燃气轮机教学课件16-变工况
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燃气轮机培训课件
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理是利用压气机将空气吸入，然后在燃烧 室中与燃料混合并燃烧，产生高温高压气体，推动涡轮旋 转，从而带动发电机或其它设备运转。
燃气轮机具有较高的热效率，因为它采用了回热和涡轮膨 胀等先进的热力学技术。
燃气轮机特点
燃气轮机具有体积小、重量轻 、响应速度快、操作灵活等特
点。
燃气轮机市场现状
随着能源结构的调整和清洁能源的发展，燃气轮机市场规模 逐渐扩大，技术水机市场将逐渐向高效、环保、安全的方向发展， 产业将不断升级和优化。
燃气轮机产业的发展前景
技术创新
燃气轮机技术不断创新和发展 ，未来将进一步提高燃气轮机
的效率和可靠性。
市场需求
停车操作
在正常停机或紧急停机情况下，按 照规定的操作步骤，关闭燃气轮机 及相关辅助系统。
正常运行监控
运行参数监控
实时监控燃气轮机的运行参数 ，如功率、转速、温度、压力
等，确保其正常运行。
性能监测
定期对燃气轮机的性能进行检 测，包括热效率、排放指标等
，以评估其运行状态。
安全监控
对燃气轮机及相关系统进行安 全监控，及时发现并排除潜在
控制和调节
控制系统根据燃气轮机的 运行状态和需求对其进行 控制和调节，确保其稳定 、高效地运行。
人机界面
控制系统提供一个人机界 面，方便操作人员对燃气 轮机进行操作和监控。
03
燃气轮机运行与操作
启动与停车
启动准备
检查燃气轮机及其辅助系统是 否正常，确认燃料供应和控制
系统就绪。
启动过程
按照规定的启动程序，逐步提高 燃气轮机的转速，直到达到稳定 运行状态。
燃气轮机能够适应各种复杂的 气候和地理环境，并且具有较
燃气轮机课件
燃气轮机课件燃气轮机课件燃气轮机是一种将化学能转化为机械能的设备，它在现代工业中起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理燃气轮机基于布雷顿循环原理工作，即将空气压缩、燃烧、膨胀和排气四个过程连续进行。
首先，空气经过压气机被压缩，使得空气的温度和压力升高。
接下来，燃料被喷入燃烧室中与压缩空气混合并燃烧，释放出巨大的能量。
燃烧产生的高温高压气体通过涡轮机膨胀，驱动涡轮机旋转。
最后，排气经过排气管排出，完成一个循环。
二、应用领域燃气轮机广泛应用于电力、航空、船舶等领域。
在电力领域，燃气轮机通常与发电机组合使用，通过涡轮机的旋转驱动发电机发电。
相比传统的燃煤发电厂，燃气轮机发电具有快速启动、高效率和低污染的优势。
在航空领域，燃气轮机被用作喷气式飞机的动力装置。
其高功率密度和可靠性使得飞机能够在高空高速环境下安全运行。
此外，燃气轮机还广泛应用于船舶动力系统、石油钻机和工业压缩机等领域。
三、未来发展趋势随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，燃气轮机的发展正朝着更高效、更清洁的方向发展。
一方面，燃气轮机的热效率不断提高，通过提高压缩比和燃烧温度，减少能量损失，提高机组的发电效率。
另一方面，燃气轮机的排放控制也得到了重视。
采用低NOx燃烧技术和燃烧后处理装置，可以显著降低燃气轮机的氮氧化物排放。
此外，燃气轮机与可再生能源的结合也是未来的发展方向。
通过将燃气轮机与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的高效利用和碳排放的减少。
总之，燃气轮机作为一种高效、可靠的能源转换设备，在工业领域发挥着重要作用。
通过了解其工作原理、应用领域和未来发展趋势，我们可以更好地认识和利用燃气轮机，推动工业的可持续发展。
汽轮机的变工况课件
分类
按照变化原因可分为负荷变工况和非负荷变工况；按照 变化程度可分为稳态变工况和动态变工况。
影响因素
01 外部负荷变化
电网负荷变化、发电机故障等导致汽轮机负荷发 生变化。
02 内部因素变化
汽轮机通流部分结垢、叶片磨损、调节系统失灵 等导致汽轮机性能发生变化。
03 运行参数变化
蒸汽参数、冷却水温度、真空度等运行参数的变 化也会影响汽轮机的运行状态。
汽轮机稳态工况分析
稳态工况特点
01 负荷稳定
在稳态工况下，汽轮机的负荷保持相对稳定，变 化范围较小。
02 参数恒定
汽轮机的进汽参数（如压力、温度等）和排汽参 数在稳态工况下保持恒定，不随时间变化。
03 转速不变
稳态工况下，汽轮机的转速保持恒定，不出现明 显的波动。
性能指标评价
热效率
评价汽轮机在稳态工况下 的热效率，反映其能量转 换效率。
研究意 义
01
提高汽轮机运行效率
通过对变工况的研究，可以优化汽轮机的运行方式，提高汽轮机的运行
效率和经济性。
02 03
保障电网稳定运行
汽轮机是电网中的重要设备，其稳定运行对于电网的稳定运行具有重要 意义。通过对变工况的研究，可以提出相应的控制措施，保障电网的稳 定运行。
延长汽轮机使用寿命
通过对变工况的研究，可以了解汽轮机在变工况下的运行特性和损伤机 理，提出相应的维护和检修策略，延长汽轮机的使用寿命。
负荷调节过程
调节方式
包括节流调节、喷嘴调节和滑压调节等，根据机组负荷变化选择合适的调节方式，保持汽轮机 稳定运行。
调节系统
包括调速系统、自动主汽门、调节汽门等，需定期检查和维护，确保调节系统动作准确可靠。
按照变化原因可分为负荷变工况和非负荷变工况；按照 变化程度可分为稳态变工况和动态变工况。
影响因素
01 外部负荷变化
电网负荷变化、发电机故障等导致汽轮机负荷发 生变化。
02 内部因素变化
汽轮机通流部分结垢、叶片磨损、调节系统失灵 等导致汽轮机性能发生变化。
03 运行参数变化
蒸汽参数、冷却水温度、真空度等运行参数的变 化也会影响汽轮机的运行状态。
汽轮机稳态工况分析
稳态工况特点
01 负荷稳定
在稳态工况下，汽轮机的负荷保持相对稳定，变 化范围较小。
02 参数恒定
汽轮机的进汽参数（如压力、温度等）和排汽参 数在稳态工况下保持恒定，不随时间变化。
03 转速不变
稳态工况下，汽轮机的转速保持恒定，不出现明 显的波动。
性能指标评价
热效率
评价汽轮机在稳态工况下 的热效率，反映其能量转 换效率。
研究意 义
01
提高汽轮机运行效率
通过对变工况的研究，可以优化汽轮机的运行方式，提高汽轮机的运行
效率和经济性。
02 03
保障电网稳定运行
汽轮机是电网中的重要设备，其稳定运行对于电网的稳定运行具有重要 意义。通过对变工况的研究，可以提出相应的控制措施，保障电网的稳 定运行。
延长汽轮机使用寿命
通过对变工况的研究，可以了解汽轮机在变工况下的运行特性和损伤机 理，提出相应的维护和检修策略，延长汽轮机的使用寿命。
负荷调节过程
调节方式
包括节流调节、喷嘴调节和滑压调节等，根据机组负荷变化选择合适的调节方式，保持汽轮机 稳定运行。
调节系统
包括调速系统、自动主汽门、调节汽门等，需定期检查和维护，确保调节系统动作准确可靠。
燃气轮机-变工况
工作的高效机组。
6-2 单轴燃气轮机变工况特性
一、燃机平衡运行条件
机组在不同负荷下稳定运行时，各部件的
参数（流量、转速、压比、功率）应满足
的相互配合的条件。
分析讨论燃气轮机变工况的基础：
各部件的特性和平衡运行条件
平行双轴机组
1、转速平衡
每根轴上的转子转速相同。
单轴机组：nC=nT=n 分轴机组：nC=nHT nLT=n
2、变工况性能分析
与单轴相比
经济性 稳定性 加载性
恒速机组 好些 差些 差不多
变速机组 差 好 差不多
二、单轴燃机联合运行线（等温比线）
燃机的联合运行工况点：
—压气机、燃烧室和涡轮协调工作时的平衡
运行工况点
燃机的联合运行线：
*= T3*/T1*
—在压气机特性线上绘出的等温比曲线族
求解方法
（1）联合求解法： 利用已获得的压气机、燃烧室和涡轮的特性线， 根据平衡运行条件来联合求得。
（2）近似计算法：
组成燃气发生器；
低压涡轮与负荷共轴
(LT-L)。
宜用于变速负荷。
2.2 平行双轴方案
高压压气机由高压涡轮 带动（HC-HT）； 低压压气机由低压涡轮
带动（LC-LT）。
负荷的带动有两种形式： HT-L或LT-L
以高压轴带动负荷HC-HT-L 宜用于恒速负荷。
ห้องสมุดไป่ตู้
以低压轴带动负荷LC-LT-L，宜用于变速负荷。
二、分轴燃气轮机的平衡运行带 及其变工况性能分析 1、平衡运行带
《燃气轮机》课件
的互补和优化利用。
燃气轮机行业的环保政策与法规
排放限制
各国政府对燃气轮机的排放制定了严格的限制标准， 要求企业采取有效措施降低排放，促进清洁能源的使 用。
能效标准
政府制定能效标准，鼓励企业采用高效低排放的燃气 轮机技术，推动行业的技术进步和绿色发展。
06
燃气轮机与其他动力设备的比较
与蒸汽轮机的比较
涡轮机通常采用轴流式或离心 式设计统
01
控制系统是燃气轮机的重要组成部分，负责监控燃气轮机的运行状态 、控制燃气轮机的启动、停机、运行等操作。
02
控制系统的设计应确保安全、可靠、高效地控制燃气轮机的运行，同 时具备故障诊断和保护功能。
03
控制系统通常采用自动化和数字化技术，以实现远程监控和智能控制 。
先进的材料和制造工艺
采用耐高温、耐腐蚀的新型材料，以及先进 的制造工艺，提高燃气轮机的可靠性和寿命 。
燃气轮机在新能源领域的应用
分布式能源系统
燃气轮机在分布式能源系统中扮演重要角色 ，能够提供稳定、可靠的电力和热力供应， 同时具有较高的能源利用效率和较低的环境 影响。
混合能源系统
燃气轮机可以与太阳能、风能等可再生能源 相结合，形成混合能源系统，实现多种能源
燃烧室的设计还需考虑启动、停机、正常运行等不同工 况下的性能表现，以满足燃气轮机的整体需求。
涡轮机
涡轮机是燃气轮机的动力输出 部分，通过涡轮叶片将高温、
高压的燃气转换为机械能。
涡轮机的设计应确保高效、稳 定地将燃气能量转换为机械能 ，同时承受高温、高压、腐蚀
等恶劣环境。
涡轮机的结构和材料需经过精 密的设计和制造，以确保其长 寿命和可靠性。
燃气轮机的热效率
总结词
燃气轮机行业的环保政策与法规
排放限制
各国政府对燃气轮机的排放制定了严格的限制标准， 要求企业采取有效措施降低排放，促进清洁能源的使 用。
能效标准
政府制定能效标准，鼓励企业采用高效低排放的燃气 轮机技术，推动行业的技术进步和绿色发展。
06
燃气轮机与其他动力设备的比较
与蒸汽轮机的比较
涡轮机通常采用轴流式或离心 式设计统
01
控制系统是燃气轮机的重要组成部分，负责监控燃气轮机的运行状态 、控制燃气轮机的启动、停机、运行等操作。
02
控制系统的设计应确保安全、可靠、高效地控制燃气轮机的运行，同 时具备故障诊断和保护功能。
03
控制系统通常采用自动化和数字化技术，以实现远程监控和智能控制 。
先进的材料和制造工艺
采用耐高温、耐腐蚀的新型材料，以及先进 的制造工艺，提高燃气轮机的可靠性和寿命 。
燃气轮机在新能源领域的应用
分布式能源系统
燃气轮机在分布式能源系统中扮演重要角色 ，能够提供稳定、可靠的电力和热力供应， 同时具有较高的能源利用效率和较低的环境 影响。
混合能源系统
燃气轮机可以与太阳能、风能等可再生能源 相结合，形成混合能源系统，实现多种能源
燃烧室的设计还需考虑启动、停机、正常运行等不同工 况下的性能表现，以满足燃气轮机的整体需求。
涡轮机
涡轮机是燃气轮机的动力输出 部分，通过涡轮叶片将高温、
高压的燃气转换为机械能。
涡轮机的设计应确保高效、稳 定地将燃气能量转换为机械能 ，同时承受高温、高压、腐蚀
等恶劣环境。
涡轮机的结构和材料需经过精 密的设计和制造，以确保其长 寿命和可靠性。
燃气轮机的热效率
总结词
燃气轮机培训课件
燃气轮机类型
根据用途和功率范围，燃气轮机可分为重型、轻型、航改型等类型，不 同类型的燃气轮机在结构和性能上有所差异。
燃气轮机燃烧系统
燃烧系统概述
燃烧系统是燃气轮机的核心部分 ，负责将燃料与空气混合燃烧，
为涡轮机提供能量。
燃烧方式
根据燃料喷射和混合方式的不同 ，燃烧系统可分为扩散式、预混 式和半预混式等类型，不同的燃 烧方式对燃气轮机的性能和排放
维护保养
定期对燃气轮机进行维护保养，确保设备处于良好工作状态。
燃气轮机排放控制与环保要求
排放标准
01
了解并遵守国家和地方的排放标准，确保燃气轮机的排放符合
环保要求。
废气处理
02
采取有效的废气处理措施，降低燃气轮机废气的排放对环境的
影响。
噪音控制
03
采取降噪措施，降低燃气轮机运行时的噪音污染。
燃气轮机安全防护与消防措施
THANKS
谢谢您的观看
机械功。
燃气轮机具有高效、清洁、启动 速度快、运行稳定等特点，广泛 应用于发电、船舶、车辆、航空
和工业等领域。
燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作原理基于 牛顿第三定律，即作用力 和反作用力相等。
在燃烧室中，燃料与压缩 空气混合并燃烧，产生高 温高压气体。
压气机从外界吸入空气， 经过压缩后送入燃烧室。
高温高压气体推动涡轮机 旋转，涡轮机通过轴将机 械功输出。
安全防护
配备必要的安全防护设施，如防护罩、安全阀等，确保操作人员 安全。
消防设施
设置消防设施，如灭火器、消防水系统等，并定期检查其有效性 。
应急预案
制定燃气轮机事故应急预案，提高应对突发事故的能力。
05
案例分析与实践操作
根据用途和功率范围，燃气轮机可分为重型、轻型、航改型等类型，不 同类型的燃气轮机在结构和性能上有所差异。
燃气轮机燃烧系统
燃烧系统概述
燃烧系统是燃气轮机的核心部分 ，负责将燃料与空气混合燃烧，
为涡轮机提供能量。
燃烧方式
根据燃料喷射和混合方式的不同 ，燃烧系统可分为扩散式、预混 式和半预混式等类型，不同的燃 烧方式对燃气轮机的性能和排放
维护保养
定期对燃气轮机进行维护保养，确保设备处于良好工作状态。
燃气轮机排放控制与环保要求
排放标准
01
了解并遵守国家和地方的排放标准，确保燃气轮机的排放符合
环保要求。
废气处理
02
采取有效的废气处理措施，降低燃气轮机废气的排放对环境的
影响。
噪音控制
03
采取降噪措施，降低燃气轮机运行时的噪音污染。
燃气轮机安全防护与消防措施
THANKS
谢谢您的观看
机械功。
燃气轮机具有高效、清洁、启动 速度快、运行稳定等特点，广泛 应用于发电、船舶、车辆、航空
和工业等领域。
燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作原理基于 牛顿第三定律，即作用力 和反作用力相等。
在燃烧室中，燃料与压缩 空气混合并燃烧，产生高 温高压气体。
压气机从外界吸入空气， 经过压缩后送入燃烧室。
高温高压气体推动涡轮机 旋转，涡轮机通过轴将机 械功输出。
安全防护
配备必要的安全防护设施，如防护罩、安全阀等，确保操作人员 安全。
消防设施
设置消防设施，如灭火器、消防水系统等，并定期检查其有效性 。
应急预案
制定燃气轮机事故应急预案，提高应对突发事故的能力。
05
案例分析与实践操作
《燃气轮机特性》课件
燃气轮机的应用领域
能源发电
燃气轮机广泛应用于能 源发电领域，包括联合 循环发电和分布式能源
系统。
工业用途
在石油、化工、冶金等 领域，燃气轮机作为驱 动和工艺流程的动力源
。
航空航天
在航空航天领域，燃气 轮机作为飞机和火箭的
发动机。
军事用途
在军事领域，燃气轮机 用于舰船、坦克和导弹
等装备的动力系统。
02 燃气轮机的工作流程
应急维修
在燃气轮机发生故障时，应尽快进行应急维修，以尽快恢复其正常运行 。应急维修包括诊断故障原因、更换损坏部件、检查其他潜在问题等。
05 燃气轮机的发展趋势与挑 战
高效能燃气轮机的研究进展
高效能燃气轮机的研究重点在 于提高热效率、降低排放和降 低燃料消耗。
先进的气动设计、热力学优化 和材料技术的研发是实现高效 能燃气轮机的重要手段。
未来高效能燃气轮机将更加注 重智能化和自动化技术的应用 ，提高运行效率和可靠性。
清洁能源利用在燃气轮机上的挑战
燃气轮机作为清洁能源利用的重 要手段，面临排放控制和燃料多
样化的挑战。
需要研发低排放、低噪声的燃气 轮机技术，以满足环保要求。
同时，需要开发适用于不同燃料 类型的燃气轮机，以满足多样化
的能源需求。
停车
当需要停车时，应按照规定的停车程序进行操作，并确保燃气轮机完全停止运行。同时，需要对燃气轮机进行全 面检查，确保其处于良好的工作状态。
燃气轮机的运行监控
参数监控
在燃气轮机运行过程中，需要对其各项参数进行实时监控，如功率、效率、排气温度等。这些参数的 变化可以反映燃气轮机的运行状态，及时发现并处理异常情况。
工作原理
燃气轮机的工作原理基于布雷顿 循环，通过吸入空气、压缩、燃 烧和排气四个过程实现能量的转 换。
燃汽轮机培训PPT课件
第12页/共41页
2.1 9FA燃烧室火焰筒图片
第13页/共41页
2.2 SIEMENSV94.2燃烧器燃烧室内部结构
专家在检查燃烧室
第14页/共41页
2.3 GE公司E级燃机燃烧室
火焰探测器
第15页/共41页
2.4 GE机组燃烧室的过渡段
第16页/共41页
2.5 GE燃烧室的燃料喷嘴
第17页/共41页
第27页/共41页
6、燃料系统 • 燃气轮机即可以使用气体作燃料，也可以使用液体作燃料。不同的机组有
不同的要求。我们以GE公司6B机组为例进行讲解。 • 本机组具备使用双燃料的功能。既可以燃用气体燃料，也可以燃用液体燃
料，但液体燃料即可使用轻柴油，也可以使用重油。在运行工程中可以根 据实际情况的需要进行燃料切换。主要讲解气体燃料：由用户提供的气体 燃料进入机组气体燃料系统时，首先经过气体燃料滤清器。其作用是用来 滤除气体燃料中夹带的大块的杂质。滤清器可以水平安装，也可垂直安装， 但排污口必须向下。滤清器必须定期排污，并取出滤芯进行清洗。气体燃 料组合阀是气体燃料系统中最关键的一个部件。组合阀系由两个独立的阀 （速比阀和控制阀）组成。气体燃料首先经过速比阀SRV，然后再经过控 制阀GCV去燃烧室。
一、燃气轮机的分类
燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、效率高及安装建设 周期短等特点，近些年大批量的燃机电厂陆续投产发电。 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型
工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命长，可以作为电厂调峰使 用。
航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业型燃气轮机相比体积较小， 重量较轻。
第30页/共41页
8、雾化空气系统
• 雾化空气主要用于燃烧液体燃料时将燃料雾化。在机组燃用液 体燃料时，为使燃烧的更完全，需使燃料雾化得更好。为此， 通入一股高压旋转的空气，进一步打碎液体燃料的微小颗粒， 使其充分雾化。
2.1 9FA燃烧室火焰筒图片
第13页/共41页
2.2 SIEMENSV94.2燃烧器燃烧室内部结构
专家在检查燃烧室
第14页/共41页
2.3 GE公司E级燃机燃烧室
火焰探测器
第15页/共41页
2.4 GE机组燃烧室的过渡段
第16页/共41页
2.5 GE燃烧室的燃料喷嘴
第17页/共41页
第27页/共41页
6、燃料系统 • 燃气轮机即可以使用气体作燃料，也可以使用液体作燃料。不同的机组有
不同的要求。我们以GE公司6B机组为例进行讲解。 • 本机组具备使用双燃料的功能。既可以燃用气体燃料，也可以燃用液体燃
料，但液体燃料即可使用轻柴油，也可以使用重油。在运行工程中可以根 据实际情况的需要进行燃料切换。主要讲解气体燃料：由用户提供的气体 燃料进入机组气体燃料系统时，首先经过气体燃料滤清器。其作用是用来 滤除气体燃料中夹带的大块的杂质。滤清器可以水平安装，也可垂直安装， 但排污口必须向下。滤清器必须定期排污，并取出滤芯进行清洗。气体燃 料组合阀是气体燃料系统中最关键的一个部件。组合阀系由两个独立的阀 （速比阀和控制阀）组成。气体燃料首先经过速比阀SRV，然后再经过控 制阀GCV去燃烧室。
一、燃气轮机的分类
燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、效率高及安装建设 周期短等特点，近些年大批量的燃机电厂陆续投产发电。 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型
工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命长，可以作为电厂调峰使 用。
航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业型燃气轮机相比体积较小， 重量较轻。
第30页/共41页
8、雾化空气系统
• 雾化空气主要用于燃烧液体燃料时将燃料雾化。在机组燃用液 体燃料时，为使燃烧的更完全，需使燃料雾化得更好。为此， 通入一股高压旋转的空气，进一步打碎液体燃料的微小颗粒， 使其充分雾化。
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将Pe= f (n)画到燃气轮机变工况Pe～n图上，位于 该规律曲线上的诸参数变化情况，就是燃气轮机 在该负载规律下的变工况解。
27
Pe ~ n 图
28
6-2 单轴燃气轮机的变工况性能
最简单的、目前实际应用最多； 功率范围由10kW左右至334MW。 特点：压气机与负载共轴
负载的转速变化规律直接影响压气机转速，即直接影 响压气机工况，进而影响燃气轮机的工况。
6
性能指标:
满负荷、部分负荷、 低速、启动等
1．经济性
机组的效率或耗油率不因功率下降而极度恶化；
机组的负荷特性曲线变化得平坦些。
2．稳定性
在各种负荷下，压气机不喘振、透平不超温、燃烧 室不熄火；机组能稳定可靠地运行。
3．加载性
机组功率能及时适应外界负荷变化的需要。
7
8
三、负荷特性
=常数 每个T3*时燃气轮机的平衡运行线。
n T1* 不变， （T3* ）
燃气比体积v3 流动阻力增大
p2*
温比增加时，等线 向着左上方移动。
等线的物理实质：
压气机和透平的平衡运行点的连线，是透平性能 在压气机性能曲线图上的描述。
24
（=常数）
不变，n T1*
LT Pe
负荷功率PL随负荷转速nL变化的关系
PL = f (nL)
1、恒速负荷特性
负荷功率PL变化与负荷转速nL无关
PL
即 nL=const
例子：恒频交流电机
nL
9
2、螺旋桨型负荷特性
负荷功率PL与其转速nL的三次方呈正比
即 PL = c nL3 （c为比例系数） 变速负荷
PL
例子： 固定螺距螺旋桨(轮船) 叶轮机械（泵、风机等）
如启动、加速等引起的变工况。
非常复杂（三大件+负荷）
4
二、研究目的
分析燃气轮机机组各部分相互联系、相互 制约的变化规律，从而掌握燃气轮机的变 工况过程及其特性。
（1）为设计新机组提供选择方案的依据 （2）为用户提供变工况性能曲线。
5
基本要求及性能指标
基本要求: 保证在各种负荷下机组能够经济地、 可靠地运行，同时有较强的适应外界 负荷变化的能力。
14
四、燃气轮机的平衡运行条件
机组在不同负荷下稳定运行时，各部件的 参数（流量、转速、压比、功率）应满足 的相互配合的条件。
分析燃气轮机变工况的基础：
各部件的特性和平衡运行条件
15
1、转速平衡
每根轴上的转子转速相同。
单轴机组：nC=nT=nL 分轴机组：nC=nHT nLT=nL
nLT nL
第六章 燃气轮机变工况
燃气轮机的变工况特性 环境条件对燃气轮机性能的影响
1
2
6-1 概述
研究燃气轮机变工况的目的 基本要求及性能指标 负荷特性
3
一、燃气轮机的变工况
整台机组偏离设计状态下工作的各种工况
(1)稳定的非设计工况
如部分负荷或环境条件改变时引起的变工况；
(2)不稳定的过渡工况
nL=nmax， M=Mmin。
PL
负荷功率：PL∝MnL
PL随nL增加而增大。
nL
12
13
平衡工况：稳定运行工况，燃气轮机输出功
率等于负载所消耗的功率，即Pe= PL， 两者处 于平衡状态。
不平衡工况：是从一个平衡工况变化到另一
个平衡工况的过渡过程，这时燃气轮机的输出 功率与负载所消耗的功率不相同，即Pe≠PL， 两者不平衡。
平行双轴机组
nLC nMT
nHC nHT
2、压比平衡
T=
压气机压比
透平膨胀比
总压保持系数
单轴 = 1 2 4
16
3、功率平衡
机械联系的各部件的驱动力矩，应等 于总的阻力矩（包括压气机耗功），
即每根轴上的功率应平衡。
单轴机组：
压气机内功率
透平内功率
PT=PC+Pm+PL=PC/m+PL
、C T2*
p2*， p3*，p4*
T
假设一个T3*： 试算法
T3*、T2*和B f qT
压气机
透平
压气机性能曲线图上各点都有相应的T3*值， 把图上各个T3*相同的点连接起来，得到等T3*线。
平衡运行点主要是在压气机和透平性能的基础上求得的。
燃烧室的性能一般可近似认为B和B不变。
23
燃气轮机诸部件的平衡运行 可看成主要是压气机和透平的平衡运行。
负载规律对单轴燃气轮机变工况性能的影响很大。
29
单轴燃气轮机的变工况性能
机组设计点位于最佳工 设计时所选择的压比，由于受压气机设计和运行等
已知压气机转速n T1* 和透平温比 T3* T1*
机组联合运行工况点确定，进行热力循环计算
性能参数（qf 、e、Pe）变工况解
e
Pe qf Hu
25
Pe ~ n
26
燃气轮机变工况性能的表示
通常用Pe～n为坐标来作图，可通过燃气轮机变工 况计算得到。
具体运行时，燃气轮机还必须与负载平衡运行， 需满足PL= Pe= f (n) 。
似计算获得。 （3）测试法：利用压气机特性实验装置来测得。
21
测试方法
在压气机后面加装一个燃烧室；将燃烧室后 面的排气阀固定在某一开度来代替透平。
测试时，改变燃气初温和压气机转速，测得 不同工况下的流量和压比。
在压气机特性线上，把各转速下燃气初温相 同的点连起来，得到一组等温比线。
22
大气参数一定 q，n
平行双轴机组 PLT=PLC/m1+PL
PHT=PHC/m2 机械效率
分轴机组：
机组附件消耗和 机械损失功率
PHT=PC/m1
PLT=PL/m2
17
4、流量平衡
燃气流量
qT= q+qf - qcl
进气量
燃料消耗量
冷却用和泄 露的空气量
变工况时，近似认为： qcl /q≈const
粗算时，可取 qT ≈q
18
19
五、平衡运行工况点的确定
平衡运行工况点：
— 压Байду номын сангаас机、燃烧室和透平协调工作时的平衡 运行工况点
平衡运行线的确定： —从各部件的性能出发，利用平衡关系联系
起来而求得。
20
求解方法
（1）联合求解法： 利用已获得的压气机、燃烧室和透平的特性线，
根据平衡运行条件来联合求得。 （2）近似计算法： 若没有透平特性线，可利用透平的椭圆方程来近
PL = c nL3
nL
10
3、调速负荷特性
负荷功率PL与其转速nL在一定范围内任意配合， 用来带动变速负荷。
变频调速负荷
PL 例子： 变螺距螺旋桨负荷或机车燃气轮机
nL
11
4、机械牵引负荷特性
用机械方式（如联轴器、齿轮等）传动各 种车辆。
启动时有最大扭矩，即 nL=0， M=Mmax
转速升高时，扭矩减小；
27
Pe ~ n 图
28
6-2 单轴燃气轮机的变工况性能
最简单的、目前实际应用最多； 功率范围由10kW左右至334MW。 特点：压气机与负载共轴
负载的转速变化规律直接影响压气机转速，即直接影 响压气机工况，进而影响燃气轮机的工况。
6
性能指标:
满负荷、部分负荷、 低速、启动等
1．经济性
机组的效率或耗油率不因功率下降而极度恶化；
机组的负荷特性曲线变化得平坦些。
2．稳定性
在各种负荷下，压气机不喘振、透平不超温、燃烧 室不熄火；机组能稳定可靠地运行。
3．加载性
机组功率能及时适应外界负荷变化的需要。
7
8
三、负荷特性
=常数 每个T3*时燃气轮机的平衡运行线。
n T1* 不变， （T3* ）
燃气比体积v3 流动阻力增大
p2*
温比增加时，等线 向着左上方移动。
等线的物理实质：
压气机和透平的平衡运行点的连线，是透平性能 在压气机性能曲线图上的描述。
24
（=常数）
不变，n T1*
LT Pe
负荷功率PL随负荷转速nL变化的关系
PL = f (nL)
1、恒速负荷特性
负荷功率PL变化与负荷转速nL无关
PL
即 nL=const
例子：恒频交流电机
nL
9
2、螺旋桨型负荷特性
负荷功率PL与其转速nL的三次方呈正比
即 PL = c nL3 （c为比例系数） 变速负荷
PL
例子： 固定螺距螺旋桨(轮船) 叶轮机械（泵、风机等）
如启动、加速等引起的变工况。
非常复杂（三大件+负荷）
4
二、研究目的
分析燃气轮机机组各部分相互联系、相互 制约的变化规律，从而掌握燃气轮机的变 工况过程及其特性。
（1）为设计新机组提供选择方案的依据 （2）为用户提供变工况性能曲线。
5
基本要求及性能指标
基本要求: 保证在各种负荷下机组能够经济地、 可靠地运行，同时有较强的适应外界 负荷变化的能力。
14
四、燃气轮机的平衡运行条件
机组在不同负荷下稳定运行时，各部件的 参数（流量、转速、压比、功率）应满足 的相互配合的条件。
分析燃气轮机变工况的基础：
各部件的特性和平衡运行条件
15
1、转速平衡
每根轴上的转子转速相同。
单轴机组：nC=nT=nL 分轴机组：nC=nHT nLT=nL
nLT nL
第六章 燃气轮机变工况
燃气轮机的变工况特性 环境条件对燃气轮机性能的影响
1
2
6-1 概述
研究燃气轮机变工况的目的 基本要求及性能指标 负荷特性
3
一、燃气轮机的变工况
整台机组偏离设计状态下工作的各种工况
(1)稳定的非设计工况
如部分负荷或环境条件改变时引起的变工况；
(2)不稳定的过渡工况
nL=nmax， M=Mmin。
PL
负荷功率：PL∝MnL
PL随nL增加而增大。
nL
12
13
平衡工况：稳定运行工况，燃气轮机输出功
率等于负载所消耗的功率，即Pe= PL， 两者处 于平衡状态。
不平衡工况：是从一个平衡工况变化到另一
个平衡工况的过渡过程，这时燃气轮机的输出 功率与负载所消耗的功率不相同，即Pe≠PL， 两者不平衡。
平行双轴机组
nLC nMT
nHC nHT
2、压比平衡
T=
压气机压比
透平膨胀比
总压保持系数
单轴 = 1 2 4
16
3、功率平衡
机械联系的各部件的驱动力矩，应等 于总的阻力矩（包括压气机耗功），
即每根轴上的功率应平衡。
单轴机组：
压气机内功率
透平内功率
PT=PC+Pm+PL=PC/m+PL
、C T2*
p2*， p3*，p4*
T
假设一个T3*： 试算法
T3*、T2*和B f qT
压气机
透平
压气机性能曲线图上各点都有相应的T3*值， 把图上各个T3*相同的点连接起来，得到等T3*线。
平衡运行点主要是在压气机和透平性能的基础上求得的。
燃烧室的性能一般可近似认为B和B不变。
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燃气轮机诸部件的平衡运行 可看成主要是压气机和透平的平衡运行。
负载规律对单轴燃气轮机变工况性能的影响很大。
29
单轴燃气轮机的变工况性能
机组设计点位于最佳工 设计时所选择的压比，由于受压气机设计和运行等
已知压气机转速n T1* 和透平温比 T3* T1*
机组联合运行工况点确定，进行热力循环计算
性能参数（qf 、e、Pe）变工况解
e
Pe qf Hu
25
Pe ~ n
26
燃气轮机变工况性能的表示
通常用Pe～n为坐标来作图，可通过燃气轮机变工 况计算得到。
具体运行时，燃气轮机还必须与负载平衡运行， 需满足PL= Pe= f (n) 。
似计算获得。 （3）测试法：利用压气机特性实验装置来测得。
21
测试方法
在压气机后面加装一个燃烧室；将燃烧室后 面的排气阀固定在某一开度来代替透平。
测试时，改变燃气初温和压气机转速，测得 不同工况下的流量和压比。
在压气机特性线上，把各转速下燃气初温相 同的点连起来，得到一组等温比线。
22
大气参数一定 q，n
平行双轴机组 PLT=PLC/m1+PL
PHT=PHC/m2 机械效率
分轴机组：
机组附件消耗和 机械损失功率
PHT=PC/m1
PLT=PL/m2
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4、流量平衡
燃气流量
qT= q+qf - qcl
进气量
燃料消耗量
冷却用和泄 露的空气量
变工况时，近似认为： qcl /q≈const
粗算时，可取 qT ≈q
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五、平衡运行工况点的确定
平衡运行工况点：
— 压Байду номын сангаас机、燃烧室和透平协调工作时的平衡 运行工况点
平衡运行线的确定： —从各部件的性能出发，利用平衡关系联系
起来而求得。
20
求解方法
（1）联合求解法： 利用已获得的压气机、燃烧室和透平的特性线，
根据平衡运行条件来联合求得。 （2）近似计算法： 若没有透平特性线，可利用透平的椭圆方程来近
PL = c nL3
nL
10
3、调速负荷特性
负荷功率PL与其转速nL在一定范围内任意配合， 用来带动变速负荷。
变频调速负荷
PL 例子： 变螺距螺旋桨负荷或机车燃气轮机
nL
11
4、机械牵引负荷特性
用机械方式（如联轴器、齿轮等）传动各 种车辆。
启动时有最大扭矩，即 nL=0， M=Mmax
转速升高时，扭矩减小；