介紹如下：

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（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轉子組成，其中前面四級靜子，設計為可轉式（又稱可轉導葉），以匹配壓氣機的氣流容量，防止喘振和易于啟動。可轉導葉的級數由壓氣機的氣動設計而定，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，因此要根據機組狀態對壓氣機進行清洗。

（2）燃燒室

壓氣機出口的部分高壓氣經擴壓器后進入燃燒室。燃燒室是燃料和空氣在內連續不斷地混合、霧化、燃燒，把化學能轉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。按其結構型式的不同可分為環型、分管型、環管型、管頭環型、雙環腔型等。Typhoon機組采用的分管型燃燒室，在燃燒室的環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，然后由聯焰管將火焰傳遞到其他火焰管，當點火成功后，點火器在火焰管內氣壓的作用下縮回，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。由于向心式結構復雜，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，所以透平的結構設計上在考慮冷卻、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。一般都在結構設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

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

（1）空氣系統

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、差壓關停開關、消音器、壓氣機等部件。

③ 系統描述　空氣進入安裝在發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測過濾器的清潔程度，并設有一個報警開關和一個關停開關，如差壓顯示儀表值接近報警值或報警開關動作值，應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

① 作用　用經啟動馬達壓縮的高壓潤滑油使液壓泵旋轉，從而帶動透平軸轉動。

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 系統描述　當系統接收到啟動信號時，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速。液壓馬達通過齒輪箱帶動壓氣機-透平軸旋轉。當透平軸轉速達到10000r/min時，啟動泵與齒輪箱脫離。補充泵用于補充循環管線的液壓油損耗。

（3）潤滑系統

① 作用　主要對燃氣輪機、發電機各個軸承進行潤滑、冷卻，同時為可轉導葉提供液壓伺服油。

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

③ 系統描述　當燃氣輪機正常運行時，潤滑油經主潤滑泵，油溫由溫控閥來控制，如果大于49℃潤滑油全部經空冷器，再經一個雙聯過濾器進行過濾，最后分別冷卻和潤滑發電機驅動端和勵磁端軸承、齒輪箱、壓氣機軸承、透平軸承。交流預/后潤滑油泵在機組啟動期間進行預潤滑，正常停車和故障停車時進行后置潤滑。直流應急潤滑油泵，只有當交流預/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

① 作用　控制燃氣輪機所需的燃料，或切斷燃料關停燃氣輪機。

② 組成

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

b.燃油系統　雙聯柴油過濾器、燃油泵、燃油控制閥、燃油三通關斷閥、三個清掃閥。

③ 系統描述

a.燃氣系統　已經處理合格的天然氣進入燃氣輪機天然氣進口，經一次關斷閥和二閥關斷閥，由FDAE來控制燃氣控制閥調節進氣量，分別進到六個燃氣噴嘴。當機組關停時先后關斷二次關斷閥和一次關斷閥，由放空閥將一次關斷閥和二次關斷閥之間的天然氣排空。

b.燃油系統　日用柴油經增壓泵加壓后送到機撬邊，經雙聯過濾器到燃油泵；由FDAE控制燃油閥進油量，經三通關斷閥FCV-72188分別到輔助管匯和主管匯。

當機組關停時，將三通關斷閥FCV-72188切斷至燃油主回路，同時SOV-72191動作，儀表風進入主、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

機組的控制盤有透平控制盤（TCP）和發電機控制盤（GCP）兩部分。TCP上由顯示終端、AB公司的PLC控制系統、振動監測系統和透平機撬消防系統，分別控制透平發電機組的啟停時序，運轉時的各種溫度、壓力、振動等參數和狀態監控以及在透平發生火災時關停機組、滅火等。GCP上有各種電氣儀表和開關，可監控和調節發電機的電壓、電流、有功、無功及功率因數等參數以及機組的并車、斷開等。