QD20燃气轮机原理

QD20燃气轮机机组

第 1章概述

1.1 燃气轮机简介

燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计的烟气转动装置，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装置是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。为了保证整个装置的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配置控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。

燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；二是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简

单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。

自 20 世纪60 年代首次引进6000kW燃气轮机发电机组以来，我国已建成不少烧油气的燃气轮机及其联合循环发电机组。但由于我国一次能源以煤为主的消费结构，并受到规定的“发电设备只准烧煤”的前燃料政策的制约，目前我国燃气轮机在现有发电设备装机容量中，占有量很小，只有700 万kW左右，且绝大部分为进口的。但发展速度很快，正在建设和计划的就超过800万kW，正在建设的一批大型35万kW级燃用天然气的联合循环电站。随着天然气和液体燃料在一次能源中比例的上升和燃气轮机燃煤的技术成熟之后，燃气轮机在我国发电设备中的比例将会愈来愈大。研究表明，由于燃气轮机在效率、环保和成本方面的优势，我国在电站基本负荷发电、老电站技术更新改造、洁净煤发电技术、石油与天然气的输运和高效利用以及舰船、机车交通动力等领域对燃气轮机都将有较大的需求。许多专家还强调燃气轮机在西部大开发中的重要性，国家构想实施的新世纪四大工程：西气东输，西电东送，青藏铁路，南水北调，前三个都与燃气轮机有关。总之，以燃气轮机为核心的总能系统也将成为我国跨世纪火电动力的主要发展方向，我国将是世界最大的燃气轮机潜在市场。

第2章燃气轮机热力循环

2.1热力循环的概念

热力循环是指热力系统经过一系列状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。热力循环分为正向循环及逆向循环。将热能转换为机械功的循环称为正向循环；将机械功转换为热的循环，称为逆向循环。通过工质的热力状态变化过程，可以将热能转化成机械能而做功，而要做出功一般必须通过工质的膨胀过程，但是任何一个热力膨胀过程都不可能一直进行下去，并连续不断地做出功。这是因为工质的状态将会变化到不适宜继续膨胀做功的情况，而且任何热力设备，其尺寸也都是有限的。例如，通过定温膨胀或绝热膨胀过程做功时，工质的压力将降低到不能做功的水平，而工质的容积V又将增大到设备尺寸不能允许的程度，典型的例子是封存于气缸内的一定质量的气体，当其膨胀做功时，压力将不断下降，容积不断增加，而这个膨胀过程可能由于压力降得太低以至于无法继续做功，或者由于受到气缸尺寸的限制使得容积不能无限制地增大。因此，为使连续做功成为可能，工质在膨胀后还必须经历某种压缩过程，使它回复到原来状态，以便重新进行膨胀做功的过程。这种使工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的所有热力过程的组合就叫做一个循环。在状态参数的平面坐标图如压容图或温熵图上，循环的全部过程必定构成一条封闭曲线，其起点和终点重合（见图

2-1）。整个循环可以看作一个闭合过程，所以也称循环过程，简称循环。工质在完成一个循环之后，就可以重复进行下一个循环，如此周而复始，就能连续不断地把热能转化为机械能。

循环可以沿着两个方向进行，即上述的正向循环和逆向循环，本章侧重讨论正向循环，也称热力循环。汽轮机、燃气轮机等热机都是按正向循环工作的。循环的全部过程可以在一个气缸内进行，如柴油机循环（又称狄塞尔循环）；也可以分别在几个部件内进行，如燃气轮机循环（布雷顿循环）。各种热动力设备采用的循环各不相同，各具特点，但他们的基本特征是相同的。现以闭口系统中

1kg工质的正向循环为例，说明正向循环的性质。

图2-1

图2-1在p-v图上示出了该循环，这个循环是一个抽象的、任意确定的正向循环。正向循环在状态参数坐标图上是按顺时针方向进行的。压容图上的循环过程，以循环的左、右两个端点(即比体积v最小的点1和最大的点2)为分界，把该循环分成上、下两段。在上边一段，从1-a-2的过程为膨胀过程，该过程的膨胀功以面积1-a-2-3-4-1表示。为了能使工质继续做功，必须将工质沿另一过程从2压缩回到1。显然，为了使工质在一个循环中能够对外界有净功输出，该压缩过程必须沿着一条较低的过程线，如图中2-b-1曲线所示，将工质从2压缩到1点，该过程消耗外功，消耗功的绝对值以面积2-b-1-4-3-2表示，其代数值为负值。这样，从1-a-2-b-1就完成了一个循环。单位工质完成一个循环对外做出的净功以w表示。显然，在图形上，表示该净功的面积为面积1-a-2-3-4-1减去面积

2-b-1-4-3-2，这正好就是封闭的循环过程曲线1-a-2-b-1所包围的面积。为了使工质在完成一个循环之后能够对外做出正的净功，循环中膨胀过程线的位置必须高于压缩过程线，以使膨胀功在数值上大于压缩功，如何做到这一点呢?参看图2-1左图，我们任取一个比体积v，过该点作横轴的垂线与膨胀过程线交于点5，与压缩过程线交于点6。为了使膨胀过程线在压缩过程线上方，必须有p5>p6，既然v是相同的，因此必然有T5>T6，其余各点情况都是相同的，因此，膨胀过程线上各点的温度都高于相同比体积时压缩过程线上相应点的温度(两端点1，2除外)。怎样做到这一点呢?我们可以使工质在膨胀过程中(或在膨胀开始前)与高温热源接触，并从中吸入热量，以保证膨胀过程中工质有较高的温度水平；而在压缩过程开始之前先将工质冷却，或在压缩过程中使工质与一冷源即低温热源相接触并对其放热，这样就可保证压缩过程中工质有较低的温度，从而保证压缩过程线位于膨胀过程线下方，使循环净功为正值。燃气轮机就是一个正向循环的例子：从高温热源吸热，输出机械功，并且要向低温热源放出热量。与正向循环比较可

知，逆向循环沿逆时针方向进行，其压缩过程线位于膨胀过程线上方，因此压缩功大于膨胀功，为了实现这一循环，必须从外界向机器输入机械功。电冰箱中，由外界供给机械能(由电能转换而来)，使冰箱中的热量排向温度较高的大气。空调机也是按逆向循环工作的。许多空调机同时又能供暖。用于空调制冷时，外界输入机械功，将室内热量排至温度较高的室外；用于供暖时，则从温度较低的室外吸收热量，连同机械功转化而来的热量供给室内，这就是所谓热泵。

2.2 燃气轮机循环的四个热力过程与工作原理

通常，在可逆的理想情况下，燃气轮机是由四个热力过程组成的正向循环来实现把热能转化为机械功的动力机械，它们是：

（1）理想绝热压缩过程

对于燃气轮机循环，压缩过程是在压气机中完成，过程中工质状态参数将按绝热过程的规律（P*V*K=常数）进行变化：压力不断上升，比容逐渐减小，温度伴随增高。由于工质流量相对大、对外界的散热很小，通常认为与外界没有热量交换，因而是绝热过程，即工质与外界没有热交换，工质状态变化是靠部分透平膨胀功驱动压气机来实现的。另外，在理想的可逆情况下，压缩过程中工质的熵值为常数不变，因此理想绝热压缩过程又称为等熵压缩过程；而实际的绝热压缩过程，由于存在的摩擦涡流等因素的影响，将使工质内能增加（温度升高更多一些），等价于从外部加入同样数量的热量，过程是不可逆的，熵总是增加的。（2）等压燃烧过程

燃气轮机循环的加热过程是在燃烧室中完成的，从压气机出来的高压气体吸收喷入燃烧室的燃料燃烧释放的热量，燃烧过程的结果是使工质吸收了外界加入，而没有与外界发生机械功的交换。对于加热过程，工质状态参数将按的热量Q

1

定压过程的规律（V/T=常数）进行变化：压力恒定不变（P=常数），比容（比体积）不断增加，温度逐渐上升，熵值也相应增加。

（3）理想绝热膨胀过程

燃气轮机循环的膨胀做功过程是在透平中完成，过程中工质状态参数也将按绝热过程的规律（P*V*K=常数）进行变化，只不过变化的趋势与压缩过程正相反：压力不断下降，比容逐渐增大，温度伴随降低。通常也认为与外界没有热量交换，因而也是绝热过程，即工质与外界没有热交换，借助工质状态变化来实现膨胀做功。同样，在理想的可逆情况下，膨胀过程中工质的熵值为常数不变，因此理想

绝热膨胀过程又称为等熵膨胀过程；而实际的绝热膨胀过程，由于存在的摩擦涡流等因素的影响，过程是不可逆的，熵总是增加的。

（4）等压放热过程

燃气轮机循环的是向大气环境排气放热来完成的，由于环境相对与循环系统体系来说，可认为是“无限大”，其压力为恒定不变，并与外界没有机械功传递。这样，对于放热过程，工质状态参数也将按如下变化：压力恒定不变（P=常数），比容（比体积）不断减小，温度逐渐下降。

第 3 章 QD20燃气轮机主机及主要部件

3.1 主机概述

燃气轮机主机（发动机）是把热能转换为机械功的组件，通常包括压气机、燃烧室和透平等三大部件。透平是利用工质的膨胀产生机械动力的功能部件；压气机是利用机械动力使工质的压力增加并伴有温度升高的功能部件；燃烧室是使燃料（热源）与工质发生反应，以提高工质温度的功能部件。在燃气轮机主机中把这三大部件有机整合，以实现预定的热功转换功能。本章介绍燃气轮机主机三大部件的概况，重点是论述压气机、燃烧室和透平的基本工作原理。另外，还简要介绍燃气轮机主机的总体结构。

3.2压气机

3.2.1概述

QD20燃气轮机的压气机，为单转子十级轴流式亚音压气机(图4-1)，由转子和静子两部分组成。

压气机的气流通道呈收敛形。第一、二级通道外壁锥角为2°52′至2°19′，其余各级为等外径；通道内壁直径从第一级至第八级逐渐增大，第十级与第九级则相等。在压气机进口处附件传动机匣的内腔，安装了具有收敛叶栅通道的进气导向器，将气流顺旋转一个角度。从而降低了气流相对于第一级工作叶片的速度，并使流畅均匀。

QD20型燃气轮机以额定状态工作时，压气机的增压比为7．45～7．77。为使燃气轮机在起动和加速时工作稳定，在第五级和第八级各装两个放气活门。3.2.2工作原理

压气机的作用是将外界空气吸入并压缩到一定压力(同时也提高了温度)，形成连续的由前向后的空气流动。同时，提高进入燃烧室的空气压力就能实现在较小的燃气轮机尺寸的情况下，获得较大的功率和较低的单位燃油消耗量。

3.2.2.1级的压缩原理

压气机的每一个级均由转动的工作轮和位于其后的静止的整流器组成。工作轮叶片之间及整流器叶片之间的气流通道都是扩散形的。

当气流以绝对速度C1流向工作轮时，由于后者以切线速度u旋转，因此，气体对工作轮的相对进气速度为W1。由于工作轮带着通过叶栅内的气体一起转动，因此，气体也有相同的切向牵连速度u，这样，空气流出工作轮时的绝对速

度C2将等于相对速度W2和切向速度u的向量和(图4—2)。

图4-2 工作轮进、出口空气相对图4-3 整流器叶片进、出口速度与绝对速度的变化空气速度的变化当气流通过工作轮时，工作叶片犹如螺旋桨桨叶一样对空气做功，但由于工作叶片通道的扩压作用，将叶片对气体所做功的一部分转变为压力能，这体现在气流的出口相对速度W2小于进口相对速度W1，出口静压P2大于进口静压P1；而叶片对气体所做功的另一部分则提高了气体的动能，使出口绝对速度C2大于进口绝对速度C1。

气流流出工作轮后以绝对速度C2 (图4-3)流入整流器，由于整流器叶栅通道也是扩散形的，因而气流的动能进一步转变为压力能，结果使绝对速度C2减小至C3，静压由P2升至P3。并且使C3的大小和方向大致等于工作轮进口的绝对速度C1。气流在一个级内的参数变化如图4-4。

图4-4 压气机级内气流参数变化

经过压气机一个级的压缩，空气压力便从P1提高到P3，经多级压缩后，空气压力便逐级提高到规定值。

3.2.2.2进气导向器工作原理

当气流相对速度大于O.9a左右(a 为当地音速)时，亚音压气机叶片上阻力急剧增加，从而使压气机效率剧烈降低，而第一级进口处气温最低，音速最小，矛盾最突出，因此，应该使第一级工作轮进口气流相对速度限制在0.9a以下(叶尖处最大)，这是靠进气导向器来实现的。

不装进气导向器时，气流自附件传动机匣内的进气道以大约轴向流入工作轮(如图4—5中之C0)，这时工作轮以切线速度u作旋转运动，工作轮进口空气相对气流速度较大。

图4-5 进气导向器作用（预旋和

不预旋的相对速度比较）

在压气机的进口处安装正预旋进气导向器后，它使流向第一级工作轮的气流，预先沿工作轮旋转方向扭转一个角度至C1方向，从而使进入第一级工作轮的气流相对速度W1具有较小的数值(W1

3.3 燃烧室

3.3.1 概述

燃烧室位于压气机与涡轮之间，它的用途是使燃料与压气机来的高压空气混合燃烧，提高空气所具有的内能，并保证涡轮进口处燃气的给定温度。燃烧室承受本身产生的力及燃气轮机转子工作时产生的力和力矩，并将这些力和力矩通过燃气轮机辅助安装节传递到台架安装座上。QD20燃气轮机燃烧室属混合式一类，火焰筒前部属于联管形式，而后部是环形的结构，因此在主燃区内的燃烧过程具有联管的特点，而掺合区内掺合过程则具有环形的特点。

QD20燃气轮机燃烧室具有燃烧温度均匀、压力损失小、燃烧效率高、尺寸小、重量轻、寿命长等优点。其缺点是设计试验量较大，加工比较困难，装拆不太方便。

燃烧室由燃烧室壳体、火焰筒、点火器、喷嘴等部件及一些小零件组成(5-2)

图5-2 燃烧室

1.燃烧室壳体；

2.燃烧总管；

3.燃油工作喷嘴；

4.固定销；

5.点火器；

6.防火隔板；

7.火焰筒；

8.后外套；

9.后外套；10.导向套；11.滚

子轴承喷油环；12.滚子轴承座；13.外、中、内封气圈；14.球轴承

喷油环；15.球轴承座；16.滑油进油管。3.3.2 燃烧室工作过程燃烧室是将燃料与高压空气混合，点火燃烧，使燃料的化学能转化为热能的一种组件。

气流在燃烧室内的流动情况如图5--3所示。高压空气从压气机流出后即进入燃烧室，为降低气流速度以利于燃烧，在火焰筒前有一扩压段(图5—3截面Ⅰ一Ⅱ间)，气流通过扩压段后，流速降低到约为40～45米／秒。

图5-3 燃烧室工作过程

由约占进入燃烧室总空气量的30％的空气组成一股气流，它们自稳定器头部与稳定器间、正面环与第一内、外环上的大孔及正面环前的各排气膜冷却孔进入火焰筒，这股气流与从喷嘴喷出的燃料混合，进行燃烧。流经稳定器的气流因受稳定器阻挡而在稳定器后产生低压，形成回流区，气流的回流使燃料气在火焰筒内的停留时间增长，保证燃料气能更好混合燃烧。当点火器内的电嘴跳火，点

燃由起动喷嘴喷出的燃料后，火焰传入火焰筒，将新鲜混合气点燃，点燃后的燃气大部分流入掺合段，小部分进入回流区，继续点燃新鲜混合气。在图5—3的截面Ⅲ处，燃料基本燃烧完毕，此处燃气中心部分温度高过2200K左右。为了降低燃气温度以适应涡轮叶片的强度许可，由约占进入燃烧室总空气量70%的空气组成二股气流，其中的67％从火焰筒第三内、外环上的两排掺合孔和正面环后的各排气膜冷却孔进入火焰筒，在图5—3截面Ⅲ一Ⅳ间与燃气掺合，降低燃气温度，并对未燃完的燃料进行补充燃烧。同时，从气膜冷却孔进入的气流还沿火焰筒壁形成一道气膜，将燃气与火焰筒壁隔开，以保护火焰筒壁。在二股气流中约有3％的空气不进入火焰筒，它们被用于冷却涡轮组件和涡轮滚子轴承的空气封严。

3.4 涡轮

3.4.1 概述

QD20燃气轮机涡轮是三级轴向反应式涡轮，整个转子悬臂地支承在滚子轴承上。

涡轮所发出的功约有66％供带动压气机，其余34％供给传动附件和输出轴驱动的负载。

涡轮部件分转子和静子两大部分。转子包括三个涡轮盘及相应安装在其轮缘榫槽内的工作叶片、一根涡轮轴和十根长、短拉紧螺栓等零、部件；静子包括一个涡轮机匣、高、中、低压三级导向叶片和相应的三级内机匣等零、部件。它们在结构上与其他几种同类零件比较，有以下特点：

1)采用大量优质耐高温材料，保证了零件的长期工作可靠。

2)一对工作叶片共同装在一个榫槽内，使得有较合适的叶栅稠度，提高了涡

轮效率，同时增加了叶片工作时对振动阻尼的作用。

3)采用大齿枞树形榫头和榫槽，这种配合使各齿受力易于均匀，提高了叶片

与轮盘齿根抗疲劳的能力。

4)采用带锥面配合的拉紧螺栓连接和紧固三级涡轮盘和轴，并传递扭矩。这

种结构较易保证盘、轴的同轴度，但加工与修理都较困难。

5)导向叶片均用挂钩挂在涡轮机匣上，装拆和修理都较方便，但导向叶片与

机匣的加工工艺较为复杂。

3.4.2 涡轮工作过程

涡轮的作用是将经压气机压缩和燃烧室加温的燃气流的热能，转变为带动压气机、附件传动及输出轴输出功率。

涡轮按能量转换过程的不同分为冲击式和反应式两种。在冲击式涡轮中，高压高温燃气在导向器内几乎完全膨胀，速度大大提高。提高了速度的气流从导向器流出冲击工作轮旋转，产生机械功。在工作轮内，气流相对速度只改变方向，大小不变；而在反应式涡轮中，燃气在导向器内只进行一定程度的膨胀，气流的热能部分地转变为动能，压力、温度降低，速度增大，因而当气流从导向器流入工作轮时，一方面借冲击力，另一方面借气流在工作轮内继续膨胀，相对速度增大而产生的反作用力同时推动工作轮产生机械功。气流的相对速度在工作轮内方向和大小都有变化。一般来说，冲击式涡轮与反应式涡轮相比，效率较低，因而航空燃气涡轮发动机都用反应式涡轮。

对于WJ6Gl来说，从燃烧室流出的速度为C1、压力为P1和温度为T1 (图6～2)的燃气经过导向器的收敛形通道膨胀后，速度由C1增至C2、温度和压力分别降至T2和P2。导向器虽不做功，但因有摩擦和散热损失而使燃气具有的总能量略有减少。

图6-2 涡轮工作原理图

气流沿导向器叶片所构成的通道方向，进入具有切线速度U的涡轮工作叶片组成的收敛形通道后，继续膨胀，到流出工作轮时，压力从P2降到P3，同时气流相对于工作叶片的速度W1提高到W2，方向也有改变，但绝对速度C2却因做功而降为C3，温度也由T2降至T3。

气流从前一级工作轮流出而进入后一级导向器，又重复上述做功过程。

因为气流逐级膨胀，而又要保证气流的绝对速度沿气流通道变化不大，以减少损失，因之气流通道沿出口方向缓和地扩大。

第 4 章燃气轮机发电主要的辅助系统

燃气轮机发电装置除需要燃气轮机外，还需要一些必不可少的辅助系统来完成整个发电过程，下面就主要的辅助系统注意简要介绍。

4.1 进气系统

燃气轮机是以空气为工质的热机，所以空气的状况，即所含有害杂质的情况，对燃气轮机的安全可靠工作有很大的影响。空气的主要成分是氧气和氮气，同时还含有各种杂质如二氧化碳、水分、粉尘、烟雾等。空气中的杂质颗粒对燃气轮机的运行通常有以下几方面的危害:

①由于燃气轮机的压气机和涡轮是高速旋转部件，当带有灰尘的空气进入燃气轮机后会擦伤或损坏压气机及涡轮上的叶片；

②当空气中的灰尘附着在压气机叶片上形成污垢，会使效率、压比、流量等均降低。同时，大气中的灰尘也会污染其它辅助设备，造成堵塞管路、污染油质等现象；

因此，在空气进入燃气轮机前需要进行滤清处理，除去其中有害的元素及杂质颗粒。

现在均采用过滤的方式进行处理。

4.2排气系统

燃机做完功的高温尾气需排出，这就要有排气系统。简单循环燃机燃机排气直接通过烟囱排出，需要余热回收的尾气通过余热锅炉回收余热后低温尾气通过烟囱排出。

4.3 启动系统

燃机-发电机轴系由静止状态到正常运转状态的过渡需要借助外部动力来完成整个启动过程，这就需要启动系统。

本系统以励磁机（直流电机）作为机组起动的动力源。当机组起动时，励磁机作为他励式电动机使用；当机组达到自持转速时，励磁机又将作为他励式发电机使用。

本系统由起动柜、励磁机及电缆组成。启动整流柜作为起动用电源，能在起动过程中，输出给励磁机电枢绕组的直流电压按预定曲线自动增至最大，实现了起动过程中电源的自动控制。

4.4 燃料系统

4.5 润滑油系统

润滑油系统是任何一台燃气轮机必备的一个重要的辅助系统。它的作用是：在机组启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备，供应数量充足的、温度和压力合适的干净的润滑油，以确保机组安全可靠地运行，防止发生轴承烧毁，转子轴颈过热弯曲等事故。此外，部份润滑油可能从系统分流出来，成为液压油系统的油源，或经过滤后作为控制油系统的用油。

QD20燃气轮机发电机组的润滑系统分为两个部分，一个是燃机润滑系统，一个是发电机润滑系统，下面分别作以介绍。

4.5.1 燃机润滑系统

燃气轮机需要润滑和用滑油作工作介质的部位有:减速器、附件传动装置、转子上的各个轴承等。

燃气轮机本体已安装有主滑油泵、辅助滑油泵、中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵等，此外还带有油雾分离器、双油滤、调压活门、空气分离器及连接管路等构成完整的润滑循环，滑油消耗的补充、滑油冷却将依托于外部设备。

燃气轮机的外部供油系统由滑油箱、滑油散热器、过滤器、及连接管路等组成。它们为燃气轮机提供符合要求的温度、压力、流量并经过过滤的滑油。

4.5.2 发电机润滑系统

发电机需要润滑的部分是2个滑动轴承，向轴承提供滑油的方式有两种，一是通过外部润滑系统注油，二是轴径带有甩油环自动甩油。

发电机滑油系统向发电机2个轴承提供滑油。在机组正常运行时，通过主滑油泵、溢流阀、油冷却器、双联过滤器及管路等组成的通道向轴承供油。同时，因为每个轴承座油池都有存油，当发电机转子轴径上的甩油环随机旋转时，会将轴承座油池里的滑油带入轴瓦，形成内循环润滑。

滑油系统另设顶轴油泵供油。在机组起动时，顶轴油泵先起动工作，油箱滑油经过滤器、溢流阀及管路分别向发电机2个轴承提供顶轴滑油，使转子轴颈轻微抬起，使轴瓦底部充有少量滑油，用来防止轴承初始转动的干摩擦。当发电机达到一定转速顶轴油泵退出工作。

当机组运行中发生意外故障如主滑油泵不能正常工作或外交流电源断电情况下，控制系统自动起动直流应急泵向发电机2个轴承供滑油，保证机组在停机过程中的轴瓦的润滑，直至停机结束。

在滑油箱上装有电加热器及液位计、温度表、隔爆铂电阻；在滑油母管上安装有压力变送器、压力表、温度表、隔爆铂电阻；在回油管上安装有温度表，压力表；其中压力变送器、隔爆铂电阻直接引至控制中心。上述这些主要元器件构成一套完整的压力、温度监控系统。该系统能确保机组在任何状态下安全可靠的润滑。

除以上的系统外，还有电器部分、专用的控制系统等，在此不一一表述。

第 5 章 QD20燃气轮机发电调节特性

燃气轮机按照一个预先给定的状态，即设计状态进行的。为了使燃气轮机在各种条件都能处于尽可能有利的状态下工作，常常规定某些参数变化的规律来调节燃气轮机的工作过程，这些参数叫做被调参数。被调节参数的变化规律叫做调节规律。调节规律是由某些调节附件通过感受大气参数或燃气轮机参数，来控制燃气轮机的被调参数而实现的。在给定的调节规律下，燃气轮机功率和耗燃料率随供燃料量、大气条件、工作状况变化的关系叫做燃气轮机的特性。不同的调节规律有不同的特性。

以烧油为燃料来说明其特性：

一、节流特性

QD20燃气轮机的节流特性是指在一定的大气条件下，燃气轮机的转速不变的情况下，其功率和耗油率等与供油量的变化关系。为了满足工作中要求不同的功率，QD20燃气轮机制定了若干个功率等级即不同的状态。这些状态都是节流特性上的点。改变各个状态是靠改变供油量来获得的。

由于转速不变，QD20燃气轮机的节流特性是以燃油消耗量为横坐标。图5-1是燃气轮机在标准大气压条件下工作时的节流特性。从图可见，输出轴功率和涡轮前燃气温度都随供油量的加大而增加，而燃油消耗率是下降的。

二、温度—压力特性

QD20燃气轮机在工作时，随大气温度和压力的变化，燃油调节器也自行调节供油量。其功率随大气压力和温度的变化规律见图5—2。

N-功率 G-燃料消耗量 T4*-涡轮后温度 Cr—燃料消耗率

图5-1 QD20燃机轮机节流特性图

PH-大气压 tH-温度最大状态-PH1=0.101MPa 额定状态-PH2=0.088MPa 图5-2 QD20燃机轮机温度压力图

联合循环燃气轮机发电厂简介

联合循环燃气轮机发电厂简介 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的 循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E然气轮机，其热效率为33.79%,余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。1．燃气轮机 1.1 简介燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分： 1 、燃气轮机（透平或动力涡轮）； 2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下 进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工,推动动力叶片高速 旋转,乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命 周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃 气轮机为工业型燃机,其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高,主要用于联合循环发电、热电联产。埕岛电厂采用的 MS9001E燃气轮发电机组是50Hz, 3000转 /分,直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早 于 1987年投入商 业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW热效率为 33.79%,排气温度539C，排气量1476X103公斤/小时，压比为12.3，燃气初

9E燃气轮机联合循环问题总结

9E燃气轮机联合循环发电厂必须知道 1.有差无差系统 (1) 2.除氧装置 (1) 3.燃机转速代号和对应转速比例 (2) 4.省煤器的再循环管的主要作用有二点： (2) 5.电缆先放电验电再装设接地线 (3) 6.主变接线方式 (3) 7. 电机缺相运行的现象与原因 (3) 8. 9E燃机开停机过程中FSR的变化 (4) 9. 操作过电压 (5) 10. 发电机中性点0PT的作用，出现异常有何现象 (5) 11. 发电机运行过程中机端电压升高和降低有哪些危害 (6) 12. 发电机转子接地 (7) 13. 进相运行: (8) 14. 励磁控制系统的限制器的分类 (9) 15. 无功 (11) 16. 主励磁机为什么是100赫兹 (13) 1.有差无差系统 简单而言就是看是否能求稳态误差，如果能求则是有差系统，否则是无差系统。 2.除氧装置 本锅炉配置的除氧装置由除氧器、给水箱和汽水分离器三大部件组成。其中除氧器和水箱对给水起到了除氧和蓄水的作用，汽水分离器主要是负责对除氧蒸发器来的汽水混合物进行分离供除氧器除氧使用。 除氧器立式布置在除氧水箱之上，除氧器顶部设有配水管和14只喷嘴，凝结水经喷头雾化成水雾后与蒸汽充分接触后加热变成饱和水。此时水中绝大部分氧气及其他不凝气体由于再也无法溶解于饱和水中而被逸出，最后由除氧器顶部排气管排出，以此达到一次除氧效果。经一次除氧的水由布水盘均匀地淋洒到乱堆的鲍尔环填料表面，使其表面积再一次增大，与除氧器下部进来蒸汽充分接触以达到深度除氧的效果。

3.燃机转速代号和对应转速比例 4.省煤器的再循环管的主要作用有二点： 第一点，启动时省煤器内的水是不流动的，而热烟气不断流过省煤器，将热量传给省煤器内的水，这样就有可能使省煤器内水局部汽化。 第二点，某些运行条件下，当省煤器内水温太低，容易引起管外壁结露，特别是烟气中含有氧化硫或氧气都会腐蚀管子。提供温度高的循环水，可以提高省煤器内水温，防止腐蚀。

燃气轮机原理与结构解析

图说燃气涡轮发动机的原理与结构 曹连芃 摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。 关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮 1. 燃气涡轮发动机的工作原理 燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。 图1-走马灯与燃气涡轮 燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。 燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。

图2-模型燃气轮机结构 在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。 图3-燃气轮机工作过程 在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。

燃气轮机及其联合循环课后题答案(姚秀平主编版)上海电力学院

第一章 3和4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。 汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。 5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量；汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量；而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。 6、ISO基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。ISO环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa，相对湿度60%。 7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组；燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。 8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热；后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。 9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。 10、余热型：优点是技术成熟。系统简单、造价低、启停速度快。缺点是余热锅炉效率低、汽轮机的功率和效率也低，所以不仅机组功率不大，而且效率也不高。 补燃型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量大幅度提高，从而使机组的容量增大、效率提高；同时机组的变工况性能也可得到改善。缺点是它并不是纯粹能量梯级利用意义上的联合循环，其中或多或少有一部分热量参与了汽轮机循环。所以，他只是在因蒸汽参数受限而无法采用高参数大功率汽轮机的条件下才可能优越于纯粹能量梯级利用意义上的余热锅炉型联合循环。 增压型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量不受限制，从而可达到较大的机组容量和较高的机组效率；同时由于燃烧是在较高的压力下进行的，且烟气的质量流速较高，所以锅炉的传热效率高，所需的传热面积小，锅炉尺寸紧凑。缺点是系统复杂、制造技术要求高、燃气轮机不能单独运行，同时兼有和补燃型类似的缺点。 综上可知，余热锅炉型联合循环将是今后的发展方向。 11、增压流化床联合循环PFBCC和整体煤气化联合循环IGCC是最有发展前途的两种燃煤型联合循环。 12、最基本的优点：高效率、低污染、低水耗。 13、 14、配置旁通烟道的好处： A、启停时，不必对燃气轮机、余热锅炉和汽轮机的工作状态进行严格协调； B、增加运行调节的灵活性，并方便临时性的检修及事故处理； C、必要时，可使燃气轮机维持单循环运行； D、可对整个工程分段建设、分期投运，从而可合理注入资金，更快地获得回报。 但配置旁通烟道需要增加投资，并且即使在正常运行的情况下，旁通挡板处也往往存在烟气泄漏损失，所以不再配置。

燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第一单元

1. 从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a； 对外做功：1-2-3-4-5-6-1； 向低温热源放出热量：a-2-3-4-5-b-a； 效率：对外做功：1-2-3-4-5-6-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a的间接比。 2. 可用能 不可用能 1 2 3 4 a b T S 从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a； 对外做功：1-2-3-4-1； 向低温热源放出热量：a-1-4-b-a； 效率：对外做功：1-2-3-4-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a间接比。 3 和 4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。 汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。 5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量； 汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量； 而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机

循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。 6、ISO 基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO 环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。ISO 环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa 相对湿度60%。 7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组； 燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。 8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热； 后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。 两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。 9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。 余热锅炉型： 2 1C GT B 燃料 3 G 4 G 5 6 HRSG 7811 P CC 10 ST 9 燃气轮机可用能2T s 4 3 1 611 7 5 8 9 10b d c a 汽轮机可用能 燃气轮机子循环：从高温热源吸收热量：a-2-3-c-a ； 对外做功：1-2-3-4-1； 通过余热锅炉传向谁的热量：b-5-4-c-b ； 向外界放出了热量：a-1-5-b-a ； 汽轮机子循环：从余热锅炉吸收的热量：b-6-7-8-9-d-b ，与面积b-5-4-c-b 相等； 对外做功：6-7-8-9-10-11-6；通过凝汽器向外界放出的热量:b-11-10-d-b ； 补燃余热锅炉型： P C G 12 B 燃料 84 HRSG GT 3 6 7 911 ST 5 CC 10G 燃料a 1 2b 11 65 7 T c d s 10 8 4 9 3 12 汽轮机可用能 燃气轮机可用能 增压锅炉型： P C G 12燃料 84 PCB GT 367 9 11ST 5 CC 10G 12 ECO 汽轮机可用能 1 a 211 b 65 7T 燃 机可用能 3 10 c d s 8 412 9 13

燃气轮机起动过程原理

燃气轮机起动过程原理 (2007-12-25 22:02:35) 转载▼ 标签： 杂谈 燃气轮机起动过程原理 2.1 燃气轮机启动运行原理 燃气轮机主机由压气机，燃烧室和透平三大部件组成。压气机需要从外部输入机械功才能把空气压缩到一定的压力供入燃烧室。透平则用高温高压的燃气做工质将其热能转变为机械能从而对外输出机械功。在正常运行的时候，压气机是由燃气透平来驱动的。一般讲，透平功率的2/3要用来拖动压气机，其余的1/3功率作为输出功率。显然存在一个问题，在启动过程中点火之前和点火之后透平发出的功率小于压气机所需的功率这一段时间内，必须由燃气轮机主机外部的动力来拖动机组的转子。换言之，燃气轮机的启动必须借助外部动力设备。在启动 之后，再把外部动力设备脱开。机组启动扭矩变化，如图3-1所示。图中MT曲线为透平自点心后所发出的扭矩；Mc曲线是压气在被带转升速过程中的阻力矩变化；Mn 是机组起动时所需要的扭矩特性，即由起动系统所提供的扭矩；n1为机组点火时的转速，即由起动带转机组转子所达到的转速。在n1转速下，进入燃烧室的空气在其规定参数下，由点火器并藉联焰管快速且可靠地点燃由主喷油嘴喷射出来的燃料，并且在机组起动升速过程中，不会发生熄火、超温和火焰过长等现象。n1转速通常为15%~22%SPD范围内，机组不同，n1数值亦不同。图3-1 机组启动扭矩变化 燃气轮机的起动是指机组从静止零转速状态达到全速空载并网状态，在起动过程中要求机组起动迅速、可靠、平稳和不喘振。为了防止压气机在起动过和中喘振，机组起动前和起动过程中某一阶段内气机进口导叶处于34度，即所谓关闭状态，放气阀处于打开放气位置。压气机进口可转导叶角度关小，能使压气机喘振边界线朝着流减小的方向变动，扩大了压气机的稳定工作范围。同时由于空气流量减小，因而减小了起动力矩，使起动机功率减小；在起动功率不变的情况下，可以缩短起动加速时间。防喘放气阀的放气是在于减小压气机高压级的空气流量而不致阻塞，同时又能增加压气机放气口前的气流流量，从而提出高了流速，也使压气机避免喘振。 机组起动过程中，压气进口导叶（IGV）角度，不能总在34度关闭状态；放气阀也不能总在放气位；因机组起动时工质设计参数的需要，6型机当转速为87%SPD时，IGV由34度打开增至57度，当机组转速达到满转速并且加负荷，直到所带负荷达到在约1.54万KW时，IGV继续打开直到84度。而放气防喘阀，当机组转速达到97.5%SPD（转速继电器具14HS 动作）时，即关闭停止放气。 机组起动运行包括起动、带负荷、遥控起动和带负荷。起动包括正常起动和快速起动。带负荷又分自动和手动进行。在起动运行过程中的控制调节又分转速控制、同期控制和温度控制阶段。 燃气轮机的起动过程可以分段进行，亦可以自动按程序控制进行，要分步调试过程中，可以分段进行。一旦分步调试正常后，便无需再分段进行机组起动，而是采用自动程序控制。机组起动过程分以下几步。

燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第三单元

1.压气机在燃气轮机中的作用是什么？ 连续不断地从周围环境吸取空气并将其压缩后供给燃气轮机的燃烧室。 2.燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有什么特点？ 轴流式：流量大、效率高但级的增压能力低，多应用于大功率燃机。 离心式：级的增压能力高但流量小、效率低，多应用于中小功率燃机。 3.轴流式压气机由那两个组成部分？ 由转子、静子组成。 转子：动（工作）叶片、叶轮(转鼓)、主轴。静子：静(导)叶、气缸 4.何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压力能？ 扭速：气流经过叶栅内的流动发生了转折，气流转折所引起的相对速度圆周分量的变化 成为扭速。 理论功：基元级的动叶栅加给单位质量气体的机械功成为理论功或加功量。 不能。理论功的一部分用于气流的动能升高，也有一部分用于气流压力升高，还有一部分在气流流动过程中因摩擦等因素而转换成了热量。 5.压气机级的理论功为什么会受到限制？ u 的增加要受到材料许用应力的限制，u 过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。 的增大要受到叶栅气动性能的限制 ， 过大时，在叶栅中气流的转折角过大，叶栅 表面上的气流边界层容易分离并形成漩涡，导致流动损失大幅度增加。所以压气机级的理论 功会受到限制。 6.压气机的压比特性曲线有哪些主要特点？ （1）每一转速下，压比有一最大值 （2）转速不变，流量降至一定值时→不稳定→喘振 （3）转速不变，流量增至一定值后→压比急剧下降→阻塞 （4）转速越高，特性线越陡 （5）效率的流量特性与压比类同 7. 8.试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，速度三 角形的变化情况 转速一定时，级的扭速与体积流量之间有什么关系？ 随着体积流量的增大，扭速必然减小，理论功也相应减小 u w ?w u w C u =?u w ?u w ?w u w C u = ?

第二章航空燃气轮机的工作原理

第2章航空燃气轮机的工作原理 Principle of Aero Gasturbine Engine 第2.1节概述 Introduction 涡轮喷气发动机是航空燃气轮机中最简单的一种，它是飞机的动力装置。涡轮喷气发动机在工作时，连续不断地吸入空气，空气在发动机中经过压缩、燃烧和膨胀过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出，流过发动机的气体动量增加，使发动机产生反作用推力（图2.1.1） 图2.1.1 单轴涡轮喷气发动机 涡轮喷气发动机（图2.1.2）作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能。涡轮喷气发动机同时又作为一个推进器（，它利用产生的机械能使发动机获得推力。

图2.1.2 表示热机和推进器的单轴涡轮喷气发动机 涡轮喷气发动机，作为热机，它和工程中常见的活塞式发动机一样，都是以空气和燃气作为工作介质。它们的相同之处为： 均以空气和燃气作为工作介质。它们都是先把空气吸进发动机，经过压缩增加空气的压力，经过燃烧增加气体的温度，然后使燃气膨胀作功。燃气在膨胀过程中所作的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。这是因为燃气是在高温下膨胀的，于是就有一部分富余的膨胀功可以被利用。 它们的不同之处为： ?进入活塞式发动机的空气不是连续的；而进入燃气轮机的空气是连续的。 ?活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里，称为等容燃烧，而燃气轮机则在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流动损失，则燃烧前后压力不变，故称为等压燃烧。 下面给出了涡轮喷气发动机的简图，图中标出了发动机各部件名称和各个截面的符号。 对于单轴和双轴涡轮喷气发动机的尾喷管，若为收敛性喷管，其出口截面9在临界或超临界状态下成为临界截面，故也可以标注为8。 0---远前方，1---发动机进气道入口，2---压气机入口，3---燃烧室入口, 4---涡轮入口，5---尾喷管入口，8---尾喷管临界截面,9---尾喷管出口 图 2.1.3涡轮喷气发动机各部分名称 请记住上图涡轮喷气发动机各个截面符号的含义。

燃气轮机原理(精华版)

QD20燃机轮机机组 第 1章概述 1.1 燃气轮机简介 燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。 走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。 现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。 燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。 燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。 燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。 自 20 世纪60 年代首次引进6000kW 燃气轮机发电机组以来，我国已建成不少烧油气的燃气轮机及其联合循环发电机组。但由于我国一次能源以煤为主的消费结构，并受到规定的“发电设备只准烧煤”的前燃料政策的制约，目前我国燃气轮机在现有发电设备装机容量中，占有量很小，只有700 万kW 左右，且绝大部分为进口的。但发展速度很快，正在建设和计划的就超过800 万kW，正在建设的一批大型35 万kW 级燃用天然气的联合循环电站。随 着天然气和液体燃料在一次能源中比例的上升和燃气轮机燃煤的技术成熟之后，燃气轮机在我国发电设备中的比例将会愈来愈大。研究表明，由于燃气轮机在效率，环保和成本方面的优势，我国在电站基本负荷发电、老电站技术更新改造、洁净煤发电技术、石油与天然气的输运和高效利用以及舰船、机车交通动力等领域对燃气轮机都将有较大的需求。许多专家还强调燃气轮机在西部大开发中的重要性，国家构想实施的新世纪四大工程：西气东输，西电东送，青藏铁路，南水北调，前三个都与燃气轮机有关。总之，以燃气轮机为核心的总能系统也将成为我国跨世纪火电动力的主要发展方向，我国将是世界最大的燃气轮机潜在市场。 第2章燃气轮机热力循环 2.1热力循环的概念 热力循环是指热力系统经过一系列状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。热力循环分为正向循环及逆向循环。将热能转换为机械功的循环称为正向循

燃气轮机原理与应用复习题50及答案

燃气轮机原理与应用复习题 2013-05-28 1 同汽轮机相比，燃气轮机的特点有哪些？ 优点： （1）重量轻、体积小、投资省。（2）启动快、自动化程度高、操作方便。 （3）水、电、润滑油消耗少，少用或不用水。 （4）燃料适应性强、公害少。（5）维修快、运行可靠。 缺点： A. 热效率较低。 B.使用的经济性和可靠性较差。 2 燃气轮机涡轮叶片有哪几种冷却方式？每种冷却方式的大概降温范围？ 1)对流冷却可使温度降低200-250℃ 2)冲击冷却可使温度降低200-300℃ 3)气膜冷却可使温度降低400--600℃ 4)发散冷却可使温度降低500-800℃ 普遍使用前三种的混合 3航空用燃气轮机有哪几种类型？ 涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机 4什么是燃气轮机循环的压比、温比？ 压比π*：压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。 温比τ*：涡轮前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值。 5 什么是燃气轮机循环的比功、热效率、有用功系数？ 燃气轮机的循环比功：进入压气机内1kg 空气完成一个循环后，对外界输出的有效轴功。 热效率：燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。 有用功系数?：燃气轮机比功w i 与涡轮比功w T 的比值。 6燃气轮机理想简单循环的比功与哪些因素有关？ 影响理想简单循环的比功ws 的重要因素：压比π*和温比τ*。 （1） 压比π*一定时，温比τ*增大，循环比功ws 增大。 （2） 温比τ*一定时，有一最佳比πL *使比功最大，且τ*增大时，πL *增大。 7燃气轮机理想简单循环的效率与哪些因素有关？ （1） 理想简单循环的热效率ηs 只与压比π*有关，而与温比τ*无关。 *1*2*p p =π*1*3*T T =τT C T i w w w w -1 ==?

燃气轮机工作原理

燃气轮机工作原理 当您来到机场看到从事商业运营的喷气飞机时，一定会注意到为飞机提供动力的巨大发动机。大部分商用喷气飞机都采用涡轮风扇发动机，这种发动机属于一个大类，叫做燃气轮 机。 您可能从未听说过燃气轮机，其实在您意想不到的各种场所都会出现它的身影。例如，您看到的许多直升机，大量的小型发电厂，甚至M-1坦克，它们使用的都是燃气轮机。在 本文中，我们将看一看燃气轮机到底有哪些能力让它们如此受欢迎。 涡轮机的种类很多: 您可能听说过蒸汽涡轮机。大部分发电厂使用煤、天然气、石油，甚至核反应堆来产生蒸汽。通过一台巨大、设计精密的多级涡轮机，蒸汽带动输出轴旋转，输出轴再带动发 电机，从而产生电力。

水电站大坝使用水力涡轮机(水轮机)产生动力，这种涡轮机的工作原理与蒸汽涡轮机相同。由于水的密度要远远大于空气，而且流动速度慢，因此水电站使用的涡轮机与蒸 汽涡轮机完全不同，不过，二者的基本原理是一致的。 风力涡轮机，也被称为“风磨”，是一种以风为动力的涡轮机。由于风的速度较慢，而且重量很轻，因此风力涡轮机看上去一点儿也不像蒸汽涡轮机或水力涡轮机，不过，它 们的基本原理是一致的。 燃气轮机也是相同原理的延伸。它采用压缩气体转动涡轮。所有现代燃气轮机，都是通过燃烧丙烷、天然气、煤油或喷气燃料等，自己产生压缩气体。燃料燃烧产生的热量使 得空气膨胀，热空气高速冲出，带动涡轮旋转。 那么，为什么M-1坦克要使用1,500马力的燃气轮机，而不使用柴油发动机呢,事实 上，与柴油机相比，涡轮机有两大优势: 燃气轮机的功率重量比远优于往复式发动机。也就是说，涡轮发动机的输出功率与自 身重量的比率非常好。 在相同输出功率下，燃气轮机的体积要小于往复式发动机。燃气轮机的主要劣势在于，与同体积的往复式发动机相比，它的造价昂贵。由于涡轮机的转速快，而且工作温度高，因此从工程和材料的角度看，燃气轮机的设计和制造都是一个很棘手的问题。此外，燃气轮机空转时消耗的燃料更多，而且要求负载恒定，不要有波动。这一点使得燃气轮机成为建造横贯大陆的喷气式飞机，以及发电厂的首选，同时也可以解释为什么汽车上不使用燃

联合循环燃气轮机发电厂简介

安全管理编号：LX-FS-A12128 联合循环燃气轮机发电厂简介 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

联合循环燃气轮机发电厂简介 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的 MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介

燃气轮机知识点总结

结构部分 压气机 1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右；压气机不需要特殊的降温手段，但在结 构上应满足强度和刚度要求。(C1p2) 2.压气机通流部分的四种型式为：等外径、等内径、等平均直径、混合型。(C1p7-10) 3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。它是压气机中不旋转的部分。 (C1p11) 4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。为了减小气缸的厚度，通常采用在气缸外表面 加筋的办法来增强刚性。气缸一般采用分段布置。(C1p13) 5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应 下级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应考虑共振问题。通常，压气机静叶设计成直叶片，且沿叶高各截面的型线一样。(C1p22) 6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上，机组的工作转速应避开临界转速。最大工作转 速低于一阶临界转速的称刚性转子，它要求临界转速高于最大工作转速20％— 25％。 当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称柔性转子。(C1p37) 7.压气机转子的结构型式有哪三种？鼓筒式、盘式、盘鼓混合式。(C1p39) 8.盘鼓式转子的分类？焊接式、径向销钉式、拉杆式。(C1p43) 9.为获得良好的性能，动叶叶身型面设计主要考虑的两个因素是：是否满足气动及强度的 要求。(C1p63) 燃气透平 1.透平将高温燃气能量转换成为机械功，目前，大型燃机的透平进口初温为1100-1430℃， 膨胀做功后降到约600℃。(C2p3) 2.透平静子由气缸、静叶及支承和传力系统等组成。(C2p5) 3.透平静叶的作用与设计要求(C2p16-17) 透平静叶又称喷嘴，它的作用是使高温燃气在其中膨胀加速，把燃气的内能转化为动能，然后推动转子旋转作功。 对静叶设计的要求为： ①耐高温、耐热腐蚀；

燃气轮机组成

燃气轮机组成 燃气轮机是一种连续回转的内燃、叶轮机械式的新型热机，主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成 燃气轮机工作过程 压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；燃气透平所发出的功一部分用于带动压气机工作，剩余的功作为燃气轮机的输出功。 燃气轮机按功率大小分类 微型燃气轮机：民用发电领域（分布式能源系统、废气燃烧发电、小型调峰电站）;军事领域（飞机动力、舰船辅助动力、坦克及军用车辆动力、军营发电设备、武器（导弹）发电设备）。 中小型燃气轮机：船舶燃气轮机、工业驱动燃气轮机、发电用燃气轮机 重型燃气轮机：发电用燃气轮机（蒸燃联合动力） 燃气轮机按应用分类 船舶燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。 航空燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。 地面燃气轮机：是泛指在地面应用的燃气轮机，如发电用的燃气轮机。 结构紧凑，质 量轻，功率密 度大；体积 小、占地面积 第二章 本章重点： 掌握轴流式压气机转子结构，轴流压气机静子结构，封气装置，进气和防冰装置，减荷装置，轴流压气机的防喘装置 本章难点： 能通过压气机总图分析出压气机结构组成、设计特点。 压气机功用

压气机是燃气轮机三大部件之一，通过消耗机械功率提高流过它的空气的压力供给燃烧室以符合要求的压缩空气。 分类 压气机结构形式和气流特点：轴流式、离心式和组合式压气机。 转子数目：把轴流式压气机分为单转子、双转子和三转子结构的压气机。 进口气流相对速度：压音级、跨音级压气机 轴流式压气机通流形式 等内径、等外径和等平均直径 压气机组成 由进气装置、压气机转子、压气机静子和防喘装置等部分构成，如图 轴流压气机转子(M701，GE9FA) 由工作叶片、轮盘、轴和一些连接件等组成。 转子的功用 把由涡轮传来的机械功通过工作叶片加给空气。

第一讲：燃气轮机基本原理及9E燃机性能型号参数

第一讲：燃气轮机基本原理及9E燃机性能型号参数授课内容： 第一章：绪论 1）：燃气轮机发电装置的组成 2）：燃气轮机发展史 3）：我国燃气轮机工业慨况 4）：GE公司燃气轮机产品系列及其编号 第二章：燃气轮机热力学基础知识 1）：工质的状态参数 2）：理想气体状态方程 3）：功和热量 第三章：燃气轮机热力循环 1）：燃气轮机热力循环的主要技术指标 2）：燃气轮机理想简单循环 3）：燃气—蒸汽联合循环 第四章：9E燃机性能型号参数 1）：PG9171E型燃机型号简介 2）：PG9171E型燃机性能参数简介

第一章绪论 第一节燃气轮机发电装置的组成 燃气轮机是近几十年迅速发展起来的热能动力机械。现广泛应用的是按开式循环工作的燃气轮机。它不断地由外界吸入空气，经过压气机压缩，在燃烧室中通过与燃料混合燃烧加热，产生具有较高压力的高温燃气，再进入透平膨胀作功，并把废气排入大气。输出的机械功可作为驱动动力之用。因此，由压气机、燃烧室、透平再加上控制系统及基本的辅助设备，就组成了燃气轮机装置。如果用以驱动发电机供应电力，就成了燃气轮机发电装置。 (幻灯)

第二节燃气轮机发展史 燃气轮机是继汽轮机和内燃机问世以后，吸取了二者之长而设计出来的，它

是内燃的，避免了汽轮机需要庞大锅炉的缺点;又是回转式的，免去了内燃机中将往复式运动转换成旋转运动而带来的结构复杂，磨损件多，运转不平稳等缺点。但由于燃气轮机对空气动力学和高温材料的要求超过其他动力机械，因此，发展燃气轮机并使之实用化，人们为之奋斗了很长时间。如果从1791年英国人约翰

·巴贝尔(John Baber)申请登记第一个燃气轮机设计专利算起，经过了半个世纪的奋斗，到1939年，一台用于电站发电的燃气轮机(400OkW)才由瑞士BBC公司制成，正式投运。同时Heinkel工厂的第一台涡轮喷气式发动机试飞成功，这标志着燃气轮机发展成熟而进入了实用阶段·在此以后，燃气轮机的发展是很迅速的。由于燃气轮机本身固有的优点和其技术经济性能的不断提高，它的应用很快地扩展到了国民经济的很多部门· 首先在石油工业中，由于油田的开发和建设，用电量急剧增加·建造大功率烧煤电站不具备条件(没有煤炭，交通不便，水源紧张，施工困难等)，周期也不能满足要求·而燃气轮机电厂功率不受限制，建造速度抉，对现场条件要求不高，油田有充足的可供燃用的气体和液体燃料·不少油田还利用开发过程中一时难以利用的伴生气作燃气轮机燃料，价格便宜，发电成本低，增加了燃气轮机的竞争力，所以在油田地区，燃气轮机装置被广泛应用，除用于发电外，还在多种生产作业申用燃气轮机带动压缩机(例如天然气管道输送，天然气回注，气田采油等)和泵(例如原油管道输送和注水等)。 其他工业部门，如炼油厂、石油化工厂、化工厂、造纸厂等等;它们不仅需要机械动力，而且需要大量热(例如蒸汽)。这时用燃气轮机来功热联供，在满足这两方面需要的同时，还能有效地节能，故应用发展较快。 实践证明，燃气轮机作为舰船推进动力，其优点显著，特别是排水量为数千吨的军舰，近一、二十年来所建造的大多是用燃气轮机作为推进动力的，飞机上应用涡轮喷气发动机等航空燃气轮机时，不仅重量轻，功率大，且迎风面积小，效率高，适宜于高速飞行，故早在50年代就基本上取代了活塞式航空发动机。

燃气轮机及其联合循环运行简介

燃气轮机及其联合循环运行简介 燃气轮机及其联合循环的特点是启动速度快，具有快速加减负荷的能力。它对电网的调峰起到了非常大的作用。我厂有二台9E的燃气轮机，二台余热锅炉及二台汽轮机。其运行方式是二台燃气轮机配二台余热锅炉带动一台汽机（简称二拖一方式）全厂总负荷300MW。作为一名电厂运行员工在运行调度操作上会遇到各种各样的问题。对于一名运行员工来讲，只有熟练的掌握各种运行调度操作以及正确分析各类故障才能保证机组更好的运行。下面我简单介绍一下燃气轮机及其联合循环的运行方式和一些常见的故障。 一.燃气轮机及其联合循环的运行方式 电网的日负荷一般有两个尖峰，一个出现在上午，称为“早峰”；一个在下午出现，称为“晚峰”。通常，晚峰时达到最高负荷值。电网的低谷负荷则出现在凌晨。峰谷差甚至可以超过总负荷的30%。可以把它分为三个部分。一个是位于低谷负荷以下的部分，通称为“基本负荷”；另一个是早峰和晚峰部分，称为“尖峰负荷”；位于两者之间的则称为“中间负荷”。 燃气轮机及其联合循环的运行方式可以分为应急型、尖峰负荷型、中间负荷型和基本负荷型四大类。他们的年运行时间数、年启动次数、每次的连续运行时间以及启动加载时间彼此有很大差异，由于联合循环启动时间较长，供电效率又很高，因而，在电网中通常用来携带基本符合或中间负荷。应急负荷和尖峰负荷则宜用简单循环的燃气轮机来承担（简单循环的燃气轮机效率低，成本过大，应尽量避免）。 二.启动过程中点火和升速遇到的问题 燃气轮机及其联合循环的启动成功率在很大程度上取决于燃气轮机能否正常地启动点火和升速。 1.点火失败的原因是多方面的，大体上说，有以下几个方面： 1)燃油压力过低而引起的点火失败。对于9E机组来说，造成燃油压力不足 的原因可能是：a.电磁离合器的线圈的绝缘降低或匝数短路而无法传动主燃油泵；b.燃油流量分配器内因残存粘度较高的原油等原因，致使启动时燃油流量分配器的转速增升达不到点火要求的额定值；c.燃油调压阀故障，致使燃油压力过低。d.辅助液压油泵故障，致使液压油压力未建立，导致燃料截止阀未打开。 这些问题都需要通过经常性的维护和检查来加以防范，也应确定正确的运行规范来加以保护；为保证燃油流量分配器内各组轴承的工作寿命，在机组紧急停机时，应及时用柴油把燃料分配器内的净油冲洗干净。 2)雾化空气系统工作异常而引起的点火失败。造成雾化空气系统异常的原 因可能是：a.带动雾化空气压缩机的传动带松动打滑或断裂。b.雾化空气压缩机漏气。c.由于燃油回流到喷油嘴的雾化空气流道中去形成积碳，致使雾化空气流道不畅。d.雾化空气管道的旁路逆止阀未关，致使雾化空气出口压力未建立。 3)点火的电气回路故障引起的点火失败。通常，点火的电气回路是由火花 塞、引导电缆、点火变压器、限流电阻和熔断器等组成的。造成电气回路故障的原因可能是：a.熔断器烧断；b.火花塞的中间电极接地或接线

燃气轮机原理》压气机部分OK

《燃气轮机原理》 --叶轮机械之压气机

在叶片机上输入机械功工作轮转动 气流组织合适气流经过叶片机，总压↑和总温↑ 生活：风扇工业：鼓风机、叶片式水泵发电：水轮机、蒸汽轮机航空、舰船：螺旋桨、风扇、压气机、涡轮 ?工作原理的建立： 叶片和工质间的流体动力、能量交换以及工质在叶片机中的能量转换的基础上。?工质：气体、液体、两相流体? 叶轮机概念：以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。?压气机(compressor)概念：以机械动力提高工质压力并伴有温升的，向燃气轮机燃烧室输送工质的旋转叶轮机械。 特别重视气流的组织，尽量使流阻损失最小， 使能量交换和能量转换最为有效。 共同的特点：都有叶片只做旋转运动，不做往复运动§1 叶轮机概念、主要形式及发展

1、按工质流动的方向分类： ①轴流式：气流轴向流入和流出，气流通过叶栅通道实现增压 ?应用：大型或中型航空燃气轮机 ?优点：效率高、径向尺寸小、适合于多级结构 流通能力强 ②径流式：气流轴向流入，径向流出，离心增压 ?应用：离心式压气机—小型航空发动机 ?优点：结构简单、轴向长度小 特性宽广、单级增压比高 ③斜流式：气流轴向流入，斜向流出。 静压增加=扩压叶栅作用+离心增压 ?应用：工业鼓风机 ④混合式：若干级进口轴流级压气机+离心式压气机 ?优点：轴流级压气机+离心式压气机 ?应用：现代小型航空燃气轮机

2、叶轮机的发展概况 ?南宋高宗（1131-1162）走马灯——燃气涡轮 ?利用燃烧灯火产生的热气上升，推动带纸叶片的叶轮，使装在叶轮上的纸影回转 ?中国古代玩具竹蜻蜓——螺旋桨 ?20世纪30年代航空事业迅速发展→促进了热力学、空气动力学、机械学和冶金材料的发展 ?20 世纪30年代末涡轮喷气发动机（压气机） ?20世纪40年代初气体动力学理论和实验方面取得重大进展 ?大量、系统的平面叶栅实验，并从理论上成功地对这些实验结果进行总结和概括 ?20世纪50年代末-70年代中期 ?高速、高负荷、高失速裕度和高迎风面积流量的进口级超、跨声速压气机（风扇） ?高负荷、高效率、大尺寸单级跨声速风扇 ?高速、高负荷、高效率和高失速裕度核心压气机 ?高增压比离心式压气机

燃气轮机装置的工作原理

燃气轮机装置的工作原理 燃气轮机装置是一种比较新型的动力装置。最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件：压气机、燃气轮机和燃烧室，下图是其流程示意图。空气和燃料分别经压气机与泵增压后送入燃烧室，在其中燃料与空气混合并燃烧，释放出热能。燃烧所产生的燃气吸热后温度升高，然后流入燃气轮机边膨胀边作功，作功后的气体排向大气并向大气放热。重复上述升压、吸热、膨胀与放热过程，连续不断地将燃料的化学能转换成热能，进而转换成机械能。 第一章概述 1. 1 燃气轮机简介 燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控制系统和辅助设备等。 走马灯(见图1—1)是燃气轮机的雏形，我国在11世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气中燃烧后产生的亡升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计的烟气转动装置，其原理与走马灯相同。 现代燃气轮机发动机主要山压气机、燃烧室和透平三大部件组成。当它正常丁作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功转化的热力循环。图1—2所示为开式简单循环燃气轮机工作原理图。压气机从外界大气环境吸人空气，并逐级压缩(空气的温度与压力也将逐级升高)；压缩

空气被送到燃烧室与喷人的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后图l—1 走马灯是工质放热过程，透平排气可直接排到大气，自然放热给外界环境，也可通过各种换热没备放热以回收利用部分余热。在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。一般，透平的膨胀功约2／3用于带动压气 第1页