电站燃气轮机课程复习思考题
1?词语解释：
（1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为机械功l c的百分数。％=心9
（2）装置效率（发电效率）：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为
电功I s的百分数。三—
（3）净效率（供电效率）：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为净功l e的百分数。
（4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出
的机械功（或电功）I s（kJ/kg），或净功l e（kJ/kg）.
（5）压气机的压缩比：压气机的出口总压Pi与进口总压Pi之比。『二Cpi
（6）透平的膨胀比：透平的进口总压曲与出口总压时之比。『二Pbp；
（7）压气机入口总压保持系数：压气机的入口总压Pi与当地大气压內之比。u y = p[/p L1
（8）燃烧室总压保持系数：燃烧室的出口总压膚与入口总压之比。.I'.-
（9）透平出口总压保持系数：当地大气压m与透平的排气总压I"之比。?二
（10）压气机的等熵压缩效率：对于1kg同样初温度Ti的空气来说，为了压缩达到同样大小
的压缩比t ，等熵压缩功S与所需施加的实际压缩功b之比。二亡二h：-ii；
（11）透平的等熵膨胀效率：对于1kg同样初温度卜；的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，
1 1 1 1 hl
燃气对外输出的实际膨胀功h与等熵膨胀功氐之比。pt -砧-h扌y
（12）温度比：循环的最高温度与最低温度之比。k二"『'Hi
（13 ）回热循环:在简单循环回路中加入回热器，当燃气透平排出的高温燃气流经回热器时，
可以把一部分热能传递给由压气机送来的低温空气。这样，就能降低排气温度4,而使进到
燃烧室燃料量减少，从而提高机组的热效率。
（14）热耗率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q，转化成机械功（或电工）lc,ls或Ie 的百分数。
（15）最佳压缩比
（16）燃烧效率：一个小于1的参数，用来描写燃烧过程中燃料能量的实际利用程度。
（17 ）间冷循环：采用为了减少压气机的耗功量，把气体稍微加压后，就引出来冷却降温，然后再使之增压，从而提高比功的这种分段冷却、逐渐加压方法的燃气轮机热力循环，就叫做间冷循环。
（18）再热循环：为了在T3* 恒定的条件下增大透平的膨胀功，可以使燃气在透平中稍微膨胀降温后，把它抽出来再喷油燃烧，使其温度恢复到T3* ，然后再去膨胀，这样，就可
以增加燃气在透平后几级的的膨胀作功量，从而达到提高机组比功的目的。
2、试证明，简单循环与机组热效率最大值对应的最佳压缩比，必定大于与机组比功达到最大值对应的最佳
压缩比。
3?试说明，当压缩比等于1时，燃气轮机不可能有任何机械功输出，而压缩比很大，达到某个值时，燃气轮机也没有功输出。
答：在燃气轮机理论循环的分析中，如果近似地认为所有过程平均等压比热容相等，并且不考虑压损，这样燃气轮机的比功和内效率的解析式可分别表示为：
F-1 T- 1
寸―瑞Fi；十;厂1）州
Ik = - 口——Hr
由以上两式可见，当压比卜「：计时，比功
和效率都为零。当压比提高时，比功和效率都
提高，但当；提高到到所谓极限压比：「时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，比
功和效率又等于零。
4?环境温度的改变对燃气轮机的输出功率有什么影响？原因是什么？
答：随着环境温度的的降低，燃气轮机的比功和热效率增大，同时，空气的密度增大，流经
燃气轮机的空气质量流量增大，因而燃气轮机的输出功率增大。反之，随着环境温度的升高，
燃气轮机的输出功率减少。
5?—台燃用天然气的燃气轮发电机的供电效率为38 %,天然气的低位发热量为38000kJ/Nm 3,试求耗气率（Nm3/kWh）和热耗率（kJ/kWh）。
解：热耗率：-■:-沁h亠y；、. m打,Y*
气耗率：. ■ ■ I : ■I ■ I
6.提高燃气透平的燃气初温对燃气轮机的效率有什么影响？
答：随着燃气初温的提高，燃气轮机的效率不断增大。
7?已知压气机进口空气总温为288K，总压为0.1013Mpa，压比为13.55，等熵效率为0.88, 燃气透平的等熵效率也为0.88,环境的压为0.1013Mpa，温度比4.5,空气的比热容C p =
1.01kJ/ （kg ? K） , Y= 1.4，试求燃气透平的出口总温。
口
M ■ n
丁4；=
= 12tj6 x
(lTss) = 6 1
透平等熵效率:
T ； =Tj - q[(T5 - T￡
)= 1296 - O.HH X (1296 - 615) = 697K 8?词语解释: 在压气机级的某一半径 r 的地方，沿半径方向取一个很小在厚度厶 r ，
然后沿圆周方向形成一个与压气机的轴线同心的正圆柱形薄环, 级的一列
动叶栅和一列静叶栅的环形叶栅。这组环形叶栅就是压气机的基元级。
(2) 压气机的级：一列动叶栅与它下游方向的一列静叶栅共同组成压气机的一个级。 (3)
反力度：气流在动叶栅内的静焓增量与滞止焓增量之比，即：
= 盒
(4) 冲角：叶栅的几何入口角与进气角之差，即
(5) 基元级的流量：指单位时间内流过叶栅通流截面的气体数量，通常可以用质量流量或 体积流量来表
示。(P53)
(6) 压缩比：是一个表示空气通过压气机的级以后，压力相对升高的参数，通常，它是一
个无因次量，反映压气机级的增压能力。
(P53)
(7) 效率：是一个用来表示压缩过程中能量转换过程完善程度的性能指标。最常见的是等 熵压缩效率。
(P54)
(8)
载荷系数：是一个衡量压气机级外加机械功量的特性系数。
(P54)
(9)
滞后角(落后角)：叶栅的几何出口角与气流流出叶栅时的出气角之差。
(P57)
9简述轴流式压气机的工作过程。
答：空气从进气道进入压气机，
逐级地完成压缩过程， 压力和温度升高，最后从排气道排出。
10如何计算基元级中动叶栅与气流之间的作用力和外加的机械功？
答：叶片对气流的轴向作用力：
工作叶轮加给气流的机械功：? =
Wg u ) = LI AW U |或++
11. 简述基元级中能量的转换过程与原因。
答：(1 )外界通过工作叶轮上的动叶栅把一定数量的压缩轴功 "传递给流经动叶栅的空气，
一方面使气流的绝对速度却能增高，
同时让气流的相对速度却能降低，
以促使空气的压力得
以增高一部分。(2)随后，由动叶栅流出的高速气流在扩压静叶中逐渐减速，这样，就可以 使气流绝对速度却能中一部分进一步转化成为空气的压力势能，使气体的压力进一步增高。
解:
燃气初温： 二…」一二基沐二m
透平理论出口总温:
透平出口总温: (1)压气机的基元级: 在这个薄环内包括有压气机
12. 轴流式压气机的叶片为什么需要扭转？
答：对于采用直叶片的压气机级来说，除了靠近平均半径的地方以外，其他部分都会发生气
流的分享现象，这不仅会恶化压缩效率，甚至使压气机无法正常工作。为此，就应该根据速度三角形沿叶片高度方向的变化规律来设计压气机级的叶片，这样的叶片必然是扭叶片。
13. 试分析轴流式压气机中的能量损失？
答：通常，可以把压气机的能量损失概括为内部损失和外部损失两大类型。（1）所谓内部损失是指那些会引起压气机中空气的状态参数发生变化的能量损失，它们有以下几种：在压气
机通流部分发生的摩擦阻力损失和涡流损失，径向间隙的漏气损失，级与级之间内气封的漏
气损失，工作叶轮或转鼓断面与气流的摩擦鼓风损失。（2）所谓外部损失是指那些只会增加
拖动压气机工作的功率，但不影响气流状态参数的能量损失，它们有以下几个方面：损耗在
支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失，经过压气机高太侧轴端的外气封泄露到外界去的漏
气损失。
14. 简要分析轴流式压气机发生喘振的原因。
答：喘振现象的发生总是与压气机通流部分中出现的气流脱离现象有密切关系。当气流发生
较大的脱离时，气流就会朝着叶栅的进气方向倒流，这就为发生喘振现象提供了前提。
15. 简要说明防止轴流式压气机发生喘振的措施。
答：（1）在设计压气机时应合理选择各级之间流量系数卜=心八|的配合关系，力求扩大压气
机的稳定工作范围。（2）在轴流式压气机的第一级，或者前面若干级中，装设可转导叶的防喘措施。（3）在压气机通流部分的某一个或若干截面上，安装防喘放气阀的措施。（4）合理地选择压气机的运行工况点，使机组在满负荷工况下的运行点，离压气机的喘振边界线有一
定安全裕量的措施。（5）把一台高压比的压气机分解成为两个压缩比较低的高、低压压气机，依次串联工作；并分别用两个转速可以独立变化的透平来带动的双轴燃气轮机方案，可以扩大高压比压气机的稳定工作范围。
16. 燃气轮机装置定压加热理想循环中，工质视为空气。空气进入压气机时的压力为0.1Mpa, 温度为
15C。循环增压比n= 17,燃气轮机进口温度为1673K。循环的p —v图及T —s图
见下图。若空气的比热容C p= 1.01kJ/ （kg ? K）, 丫= 1.4,试分析此循环。若燃气轮机进口
温度为1273K，试分析此循环效率的变化。
解：燃气轮机定压加热理想循
环由收下四个过程组成的，即:
A.理想绝热的压缩过程1~2;
B.等压燃烧过程2T 3;
C.理想的绝热膨胀过程4;
D.等压放热过程1。
从图中可以看到：在理想绝热的压缩过程中，面积1p i p221就是理想绝热压缩功。在等压燃烧过程中，面积2s i s432就是空气在此过程中从外界吸入的即用q i。在理想绝热的膨
胀过程中，面积3s4s i 23就是理想绝热膨胀功。在等压放热过程中，面积4S4S114就是燃气在此过程中释放给外界的热能q2。
在p-v图中，面积34123表示1kg空气在燃气轮机中完成一个循环后能够对外界输出的
理想循环功G;在T-s图中，面积34123与2S1S432的比值就是机组的循环效率。
那么定压加热循环的理论效率为：
可以看出，按定压加热循环工作的燃气轮机装置的理论热效率仅仅取决于增压比，而和升温比无关；增压比愈咼，理论热效率也愈咼。
1
才「、「叫二［_I
所以，“-^-=55.49%
17 ?燃气轮机装置定压加热理想循环中，压缩过程若采用定温压缩，则可减少压气机耗功量，从而增加循环净功。在不采用回热的情况下，这种循环
1-2' —2-3 —4- 1（如图）的热效率比采用绝热压缩的循环1-2 -3- 4—1是增加了还是降低了，为什么?
解：绝热压缩时：i| - | -
耳仏TJ - H&r L lm
定温压缩时：- ,
?(XL J-T L KG-T I)I 側丁山応
所以这种循环的热效率比采用绝热压缩的循环增加了。
18. 燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压气机的温度t1= 27C、压
p2
力P1 = 0.1MPa，循环增压比- 15。在燃烧室中加入热量q1 = 433kJ/kg，经绝热膨
P1
胀到p4= 0.1MPa。设比热容为定值，试求：(1)循环的最高温度；(2)循环的净功量；(3) 循环热效率；(4)吸热平均温度及放热平均温度。
T - I H
解: I - -■- 'H■ : ：1
由qi = Cp(T3-T a J可得，口= 5/$ + 兔=4殆十 1.01 + 650= 1079K
r-1
1 —t TF
T4 = =1079x(^) =4勺两
= c p(T+ -Ti)= 1.01 X (498 - 300) = 200呵/虺
|f = q, -q 2 = 433 -200 = 233k|/k
TV - = 1 - -
— S3.87%
19. 在燃气轮机理论循环的分析中，如果近似地认为所有过程平均等压比热容相等，即:
C pt C py C pg C p 和r 1 r ,并且不考虑压损，即
t y ，这样燃气轮机内效率
的解析式可表示为：
r 1
r 1
（1 t _） t （ y 丁
1）/ y
C
n
r
[1 （ -
1）/ y ]
* * *
设 Cp=1.092 kJ/kg.K, ￡ =11 , y =0.89, r =0.99, t =0.90 , r=1.4,压气机进气温度
T o =298K,求透平前温度 T *3为1223K , 1323K , 1573K 时燃气轮机的内效率。并分析
T *3对燃气
轮机内效率的影响。
解：当T ； = 1223K 时，肛"删
当 Tj _= 1573K 时，= 39.02%
可见，当压气机进气温度不变时，随着透平前温度
的增高，燃气轮机内效率 尿增高。
20. 简述燃气轮机燃烧室的工作过程的特点。
答：（1 ）由于燃烧室进口气流速度较高，在如此高速下组织燃烧，无论从稳定火焰或降低压 力损失方面考虑，都要采取专门措施，如设置扩压器、火焰管头部进气装置等。 （2）利用火
焰管开孔规律来控制气流分配，
其中一部分空气主要是参加燃料的燃烧，
另一部分空气主要
是与高温燃烧产物掺混，以降低燃烧室出口的燃气温度， 这样才能满足燃烧与涡轮要求的进 口温度。（3）必须组织一部分空气冷却火焰管壁面。
（4）对液体燃料，必须用喷嘴将它雾化，
以加速其蒸发汽化，从而迅速形成与空气混合的可燃混合气。 （5）在燃烧室结构设计中，需
要仔细考虑热膨胀问题。
21. 从结构上燃气轮机燃烧室通常可分为哪几类？各有什么优缺点？
答：从结构上燃气轮机燃烧室通常可以分为：圆筒型、分管型、环管型以及环形。
（1）圆筒型燃烧室的最大优点是：结构简单；机组的全部空气渡过一个或两个燃烧室，
能适应固定式燃气轮机的结构特点， 便于与压气机和透平配装； 装拆容易。由于燃烧室的尺 寸比较大， 因而在流阻损失较小的前提下， 比较容易取得燃烧效率高、 燃烧稳定性好的效果。 其缺点是：燃烧热强度低；笨重，金属消耗量大；而且难于作全尺寸燃烧室的全参数试验， 致使设计和高度比较困难。
=B46K 233
1 01 X 111
五
=455K
当仁二时,
取—37.16%
L.tH Kill —
Qi
（
（2）分管型燃烧室的优点是：燃烧空间中空气的流动模型与燃料炬容易配合，燃烧性能较易组织，便于解体体检和维护。由于流经燃烧室的空气流量只是整个机组进气问题的1/n，因而燃烧室便于在试验台上作全尺寸和全参数的试验，试验结果可靠而且节省费用。它的缺点是：空间利用程度差、流阻损失大，需要用联焰管传焰点火，制造工艺要求高。
（3）环型燃烧室具有体积小、重量轻，流阻损失小，联焰方便、排气冒烟少，火焰管的受热面积小，发展潜力大等一系列优点，是一种很有发展前途的结构形式。它特别适宜与轴流式压气机匹配。但是由于燃烧空间彼此沟通，气流与燃料炬不容易组织，燃烧性能较难控制，燃气出口温度场受进气流场的影响较大而不易保持稳定，同时，由于需要用机组的整个
进气量作燃烧试验，试验周期长而耗费大，加上结构的刚性差，在机组上又不便于解体检查，致使这种燃烧室曾长期未获广泛使用，但目前正在迅速发展之中。
（4）环管型燃烧室是一种介于环型和分管型燃烧室之间的过渡性结构型式。它兼备两者
的优点，但却继承了重量较大，火焰管结构复杂，需要用联焰管点火，制造工艺要求高等缺点。它适宜与轴流式压气机配合工作，能够充分利用由压气机送来的气流的动能。在目前应用得还相当广泛。
22. 为什么燃烧室能在高温下工作？
答：①选用耐高温材料；②合理控制燃烧室温度；③可靠的冷却保护措施。
23. 为什么扩散燃烧型燃烧过程必然会产生较多的“热NOx ”污染物？减少这些污染物可以
采用哪些措施？答：（1）扩散燃烧，火焰面上的，其温度甚高，通常为理论燃烧温度，它总是高于空气中的与起化学反应而生成时的起始温度。因而按这种方式组织的燃烧过程必然会产生数量较多的“热NOx ”污染物。
（2）为了减少这些污染物，可以采取三种措施，即：A. 在高负荷条件下，向扩散燃烧的燃烧室中喷射一定数量的水或水蒸气，借以降低燃烧火焰的温度；B.在余热锅炉中安装所谓的选择性催化还原反应器（SCR）；C?采用催化燃烧法。
24. 为了克服均相预混方式的喘流火焰传播燃烧方法的缺点，可以采取哪些措施？
答：（1）合理地选择均相预可混混合物的实时掺混比和火焰和温度。（2）适当增大燃烧室的
直径或长度，以适应火焰温度较低时，火焰传播速度比较低的特点。（3）必要是在低负荷工
况下仍然保留一小股扩散燃烧火焰，以防燃烧室熄火，并使满足燃气轮机燃烧室负荷变化范
围很宽的要求。（4）合理地控制均相预混可燃混合物从调节阀喷口到燃烧区之间的输运时间，不使与燃烧室火焰管的共振周期重合，以防燃烧室发生振荡燃烧现象。（5）采用分组燃烧方
式以扩大负荷的变化范围。
燃气轮机产品及技术发展介绍 1.以下不属于燃烧技术领域的是： （3.0分） A.低排放 B.燃料适应性 C.热声分析 D.喘振分析 我的答案：D√答对 2.不属于燃气轮机长期服务的工作是：（ 3.0分） A.无损检测 B.叶片修换 C.寿命延长 D.性能试验 我的答案：D√答对 3.以下不属于透平叶片冷却方式的是：（3.0分） A.气膜冷却 B.蒸发冷却 C.冲击冷却 D.对流冷却 我的答案：B√答对
4.以下不属于中心拉杆转子的结构是：（3.0分） A.轮盘 B.中心拉杆 C.周向拉杆 D.赫兹齿 我的答案：C√答对 5.将空气进行压缩的燃气轮机部件是：（3.0分） A.燃烧室 B.透平 C.压气机 D.支撑 我的答案：C√答对 6.AE94.3A燃气轮机的单机功率是：（3.0分） A.943MW B.368MW C.325MW D.78MW 我的答案：C√答对 7.上海电气燃机总装车间投产年份是：（3.0分） A.1983年
B.2003年 C.2015年 D.2005年 我的答案：D√答对 8.用于对燃气轮机入口空气进行过滤的辅助系统是：（3.0分） A.气动模块 B.进气系统 C.排气系统 D.燃料系统 我的答案：B√答对 9.目前上海电气的主要燃气轮机合作伙伴是：（3.0分） A.安萨尔多 B.西门子 C.通用电气 D.西屋 我的答案：A√答对 10.属于二次空气冷却系统的主要功能的是：（3.0分） A.冷却透平叶片 B.冷却压气机叶片 C.提高压气机流量
D.提高燃烧温度 我的答案：A√答对 1.以下属于透平叶片的材料的是：（4.0分）） A.镍基合金 B.球墨铸铁 C.钴基合金 D.不锈钢 我的答案：ABD×答错 2.属于轴系动力学分析的内容有：（4.0分）） A.横振分析 B.扭振分析 C.燃烧调整 D.熔模铸造 我的答案：AB√答对 3.属于联合循环热力优化手段的有：（ 4.0分）） A.进气冷却 B.抽汽配置 C.控制保护 D.余热利用 我的答案：ABCD×答错
燃气轮机控制系统—SPEEDTRONIC Mark V 摘要:本文介绍了燃气轮机及其控制系统的发展历程,以及燃气轮机控制系统—SPEEDTRONIC Mark V的工作原理及主要功能,并列举了几个燃气轮机控制系统的例子。 关键词:燃气轮机;控制系统 SPEEDTRONIC Mark V Gas Turbine Control System Abstract: This paper introduce the development history of gas turbines and their control system, and the functional principle and main features of gas turbine control systems, accompanied by some exemplifying system. Keywords: Gas Turbine; control system 1.燃气轮机控制系统的发展 燃气轮机开始成为工矿企业和公用事业的原动机组始于40年代后期,其最初被用作管道天然气输送及电网调峰。早期的控制系统采纳了液压机械式气轮机调速器,并辅以气动温控,启机燃料限制稳定及手动程控等功能。其余诸如超速、超温、着火、熄火、无润滑油及振动超标等保护均由独立的装置来实现。 随着控制技术的飞快发展，燃气轮机控制系统出现了以燃料调节器为代表的液压机械操动机构,以及用于启、停机自动控制的继电器自动程序控制。继电器自动程序控制,结合简单的报警监视亦可和SCADA(监控与数据采集)系统接口,用于连续遥控运行。这便是于1966年美国GE公司推出的第一台燃机电子控制系统的雏形。该套系
燃气轮机控制系统 概况 燃气轮机控制系统—SPEEDTRONIC Mark V 摘要:本文介绍了燃气轮机及其控制系统的发展历程,以及燃气轮 机控制系统—SPEEDTRONIC Mark V 的工作原理及主要功能,并列举了几个燃气轮机控制系统的例子。 关键词:燃气轮机;控制系统 SPEEDTRONIC Mark V Gas Turbine Control System Abstract: This paper introduce the development history of gas turbines and their control system, and the functional principle and main features of gas turbine control systems, accompanied by some exemplifying
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2015年我国燃气轮机产业发展现状及需求市场前景分析 燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，主要通过将连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功产生动力。燃气轮机用途广泛，在能源电力、航空航天、舰船车辆等多个领域均有应用。先进燃气轮机具有高效率、低噪音、低排放等特点，是提供清洁、可靠、高质量发电及热电联供的最佳方式。 燃气轮机由于工作原理和航空发动机基本相同，核心技术也与之有相似之处，因此航空发动机改装为燃气轮机的工作一直被人们所重视。由于航空发动机体积小、质量轻，故最初改装后均用于舰艇的推进装臵。自20 世纪60 年代末，英美纷纷做出“舰船以燃气轮机为动力”的决策后，舰船燃气轮机得到了大力发展。 国外典型航空发动机改舰船燃气轮机简介及参数
中国的燃气轮机发电开始于上世纪50 年代末，水电部与1959 年从瑞士引进2套功率为6,200 千瓦的简单循环燃气轮机列车发电站用于大庆油田发电。而航改燃气轮机的工作则是从上世纪70 年代由南方动力公司等单位与民用部门协作开始的。到目前，我国已经具备了自主研发重型燃气轮机的能力。2001 年，我国第一台具有自主知识产权的重型燃气轮机R0110 在黎明公司的主导下开始研制。到2013 年底，R0110 重型燃气轮机已在中海油深圳电力有限公司完成168 小
时联合循环试验运行考核，各项性能均符合要求。R0110 的研制成功标志着我国已成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。 中国典型燃气轮机简介及参数
纵观世界燃气轮机市场，高端市场基本被欧、美、日等国家和地区的公司所垄断，通用电气、西门子、三菱重工和阿尔斯通等几家公司占据了燃气轮机的主要市场份额。 我国燃气轮机市场虽然稳步增长，但自主研发产品的缺失导致我国燃气轮机长期受制于人。据中国电器工业年鉴数据，2013 年我国燃气轮机产品进口金额达到3.9 亿美元，同比增长11%，而燃气轮机产品出口金额仅为1 亿美元。 国内燃气轮机厂家众多，但水平差距较大。处于高端市场的国外企业占据了国内主要主机厂配套份额和维修市场的大部分份额。由于使用国外品牌，国内主机厂每年都要向燃气轮机供应商支付高昂的维修费用，大大提升燃气轮机的使用成本。而国内厂家基本是位于低端市场的中小型企业，由于技术水平和质量保证能力都较低，业务主要集中于社会维修市场。
简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展 火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重视。1.燃气轮机及其发电机组现状浅析1.1.燃气轮机浅析作为旋转式动力机械，气体以连续流动的方式在燃气轮机中通过热能向机械能的转化，进而推动发电机组旋转。从世界范围来看，第一台燃气轮机由瑞士一家企业制造，时间为1939年。经数十年发展，机车与坦克动力、舰船动力、管线动力与发电等都有燃气轮机的身影。从结构上划分，轻型与重型燃气轮机为工业燃气轮机类型。当前，俄、英、美等发达国家已经将燃气轮机完全应用到了水面舰艇上。此外，海上采油、输油输气的管线加压装置也由轻型燃气轮机构成，实现了41.6%的热效率。高度垄断是重型燃气轮机制造领域的特点，重要的核心企业为ABB、西门子/西屋、GE、三菱等。轻型燃气轮机制造领域中主导企业为PW、R.R与GE，其他国家也不甘落后，正在紧锣密鼓的航机改型。上世纪五十年代末，国内开始制造重型燃气轮机。当时的上汽厂、南汽厂、哈汽厂身肩国家工业复兴的大任，在厂校结合形式下，自主研发出的燃气轮机位列世界领先，如3500hp机车用机组，1MW、3MW发电机组。近年来，随着我国工业化的不断升级，重型燃气轮机也在不断的改造升级。为实现利用冶金企业的高炉煤气，美国GE与南汽厂通过技术交流，立足于MS6001B，6B-L型燃气轮机研发成功，实现再利用高炉煤气的环保要求。从科研实力分析，国内研究所或高校储备着大量科研设施与科研人员，如哈尔滨工业大学、清华大学、国家电网热工研究院、中科院工程热物理研究所等，研究出的一批批优秀成果。当然，设备不够集中，先进性尚待提高，完善工作仍需继续。国内航空系统是轻型燃气轮机的集结地，在航空发动机领域，研究设计院、制造厂数量众多，职工数量上万。在上世纪70年代，邮电、石化、油田等企业都应用到了331厂、410厂研发的WZ-6G、
燃气轮机的技术发展趋势
燃气轮机的技术发展趋势 近年来,燃气轮机的技术发展非常迅速,性能日益完善,大型燃气轮机联合循环电厂的功率等级已与汽轮机电厂相当,发电效率普遍超过了50%,最高已达58%,远远超过汽轮机电厂的效率,加之还有初始投资省、占地面积少、耗水少、环境污染少、运行维护方便等优点,使燃气轮机联合循环电厂在世界范围内获得了迅速的推广应用,因而,各主要燃气轮机制造厂都已成套供应燃气一蒸汽联合循环发电机组,安装和使用都很方便。据统计,目前全世界新增发电设备中,燃气轮机及联合循环发电机组约占40%,已与汽轮发电机组平分秋色,而美、日等发达国家,燃气轮机已经超过了汽轮机。据美国电力研究所的专题报告预测,美国1993一2001年内新增发电设备的2/3将是燃气轮机发电机组,到2015年,世界新增发电设备中燃气轮发电机组约占63%。美好的应用前景进一步刺激了燃气轮机的研究和发展,下面将对近期的研究和发展情况分别进行介绍。 由于工业化国家对环境保护的要求越来越严格,促使燃气轮机制造厂将较多的精力放在努力减少排气污染方面,其经费已占燃气轮机研究经费的最大份朽。燃气轮机一般燃用天然气或蒸馏油等清洁燃料,其含硫和含尘量极低,因而,排气中烟尘和502含量极低。所以燃气轮机考虑的排气污染物主要有未燃烧的碳氢化合物(UHC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)3种,由于燃烧技术的成熟和燃烧室结构的完善,目前先进燃气轮机的燃烧效率几近100%,排气中的UHC和CO极其微少,可以满足工业化国家严格的环保要求。但是,由于燃气轮机燃烧室中的火焰温度比较高,在高温下产生了一定数量的NO、,一般可达200又10一6左右,超过了许多工业化国家的环保规定。因此,减少燃气轮机排气污染的努力,近年来主要是集中在减少NO二产生方面。向燃烧室的燃烧区按照一定比例注入水或蒸汽,可以降低最高燃烧温度,有效地抑制Ox的产生量,这是目前一种比较成熟而能有效减少燃气轮机NO、排放的方法,已获得了较广泛的应用。一般注水与燃料之比约为0.95左右。在燃气轮机的排气通道应用选择催化还原S(CR)技术,即布置催化床并注入氨气,使NOx还原成NZ和水蒸气,这也可有效地减少NOx的排放。但上述两种方法成本比较高,而且对环境又会造成另外的有害影响,如氨气泄漏等,所以,目前的研究重点已转向干式低NO、(DLN)燃烧室的研制,即不向燃烧室中注入水或蒸汽,而通过优化燃烧室结构和合理组织燃烧来减少NOx的产生。目前,GE、西屋、ABB、西门子、索拉等主要燃气轮机制造厂都已研制成各自的DLN燃烧室,具体措施大致有以下几种: 1预混稀相燃烧(或称预混贫燃料燃烧) 该方法通过燃料与空气预先混合成稀相,再组织燃烧,使燃烧更为完全,而且可降低燃烧室内的最高燃烧温度。例如,在大多数范围内,可使火焰温度低于1400’C。因而有效地抑制了NO二的产生量。该方法的缺点是运行范围比较窄,低工况时容易熄火。目前,大多数DLN燃烧室都是应用这种方法,但都采取了一些稳定燃烧的措施,如应用值班喷嘴、控制燃料的分配等。例如,爱利松公司的501型燃气轮机采用预混锥使燃料与空气产生稀相预混,再配合旋流器、值班喷嘴和空气掺混系统来控制燃料/空气比和火焰分布,实现了低NOx排放,同时在低负荷时无熄火和不稳定现象。索拉公司1993年以后应用该方法,使其燃气轮机在50%一100%负荷范围内NOx产生量少于42x10一6。西门子公司应用该技术,使其燃气轮机的NOx排放量低达9火10一6CO排放量少于5火106,而成本仅增加不到10%。GE公司应用该技术,计划要使NOx排放量降低至9又10一6。EGT公司在其
我国工业燃气轮机的现状与前景 一、世界工业燃气轮机的发展趋势 1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状 自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。 由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。 80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。 90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。 这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。 目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。采用间冷—回热循 36
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/cd12595879.html, 燃气轮机技术发展及应用 作者：顾士国 来源：《山东工业技术》2017年第16期 摘要：燃气轮机是国家资源节约战略发展下的一项工业产品，也是能源管理方向的最高 技术水平的设备，因此发展燃气轮机技术，扩大燃气轮机的应用范围，是当下制造业的重点发展方向。本文从燃气轮机技术发展的趋势出发和燃气轮机技术发展的内容出发，分析了燃气轮机技术的应用方向，供从事燃气轮机技术探究与应用的工作人员参考。 关键词：燃气轮机；技术发展；应用方式 DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/cd12595879.html,ki.37-1222/t.2017.16.239 0 引言 燃气轮机的应用在现代企业生产中十分广泛，能够对国民经济发展中所需要的电力和能源进行输送与分配，还是国防领域中的重要应用设备，总体来说燃气轮机在现代社会运行中有着不可取代的作用。随着科学技术的不断进步，近几年的燃气轮机发展技术已经达到了较高的水平，燃气轮机领域也取得了显著的科研成果。 1 燃气轮机技术发展的趋势 今后燃气轮机技术的发展趋势是，通过提高生产设备的温度和压力，来提高机组的运行功率及效率；燃气轮机要适应多种燃料的性质；改变燃气轮机的热力循环系统，运用新型的工质完善操作系统，优化操作的性能。重型的燃气轮机要不断朝着高参数、高性能、高效率、低污染的方向发展，经过相关技术人员与专家的研究，未来的燃气机轮最高温度可以达到1700 度，联合运行的功率可达到65%，并将持续上升。 科学先进的气动设计技术能够进一步的提高高压气机和透平部件的性能，气动设计技术中的可控漩涡技术、自由涡技术、扭叶片技术、多圆弧叶技术、散叶技术、抽吸技术、主动控制技术、被动控制技术、可调叶片技术、间隙控制技术等，能够有效的减少燃气轮机在工业生产中的损失与浪费。比方说运用可调叶片技术能够确保内压气机的工作效率，让内压气机能够在更宽的范围内运转；运用抽吸技术和主动控制技术，能够减少多级轴流压气机的级数和重量、扩大了多级轴流压气机的工作范围[1]。 为了拓宽燃料的适用范围，减少燃料燃烧过程中带来的污染，燃气轮机技术的研发专家要发展高效率低污染的稳定燃技术。目前很多国家的燃气轮机制造厂家都在研究减少污染排放的技术，并投入了一定的物力资源、人力资源和财力资源，建立了专门的实验基地，从事对燃气轮机节能减排技术的研究，并将研究的技术应用在自己生产的燃气轮机中。
燃气轮机发展现状 燃气轮机是重要的军民两用动力装备，以其效率高、污染低、结构紧凑、质量轻、体积小、启动快、可靠性高、不用或少用水、投资低等一系列优点，迅速发展成为热机中的一支劲旅，大量用于发电、舰船动力、机械驱动等领域。我国未来能源市场需求巨大、舰船装备需求紧迫。 国内燃气轮机发展现状： 我国燃气轮机产业发展开始于上世纪50年代末，起步还是比较早的。产业分散在航空、航天、机械、兵器、舰船、石化、煤炭等多个工业系统，这些燃气轮机设计、制造、运行单位分属不同体系，力量分散，未能集中力量共同攻坚克难，发展自主知识产权的燃气轮机。我国水电部于1959年从瑞士BBC公司引进2套功率为6200kw的简单循环燃气轮机列车发电站用于大庆油田发电，从此开始了燃气轮机的发展研究之路。我国燃气轮机也按照航改燃机和单独设计燃机两条道路发展，但一直成效不大。 航机改型工作是从1974的wJ6GL燃气轮机开始，由南方航空动力机械公司与民用部门协作以航空发动机wJ6原型机改型完成的。这个改型燃机性能还是不错的，至1990年生产了74台，主要应用于石油行业发电用。同时代还有由哈尔滨东安发动机制造公司改型的WJ5G1和wJ5AIG1燃气轮机分别是由运七飞机的动力装置wJ5和wJ5I改型设计的。20世纪70年代末，沈阳黎明发动机公司也着手进行航空涡喷发动机改型为燃气轮机的研究工作，他们以wP6发动机为核心机改型设计的wP6G系列燃气轮机，应用于发电。20世纪80年代，常州兰翔机械总厂在Wz6涡轴发动机的基础上改型设计了wz6G燃气轮机，以燃用煤油、轻柴油以及天然气等作燃料，第1台wZ6G燃气轮机于1985年在中原油田注水泵站安装使用，1990年开始小批量生产。1982年，以西安航空发动机公司为主，将60年代后期英国研制的spey MK202涡扇发动机改型为舰船用燃气轮机Marine 410A。1986年，成都发动机公司与美国联合技术公司动力分部(TPM)及联合技术公司普惠集团签订了联合开发F1燃气轮机的合同。FT8燃气轮机以Pw公司的JT8D 一219航空涡扇发动机为基础。首台FT8燃气轮机在1991年应用于深圳福田电站。沈阳606所和沈阳黎明合作研制的“昆仑”航空涡喷发动机和某型航空涡扇发动机是国产最先进的航空发动机，以这2型发动机为母型机可以开发出不同功率、具有世界先进水平的燃气轮机，具备与国外同类机组竞争的技术实力。在某型发动机核心机的基础上改型的工业燃气轮机QD70是功率在7000kw左右的发电用轻型燃气轮机，在QD70燃气轮机的基础上改型舰船用燃气轮机的工作也已经开始。QD128燃气轮机是在保持“昆仑”航空涡喷发动机基本结构的基础上改装的。2003年7月，中国拥有完全自主知识产权的QD128和QD70航改燃气轮机机组在中原油田相继点火成功，并网发电。至此，我国的航改燃气轮机事业已有30年的历史，但主要以wJ5，wJ6，wz6，wP6等比较落后的航空发动机为母型机。
燃气轮机技术国产化解决方案
目录 第一部分哈汽公司燃气轮机的发展 第部分 第二部分哈汽燃机自主与国产化生产工作第三部分哈汽燃机国产化的经验和意义
一、哈汽公司简介 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司是我国“一五”期间156项重点建设工程项目中的2哈尔滨汽轮机厂有限责任公司是我国“五”期间156项重点建设程项目中的2项——电站汽轮机和船用主动力装置的生产基地，是以生产制造大型火电汽轮机、核电汽轮机工业汽轮机船用主动力成套装置和燃气轮机为主的国有大型发电设备制造骨汽轮机、工业汽轮机、船用主动力成套装置和燃气轮机为主的国有大型发电设备制造骨干企业。 公司于1956年3月17日破土动工，1958年12月10日建成投产，是哈尔滨电气股份有公司于1956年3月17日破土动工1958年12月10日建成投产是哈尔滨电气股份有限公司（在香港H股上市）的全资子公司，隶属于哈电集团公司。
公司现拥有300MW 600MW 1000MW等级超临界大型空冷超超临界机组一、哈汽公司简介 公司现拥有300MW、600MW、1000MW等级超临界、大型空冷、超超临界机组、1000MW以上核电机组，以及重型燃气轮机、25MW级燃气轮机动力涡轮部分、30MW燃压等优势系列化产品具备了行业一流的科研开发水平和生产制造能力30MW燃压等优势系列化产品，具备了行业一流的科研开发水平和生产制造能力。
哈汽燃机自主 制与国产化作 二、哈汽燃机自主研制与国产化工作第一阶段—自主研发 国内六十年代开始研究设计制造工作自上世纪六十年代至今，哈汽公司在燃机产业方面主要经历了以下五个阶段： ?国内六十年代开始研究、设计制造工作 ?先后开发多台舰船动力、机车燃机、发电燃机、轴流压气机等完成试车和运行考验间冷回热研究? 完成试车和运行考验，间冷、回热研究 哈汽公司自主研发6种型号燃气轮机 哈汽公司开发的压气机
1.燃气轮机的发展概况 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转, 将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械, 是一种旋转叶轮式热力发动机。大功率重型燃气轮机除可用于发电外, 还可用作大型船舰动力, 是国家综合实力的重要象征。 燃气轮机自20世纪40年代问世以来，作为高效、节能、低污染的新型动力装置，经过战争需要的刺激和大批专家的努力，这一技术得到了高度发展并广泛应用于能源、电力、航空、航天、舰船、车辆、军事等领域。对于舰船，一般采用轻型或半重型燃机，燃气轮机由于受母型机的机型限制，单机功率不能很大。燃气轮机技术是一项多种技术集成的高技术，它的发展更是代表着一个国家和地区重大装备制造业的总体水平，代表着一个国家民族工业的能力，是发达国家国民经济的重要支柱产业，是典型的军民结合产品，它的发展对可以使我国的制造业总体水平取得快速进步，改善能源结构有着战略意义。当今，燃气轮机产业己经成为关系到能源和国防的重要产业，受到各国政府的重视。 1.1燃气轮机的历史和舰用燃气轮机的发展 燃气轮机是一种连续回转的内部燃烧、叶轮机械式的新型热机。其构造主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部分组成如图1.1.1所示。在正常工作时，燃气轮机的压气机从外界吸入新鲜空气，并对空气进行压缩。经过压缩的空气进入燃烧室，与燃油喷 嘴喷入的雾化燃油混合，在点火器的作用下发火燃烧(正常工作时靠火焰维持燃烧)，形成高温、高压的燃气。燃气被导入涡轮，膨胀做功，同时推动涡轮旋转，使得与涡轮直接相连的压气机和外负荷转子也一起高速旋转。通常情况下，涡轮发出的机械功率大部分用来驱动压气机,以维持燃气轮机的持续工作，其余小部分的功率可以通过输出轴和传动装置驱动外负荷。与现代舰船上常用的蒸汽轮机动力装置和柴油机动力装置相比，燃气轮机的热效率要优于蒸汽轮机动力装置，比柴油机动力装置稍显逊色。 图1.1.1燃气轮机结构示意图 人类对燃气轮机原理的认识可以追溯到上千年。 中国北宋年间出现的走马灯，就是利用燃烧产生的高温气体来驱动叶轮转动的，这可以说是燃气轮机原理的雏形。 1550年左右，画家列奥纳多#达#芬奇设计了自动烤炉，这个装置在机构设计上比走马灯更加接近实用化。
中国燃气轮机的发展现状与杂谈 前几天去参加了一个名为“燃气轮机聚焦2014”的会议，从会上了解到一些燃气轮机行业的信息，特总结记录下来与大家一同分享，中间不免夹杂一些个人想法，仅供参考。 这个会议主要探讨了燃气轮机技术及其创新、检修运行、应用、发展等关键问题。我觉得之所以现在国内这么强烈的关注燃气轮机的发展，一是由于燃气轮机这个行业的特殊性和重要性，另一个就是中国能源的发展和国家对环境的关注决定的。我们都知道现在天然气能源在我国的发展前景，并且最近刚跟俄罗斯签订了合同，这都预示着天然气的利用必将进入一个高速发展的时期，如何利用好天然气，这给燃气轮机的发展带来了历史机遇。 这次会议首先由中国工程院院士、原上海交大校长翁史烈教授就中国的燃气轮机发展及战略展开阐述。目前国际上的燃气轮机技术已经形成高度垄断，国外制造商对燃气轮机部件核心技术、控制技术和维修技术等进行垄断和保密，使我国不能从国外获得关键技术。而我国燃气轮机行业发展了这么多年，这个发展是比较曲折的，以至于目前我国的燃气轮机技术水平还处于起步阶段，而当务之急是走自主创新之路，简单的说就是生产自己的燃气轮机，不过要面临体制机制、技术以及人才缺乏这三大瓶颈。 燃气轮机用途广泛，从发电机组、动力机组到舰船动力等。发电主要使用重型燃气轮机，此次会议有不少来自电厂的专家，他们在会上着重讨论了燃气轮机发电技术在中国的应用现状。全球发电量的五分之一来自燃气轮机的联合循环，而我国现在主要以燃煤发电机为主，我想这也是他们迫切希望发展重型燃气轮机产业的原因。他们讲现在发电用燃气轮机的发展面临着设备和天然气供应这两大难题。首先说下设备，发电所使用的重型燃气轮机主要为GE、西门子和三菱的，中国前些年通过打捆招标模式同时引进这3大动力集团的重型燃气轮机，意在通过市场换技术的方式解决已落后几十年的重型燃气轮机研制问题，而结果是市场
我国工业燃气轮机的现状与前景 南京汽轮电机（集团）有限责任公司薛福培 一、世界工业燃气轮机的发展趋势 1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状 自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。 由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。 80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机
的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。 90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。 这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。 目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%～30%工况
燃气轮机技术发展及应用要点分析 摘要：燃气轮机作为重要的工业设备，也是我国能源的战略性产业，燃气轮机 发展好坏影响我国制造业与能源技术的进展，也会对国民经济产生不同程度影响。本文中详细分析燃气轮机技术发展现状及应用情况，展望未来发展趋势，以供同 行借鉴与参考。 关键词：燃气轮机；技术发展；应用要点 引言 燃气轮机的应用在现代企业生产中十分广泛，能够对国民经济发展中所需要的电力和能 源进行输送与分配，还是国防领域中的重要应用设备，总体来说燃气轮机在现代社会运行中 有着不可取代的作用。近几年的燃气轮机发展技术已经达到了较高的水平，燃气轮机领域也 取得了显著的科研成果。 1、燃气轮机发展概述 1906年第一台效率为3%的燃气轮机问世。20世纪40年代起燃气轮机开始进入工业的各 个领域并得到了较为迅速的发展。例如：1939年诞生于瑞士BBC公司的燃气轮机，功率 1.5MW，初温550℃，效率17.3%。进入20世纪80年代后，燃气轮机单机容量有很大程度 的提高，特别是燃气-蒸汽联合循环技术日渐成熟。 随着世界范围内天然气资源的大力开发，燃气轮机及其联合循环在世界电力系统中的地 位发生了明显的变化，不仅可以作为紧急备用电源和调峰机组使用，而且还能用于带基本负 荷机组。经过不断应用最新的研究成果，提高技术水平，目前正在研究最大功率达460MW、燃气初温达1600℃、压气机压缩比约40、单循环效率为43%～44%的重型燃气轮机，其联合 循环效率将高达65%；同时也在着手研究未来更加先进的燃气轮机，燃气初温的目标是1700℃。 目前燃气轮机单机效率已达36%～41.6%，最大单机功率已达375MW。组成联合循环机 组后，发电效率达55%～60%。联合循环机组已成为发电市场的主流机组。日本三菱公司研 制的M501J型燃气轮机组成的联合循环在50%负荷工况下效率依然可以达到55%。阿尔斯通 公司的新GT26在40%负荷工况下NOx的排放依然低于25ppm(这里1ppm=10-6)。 2、燃气轮机技术应用 本部分以西门子SGT200-2SDLE型燃气轮机的燃烧控制系统为对象，详细分析技术应用原 理及注意事项。相对于燃烧系统采用扩散式设计的燃机而言，采用预混燃烧设计的西门子SGT200-2S型燃气轮机性能表现更优越，因为其燃烧室燃烧火焰更短、窄，燃烧温度高，氮 氧化物排放低，单位重量功率高，同等输出功率情况下效率更高，但其对空燃比和燃烧器的 进气流道设计要求更高，在运行过程中若空燃比波动较大，燃烧室火焰熄灭概率相对较高。 2.1燃料气量控制 两台燃料气阀门分别控制、分配进入8套燃烧器，其中辅助燃料气阀控制进入8个辅助 燃烧器的燃气量，主燃料气阀控制进入8个主燃烧器的燃气量。通过燃料气管形状、管径和 燃料气供气压力范围的设计，实现进入8台辅助燃烧器和主燃烧器的燃料气量的平均分配。 燃料气阀的流量特性曲线需要提前测定，根据测定的曲线来设定控制系统中燃气阀开度及其 对应的燃料气量、燃料气热值等相关燃烧参数，以便于控制燃烧功率变化速率，满足机组不 同工况下的要求及保持变负荷工况下机组的稳定。 2.2空气量控制 由于SGT200-2S型燃气轮机采用双轴设计（压气机轴和动力透平轴），燃烧后的能量首 先驱动前轴的压气机转动，以提供压缩空气供机组燃烧和部件冷却用，该段轴的转速设计为 不可调节，转速取决于燃烧功率，即机组设计的轴重量、摩擦阻力、排气背压等固定参数， 决定了在一定的燃烧功率下，轴转速一定，此时压气机的空气进气体积流量一定。但空气量 受空气温度、湿度和大气压力影响，一定体积空气的质量会发生变化。为了适应这一变化， 提高空气量调节精度，保证燃烧稳定及防止压气机喘振，燃机将部分定子叶片设计为可调， 对于SGT200-2S型燃机，其前5级定子叶片为可调，称为可调导向叶片（VGV）。总体上看，
GER-3658D INTRODUCTION The SPEEDTRONIC ?Mark V Gas Turbine Control System is the latest derivative in the highly successful SPEEDTRONIC ?series.Preceding systems were based on automated tur-bine control, protection and sequencing tech-niques dating back to the late 1940s, and have grown and developed with the available technol-ogy. Implementation of electronic turbine con-trol, protection and sequencing originated with the Mark I system in 1968. The Mark V system is a digital implementation of the turbine automa-tion techniques learned and refined in more than 40 years of successful experience, over 80%of which has been through the use of electronic control technology. The SPEEDTRONIC ?Mark V Gas Turbine Control System employs current state-of-the-art technology, including triple-redundant 16-bit microprocessor controllers, two-out-of-three vot-ing redundancy on critical control and protec-tion parameters and Software-Implemented Fault Tolerance (SIFT). Critical control and pro-tection sensors are triple redundant and voted by all three control processors. System output signals are voted at the contact level for critical solenoids, at the logic level for the remaining contact outputs and at three coil servo valves for analog control signals, thus maximizing both protective and running reliability. An indepen-dent protective module provides triple redun-dant hardwired detection and shutdown on overspeed along with detecting flame. This mod-ule also synchronizes the turbine generator to the power system. Synchronization is backed up by a check function in the three control proces-sors. The Mark V Control System is designed to ful-fill all gas turbine control requirements. These include control of liquid, gas or both fuels in accordance with the requirements of the speed,load control under part-load conditions, tem-perature control under maximum capability conditions or during startup conditions. In addi-tion, inlet guide vanes and water or steam injec-tion are controlled to meet emissions and oper-ating requirements. If emissions control uses Dry Low NO x techniques, fuel staging and com-bustion mode are controlled by the Mark V sys-tem, which also monitors the process.Sequencing of the auxiliaries to allow fully auto-mated startup, shutdown and cooldown are also handled by the Mark V Control System. Turbine protection against adverse operating situations and annunciation of abnormal conditions are incorporated into the basic system. The operator interface consists of a color graphic monitor and keyboard to provide feed-back regarding current operating conditions.Input commands from the operator are entered using a cursor positioning device. An arm/exe-cute sequence is used to prevent inadvertent tur-bine operation. Communication between the operator interface and the turbine control is through the Common Data Processor, or and