微型燃气轮机发电机组在军用移动电站的应用前景

微型燃气轮机发电机组在军用移动电站的应用前景

摘要：军用移动电站作为部队遂行多样化任务的重要物质保障资源，近年来成为各工程领域的研究热点。文章分析了新一代移动电站的需求，并根据移动电站的研究现状，探讨了关键技术环节微小型燃气轮机发电机组的技术优势与发展前景。

关键词：移动电站；微型燃气轮机；发电机组

军用移动电站，各个时代均有其典型技术与装备特征，这与当时行业技术发展水平是相适应的[1]。展望新一代移动电站，将是以微型燃气轮机与高速永磁发电机技术为代表的动力发电机组、锂离子电化学技术为代表的大容量高安全锂离子蓄电池组为应用的新局面。这是由于，随着各军兵种武器装备系统的逐步更新和现代化水平的不断提高，根据现代高技术条件下局部战争的特点，各军兵种对配套电源装备的功率等级、电气性能指标和作战效能提出了新的要求[2]。

1.新一代军用移动电站的需求分析

1.1功率需求

根据我军武器装备对配套电站需求调研统计，各军兵种武器装备系统对通用电站需求共计约21个功率等级，功率范围为1～200kW。其中柴油机电站共13个功率等级，功率范围为5～200kW，主要用于炮兵、通信兵、防化兵、工程兵、装甲兵及海军、空军和二炮等部队；汽油机共8个功率等级，功率范围为1～12kW，主要用于炮兵、通信兵、防化兵、电子对抗等部队。微型燃气轮机发电机组的功率一般被定义在30～1000kW范围内，可充分满足我军武器装备的功率需求。

1.2环境适应性需求

陆海边防地区，特别是在沙漠地带，一般比较偏僻，人口相对稀少、分散，应用常规的发电输电技术既不可能也无必要。一个可行的解决办法是用微型燃气轮机发电机组，充分利用它可采用多种燃料、燃油消耗率低、不需要润滑油和冷却介质等优点，将陆海边防官兵的工作和生活用电需求问题加以解决。

1.3防护能力需求

在海湾战争中，美军打击的重要目标之一是伊军的发电设备。因为发电设备一旦被破坏，可以不必摧毁其他设施，先进的现代化武器装备系统将处于瘫痪状态。为了减少敌方无线电技术设备根据辐射侦察电站的行踪和位置的可能性，免受各种杀伤武器的破坏，军用电站在提高技术性能的同时，必须增强其防护能力，这对于有效的保存自己，提高生存能力，保障主战装备发挥其作战效能具有重要意义。

2.军用移动电站的研究前景

清华大学研究了电源车与特殊用途车的一体化液压连接方案，给出了柴油发动机、高质量发动机的电控技术的控制算法[3]；航天科工集团研制了某型高原电源车并进行了相应的实验研究[4]；北京航天航空大学研制的适用于野外施工与抢险救灾的100kW自走式电源车已处于投入使用阶段[5]；电源车中的齿轮传动副[6]、汽车和履带车辆的传动系、变速箱和中央传动系统[7]、分动箱也是众多学者关注的重点；兰州理工大学着重对电源车的冷却系统及车厢结构的轻量化分别进行了研究[8]；另外，解放军某部队根据相关标准对某型军用电源车进行了试验方法的探讨与研究[9]。

尽管微型燃气轮机、柴油机、发电机、控制模块的技术和生产质量很多已达到或接近国际水平，但我国在移动电站领域缺乏独特的设计和改进应用。因此，有关移动电站，特别是采用微型燃气轮机发电机组的移动电站的理论与实验研究都有待于继续深入。

3.微型燃气轮机发电机组的技术优势

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为数十至数百千瓦，发展历史短[10]。带有回热器的高效微型燃气轮机发电机组广泛地用于分布式发电、热电冷联供、车辆混合动力装置、军用车载辅助电站。

微型燃气轮机发电机组可以用作常规机组或紧急备用机组，与柴油机发电机组比较，主要技术特点：

（1）寿命长。可达45000h，而同功率等级柴油机仅为4000h，不足燃气轮机的10%；

（2）高可靠性。仅有1个运动部件，故障率被降到最低；内置式保护与诊断监控系统，提供了预先排除故障的手段，在线维护简单；采用空气轴承和空气冷却，无需更换机油和冷却介质，发电机组的首次维修时间在8000h以上，维修费用低；

（3）噪声小，排气温度低，红外辐射小；

（4）燃料可变性。能够采用多种液体、气体燃料（如天然气、丙烷、生物质燃料、煤油、柴油等），可使用含硫比例高达7%的酸性气体；

（5）保护。具有一系列的自动超限保护和停机保护，所以特别适用于移动电源、城市电站和汽车动力；

4.结束语

先进微型燃气轮发电机组具有体积小、重量轻、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控和诊断等一系列先进技术特征，同时，又具备特殊的军用特性，如果获得实际应用，必将对提高我军的作战能力做出巨大贡献。

参考文献：

[1]张军刚，谈学超，孟海军等.军用通信车三代电源装备技术发展[J].移动电源与车辆，2012（3）：44～46.

[2]贾武元，袁春，史银建等.微型燃气轮发电机组及其在军事领域的应用前景[J].移动电源与车辆，2003（4）：43～45.

[3]夏胜枝，周明，李进等.液压传动在特种电源车上的应用[J].液压与气动，2002（9）：27～30.

[4]陈文柏，聂水湘.某型高原电源车的研制[J].移动电源与车辆，2006（4）：1～4.

[5]李水良，杨新红，徐锐良等.全路面多用途自走式电源车研制[J].机械工程学报，2010，46（8）：103～108.

[6]朱才朝，唐倩，王家序.新型环式减速机的动态特性[J].机械工程学报，2008，44（4）：58～62.

[7]张保锋.基于虚拟样机技术的自行电站传动系动力学仿真研究[D].洛阳：河南科技大学，2004.

[8]谢珂.分体节能型电源车冷却系统的优化设计与研究[D].兰州：兰州理工大学，2011.

[9]田睿，万瑞升.某型军用电源车高低温环境试验方法探讨[J].装备环境工程，2012，9（1）：102～104.

[10]翁一武，苏明，翁史烈.先进微型燃气轮机的特点与应用前景[J].热能动力工程，2003，18（2）：111～115.