1.燃机及其辅助系统

培训课件

燃机及其辅助系统

Gas Turbine & Accessory Systems Introduction

程际宇

1.Gas Turbine Principle & General Introduction 燃机原理及概况

2. Gas Turbine Structure 燃机本体结构

3. Gas Turbine Accessory Systems

燃机附属系统4. Gas Turbine Inspection 燃机检修

目

录

1.Gas Turbine Principle & General Introduction燃机原理及概况

1.1燃机的专业词汇

燃机和国内其他发电设备不同，能见到的燃气轮机操作系统基本都是英文系统并且不同的燃气轮机厂家都有独特的缩写，要学好燃气轮机，就要知道燃气轮机的结构，原理和部件名称。

IGN ignition点火

IGNTR ignitor点火器

IGV inlet guide vanes进口导叶

1.2什么是燃气轮机

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。

1.3燃气轮机发展历史

燃气轮机是继汽轮机和内燃机问世以后，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（典型的就是汽车发动机）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。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。现在世界上已有多个国家，一百多个企业生产近千种型号的燃气轮机，

国外在六十～八十年代的生产竞争申，燃气轮机的制造企业通过兼并和协作，以GE，SIMS,三菱三家

大公司为中心形成若千跨国生产集团，还有受到中国资助的安萨尔多，有些工厂同时和两个以上集团

挂钩，上述三个最大集团的产量占世界重型燃气轮机的绝大部分。

航空发动机和航改机：由于航空发动机在设计水平、材料、制造工艺、试验和使用方面技术先进，经验丰富，因此由航空发动机改装而得到的燃气轮机即称航改燃气轮机。

舰船用燃气轮机：用来驱动船舶推进装置(螺旋桨)的燃气轮机。与船用的柴油机或汽轮机机组相比，具有可节省机舱面积，起动快，从而可提高舰船机动性，维护简单，所需运行人员较少等许多优点。船用燃气轮机基本上采用航空燃气轮机改型，其基本型式为双轴或三轴简单循环燃气轮机，

“朱姆沃尔特”级驱逐舰使用的是MT30燃气轮机，该燃气轮机的制造商就是大名鼎鼎的罗尔斯·罗伊斯（又称

劳斯莱斯）公司。MT30故障频发。

最成熟的舰船用燃气轮机是美国GE的LM6000。LM6000燃气轮机号称当前世界上最先进的航改燃机，是GE 公司从CF6-80C2航空发动机发展而来的，该型燃机发电机组通常为双轴、冷端驱动，在用于60Hz发电时，燃机可以直接与发电机联接，而在50Hz时，需装设减速装置使转速降为3000rpm

1.3热力学定律First and second Law of Thermodynamics

热力学第一定律：能量守恒定律，这是我们一切电厂和其他机械装置都遵守的定律，从这个定律中能看出来第一类永动机都是骗人的。

Øenergy in = energy out, 或者

ØQ = W + D H

ØD H = total enthalpy change fluid entering system

流入系统的总焓（内能的变化量）

ØQ = net thermal energy flowing into system during process 做功过程中进入系统的净热量

ØW = net work done by the system

系统完成的净功

* 需要理解焓和熵的物理学含义

Example: 9FB Energy Balance

Q= 727 MW

D H = 446 MW

W= 281 MW

热力学第二定律：基本原理：热量从热转移到冷。

表述的方法有很多：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。

开尔文表述为：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。

* 由热力学第一定律和第二定律就能看到世界上没有100%效率的热机，任何的机械活动都带有能量损失。热机：姜热源提供的热转换成所需要的功的循环操作的装置。

热机效率

：热机产生的净功与向其提供的热量之比。

如果用ηt 表示，则有ηt =!"#=(Q1−Q2)Q1=1-Q2

Q1

热力学定律的发现与提高热机效率的研究有密切关系。蒸汽机虽然在18世纪就已发明，但它从初创到广泛应用，经历了漫长的年月，1765年和1782年，瓦特两次改进蒸汽机的设计，使蒸汽机的应用得到了很大发展，但是效率仍不高。如何进一步提高机器的效率就成了当时工程师和科学家共同关心的问题。

卡诺循环是由萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩。即理想气体从状态1（P1，V1，T1）等恒温吸热到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3等温放热到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。