一种燃气-蒸汽联合循环发电系统

摘要

本申请提供了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，针对SGT6-5000F燃气轮机联合循环发电进行了余热锅炉和汽轮发电机等主辅机的配套重新设计，新的集成系统构成的燃气蒸汽联合循环，不仅解决了与SGT6-5000F燃气轮机的配套问题，也解决了发电系统工作在60Hz电网频率下的问题。

权利要求

1.一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，所述系统将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电，其特征在于：所述燃气轮机工作在60Hz电网频率下；

所述余热锅炉由进口烟道、包含受热面模块和钢架护板的锅炉本体、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒、除氧器、管道、平台扶梯以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器组成；余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成；

燃气轮机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出；沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元；

所述汽轮机为高中压合缸结构，高中压转子与低压转子之间、低压转子与发电机转子之间均通过刚性联轴器相连，低压转子后端设置盘车装置；

所述余热锅炉产生的蒸汽进入置于该汽轮机两侧两个悬吊支承的高压主汽调节联合阀，由两个调节阀流出，经过2根高压导汽管进入汽轮机高压缸，蒸汽在流过7个压力级后，由外缸下部两侧排汽管进入再热器；再热后的蒸汽流入机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各1个中压调节阀流出，经过2根中压导汽管由汽缸中部下半进入汽轮机中压缸；进入中压汽轮机的蒸汽再经过7个压力级后，从中压缸上部2个排汽口排出，经连通管分别进入低压缸中部；经过正反向各4级压力级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下汇合排入安装在低压缸下部的凝汽器；来自再热器的低压补汽管道设置在中压缸的下部，低压补汽进来后与中压缸的排汽汇合并充分混合后一起由连通管进入低压缸；

所述发电机由汽轮机驱动，转速为3600r/min，是全封闭静态励磁空冷发电机；发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立、密闭；

定子绕组为直接空冷，发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构，空气冷却器安装在基础上，由定子机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分，转子采取直接冷却形式，转子两端穿过端盖。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

余热锅炉本体出口和出口烟道及烟囱之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀装置采用软性膨胀节。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

余热锅炉采用内保温结构，最内层为不锈钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层总厚度为150-250毫米的轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述高中压转子为整锻无中心孔转子，转子上带有供现场动平衡用的螺栓孔，可以满足现场不揭缸进行转子动平衡。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

高中压汽缸是合金铸件，外缸下半两端铸有猫爪，猫爪与中分面齐平，分别搭在前箱和后箱上，当受热状况改变时，可保持汽缸自由的收缩和膨胀；在外缸两端分别装有“H”形的推拉杆分别与前箱和后箱相连，同时使汽缸可根据温度的变化拉推汽缸和轴承箱、并沿前箱底和抬板间的滑键自由收缩和膨胀。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽轮机还包括：

叶片，采用自带围带、整圈连接的结构，末级叶片采用骨型自带冠结构，最大程度地减小围带的离心力，同时采用间隙装配，使叶片在运行时，通过扭转恢复，使叶片形成整圈。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽轮机还包括：

给汽轮机、发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑及冷却用油的润滑油系统，该润滑油系统包含有油箱、滑油过滤器、机械主油泵、一台交流电动主油泵、一台直流事故油泵、两台并列冷油器、排烟装置、溢油阀、润滑油管路、油位指示器、电加热器设备及元件。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置组成。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述定子机座为整体焊接式，定子机座由基座地脚支撑；

所述定子铁心由扇形硅钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型，定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内；

定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。

说明书

一种燃气-蒸汽联合循环发电系统

技术领域

[0001] 本申请涉及火力发电技术，特别是涉及一种燃气-蒸汽联合循环发电系统。

背景技术

[0002] 燃气-蒸汽联合循环发电系统就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。其常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。

[0003] 其中，燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。

[0004] 不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30～40兆瓦以上的几乎全部用于发电。

[0005] SGT6-5000F是西门子公司生产的60Hz燃气轮机，不适合在50Hz电网频率的国家使用。这些中国制造的转动机械设备通常只适用于50Hz频率，因此60Hz燃气轮机与50Hz转动机械设备和电气设备不能配套使用。

[0006] 因此，目前需要解决的问题是：如何使这些转动机械设备和电气设备与60Hz燃气轮机配套使用。

发明内容

[0007] 本申请提供了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，以解决转动机械设备和电气设备与60Hz燃气轮机配套使用的问题。

[0008] 为了解决上述问题，本申请公开了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，所述系统将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电：

[0009] 所述燃气轮机为60Hz；

[0010] 所述余热锅炉由进口烟道、包含受热面模块和钢架护板的锅炉本体、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒、除氧器、管道、平台扶梯以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器组成；余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成；

[0011] 燃气轮机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出；沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元；

[0012] 所述汽轮机为高中压合缸结构，高中压转子与低压转子之间、低压转子与发电机转子之间均通过刚性联轴器相连，低压转子后端设置盘车装置；

[0013] 所述余热锅炉产生的蒸汽进入置于该汽轮机两侧两个悬吊支承的高压主汽调节联合阀，由两个调节阀流出，经过2根高压导汽管进入汽轮机高压缸，蒸汽在流过7个压力级后，由外缸下部两侧排汽管进入再热器；再热后的蒸汽流入机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各1个中压调节阀流出，经过2根中压导汽管由汽缸中部下半进入汽轮机中压缸；进入中压汽轮机的蒸汽再经过7个压力级后，从中压缸上部2个排汽口排出，经连通管分别进入低压缸中部；经过正反向各4级压力级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下汇合排入安装在低压缸下部的凝汽器；来自再热器的低压补汽管道设置在中压缸的下部，低压补汽进来后与中压缸的排汽汇合并充分混合后一起由连通管进入低压缸；

[0014] 所述发电机由汽轮机驱动，转速为3600r/min，是全封闭静态励磁空冷发电机；发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立、密闭；定子绕组为直接空冷，发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构，空气冷却器安装在基础上，由定子机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分，转子采取直接冷却形式，转子两端穿过端盖。

[0015] 优选地，所述系统还包括：余热锅炉本体出口和出口烟道及烟囱之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀装置采用软性膨胀节。

[0016] 优选地，余热锅炉采用内保温结构，最内层为不锈钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层总厚度为150-250毫米的轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。

[0017] 优选地，所述高中压转子为整锻无中心孔转子，转子上带有供现场动平衡用的螺栓孔，可以满足现场不揭缸进行转子动平衡。

[0018] 优选地，高中压汽缸是合金铸件，外缸下半两端铸有猫爪，猫爪与中分面齐平，分别搭在前箱和后箱上，当受热状况改变时，可保持汽缸自由的收缩和膨胀；在外缸两端分别装有“H”形的推拉杆分别与前箱和后箱相连，同时使汽缸可根据温度的变化拉推汽缸和轴承箱、并沿前箱底和抬板间的滑键自由收缩和膨胀。

[0019] 优选地，所述汽轮机还包括：叶片，采用自带围带、整圈连接的结构，末级叶片采用骨型自带冠结构，最大程度地减小围带的离心力，同时采用间隙装配，使叶片在运行时，通过扭转恢复，使叶片形成整圈。

[0020] 优选地，所述汽轮机还包括：给汽轮机、发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑及冷却用油的润滑油系统，该润滑油系统包含有油箱、滑油过滤器、机械主油泵、一台交流电动主油泵、一台直流事故油泵、两台并列冷油器、排烟装置、溢油阀、润滑油管路、油位指示器、电加热器等设备及元件。

[0021] 优选地，所述盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置组成。

[0022] 优选地，所述定子机座为整体焊接式，定子机座由基座地脚支撑；所述定子铁心由扇形硅钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖。

[0023] 优选地，定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型，定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内；定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。

[0024] 与现有技术相比，本申请包括以下优点：

[0025] 本申请针对SGT6-5000F燃气轮机联合循环发电进行了余热锅炉和汽轮发电机等主辅机的配套重新设计，新的集成系统构成的燃气蒸汽联合循环，不仅解决了与SGT6-5000F燃气轮机的配套问题，也解决了发电系统工作在60Hz电网频率下的问题。

附图说明

[0026] 图1是本申请实施例中完整的燃气-蒸汽联合循环发电系统图；

[0027] 图2是本申请实施例中汽轮机的结构图。

具体实施方式

[0028] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

[0029] 本申请重新设计了余热锅炉系统、汽轮发电机系统、主变压器等电气系统，构成了完整的与SGT6-5000F燃气轮机配套的60Hz的联合循环发电系统。

[0030] 由于SGT6-5000F燃气轮机出口烟气参数与通常同规模的50Hz燃气轮机不同，因此，要针对新的烟气参数，设计余热锅炉。

[0031] 对于50Hz的汽轮机和发电机在，通常工作在3000rpm转速。在60Hz电网频率下，需要新设计3600rpm转速的汽轮机和发电机，而且要与余热锅炉生产的蒸汽的参数配套。

[0032] 燃气-蒸汽联合循环发电系统还有很多辅机，其电动机同样要采用适用于60Hz电源的。原来用于50Hz电源条件的辅机设备，如：泵与风机等全部要进行性能修正。

[0033] 上述主要创新设计，构成新的燃气-蒸汽联合循环发电系统。为了让整个联合循环在特定的环境条件下，取得最佳的效率和良好的技术经济性，蒸汽的主要参数通过优化计算来确定。

[0034] 图1是完整的燃气-蒸汽联合循环发电系统图。

[0035] 燃气-蒸汽联合循环发电系统就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。

[0036] 1、余热锅炉

[0037] 余热锅炉为三压带除氧器、卧式、无补燃、紧身封闭、自然循环。余热锅炉与SGT6-5000F型燃气轮机相匹配，是燃气-蒸汽联合循环发电系统的主机之一。所述余热锅炉适用于以轻柴油和天然气为设计燃料的燃气轮机排气条件，其主要优点有：

[0038] 1)采用优化的标准设计，模块化结构，布置合理，性能先进，高效节能。

[0039] 2)适应燃机频繁起停要求，调峰能力强，启动快捷。

[0040] 3)采用自然循环方式，水循环经过程序计算，安全可靠，系统简洁，运行操作方便可靠。

[0041] 4)采用高效传热元件——开齿螺旋鳍片管，解决了小温差、大流量、低阻力传热困难的问题。

[0042] 5)采用全疏水结构，锅炉疏排水方便，彻底。

[0043] 6)锅炉采用单排框架结构，全悬吊形式，受力均匀，热膨胀自由，密封性能好。

[0044] 7)采用内保温的冷护板形式，散热小，热膨胀量小。

[0045] 8)锅炉受热面及烟道、护板在考虑现场安装条件的基础上，尽量加大模块化程度，工艺精良，安装方便，周期短。

[0046] 9)锅炉受热面除高压锅热器外均采用错列布置，可以在规定的烟气压降范围内提供最优化的热交换。

[0047] 10)优化选择各受热面内工质压降，工质沿锅炉宽度方向流速分布均匀。

[0048] 所述余热锅炉设置紧身密封，按室内布置设计。余热锅炉为正压运行，各区段烟通道系统均能承受燃机正常运行的排气压力及冲击力。

[0049] 余热锅炉主要由进口烟道、锅炉本体(受热面模块和钢架护板)、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒及除氧器、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器等辅机组成。余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。

[0050] 燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出。沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元。

[0051] 高压给水泵均为100％容量两台，一用一备。同时配置了相应的阀门、仪表、流量测量装置、过滤器、最小流量装置及再循环管路等。锅炉给水的调节和控制由给水泵和给水操纵台实现，给水操纵台主路设电动关断阀，旁路设30％调节阀；另外还配置了相应的阀门和仪表。高压给水操纵台布置在高压省煤器前，减温水从给水操纵台前引出至高压过热器减温器。给水加热器出口布置再循环回路，配置一台再循环泵，并配置了相应的阀门、仪表、过滤器等。

[0052] 高、中、低压锅筒上装有加药管，定期排污管、连续排污管，紧急放水管等，在主蒸汽管道、再热蒸汽管道、锅筒排污管、给水等处设置取样装置。锅筒连续排污、紧急放水、蒸发器的定期排污、过热器和蒸发器的疏放水管等均纳入排污疏水系统；各加药点的加药管引至加药装置，各取样点的取样管引至取样台。

[0053] 高、中、低压锅筒上设置了安全阀，就地水位计，水位平衡容器，电接点液位计，排气，压力表等管座。安全阀排汽管均引至消音器。

[0054] 进口烟道，出口烟道及烟囱均采用钢制壳体。进口烟道为内保温的冷护板结构，内侧装有能自由膨胀的不锈钢内衬板，壳体与内衬之间夹装保温材料。来自燃机的排气通过进口烟道，流经锅炉本体后经出口烟道、烟囱排入大气。

[0055] 余热锅炉本体出口和出口烟道及烟囱之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀节采用软性膨胀节，这种膨胀节具有三向补偿和吸收热膨胀推力的性能，具有吸收膨胀量大，并能降低噪声、隔震、结构简单、体轻等特点。

[0056] 为了最大限度减少散热损失，避免壳体直接与高温烟气接触并使其热膨胀量减少，锅炉采用内保温结构，即最内层为不锈(碳)钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层(总厚度约为150-250毫米)轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。这种结构具有散热少，热膨胀量小，外形美观等特点。

[0057] 2、汽轮机

[0058] 汽轮机型式：三压、再热、冲动、凝汽式联合循环用汽轮机。

[0059] 所述汽轮机的参数如下表1所示：

[0060]

[0061]

[0062] 表1

[0063] 所述汽轮机的结构如图2所示。

[0064] 2.1蒸汽流程

[0065] 机组新蒸汽进入置于该机两侧两个悬吊支承的高压主汽调节联合阀，由两个调节阀流出，经过2根高压导汽管进入汽轮机高压缸，蒸汽在流过7个压力级后，由外缸下部两侧排汽管进入HRSG再热器。再热后的蒸汽流入机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各1个中压调节阀流出，经过2根中压导汽管由汽缸中部下半进入汽轮机中压缸。进入中压汽轮机的蒸汽再经过7个压力级后，从中压缸上部2个排汽口排出，经连通管分别进入低压缸中部。经过正反向各4级压力级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下汇合排入安装在低压缸下部的凝汽器。

[0066] 来自HRSG的低压补汽管道设置在中压缸的下部，低压补汽进来后与中压缸的排汽汇合并充分混合后一起由连通管进入低压缸。

[0067] 2.2汽轮机主机结构特点

[0068] 汽轮机为高中压合缸结构，高中压转子为整锻无中心孔转子，转子上带有供现场动平衡用的螺栓孔，可以满足现场不揭缸进行转子动平衡。高中压转子前端设有机械式主油泵(也可以取消机械式主油泵、而采用纯电动主油泵)、超速保护探头、危急遮断器，推力轴承等。

[0069] 高中压转子与低压转子之间、低压转子与发电机转子之间均通过刚性联轴器相连，低压转子后端设置盘车装置。

[0070] 高中压汽缸是合金铸件，外缸下半两端铸有猫爪，猫爪与中分面齐平，分别搭在前箱和后箱上，当受热状况改变时，可以保持汽缸自由的收缩和膨胀。在外缸两端分别装有“H”形的推拉杆分别与前箱和后箱相连，同时使汽缸可根据温度的变化拉推汽缸和轴承箱、并沿前箱底和抬板间的滑键自由收缩和膨胀。

[0071] 中低压间的连通管为2根DN900的管道分别自中压排汽缸上部引出、再由低压缸上部进入。

[0072] 高压主汽调节阀布置在运转层以下，中压联合阀布置在前轴承箱两侧，中压联合阀的位置可以根据需要向两侧移动，使中压阀热端管道避开发电机本体及出线。

[0073] 2.3叶片

[0074] 叶片是汽轮机最主要的元件之一，对叶片的要求是不仅要有良好的气动性能，还必须具备足够的安全性。叶片的工作条件比较恶劣，既有运行在高温高压蒸汽中、也有运行在湿蒸汽中，要受到离心力、蒸汽弯应力、叶片振动交变应力等多种因素的影响，工作在湿蒸汽区域中的叶片，还要受到微小水滴和化学腐蚀的影响，叶片设计的任务就是解决好经济性和安全性的问题。

[0075] 自上世纪90年代以来全三维技术的推广应用，更使得气动设计技术取得了长足进步，技术更先进、效率更高的各种叶片越来越多地应用到各个机组中。

[0076] 从围带结构上来看：目前的叶片普遍采用了自带围带、整圈连接的结构，末级叶片采用国际先进的骨型自带冠结构，最大程度地减小围带的离心力，同时采用间隙装配，使叶片在运行时，通过扭转恢复，使叶片形成整圈。

[0077] 从拉筋结构上来看：拉筋在长叶片设计中常会采用，用来调整叶片的频率和降低叶片的动应力，目前已采用国际先进的自带凸台拉筋，更大的增加了叶片的刚性，减小叶片的动应力，同时克服了早期拉筋孔处应力集中的问题。

[0078] 从叶根形式上来看：叶片的叶根形式有单倒T、双倒T、叉型、枞树型、菌型，单到T通常用在叶片较短的动叶片上，双倒T常用在中等长度的动叶片上，200MW以上机组目前大都采用承载能力很强的枞树型叶根和菌型叶根，保证动叶片的安全性。

[0079] 从气动性能上来看：应用成熟的三元流技术进行流场设计。先进的设计技术结合了现代设计理论，通过有效控制叶片的气道形状、降低激波强度、控制流量和速度矢量沿叶高的分布，锐化出汽边形状，最大程度地减少叶片的功角损失、尾迹损失和二次流损失、进一步减薄附面层厚度、改善蒸汽流动、提高膨胀效率，大大增加叶片的经济性。

[0080] 末级858mm动叶片是适用于60Hz的250MW～350MW超临界机组末级叶片，设计中应用了最新的三元流技术设计，其静叶采用后加载叶型、复合弯扭成型，动叶采用先进的跨音速叶型，动叶沿叶高反扭，进一步改善参数沿叶高的分布，大幅度地减少径向和端部二次流损失，型线速度沿叶高分布合理，激波损失很小。1029mm叶片的根部反动度达到35％，十分有利于汽轮机变工况和抽汽状态运行，提高了低负荷运行能力和安全性，能够很好地改善机组调峰性能，同时可以降低导叶汽封的漏汽损失。

[0081] 858mm动叶片是一只性能优良的末级长叶片。它曾经被用于60Hz的300MW等级机组上。它采用了自带围带、凸台拉金连接结构，叶片通过扭转恢复形成整圈连接，强度振动性能好，可通过围带之间、凸台拉金之间的摩擦阻力来减少叶片的动应力。在厂内进行过动频率测试试验。该叶片变工况性能很好，能满足机组负荷快速增减的需要，叶片根部的反动度设计值大于25％，在小负荷时其根部不出现脱流现象。

[0082] 2.4润滑油系统

[0083] 润滑油系统的作用是给汽轮机、发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑及冷却用油。该系统有油箱、滑油过滤器、机械主油泵、一台交流电动主油泵(也可以采用纯电动主油泵的形式，如果是这样就设两台交流电动主油泵、没有机械主油泵)，一台直流事故油泵、两台并列冷油器、排烟装置、溢油阀、润滑油管路、油位指示器、电加热器等设备及元件。

[0084] 油箱为组合式油箱，油箱上装有一台(或两台)交流电动主油泵，一台直流事故油泵，一个油位指示器、两支油位开关、4支电加热器等。

[0085] 润滑油系统由机械主油泵供油，电动主油泵备用(或一台电动主油泵供油，另一台电动主油泵备用)，机械主油泵由转子直接驱动，电动主油泵是立式离心泵，装在油箱盖板上，电机采用防爆交流电机，泵出口压力为0.35MPa(g)，供油量为4900L/min转速为2950r/min，运行中一旦润滑油压降低到整定值0.076-0.08MPa(g)，将通过压力开关自动起动另一台备用主油泵。

[0086] 系统中还有一台直流事故油泵，它是在两台主油泵同时故障或交流电失电时为机组提供润滑油，使机组安全停运。直流事故油泵为立式离心泵，装在油箱盖板上，泵出口压力为0.35MPa(g)，流量为4900L/min，转速为3600r/min。

[0087] 纯电动泵方案时，两台主油泵的电机在电路上内部联锁，也对油系统提供了另外的保护，当一台油泵的电机失电时，另一台自动起动。两台泵出口管路上的止回阀提供了在某泵运行时将另一台泵加以隔离，以便检修方便。

[0088] 系统中备有两台冷油器，正常运行时一运一备。两台冷油器之间由六通阀相联，阀用于两冷油器之间的选择与切换，冷油器出口温度为40℃～50℃。

[0089] 为保持润滑油压的稳定，润滑油管路上设有低压溢油阀，以防止轴承油压过高与波动。润滑油系统设有两套低压溢油阀A和B，阀前压力设定值分别为0.12MPa(g)和0.14MPa(g)。

[0090] 系统用油量按高中压与低压汽轮机同时运行时考虑，此时低压溢油阀A处于工作状态，轴承母管润滑油压为0.12MPa(g)。低压汽轮机解列惰走、当确认低压汽轮机可以停止供油后，关闭高中压与低压汽轮机之间的球阀，此时润滑油母管压力升高，当压力升高到0.14MPa(g)时，低压溢油阀B投入工作。反之当需要低压汽轮机投入运行时，打开高中压于低压汽轮机之间的球阀，润滑油压力降低，此时低压溢油阀B停止工作，低压溢油阀A处于工作状态。

[0091] 油箱上“R”接线盒中包括以下一些压力开关：

[0092] 1)压力开关PS15、PS16，它和主油泵A和B的排油管道相连(泵出口和止逆阀之间管道)，开关应整定在0.076-0.08MPa(g)使触点闭合。开关一般和控制室内的信号装置相连接。

[0093] 2)压力开关PS17，它安装在直流事故油泵排油管道(泵排油和止逆阀之间管道)，开关应整定在0.076-0.08MPa(g)使触点闭合，开关一般和控制室内的信号装置相连接。

[0094] 3)两个压力开关PS18、PS19，其中一个开关和一个排烟装置的电动机联锁，油箱顶部真空度低于500Pa时触点闭合启动另一台排烟风机。另一个压力开关与控制室内的信号装置相连。

[0095] 在高中压汽轮机前后各设有一套主油泵、直流事故油泵自启动试验联锁装置。两台主油泵互为备用，分别由压力开关PS05、PS08和PS06、PS09控制，如果润滑油母管压力跌得太低，该开关就起动备用油泵。开关有两组常闭触点，当轴承润滑油压足够时就断开，如果油压降到0.076-0.08MPa(g)，两组触点同时闭合，一组触点的闭合起动备用主油泵，另一组触点接入汽轮机自动控制线路或留作备用。。虽然在压力下降时泵会启动，但压力升高后泵不会自动停止。当轴承润滑油压升高而超过压力开关的整定值后，必须从控制室内关闭泵，控制开关应旋转到“断开”的位置，并保持到泵停下为止，当放开后，开关会自动回到“自动”位置，此时电路复原。

[0096] 为了试验开关和泵的运行情况，可以手动打开阀门，使开关中产生局部压力降。管路中孔板可以防止轴承润滑油母管中压力消失。试验结束后，泵不会自动停止，而必须从控制室内关闭。

[0097] 压力开关PS07、PS10。该压力开关有两组常闭触点，正常运行情况下，轴承润滑油压使它们保持断开。如果油压降到0.07-0.076MPa(g)，两组触点同时闭合，一组触点的闭合启动直流事故油泵，另一组触点接入汽轮机自动控制线路或留作备用。虽然压力下降会使泵启动，但压力升高后，泵不会自动停下。在轴承润滑油压升高超过压力开关整定值后，必须从控制室内关闭泵。控制开关应旋转到“断开”的位置，并保持到泵停下为止。当放开后，开关会自动回到“自动”位置，此时电路复原。

[0098] 为了试验开关和泵的运行情况，可以手动打开阀门，使开关中产生局部的压力降，管路中孔板可以防止轴承润滑油母总管中压力消失，试验结束后，泵不会自动停止，而必须从控制室内关闭它。

[0099] 压力开关PS21、PS22把盘车装置电动机、顶轴油泵电动机和轴承润滑油母管油压联锁起来，它有两组常开触点。当汽轮发电机组在600r/min以上运行时，一个常闭电磁阀把压力开关和轴承润滑油母管断开。当汽轮发电机组在600r/min以下运行时，常闭电磁阀把压力开关和轴承润滑油母管接通。压力开关整定在(0.027～0.034)MPa，当轴承润滑油压超过此值范围时，压力开关触点闭合。一组触点线路与盘车装置电动机线路串联，因而电动机在轴承润滑油压达到或超过整定值时才能启动；第二组触点和顶轴装置电动机线路串联，这样，只有轴承润滑油压达到设计值时，顶轴电动机才能启动。同样，如果轴承润滑油压降到低于整定值以下，触点断开。盘车装置和顶轴装置将不能投入使用。

[0100] 为了做压力开关压力升高的动作试验，应首先建立起足够的轴承润滑油压，然后确信盘车电动机和顶轴装置电动机已经启动。为了做压力开关压力下降的动作试验，首先建立起足够的轴承润滑油压，再手动打开至压力开关线路中的阀门，产生局部的压力降，引起触点断开。由于有孔板和轴承润滑油母管隔开，因而试验时润滑油母管压力不会下降。关闭截止阀使压力开关恢复到正常运行状态。系统中高中压和低压汽轮机各设一套低油压保护装置，如果轴承润滑油母管压力太低，它们将使机组打闸停机，并且是危急遮断系统的一部分。其整定值在(0.034～0.049)MPa(g)。

[0101] 2.5盘车系统

[0102] 本机组位于低压缸上安装一套盘车装置，本装置为链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速、摆轮啮合的低速盘车装置。它的特点：

[0103] 1)汽轮发电机转子在停机时低速盘动转子，可避免转子热弯曲。

[0104] 2)允许在热态下快速启动。

[0105] 3)汽轮发电机组冲转时能自动脱开。

[0106] 4)装在低压缸下半，允许拆卸轴承盖或联轴器盖时无需拆卸盘车装置。

[0107] 5)在装上或拆去轴承盖的情况下均可盘动汽轮发电机转子。

[0108] 6)既能自动盘车，又可手动盘车。

[0109] 本装置电动机功率是30KW，经减速后的转速为3.35r/min。

[0110] 盘车装置结构及作用如下：

[0111] 盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置等组成。

[0112] 盘车装置的壳体由钢板焊接而成，一块水平钢板除了起在低压缸下半安装作用之外，其上还支持电动机、链条壳体、电动机支架、气动啮合缸、操纵杆、护罩等，其下竖直焊接了三块板，它们用来支撑蜗轮蜗杆、齿轮等各种传动零部件。

[0113] 蜗杆蜗轮副采用SG71型可展曲面二次包络弧面，传动比16。电动机轴上的链轮通过链条把力矩传给蜗杆轴上的链轮。

[0114] 链条使用圆销式齿形链，型号为C190-78N×135型，链宽78毫米，内导式。链轮的减速比为1.4。

[0115] 减速齿轮都采用渐开线圆柱短齿齿轮，模数用8和12两种。

[0116] 盘车装置的电动机选用功率30KW，该电动机为双伸结构，第二轴伸经工厂补充加工铣成对边宽27毫米的六方，用于手动盘车用。为了保护人身安全，电动机壳体上第二轴伸端安装了一个电动机开关用来控制电动机的启动。当打开第二轴伸的盖时，行程开关将会切断电源，电动机不会转动。

[0117] 气动啮合装置中气动啮合缸是主要的气动部件，它的活塞直径为40毫米，行程为127毫米。气动啮合缸的连杆和操纵杆相连，活塞的动作直接控制操纵杆的摆动。

[0118] 润滑油管路是用来润滑蜗杆、蜗轮及减速齿轮的，它装在盘车装置壳体水平板的下方，润滑油由平板上所开的进油口进入，然后经过喷嘴喷到所要润滑之处。润滑后的回油流到低压缸底部，然后从回油管流出。

[0119] 盘车齿轮轴和齿轮的衬套都是由多孔青铜制成，它不需要润滑，而蜗杆上衬套和蜗杆上的推力面则由润滑油管供压力油润滑。蜗杆和蜗轮始终在油槽的油位下啮合(油位是通过低压缸内挡板高度来实现的)。

[0120] 啮合齿轮可在轴上转动，该轴装在两块杠杆板上，杠杆板又以齿轮轴为支轴转动。杠杆板的内侧用连杆机构和操纵杆相连接。因此，将操纵杆移到“投入”位置时，啮合小齿轮将与盘车大齿轮啮合，将杆移到“解脱”位置时，啮合小齿轮将退出啮合。由于小齿轮旋转的方向以及它相对杠杆板支撑点的相对位置合理，因此，只要小齿轮在盘车大齿轮上施加转动力矩(小齿轮为施力齿轮)，其转矩总会使它保持啮合状态。

[0121] 两只挡块限制了啮合小齿轮向盘车大齿轮的移动，这样就限制了齿轮啮合深度。

[0122] 当汽轮机冲转后，盘车大齿轮圆周速度足以驱动盘车设备时(此时盘车大齿轮为施力齿轮)，大齿轮轮齿所施加的转矩能使盘车机构脱开。

[0123] 盘车装置自动啮合说明如下：

[0124] 在汽轮机停机时将控制开关转到盘车装置自动位置以开始自动程序。此后，通常将控制开关留在这个位置上。

[0125] 在控制开关处于“自动”位置并当转子转速降到大约600r/min时，自动程序电路将起作用，从而对盘车设备提供充足的润滑油，当转子停转时，“零转速指示器”中压力开关将闭合，接通供气阀电源并向气动啮合缸提供压缩空气。随着压缩空气的提供，啮合气缸的活塞将向投入啮合的方向移动，连杆将拉动操纵杆向啮合方向摆动，和操纵杆相连的连杆机构将杠杆板逐渐倒向啮合位置。当小齿轮和盘车大齿轮啮合后，操纵杆不再移动，啮合气缸的活塞也不再移动。但啮合气缸的壳体却继续沿反方向移动(此时气动啮合缸的弹簧座中弹簧受到压缩)使固定其上的拨叉(见气动啮合缸)拨动弹簧座上的限位开关，使得盘车电动机启动，如果此时啮合小齿轮没有和盘车大齿轮完全啮合，由于盘车电动机的转动，它会滑过一个齿而完全啮合，汽轮发电机转子将在盘车转速下旋转。由此，零转速指示器的压力开关将被打开而关掉啮合气缸的压缩空气，与此同时，与操纵杆相连接轴的挡块也会拨动固定在护罩上的一个限位开关的滚轮也切断供压缩空气的电路。

[0126] 至此，机组已准备好做持续的盘车运动。

[0127] 在汽轮机启动时：在汽轮机升速超过盘车转速并具有足以使盘车设备脱开的转速时，啮合小齿轮将自动脱开。

[0128] 操纵杆在连杆机构的作用下移向脱开位置时，将拉动气动啮合缸的活塞，直到活塞不再移动为止。

[0129] 此时零转速指示器的压力开关将关闭并提供气动啮合缸活塞下的压缩空气，把操纵杆推向完全脱离啮合的位置。此时弹簧座上的限位开关被拨叉拨到切断盘车电动机的位置。与操作杆相连的轴的挡块会拨动固定在护罩上的另一个限位开关的滚轮，使得停供压缩空气。

[0130] 当汽轮发电机转子升速到600r/min时，自动程序将不起作用，使盘车设备停止运动，并切掉润滑油，整个盘车运行结束。

[0131] 控制电路能在任何运行方式之中做到从“自动”到“手动”的切换。

[0132] 2.6汽封系统

[0133] 本机组为典型的自密封闭式汽封系统，在机组纯凝状态，高压后汽封和中压后汽封的漏汽供到低压端汽封，多余的汽封漏汽溢流到冷凝器，高压后汽封、中压后汽封及低压汽封的汽封抽汽到汽封加热器。

[0134] 机组抽真空时机组供汽来自于辅助供汽，通过辅助供汽温度压力调节阀站的减温减压把辅助蒸汽减温到150℃-180℃，压力减到0.11-0.13MPa供给各段轴封，在极热态启动时来自高压供汽站的新蒸汽，经减温减压到与高压后汽封和中压后汽封的温度相等或接近(温度为350℃左右)、压力为0.11-0.13MPa的蒸汽供往高压后汽封和中压后汽封，通往低压的蒸汽继续减温到150℃-180℃供往低压轴封处。

[0135] 2.7辅机及系统

[0136] 辅机系统主要设备有凝汽器、疏水扩容器、冷油器、汽封冷却器等。

[0137] 凝汽器的作用是将汽轮机的排汽凝结成水，并保证在汽轮机的排汽口建立并维持一定真空度。本机组配置单壳体、对分双流程、表面式凝汽器一台，换热面积15200m2。换热管材：TP304，管板材质：复合管板Q235-B+TP316L，管子规格：OD25×0.5/0.7mm，清洁系数：90％。

[0138] 当汽轮机启动或抛负荷时，凝汽器能够接受来自旁路的经一次减温减压后排入的100％蒸汽量，维持整个旁路系统的正常运行。

[0139] 当机组长期不运行时，必须把凝汽器内的冷却水、凝结水排净，用清水清洗干净，然后烘干；或者将所有阀门关闭，充氮保护，防止生锈腐蚀。

[0140] 疏水扩容器有两个，为挎篮型式，分别挎接在凝汽器的汽机侧和电机侧壳体板上。可接受汽轮发电机组全部疏水。装设有喷水减温装置，使扩容蒸汽温度低于汽轮机和凝汽器允许的温度。

[0141] 本机组润滑油系统中设置100％容量的板式冷油器两台，一运一备。每台根据汽轮发电机组在设计冷却水温下的最大负荷设计。两台冷油器为双联结构，并配有切换阀，可以实现在一台冷油器运行时，另一台停用的冷油器能排放、清洗或更换。

[0142] 本机组汽封系统设置一台100％容量的汽封冷却器，管材采用不锈钢，并配有100％容量的电动排气风机两台，用以排出汽封冷却器内的不凝结气体。两台风机一运一备。整个冷却器由壳体下部的支架固定在支座上，一边的支架为死点，用来支持和保证向另一边自由地膨胀。两台风机由壳体上部的支架固定在壳体上。冷却面积：116m2，管子：不锈钢TP304。

[0143] 2.8调节和保护系统

[0144] (1)DEH调节系统

[0145] 机组采用纯电调控制，控制油采用高压抗燃油，简称“DEH”系统。

[0146] (2)EH系统

[0147] 汽机EH系统采用高压抗燃油作为工作介质，工作油压为14.0-16.5MPa，该系统的主要功能是接受DEH和ETS的信号，控制蒸汽阀门阀位，以达到控制机组的转速、电负荷、热负荷以及机组危急遮断保护的作用。

[0148] (3)安全监测系统

[0149] 主要包括以下监测：

[0150] 1)汽机EH转速和零转速监测

[0151] 2)轴向位移监测

[0152] 3)偏心监测

[0153] 4)高、低压胀差监测

[0154] 5)轴瓦振动监测

[0155] 6)轴相对振动监测

[0156] 7)热膨胀监测

[0157] 8)键相测量

[0158] (4)ETS系统

[0159] 保证ETS系统能安全、准确的使汽机跳闸，ETS系统的配置仍然为独立的机柜、独立的供电系统。ETS系统采用冗余的PLC控制单元，有冗余的输出到DCS的干结点信号。

[0160] 3、发电机

[0161] 所述发电机的参数如下表2所示：

[0162]

[0163]

[0164]

[0165]

[0166]

[0167]

[0168]

[0169] 表2

[0170] 发电机结构描述如下：

[0171] 发电机由汽轮机驱动，转速为3600r/min，是全封闭静态励磁空冷发电机。

[0172] 发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立的，密闭的。定子绕组为直接空冷。发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构的。空气冷却器安装在基础上。由机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分。转子采取直接冷却形式。转子两端穿过端盖。

[0173] (1)定子机座和定子铁心

[0174] 定子机座：定子机座为整体焊接式的，机座由基座地脚支撑。弹簧棒隔振结构减小了铁心的振动，在设计上避开基频和倍频。定子铁心由扇形硅钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖，以减少涡流损耗。

[0175] (2)定子绕组(电枢绕组)

[0176] 定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型。定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内，这种换位形式可有效地避免在负载运行时，由分布在槽内磁通势自感引起的涡流损耗。线棒绝缘主要采用半叠绕制的经热固树胶浸渍的云母带，并进行真空处理最终成型。定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。

[0177] 电阻测温用元件常为铂质，在零摄氏度时电阻值为100欧姆。测温原理就是根据金属导体随温度线性变化关系。一些铂电阻常放置在电枢绕组每相间的上下层线棒间的某位置处，来监测该点的温度变化情况。其它的铂电阻用来监测冷却器进出风温。在定子铁心处放置一些热电偶测量铁芯温度。热电偶和热电阻的引线接至端子板。定子底部的加热器可用来对长期停运的机组进行加热。六个定子出线从机座底部的绝缘板引出。

[0178] (3)冷却器

[0179] 4个冷却器安装在基础下，而这部分基础也是机组通风系统的一部分，通过冷却水对在机组内部流通变热的空气，空气冷却器由拥有翅式冷凝管的热交换部件构成，翅式冷凝管固定在管板上，由管板组成水盒箱体。

[0180] (4)定子通风系统

[0181] 定子铁心内部辐板构成风区，冷空气通过风区对铁心内外进行冷却，这种结构在铁心内外径向流通冷却的方式可以使空气对铁心和电枢绕组的冷却效果更平衡均匀，从而使得绕组和铁心不会在某点发生过热温度。热空气由风区流入冷却器。

[0182] (5)转子

[0183] 转轴为合金钢锻件。转子线圈嵌放在转轴加工完的槽内，顶部用槽楔固定压紧。在大齿上与轴线成90度角开半圆形槽，以平衡转轴刚度。安装风扇座环和集电环以平衡转轴重量防止轴振，转子线棒由抗蠕变能力强的含银铜线构成，并开通风用孔，成型后嵌放入转轴槽内，线棒与槽壁之间加以高强度纤维质绝缘材料。楔下垫条采用高强度纤维质绝缘材料，可承受线棒强大的离心力作用，并要求有良好的对地绝缘电阻值。匝间采用环氧玻璃垫条以适应由于热应力或离心力而是转子线圈产生的位移。在转子绕组两端热套护环，护环与中心环和转轴均用环键定位卡死，绕组和护环之间垫有环氧玻璃布板绝缘。

[0184] 护环由非磁性高机械性能合金钢构成，护环与转轴直接接触会产生由于不平衡负载或瞬时短路电流引起的涡流，安装在护环和转子槽楔下的阻尼绕组可减弱此效应。

[0185] (6)端盖、轴承、电刷集电环

[0186] 外端盖内嵌入主轴承和挡油盖之间，为便于拆装，外端盖分为上下两半，上半相当于轴承盖，将轴承含入其中，只要将外端盖上半拆掉就可对轴承合金进行检查。

[0187] 轴承座套安置于轴承座和外端盖内部，为椭圆形状以支撑转子高速旋转时转轴的重量，材质为高硬度巴比合金。轴承油油温和油压由汽轮机润滑油系统控制，轴瓦滑动表面正下方装热电偶用以监测瓦温。励端乌金瓦内外表面加以绝缘以保护轴瓦不致受到轴电流影响受损，此处绝缘电阻需进行测量。

[0188] 高碳钢质集电环正负两极安装时热套在转轴绝缘上，外表面为冷却除尘用铣有螺旋沟，且配有通风冷却用轴向通风孔。两集电环之间有风扇。配备大容量大量电刷的集电环以满足转子绕组的励磁电流，采用板式刷握，每个刷握最多配备4个电刷，沿圆周放置，绝缘手柄可安全带电插拔，电刷由天然石墨构成，具有低摩擦和自我润滑的特性。每个电刷由刷辨引至末端，刷握上的恒压弹簧沿径向压住电刷，冷空气由进气孔经过滤装置，再通过风扇流通对电刷和集电环进行通风冷却。

[0189] 以上对本申请所提供的一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。