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第十一章 燃气轮机控制系统 第一节 概述 1.燃气轮机的控制系统包括控制系统、保护系统、程序顺控系统三部分组成。2.控制系统完成燃气轮机运行时的各种工况和运行参数的控制任务。 3.保护系统是完成对机组可能发生的各种故障的检测、报警和保护作用。 4. 程序顺控系统主要实现燃气轮机的启动、停机。 一.转速调节对于发电用燃气轮机，转速调节的要求有:.在单机运行时，当电负荷变化以后，在调节终了时保持机组的转速基本不变。. 在单机运行时，能根据操作者地意图，在一定范围内改变机组的转速。在并网运行时，能按操作者地意图改变机组的功率。.在电负荷突然甩去时，机组不会熄火，也不会超速很多，并能很快地稳定下来。二.压力调节三.恒功率调节除上述特殊要求外，对燃气轮机调节系统还有以下共同的要求:.对于任何工况，在不同大气参数下都能保证透平前的燃气温度不超过给定的最大值。. 在加载和减载过程中，保证机组不超温，不喘振，不熄火，热应力小。. 能保证机组良好的启动过程，点火可靠，不超温，不喘振，热应力小。.具有一套可靠的保护和报警系统。(超速保护，超温保护，振动保护，熄火保护，调节系统故障保护，润滑油压过高，低过保护等)。四.调节系统的组成.敏感元件: 敏感元件的任务就是把被调节的参数，(如转速，压力，温度)感受出来，并输出一个与之相应的信号。.信号运算和放大:. 执行机构:它的任务就是迅速，准确，平稳的按照已放大后的信号，去带动燃油阀门或是某个能改变燃油量的机构。.燃油系统:指燃料供给系统，达到增加和减少燃料量的目的。.一系列保护系统 . 一系列顺控程序逻辑电路。 第二节 转速控制系统一.1.直接转速调节2.间接转速调节3.反馈4.有差调节和无差调节。二.转速调节系统的静态特性-是指在工况稳定以后转速随负荷的变化曲线。三.同步器-对燃气轮机的转速调节系统而言，它的静态曲线不是一天固定不变的曲线，而是可以通过某种机构在一定范围内上下平移的曲线，这种机构称之为同步器。四.平移静态曲线有以下作用:1.在单机运行时，可改变转速和负荷。2.在并网过程中，精确调整转速与电网同期。3.在并网运行中，改变机组所带的负荷。第三节 温度控制系统 一. 温度控制系统的作用:1.在燃气温度超过允许值时，发出信号去减少喷油量，使燃气温度不超过允许值。2.在机组启动时把温度限制值压下167278度，以减少机组受热部件在启动过程中的热应力3.在必要时(尖峰运行和尖峰超载运行)可以提高温度的限制值。但这个限制值的提高是逐渐引入的。使机组的受热部件有较小的热应力。4.和超温保护系统一起，在各通道所测的温度值的差额超过某一定值时发出警报。二.通常采用以下两种方法来控制透平前的进气温度:1.压气机出口压力偏压法。2.VCE,偏压法。衡量过渡过程的指标一般有两个:1.超调量-过渡过程中参数超过新平衡工况的数值称之为超调量。2.过渡时间-从一个工况过渡到另一工况所需的时间。燃气轮机甩掉全负荷后的过渡时间大约为520S。三.影响过渡过程的主要因素:1.调节对象方面: .转子，回热器的热惯性，不稳定传热。2.调节系统方面: 调节系统的静态不均匀度。.油动机的时间，.不灵敏度。四.改善过渡过程的一些技术措施:1.原则方案:（几种不同的调节系统的原则方案A.加入微分信号，B.在调节系统的各个环节之间加强互通情报。C.引入一个附加信号）。2.工艺机构上的措施: 提高液压放大机构中滑阀与滑阀套的加工精度，.增加滑阀和滑阀套配合面的耐磨性，.滑阀结构上的措施。.保持润滑油清洁。.减少弹簧作用活塞的侧向力。五。动态特性的研究方法:通过试验研究来分析动态特性，试验分为以下两种: .模拟试验，.真实调节系统的动态试验。结论:1.不管调节系统如何复杂，它总是由敏感元件，放大机构，执行机构，燃料调节机构等几部分组成。 第十五章 联合循环中使用的余热锅炉 余热锅炉是燃气蒸汽联合循环中的一个重要换热设备，它回收燃气轮机的排气余热，借以产生蒸汽来推动蒸汽轮机做功。简单循环燃气轮机的排气温度一般在400-600之间，流量大达300Kg/s，因而这股排气蕴藏着大量的能量，在燃气轮机后面安装一台余热锅炉，利用燃气透平的排气中的余热来加热蒸汽系统的给水，使其产生高温，高压的水蒸汽，进而送到蒸汽轮机中去做功，这样就多发一部分机械功，不仅能增大机组的功率，而且能提高燃料的化学能与机械能的转换温度效率，这就是余热锅炉型燃气蒸汽联合循环方案的创意基础。简单循环燃气轮机加装余热锅炉和蒸汽轮机后，机组的总发电容量和热效率有大幅度提高，能相对提高50%左右。余热锅炉的受热面是由省煤器，蒸发器，过热器以及联箱和锅筒等换热管族和容器组成。在有再热的蒸汽循环中可加装再热器。在省煤器中完成给水的预热任务，使给水温度升高到接于近饱和温度的水平，在蒸发器中给水相变为饱和蒸汽，在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽，在再热器中再热蒸汽被加热升温到设定的再热温度。为了使燃气轮机的排气余热在余热锅炉中被充分利用，应尽可能的降低排气离开余热锅炉时的温度水平，但排气温度是不能够降的很低的，因为在余热锅炉的设计中，总得保证锅炉给水的饱和蒸发段的起始点7与燃气侧之间具有一定的温差(统称为节点温差).否则余热锅炉的受热面面积将增至无穷大。在单压余热锅炉中，排汽温度tA2可降低到160-200左右。为了降低余热锅炉中的排气温度，可以采用双压和三压系统。余热锅炉中将产生两种或三种压力水平的过热蒸汽供蒸汽透平使用。这样余热锅炉的排气温度可降低至110-120度得水平。烧含硫量低天然气和人工合成煤，排气温度可降至8090度，但锅炉，蒸汽 轮机和管道的基本投资费用会相应增高。设计余热锅炉时追求的目标是: 余热锅炉的当量效率h高，.燃气侧的压力损失低，以防燃气轮机的效率和功率降低，.必须防止管族的低温腐蚀，.点火过程中，允许升压速度快。为了提高余热锅炉的当量效率h，必须尽可能的减小排气温度tA2,即必须尽可能的减小燃气轮机排气与给水和水蒸汽工质之间的温差。在设计联合循环使用的余热锅炉时，应采取各种措施，力争取得以下要求: . 整个系统具有较低的热惯性，以使余热锅炉随燃气轮机的快速启动而很快的达到满负荷，通常冷态启动时间为2030min,此外余热锅炉应能充分适应联合循环机组调峰的需要，满足负荷快速变化的要求。.热工参数的稳定性。余热锅炉提供的蒸汽参数不会大幅度的偏离各负荷工况下的设定值。.在技术经济条件合理的情况下，尽可能地回收热能，即提高余热锅炉的当量效率h。.合理选择余热锅炉的汽水系统，优化匹配主蒸汽参数，力求联合循环机组的循环效率为最高。.尽可能减小余热锅炉的流阻损失。.结构设计模块化，使模块组件集成出厂，简化和便于现场安装，以满足建设周期短的要求。第二节联合循环用余热锅炉的特点1.联合循环厂用余热锅炉具有以下的特点:.采用温度适中，燃气流量很大的大量热源作为余热锅炉生产蒸汽的热源。.余热锅炉必须具备系统惯性小，膨胀补偿能力强，能够承受热冲击的能力，以适应燃气轮机启，停迅速，调峰频繁的特点。.燃气透平的排气阻力对联合循环机组的功率和热效率都有一定的影响。(燃气轮机的背压每增高1%，机组 的功率会下降05%-0.8%)，燃气轮机加装余热锅炉后，会使燃气轮机的功率下降1.2%-1.5%，为此在设计余热锅炉时，应采取各种措施来限定余热锅炉的流阻损失，以满足联合循环整体性能的要求。.通过汽水系统及其设计参数的优化选择，力求更多地回收透平排气的余热，提高余热锅炉的热效率。.余热锅炉应采用模块化设计 第三节 余热锅炉的型式与分类一般可概括为如下几类:.从烟气侧的热源形式考虑有“无补燃的”和“有补燃的”余热锅炉。.从蒸发器中汽/水工质的循环方式考虑有“强制循环”和“自然循环”余热锅炉之分。.从余热锅炉产生的蒸汽压力等级分有单压级和双压级或三压级余热锅炉。.按锅炉本体结构布置方式分有卧式和立式布置之分。.从余热锅炉所处的自然环境条件看有露天和室内布置的余热锅炉之分。.按余热锅炉是否有锅筒装置区分有直流式和锅筒式余热锅炉之分。 第四节 节点温差与接近点温差的选择.节点温差-是指余热锅炉蒸发器入口处燃气温度t与饱和水温度ts之间的差值 即=tts(合理的节点温差10-20).接近点温差-是指余热锅炉中省煤器出口水温twl与相应压力下饱和水温ts之间的差值 即t a= tstwl(合适的接近点温差5-20)余热锅炉的投资费用主要取决于换热面积(占40%-50%)，其余50%-60%的投资费用不受影响。1Kg的压降会使燃气轮机的功率和效率下降0.8%。 第五节 余热锅炉的汽水系统.在联合循环中使用的蒸汽轮机有单压循环、双压循环、三压循环以及无再热和有再热循环等。 .燃烧天然气的三压再热循环余热锅炉的汽水系统它是由一级低压省煤器，一级低压蒸发器，一级低压过热器，一级中压省煤器，一级中压蒸发器，二级中压再热器以及三级高压省煤器，一级高压蒸发器和二级高压 过热器组成。双压再热器余热锅炉高压主蒸汽压力Psho应选为12.5MPA. 第六节 余热锅炉蒸汽参数的优化选择余热锅炉蒸汽参数的优化选择的依据为余热锅炉的当量效率和蒸汽轮机的循环有效效率的乘积为最大或蒸汽轮机发电机轴端测定的功率为最大 第八节余热锅炉的变工况特性.在联合循环中，蒸汽轮机是按滑压方式运行的，即随着机组负荷的降低蒸汽轮机的进汽压力，温度和流量都会相应地减小，一般来说，主汽压力首先线性地下降，当达到某一个合适的最低压力限值Psmin，它将维持恒压工况运行。.余热锅炉的产汽量qs将随着燃气轮机排气量和排气温度t4的升高而增高，这是由于排气中可以回收的热能随之增大的缘故，此外随着饱和蒸汽压力的降低，蒸汽流量也会略有增大的趋势，这是因为相应的饱和蒸汽温度会有所降低而传热温差有所增大的结果。.至于余热锅炉出口的过热蒸汽温度则主要随燃气轮机排气温度t4而变。它受燃气流量和饱和蒸汽压力的影响较小。.余热锅炉中当蒸汽压力恒定不变时，过热蒸汽温度的变工况特性:过热蒸汽的温度tso将随燃气轮机排气流量qg的减小和排汽温度t4的增高而上升。.余热锅炉中当蒸汽压力恒定不变时，接近点温差t a的变工况特性:燃气轮机燃气流量qg的变化对接近点温差t a的影响不大，但t a 值却随燃气轮机排气温度t4的下降而明显地减小。.联合循环中三大部件的典型的冷态启动时间为燃气轮机gt =10-20min,余热锅炉ARSG= 3090min, 蒸汽轮机sl=90-120min.第九节 余热锅炉的结构余热锅炉由烟道系统和余热锅炉本体两大部分组成余热锅炉包括过渡段烟道，受热面组件(低压蒸发器 省煤器 蒸发器 过热器和再热器组件),锅筒(又称汽包) 构架 平台 楼梯以及箱体等部件。每种受热面组件有管族组 支吊架和联箱组成，此外，余热锅炉还装配有压力表，温度计，安全阀，吹灰器等主要附件。一.烟道系统从燃气轮机排出的高温烟气有两路，一路进入余热锅炉，流过各级受热面从主烟囱排入大气，另一路进入旁通烟囱排入大气，每道烟道上都装有挡板，入口的称入口挡板，旁路烟道的称旁通挡板，两者合称烟道挡板，当燃汽轮机运行，而余热锅炉不运行时旁通挡板开启，入口挡板关闭，同时工作时旁通挡板开启，入口挡板关闭。烟囱挡板以防止余热锅炉内的热量损失:因为余热锅炉内温度比较高，周围冷空气可以进入余热锅炉形成自然对流而将热量带走，关闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉以保存热量，有利于随时启动余热锅炉，人工余热锅炉要检修，希望冷却速度快些，则可以开启烟囱挡板。旁通烟道的作用有:1.增加联合循环装置运行的灵活性。2.余热锅炉和燃气轮机匹配性好，(燃机从冷态到额定只需要不到20分钟，而余热锅炉和汽轮机的升温(压)和升负荷速度取决于金属允许的热应力。从冷态到额定负荷约2h，调节挡板开度可以使余热锅炉，汽轮机和燃 气轮机良好匹配。3.能减小余热锅炉经受的热冲击(旁路挡板或入口挡板在全关位置时要求密封性好，以避免烟气泄漏)。二.余热锅炉本体余热锅炉本体采用模块式结构，优点:便于装运，缩短现场安装工期，降低建造费用。组成部件有:烟道，膨胀节，90°转弯段，支承框架，汽包，烟囱，烟囱挡板，烟囱缩口，过热器，蒸发器，省煤器，旁路烟道及其挡板和膨胀节等。有热烟气流过的组件均设置有管箱板，以减少散热损失，同时保证运行人员的安全，管箱板有金属板与保温层组成。省煤器出口的烟气温度不超过200°，可以直接用碳钢板制造烟道，以替代管箱板。入口过渡段烟道，要求烟气均匀地流入过热器段，因此入口过渡段烟道内常常装有导流板，能经受热冲击和烟气压力。受热面组件:指的是过热器蒸发器省煤器和低压蒸发器等。各组件由管束，联箱，支吊架(或固定架)等组成。.管组包括几十根管子，管子是带肋片地，组成蛇形管组(肋片管厚度1mm，宽度12-20mm) 肋片管用一定厚度的薄钢带绕在光管外壁上，绕线型式为螺旋线，因此可增加肋片管的传热面积，从而增加单位管长 的传热量，并使结构紧凑，从而减小余热锅炉的体积，薄钢带与光管外壁用电阻焊接法焊在一起的，以使钢带与管外壁紧密结合，保证良好的传热效果。.支吊架.采用“蜂窝状”吊架，用两块凸凹板可以组成一个“蜂窝状”吊架，凸凹的形状是一个等六边形，像蜂窝的形状，所以称“蜂窝状”吊架。.联箱:在整个管组和支吊架装配后，最后安装联箱。省煤器和过热器出口联箱的型式是相同的，而蒸发器的联箱的型式是不同的，蒸发器的进口联箱的直径要比出口联箱的小，这是由于蒸发器入口是水，而出口是汽水混合物的缘故。上述蛇形管的两端可以自由伸长，全部弯头都在高温烟道以外，即焊缝不和高温烟气接触，这种受热面结构对快速启动有利，所以以余热锅炉能够随着燃气轮机快速启动。受热面的管子采用肋片管，可以增加传热量，反过来说在传热量相同的情况下可以减少受热面，使余热锅炉体积小，布置紧凑。.锅筒(汽包)蒸发器出口的汽水混合物经导管引入锅筒的连通箱内，在旋风分离器中进行分离，分离出的水下落到水空间，汽向上流动，经洗涤器和除雾器进一步分离水好，然后蒸汽经蒸汽出口管道通往过热器，锅筒下部有下降管，在下降管入口处装有旋涡破坏器，以防止将蒸汽带入下降管，锅筒内还有来自省煤器的进水管，连续和定期排污管及加药管等，卧式布置，定期排污管位于蒸发器下部联箱的底部。锅筒端部封头上装有人孔装置，允许人进入锅筒内安装和检查，锅筒顶部装有安全阀及消声器，锅筒上还装有水位计，以监视锅筒中水位的高低。通常锅筒采用悬吊方式固定在构架上，采用挠性支架，以减少各连接管受热膨胀后对锅筒施加的 附加应力。.构架 平台 楼梯构架是用金属柱和梁组成的框架，采用螺栓连接或焊接连接，构架用来支撑余热锅炉，多数余热锅炉采用悬吊结构，允许受热面向下膨胀。.箱体:各箱体构成了布置有相应受热面组件的烟道。箱体壁由内壁衬板，中间保温层和箱体钢板，外壁铝合金护板组成，位于高温烟气区域的箱体钢板采用耐热不锈钢钢板，低温烟气区域的箱体钢板可采用碳钢钢板，设计时要考虑，快速启动和密封等要求，允许内壁衬板自由热膨胀，应使多层保温材料的接缝错开。.出口过渡段烟道出口过渡段烟道的壁面由内壁碳钢衬板，中间保温层，箱体钢板和外壁铝合金护板组成，与人口过渡段相似。三.余热锅炉的主要附件:压力表 温度计 水位计 安全阀及吹灰器等。 第十一节 余热锅炉停用时的保养方法一.保养方法:1.保持压力法，余热锅炉停运后，关闭各汽水阀门，利用锅炉的残余压力，防止空气漏入锅筒和管族内，同时控制炉水的PH值在9.810.4之间，使其保持一定的碱度。2.磷酸三钠碱式保养法，停炉后，向给水系统注入磷酸三钠溶液，控制炉水的磷酸根含量在1000-1200mg/L之间，使金属表面形成保护膜(水侧变化良好，但不能对汽侧进行防腐作用，缺点是:在对锅炉解除保养拟再行 启动，必须提前12d对锅炉进行水冲洗，通常需要换水，冲洗三次以上，否则，水侧会长期无法符合控制标准。3.热炉放水余热烘干法，停炉后，在锅炉压力降到0.5MPA，炉膛温度低于120度时进行排水，利用余热将炉内湿气除去，从而达到防腐目的。4.干燥剂吸湿法: 停炉后，在锅炉压力降到0.5MPA，炉膛温度低于120度时进行排水，利用余热达到烘干的目的。同时在锅筒温度低于40度后，进入锅筒内进行处理，并放入干燥剂。5.汽侧充氮，水侧碱式保养法，停炉后，向系统加注磷酸三钠保养液，控制磷酸根含量在1000-1200mg/L之内，当锅炉压力降低到0.5MPA时，向系统注氮气，并维持系统压力为0.13MPA以上，以防止空气渗入(缺 点:不够严密，无法维持氮气压力)6.氨联氨药液法，停炉后，当锅炉压力降至零时，排干炉内存水，向系统注入氨联氨保养液，控制保养液中联氨含量在200mg/L以上，水的PH值在1010.5之间。根据停炉备用时间的长短，按以下经验选择保养法:1.停炉时间在3d以内，系统不需要检修，可以采用保压法。2.停炉时间在4d-7d，系统不需要检修，可以采用碱式保养法。3.停用时间在8d-30d，宜采用干燥剂吸湿法4. 停用时间在30d以上而属于正常停运的宜采用干燥剂吸湿法第十六章 联合循环中使用的汽轮机燃气轮机的突出优点是系统简单，启动速度快，停机迅速。联合循环用汽轮机在使用环境中的特点:通常在联合循环中，当燃气轮机负荷降低时，排汽的流量和温度(即热量)减小，余热锅炉的蒸汽流量和蒸汽温度也随着降低，为此，汽轮机应采用滑压运行的方式，否则排汽湿度过大，不利于汽轮机的运行，由于压力的降低，余热锅炉所产蒸汽流量会适当提高，汽轮机会比定压运行方式下产生更多的功率。1. 作为调峰的联合循环电站，燃气轮机能够快速启停，故要求汽轮机也能够快速启停。2.由于整个汽水系统的能量分配等原因，在联合循环中的汽轮机系统内不设给水加热器，凝汽器中出来的冷凝水将直接进入预热锅炉的尾部(这既可以降低余热锅炉的排气热损失，又可以做到大部分上下对称，更有利于整个机组的快速启停。3.也是因为整个汽水系统的能量分配等原因，余热锅炉可以提供一次或二次低压蒸汽，要求汽轮机能够接受补汽。4.由于汽轮机取消了给水回热系统和增加补汽，使得汽轮机的排汽量比常规机组增大，导致排汽面积和凝汽器面积比常规机组增大5.由于燃气轮机启动速度快于汽轮机，故启动过程中燃气轮机排气预热不能立即被汽轮机全部利用，若设置烟气旁通装置，则不仅占地面积多，且投资大，因而，一般倾向于在汽轮机中设置大容量的蒸汽旁路装置，这也有利于甩负荷时回收汽水，节约水资源。 第二节 蒸汽参数选择及热力系统设计1.汽轮机在整个联合循环发电系统中的功率只占总功率的1/41/3，但由于采用了蒸汽做工质，系统比 燃气轮机复杂，在电厂中占地面积比燃气轮机大得多，所占有投资也加大不少。2.蒸汽参数选择的二大问题:首先是蒸汽初参数的选择，(是采用一般火电站的中压系统，次高压系统或高压系统参数).第二个问题是采用单压,双压还是三压系统。所谓参数选择和系统设计: 就是在这两者之间取得适 当的平衡和妥协。3.蒸汽的初温是由燃气轮机的排气温度来决定的，进入到汽轮机进口的蒸汽初温度应是汽轮机排汽温度减去余热锅炉中的传热温差，一般为2550度，根据选用的燃气轮机设计的排气温度值，可以定出蒸汽初温度，对适用于汽轮机的朗肯循环，蒸汽初参数的压力和温度间有一个合适的配合关系，蒸汽的压力即由这种关系确定下来。4.汽轮机中压，次高压，高压，亚临界，超临界和超超临界几个档次，一般采用的是高压，次高压和中压系列。5.在双压(甚至三压)系统中，汽轮机做功的面积都要大于基本循环，再热循环的热效率也有较大的提高。6.三压再热循环比基本循环(单压不再热)联合循环机组的热效率高了3个百分点，机组功率增加6%。双压1.7个百分点，功率增加4.7%。由双压无再热改为三压无再热，热效率增加0.6百分点，采用再热的效率增加为0.60.7个百分点。7.双压和三压系统方案，热经济性上的收益是明显的，但是会使汽轮机的结构增加复杂性，缺点:补汽系统而破坏汽轮机汽缸的对称性，对其启动，停机的灵活性也是有较大的影响。8.在选择汽轮机的蒸汽初参数和循环系统时，热效率和启停灵活性是主要考虑因素。9.燃气蒸汽联合循环电厂其热效率cc=( Pgt+Pst)/Q,其中Pgt燃气轮机出力 Pst-汽轮机出力 Q燃气轮机输入的总热量，它等于燃料耗率与燃料发热量的乘积，提高联合循环效率的手段主要就是提高汽轮机的出力。10.选择汽轮机的压力时，需要综合考虑以下两方面的影响. 对汽轮机功率的影响(即对余热锅炉的产汽量和蒸汽在汽轮机中的绝热焓降的影响。. 对汽轮机排汽湿度的影响:a.主蒸汽压力的提高的:余热锅炉的产汽量会下降， b.汽轮机的漏汽损失和湿度都会上升。11. 选择最佳压力的原则应是蒸汽量与焓降的乘积为最大，最佳进汽压力还与燃气轮机的运行条件，燃料种类，烟气成份，大气环境，余热锅炉的布置形式有关。12. 最佳参数的选择是一个在余热锅炉和汽轮机性能之间进行的最优化热力计算过程，属于最优化设计范围。第三节 汽轮机的设计特点1. 联合循环中使用的汽轮机是一般燃煤发电厂中使用的汽轮机的相同点.有基本相同的进汽参数和排汽参数，一般限于中压，次高压和高压，排汽参数则视采用的冷却水温度和流量而定。.有基本相同的工作环境与要求(直接带动发动机，在基本相当的压力和温度下工作，其空气动力学环境，热力学环境及机械力学环境也基本相同。2. 不同点是.不需要采用部分进汽度很低的调节级，因而高压部分的通流部分会有较大的区别。.没有复杂的抽汽加热系统，汽轮机汽缸有可能做得尽可能对称，反映到热力气动设计上的问题就是流量在各级间的分配与常规汽轮机有很大的不同。.要求发挥燃气轮机快速启动的优势。高压汽轮机，我国标准进汽压力8.83MPA，535度，冷却水温20度，排汽压力5KPA，压比超过1500.第四节 汽轮机的结构.无调节级，也不需要设置多级抽汽加热器，只有进排汽口，汽缸的大部分都可以做成是轴对称的.汽缸设计成内外两层，保持内汽缸的对称性，而在外缸之间通以蒸汽，以利用快速启停。.联合循环汽轮机的进汽口与排汽口也应该做成上下(或左右)对称，即进汽控制阀，快速切断阀，再热蒸汽进汽控制阀和切断阀及主蒸汽进汽管都应做成两组，并沿圆周对称布置，并精心设计进汽蜗壳，如采用双压或三压，其后的补汽口也应遵守这个原则，排汽口凝汽器以及快速旁路系统也应尽量采取对称的布置。取消调节级后的好处:.采用全周进汽，转子的平均直经大幅度缩小，以保证最小的叶片高度。.联合循环汽轮机转子和静子间的间隙(轴向 经向)都应适当大一点。围带与叶片本身制作为一体称其为带冠叶片。汽缸的中分面法拉兰采用高窄法兰结构，中分面螺栓应尽可能靠近转子轴心，使法兰和螺栓比较容易加热和膨胀，以减少由于其内外温差造成的热应力.采用经向式汽封，减小经向动静间隙，加大轴向动静间隙，减小漏汽，提高效率，又防止在快速启动时由于膨胀不同步而引起动静之间的碰撞或摩擦。中压部分唯一不同的是没有抽汽，但却可能有二次汽进入，与高压级比较，除了蒸汽密度增加外，汽量还要增加，这使得汽轮机通流部分的平顺性有些困难.低压部分:通流部分流量大，为了提高效率采用先进高效的全三维叶型动叶，自带围带，以保证子午面通道的光顺。第五节 汽轮机的运行特点其最重要的特性是采用滑压运行的运行方式。其特点为:.由于蒸汽流量的增加，从而使汽轮机的功率相对于定压运行有所增益。.当负荷下降，主蒸汽温度下降，汽轮机的排汽湿度会增加，这对汽轮机的安全是不利的，采取滑压运行降低了进汽压力，从而会大大缓解这一安全隐患。滑压控制是通过进汽端的调节阀控制的，其压力变化规律壳按设计的程序来操作。第六节 当前联合循环的发电效率已高达45%-60%，除了不可避免的流动损失，漏汽损失外，更大的部分则在汽轮机中的排汽能量损失，即凝汽器中冷却水所带走的热量。热电联供的热可以来自余热锅炉，也可以来自汽轮机的抽汽。余热供热主要有两种场合:一是向企业供蒸汽或工艺热，一般压力较高，另一种主要是提供居民楼房内的生活热水及供暖，热水一般只需由0.12MPA的低压抽汽经水汽交换器来提供。与燃煤热电厂的汽轮机相同，供热抽汽可有下列几种形式:.背压抽汽式，适应于稳定的工业用汽或稳定供热的供暖.抽汽凝汽式，在供热负荷不太稳定的场合应该采用抽汽凝汽式汽轮机。与常规汽轮机电厂用汽轮机相比，联合循环用汽轮机具有以下一些特点: .采用滑压调节方式，无调节级，改用全周进汽，汽水系统简单，一般不设给水加热器，无需从汽轮机中抽取加热蒸汽等。当与多压力级余热锅炉配合工作时，汽轮机要接受补汽，汽轮机排汽面积和凝汽器面积增大很多，要求能快速启动。当燃气轮机已经决定后，联合循环用汽轮机蒸汽参数应以汽轮机的出力Pst为最大作为目标函数进行优化选择。第八章 联合循环机组的变工况联合循环机组的变工况:是指在燃气轮机起主导作用下，汽轮机，余热锅炉与汽轮机的平衡运行。为了提高联合循环的效率，可通过调节压气机静叶，从而提高燃气轮机的排气温度来实现。调节压气机静叶(调节IGV)的办法来提高部分负荷下的效率，具体就是: 随着负荷的降低，逐渐关小IGV，减少空气流量，提高燃气燃气温度，以提高联合循环效率。于热锅炉的变工况性能余热锅炉由省煤器，蒸发器，过热器，再热器等多个换热部件组成，每个部件模型由烟气放热量方程，水汽吸热量方程与传热方程组成。汽轮机的变工况性能在滑压运行的条件下，汽轮机调节阀处于全开位置，不用喷嘴配汽机构，变工况下进汽面积不变，可用流量方程式来代表其性能，流量方程式为qs/qso=ps/psots/to.Ps-汽轮机进汽压力，等于余热锅炉出汽压力扣除余热蒸汽管路压力损失后的值，ts-汽轮机进汽温度等于余热锅炉出汽温度扣除蒸汽管路热损失后的值。第三节蒸汽侧的滑压运行方式1.汽轮机采用喷嘴调节，使汽轮机中的理想焓降不变，在部分负荷时 ，效率下降缓慢，可获得良好的经济性，2.为什么说余热锅炉的产汽量随着压力的降低而增加:汽轮机滑压运行时可不用喷嘴配汽调节，无调节级，采用全周进汽，提高了汽轮机设计工况的效率，故余热锅炉型联合循环蒸汽采用滑压运行是合理的，在滑压运行的条件下，余热锅炉产汽的压力和流量均随着负荷的降低而降低，为了使在小流量下不致因压力过低，而使汽中带水，Ps有一最低值Psmin，当Ps降至Psmin后，余热锅炉转为保持Psmin不变的定压运行，通常Ps约为设计值的1/3左右，余热锅炉的定压运行靠调节关下汽轮机进汽调节阀来实现。第四节 压气机进口导叶的调节规律两种调节规律的比较关小压气机的进口导叶有两种调节规律.保持燃气初温不变来关小静叶称等t3调节.另一种是按保持排气温度不变来关小静叶称t4调节，压气机除了IGV可调节外，有的是IGV与前几级静叶同时可调，即多级静叶对压气机效率的影响，增大对空气流量的调节范围。压气机静叶调节后可提高余热锅炉中省煤器的接近点温差ta.第五节 多压汽水系统的联合循环变工况1.合理的运行方式多压汽水系统包括双压，双压再热，三压和三压再热等，目的是提高联合循环的设计工况效率。按滑压运行设计的汽轮机设计效率要比按定压运行的高12%，故双压下联合循环效率在设计点及变工况下均高于其它两种运行方式。联合循环的压气机IGV按等t4调节，蒸汽侧的运行方式一种是高压与低压均采用滑压运行，另一种是高压滑压运行，低压定压运行方式，再一种是高低压均为定压运行方式。第八节 联合循环机组的启动与加载1. 影响启动和加载的因素:.余热锅炉与汽轮机的影响，(暖炉，暖机及主蒸汽管道的暖管都是影响联合循环启动过程的首要因素，(汽包上下壁温不超过40度).机组轴系布置与系统构成的影响.停机时间长短的影响。第九节 联合循环机组的减载与停机联合循环机组的减载和停机，主要是温度变化引起热冲击问题，特别是余热锅炉与汽轮机较突出。减载停机时需控制降温速率。如汽轮机金属的降温速率应控制在45度/min以内，使金属的暂时热应力允许范围内，因而燃气轮机应从允许工况逐步减载至空载，发电机解列后也不应熄火停机，而是进一步减少燃料量，逐渐降低转速，降至50%额定转速左右，才切断燃料，燃烧室熄火，机组停机，最后盘车停机。 总结:1.联合循环变工况是在燃气轮机起主导作用的前提下，燃气轮机，余热锅炉与汽轮机的变工况性能为基础，在三者平衡运行时所体现的性能，2.联合循环变工况计算时， 先计算燃气轮机的变工况性能，接着将其排气量和温度作为余热锅炉进口的烟气参数，进行余热锅炉与汽轮机的变工况计算从而得到联合循环的变工况解。3.无补燃的余热锅炉产温度随着机组负荷的降低而下降，使蒸汽压力按滑压运行为宜，以免在低负荷下，汽轮机排汽湿度增大，至使对未级叶片侵蚀加剧，以及汽轮机效率降低的问题发生，还由于滑压运行时的qsH值比定压运行时的高，使Pst和cc略有增加，但余热锅炉由最低运压力Psmin约1/3Pso，当蒸汽压力降至Psmin后，余热锅炉转为定压运行。4.为了提高变工况下联合循环效率，可用调节关小压气机进口导叶的方法来实现，目前有两种，关小IGV的调节规律可循，即等T3调节和等T4调节，一般来说，等T4调节较好，它既能达到T3调节时的Ncc，又能使降低负荷时满足ts t30,有利于延长燃气轮机的工作寿命，并避免余热锅炉在超温下工作。5.多压汽水系统的联合循环机组的各股蒸汽压力也以滑压运行为佳。6.对于多台单独布置的联合循环机组组成的电厂来说，当全厂负荷变化时，宜采用逐台启停运行方式，这样能使电厂的经济性最佳。7.对于由多轴布置方案的联合循环机组组成的电厂来说，宜采用逐台启停运行燃气轮机的方式，汽轮机的进汽侧以采用母管制的混合进汽方式为佳。8.大气温度变化对联合循环机组最大工况的影响程度要比对简单循环燃气轮机的小，具体是PNcc随ta的升高而减小，随ta的降低而增加，对Ncc视情况的不同而不同，ta变化时Ncc变化很小，或有所升高，或有所降低。9.大气压力变Ncc化对联合循环最大工况的影响是:Pa降低PNcc减小，Ncc升高，Pa升高，PNcc降低。10.大气湿度对联合循环机组性能的影响可忽略不计。11.影响机组启动与加载速度的因素有:.余热锅炉，汽轮机和主蒸汽管道的暖炉，暖机，暖管的要求，都使联合循环的启动和加载时间比燃气轮机的大为延长。.机组的轴系布置和系统构成，多轴布置方案比单轴布置方案容易启动和加载，有旁通烟囱时较易启动和加载。.停机时间的长短，机组停机在72h以上为冷态停机，在24h以内为温态，停机在10-12h以内为热态，机组冷态启动加载至满负荷的耗时长，温态启动加载至满负荷的耗时比冷态启动的可缩短一半左右，热态启动加载至满负荷的耗时仅为冷态的1/3左右。