【正文】 MS9E9F燃機(jī)本體結(jié)構(gòu)及主要系統(tǒng)介紹 一、概述 GE公司的工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)是于 40年代后期，在 TG180飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。第一臺(tái)型號(hào)稱為 MS300功率為 4800hp的工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)于 1984年制成，用作機(jī)車的牽引動(dòng)力，此后，功率增至 5000hp，被用于天然氣管線的增壓。 1955年為了滿足市場(chǎng)的需要，設(shè)計(jì)了新的壓氣機(jī)，發(fā)展了 MS5001和 MS5002機(jī)組，其功率為 2萬(wàn)多千瓦。 1970年左右，在 MS5001機(jī)組的基礎(chǔ)上，發(fā)展成功率為 47260kw、頻率 60hz的 MS7001A型機(jī)組。在該機(jī)組的基礎(chǔ)上于 1975年發(fā)展成功率為 85200kw、 50hz的MS9001B型機(jī)組，并于 1978年發(fā)展了功率為 75000kw、 60hz的 MS7001E型機(jī)組，進(jìn)而于 1979年發(fā)展成功率為 31050kw、 50hz的 MS6001A型機(jī)組；于1980年發(fā)展成功率為 36730kw、 50hz的 MS6001B型和功率為 105600kw、50hz的 MS9001E型機(jī)組。 1985年則由 MS7001E型機(jī)組發(fā)展成功率為80080kw、 60hz的 MS7001EA型機(jī)組，并由 MS7001E演化成為功率達(dá)147210kw、 60hz的 MS7001F型機(jī)組。此后，在該機(jī)組的基礎(chǔ)上于 1992年發(fā)展成功率為 211070kw、 50hz的 MS9001F型機(jī)組和功率為 158090kw、60hz的 MS7001FA型機(jī)組。并于 1994年派生成功率為 222023kw、 50hz的MS9001FA型機(jī)組，于 1995年派生出功率為 70140kw的 MS6001FA型機(jī)組。其發(fā)展過(guò)程見(jiàn)下圖所示。 二、 MS9001E型機(jī)組 以南山電廠 9E機(jī)組為例 ， 本公司 “ 以大代小 ” 項(xiàng)目的燃機(jī)是 GE公司生產(chǎn)的 9E系列 9171E型燃?xì)廨啓C(jī) 。 由一個(gè)額定功率為 1000KW的啟動(dòng)馬達(dá) ，一個(gè) 17級(jí)的軸流式壓氣機(jī) 、 一個(gè)由 14個(gè)燃燒室組成的燃燒系統(tǒng) 、 一個(gè) 3級(jí)透平轉(zhuǎn)子組成 。 軸流式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和透平轉(zhuǎn)子由法蘭連接 ， 并有 3個(gè)支撐軸承 。 燃機(jī)的發(fā)電機(jī)是空冷 、 三相 、 二極 、 3000rpm轉(zhuǎn)速 、 50HZ頻率的交流電 、 實(shí)心鑄鐵轉(zhuǎn)子的同步發(fā)電機(jī) 。 發(fā)電機(jī)在基本負(fù)荷下運(yùn)行的輸出功率為 120MW。 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)為帶有旋轉(zhuǎn)二極管的交流勵(lì)磁機(jī) 。 為無(wú)刷勵(lì)磁 。 該機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： （ 1） 整體式單軸結(jié)構(gòu)型式 ， 即壓氣機(jī) 、 燃燒室和燃?xì)馔钙?， 包括壓氣機(jī)進(jìn)氣機(jī)閘和燃?xì)馔钙降呐艢鈹U(kuò)壓機(jī)閘 ， 彼此連接成為一個(gè)整體安裝在同一個(gè)底座上 。 一些輔助設(shè)備 ， 諸如潤(rùn)滑油系統(tǒng) 、 冷卻水系統(tǒng) 、 燃料系統(tǒng) 、 啟動(dòng)系統(tǒng) 、 傳動(dòng)齒輪箱等也都安裝在底座上 。 這樣可以節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)的安裝時(shí)間和機(jī)組設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)用 。 （ 2） 在燃?xì)馔钙絺?cè)的熱端輸出功率 ， 這樣有利于減小壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的傳扭負(fù)載 ， 但不利于排氣擴(kuò)壓機(jī)閘與余熱鍋爐的聯(lián)結(jié) 。 （ 3） 采用三個(gè)軸承的支撐方案 ， 這是由于轉(zhuǎn)子剛性不夠好的緣故 。 這種支撐雖能改善轉(zhuǎn)子剛性 ， 可以使壓氣機(jī)后幾級(jí)的徑向間隙減小 ， 略能提高壓氣機(jī)的效率 ， 但是多了一個(gè)軸承將使機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化 ， 特別是對(duì)三個(gè)軸承的同心度要求很高 ， 否則會(huì)因軸承之間同心度的偏差而影響轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 。 （ 4）壓氣機(jī)由進(jìn)氣機(jī)閘、氣缸、靜葉、轉(zhuǎn)子、動(dòng)葉、氣封和排氣擴(kuò)壓缸等部件組成，壓氣機(jī)有 17級(jí)，為了防止啟動(dòng)過(guò)程中壓氣機(jī)發(fā)生喘振，壓氣機(jī)的進(jìn)口裝有可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，并在第 4級(jí)和第 10級(jí)靜葉后設(shè)置防喘放氣口。當(dāng)機(jī)組用于聯(lián)合循環(huán)時(shí)，進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉可以在特定的負(fù)荷范圍內(nèi)，確保透平前的燃?xì)鉁囟群愣ú蛔?，有利于改善機(jī)組的部分負(fù)荷效率。 （ 5） 燃燒室采用分管逆流式布置 ， 共有 14個(gè) 。 這樣能縮短整臺(tái)機(jī)組的軸向長(zhǎng)度 ， 改善轉(zhuǎn)子的剛性 ， 并使燃燒室能夠作全尺寸 、 全參數(shù)的調(diào)整試驗(yàn) 。 每個(gè)燃燒室分別配置單燃料噴嘴或雙燃料噴嘴 ， 可燃用天然氣 、 輕油及重油 。 4個(gè)紫外線式火焰探測(cè)器 ， 11燃燒室上各一個(gè) 。 兩個(gè)電極高壓火花塞 ， 1 14燃燒室各一個(gè) 。 三、 MS9001FA 型機(jī)組 MS9001FA單軸重型燃?xì)廨啓C(jī) ， 50HZ（ 3000RPM） ， 由 MS7001FA發(fā)展而來(lái) ， 簡(jiǎn)單循環(huán)的功率為 ， 在 ISO和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣 、 排氣損耗及以天然氣為燃料的條件下聯(lián)合循環(huán)額定功率為 。 采用 DLN（ Dry Low NOx） 18個(gè)燃燒室的燃燒系統(tǒng) ， 并采取冷端輸出功率 ， 這一特性顯著改善了壓氣機(jī)負(fù)載對(duì)中控制 ， 允許熱端軸向排氣 ， 優(yōu)化了聯(lián)合循環(huán)電站布局 ， 減少了流阻損失 。 用于單軸聯(lián)合循環(huán) ， 蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)一剛性聯(lián)軸器聯(lián)結(jié) ， 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也是通過(guò)聯(lián)軸器與蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子末端聯(lián)結(jié) 。 整個(gè)驅(qū)動(dòng)端的軸向?qū)χ杏晌挥谌細(xì)廨啓C(jī)中的推力軸承維持 。 燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)氣缸之間的拉桿用來(lái)保持定子部分的對(duì)中 。 該機(jī)組也是整體式單軸結(jié)構(gòu)形式 ， 與 9E型燃?xì)廨啓C(jī)基本上相似 ， 但也有以下一些區(qū)別： （ 1） 在改善整個(gè)轉(zhuǎn)子的剛性以后 ， 改為兩個(gè)軸承的支承方案 ， 兩個(gè)軸承分別位于壓氣機(jī)和燃?xì)馔钙睫D(zhuǎn)子兩端 ， 這樣可以使燃?xì)廨啓C(jī)總體結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單 。 （ 2） 改為在壓氣機(jī)側(cè)冷端輸出功率 ， 這樣在聯(lián)合循環(huán)時(shí) ， 可以使燃?xì)馔钙降呐艢鈹U(kuò)壓器直接與余熱鍋爐相聯(lián) ， 有利于減少流阻損失 ， 并改善機(jī)組布局關(guān)系 。 但是 ， 這必將增大壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)扭負(fù)載 ， 因此必須對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)扭參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 ， 即加大壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子拉桿的預(yù)緊力 ， 并將拉桿數(shù)量增為 18。 （ 3） 壓氣機(jī)級(jí)數(shù)增為 18級(jí) ， 防喘放氣口改到第 9級(jí)和第 13級(jí)后 ， 壓比由 ， 空氣流量由 。 壓氣機(jī)的靜葉和動(dòng)葉均采用 C450和 403+C6不銹鋼制造 ， 前幾級(jí)葉片還噴涂 GECC1號(hào)防腐涂層 。 （ 4） 燃燒室改用干式預(yù)混低污染排放型結(jié)構(gòu)式 。 配置 18個(gè) DLN火焰筒 。4個(gè)紫外線式火焰探測(cè)器 ， 1 1 1 18燃燒室上各一個(gè) 。 兩個(gè)電極高壓火花塞 ， 3燃燒室各一個(gè) 。 每個(gè)火焰筒配有 5個(gè)噴嘴 ， 可燃用天然氣 ， 輕油 。 不能燒重油 。 隨著燃?xì)馔钙角皽氐倪M(jìn)一步提高 ， 燃燒室出口燃?xì)膺^(guò)渡段的冷卻必須加強(qiáng) 。 為此 ， 在 FA型機(jī)組專門設(shè)計(jì)了一種有沖擊冷卻效果的燃?xì)膺^(guò)渡段結(jié)果 。 該燃?xì)膺^(guò)渡段是雙殼體型式的 ， 內(nèi)過(guò)渡段被一個(gè)形狀相同的 、鉆有許多小孔的外套包圍著 ， 從壓氣機(jī)流來(lái)的壓縮空氣可以通過(guò)這些小孔 ， 形成射流去沖擊冷卻內(nèi)過(guò)渡段 。 并且內(nèi)過(guò)渡段內(nèi)表面噴涂有耐熱涂層 ， 這樣可以使金屬的溫度梯度減至最小 。 (5)葉片的改進(jìn) 。 為了提高燃?xì)馔钙降那皽?， 目前采用的主要措施有三：1） 改善透平葉片的冷卻結(jié)構(gòu) ， 并適當(dāng)增大冷卻空氣流量； 2） 采用具有熱屏障效應(yīng)的陶瓷涂層 ， 以降低高溫燃?xì)鈱?duì)葉片的傳熱效應(yīng) 。 以上兩項(xiàng)措施能確保第一級(jí)葉片的溫度低于 900℃ ； 3） 采用耐高溫的合金材料制造葉片 。 見(jiàn)圖所示 PG9351(FA)型機(jī)組采用的動(dòng)葉冷卻結(jié)構(gòu) 。 以第一級(jí)動(dòng)葉為例 ， 它除了有對(duì)流冷卻外 ， 在頭部還有沖擊冷卻 ， 并在型面多處有氣膜冷卻 。 為了強(qiáng)化出氣邊的冷卻結(jié)果 ， 在冷卻流道內(nèi)還鑄有多排針狀的肋條 。 （ 6） 利用發(fā)電機(jī)作為啟動(dòng)馬達(dá) ， 為此需要配置一套變頻設(shè)備 。 （ 7） PG9351(FA)型聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)電站的布置圖如圖所示。 四、主要系統(tǒng)介紹 霧化空氣系統(tǒng) （ 1） MS9001E 霧化空氣系統(tǒng)的目的是將燃油滴分裂成非常小的微滴 。 這些變成微滴的燃油可以快速 、 完全地燃燒 。 這種方式僅在燃燒室的噴嘴出口處完成 ，為達(dá)到此目的 ， 燃油在噴出燃油噴嘴后與霧化空氣噴射器噴出的氣流相混合 。 不同的燃油被霧化成不同性能的燃油滴 。 燃油粘度增加 ， 霧化的難度也增加 。 霧化空氣是從燃機(jī)壓氣機(jī)抽取 ， 先進(jìn)入空氣預(yù)冷器 ， 然后進(jìn)入霧化空氣壓縮機(jī) 。 主霧化空氣壓縮機(jī)是離心式的 ， 由輔助齒輪箱驅(qū)動(dòng) 。 輔助壓縮機(jī)由交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng) ， 在燃機(jī)啟 、 停過(guò)程中提供給機(jī)組霧化空氣 。 系統(tǒng)設(shè)備：