燃气轮机基础知识
燃气轮机简介
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数：
效率：42.9% ，联合循环效率高达58%；（油耗率、热耗） 功率： 最大334MW； 涡轮前温度、压比； 寿命：50000~100000小时； 停机检验时间：4000~8000小时； 单位功率旳重量：重型旳一般不小于2～5kg/kW，轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利，他设计 旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专 利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年，法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机，而且进行了试验，但是成果却是失败 了。装置除了带动本身旋转外，几乎不能对外输出 功。 ❖ 同步，其他旳人也尝试制造燃气轮机，但是几乎都 失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个：
部件旳效率偏低（主要是压气机，当初旳压气机效率只有 60%左右）。
材料旳限制（没有耐热钢和冷却技术，涡轮前温度只有 740K左右，在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳 影响最大）。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代，因为空气动力学旳发展应用在 压气机设计领域，使得压气旳效率和压比均得到了 提升；同步冶金技术旳发展出现了耐热钢，能够承 受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成 功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景
燃气轮机介绍
西门子 燃气轮机
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GE 燃气轮机
，
三菱燃气轮机
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2、燃气轮机结构组成
❖ 2.1轴流式压气机
❖ 压气机负责从周围大气中吸入空气，增压 后供给燃烧室，分轴流式压气机与离心式压 气机（应用较少），这里介绍轴流式压气机。
❖ 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成， 工作原理如同电风扇的叶片，叶片旋转时拨 动空气，流动产生风；压气机的叶轮旋转把空 气推进气缸压缩。
❖ 理论上进入燃烧室的空气压力越高越好，实际上综合各 种因素，，压比较多为 12 至 20。燃气轮机的压气机由本身 的涡轮机带动，燃气轮机启动时，先使用外动力带动压气 机旋转，把空气压入燃烧室。燃气轮机点火后进入运转状 态，则转变至由涡轮带动压气机旋转压气。
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 电站燃气轮机循环主要性能指标：
压比：压气机出口的气体压力P2*与进口的气体压力P1* 之比值，反映工质被压缩的程度。 温比：循环最高温度t3*（燃气初温：第一级喷嘴后缘 平面处的燃气的平均滞止温度）与最低温度t1*之比值。 比功：是指相应于进入燃气轮机的每lkg空气，在燃气 轮机中完成一个循环后所能对外输出的功。 单机功，率：燃气轮发电机组的输出电功率PGTG，为主要的 性能指标。 热效率：当工质完成一循环时，把外界加给工质的热量 转化成为机械功或电功的百分数。
❖ 燃气轮机定义：燃气轮机是将燃料（石油、天然 气）的能量转化为某种形式的有用功，例如机械 功或者高速喷气式动力装置的推力。
❖ 最简单的燃气轮机包括三部分：压气机、燃烧室、 涡轮。
❖压气机——压缩空气（消耗功） ❖燃， 烧室——燃料与空气燃烧（化学能转化为热能） ❖涡 轮——燃气膨胀做功，一部分功用来带动压
燃气轮机基础知识.
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。燃气轮机在设计时就要保证涡轮 机输出的功率要大于压气机所需的功率，才能使燃气轮机在带动压气 机的同时还能向外输出功率。
轴流式压气机
压气机负责从周围大气中吸入空气，增压后供给燃烧室，从工作原 理上讲，主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原 理与离心式鼓风机（或离心式风筒）相同，用得较少，这里介绍轴流 式压气机。 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成，工作原理如同电 风扇的叶片，电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风；压气机的叶 轮旋转把空气推进气缸压缩。 为了生成高压空气，压气机在主轴轴向 装有多级叶轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子，下 图一个13级压气机的转子,转子上的叶片与主轴一同旋转，称为动叶。 光有动叶还不能有效的压气，简单说，空气经过动叶后运动方向不单 是轴向前进，还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效 率大大降低。倘若这样一级级下去，压气机内的空气变成跟着转子旋 转的气团，根本无法正常压气。在每级动叶后每插入一级静止的叶片 （静叶），可改善这种状况。
六燃气轮机的油系统
燃气轮机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、高速齿轮法兰变形 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。整个润滑油系统的组成应 包括下列一些设备：
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结构复杂，各种损失大，实际 应用的比功和效率没有理论上 那么高；操作复杂，实际上没 采用过，仅有个别试验机组。
五、复杂循环
t3提高速率目前接近 25 ℃ /年，MS9001FA已达1288 ℃。
第二种技术：先进的冷却技术的发展。
新冷却技术，如内冷、薄膜冷却、发散冷却等，冷却效果提
高且冷却空气量大幅度下降。
目前发展的蒸汽冷却技术以及耐高温陶瓷材料的应用，使燃气
初温大幅度提高 （可达1427 ℃ ） ，可进一步节约冷却空气量。
1-2’ 低压压气机中压缩过程； 2’-1’ 中冷器中的冷却过程； 1’-2高压压气机中压缩过程。 T-S图上机组的循环比功增大
对于多级间冷循环，如何分配压比最佳？
在相同的压气机效率C*和进气温度T1*的前提下， 最佳压比分配规律：
1
* c1
* c2
* cn
n
* C
* C
n
这些措施，无论对燃气轮机装置的实际循环，还是 理想循环，都是有效的。
一、回热循环
在简单循环三大件基础上增加一个热交换器（即 回热器），利用涡轮的排气来加热进入燃烧室的空 气，这样的循环称为回热循环。
分析实际循环，注意到燃气轮机排 气温度通常总是高于压气机出口温 度。循环加热和放热过程的温度变 化范围有交叉。 利用这个温度交叉，增设回热器， 进行内部回热，可达到提高循环平 均吸热温度和降低循环平均放热温 度的目的，从而提高循环的热效率。
回热器是一个庞然大物，使整个机组变得 笨重、成本增加、运行启动复杂。
目前，只在大型基本负荷的燃气轮机机组 中采用。
燃气轮机手册
燃气轮机手册燃气轮机是一种热力机械，将燃料的化学能转化为机械能。
下面是一份简要的燃气轮机手册，介绍燃气轮机的基本原理、类型、应用和维护。
一、燃气轮机基本原理燃气轮机的工作原理是基于热力学循环，通常采用布雷顿循环。
在布雷顿循环中，气体在高温高压条件下膨胀，产生动力，然后通过冷却在低压低温条件下收缩，形成一个闭合的循环。
燃气轮机的四个主要部分是：燃烧室、喷嘴、涡轮和压缩机。
1. 燃烧室：燃烧室是将燃料和空气混合并燃烧的地方。
燃料可以是天然气、石油气、煤炭气等多种形式。
2. 喷嘴：喷嘴是将高温高压的气体排放到涡轮的地方。
喷嘴的设计对燃气轮机的性能至关重要。
3. 涡轮：涡轮是燃气轮机的核心部分，利用高温高压气体的能量驱动。
涡轮的叶片设计要承受高速气流的冲击，因此需要高温合金等先进材料。
4. 压缩机：压缩机是将空气压缩并送入燃烧室的地方。
压缩机的工作效率直接影响到燃气轮机的性能。
二、燃气轮机类型1. 轴流式燃气轮机：轴流式燃气轮机的气体流动方向与轴线平行，具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点。
2. 径流式燃气轮机：径流式燃气轮机的气体流动方向与轴线呈径向，具有效率高、抗振性能好等优点。
3. 反动式燃气轮机：反动式燃气轮机在涡轮后方设有反作用轮，可以提高输出功率和效率。
三、燃气轮机应用燃气轮机广泛应用于电力、石油、化工、航空、航天等领域。
在电力领域，燃气轮机主要用于应急发电、调峰发电和热电联产等。
在航空航天领域，燃气轮机是飞机和火箭的动力装置。
四、燃气轮机维护1. 定期检查：定期对燃气轮机进行检查，确保各部件工作正常，及时发现并排除故障。
2. 清洁保养：保持燃气轮机清洁，避免灰尘和污物进入机内，影响性能和寿命。
3. 燃料系统维护：定期检查燃料系统，确保燃料供应稳定，防止泄漏。
4. 冷却系统维护：保持冷却系统畅通，避免过热损坏。
5. 润滑系统维护：定期更换润滑油，保证各部件润滑良好。
燃气轮机是一种高效、环保的热力机械，具有广泛的应用前景。
华科 燃气轮机知识点
第一章燃气轮机及其热力循环一概况燃气轮机是靠内部燃料燃烧释放出的热量直接加热空气，并通过行成的燃气将热能转换成机械功的一种热力机械，同样是内燃机。
主要由叶轮式空气压缩机、燃气发生器（燃烧室）和燃气涡轮三个基本部分组成，还有燃料、润滑、冷却、启动、调节和安全等辅助系统三、两种内燃机优缺点比较及它们的复合形式1,功率大、重量轻、体积小是燃气轮机的优势燃气轮机气体流通率高，单位时间内可以燃烧更多的燃料，发出更大的功率。
2,燃气轮机与活塞式内燃机热效率的比较相对而言，燃气轮机的热效率较低，主要原因：（1）压缩方式不同，叶轮式压气机效率较低，（2）能量转换方式不同（3）最高燃气温度不同：燃烧温度，瞬间温度，叶片材料耐热能力3.两种内燃机复合形式的典型－废气涡轮增压内燃机把活塞式内燃机与燃气轮机结合，扬长补短，组合成性能更为优越的热力发动机。
复合式内燃机－废气涡轮增压柴油机；相对而言，燃气轮机实际是涡轮增压柴油机的一部分而已。
增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。
它通过采用专门的压气机，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。
发动机的增压方法主要有三类：机械增压、废气涡轮增压和复合增压。
四、燃气轮机的现状与趋势1,燃气轮机的现状与水平（1）机组功率和效率（2）环保性能（3）可靠性(4）应用现状航空领域，主要有涡轮喷气、涡轮风扇，涡轮螺浆、涡轮轴发动机，其中涡轮风扇发动机推进效率高、油耗率低，应用最广泛。
航机的发展领先于地面燃气轮机，它的先进技术常移植到地面燃气轮机设计中。
电站发电用途，在一些工业发达国家，燃气轮机和联合循环发电之和超过了蒸汽轮机，成为电力工业的主力军。
舰用燃气轮机被广泛应用，2. 燃气轮机的发展趋势（1）进一步提高性能；提高燃气初温，采用涡轮机叶片冷却技术，研制高温材料叶片；燃气初温达到1700度的涡轮机研制工作已在进行，同时要兼顾可靠性和使用寿命。
燃气轮机基础知识
一、燃气机组与我们的工作 二、燃气机组概况 （一）组成 （二）类型 （三）特点 （四）应用 三、燃气轮机循环概况 （一）简单循环及其特性 （二）改进循环措施 （三）燃气 ----蒸汽联合循环 四、电站燃气机组控制要求特点 启动、控制 转速、负荷控制 温度控制 防喘振
1
燃气轮机基础知识
火电站 → 燃气电站 → 水电、风电、核电 4. 我们工作领域将会逐渐转化
我们必须跟上时代，不断学习新知识进入新的领域。
2
二、燃气机组概况
〈一〉组成：
燃料
1. 压气机：多级轴流式压气机 2. 燃烧室：多管或筒式 3. 燃气透平：高温、燃气气轮机 4. 拖动负载：发电机、螺旋浆、泵等
一般说燃气轮机装置主要是： 压气机、燃烧室、燃气透平三大件。 在T－S图上工作过程如图所示。
汽机特性： (图五) ?T ? f（T3 ?GT）
在亚音速区：
G ? P3 G0 P30
T30 T3
1?
????
P3 P4
????2
1?
????
P30 P40
???2
?
f ( P3 ?T3 )
P3T3
0
?T
P30
T＇4 P4T4
温线 等
T30 T3
G0
GT
图五 燃气轮机特性曲线
7
3. 燃烧室及其特性 过程：等压燃烧过程 GK → 压气机流量，即进入燃烧室空 气流量 Gn → 燃料流量 GT → 燃气流量，进入透平流量 在等压下（ P2≈P3），燃烧后燃料热转化 为燃气温度升高。
燃气机组效率：
余
热
QGT
锅
炉
? GT
?
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；②耐热冲击；③热应力小；④足够的刚度和强度。
4.透平转子是透平转动部分的总称，由透平轮盘、透平轴、工作叶片及联接件等组成。
燃气轮机知识基础介绍
联合循环发电或热电联产
• 燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供 热式蒸汽轮机（抽汽式或背压式）共同组成的 循环系统，它将燃气轮机排出的高温乏烟气通 过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸 汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏汽用于 供热。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。 主要用于发电和热电联产，发电时的最高效率 的联合循环系统是ABB公司GT26-1，效率为 58.5%。
发
展
史
• 在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃 气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出 现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60 年代，出现了以自由活塞发动机与燃气轮机组 成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系 统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还 发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利 用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系 统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产 中。
陆用（发电、工业）燃机 船用（动力）燃机 航空用（动力）燃机
主要性能参数
• 比功； • 能效；
循环理论
•基础布莱顿循环 •回热布莱顿循环 •联合循环 •HAT循环
简单循环
• 由燃气轮机和发电机独立组成的循 环系统，也称为开式循环。其优点 是装机快、起停灵活，多用于电网 调峰和交通、工业动力系统。目前 的最高效率的开式循环系统是GE公 司LM6000PC 轻型燃气轮机，效率 为43%。
伊尔-76运输机
伊尔-76
新型号PS-90发动机
早期使用D-30发动机
C-17战略运输机
C-17的发动机
C-17的发动机
H6K
FC-1
燃气轮机基础知识
燃气轮机基础知识
哇塞，朋友们！今天咱来聊聊燃气轮机基础知识，这可太有意思啦！
你想想啊，燃气轮机就像是一个超级大力士！比如说汽车发动机，那就是个小小的燃气轮机嘛。
它能让汽车跑起来，带着我们到处溜达，这多厉害呀！
燃气轮机是咋工作的呢？其实就像人跑步一样，得先吸气，然后用力跑出去。
燃气轮机吸进燃料和空气，然后在里面“轰轰”地燃烧，产生巨大的能量，推动着叶片快速转动，这不就有动力啦！
嘿！它可是个多面手呢！在发电领域，那可是大显身手，就像舞台上光芒四射的明星。
飞机上也少不了它呀，带着飞机在天空中翱翔，简直酷毙了。
还有轮船，有了燃气轮机，那航行速度蹭蹭往上涨！
再来说说它的优点，它启动速度超快的，就像短跑运动员听到枪声立马起跑一样。
而且它结构紧凑，不占太多地方，多方便啊！它还很耐用呢，可不是那种娇滴滴的家伙。
咱再想想，如果没有燃气轮机，那我们的生活会变成啥样呢？飞机飞不
起来了，轮船慢悠悠的，那可不行呀！燃气轮机就是我们现代生活的大功臣！
它当然也不是完美无缺的啦，它也有一些小缺点呢，比如油耗可能会有
点高。
但这并不影响它的重要性呀！
总之，燃气轮机就是这么个神奇又重要的东西。
我们的生活离不开它，
它让我们的世界变得更加精彩，更加便利！所以呀，我们可得好好了解了解它，好好重视它呀！。
《燃气轮机》课件
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
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
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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
燃气轮机基础知识
6、燃料适应性强，公害少 燃气轮机能燃用多种燃料和廉价燃料，如重油、原油、煤气、工 艺中可燃气体和核燃料等等。同一台燃气轮机可燃用液体或气体等几 种燃料而其设备不需要作太大变化。排气比较干净，对空气污染较少。 7、起动快、自动化程度高 工业燃气轮机从冷态起动，加速直到带上满负荷，一般需要15分 种左右。航空燃气轮机起动只需要30秒。燃气轮机装置易于实现集控、 程控和遥控。可实现全盘自动化，减少运行维护人员。运行维护方便。
轴流式
环管形燃烧室
燃气轮机的燃烧室将燃料的化学能转变为热能，将压 气机压入的高压空气加热到高温以便到涡轮膨胀做功，燃 料为液体燃料（例如汽油）或气体燃料（例如天然气）。 燃烧室外壳前面是通往压气机的空气入口，后面是通往涡 轮的高温气体出口。 燃烧室内有燃烧器，对于液体燃料， 燃烧器把进入的燃料雾化从喷嘴喷出；对于气体燃料，燃 烧器把进入的气体燃料扩散预混从喷嘴喷出，与压气机来 的空气充分混合后燃烧，产生高温高压气体从过渡段出口 喷出。在燃烧室内有火焰筒，燃烧器喷出的火焰在火焰筒 内燃烧，火焰筒前段是主燃区，保证火焰正常燃烧；中段 是补燃区，在火焰筒壁上有许多进气孔，让空气进入补燃， 保证完全燃烧；后段是通向涡轮叶片的燃气导管，也称为 过渡段。在燃烧室内的白色箭头线就是气流在燃烧室的流 向。
离心式压缩机
三、燃气轮机的主要辅助部分
对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善 的调节保安系统，(油系统—润滑油、控制油、液压油。超温、 气体泄露报警装置，轴瓦的振动位移以及温度，超速保护等） 此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃 料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf
燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf燃气轮机原理、结构及应用（上、下册）PDF一、引言燃气轮机作为一种高效、清洁、低碳的能源转换设备，已经广泛应用于发电、工业驱动、航空航天、交通运输等领域。
本篇文章将详细介绍燃气轮机的原理、结构及应用，帮助读者深入了解这一重要的动力装置。
二、燃气轮机工作原理燃气轮机是一种旋转式热力发动机，它以连续流动的气体为工质，将燃料的化学能转化为机械能。
燃气轮机的主要工作过程包括吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功和排气放热。
在这个过程中，气体依次经过压气机、燃烧室和透平，完成由热变功的热力循环。
1.吸气压缩：燃气轮机的压气机从外界大气环境中吸入空气，并逐级压缩空气。
随着压缩过程的进行，空气的温度和压力逐渐升高。
2.燃烧加热：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。
3.膨胀做功：高温高压的燃气进入透平，推动透平叶片旋转。
透平叶片经过设计，使燃气在通过时产生旋转动力，将燃气的压力能转化为机械能。
4.排气放热：经过透平膨胀做功后的燃气，温度和压力降低。
透平排气可以直接排放到大气中，自然放热给环境，也可以通过换热设备回收部分余热。
三、燃气轮机结构燃气轮机的主要结构包括压气机、燃烧室和透平。
1.压气机：压气机是燃气轮机的关键部件之一，负责吸入空气并压缩。
它由多个级数组成，随着级数的增加，空气的压力和温度逐渐升高。
2.燃烧室：燃烧室是燃气轮机中燃料与空气混合燃烧的场所。
燃烧室的设计需要确保高效、安全、稳定的燃烧过程。
3.透平：透平是燃气轮机中将燃气的压力能转化为机械能的关键部件。
透平叶片经过精密设计，使燃气在通过时产生旋转动力，驱动燃气轮机旋转。
四、燃气轮机应用燃气轮机在多个领域具有广泛的应用，包括：1.发电：燃气轮机发电机组具有启动快、调峰能力强、效率高等优点，适用于电力系统的调峰和应急电源。
2.工业驱动：燃气轮机可用于驱动压缩机、泵等工业设备，提高工业生产效率。
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
燃气轮机基础知识
第一节热力学基础知识
压力 压力就是工质作用在单位面积 容器壁面上的垂直作用力。气体的 压力是气体分子做不规则运动时撞 击容器器壁的平均结果。这里所说 的压力就是物理上的压强。压力的 符号是p。
基础知识
2010-9-2
第一节热力学基础知识
压力的测量：
基础知识
2010-9-2
推进功 实际的动力设备总是有工质源源不断的流 入和流出因此区动力设备的一部分或全部所 占有的空间以及作为我们研究的对象是很方 便的，即我们去设备部件内部容积作为系统， 这就是开口系统。 这个推着工质进入或流出设备的功，我们 称之为推进功。因为这个功只是当工质流动 是才存在，所以又称为流动功。
基础知识 2010-9-2
第一节热力学基础知识
温度T 温度 是标志物体冷热程度的一个物理量。处 于热平衡的物体具有相同的温度，这是 用温度计测量物体温度的依据。 温标 温度的数值表示方法。分热力学温标和 摄氏温标。前者为国际单位制基本温标。
基础知识
2010-9-2
第一节热力学基础知识
比容 单位质量物质所占的容积称为比容。 国际单位制中，比容的单位是 米3/千克（m3/kg）。 密度：单位容积内所含工质的质量。 密度 ρ＝m / V
基础知识 2010-9-2
第二节传热学基础知识
传热学是研究温度不同的物体之间 的热交换过程，或者同一物体温度不同 的部分之间的热交换过程的科学。也就 是说它是研究物体内能的转移过程的。
基础知识
2010-9-2
第二节传热学基础知识
导热 基本规律 导热是两个物体相互接触而发生的传 热现象。它的特点是两个物体之间彼此 没有物质交换没有作功而能量却以热的 形式从一物体传到他物去。
燃气轮机介绍
环管形燃烧室燃气轮机
❖ 燃气涡轮机发动机有多种结构形式，有环 形燃烧室燃气轮机、环管形燃烧室燃气轮机、 分管形燃烧室燃气轮机等。
❖ 此处主要介绍环管形燃烧室、环管形燃烧 室燃气轮机。
❖ 主要，由轴流式压气机、环管形燃烧室、轴 流式涡轮组成。
环管形燃烧室燃气轮机
，
燃气轮机转子
❖ 燃气轮机的压气机转子与涡轮转子共用同一根转轴，一 同组成燃气轮机转子，涡轮在向外部提供动力的同时也 带动压气机一同旋转。
压气机转子
，
2.1轴流式压气机
❖ 空气经过动叶后运动方向不单是轴向前进，还沿着动叶 旋转的方向运动，这会使下级动叶的压缩效率大大降低。 为此，在每级动叶后插入一级静止的叶片（静叶），可改 善这种状况。 ❖ 运动的动叶与静叶的相对位置与气流走向（仅演示两级 动叶一级静叶）。蓝色叶片是静叶，绿色叶片是动叶，橙 红色箭头表示空气气流的走向。转子旋转时，空气从轴向 进入，经过一级动叶后空气运动角度转向右下方,这个角 度的空气如果直接进入下级动叶,压缩效果会很差。但通 过静叶整，流后，空气运动方向转回轴向，再进入二级动叶 压缩，效果可大大改善。 ❖ 转子安装在压气机的气缸（外壳）内，静叶机匣固定在 气缸内壁。
，
3、燃气轮机的特点
❖ 优点： 结构紧凑、质量轻、体积小、占地面积小， 单位功率质量较低；相对于汽轮机，省去了 庞大的锅炉系统。 启动快、从冷态启动至满负荷，通常只用 几分钟至半小时。 耗水少或者不用水。
，
❖ 缺点： ❖ 部分负荷时效率低，油耗高。
燃气—蒸汽联合循环发电
，
燃气—蒸汽联合循环发电
1、燃气轮机基本原理
❖ 电站燃气轮机循环主要性能指标：
压比：压气机出口的气体压力P2*与进口的气体压力P1* 之比值，反映工质被压缩的程度。 温比：循环最高温度t3*（燃气初温：第一级喷嘴后缘 平面处的燃气的平均滞止温度）与最低温度t1*之比值。 比功：是指相应于进入燃气轮机的每lkg空气，在燃气 轮机中完成一个循环后所能对外输出的功。 单机功，率：燃气轮发电机组的输出电功率PGTG，为主要的 性能指标。 热效率：当工质完成一循环时，把外界加给工质的热量 转化成为机械功或电功的百分数。
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第一章 绪论
一、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。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构。运输、安装、维修和更换都比 较方便，而且广泛地应用了孔探仪、振动、温度监控、焰火保护等措施，其 可靠性和可用率大为提高，指标已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。此外， 在环保方面，出于燃气轮机的燃烧效率很高，排气干净，未燃烧的碳氢化合 物，CO、S0X，等排放物一般的都能够达到严格的环保标准，再结合应用 干式低NOX燃烧室、排气烟道中安装选择性催化还原装置(SCR)等技术措施， 可施使NOX的排放低至9ppm，满足最严格的环保要求。因此，燃气轮机发 电机组，特别是燃气-蒸汽联合循环机组已作基本负荷机组或备用机组得到 了迅速的应用。 燃气轮机的发展主要还是圈绕着增加单机功率，提高效率和经济性，燃 用多种燃料和廉价燃料，减少对环境的有害影响来进行的。诸如加强高温材 料的开发，提高冷却技术，发展闭回路蒸汽冷却燃气轮机，发展新型航空改 型燃气轮机，开发先进的燃气轮机循环，进一步发展清洁煤技术等等。燃煤 的燃气-蒸汽联合循环是“煤的清洁燃绕”技术中最为令人瞩目的项目，是九十 年代到下世纪之初最有发展前途的方式。到目前为止最具竞争力的方案有三 个，即(1)增压流化床方案(PFBC);(2)增压流化床加炭化炉加顶置燃烧室方 案(简称CPFBC燃气· 蒸汽联合循环);(3)整体煤气化联合循环(IGCC)。
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第一章 绪论
因此，M5322R(B)即为机械驱动用MS5000系列B型，回热循环双抽机 组·其出力大致为32000马力，PG9171(E)即为箱装式发电机组MS9001系 列E型，简单循环单轴机组·出力大致为17万马力(125MW)。LM的符号用以 标志航机改型机组，其系列号有LM2500、LM5000和LM6000等，机组的型 号再在系列号后面加字母标出。如LM6000(PA)。 GE公司燃气-蒸汽联合循环产品系列的设备配置申，各种代号的含义规 定如下。 配备MS系列重型燃气轮机的，以S209E为例: S-STAG联合循环·STAG是Steam and Gas(蒸汽与燃气)的缩写 2：燃气轮机的台数 0：没有意义。 9：燃气轮机系列号 E：燃气轮机型号 因此，S209E就表示配备2台9000系列E型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循 环电站；S109E就表示配备1台9000系列E型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环 电站。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
三、 GE公司燃气轮机产品系列及其编号 GE公司可提供重型和航机改型燃气轮机以作发电和工业应用。重型燃气轮机有 简单循环环和回热循环，由五个系列组成:MS3002.MS5000，MS600l,MS7001和 MS9001。有单轴和双轴结构，用于带动发电机发电或机械驱动，以符号LM标志的 航机改型燃气轮机也用于机械驱动和发电机驱动。 带动发电机发电的燃气轮机产品系列其额定功率大致在10000～226000KW。 表1-1列举了一些典型机组的出力和热耗等性能参数。机械驱动用的机组额定功率在 14600～10800Ohp. 见表1-2所列。 表1-1和表1-2所列机组中各代号的含义如下： M 5 32 2 R （B） - --(1) (2) (3) (4) (5) (6) (1)用途:M-机械驱动;GD-发电设备;PG-箱装式发电设备 (2)系列号:3,5,6,7,9等相应表示MS3002,MS5000,MS6001等中申的系列号 (3)输出功率:大致为几百、几千、或几万马力 (4)轴数:是单轴还是双轴(即1或2) (5)循环方式:R－回热循环，如此项空缺，则为简单循环 (6)型号
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
础知识
第一章 绪论
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
燃气轮机基础知识
第二章 燃气轮机的热力学基础知识
一、工质的基本状态参数 一般来说，各类热机都是采用气态物质作为热功转换过程的媒介物，我 们把这种媒介物叫做工质。热能动力装置的工作就是借助于工质的吸热、膨 胀、放热等过程完成变热为功的转换。在这些过程中，工质的物理特性随时 在起变化，我们把工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现宏观物理状况称 为工质的热力学状态，简称状态。为了说明热工设备中的工作过程，必须研 究工质所处的状态和它所经历的状态变化过程，在研究热力过程时常采用压 力、温度、比容、内能、熔、熵等参数来加以描述。其中温度、压力、比容 可以直接或间接用仪器测量出来，且物理意义易于理解，称为工质的三个基 本状态参数。以下我们先介绍三个基本状态参数，内能、焓、熵等参数将在 以后有关章节中分别予以介绍。 1、温度 温度是标志物体冷热程度的物理量。它反映了分子平均移动动能的大小， 可以用温度计测量。当两个温度不同的物体相互接触，它们之间将发生热量 传递，经过一段时间之后，两者温度相等，它们之间就不再有热量传递，达 到一个共同的热平衡状态。因此当温度计与被测物体达到热平衡时，温度计 指示的温度就等于被测物体的温度。
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第一章 绪论
二、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。从 1891年英国人约翰· 巴贝尔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(400kW)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。油田有 充足的可供燃用的气体和液体燃料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)。
燃气轮机基础知识
第二章 燃气轮机的热力学基础知识
衡量温度的标尺叫温标，在我国法定计量单位中，温度测量采用热力学 温标，符号为T，单位名称是开尔文(K)。按照国际单位制的规定，把水的三 相点温度，即水的固相、液相、汽相平衡共存的状态点作为基准点，并规定 该点温度为273·16K。 工程上还常用摄氏温标，它规定在标准大气压下纯水的冰点是0℃，汽 点是100℃，℃是摄氏温度单位的符号，摄氏温度用t表示。它与热力学温度 开尔文之间的数量关系为: t=T-273.15 摄氏温度与热力学温度的间隔完全相同，只是起点不同，在一般工程计 算中取t℃=(T－273)℃己足够精确。热力学温度通常又称为绝对温度。 在英制系统用华氏温标，也用t表示，其单位符号为F。因此摄氏温度与 华氏温度的数量关系为： T(F)=9/5×T(℃)＋32 T(℃)＝(T(F)-32) × 5/9
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第一章 绪论
自1984年美国Coolwater电厂建成和投运以来，整体煤气化联合循环 (IGCC)发电设备的优越性及其发展前景己为世人所共识。据不完全统计， 正在兴建和规划中的IGCC电站项目共有27项，电站总功率8613MW，预期 在近期内它们的供电效率有望达到43％～46％，其比投资费用亦将大幅度 地降低。据美国某些部门的乐观估计，认为到2015年时，美国烧媒电厂装 机容量中大约有35.8％～50％的机组将为IGCC和PFBC类型的燃煤的燃气蒸汽联合循环机组所取代。 燃气轮机的应用发展现已提高到总能系统的高度，它是当前世界节能技 术的主要发展方向之一。能量的分级利用与综合利用的全能量系统工程的概 念被普遍重视，以热电联产及冷热电联供为核心的总能系统同样有广阔的前 景，今后在能量转换过程的系统中，燃气轮机将占更重要的位置，并将大量 采用燃气轮机总能系统。 现在世界上已有20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60～80年代的生产竞争中，燃气轮机的制造企业通过兼并和协作，以 GE、SIMS(KWU)、 ABB、西屋(WH) 、普惠(PW)、R-R公司六家大公司 为中心形成若千跨国生产集团，上述六个最大集团的产量占世界大中型燃气 轮机的绝大部分。
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第二章 燃气轮机的热力学基础知识
2、压力 垂直作用在单位面积上的力称为压力，以符号P表示，这就是物理学上 所称的压强。按分子运动论的观点，压力是气体的大量分子向容器壁面撞击 所产生的平均结果。若气体作用在器壁面积A上的垂直作用力为F，那么该 壁上的压力为: P=F/A 压力通常用各种压力计来测定。这些压力计的测量原理部是建立在力的 平衡的基础上。由于压力计本身处于大气压力B作用下，因此压力计上测得 的压力是工质的真实压力和大气压力B的差值，是一个相对压力，称为表压 力或工作压力，用符号Pg表示，而工质的实际压力称绝对压力，用P表示。 P, Pg 和B之间的关系是： P=B+ Pg 有时工质的压力低于大气压力B时，此时压力计上测得的压力称为"真空 度"，用H表示，则 H=B - P
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第二章 燃气轮机的热力学基础知识
绝对压力P，表压力Pg，真空度H和大气压B的关系可用下图说明：
只有绝对压力才能表征工质的状态，在热力学中均以工质的绝对压力作 为状态参数，在工程计算中亦以绝对压力作为计算的依据。