燃机结构

9E燃机结构

一：燃机基础及支撑

4.1.1 燃机基础：

支撑燃机和进气室的基础为一长约9.15米的钢质框架结构，是由钢柱和钢板制造组成。燃机基础框架由两个纵向宽90厘米法兰式承重梁及三个十字横梁组成，以此作为燃机安装的垂直支撑基础，钢密封平板焊接在框架的底部。

在左侧的纵向承重梁和后端的十字支撑横梁之间，焊接了钢密封平板，为燃机的2＃瓦，3＃瓦和发电机轴瓦提供滑油的供油和回油。

在燃机基础的两侧，安装了起重用的吊耳和支撑及十字横梁。在基础的底部两侧，各有四个机械加工过的平垫，方便了现场基础的安装。在基础框架的上部，也提供了两个用于燃机后支撑安装的机械加工过的平垫。

4.1.2 透平支撑：

燃机在三个位置通过垂直支撑安装在基础之上，前支撑位于压气机前气缸的下半垂直法兰上；两个后支撑位于透平排气缸的左右两侧。

前支撑是一挠性钢板，通过螺栓和定位销在基础前十字横梁处与燃机基础相连，通过螺栓和定位销与压气机前气缸的前法兰连接，该支撑容许燃机轴向膨胀。

后支撑为刚性的，安装在基础框架左右两侧的机械加工平板上，向上与透平排气框架的左右相连，该腿式支撑容许燃机径向膨胀，但控制了机组的水平中心的轴向和垂直位置,以确保缸体的正确对中，与透平支撑腿配套的扁销使其保持横销位置不变。

在左右支撑腿德内壁和外壁之间是水套，水套内提供循环冷却水减小了该支撑的热膨胀，且有助于保持燃机与发电机之间的对中。

4.1.3 凹型销键和导向块：

机械加工过的扁销位于排气框架的下半部，扁销安装于焊接在透平基础后十字横梁德导向块内，扁销通过顶靠在其左右两侧的螺栓可靠地位于导向块内，此种扁销和导向块结构防止了透平热膨胀时容许轴向和径向移动所产生地横向和旋转移动。

二：进气设备

4.2.1进气系统：

燃机进气系统是一个接受，过滤和导引大气进入压气机入口的装置。该系统由滤器间，进气消音器，导气弯管和进气道组成。该设备装置在燃机的尾部，且跨越在燃机控制间或辅机间上方。

4.2.2进气滤室

进气滤室由滤筒组件和维护通道，人孔门等组成；我厂9E燃机的进去滤为带自脉冲清洗的锥式滤和筒式滤组件（共440组）；该滤芯的自清洗为反向脉冲的压缩空气来实现，由控制系统实现，分自动反吹清洗和手动反吹清洗两种方式。自动清洗为燃机进气滤压差升至55毫米水柱时进行，气滤压差降至45毫米水柱时停止；手动方式为根据滤芯运行情况或天气情况，随时可手动进行。

进气消音器用来消除或减弱由压气机运行时传来的高频噪音。进气弯头和过渡进气道是按声学原理连接在一起，以进一步帮助降躁。（9E燃机筒式进气系统不设防护拦网）。

三：轴流式压气机：

4.3.1慨述：

轴流式压气机部分由压气机转子和封闭的静子气缸组成，在气缸上安装着压气机的17级静叶，一级进气导向叶片（I.G.V)和两级排气导向叶叶片（E.G.V）.

在压气机内的空气，由一系列类似的动叶（转子）和静叶（静子）一级一级地压缩，从压气机抽取的压缩空气用于透平喷嘴（NOZZLE）和动叶（BUCKET）的冷却（AE-16,AE-17）,轴瓦的密封和三级护环的冷却来自（AE-5）,启动和停机时的防喘来自（AE-11),箱体外的马达驱动风机（88TK-1,2）用于透平缸体和排气框架的冷却。

一级可调静叶有助于限制起机过程中的空气流量和减小进气正冲角，防止压气机喘振和提高部分负荷时联合循环总体热效率。

4.3.2压气机转子：

压气机转子组件的组成：

（1）前短轴，在其之上安装着压气机的第一级动叶；

（2）15级动叶和轮盘组件（包括2－16级转子）；

（3）后短轴，在其之上安装着压气机的第17级动叶。

压气机的每级均是一个带有叶片的独立轮盘，各级轮盘通过沿圆周均匀分布的16根拉杆螺栓轴向连接在一起，各级轮盘通过位于轮盘中心附近凹凸槽径向定位，但轮缘处互不接触，留有气隙，冷却轮盘；扭距的传递是通过螺栓连接法兰的表面摩擦力完成的。各级轮盘和带短轴的轮盘部分的外圆周，都具有拉削的槽隙，动叶插入这些槽内并在槽的末端通过冲铆使动叶轴向固定。在组装压气机转子时，应精选轮盘的位置以减小转子的不平衡量，组装完成后，进行压气机转子的动平衡。

机械加工过的前短轴，提供了推力瓦的前后推力面，1＃轴瓦的轴颈，1＃轴瓦油封的密封面和压气机进口低压空气的密封。

4.3.3压气机静子：

4.3.3.1慨述：

压气机静子部分由四个主要组件组成：

（1）进气缸；

（2）压气机前机匣；

（3）压气机后机匣；

（4）压气机排气缸。

这些部分与透平的外壳相连，形成了环型气流通道的外壁，成为燃机的重要结构，为了达到动叶叶尖的最大气动效率，气缸内径保持在最小公差之内。动静间隙配合好。

4.3.3.2进气缸：

进气缸位于燃机的前端，其主要功能是将来自进气室的空气均匀导入压气机，同时进气缸还分别支撑1＃轴瓦，推力瓦组件，进口可转导叶位于进气缸的后端。

4.3.3.3压气机前机匣：

压气机前机匣包含压气机的第一级到第四级静叶。前支撑钢板的一端通过螺栓和定位销与压气机前机匣的前端法兰连接，支撑钢板的另一端通过螺栓和定位销与燃机基础相连。燃机前机匣装有用于燃机与基础分离的两个整体大起重吊耳。

4.3..3.4压气机后机匣：

压气机后机匣包括压气机第五级到第十级静叶。气缸上的抽气点容许第五级和第十一级压气机抽气，第五级抽气用于冷却和密封功能，而第十一级抽气则用于起机和停机过程中的压气机的防喘放气.

4.3.3.5压气机排气缸：

压气机排气缸包括压气机第十一级到第十七级静叶，二级排气导向叶片和排气扩压器。压气机的排气缸的功能是支撑静叶，支撑过渡段，为扩压器提供内壁和外壁，连接压气机和透平静子，此外还为2＃轴瓦组件提供了内支撑，通过支撑环为一级喷嘴提供密封。

压气机排气缸由两个缸组成，一个缸（外缸）是压气机机匣的延续，另一缸（内缸）是环绕压气机转子的内缸，两个缸通过径向支板连接。2＃瓦的支撑机构位于压气机排气内缸内，扩压器是由压气机排气缸外缸和内缸之间的圆锥形环形空间组成。

4.3.3.6压气机叶片：

压气机转子叶片是翼面型的，设计成以高叶顶速度来高效地压缩空气。锻造叶片通过轴向地燕尾形叶根安装于叶轮上，燕尾型叶根通过精加工保证每一叶片位于轮盘上的正确位置。

压气机静子叶片也是翼面型的，第一级到第八级叶片通过轴向的燕尾形叶根安装在叶片环的扇形块内，叶片环的扇形块安装在气缸的圆环形沟槽内且通过锁销定位，而第九级叶片到排气导向叶片则安装于单独的矩形块内，矩形块直接安装在气缸的圆形沟槽内,直接由锁销定位。

4.3.3.7压气机抽气：

慨述：燃机运行时，从轴流式压气机不同级的抽气用于：

（1）冷却高温运行的透平部件；

（2）密封燃机轴瓦；

（3）为气动阀提供操作气源；

（4）燃料喷嘴的雾化空气。

第五级抽气（AE-5): 抽气口位于压气机第4级排气后，第5级前，通过压气机上半缸和下半缸的外部连接管路传输，用于所有转子轴瓦的密封，少量部分用于透平三级护环的冷却。（上半缸两路抽气用于透平三级护环的冷却，下半缸两路抽气用于轴承密封）第十一级抽气（AE-11):来自抽气口位于压气机第10级排气后，第11级前(4路抽气管），仅用于燃机起机和停机过程中，防止压气机喘振的放气，燃机满速后及带负荷运行时，防喘放气阀关闭，以便有最大的轴输出功率.

第十七级抽气（AE-16）:来自17级的压气机抽气位于压气机第16级后，第17级前。该抽气径向流入第16级和第17级的叶轮间隙（压气机后短轴上带有通流槽的轮盘），然后流入转子的中心孔，此后流入透平，冷却透平的一，二级动叶和转子轮间。

压气机排气：从压气机排气的抽气用作液体燃料喷嘴的雾化空气，一级喷嘴叶片和固定环的冷却，二级喷嘴的冷却.

4.3.3.8水洗喷口：若压气机进口，喇叭口，进气导叶和前几级叶片的积垢是油性的和水溶性的，压气机应该用洗涤剂清洗油性积垢或用除盐水清洗水溶性积垢.

液体喷入压气机进口，整个压气机进气喇叭口内环上安装有：

（1）在压气机进口的喇叭口前壁上安装有8个插入式的，用于盘车方式清洗（离线）的喷嘴；

（2）16个在线清洗的喷嘴安装于：

—8个在压气机进口前壁上，

—8个在压气机进口后壁上.

水洗液由基础外的水洗撬体提供。

四：燃烧系统：

4.4.1 慨述：

燃烧系统是分管回流式的，组成燃烧系统的分管式火焰筒布置在压气机排气缸的外周围上，火焰筒插入固定在环形燃烧室的围带上的燃烧室缸体内，该系统也包括燃油喷嘴，火花塞点火系统，火焰探测器和联焰管。在燃烧室中，由燃料（气体，液体）于压气机排气混合燃烧后产生的燃气用于驱动透平。

来自压气机出口的高压空气（11BARG,360℃）首先包围在过渡段周围，然后进入包围14个火焰筒的环形空间，空气通过小孔，鱼磷孔冷却火焰筒内壁，控制燃烧过程和参冷燃烧后的高温燃气。供给每个燃烧室的燃料是通过燃油喷嘴喷雾，且燃料与燃烧室内一定量的燃烧空气混合后燃烧的。

4.4.2 燃烧室和过渡段：

轴流式压气机的排气在导流罩的导流下，沿火焰筒的外部从前端流入，部分空气通过火焰筒罩壳孔和漩流板进入火焰筒反应区。

反应区的高温燃气通过热渗透混合区后进入冷掺混区与掺冷空气混合。掺混区的测量孔容许适量的空气进入与燃气混合将燃气冷却到透平叶片材料所能承受的安全温度，沿火焰筒长度方向分布的环形槽，其上的鱼鳞冷却空气孔为冷却火焰筒内壁提供冷却空气气膜；过渡段将燃烧是将出口（过渡段进口）圆形排气过渡为燃机透平一级喷嘴入口扇形进气，其进出口截面积一致，过渡圆滑，保证最小的压力损失及过渡段的最小热冲击。

4.4.3 火花塞：

点火是通过分别安装在13＃，14＃火焰筒内的两个15000V可伸缩式（弹簧伸出，燃气压力压回）火花塞放电来实现的。点火时，一个或两个火花塞的火花使燃烧室点火，其他火焰筒通过布置在火焰筒的反应区域的联焰管点燃，随着转子转速和燃气压力的升高（约60％转速，CPD约1.1BARG),从而导致火花塞回缩，电极离开反应区，保护电极。

4.4.4 紫外线火焰探测器：

在燃机起机点火后及正常运行时，火焰的存在或消失信号传给控制系统是必要的。4个火焰探测器安装在4个不同的火焰筒内（4＃，5＃，10＃，11＃），探测器由一小充气管组成，充气管内有两个相离很近的电极，将引起气体的电离，这样就会产生一个脉冲电流和引起电源的放电。只要紫外线存在的话，电源就会连续不断地重复充电和放电过程。火焰地存在是由测量脉冲频率的电气模块确定。且将火焰的状态转换到燃机的控制系统。（每秒的脉冲数即频率高于64则认为该火焰筒着火，

在MARK-V上有显示：FD_INTENSE_1,2,3,4).点火失败“FAILURE TO FIRE”或火焰丢失“LOSS OF FLAME”在MARK_V显示屏上产生一个报警或跳闸信号。

4.4.5 联焰管：

14个火焰筒是通过联焰管相互联接的。这些联焰管能将内置火花塞的点火火焰筒内的火焰传到未点燃的火焰筒中。

4.4.6 燃油喷嘴（双燃料，带雾化空气的）

每一个火焰筒的端部都配置有燃油喷嘴，燃油喷嘴将等量的燃料喷入火焰筒。

液体燃料是在燃油喷嘴过渡件出口有高压空气雾化，然后进入燃烧区。

气体燃料被容许通过位于漩流器内边的测量孔直接进入每一火焰筒。漩流器的作用是使燃气产生漩流提高燃烧效果，使燃机达到无烟运行.天然气和燃油在双燃料设计的燃机中可以同时燃烧，每种燃料的百分比由运行人员和控制系统决定.

五：透平：

4.5.1 慨述：

三级透平部分是将压气机和燃烧部分产生的高温（轻油1124℃，重油1094℃）高压（11BARG)燃气的热能转换成机械能的部件。

9E燃机透平部分主要包括：

燃机转子，透平缸体，排气框架，排气扩压器，喷嘴及隔板，静态的护环和3＃轴瓦组件.

4.5.2 透平转子：

4.5.2.1 结构：

透平转子组件由前短轴，第一，二，三级透平轮盘及动叶，两级透平隔板和后短轴组成.中心的控制是由透平轮盘，隔板和短轴上配对的槽口获得的.透平转子部件由12根拉杆螺栓连接在一起.在转子组件动平衡时，为了获得最小不平衡量，在组装期间，应进行精选转子部件位

置的工作.透平前短轴从透平第一级轮盘一直延伸到压气机转子组件的后法兰，2＃轴瓦的轴颈就是该短轴的一部分.

后短轴将透平第三级轮盘与负荷联轴节相连，该短轴包含3＃轴瓦的轴颈.在透平第一级和第二级轮盘，第二级和第三级轮盘之间的隔板为各单独的轮盘提供轴向隔离，隔板表面含有冷却空气流道的径向槽，用于级间密封的迷宫式组件位于各级轮间隔板和二，三级喷嘴的隔板上.

4.5.2.2 动叶：

透平动叶从第一级到第三级的叶高是逐渐增加的。第一级，第二级动叶是由内部的冷却空气流冷却.冷却空气通过位于动叶的燕尾式叶根部所开的冷却空气孔流入每一动叶叶片的内部. 冷却空气通过一系列的径向冷却空气孔流出，排放到动叶叶尖的燃气通道中.

第三级动叶没有冷却空气孔.

第二级和第三级动叶叶顶上具有连接动叶与动叶之间的围带，有利于振动的消弱，安装的密封齿减少了叶顶的气流损失。

透平第三级动叶通过与透平转子轮盘上开口直通配合的，轴向进入，多梯级的燕尾形叶根和透平轮盘相连接，叶片通过叶柄与燕尾形叶根相连，这些叶柄使动叶/轮盘连接处，与高温燃气保持必要的有效间距，从而降低了燕尾形叶根的温度。燃机转子组件布置成在无需拆卸隔板，短轴组件的情况下能够更换动叶叶片，动叶经过精确的排序（编号），使得叶片的更换在无序转子组件重新平衡的情况下进行。

4.5.2.3 透平的冷却：

透平转子是通过一定流量的、相对低温（相对与热通道燃气）的压气机抽气来冷却的。压气机17级前的抽气通过转子中心孔，用于第一级和第二级动叶、第二级后和第三级前的转子轮间的冷却，这些抽气亦使透平轮盘、透平隔板和透平大轴保持接近压气机的排气温度，确保轮盘的使用寿命。第

一级前轮间是通过流过压气机转子后端的压气机排气空气来冷却的。第一级后端轮间和第二级前端轮间是由流过一级护环然后进入第二级喷嘴叶片的压气机排气来冷却的。第三级后端轮间是由冷却排气框架的冷却空气来冷却（88TK-1,2).

4.5.3 透平静子：

4.5.3.1 结构：

透平缸体和排气框架形成了9E燃机静子结构的主要部分。

透平喷嘴、复环和排气扩压器构成了转子部件的内部支撑。

4.5.3.2 透平缸体：

透平缸体控制了复环和喷嘴的轴向和径向位置，也就控制了透平动静之间的间隙和相互位置。这些间隙对于燃机的运行性能是至关重要的。

另外，透平缸体上还提供了动叶和喷嘴的涡电流探针孔（轮机温度测量等），喷嘴蠕变偏移孔和孔探孔。透平缸体是由两个马达驱动的外部冷却风机冷却的，风机的冷却空气引入到排气框架，在排放之前，这些冷却空气的一部分通过一系列轴向孔排放到透平轮机间。

4.5.3.3 喷嘴：

在透平部分，有三级静态喷嘴。在经过这些喷嘴时，因燃气的压力有较大的降低，所以在喷嘴的内径和外径处都有密封侧壁以防止能量损失。

第一级喷嘴由18个铸造的喷嘴扇形块组成，每个扇形块包含2个叶片，由压气机的排气冷却，在每个叶片内插一芯堵以提高冷却效果。扇形块的外缘包含在水平中分固定环内。固定环保持位于缸体的中心，且容许有由于温度变化产生的径向位移。扇形块的内缘部分插入在轴向安装固定于压气机排气缸内法兰内边上的支撑环内，该支撑环容许扇形块有径向的膨胀。

第二级喷嘴也是由压气机排气来冷却的，在每个叶片内插一芯堵以提高冷却效果.该级喷嘴由16个铸造的喷嘴扇形块组成，每组包含3个叶片，喷嘴扇形块由一级和二级复环固定并通过喷嘴处外缸的径向孔插入径向插入径向定位销定位成环形位置。

第三级喷嘴包含16个铸造的喷嘴扇形块，每组包含4个也片，三级喷嘴和二级喷嘴以相同的方式固定在透平的复环上。

4.5.3.4 喷嘴隔板：

连接在第二级喷嘴和第三级喷嘴扇形块内径上的是喷嘴隔板。喷嘴隔板防止了喷嘴内侧和透平转子之间的空气泄漏，高、低型的迷宫式密封齿机械加工在隔板的内径上，它们与透平转子上相反的密封齿配对。为了保持低的级间损失，静止部件（隔板和喷嘴）和转子之间保持最小的间隙是必要的，这样能提高透平的膨胀效率。

4.5.3.5 复环：

透平动叶叶尖直接在叫做复环的静态圆环型扇形块上转动。复环的基本作用是提供圆筒形表面以降低动叶叶尖泄漏，透平复环的第二个作用是在高温燃气和温度比较低的缸体之间提供高温隔热。通过完成这些功能，缸体的冷却负荷急剧减小，缸体的直径得到了控制，缸体得圆度得以保持，也确保了透平间隙。复环扇形块通过缸体上得径向定位销保持圆环形位置，复环扇形块之间得接口是通过相互连接得凸槽和凹槽密封的。

4.5.3.6 排气框架：

排气框架与透平缸的后法兰是由螺栓连接的。在结构上，排气框架是由通过径向支板相互连接的一个外缸和一个内缸组成。3＃轴瓦由排气框架的内缸支撑。排气扩压器位于排气框架的内缸和外缸之间。来自透平的第三级排气进入排气扩压器后因为扩压流速降低，而压力提高。在排气扩压器的出口，导向叶片使排器径向导入排气室。排气框架是由箱体外的马达驱动的风机提供的冷却空气的一部分来冷却，在冷却排气框架外缸后一部分流入透平缸，其余的流向径向支板，然后这股冷却空气进入排气

框架内缸后部分流进三级后端轮间的空间内、部分流过排气框架内缸后通过负荷箱间排放到大气中。

六：轴瓦：

4.6.1 慨述：

9E燃机包含三个用于支撑燃机转子的主轴颈轴瓦，燃机亦包括保持转子—静子轴向位置的推力轴瓦，这些轴瓦组件位于三个轴承箱内：一个位于进口，一个位于压气机排气缸，还有一个位于排气框架。所有的轴瓦是由滑油系统供给的滑油润滑的，滑油流入各支路进入每一轴承箱的入口。

4.6.1.1 轴瓦型式：

1＃轴颈轴瓦：椭圆式；

推力轴瓦：斜垫自找中式（自调整）；

副推力轴瓦：斜垫式；

2＃轴颈轴瓦：椭圆式；

3＃轴颈轴瓦：斜垫式。

4.6.2 1＃轴瓦：

1＃轴瓦组件位于进气缸组件的中心，包括3个轴瓦:1）主推力瓦；2）副推力瓦；3）轴颈轴瓦。此外还包括油浮动密封环、迷宫式密封和安装轴瓦部件的轴承箱，这些部件和轴承箱

用止动销键固定防止转动，轴承箱是一个单独的铸件。

1＃轴瓦组件由进气缸的内缸支撑在其中心线上，该支撑包括水平凸缘和底部中心线上的轴向键。在不用拆卸进气缸上半缸的情况下，轴承箱的上半部可以拆卸用于轴承的检查。轴承组件的下半瓦支撑压气机转子的前短轴。

在轴承箱两端的迷宫式密封是由压气机第5级的抽气加压密封的（约1.0BARG).

在推力轴瓦腔前端的浮动密封环和双迷宫式密封是用于获取润滑油和限制空气进入腔室中。后端的迷宫式密封是避免滑油泄漏入压气机。

4.6.3 2#轴瓦：

2＃轴瓦组件由压气机排气缸的内缸支撑在其中心线上，该支撑包括水平凸缘和底部中心线上的轴向键，容许由于温差所产生的相对移动同时轴瓦仍位于压气机排气缸中心。轴承组件的下半瓦支撑透平转子的前轮轴。该组件还包括轴承箱两端的三各迷宫式密封。2＃轴瓦位于压气机和透平之间的一个加压密封空间内。空气通过轴承箱两端的迷宫式的密封密封外测的泄漏，在其他两个密封之间的空间是由压气机第5级抽气密封的，从两侧来的空气流入与轴承箱顶部相连的管道，然后排放到机组外面。

排污处放气管与滑油箱相连。中间的迷宫式密封防止热空气泄漏域滑油混合，热空气与冷空气的混合物通过与轴承箱顶部相连的外部管道排放到机组外。

4.6.4 3＃轴瓦：

3＃轴瓦组件位于透平轴后端的排气框架组件中心内。该轴瓦由一个斜垫式轴瓦、5个迷宫式密封和一个轴承箱组成。单独的垫块组装起来以便在轴瓦表面和每一垫块之间形成收敛通道，这些收敛通道在垫块的下面形成高压油膜，在轴瓦表面产生平衡载荷或吸附效应，吸附作用有助于保持油的稳定。因为这些垫块是

点支撑的，所以它们在两个方向上能自由运动，这样使得它们能够容忍两个方向的偏差和一定倾斜角度的轴不对中。

斜垫式轴承由两个主要部件组成：垫块和固定环。固定环用于定位和支撑垫块。轴瓦是水平中分的，包括垫块支撑销、调整垫片。供油孔板和回油密封。支撑销和调整垫片传送在垫块表面产生的载荷和用于设定轴瓦的间隙。一防转销使轴瓦定位在其轴承箱内，用于防止轴瓦随轴一起转动。

4.6.5 润滑：

三个燃机主轴瓦是由容积为12500L的润滑油箱提供的滑油压力润滑的。滑油供油管线，在实际中是与作为保护措施的滑滑油回油管通道内部运行的。该过程参考双路管线，它的基本原理是：在管线泄漏时，滑油不会损失或喷洒在附近的设备上，这样消除了潜在的安全隐患。

当滑油进入轴承箱的入口时，滑油流入轴承周围的环形空间，然后从环形空间滑油流进轴瓦水平面的机械加工槽，最后流进轴瓦表面。迷宫式密封防止滑油流体沿透平轴泄漏。

4.6.6 油封：

燃机轴表面的滑油通过三个轴承箱的油封防止随轴离心飞出。这些迷宫式密封和油封（齿式）组装在轴瓦组件的两端，对于轴瓦组件，滑油的控制是需要的。在燃机轴上机械加工出光滑的表面，组装密封，以便在滑油和密封及轴之间存在很小的间隙，油封设计成两排密封，在其之间是环形空间，加压的密封空气容许进入这些环形空间，从而防止了润滑油沿轴蔓延扩散。这些空气的部分随滑油进入滑油箱，然后通过油气分离系统排出。