燃气轮机原理、结构及运行维护共71页文档

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页机，1／3左右才是驱动外界负荷的有用功。

燃气轮机有重型与轻型两类结构型式，重型的零部件较厚重，设计寿命与大修寿命都长；轻型的结构紧凑而轻，所用的材料较好，但寿命较短。

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。

图4-燃气轮机转子燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮叶片与压气机叶片上，如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢，简单说涡轮叶片工作直径大于压气机出口处的叶片工作直径，涡轮叶片的面积也大于压气机出口处的叶片面积，这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压气机所需的力矩，当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气动力学设计才能保证两者高效运行。

燃气轮机构造及其原理燃气轮机是一种利用压缩机压缩空气混合燃料并在燃烧室内进行燃烧，从而驱动涡轮转动，最终产生推力或动力的装置。

燃气轮机的构造包括压气机、燃烧室、涡轮和辊道等部分，其主要工作原理是压缩空气、加热并燃烧混合燃料、将高温高压燃气喷向涡轮，推动涡轮旋转产生功率。

一、压气机部分压气机部分是燃气轮机的前置部分，主要功能是将大气中的空气压缩成高压气体，并将其传递到燃烧室中。

压气机通常采用多级叶轮式结构，每一级叶轮上都覆盖着叶片，在叶片的作用下，气体被一次次地压缩，最终达到一个非常高的压力。

在压力增加的气体也会受到相应的温度升高。

在压缩过程中需要对气体进行适当的冷却，以避免过热对整个系统的危害。

二、燃烧室部分燃烧室部分是燃气轮机的核心部分，主要功能是将经过压缩的空气与燃料混合并点燃进行燃烧，从而产生高温高压的燃气，这些燃气将用于驱动涡轮旋转。

为了达到理想的燃烧效果，燃烧室内的燃料与空气必须以适当的比例混合，并且需要在足够高的温度、压力和时间下进行燃烧，以充分释放能量。

常见的燃烧室构造包括环形燃烧室、喷嘴型燃烧室和壳体燃烧室等。

三、涡轮部分涡轮部分是燃气轮机的重要部分，主要由高压涡轮和低压涡轮构成。

在燃气通过高压涡轮和低压涡轮时，这些涡轮都会受到燃气高速流动的冲击，从而旋转产生动力。

低压涡轮主要作用是从高压涡轮中回收能量，并将其输送到输出轴上。

涡轮部分的输出轴连接到主机，提供动力。

四、辊道部分辊道部分是燃气轮机的输出部分，它主要通过喷射燃气来产生推力或者驱动风扇进行输出。

辊道是一个曲面形的导管，对于燃气准确地定向，将其高速射出来，从而产生推力或者风力。

辊道部分常用对空气流动进行控制的可调谐导向叶片和可控复合材料等技术进行设计和制造。

燃气轮机的设备构造十分复杂，由于其集电机、载荷和控制系统于一身，难度非常大，但其输出功率和效率要远远高于内燃机，特别适用于航空、船舶、发电等领域要求高功率输出和高效率的场合。

燃气轮机工作原理燃气轮机是一种利用高速旋转的气流来驱动涡轮机转子工作的热力机械设备。

它是一种将燃气能转化为机械能的动力装置，广泛应用于航空、发电、船舶等领域。

燃气轮机工作原理的了解对于工程师和操作人员来说至关重要，下面我们将详细介绍燃气轮机的工作原理。

首先，燃气轮机的工作原理可以分为三个基本过程，压缩、燃烧和膨胀。

在压缩过程中，空气被压缩并送入燃烧室，然后与燃料混合并燃烧，释放出高温高压的燃气。

最后，这些高温高压的燃气通过涡轮机转子膨胀，驱动涡轮机转子旋转，产生机械能。

其次，燃气轮机的压缩过程是通过压气机完成的。

压气机是由若干个叶片组成的转子，当转子旋转时，叶片将空气压缩并送入燃烧室。

在燃烧室中，燃料被喷入，并在高温高压的环境中燃烧，产生燃气。

这些燃气将通过高速喷射进入涡轮机转子，推动转子旋转。

最后，燃气轮机的膨胀过程是通过涡轮机完成的。

涡轮机转子被燃气推动旋转，产生机械能，驱动发电机或其他设备工作。

最后，燃气轮机的工作原理可以简单概括为“压缩、燃烧、膨胀”。

在实际应用中，燃气轮机通常与发电机相连，利用旋转的涡轮机转子产生的机械能驱动发电机发电。

燃气轮机具有结构简单、启动快速、响应灵活等优点，因此在发电厂、航空、船舶等领域得到广泛应用。

总之，燃气轮机是一种重要的动力装置，其工作原理的了解对于工程师和操作人员来说至关重要。

通过对燃气轮机的压缩、燃烧、膨胀过程的详细介绍，相信读者对燃气轮机的工作原理有了更深入的了解。

希望本文能够帮助读者更好地理解燃气轮机的工作原理，为相关领域的工程实践提供帮助。

燃气轮机被称为制造业的王冠，作为一个体形庞大的工业机械巨兽，它既要追求高效性能，又需考虑经济效益，这是一种让制造业纠结于鱼和熊掌的痛苦。

目前，航空发动机和燃气轮机“两机”科技重大专项已经顺利成为国家第20个重大技术专项，与空天飞机和高超音速飞行器专项一起成为国家航空航天领域的重要突破。

今天这篇文章就来跟大家聊聊被誉为工业皇冠上明珠的燃气轮机！燃气轮机原理燃气轮机（GasTurbine）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。

按照燃烧室温度目前分为E级，F级和目前最先进的H级。

其中，E级重型燃气轮机透平进口约1200℃，F级透平进口温度约为1400℃，目前最先进的H级透平进口温度达到1430℃-1600℃。

温度越高，技术等级越高。

现代燃气轮机发动机主要由压气机（蓝色）、燃烧室（红色）、透平（黄色）。

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。

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。

下图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。

燃气轮机原理
燃气轮机是一种利用热能和机械能进行能量转换的机械装置。

其原理是在发动机的内
部压缩有机物（如汽油、柴油或液体燃料），伴随着燃烧产生的热量，使其高温高压后释
放出来，由排气阀或发动机的上部开口导出，这样产生的气流向发动机转轮中的排气阀流入，使转轮和轴承转动，从而实现能量的转换。

燃气轮机的基本结构相对简单，有低压和高压两部分，按上述原理工作分为压缩机和
发电机部分。

压缩机把新鲜空气压缩成热空气，排气后进入发电机部分，产生转轮动力，
从而提供所需的机械动力。

燃气轮机的基本组成部件主要有外壳，燃料面板，轮轴两端的中心轴，圆柱体燃烧室，轮腔，转子，压缩机分级轮轴，新鲜空气进排系统，及燃烧，传动连接部件。

熄火后，燃烧室内汽油瞬间发生燃烧，燃料热量转换成压缩机，经过加热和压缩作用，新鲜空气变成高压热空气，流进轮腔内发动转轮，热能在轮轴中变为机械能，热能转换完
毕后，排出发动机外部。

燃气轮机具有结构简单可靠、可用各种燃料、较低的温度、空气压缩比大，燃料经济
效率高等优点，被逐渐广泛应用于汽车、太阳能、航空航天、示范厂及水泥等工业领域。

另外，它还可以用来发电，在内燃机发动机中用燃气轮机把热能转换成机械能，是利用内
燃机性能的有效方式。

燃气轮机原理
燃气轮机原理
燃气轮机是一种使用燃料（通常是汽油或天然气）推动机械轮子转动的联结机械，可以用来发电。

燃气轮机是一种热能机械转换器，它将一种形式的能量转换成另一种形式的能量，也就是将热能转换成机械能。

燃气轮机的工作原理是：燃料在燃烧室中完全燃烧，形成的热能通过热能传递设备，加热蒸汽，使其达到高温、高压状态，然后将其送入轮机，蒸汽被大叶轮出口的叶片推动，产生机械转动力，从而推动机械轮子转动，产生电能。

燃气轮机的结构一般由燃烧室、发动机本体和控制系统组成，其中发动机本体由转子、轴承和涡轮组成。

燃烧室由燃料进气管、燃料供给装置、点火器和烟囱组成，负责燃料的燃烧。

控制系统主要由调节器、汽门和定子组成，负责控制转子的转速。

燃气轮机具有体积小、重量轻、功率大、噪声小、热效率高、可靠性高等优点，因此得到了广泛的应用。

它可以用于各种动力设备，如电厂、汽车、船舶、飞机等，也可以用于发电机的发电。