重型燃气轮机

目的 为了给我国自主重型燃机研发及后续改进升级提供技术参考和设计依据，分析了SGT5-4000F燃气轮机改进升级措施。 方法 通过对SGT5-4000F燃机相关文献和资料的收集整理、性能分析，总结出了该燃机自1996年引入市场以来，西门子为提高该燃机性能采取的一系列改进升级措施。 结果 通过提升压气机进气量、降低冷却空气量、采用液压间隙优化 (hydraulic clearance optimization，HCO)等技术提升燃机功率和热效率；通过采用预混值班级、优化燃烧器主旋流器叶型等措施提高燃烧室热声稳定性、降低NO x 排放；通过采用经过验证的新材料、新铸造技术等提高部件的耐用性、使用寿命和燃机运行灵活性。 结论 上述改进升级措施可作为我国自主重型燃机及其衍生型号未来进行改进升级的技术参考和设计依据。

目的 重型燃气轮机核心部件国产化对行业技术创新、产业升级，甚至国家安全都有重要意义，而透平一级动叶作为重型燃气轮机典型的热端零部件，其性能直接决定了燃气轮机的效率和可靠性。为此，对某重型燃机透平一级动叶进行了结构优化。 方法 通过增加叶身部分竹节孔竹节的数量，对叶片冷却孔结构进行了优化，同时使用热障涂层来改进叶身涂层。通过流体计算与有限元计算的方法，对叶片服役工况下优化前后叶片的温度、应力分布和气动效率进行了对比分析。 结果 通过对叶片湍流结构的优化，增强了叶片内部换热效率；在冷气进口压力相同的条件下，优化后的叶片表面温度降低了50 ℃以上；由于未改变叶片的气动外形，优化后的叶片对于涡轮气动效率影响较小。相比于优化前的叶片，优化后的叶片在服役过程中的最大等效应力和等效总应变都得到了显著降低。 结论 通过冷却孔的优化和防护涂层的升级，可以显著提升叶片在高温环境中的可靠性。研究结果为燃气轮机的国产化提供了理论依据。

重型燃气轮机燃烧稳定性是影响机组氮氧化物排放及热部件寿命的首要因素。先进重型燃气轮机主要采用干式低氨（DLN）燃烧室，即贫预混（LeanPremixed）燃烧，极易发生燃烧振荡，燃烧振荡监测和燃烧调整技术是国外制造商萃断燃气轮机发电业务的重要手段。为确保燃气发电机组稳定参与调峰，自主掌握重型燃机燃烧监测及调整技术意义重大。 本项目以南方电网公司科技项目及博士后基金项目2015M570695为依托开展，以先进F级 重型燃机燃烧室为主要研究对象，建立了典型燃烧室全尺寸数值计算模型，研究燃气轮机振荡燃烧机理，自主研发燃烧压力波动监测系统，提出一套完整的重型燃气轮机振荡燃烧预判、预控及快速优化调整方法，针对多台重型燃气轮机开展现场燃烧调整并取得良好效果。

当前电力行业对燃机发电技术探索不系统，燃机数据的集成、分析和管理技术相对落后，数据化、智能化水平仍需提高。燃机机组起停率和故障率较高，影响机组性能与可靠性。重型燃气轮机在电力生产运行中存在：冷却密封系统异常引起停机故障频发；透平密封冷却系统主要故障类型不明、故障识别率亟待提高；边缘计算算力不足、时效性低等问题。针对上述问题，项目构建了燃机透平排气密封冷却系统故障预警诊断技术，融合了包括云计算、大数据两大基础平台和机器学习、模式识别、人机交互三大通用技术的技术体系，并首次实现了燃气轮机故障预警和性能优化的有机融合、重型燃机透平冷却密封系统故障预警诊断。 项目成果在我国特大型电力集团中开展广泛推广和工程应用，成果应用分布全国5省市，成功对5家发电企业、11台燃机机组的透平系统的运行状况进行监测诊断。有效避免了设备异常可能导致的临时消缺和非计划停运，解决了燃机透平温度异常停机故障。项目整体累计实现经济效益近6500万元，项目研发获得授权专利10件、软件注册权1项，发表科技论文5篇。经中国电力企业联合会鉴定达到国际先进水平。燃气轮机透平排气密封冷却系统故障预警诊断技术的广泛应用必将进一步推动我国人工智能相关的前沿产业持续健康发展，有力支撑数字化化、网络化、智能化发展迈上新台阶。

7月4日，中国东方电气集团有限公司自主研制的15兆瓦重型燃气轮机（代号G15）在四川德阳下线。这是我国装备制造业继50兆瓦重型燃气轮机（代号G50）实现国产后的又一重要进展。

为了全力支撑好重燃国家重大专项的高质量推进，落实好集团公司党组重大部署安排，5月28日，上海电力与中国重燃成功举行上海重燃建设运维委托管理交接工作。重型燃气轮机工程总设计师、集团公司总助、中国重燃党委书记、董事长束国刚，上海电力党委书记、董事长林华代表双方签署协议。中国重燃党委副书记、纪委书记、工会主席张伟，上海电力党委委员、副总经理李峰出席。

10月7日，我国自主研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机在上海临港首次点火成功，标志着项目研制全面进入整机试验验证阶段。