1.2.2　西门子透平发电机组基本结构

1.2.2.1　燃气轮机的基本结构

燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件及五大支持系统组成。透平与压气机、负载的不同连接方式，使得燃气轮机在结构设计上分成单轴、分轴、套轴、三轴等轴系结构。燃气轮机在发展过程中分轻型结构和重型结构，轻型结构又分航改型和工业型结构，涠州终端处理厂所使用的四台S&S公司的Typhoon机型属于工业型机组，现将其三大部件及五大支持系统介绍如下：

1.2.2.2　燃气轮机的三大部件

（1）压气机

作为燃气轮机的三大部件之一的压气机，其主要功用是提高工质（气体）的压力。压气机性能的好坏是影响整个燃气轮机性能的重要因素之一。压气机的主要型式是轴流式压气机，它由10级静子和10转子组成，其中前面四级静子，设计为可转式（又称可转导叶），以匹配压气机的气流容量，防止喘振和易于启动。可转导叶的级数由压气机的气动设计而定，可为一级，也可为多级。压气机的出口安装有扩压器，压缩空气到达扩压器时，流速降低，压力升高，有利于进入燃烧室燃烧。机组运行一段时间后，压气机的叶片会受到空气中的尘土和油雾的污染，性能下降，因此要根据机组状态对压气机进行清洗。

（2）燃烧室

压气机出口的部分高压气经扩压器后进入燃烧室。燃烧室是燃料和空气在内连续不断地混合、雾化、燃烧，把化学能转换为热能的一个装置，它由外壳、火焰管、旋流器、燃料喷嘴等组成。按其结构型式的不同可分为环型、分管型、环管型、管头环型、双环腔型等。Typhoon机组采用的分管型燃烧室，在燃烧室的环型腔中均匀地布置着六个火焰管，每个火焰管上安装有双燃料（燃油/燃气）喷嘴等。其中有一个火焰管上装有可伸缩式点火器，点火时，此火焰管首先被点着，然后由联焰管将火焰传递到其他火焰管，当点火成功后，点火器在火焰管内气压的作用下缩回，防止高温火焰的烧蚀，延长使用寿命。

（3）透平

燃气轮机中的透平分成向心式、轴流式等。由于向心式结构复杂，而且单级功率有限又难以串接多级，所以实际使用时主要采用轴流式透平。与压气机类似，气流在透平中流动的通道也是由静叶片和动叶片交替排列而成的。虽然压气机和透平都是由动、静叶片组成，但二者本质上是不同的，压气机的动、静叶片组成一个沿轴向逐渐收缩的通道，使空气由外界吸入后逐级被压缩，而透平动、静叶组成一个沿轴向逐渐扩张的通道，使高压、高温燃气在这个通道中逐级膨胀做功。由于透平的工作温度比压气机的工作温度要高得多，所以透平的结构设计上在考虑冷却、热膨胀等问题上要作出特殊处理。一般来说，透平进口的几级静叶采用一定的冷却，尤其是与燃烧室出口相连的首级透平静叶。一般都在结构设计上将压气机端某一组的出口引部分压缩空气到透平端冷却气，以冷却透平叶片、轮盘等部件。

1.2.2.3　燃气轮机的五大支持系统

燃气轮机正常运行必须有五大支持系统：空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系统、控制系统。下面针对S&S公司Typhoon机组分别简述如下：

（1）空气系统

① 作用　为燃气轮机运行提供清洁的冷却、燃烧所需的空气。

② 组成　空气进口过滤器、差压显示仪表、差压报警开关、差压关停开关、消音器、压气机等部件。

③ 系统描述　空气进入安装在发电机上的空气进口过滤器进行一级和二级过滤，得到的清洁的空气经消音器进入压气机进口。空气被压气机压缩，1/4的压缩空气用于燃烧，3/4的压缩空气用于冷却。空气进口过滤器上装有一个差压显示仪表用于监测过滤器的清洁程度，并设有一个报警开关和一个关停开关，如差压显示仪表值接近报警值或报警开关动作值，应及时更换空气进口过滤器。燃烧后的热的废气由烟筒排出。

（2）启动系统

① 作用　用经启动马达压缩的高压润滑油使液压泵旋转，从而带动透平轴转动。

② 组成　吸入口过滤器、液压泵组（补充泵、液压泵、补充泵过滤器）、液压马达、低压回流过滤器、公用油箱等部件。

③ 系统描述　当系统接收到启动信号时，交流启动电机带动液压泵组工作，通过电磁阀改变斜盘倾斜的角度来控制进入液压泵的流量，从而控制透平轴的不同转速。液压马达通过齿轮箱带动压气机-透平轴旋转。当透平轴转速达到10000r/min时，启动泵与齿轮箱脱离。补充泵用于补充循环管线的液压油损耗。

（3）润滑系统

① 作用　主要对燃气轮机、发电机各个轴承进行润滑、冷却，同时为可转导叶提供液压伺服油。

② 组成　公用油箱、交流预/后润滑油泵、直流应急润滑油泵、主润滑油泵、空冷器、温控阀、润滑油双联滤器、润滑油缸的空气/油分离器。

③ 系统描述　当燃气轮机正常运行时，润滑油经主润滑泵，油温由温控阀来控制，如果大于49℃润滑油全部经空冷器，再经一个双联过滤器进行过滤，最后分别冷却和润滑发电机驱动端和励磁端轴承、齿轮箱、压气机轴承、透平轴承。交流预/后润滑油泵在机组启动期间进行预润滑，正常停车和故障停车时进行后置润滑。直流应急润滑油泵，只有当交流预/后润滑油泵出故障时对透平端轴承进行润滑和冷却。

（4）燃料系统

① 作用　控制燃气轮机所需的燃料，或切断燃料关停燃气轮机。

② 组成

a.燃气系统　 一次关断阀FSV-7248、二次关断阀FSV-7204、放空阀SOV-7208、燃气控制阀。

b.燃油系统　双联柴油过滤器、燃油泵、燃油控制阀、燃油三通关断阀、三个清扫阀。

③ 系统描述

a.燃气系统　已经处理合格的天然气进入燃气轮机天然气进口，经一次关断阀和二阀关断阀，由FDAE来控制燃气控制阀调节进气量，分别进到六个燃气喷嘴。当机组关停时先后关断二次关断阀和一次关断阀，由放空阀将一次关断阀和二次关断阀之间的天然气排空。

b.燃油系统　日用柴油经增压泵加压后送到机撬边，经双联过滤器到燃油泵；由FDAE控制燃油阀进油量，经三通关断阀FCV-72188分别到辅助管汇和主管汇。

当机组关停时，将三通关断阀FCV-72188切断至燃油主回路，同时SOV-72191动作，仪表风进入主、辅管汇，先进行正向清扫，然后FCV-72193和FCV-72192燃油清扫阀打开，进行逆向清扫，将残留的燃油清扫到废油池。

（5）控制系统

机组的控制盘有透平控制盘（TCP）和发电机控制盘（GCP）两部分。TCP上由显示终端、AB公司的PLC控制系统、振动监测系统和透平机撬消防系统，分别控制透平发电机组的启停时序，运转时的各种温度、压力、振动等参数和状态监控以及在透平发生火灾时关停机组、灭火等。GCP上有各种电气仪表和开关，可监控和调节发电机的电压、电流、有功、无功及功率因数等参数以及机组的并车、断开等。