燃機(jī)的研發(fā)歷程.docx

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1、9FA燃機(jī)的研發(fā)歷程美國GE公司于二十世紀(jì)八十年代中期投入了大量資金，進(jìn)行F型燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)研制，主要是將飛機(jī)發(fā)動機(jī)的先進(jìn)技術(shù)和部件移植到工業(yè)和發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)上，從而使其性能大幅度提高。GE公司于1987年制成了首臺60Hz的MS7001F型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，輸出功率135.7MW，發(fā)電效率32.8%。接著，GE公司與GECAlsthom公司聯(lián)合開發(fā)，通過MS7001F型燃?xì)廨啓C(jī)的?；糯?，?；禂?shù)1.2，制成了50Hz的MS9001F型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，輸出功率212.2MW，發(fā)電效率34.1%。其燃?xì)廨啓C(jī)的所有部件，除軸承和燃燒室以外

2、，都是按1.2的比例進(jìn)行?；糯?。第一臺MS9001F型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組于1991年8月在美國南卡羅萊納州的格林維爾（Greenville）廠制造成功并滿意地運(yùn)行。接著，GE公司又將其MS7001FA型燃?xì)廨啓C(jī)?；s小，?；?/3，于1995年末研制成70MW等級的MS6001FA型燃?xì)廨啓C(jī)，通過齒輪箱減速，用于50Hz/60Hz發(fā)電。GE公司還與其意大利的伙伴新庇隆公司聯(lián)合開發(fā)了50Hz的9EC型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組結(jié)合了9E燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計和9F型燃?xì)廨啓C(jī)的透平段技術(shù)，使9E型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的性能有了較大幅度的提高。燒天然氣時，

3、9EC型機(jī)組的額定功率達(dá)169MW，發(fā)電效率35%，首臺9EC型發(fā)電機(jī)組于1996年秋天制成。9F型燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)和性能1．9FA型燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)該機(jī)組為典型的單軸結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的9E型燃?xì)廨啓C(jī)相比較，省去了一個中間軸承，三支承變成了雙支承。動力輸出由透平排氣端（熱端）改變?yōu)閴簹鈾C(jī)進(jìn)氣端（冷端）。透平改變?yōu)檩S向排氣，有利于與余熱鍋爐的連接。其控制系統(tǒng)應(yīng)用GE公司的SpeedtronicMKV，有三冗余度，由3臺計算機(jī)分擔(dān)燃?xì)廨啓C(jī)的控制職能，三冗余的計算機(jī)或傳感器之一發(fā)生故障時，內(nèi)部的表決邏輯將透平控制重新定向于兩臺能工作的計算機(jī)和傳感器，因

4、而有較高的可靠性。其輔機(jī)安裝在分開的底盤上，也有一定的冗余度。9FA型燃?xì)廨啓C(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)、性能和材料的情況如下：壓氣機(jī)：18級軸流式，壓比15.4∶1，空氣質(zhì)量流量645kg/s。頭兩級為跨音速級，帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉，用于調(diào)節(jié)透平的排氣溫度，提高運(yùn)行效率。第9級和第13級開有排氣口，以配合起動過程。其轉(zhuǎn)子是由單個葉輪用多根IN738合金鋼軸向拉桿連接成的剛性轉(zhuǎn)子，末級葉輪上附有一向心式透平槽道，將壓縮空氣引入中心孔，用于透平段的冷卻。轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速20%。燃燒室：有18個逆流管環(huán)形燃燒室，直徑350mm，每個燃燒室有6個燃

5、料噴嘴，共108個燃料噴嘴?？蔁烊粴狻⒄麴s油和中熱值氣體燃料。兩只高能點(diǎn)火器分裝在兩個燃燒室上點(diǎn)火，各燃燒室之間用聯(lián)餡管聯(lián)餡。可以注蒸汽或注水抑NOx的形成，或應(yīng)用干式低NOx（DLN）燃燒室。9FA采用的DLN-2.6燃燒室主要由火焰筒、過濾段、導(dǎo)流襯套、帽罩、噴嘴、端蓋、前外殼和后外殼等部件構(gòu)成。其中，端蓋、噴嘴、前外殼和帽罩又形成了一個可以單獨(dú)拆卸的頭部組件。壓縮空氣由壓氣機(jī)的排氣缸流出，首先對過濾段形成沖擊冷卻，再逆流向前，流過火焰筒與導(dǎo)流襯套之間的環(huán)形空間，流向燃燒室頭部。其中，有少量空氣用于冷卻帽罩，其余空氣經(jīng)噴嘴上的旋流器

6、進(jìn)入頭部的預(yù)混區(qū)，與由燃料噴管噴出的燃料氣進(jìn)行預(yù)混合，燃料/空氣混合物由預(yù)混區(qū)經(jīng)帽罩流入火焰筒，被置于2個上部燃燒室上的高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃，火焰附著在噴嘴尖端與帽罩形成的平面上，并被火焰筒包容，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過渡段進(jìn)入透平第一級噴嘴環(huán)。各燃燒室之間用聯(lián)焰管連接，未安裝點(diǎn)火器的燃燒室靠聯(lián)焰管聯(lián)焰而著火。每個燃燒室外的頭部均布置了6個預(yù)混噴嘴，其中5個噴嘴均布于四周，稱為外圍噴嘴。但在其中央增加了一個噴嘴。這樣，當(dāng)周圍的5個燃燒器的燃料/空氣比維持高于其貧著火極限時，可以使中央燃燒器的燃料/空氣比低于周圍的貧著火極限，同樣可以保持火焰的穩(wěn)定。由于增加

7、了中央燃燒器，使總?cè)剂?空氣比可以比均勻地供燃料的燃燒器減到更低的數(shù)值，從而使總預(yù)混空氣量增加了6%，因而，降低了燃燒區(qū)的火焰溫度，減少了熱NOx的產(chǎn)生量。透平：為3級軸流式，應(yīng)用壓氣機(jī)的排氣冷卻。第1、2級動葉應(yīng)用空氣內(nèi)冷，并采用真空等離子噴涂保護(hù)涂層。第3級動葉不冷卻，但應(yīng)用堆積涂層保護(hù)。第1級動葉無圍帶，第2、3級動葉應(yīng)用整體的乙形圍帶。3級靜葉都應(yīng)用空氣內(nèi)冷，第1、2級靜葉設(shè)計成2葉片塊結(jié)構(gòu)，應(yīng)用真空等離子噴涂合金保護(hù)涂層。第3級靜葉設(shè)計成三葉片塊結(jié)構(gòu)，應(yīng)用堆積涂層保護(hù)。軸承：由拉桿組裝的整體轉(zhuǎn)子支承在兩個可傾瓦支持軸承上，軸向推

8、力由雙銷軸推力瓦軸承自行平衡。排氣：排氣缸應(yīng)用加長的軸向擴(kuò)壓器，減小了排氣速度。降低了排氣損失。材料和涂層：壓氣機(jī)的1～9級動葉和靜葉以及進(jìn)口導(dǎo)葉的材料為C-450（Custom450），這是