50MW級(jí)SGT_800型西門子燃?xì)廨啓C(jī)的性能驗(yàn)證

1、50MW級(jí)SGT-800型西門子燃?xì)廨啓C(jī)的性能驗(yàn)證 王列科1 ，DanielLrstad2 ，Sven Axelsson2 ，Mats Bjrkman2( 1西門子研究院，北京100102; 2西門子工業(yè)透平，瑞典)摘 要: SGT-800 是西門子工業(yè)透平公司制造的功率最大的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。2021 年推出 SGT-800 增強(qiáng)型，其額定功率為 50 5 MW。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)此增強(qiáng)型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了細(xì)致的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，包括零部件級(jí)和整 機(jī)級(jí)的驗(yàn)證工作。零部件級(jí)試驗(yàn)主要包括第 1 級(jí)靜葉和第 1 級(jí)動(dòng)葉的熱動(dòng)力學(xué)性能的驗(yàn)證工作。整機(jī)試驗(yàn) 包括測(cè)試燃?xì)廨啓C(jī)綜合性能、壓氣機(jī)性能與轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)性能、燃燒室

2、的穩(wěn)定性 /排放 /熱狀態(tài)、透平性能及其熱狀 態(tài)等。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，其性能圓滿地到達(dá)了預(yù)期水平。截止 2021 年 4 月，首臺(tái)增強(qiáng)型燃?xì)廨啓C(jī)商業(yè)運(yùn)行的累 計(jì)等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)( EOH) 已經(jīng)超過(guò) 24 000 h。在 20 000 等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)之后方案進(jìn)行的開機(jī)檢查結(jié)果說(shuō)明， 所有部件的狀態(tài)均到達(dá)或預(yù)期到達(dá)設(shè)計(jì)壽命。關(guān) 鍵 詞: SGT-800; 燃?xì)廨啓C(jī); 效率; 技術(shù)開展; 驗(yàn)證; 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中圖分類號(hào): TK479文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1009-2889( 2021) 04-0001-06SGT-800 是西門子工業(yè)透平機(jī)械公司制造的功率最大的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。首臺(tái)該系列燃?xì)廨啓C(jī)的型 號(hào)

3、為 GTX-100，額定功率為 43 MW，于 1997 年投入使 用1。此 后 不 久，SGT-800 的 額 定 功 率 提 高 到 45 MW; 2007 年，該型機(jī)器的功率增大至 47 5 MW， 簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電效率為 37 7%2 3，聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行效 率為 53 8% ，熱 循 環(huán) ( 區(qū) 域 供 熱) 效率可進(jìn)一步增 大至 94%3。此后，基于經(jīng)驗(yàn)和已經(jīng)獲得認(rèn)可的設(shè) 計(jì)方案，西門子公司連續(xù)不斷地對(duì)其進(jìn)行逐步改良 和開發(fā)，以追求高可靠性。2021 年，SGT-800 再次升 級(jí)到 50 5 MW: 簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電效率為 38 3% ，聯(lián)合循 環(huán)效率高達(dá)業(yè)內(nèi)中型燃?xì)廨啓C(jī)的最優(yōu)水平 55 1

4、% 。 本文描述了與本次升級(jí)有關(guān)的驗(yàn)證和商業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)。截止 2021 年 4 月，SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī)已售出 242 臺(tái) 套。 SGT-800 系列產(chǎn)品的等效運(yùn)行小時(shí)數(shù) ( EOH) 已累計(jì)超過(guò)了 275 萬(wàn) h，單機(jī)最長(zhǎng)等效運(yùn)行 時(shí)間已經(jīng)超過(guò)了 10 萬(wàn) h。2021 年期間，該機(jī)器獲得 了優(yōu)異的平均在艦可用性和可靠性，其指標(biāo)分別為96 9% 和 99 8% 。目 前，處 于 運(yùn) 行、調(diào) 試 和 交 付 階 段的該新功率值型產(chǎn)品總計(jì)約有 60 臺(tái)套。此外，額 定功率為 47 5 MW 和 50 5 MW 的產(chǎn)品同時(shí)供給。SGT-800 是一種單軸式燃?xì)廨啓C(jī)，由進(jìn)氣殼、15 級(jí)軸流式壓氣機(jī)

5、、環(huán)形燃燒室、3 級(jí)軸流式透平和出口擴(kuò)散器組成。為了滿足該機(jī)器的運(yùn)行要求，壓 氣機(jī)的前 3 級(jí)采用了可變導(dǎo)流葉片設(shè)計(jì)。燃燒室配 有 30 個(gè)干式低排放( DLE) 雙燃料燃燒器，在 50% 100% 負(fù)載水平 時(shí)，其 排 放 性 能 為 NOx 體 積 分 數(shù) 15 × 10 6 ( 使用柴油燃料時(shí)25 × 10 6 42 × 10 6 )和 CO 體積分 數(shù) 5 × 10 6 。透 平 前 2 級(jí) 葉 片 采 用空氣冷卻，且第 1 級(jí)動(dòng)葉片采用了單晶材料。SGT-800 不僅具備非常高的簡(jiǎn)單 循 環(huán) 效 率，而 且 由 于 出 口擴(kuò)散器后的排氣溫度很高

6、，使得它尤其適合聯(lián)合 循環(huán)和廢熱利用。1設(shè)計(jì)更改本次增強(qiáng)型設(shè)計(jì)工程始終追求燃?xì)廨啓C(jī)更高的工作性能和零部件的耐用性。為了保持高溫部件的可靠性，對(duì)于透平的進(jìn)氣溫度，增強(qiáng)型方案決定采用 與 47 5 MW 型產(chǎn)品相同的溫度。為了 獲 得 更 大 的 輸出功率和工作效率，增強(qiáng)型方案稍微增大了透平 的進(jìn)氣壓力和質(zhì)量流量。圖 1 描述了對(duì)該機(jī)器進(jìn)行 的更改設(shè)計(jì)。從圖中可見，主要的改動(dòng)均位于透平 局部。收稿日期: 2021-04-15 改稿日期: 2021-05-09作者簡(jiǎn)介: 王列科( 1972-) ，博士，從事燃?xì)廨啓C(jī)的研究開發(fā)工作。E-mail: lieke wang siemens com。2燃?xì)廨?/p>

7、機(jī)技術(shù)第 27 卷圖 1 SGT-800 常見結(jié)構(gòu)和主要的設(shè)計(jì)更改2驗(yàn)證為了保證燃?xì)廨啓C(jī)工作的可靠性，西門子始終對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行零部件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證。通常，在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試之前，還需在低溫 /高溫環(huán)境中進(jìn)行零部件 級(jí)測(cè)試。其目的是在早期階段發(fā)現(xiàn)一切問題以免運(yùn) 行中出現(xiàn)性能缺乏的問題，并盡可能早地在成品中 引入更改設(shè)計(jì)。一旦完成燃?xì)廨啓C(jī)的制造，即可針 對(duì)不同負(fù)載、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)條件，甚至不同燃料，進(jìn)行 與空氣動(dòng)力學(xué)、冷卻、排放和控制能力等方面性能有 關(guān)的測(cè)試。基于這些檢測(cè)結(jié)果，對(duì)客戶的機(jī)器進(jìn)行 最終的設(shè)計(jì)調(diào)整。即使這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全與設(shè)計(jì)期 望相一致，它們也為今后的改良打下了堅(jiān)實(shí)的根底。 SGT-800 的研

8、發(fā)完成遵循了這種獲得廣泛認(rèn)同的成 熟方法。圖 2 采用紅外線攝像機(jī)的氣膜冷卻測(cè)試工具動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。2 1 2 第 1 級(jí)動(dòng)葉對(duì)于第 1 級(jí)動(dòng)葉，其零部件測(cè)試的目的主要是 驗(yàn)證所引入的新型設(shè)計(jì)，即連續(xù)矩陣?yán)鋮s、高性能擾 流肋等。為此，我們?yōu)殡p矩陣和連續(xù)矩陣制作了塑 料模型，此后，在我們的科研合作院校，采用瞬態(tài)液 晶( liquid crystal) 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。圖 3 為 典 型 的液晶顏色例如。從中可以看出，在臨界區(qū)導(dǎo)熱性 能方面，新型專利設(shè)計(jì)明顯優(yōu)于 47 5 MW 型產(chǎn)品中 的雙 矩 陣 設(shè) 計(jì)。此 外，還采用鋅浴對(duì)第 1 級(jí) 動(dòng) 葉( 實(shí)際上也包括第 2 級(jí)動(dòng)葉) 進(jìn)行了全尺寸熱測(cè)

9、試， 以評(píng)估新引入的高性能擾流肋和尾緣連續(xù)矩陣等的 性能。上述零部件級(jí)測(cè)試極大地幫助了我們了解第 1 級(jí)靜葉和第 1 級(jí)動(dòng)葉與空氣動(dòng)力學(xué)和冷卻等方面有 關(guān)的性能。我們也對(duì)產(chǎn)品后期性能的提升潛力進(jìn)行 了相應(yīng)的研究分析。這些工作對(duì)于技術(shù)開發(fā)和后期 產(chǎn)品升級(jí)具有極大的好處。2 1零部件級(jí)零部件級(jí)的驗(yàn)證工作主要針對(duì)透平零部件第 1級(jí)靜葉和第 1 級(jí)動(dòng)葉進(jìn)行，其原因在于對(duì)透 平 第 1級(jí)的空氣動(dòng)力學(xué)特性、冷卻和涂層進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。 對(duì)于第 1 級(jí)靜葉，著重驗(yàn)證空氣動(dòng)力學(xué)性能和包括 外部熱傳導(dǎo)和氣膜冷卻功能等的冷卻設(shè)計(jì)。對(duì)于第1 級(jí)動(dòng)葉，重點(diǎn)在于驗(yàn)證已經(jīng)獲得專利的尾緣 設(shè) 計(jì) 和綜合冷卻性能。2 1 1第

10、 1 級(jí)靜葉對(duì)于第 1 級(jí) 靜 葉，我們建立了一個(gè)測(cè)試平臺(tái) ( 見圖 2) ，用來(lái)研究這種增強(qiáng)型設(shè)計(jì)方案中的氣膜 冷卻性能4。該實(shí)驗(yàn)采用了一種瞬態(tài)測(cè)量技術(shù)，通 過(guò)紅外線攝像機(jī)獲得外部導(dǎo)熱系數(shù)的分布。除了熱 傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)之外，我們還和我們的科研合作院校采用 扇環(huán)型葉柵測(cè)試裝置對(duì)第 1 級(jí)靜葉進(jìn)行了全尺寸的3第 4 期50MW 級(jí) SGT-800 型西門子燃?xì)廨啓C(jī)的性能驗(yàn)證2 2 1 壓氣機(jī)壓氣機(jī)的整體性能，通過(guò)擴(kuò)壓器入口 4 個(gè)不同 切向位置的溫度和壓力測(cè)量值來(lái)判定。為了精確地 捕捉徑向分布值，每個(gè)傾角采用了 9 個(gè)探測(cè)器。測(cè) 試結(jié)果說(shuō)明，相較于 47 5 MW 型設(shè)計(jì)，該壓氣機(jī)的 效率提高了約 0

11、 3% 。該結(jié)果與數(shù)值計(jì)算方法的預(yù) 測(cè)相一致。為了驗(yàn)證新型動(dòng)靜葉片設(shè)計(jì)的有效性，通過(guò)每 一級(jí)后側(cè) 的 測(cè) 壓孔對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。除 此 之 外，為了對(duì)優(yōu)化后的前級(jí)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，還測(cè)量了第3 級(jí)動(dòng)葉前緣的徑向溫度分布和壓力分布。這些檢 測(cè)結(jié)果與壓氣機(jī)完整工作范圍 的 貫 流 和 三 維 CFD ( 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)) 計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比照分析，以驗(yàn) 證壓氣機(jī)的匹 配 和 性 能。該 測(cè) 量 結(jié) 果 與 47 5 MW型產(chǎn)品測(cè)量結(jié)果的比對(duì)，進(jìn)一步證實(shí)了這種增強(qiáng)型 設(shè)計(jì)的成功性。為了確保燃?xì)廨啓C(jī)在整個(gè)運(yùn)行工作范圍的運(yùn)行 穩(wěn)定性，壓氣機(jī)的穩(wěn)定性是一個(gè)關(guān)鍵性的因素。為 了測(cè)試壓氣機(jī)的性能極限，我們完成了屢

12、次不同的 喘振測(cè)試。在其中的一個(gè)測(cè)試中，壓氣機(jī)在可變導(dǎo) 流葉片完全翻開、且排泄閥處于關(guān)閉狀態(tài)下開始減 速，直至壓氣機(jī)出現(xiàn)喘振。該測(cè)試證實(shí)了該壓氣機(jī)在 高工作溫度下具備良好的穩(wěn)定性和較大的喘振裕度。 為了檢測(cè)啟動(dòng)期間轉(zhuǎn)速失速的可能性，我們?cè)?壓氣機(jī)的內(nèi)缸上安裝了壓力傳感器。據(jù)此，我們可 以優(yōu)化可變導(dǎo)流葉片的動(dòng)作順序，確保壓氣機(jī)的啟動(dòng)穩(wěn)定性。圖 3 采用液晶對(duì) 50 5 MW( 左) 和 47 5 MW( 右) 的尾緣冷卻設(shè)計(jì)觀察其局局部布系統(tǒng)級(jí)用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證的全燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試包括主要用于2 2透平局部的晶體( thermo-crystal) 實(shí)驗(yàn)。第一次燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試必須涵蓋各種大量的運(yùn)行情況，因此，

13、它采 用了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，即使用熱電偶而不是熱晶體 來(lái)測(cè)量金屬的溫度。然而，對(duì)于高溫零件熱梯度的 捕捉，我們沒有方法安裝足夠數(shù)量的熱電偶。因此， 在晶體測(cè)試中，我們采用了溫敏晶體技術(shù)5以良好 精度探測(cè)了詳細(xì)的溫度分布。簡(jiǎn) 而 言 之，增 強(qiáng) 型 SGT-800 的驗(yàn)證方法與首次開發(fā)該型機(jī)器所用的方 法相同。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行首次燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試的目的是測(cè)試燃 氣輪機(jī)綜合性能、壓氣機(jī)性能與轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)性能、燃燒 室的穩(wěn)定性 /排放 /熱狀態(tài)、透平性能及其熱狀態(tài)等。2021 年春，我 們 在燃?xì)廨啓C(jī)中添加了各種附加儀 器，完成了該項(xiàng)測(cè)試。對(duì)于壓氣機(jī)、燃燒室和透平部 分，所用的儀器包括約 260 個(gè)壓力 傳 感 器

14、 和 400 個(gè) 溫度傳感器。壓力測(cè)試結(jié)果說(shuō)明透平的空氣動(dòng)力學(xué) 性能完全符 合 其 預(yù) 期 水 平，但 是，溫度測(cè)量結(jié)果表 明，隔熱罩的某些位置出現(xiàn)過(guò)溫現(xiàn)象。據(jù)此，我們立 即進(jìn)行快速處理，保證所有客戶在收到他們的燃?xì)?輪機(jī)前這些改良設(shè)計(jì)已被采用。基于這些測(cè)試結(jié)果，表 1 所示的增強(qiáng)型燃?xì)廨?機(jī)性能完全得到了驗(yàn)證。表 1 SGT-800 的性能指標(biāo)2 2 2燃燒穩(wěn)定性和尾氣排放燃燒穩(wěn)定性和排放的驗(yàn)證是最關(guān)鍵的燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試內(nèi)容之一。原因在于，單個(gè)的燃燒器燃燒室測(cè) 試方法可能無(wú)法用于環(huán)形燃燒室測(cè)試，因此，目前尚 沒有足夠精確的方法可以預(yù)測(cè)相關(guān)參數(shù)。圖 4( a) 給出了從采用天然氣為燃料的、典型的

15、燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試中獲得的排放-負(fù)載曲線，其中，導(dǎo)向 燃料比( PF) 為導(dǎo)向燃料占總?cè)剂系谋戎?。從該圖 可以看出，采用 標(biāo) 準(zhǔn) PF 設(shè) 置 時(shí)，NOx 排 放 水 平 在50% 負(fù)載時(shí)就已經(jīng)完成下降過(guò)程，因此，其至保證值 有足夠的裕 度。至 30% 負(fù) 載 時(shí)，CO 的 體 積 分 數(shù) 就 降至缺乏 2 × 10 6 。這證實(shí)了該種燃燒室的優(yōu)點(diǎn)， 即相對(duì)較大的燃燒室容積和高溫管，以及高溫管中 無(wú)任 何 冷 卻 氣 體，都 有 助 于 保 持 低 CO 排 放 水 平。 未燃碳?xì)浠?合 化 ( UHC) 的變化趨勢(shì)類似于 CO，但 其值更小。GT 輸出功率 /MW50 547 5聯(lián)合循環(huán)

16、輸出功率 /MW簡(jiǎn)單循環(huán)熱效率 /%71 466 638 337 7聯(lián)合循環(huán)熱效率 /%55 153 8壓氣機(jī)的壓比排氣質(zhì)量流量 /( kg·s 1 )排氣溫度 /NOx 排放體積分?jǐn)?shù) 15% O2 /( × 10 6 )CO 排放體積分?jǐn)?shù) 15% O2 /( × 10 6 )20 820 2134 2132 85531555411554燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)第 27 卷a)加載和卸載性能a)采用天然氣b) 10 min 啟動(dòng)例如圖 5 運(yùn)行靈活性例如Guide Vane) 為可調(diào)導(dǎo)向葉片。b) 采用液態(tài)燃料圖 4 SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī)排放數(shù)據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)采用液態(tài)燃料時(shí)，其

17、 CO 和 UHC 值的 變化趨勢(shì)與天然氣類似，在約 30% 負(fù)載時(shí)完成下降 過(guò)程，但是，在低負(fù)載情況下，其排放水平略高于天 然氣作為燃料時(shí)的排放水平，見圖 4( b) 。采用 E10 柴油( 夏季型) 進(jìn)行這種典型的燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試后，可 以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) PF 設(shè)置，DLE NOx 排放的體積 分?jǐn)?shù)在大負(fù)載情況下約為 20 × 10 6 ; 當(dāng) 負(fù) 載 降 至50% 時(shí)，約為 25 × 10 6 。但是，對(duì)于 40% 100% 負(fù) 載范 圍，通 過(guò) PF 調(diào) 節(jié)，該排放水平可下 降 至 約20 × 10 6 。采 用 E32 柴 油 ( 冬 季 型) 進(jìn) 行 的

18、相 應(yīng) 測(cè) 試也給出了類似的結(jié)論。優(yōu)異的燃燒穩(wěn)定性和穩(wěn)定的燃燒控制系統(tǒng) ( 該 系統(tǒng) 僅采用少量燃料管道且 不進(jìn)行燃料分級(jí)處 理) ，使得諸如突發(fā)性負(fù)載增長(zhǎng)和負(fù)載甩除這種快 速負(fù)載變化的處理成為可能，見圖 5。在本測(cè)試中， 負(fù)載甩除是指從滿載 一 直 減 小 至 0% 負(fù) 載 水 平 ( 空 載工況) 。另一個(gè)例如也充分表達(dá)了該燃?xì)廨啓C(jī)的 運(yùn)行靈活性: 從冷機(jī)啟動(dòng)開始，僅需 10 min 即 可 加 載至 100% 負(fù)載水平，見圖 5 所示。VGV( Variable2 2 3透平液晶測(cè)試燃?xì)廨啓C(jī)完成第一次測(cè)試后，機(jī)器即被拆下，并進(jìn)行徹底檢查。此后，在機(jī)器中安裝上熱晶體儀器 元件，準(zhǔn) 備 做

19、液 晶 測(cè) 試。 在 透 平 部 分，總 共 用 了1 710 個(gè)熱晶體，其中，1 528 個(gè)用于測(cè)量金屬溫度，176 個(gè)用于測(cè)量定葉片和旋轉(zhuǎn)葉片的進(jìn)氣溫度; 6 個(gè) 用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)葉緣冷卻氣的進(jìn)氣溫度。此外，還使用了一定數(shù)量的熱電偶和壓力傳感器。某些典型位 置還安裝了少量熱電偶，以記錄用于評(píng)估熱晶體等 效保持時(shí)間的短暫變化。某些位置上還采用了測(cè)溫 漆，以作為補(bǔ)充測(cè)溫方法。采用熱晶體測(cè)量進(jìn)氣溫 度的分布極有價(jià) 值，據(jù) 此，可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì) CFD 空氣動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行校正。接下來(lái)，將經(jīng)過(guò)校 正的 CFD 空氣動(dòng)力學(xué)模型提供的邊界條件用于冷 卻模型，并根據(jù)熱晶體測(cè)試結(jié)果，對(duì)冷卻模型的最終 金屬溫度

20、進(jìn)行校正。例如，圖 6 給出了第 1 級(jí)靜葉和第 1 級(jí)動(dòng)葉采用熱晶體測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)校正后的溫 度分布。圖 6 中，圓點(diǎn)為熱晶體測(cè)量點(diǎn)。通過(guò)采 用5第 4 期50MW 級(jí) SGT-800 型西門子燃?xì)廨啓C(jī)的性能驗(yàn)證大量的熱晶體，可以確保獲得熱梯度分布。對(duì)于透平局部高溫氣路上的全部零件，均進(jìn)行了該項(xiàng)測(cè)試。 這些測(cè)量結(jié)果不僅證實(shí)了透平的高溫零部件已經(jīng)達(dá) 了預(yù)期的溫度，而且，也為今后的產(chǎn)品升級(jí)打下了堅(jiān) 實(shí)的根底，例如，這些測(cè)試已經(jīng)指出了多個(gè)區(qū)域存在 著節(jié)省冷卻氣的潛力。總之，這些系統(tǒng)級(jí)測(cè)試證明，這種增強(qiáng)型設(shè)計(jì)無(wú) 論在功率擴(kuò)容、工作效率，還是在工作壽命等其它方 面，都到達(dá)了預(yù)期指標(biāo)。如表中所示，得益于我

21、們對(duì) 47 5 MW 和 50 5 MW型產(chǎn)品的容許極限值的改良努力，氫含量得到了提 升。圖 7 為測(cè)試期間提高天然氣中的氫含量( 0% 32% 體積比) 通過(guò)孔窺攝像頭觀察到的實(shí)驗(yàn)燃燒器 圖片。圖 6 采用熱晶體測(cè)量技術(shù)校正后的第 1 級(jí)靜葉和第 1 級(jí)動(dòng)葉的金屬溫度分布圖 7 單燃燒器燃燒測(cè)試期間環(huán)狀高壓測(cè)試內(nèi)部的孔窺探測(cè)圖片2 2 4提高燃料適應(yīng)能力47 5 MW 和 50 5 MW 型 產(chǎn) 品 的 商 用 SGT-800燃料適應(yīng)能力見表 3。最新測(cè)試說(shuō)明某些燃料具備 更好的適應(yīng)能力。我們正在進(jìn)行相關(guān)工作，以進(jìn)一 步改良。3商業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)2021 年 春 季，第一臺(tái)額定功率為 50 5 M

22、W 的SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī) 已經(jīng)成功地運(yùn)行，且 完 成 了 相 關(guān)測(cè)試。這些測(cè)試工作中的首次燃?xì)廨啓C(jī)測(cè)試和晶體 測(cè)試見上文所述。此后，這種增 強(qiáng) 型 SGT-800 在 多個(gè)不同客戶的工廠一直進(jìn)行商業(yè)使用。這些機(jī)器的功率輸出和工作效率完全符合我們的預(yù)期值，有的 甚至超出了我們的預(yù)期值。目前，處于運(yùn)行、調(diào)試和 交付階段的該增強(qiáng)型產(chǎn)品總計(jì)約 60 臺(tái) 套。 截 止2021 年 4 月，這種增強(qiáng)型產(chǎn)品系列的累計(jì)等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)已經(jīng)超過(guò)了 100 000 h，其中單機(jī)最長(zhǎng)累計(jì)等 效運(yùn)行小時(shí)數(shù)已經(jīng)超過(guò)了 24 000 h。在 10 000 個(gè)等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)之后，我們開展了 方案中的高溫區(qū)域孔窺探測(cè)跟蹤

23、檢測(cè)。結(jié)果說(shuō)明，所有的壓氣機(jī)、燃燒室和透平部件，包括重新設(shè)計(jì)的 第 1 級(jí)靜葉、第 1 級(jí)動(dòng)葉和第 2 級(jí)靜葉均處于極佳 狀態(tài)。在 20 000 個(gè)等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)之后，我們開展了方案中 的 開 機(jī)檢測(cè)跟蹤檢測(cè)。開機(jī)檢查結(jié)果表 明，所有部件的狀態(tài)均到達(dá)或預(yù)期到達(dá)設(shè)計(jì)壽命。表 2SGT-800 燃?xì)膺m應(yīng)能力物質(zhì)的量百分比最大值燃?xì)獬煞终f(shuō)明( 1)甲烷，CH4100基于 成功的燃燒器測(cè) 試數(shù)據(jù)，完成 相 應(yīng) 更 改 后，乙烷可到達(dá) 100%降低渦輪進(jìn) 口 溫 度 后，可接受 95% 的丙烷( 1)乙烷，C2 H630( 1)丙烷，C3 H830丁 烷及其它高分 子 烷，( 3)15( 1)C4 +基

24、于 成功的燃燒器測(cè) 試數(shù)據(jù)，完成 相 應(yīng) 更 改 后，氫氣可到達(dá) 32%氫 氣 和 一 氧 化 碳，H2 +CO( 1)10( 2)惰性氣體，N2 /CO2硫化氫，H2 S50 /40( 4)根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估其它 成 分 ( 芳 香 族 化 合物、烷類、烯烴、氧，等)根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估注: ( 1)( 2) ( 3) ( 4)易反響物的百分比含量( 即不含惰性物質(zhì)) ;總百分比含量( 惰性物質(zhì) + 易反響物) ; 可能被限制在較低水平，具體視其它氣體成分而定; 高惰性物質(zhì)含量的燃料，可能需要使用獨(dú)立的點(diǎn)火和起4結(jié)論西門子能源業(yè)務(wù)領(lǐng)域集團(tuán)公司成功地完成了 2021 年 推 出 的、額 定

25、功 率 為 50 5 MW 的、增 強(qiáng) 型動(dòng)燃料。6燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)第 27 卷SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī) 的 驗(yàn) 證 工 作，并獲得了珍貴的商 業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。本論文詳細(xì)描述了與該燃?xì)廨啓C(jī)有關(guān) 的驗(yàn)證工作和商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。致謝: 本文作者向中國(guó)西門子研究院和瑞典西 門子工業(yè)透平同意發(fā)表該文表示感謝。此 外，本文作者向在本工程的方案制訂階段、設(shè)計(jì)階段 和驗(yàn)證階段參與相關(guān)研制工作的所有西門子員工表 示感謝。experienceC GT2021-50087，ASME Turbo-Expo，Berlin，Germa-ny，2021SGT-800 information in brochure available

26、 onEB /OL2021-07-17 : / /www energy siemens com /hq /en /power-genera- tion /gas-turbines /SGT-800 htmKinell M，Utriainen E，Hylén J，etc Fan shaped and cylindrical holes studied in vane film cooling test rigC GT2021-23308， ASME Turbo-Expo，Glasgow，UK，2021Annerfeldt M，Shukin S，Bjorkman M，etc GTX100

27、 turbine sec- tion measurement using a temperature sensitive crystal technique， A comparison with 3D thermal and aerodynamic analysisC PowerGen Europe，Barcelona，Spain，2004Larfeldt J，Larsson A，Andersson M Co-firing hydrogen in Sie- mens industrial gas turbinesEB /OL 2021-07-15 ，SGC re- port，Sweden :

28、/ /www sgc se345參考文獻(xiàn):1 Gudmundsson B，Nilsson U，Linder U，etc Experience from the joint development of the GTX 100 turbine bladingC ASME 98- G-201，Stockholm，Sweden，19982 Shukin S，Annerfeldt M and Bjrkman M Siemens SGT-800 industri- al gas turbine enhanced to 47MW design modifications and operation6Des

29、ign Validation of Siemens Gas Turbine SGT-800 Enhanced to 50 MWWANG Lie-ke1 ，Daniel Lrstad2 ，Sven Axelsson2 ，Mats Bjrkman2( 1 Siemens Corporate Technology，Beijing 100102，China; 2 Siemens Industrial Turbomachinery AB，Sweden)Abstract: The enhanced SGT-800 gas turbine was introduced in 2021 at a power rating of 50 5 MW To deliver reliable product，com-prehensive validation work was carried out at both