簡單循環(huán)發(fā)電廠是與傳統(tǒng)燃料熱電廠或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠相比較而言的。“簡單循環(huán)發(fā)電廠”可以叫做直通式發(fā)電廠。這種發(fā)電廠可以燃用天然氣，或者，如果是雙燃料燃氣輪機時，是天然氣和液體燃料。燃料在燃燒段燃燒，把熱能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動動能。然后帶動發(fā)電機發(fā)電。燃燒段的高溫排氣排入大氣，不進行任何利用，因此獲得“簡單循環(huán)”或“直通式”的名稱。

     燃氣輪機實際上是由空氣壓縮段，燃燒段和氣輪機段組成。空氣壓縮段吸入空氣，壓縮到約1.55MPa（225psi），溫度312.8℃（595oF）。壓縮后的空氣進入燃燒段。在燃燒段，燃料與空氣混合燃燒，把能量釋放給氣輪機段。氣輪機轉(zhuǎn)動主軸，為空氣壓縮段、發(fā)電機、泵及其它負荷提供能量。輔助系統(tǒng)，例如為使用雙燃料的燃料滑架控制裝置，用于輔助氣輪機段，需要帶執(zhí)行器的閥門，控制輔助系統(tǒng)的運行。

     簡單循環(huán)發(fā)電廠對于高效滿足電力需求起著重要作用。這些發(fā)電設(shè)備基本上是帶動發(fā)電機的噴氣發(fā)動機。因此，對于用戶和運行人員來說，**、可靠的控制裝置是*重要的。

圖1

圖例：A -- 壓縮段抽氣閥
         B -- 抽氣導閥
         C -- 卸載排油電磁閥
         D -- 啟動故障排液閥
         E -- 燃氣吹掃放空閥
         F -- 除氧阻斷閥
         G -- 液體燃料截止閥
         H -- 霧化空氣旁路閥
         I  --燃料噴嘴吹掃閥
         J  --發(fā)電機軸承氫氣關(guān)斷閥
         K --發(fā)電機軸承CO2吹掃閥

      壓縮段抽氣閥——A

      目的

     燃氣輪機的起始段是空氣壓縮段。空氣壓縮段吸入空氣，增加空氣的壓力后送入氣輪機的燃燒段。“壓縮段抽氣閥”，有時也叫做“排放閥”，對燃氣輪機的運行和保護至關(guān)重要。此閥門的作用是在發(fā)生事故工況時，迅速排掉壓縮段內(nèi)的壓縮空氣。從而防止氣輪機超速或轉(zhuǎn)速驟增。

      運行工況

     壓縮段抽氣閥由氣缸控制，利用空氣關(guān)閉閥門或利用彈簧開啟閥門。因此，該閥門保持故障開。啟動后此閥門處于開的狀態(tài)，并保持這一狀態(tài)。當氣輪機加速到額定速度的大約95%時，此閥門關(guān)閉，并在氣輪機運轉(zhuǎn)時保持關(guān)閉狀態(tài)。一旦氣輪機卸載。此閥門立即響應，快速排出氣輪機壓縮段腔室的空氣，減慢主軸的轉(zhuǎn)速。設(shè)計壓縮段抽氣閥的兩個重要問題是特別高的工作溫度和隨著工作時間的增加，發(fā)生腐蝕的可能性。工作溫度可以高達218℃（425^oF）。另外，流過閥門的排氣溫度可能超過315℃（600^oF）。由于燃氣輪機運行時，這此閥門經(jīng)常保持關(guān)閉狀態(tài)達數(shù)月之久，所以很可能在閥座環(huán)周圍有水汽凝結(jié)成水，導致閥體腐蝕。這種腐蝕可能使閥盤粘到閥座上，大大增加開閥所需要的扭矩。因此，未經(jīng)合適選材的閥門，可能會發(fā)生問題。萬一此閥門不能開啟，可能造成氣輪機的嚴重損壞。

      萊斯利的解決方案

     勞倫斯解決了這些問題。其方法是使用具有全不銹鋼閥體和全不銹鋼執(zhí)行器的蝶閥，具有單一主軸承，防止熱變形卡死。勞倫斯抽氣閥有6''、8''、10''規(guī)格，帶有間隔環(huán)，適應各種氣輪機結(jié)構(gòu)，全不銹鋼高溫設(shè)計使用勞倫斯閥門不同于標準蝶閥，能實現(xiàn)多年無故障運行。

      抽氣導閥——B

      目的

     壓縮段抽氣導閥用于控制壓縮段抽氣閥。氣輪機卸載時，此閥斷開電源，使抽氣閥執(zhí)行器內(nèi)的空氣排出，從而開啟抽氣閥。電磁導閥能可靠、**地控制抽氣閥。

      運行工況

     要求這種閥門必須能在環(huán)境溫度高、潮濕的腐蝕性空氣中可靠運行，具有大**系數(shù)，不要求*低壓力或*小流量。在氣輪機以95%滿轉(zhuǎn)速或更高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，這種“三通壓縮段抽氣導閥”處于常閉狀態(tài)（通電），使抽氣閥執(zhí)行器處于不變的空氣壓力下，從而保持抽氣閥關(guān)閉。當氣輪機卸載時，導閥斷電，抽氣閥執(zhí)行器的空氣排出，執(zhí)行器的彈簧力使壓縮段抽氣閥開啟。

     正常運行溫度為215℃~288℃（420^oF~550^oF）。

      萊斯利的解決方案

     勞倫斯提供三通轉(zhuǎn)動電磁控制閥，其控制和回座可靠性均優(yōu)于傳統(tǒng)電磁閥。這是因為這種控制閥設(shè)計有外部加長操作桿，用于控制閥門具有機械優(yōu)點。外部操作桿通過轉(zhuǎn)動軸封，把線性執(zhí)行器的升降動作與閥芯相連。勞倫斯**提供的“Soli-Con電動執(zhí)行器”是一種固態(tài)控制執(zhí)行器，其電路在任何類型的輸入電壓下都向線圈輸出直流電流。“Soli-Con電動執(zhí)行器”裝有內(nèi)部定時器，用于控制沖擊電流，因此，電流不取決于電磁桿的位置。這可以避免因閥門無行程而燒毀線圈。斷電后，定時器自動重置。由于其獨特的設(shè)計和高度可靠的“Soli-Con電動執(zhí)行器”，“勞倫斯二通壓縮段抽氣導閥”已經(jīng)在如此苛刻的工作環(huán)境下，實現(xiàn)了多年的低技術(shù)、免維修運行。

      卸載排油電磁閥——C

      目的

     此閥用于在氣輪機軸突然失去負荷，或正常停機時，快速排出液壓油，防止破壞性的超速。排油能在1~2秒內(nèi)實現(xiàn)。液壓油是主氣態(tài)燃料關(guān)斷閥，主液態(tài)燃料關(guān)斷閥以及壓縮段入口導葉定位器的活塞執(zhí)行器的先導控制液體。

      運行工況

     這些閥門為常開閥門。通電時關(guān)閉，阻止閥座下的油壓開啟閥門。斷電時，這些閥門開啟，排掉液壓油。在氣輪機停機時，這些閥門開啟，或者是在某種燃料沒有供料時，相應的閥門開啟。當此種燃料有供料時，對應閥門關(guān)閉。選擇這些閥時，應特別注意：在液壓油容易被污染的以及經(jīng)常存在的高溫條件下，所選的閥門能夠可靠地運行。

      萊斯利的解決方案

     “勞倫斯兩通轉(zhuǎn)動閥”特別適合于此種用途。勞倫斯錐形閥芯的設(shè)計，即使在回座彈簧變?nèi)鯐r也能保證油壓推開錐形閥芯，為這一功能提供了外加**措施。某些閥門設(shè)計有緊密配合的彈簧回座氣缸閥芯。這些閥門易受油中雜物損壞，且容易因溫度變形而卡死。“勞倫斯兩通轉(zhuǎn)動的”設(shè)計概念先進，克服了這些問題。

      啟動故障排液閥——D

      目的

     此閥門用于啟動故障而卸載后，排除共同燃燒室和氣輪機相連管道內(nèi)的未燃燒燃料，還用于排除氣輪機不運行時可能積聚的任何冷藏液。

      運行工況

     啟動故障排液閥對于燃氣輪機的運行至關(guān)重要。如果此閥門不能按規(guī)定開啟，則會導致閃燃，嚴重損壞氣輪機的燃燒段。不能排除氣輪機內(nèi)剩余燃料的*輕危害是燃燒不均勻，導致?lián)p失發(fā)電能力或造成氣輪機突然卸載。典型情況下，這種應用要求閥門為常開型，壓縮空氣使其關(guān)閉，故障時打開。控制空氣直接來自壓縮段的排氣。氣輪機停機時，此閥處于開啟狀態(tài)。啟動時，來自壓縮段的空氣壓力增加。直到此壓力能克服彈簧的回座力時，閥門關(guān)閉。當氣輪機卸載或減速時，空氣壓力降低，彈簧使閥門開啟。

     由于閥門的關(guān)閉和重新開啟都是在很低的壓縮段排氣壓力0.03~0.07MPa(4~10psi)下實現(xiàn)的，此閥門必須總是保持能自由開關(guān)的狀態(tài)。啟動阻力（摩擦力）必須是***小，這樣才能使閥門對產(chǎn)生于這些壓力的很小的力做出響應。

      萊斯利的解決方案

     對于這種應用場合，勞倫斯提供1''的“兩通轉(zhuǎn)動氣缸控制閥”。與傳統(tǒng)電磁控制閥不同，這種閥門能實現(xiàn)金屬對金屬的緊密關(guān)斷，同時對執(zhí)行器的很小差壓保持敏感。轉(zhuǎn)動密封和執(zhí)行器專門設(shè)計使用很低摩擦系數(shù)的材料，確保在很低的執(zhí)行器壓力下，閥門能開啟無誤。對于這種應用場合，在低空氣壓差下能可靠控制并能緊密關(guān)斷是很至關(guān)重要的。

      液體燃料裝置的控制（選配項）

圖2

      燃氣吹掃放空閥——E

      目的

     裝在兩個“除氧系統(tǒng)阻斷閥”之間的“燃氣吹掃放空閥”用了排出可能從**個燃氣阻斷閥泄漏的燃料氣體，作為**預防措施。排出的氣體直接排入大氣或排到火炬燒掉。在液體燃料與氣體燃料切換時，如果燃氣吹掃放空閥不能開啟，則會導致氣輪機卸載，某些情況下，造成設(shè)備損壞。

      運行工況

     此閥為常開型閥門；通電關(guān)閉，設(shè)計成故障開。在氣輪機停機或使用氣體燃料運行時，此閥開啟；氣輪機使用液體燃料運行時，通電關(guān)閉。此閥在其入口處非直接接觸壓縮段排出的高溫空氣（高達424℃/795^oF）。

      萊斯利的解決方案

     萊斯利控制器公司有“勞倫斯兩通轉(zhuǎn)動Soli-Con控制閥”適合于這一用途。這種閥門完全適合于運行中的高溫工作條件。軸轉(zhuǎn)動*少，且可用桿臂操作使此閥門成為這種關(guān)鍵應用場合的**、可靠選擇。

      除氧阻斷閥——F

      目的

     兩臺“除氧阻斷閥”串接組成雙阻斷，防止燃料氣體進入氣輪機壓縮段，以免造成災難性的爆炸。在氣輪機用液體燃料運行時，這兩臺閥門開啟，允許壓縮段排氣反向通過，連續(xù)吹掃燃氣噴嘴，防止液體燃料倒流并阻塞噴嘴。

      運行工況

     當氣輪機停機和使用氣體燃料運行時，這些閥門關(guān)閉。它們是常閉閥門，用壓縮空氣開和關(guān)。正常情況下，這些閥門是故障關(guān)閉型設(shè)計。

      萊斯利的解決方案

     勞倫斯為此種應用備有兩通轉(zhuǎn)動氣缸控制球型閘閥。這種閥門裝有強力反程彈簧，確保氣輪機卸載時，或者控制壓縮空氣或電源故障時，閥門能回到故障關(guān)閉的狀態(tài)。作為冗余**措施，閥門使用雙作用氣缸執(zhí)行器，在氣體壓力有負差壓時，閥門能保持關(guān)閉狀態(tài)。經(jīng)驗證明：單作用膜片執(zhí)行器在負差壓作用下，不能保持閥門關(guān)閉。

      液體燃料截止閥——G

      目的

     液體燃料截止閥用作液體燃料的**截止閥，使用此閥的目的是使氣輪機與燃料隔離，提供雙重截止，防止未燃燒的燃料泄漏并在氣輪機底部逐漸積聚。這些閥門都安裝在氣輪機基座之外叫做“燃料供給裝置”的單獨底座上。在某些情況下，此裝置裝在緊靠氣輪機旁，另一些情況下，又遠離氣輪機。這些閥門幾乎都是安裝在室外，經(jīng)受當?shù)靥鞖庾兓陀泻θ剂险舭l(fā)汽的影響。

      運行工況

     作為**性閥門，液體燃料截止閥的性能是雙燃料燃氣輪機的系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。當使用天然氣作為燃料時，要求此閥門運行可靠，保持關(guān)閉嚴密。當燃氣輪機轉(zhuǎn)換成使用液體燃料時，此閥門開啟，并在燃氣輪機運行時，始終保持開的狀態(tài)。

      萊斯利的???決方案

     多年來，“勞倫斯Soli-Con執(zhí)行器截止閥”一直用于這一用途。經(jīng)驗證明，“轉(zhuǎn)動電磁閥”是可靠又經(jīng)濟的閥門。“Soli-Con電動執(zhí)行器”的強勁和可靠保證了它是液體燃料關(guān)斷場合的**選擇。

      霧化空氣旁路閥——H

      目的

     此閥門用于雙燃料燃氣輪機合作氣體燃料時，使霧化空氣從液體燃料噴嘴處分流或旁通。雙燃料燃氣輪機使用液體燃料時，需要霧化空氣把液體燃料霧化成細霧后噴出，以提高燃燒效率。但是當氣輪機使用氣體燃料時，液體燃料不再需要霧化空氣，因而必須分流霧化空氣。

      運行工況

     此閥門設(shè)計為常閉型，用壓縮空氣開啟，故障時通過回座彈簧的作用，使閥門關(guān)閉，閥門裝在燃氣輪機的壓縮段出口，可以使霧化空氣排入旁路。當氣輪機使用氣體燃料時，閥門在執(zhí)行器的控制下開啟：當氣輪機停機或使用液體燃料運行時，閥門關(guān)閉。

      萊斯利的解決方案

     1994年之前，勞倫斯提供了3''的“兩通轉(zhuǎn)動氣缸作用球型閘閥”用于此用途。結(jié)束了這種場合的閥門一直靠備品備件來維護生產(chǎn)的歷史。由于設(shè)計的改進，新機組中都這類閥大都選用高性能蝶閥。現(xiàn)在，勞倫斯專門提供4''和6''閥門對夾式蝶閥，裝有加強型特氟隆閥座和氣動執(zhí)行器。

      燃料噴嘴吹掃閥——I

      目的

     此閥門用于燃氣輪機使用氣態(tài)燃料運行時，吹掃氣體噴嘴處的燃料油；相應地，當氣輪機切換成液體燃料后，此閥也用于排除系統(tǒng)內(nèi)的剩余氣體。閥門使用霧化氣流完成上述任務(wù)。

      運行工況

     在此類應用中，需要一個三通閥，當氣輪機使用液體燃料運行時，閥門對燃料油為常閉，對系統(tǒng)中的剩余氣體，閥門開啟進行吹掃。當執(zhí)行器通入壓縮空氣，閥門開啟，吹掃燃氣噴嘴的燃料油，并關(guān)閉氣體燃料排出口。這種閥門的一個關(guān)鍵性設(shè)計考慮是它能使用空氣溫度達218℃（425^oF）的高溫執(zhí)行器。

      萊斯利的解決方案

     對于此類應用，勞倫斯提供“二通轉(zhuǎn)動氣缸執(zhí)行器閥門”，用非直接桿操縱閥芯。與直接作用電磁閥相比，非直接桿操縱閥芯的有放大的推動力。由于控制閥門的轉(zhuǎn)動很輕微（20度-30度弧），閥門能長期可靠運行，無需維修密封件。氣缸型執(zhí)行器的設(shè)計能確保在空氣溫度高達288℃（550^oF）時長期運行。

      發(fā)電機氣體控制閥——J、K

圖3

      目的

     燃氣輪機或蒸汽輪機的發(fā)電機部分利用兩種工業(yè)氣體，以提高效率，保護氣輪機，避免爆炸或發(fā)生火災。氣輪機中注入氫氣可以冷卻氣輪機軸承，使氣輪機運轉(zhuǎn)在較輕的氣體環(huán)境中。發(fā)電機運行在氫氣環(huán)境中可以減少發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生的分子阻力，從而提高運行效率。然而，不加控制的氫氣極其易爆。一遇火花必須引起爆炸。因此，當氣輪機卸載時，二氧化碳氣體被用來吹散氫氣，以防止起火。

      運行工況

     發(fā)電機的氫氣供給管路需要安裝一種快速動作的截止閥，以便在緊急情況下，截斷供氣。氣輪機卸載時，電信號送到該截止閥，閥口關(guān)閉，停止給發(fā)電機供氫氣。此閥門裝有手動復位裝置，當發(fā)電機能夠**地重新啟動時，手動開啟此閥門。

     與此相反，發(fā)生氣輪機卸載時，需要向發(fā)電機內(nèi)注入二氧化碳氣，排除氫氣，防止起火或爆炸。注入二氧化碳氣的閥門也需要快速動作、失效**型設(shè)計，裝有手動復位裝置。

     這兩個閥門都安裝在發(fā)電機旁的發(fā)電機操作室內(nèi)。

      萊斯利的解決方案

     對于以上兩種應用，萊斯利提供“兩通轉(zhuǎn)動電磁控制球型閘閥”。這些閥門是經(jīng)FM批準的防爆閥門“B組”。這些閥門有焊接端連接，確保裝置的一體化。“勞倫斯兩通轉(zhuǎn)動球型閘閥”能提供既**又可靠，還能快速動作的關(guān)鍵解決方案，能夠避免因氣輪機運行不當而可能導致的災難性后果。

      燃氣輪機閥門選型指南（GE美國通用電氣公司）