燃气轮机教学课件12-透平1
燃气轮机工作原理课件 PPT
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃机转子
压气机叶轮 中空轴
透平叶轮
中心拉杆
Hirth齿啮配
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
Hirth齿轮盘结构
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
压气机叶轮和端面齿
径向的Hirth齿使叶轮能单独
热膨胀并且保持同心 可有效的传递扭矩 现场转子可以拆卸，而且不 需再做动平衡 端面齿加工精度高，制造难度大
1. 燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
压差过低 表示即将发生喘振
高流速 低流速 压力能转化为动能
1.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
机械能转换成压力 能
热能转换成机械能
燃气轮机应用
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
旧编号
新编号
V94.3A
环形燃烧室 发展阶段：3=第3代 压气机大小 转速 9 = 50 Hz 8 = 60 Hz 6 = 50 Hz 或 60 Hz 德文：燃气轮机开头字母
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
燃烧室内 腔，空气 与燃料在 这里燃烧、 掺混
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平
5、9、13级抽气
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平—叶片
动叶片 静叶片 燃气透平均为4级 1～2级动叶片为单晶叶片， 外面加两层涂层 第3级动叶片为定向结晶 叶片，加一层涂层 第4级由于温度相对比较
燃气轮机教学课件12-透平1
一、二级间轮盘 二、三级间轮盘
一级轮盘 二级轮盘 三级轮盘
转子采用外围拉杆结构，共12根拉杆螺栓。
透平冷却
采用从压气机中抽气来冷却的方法。
分为两部分：
转子和静子的冷却 叶片冷却
根据冷却部位所需压力的高低，
冷却空气自压气机的不同级处引来。 冷却空气量： 约占压气机进口空气流量的10%以上。
静叶栅(0-1)
减 静
压 止
增 喷
管 速
气体与外界无功的交换
0
1 0
dp
1 2
(c02
c12 )
Lr1
c1>c0 p0>p1
1
2
(c12
c02
)
1 dpБайду номын сангаас
0 - Lr1
1 2
(c12
c22 )
(c2c0)
绝对动能 压能
冲动力做功
c12
c02 2
i0
i1
动叶栅
减压增速 转动喷管
且气流方向改变、转折 较大，2>>1 ；
那么气流以绝对速度c2 流出动叶栅，与叶栅额 线的夹角为2。
c2 w22 u22 2w2u2 cos 2
一般1=14~20°
u 动叶
c2 w2 u
sin 2
w2
sin c2
2
基元级的速度三角形
进出口速度三角形画在一起。 注意：
①一般轴向分速度不相等，c2z c1z ；
亚声速气流
画法:
(1)静叶在前,动叶在后
1
标注三个特征截面
(2) 叶片间通道截面渐缩
(3)叶片运动方向
2
叶腹→叶背
燃气轮机第四章 燃气透平 PPT课件
一、先进的透平材料和涂层
图4-26透平叶片材料发展趋势
图4-27先进涂层及其降温效应
二、叶片的冷却技术
两类冷却方式： 叶根冷却
一类把冷却空气吹向叶片外表进行冷却； 叶片冷却 一类把冷却空气通入叶片内部的专门流道进行冷却。
非常复杂：
叶片整个浸浴在高温燃气中，无法实现外部冷却； 叶片本身尺寸小，形状也较复杂，内部冷却复杂。
采用空气冷却叶片——从压气机引来一定量的空气，使 其流过叶片内部的冷却通道后，排入主燃气流中。
措施：在冷却空气入口处加装滤网；自压气机内径处引来冷 却空气；在动叶顶开清除孔 。
三、透平叶片的闭环蒸汽冷却
从外部引来蒸汽，对透平的静叶和动叶片冷却后再 引至外部，即蒸汽与燃气隔开而不流入燃气中.
优点：
①消除了冷却空气掺入导致的燃气温度降低； ②无冷却空气掺混引起的扰动，消除扰动损失； ③不需要从压气机中引气，减少了抽气损失。
i > 12~15°
用特性曲线定量估算这种影响。
二、透平特性线的表示方法
通常采用相似参数来绘制
以相似参数为坐标绘制的特性线为通用特性， 不受具体参数变化的影响。
qT T3* p3*
n T3*
T
p3* p4*
T
PT T3*
流量相似参数 转速相似参数
Macz
MauBiblioteka 流动相似=几何相似+运动相似+动力相似
燃气机透平
• 混流式透平 流体运动方向介于上述两种情况之间
轴流式透平机械
典型的多级轴流式透 平机械如图示，其中每一 级有一组与机壳固接在一 起的固定叶片，另有一组 与动轮固接在一起的运动 叶片。我们分别称它们为 固定叶栅和动轮叶栅。流 体通过动轮叶栅并与它进 行机械能交换，在子午面 上看，气流沿轴向进入透 平，最后由轴向流出透平。
离心透平机械
• 典型的离心透平机械如 图所示。离心式水泵和 离心式风机均为此种 结 构。它的主要部件包括 动轮，壳体，进口段， 扩压器等等。动轮上装 有叶片，它们与流体之 间进行功的交换。
混流式透平
• 混流式透平如图所示， 流体在装有叶栅的动 轮中流动，它们既具 有轴向速度，又具有 径向速度，故称为混 流式透平。
燃气轮机透平的原理
发电部运行戊值
燃气轮机概述
• 由压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控 制系统和辅助设备组成，将气体压缩、加热后送 入透平中膨胀做功，把一部分热能转变为机械能 的旋转原动机。
透平机械的类型
• 燃气透平又称燃气轮,它在整台燃气轮机种的作用 是把蕴藏在来自燃烧室的高温高压的燃气种的能 量转化成为机械功。
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燃气轮机结构PPT课件
图3-33 DLN燃烧室的一个火焰筒示意图
46
2）催化燃烧
其基本思想是在燃烧室的适当部位引入催化燃烧组件（模 块），催化燃烧的特性是具有“化学恒温作用”。这种组件实 际上是由金属薄片衬底构成的蜂窝结构，衬底上涂敷催化剂， 可燃混合物通过时与催化剂有很大的接触面积。
催化剂组件由多个截面区域组成，每个区域具有专门的功能， 以达到特定的燃烧温度，因此不论可燃混合物浓度如何，即使 燃料-空气比很高，在催化剂组件中进行无焰燃烧时也可以控制 在较低的反应温度，从而将NOx的产生控制在极低的水平。
图 6 发散冷却叶片与表面温度
28
29
图 7 多排冲击和气膜冷却的综合冷却静叶
30
图 8 采用冷却技术后，典型的静叶出口温度与叶片温度
31
Xgl：冷却空气系数 Xgl=GL/Ga
这里 GL为从压气机抽出用于冷却燃气透平叶片空气量 Ga为进入燃气轮机压气机的流量
燃气轮机初温越高 所需冷却空气流量越大，冷却空气系数越大
1、对流冷却
冷却空气流经叶片内部流道后，自叶片的—端或出气边排出至主燃气流中， 空气靠与叶片内部通道壁面的对流放热来冷却叶片，因而称为对流冷却。
图2 板料焊接的对流冷却静叶片
21
图 3 板料焊接的对流冷却动叶片
22
图 4 冷却叶片自叶顶排出的动叶
23
2 冲击冷却
在空心的叶片内部加一导管，导管上开有许多小孔，冷却空气先流入导管，再 从导管上的小孔流出去冷却叶片。下图为一有冲击冷却的静叶导管上开的一排小 孔正对着片进气边内表面，冷却空气自小孔流出直接冲击进气边内表面进行冷却， 故称冲击冷却。
图 5 有冲击冷却的静叶
24
3、气膜冷却 冷却空气从空心叶片顺着燃气流动方向流出，在叶片表面形成
燃气轮机原理精讲ppt课件
涡轮入口温度的提高
17
1-4 燃气轮机的分类
简单循环：
开式循单环轴：、分轴、双轴、多轴燃气轮机 单轴：负荷固定、转速固定；发电用；压气机固有的转动惯量，有利
于防止在甩负荷时产生飞车；加入热交换器可以使整机热效率提高，但这 要损失10%功率。
分轴：起动机仅满足燃气发生器即可；甩负荷时会带来涡轮的飞车， 所以控制系统要有保证。
H. Cohen, G. F. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo
第一章 概论 1.1 燃气轮机的 组成及工作原理
C- compresser T- Turbine B – Combustion chamber
Simple gas turbine system
1-2 燃气轮机的发展
缺点：需要外部加热系统；这样加热器表面温度给主循环最高温度 设定了上限。
现代燃气轮机的结构特点
轻型结构<10KG/PS， 重型结构 >15KG/PS 燃气轮机简轻图型：结构： 航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型）
重型结构：工业燃气轮机
单位功率重量：
金属耐热极限---1100 ℃；涡轮进气温度：1460 ℃
多轴：如果不采用热交换器而获得高的热效率，就要有高压缩比。虽 然多级离心式压气机具有高的压比，但其效率要比轴流式的低，所以通常 都是采用轴流式压气机。而当压气机在低转速时，由于压气机后几级由于 出口面积减小，空气密度降低，气体轴向速度加大，叶片会出现阻塞。这 种不稳定区的出现，会发生在燃气轮机起动或低负荷情况。
12
海军舰船
13
机车车辆
英国98年英研国制984年00研0制马4力00机0马车力机车
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燃气轮机透平叶片参数化设计及优化PPT学习教案
透平叶片优化设计
案例
参与正交试验设计的变量为: 其余参数L，a1，和a2取值与原始叶型相同。
和叶片数z，它们的水平设置如表所示，
第19页/共29页
透平叶片优化设计
案例
①任一列的所有水平的重复数 相同;②任两列的所有可能的水 平组合的重复数相同。凡满足 这两个条件的表就可以称为正 交表。
燃气轮机透平叶片参数化设计及优化
会计学
1
目录
燃气透平的工作原理 燃气透平叶片设计及优化发展 透平叶片参数化表达 透平叶片优化设计 总结
第1页/共29页
燃气透平的工作原理
燃气透平是燃气轮机的主要 部件，它的功能是把高温、 高压燃气中的能量转变为机 械功。
第2页/共29页
燃气透平的工作原理
第4页/共29页
燃气透平叶片设计及优 化发展
叶片设计及优化
己知叶栅的几何参数，要求解出流场，求得叶片表面的速度、压力等分
正问题法
布。正问题方法设计叶片，就是利用正问题的计算结果修改几何参数， 反复进行正问题计算直到获得满意的气动参数分布为止。
反问题法
给定叶片表面的压力分布，通过数值方法反求得叶片的几何形状。
当高温高压的燃气 流过透平静叶（喷 嘴）时，使气流加 速，相应地燃气的 压力和温度却会逐 第渐3页/下共29页降。在静叶中
燃气透平的工作原理
c c 绝对汽流速度（1 、 2）， u u 圆周速度（ 1 、 2）， w w 相对汽流速度（ 、 ），
12 按一定的比例和矢量相加规则绘在一起，就 构成了级速度三角形。
第16页/共29页
透平叶片优化设计
案例
NASA某动叶中间截面二维叶型为初始叶型，对其进行优化。考虑优化指标参数为绝热效 率
第一节 透平的常见故障及处理方法
第一节双S透平的常见故障及处理方法透平的常见故障主要出现在启动时，因此要求每次在启动透平时，都要严格按照透平的启动程序进行，避免故障的出现。
在启动时要注意观察滑油压力，燃料点火时的压力，和点火后的温度，为正确的判断故障，提供第一手的资料。
1．起动高温：1）燃料喷嘴故障，这主要是由于机组燃油时间比较长，喷嘴结炭比较多，点火时造成火焰变形拉长，这种情况的处理方法是，将燃料喷嘴拆下，清洗喷嘴即可，但要注意喷嘴内部是否有堵的现象，可用高压空气进行吹扫，如喷嘴内部结炭比较严重，可将喷嘴送回陆地，由专业公司进行清洗工作。
2）机组太脏，这是由于机组使用时间太长，特别是燃油时间比较长，造成机组太脏，处理方法是洗车。
3）燃料方面的因素，在用燃气进行启动时，燃气管线内可能存有比较多的液体，这些液体的主要成分是轻质油和水，在机组点火时，进入燃烧室的燃料含有大量的轻质油和水，点火时易出现高温。
因此在每次使用燃气时，不管是起动还是进行燃料切换，都要先放一下气，目的就是将存放在管线内的轻质油放掉，以确保燃气。
在使用燃油进行启动时，燃油的品质起着关键的作用，例如在冬季使用－35＃柴油，由于油的品质比较好，热值高，在点火时容易出现高温，因此建议不使用－35＃柴油用于透平，在冬季使用－10＃柴油和保证透平的日用燃油罐加热装臵的正常工作，就可以确保机组的正常使用。
如果出现这种情况，对于双S透平从机组上没有什么可作的，最好的办法是更换燃油。
另外如果燃油日用加热装臵出现故障，不能正常加热，使燃油的温度比较低，这时使用燃油启动透平，由于油温低，油的密度相对比较大，在点火时也容易出现高温，因此冬季平时在工作中保证油温是非常重要的。
4）爆燃。
这有2种情况，1种是由于排放电磁阀故障(SOV-3210/3225),在启动点火前不能及时的将燃烧室内和燃油管路内的残油排出去，点火后引起爆燃高温关断。
这种电磁阀检修起来也比较简单，主要故障可能是由于仪表气内含有水，造成该阀内部锈蚀所至，解体后清洗干净将阀活动开即可。
燃气透平发电机构造功能详解ppt课件
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49
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27
Titan 130 Fuel Manifolds
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28
Compressor Diffuser/Combustor Assembly (Internal)
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29
Titan 130 Low Emission Fuel Injector
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30
Titan 130 Low Emissions Injector Tip
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17
Forward Trim Balance Plane
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18
After Trim Balance Plane
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19
Axial Flow Path
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20
Titan 130 Compressor Stages (Variable and Fixed Stator Vanes)
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10
Accessory Drive/Gearbox Assembly
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11
Air Inlet Assembly
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12
Titan 130 Forward and Aft Compressor Case (External)
最新编辑ppt
13
Titan 130 Seventh Stage Bleed Plenum
最新编辑ppt
21
Air Flow Across Stator and Rotor Blades
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22
External View of Variable Vane System
燃气轮机课件(正式版本)
驱逐舰采用4台 机机组的发电量约 由一台1500kw燃
GT25000燃气轮机, 占3%。
气轮机驱动。
单台功率28670kw。
1.4 燃气轮机的优点
功率 密度 • 功大率 密度 是内 燃机 的三 倍， 汽轮
启动 速度 • 工快业
水电 消耗 • 燃少气
自动 化程 •度控高制
清洁 •环使保用
燃气 轮机 系统 最新
• 清洗压气机 • 通风冷却 • 清洁进气
17
3.2燃气轮机的控制系统
控制系统
触摸屏
3.3燃气轮机的润滑系统
19
3.3燃气轮机的润滑系统
20
3.3燃气轮机的润滑系统
油过滤器
轴承供油
3.4燃气轮机的启动系统 启动电机
3.5燃气轮机的燃料系统 启动电机
目录
01
燃气轮机概述
02
燃气轮机的结构
轮机指的
烧后产生的
轮高机温一高般压称连为 透续平流机动，的是气将 流体介体质中蕴
是设备 有的能量与机
械能相互转换
的转动机器。 1
1.1燃气轮机的定义
透平的动静叶
透平的动叶片 配合
1.2燃气轮机的用途
发电
舰船
燃机的用途
车辆
飞机
泵与风机
3
1.3燃气轮机的用途
国产最先进的055 2018年中国燃气轮 美国主战坦克M1
1.5 燃气轮机的工作原理：布雷登循环
1.5 燃气轮机的工作原理：布雷登循环
➢ 燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因 素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著 提高。
➢ 压气机(即压缩机)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
燃气轮机培训课件..
3、透平透平是将压气机和燃烧器产生的高温高压燃气热能转变为机械能的设备。
透平由转子和气缸组成。
透平转子一般是3-5级，容量越大的机组转子的级数越多。
气缸分为上下气缸，气缸的内部圆周上安装静止叶片，气缸上的静叶片，气缸上的静叶片组分别和转子的动叶片组构成一级。
三、燃气轮机的系统1、附件传动系统附件传动系统由附件齿轮箱及其驱动的设备组成。
启动时，附件齿轮箱将启动设备及变扭器组件输出的扭矩传递给燃气轮机轴。
启动完成后，又可逆向将燃气轮机轴输出扭矩经过相应的齿轮驱动下列各泵：燃油泵：燃料为油的系统中存在此设备，主要向燃烧器提供高压的、连续不断的燃料油。
主润滑油泵：为主机提供润滑油；主液压泵：提供液压油；主雾化空气压缩机：为燃料油提供雾化动力，燃料是油和液化天然气lng的机组存在此设备。
2、启动和盘车系统启动系统是区别于火电机组的重要特征之一，为燃气轮机组启动提供动力。
一般都采用起动机启动的方式：电动机启动、压缩空气或者柴油机启动、发电机变频启动。
在燃机点火达到自持转速时，启动系统自动脱开。
此外，启动装置还可以“冷拖”机组，对机组进行高速盘车。
盘车装置是机组在启动前或停机后使转子转动，防止转子的弯曲变形。
3、润滑油系统是任何一台燃气轮机中必备的系统，作用：在机组启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行中的燃气轮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、温度和压力合适的干净的润滑油，确保机组安全运行，防止发生轴承损坏，转子轴颈热弯曲，高速齿轮法兰变形等事故。
润滑油主要设备：油箱及油箱加热器等附件；主润滑油泵（附件齿轮箱驱动）：机组正常运行中使用；辅助润滑油泵（交流电机驱动）：启动和停机过程中使用；应急油泵（直流电机驱动）：厂用电消失情况下使用；冷油器：为系统提供温度适合的润滑油；滤油器：过滤油系统中小颗粒杂质，为油系统提供质量合格的润滑油；油系统阀门管道及热工等。
4、液压油系统液压油系统为燃料系统和进口可转导叶系统的控制执行元件提供所需要的高压油。
第一节 透平的常见故障及处理方法
第一节双S透平的常见故障及处理方法透平的常见故障主要出现在启动时，因此要求每次在启动透平时，都要严格按照透平的启动程序进行，避免故障的出现。
在启动时要注意观察滑油压力，燃料点火时的压力，和点火后的温度，为正确的判断故障，提供第一手的资料。
1．起动高温：1）燃料喷嘴故障，这主要是由于机组燃油时间比较长，喷嘴结炭比较多，点火时造成火焰变形拉长，这种情况的处理方法是，将燃料喷嘴拆下，清洗喷嘴即可，但要注意喷嘴内部是否有堵的现象，可用高压空气进行吹扫，如喷嘴内部结炭比较严重，可将喷嘴送回陆地，由专业公司进行清洗工作。
2）机组太脏，这是由于机组使用时间太长，特别是燃油时间比较长，造成机组太脏，处理方法是洗车。
3）燃料方面的因素，在用燃气进行启动时，燃气管线内可能存有比较多的液体，这些液体的主要成分是轻质油和水，在机组点火时，进入燃烧室的燃料含有大量的轻质油和水，点火时易出现高温。
因此在每次使用燃气时，不管是起动还是进行燃料切换，都要先放一下气，目的就是将存放在管线内的轻质油放掉，以确保燃气。
在使用燃油进行启动时，燃油的品质起着关键的作用，例如在冬季使用－35＃柴油，由于油的品质比较好，热值高，在点火时容易出现高温，因此建议不使用－35＃柴油用于透平，在冬季使用－10＃柴油和保证透平的日用燃油罐加热装臵的正常工作，就可以确保机组的正常使用。
如果出现这种情况，对于双S透平从机组上没有什么可作的，最好的办法是更换燃油。
另外如果燃油日用加热装臵出现故障，不能正常加热，使燃油的温度比较低，这时使用燃油启动透平，由于油温低，油的密度相对比较大，在点火时也容易出现高温，因此冬季平时在工作中保证油温是非常重要的。
4）爆燃。
这有2种情况，1种是由于排放电磁阀故障(SOV-3210/3225),在启动点火前不能及时的将燃烧室内和燃油管路内的残油排出去，点火后引起爆燃高温关断。
这种电磁阀检修起来也比较简单，主要故障可能是由于仪表气内含有水，造成该阀内部锈蚀所至，解体后清洗干净将阀活动开即可。
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转子由转盘、轴和动叶组成，有盘式和盘鼓式结构。 本体结构
良好的空气冷却系统 使动叶、转子和静子都有效地冷却。
透平气缸
排气扩压机闸
静动 叶叶
静动 叶叶
静动 叶叶
排气扩压器
排气道
一级轮盘 二级轮盘 三级轮盘
透平后半轴
1、静子
扩压机闸 —由排气扩压器内、外流道组成，扩压器内外环
间用筋板连接为一体。 —两种型式：铸造和焊接 气缸 —一般不再轴向分段，仅分为上下两半的单个气
缸，且铸造得到。
原因：透平级数少，轴向尺寸短；双层结构；空气冷却， 其工作温度相差不大。
1、静子
静叶
又称喷嘴，使高温高压的燃气在静叶中膨胀加速，把 燃气的热能转化为动能，然后推动转子旋转做功。
静叶通过持环和护环而固定在气缸上。 静叶组：两叶、三叶、四叶、五叶组 等等
刚性增强，不易扭曲或弯曲变形，广泛应用。
燃气在动叶中的膨胀程度
u
常用反动度T表示。
压气机用反力度C衡量在动叶栅中直接
把机械功转变为压力能的能力特性。
a．级示意图
一台燃气轮机模型 负荷
进气
轴
进气
C
工人
B 轴T B
排气 排气
轴流式压气机和轴流式透平
排气
T
排气
B轴
B C
进气
轴
进气
轴流式压气机和轴流式透平
带动压气机
带动负荷
分轴燃气轮机装置
高速喷流→推力
喷气推进
继续膨胀
减压增速
涡轮喷气发动机
发电机
燃烧室 压气机
透平 火焰筒
燃气轮机装置
4-2 轴流式透平级的工作原理
气封齿
叶冠
工字型长柄 枞树形叶根
MS6001燃气轮机 一级护环 二级护环
透平气缸
三级护环
静叶外缘板
二级静叶 三级静叶
排气扩压机闸
燃气导管
一级静叶持环 一级静叶 一级静叶内支撑环
压气机后气缸 拉杆螺栓 过渡轴
静叶内缘板 二级静叶内环 三级静叶内环
排气扩压器
一级动叶 二级动叶 三级动叶
后轴承
透平后半透轴平后半轴
机械功作为燃气轮机的输出功率用以带动负荷。
二、与蒸汽轮机的比较
相同点
不同点
工作原理及结构形式是完全一样
工质
进口压力
级数
蒸汽轮机 燃气轮机
水蒸气
较高
多
（已达240bar以上） （几十级）
燃气
较低
很少
（约5~30bar） （1~5级）
空气压缩比水蒸气困难得多
三、分类、特点及应用
类型
特点
径流式透平
结构轻巧，
静叶内环：级焓降大，为减少漏气设置，上下有气封。 可调静叶：高温下能自由热膨胀，转轴灵活不漏气。
静子双层结构
外层 气缸
静叶
静叶内缘板 静叶内环
内层 静叶外缘板
动叶 轮盘
2、动叶
—把高温燃气的能量转变为转子机械功的关键零件之一。 —工作条件恶劣，是决定机组寿命的主要零件之一。
①被高温燃气包围； ②承受巨大离心力； ③承受气流动力； ④振动应力； ⑤热腐蚀。
一、级的概念
1、透平级
一列静叶栅（或称喷嘴环）与其后面的一列动叶栅 （或称工作叶轮）共同构成轴流式透平的一个级。 单级透平：整台透平只有一个“级” 多级透平：整台透平包含有几个“级” 一般轴流式燃气透平采用多级。
透平级的结构
静叶外缘板
三个特征截面：
0-0静叶进口；
1-1静叶出口；
2-2动叶出口。
亚声速气流
画法:
(1)静叶在前,动叶在后
1
标注三个特征截面
(2) 叶片间通道截面渐缩
(3)叶片运动方向
2
叶腹→叶背
(4)叶片厚实且弯曲角大。
静叶
1
u 动叶
2
透平基元级
二、级中气流参数的变化
p T (i )
p T (i )
高温气流 喷嘴 中膨胀高速气流 动叶 中转向叶轮旋转
热能 c 动能 cw机械功
这样叶轮旋转作功，既依靠高速气流的 冲动力，又依靠加速气流的反动力。
p2 < p1 ，w2 > w1
动叶片之间的通道一般是收敛的。
c1
1
u
动叶栅
w2
2
u
2、冲动式透平
燃气只在喷嘴中膨胀加速，进入动叶栅中不再膨胀； 仅依靠高速气流对动叶产生的冲动力使叶轮旋转作功。
工作叶片： p1 p2，w1 w2 动叶片的通道一般是等截面的。
（又称向心式） 但流量小，效率较低。
轴流式透平
功率大、流量大、效率高 但相对笨重
应用
小型、微型 燃机装置 大量应用
主要介绍轴流式透平的工作原理论及结构。
四、基本构造简介
比较复杂 = 机械问题+高温问题
透平由静子和转子两大部分组成。
双层结构 ：外层是气缸，内层由静叶外缘板和持环组成。 静子由气缸、扩压机闸、静叶和排气道（排气蜗壳）组成。
一、二级间轮盘 二、三级间轮盘
一级轮盘 二级轮盘 三级轮盘
转子采用外围拉杆结构，共12根拉杆螺栓。
透平冷却
采用从压气机中抽气来冷却的方法。
分为两部分：
转子和静子的冷却 叶片冷却
根据冷却部位所需压力的高低，
冷却空气自压气机的不同级处引来。 冷却空气量： 约占压气机进口空气流量的10%以上。
静叶 内缘板
护环
叶冠 外径 Dt
平均直径
Dm
内径 Dh
基元级入手，概念较清楚，易于理解。 透平级是由许多基元级沿半径的叶高方向叠合而成。 设想一个级内的流动是由无限多同心的环形薄层组成，这
就是基元级。忽略径向分速，成为正圆柱面基元级。 平面叶栅：一列静叶栅和一列动叶栅。 常以平均直径Dm处的基元级参数表征整个级的流动特点。
MS6001透平冷却空气： 静子2股；转子3股。
压气机第5级
透平气缸
排气扩压机闸
压气机出口
燃气导管
压气机出口 压气机16级
压气机第5级
3、多级透平的通流部分
在膨胀过程中，气体压力降 低、密度不断减小，气体容积 逐级增大；
透平的通流部分应逐级扩张， 即沿气流流动的轴向方向上， 叶片的高度是不断增加的。
第四章 燃气透平
概述（功能、分类、基本结构等）； 轴流式燃气透平的工作原理； 轮周功、轮周效率、速度比； 多级透平； 透平特性； 燃气透平的冷却。
4-1 概述
燃气透平，又称燃气涡轮，是燃气轮机装置中向外输 出机械功的部件。
一、功能
—将高温高压燃气中的能量转换为机械功； —其中约2/3~3/5的机械功用以带动压气机，而其余的
亚声速气流
能量转换过程主要是 在动叶中依靠气流转向来实现。
透平级中燃气参数的变化规律
喷嘴
工作 叶轮
膨胀 加速
膨胀 加速
静叶
动叶
（喷嘴） （叶轮）
1、反动式透平
反动力 冲动力
喷嘴中，燃气膨胀加速c后流入动叶栅：
高速气流冲击动叶做功；
燃气继续膨胀而加速w ，会对动叶产
生反动力，推动叶轮旋转做功。