7-燃气轮机-第七讲 燃气透平的基本参数和特性
燃气轮机参数
燃气轮机参数燃气轮机是一种利用燃气燃料产生动力的设备，广泛应用于发电、航空和工业领域。
燃气轮机的性能与其参数密切相关，下面将介绍几个重要的燃气轮机参数。
1. 功率：燃气轮机的功率是衡量其输出能力的重要参数。
功率通常用千瓦（kW）或兆瓦（MW）表示。
燃气轮机的功率与其设计参数、燃料供给系统和机械传动系统等因素密切相关。
2. 热效率：热效率是衡量燃气轮机能量利用效率的重要指标。
热效率定义为输出功率与输入燃料热值之间的比值，通常以百分比表示。
提高燃气轮机的热效率可以减少燃料消耗和环境污染。
3. 排气温度：燃气轮机的排气温度是衡量其热效率的重要指标之一。
排气温度过高可能导致部件过热而影响机组寿命，而排气温度过低则意味着燃料未完全燃烧，降低了燃气轮机的热效率。
4. 压气机压比：压气机压比是指压气机出口总压力与进口总压力之比。
压气机压比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压比可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会带来更高的机械和热载荷。
5. 燃耗率：燃耗率是指燃料消耗量与输出功率之比。
燃气轮机的燃耗率直接关系到其经济性和运行成本。
较低的燃耗率意味着能够以更少的燃料产生相同的功率，从而降低能源消耗和运行成本。
6. 进口温度：进口温度是指燃气轮机进气口的温度。
进口温度的高低直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的进口温度可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会增加燃料的燃烧温度和热载荷。
7. 压气机压力比：压气机压力比是指压气机出口压力与进口压力之比。
压气机压力比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压力比可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会带来更高的机械和热载荷。
8. 燃气轮机转速：燃气轮机的转速是指轴转速，通常以转/分钟（rpm）表示。
燃气轮机的转速与其设计参数、机械传动系统和负载要求等因素相关。
合理的转速选择可以提高燃气轮机的性能和运行稳定性。
总结起来，燃气轮机的参数包括功率、热效率、排气温度、压气机压比、燃耗率、进口温度、压气机压力比和转速等。
电站燃气轮机轴流式燃气透平的特性曲线
电站燃气轮机轴流式燃气透平的特性曲线与压气机相类似，燃气透平的级也是一系列基元级叠置而成的。
透平级的性M (㎏/s)、膨胀比δ*和等熵膨胀效率η*t (或ηt)能也可以用流经透平级的燃气流量g等这些参数来描写。
同理，由许多个级串联而成的多级燃气透平的性能，也必然可以用以上这些参数的综合值来表示。
M 、燃气初温T*3当燃气透平在非设计的工况运行时，流经透平的燃气流量g和初压p*3、膨胀比δ*(或δ)、透平的转速n t、效率η*t(或ηt)以及功率，都会发M 、T*3、p*3和δ*生相应的变化。
但是，研究表明；当流经透平的燃气参数g已定时，透平的运行工况点也就被完全确定了。
那时，透平的转速n t、效率η*t (或ηt)和功率p t，必然也会有一个完全确定的数值。
研究燃气透平特性曲线的实M 、T*3、p*3、δ* (或质就是在于：探讨在透平变工况的条件下如何正确地确定gδ)、n t、η*t (或ηt)这些参数之间的定量关系问题。
图5-35中给出了一张当燃气的初参数p*3和T*3恒定不变时，透平的相对体G和效率η*t与透平膨胀比δ*和相对转速n之间的变化关系图。
积流量v(图中- Gv=G v/G v0–nt=n t/n t0下脚“0”表示设计工况下的参数)图5-35 T3*和p3*=常数时透平的变工况特性曲线由图可知，当透平转速维持恒定不变时，随着膨胀比δ*的增高，流经透平的燃气体积流量G v(m3/s)将随之增大；透平的效率η*t也有相当幅度的变化；当转速升高时，为了流过同量的燃气体积流量G v ，透平的膨胀比δ*必须有所增大，也就是说，燃气流经透平时所必须克服的阻力加大了。
试验表明：当燃气初温T *3和转速n t 恒定不变时，不论燃气的初压p *3如何改变，为了流过同量的燃气体积流量G v 所必须保证的透平膨胀比δ*将是相同的。
这就是说，图5-35所示的变工况特性曲线，对于T *3=常数，而p *3不断改变的运行情况来说，是可以彼此通用的。
煤气透平机参数表
煤气透平机参数表
摘要：
1.煤气透平机的定义和应用背景
2.煤气透平机的工作原理和组成部分
3.煤气透平机的参数及其功能
4.煤气透平机的应用优势和案例
5.煤气透平机的发展趋势和展望
正文：
一、煤气透平机的定义和应用背景
煤气透平机是一种利用煤气压力和热能驱动的透平膨胀机组，用于发电和回收能源。
它主要应用于钢铁企业，特别是在炼铁过程中，会产生大量的煤气。
煤气透平机可以有效地利用这些煤气资源，既节能减排，又可创造收益。
二、煤气透平机的工作原理和组成部分
煤气透平机的工作原理是利用煤气的余压余热，通过机组透平膨胀做工，带动发电机发电。
其主要组成部分包括：透平膨胀机组、发电机、煤气供应系统、冷却系统等。
三、煤气透平机的参数及其功能
煤气透平机的参数主要包括：功率、转速、效率、煤气压力等。
这些参数决定了煤气透平机的性能和发电能力。
例如，功率和效率越高，发电能力越强；煤气压力越大，透平机的工作稳定性越好。
四、煤气透平机的应用优势和案例
煤气透平机的应用优势主要体现在节能减排、回收利用和经济效益方面。
例如，通过利用煤气透平机发电，可以减少对传统能源的依赖，降低碳排放；同时，煤气透平机还可以实现煤气资源的回收利用，创造可观的经济效益。
在钢铁企业中，煤气透平机的应用案例十分广泛，如高炉TRT 煤气透平机等。
五、煤气透平机的发展趋势和展望
随着我国环保政策的不断加强和能源利用效率的提高，煤气透平机的发展前景十分广阔。
未来，煤气透平机将在钢铁、有色、化工等领域得到更广泛的应用，为节能减排和资源回收利用做出更大贡献。
燃气轮机透平叶片参数化设计及优化
析和方差分析。直观分析就是根据试验的结果分析试验
值随着因素水平的变化而变化的趋势，直观的找出使得
试验目标最优的因素水平的组合
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透平叶片优化设计
响应面方法（RSM）
RSM就是寻求响应和因子集合之间的真实函数关系的一个合适的逼近式。 如果响应适合于因子的线性函数模型，则近似函数是一阶模型: 如果响应非线性，则必须用更高阶的多项式，例如二阶模型:
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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，
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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。
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透平叶片参数化表达
二维叶形
控制厚度分布的各参数意义如下: —前缘厚度，定义为中弧线前缘
点圆半径尺与L的比值; —尾缘厚度，定义为中弧线尾缘
点圆半径凡与L的比值; —最大厚度，定义为中弧线上最
大圆的半径凡与L的比值; —最大厚度位置，定义为前缘点
到最大圆圆心的轴向距离瓜与轴向弦 长L的比值;
叶片设计及优化
正问题法
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。
数值优化设计 通常需要在某种叶片参数化表达基础之上，通过流场模拟及优化算法，确
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燃气轮机参数
燃气轮机参数燃气轮机参数:燃气轮机是一种常见的发电设备，它具有高效率、低排放和可靠性高的特点。
燃气轮机的性能参数对于其运行效率和发电能力起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的几个重要参数，并对其意义进行解释和分析。
一、功率输出燃气轮机的功率输出是指燃气轮机在特定工况下所能产生的电功率。
功率输出通常以兆瓦（MW）为单位进行表示。
燃气轮机的功率输出决定了其发电能力的大小，也是评估其性能的重要指标。
功率输出越大，表示燃气轮机的发电能力越强。
二、热效率热效率是指燃气轮机将燃料中的化学能转化为电能的效率。
热效率越高，表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量，减少能量的浪费。
热效率通常以百分比形式进行表示，高效燃气轮机的热效率可以达到40%以上。
提高燃气轮机的热效率可以降低能源消耗和环境污染。
三、压缩比压缩比是指燃气轮机中压缩机所能实现的气体压缩比例。
压缩比越大，表示燃气轮机能够将气体压缩得更高，提高燃烧效率。
压缩比是燃气轮机性能的关键参数之一，通常在设计阶段进行确定。
较高的压缩比可以提高燃气轮机的功率输出和热效率，但也会增加燃气轮机的复杂度和成本。
四、进气温度进气温度是指燃气轮机中压缩机进气时的气体温度。
进气温度的高低直接影响燃气轮机的性能。
较高的进气温度可以提高燃气轮机的功率输出和热效率，但也会增加燃气轮机的热负荷和冷却需求。
进气温度的控制是燃气轮机设计和运行中的重要问题之一。
五、排气温度排气温度是指燃气轮机中排出的废气温度。
排气温度的高低直接关系到燃气轮机的热效率和环境排放。
较高的排气温度表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量，提高热效率。
同时，排气温度的控制也是保证燃气轮机运行安全和稳定的重要因素之一。
六、启动时间启动时间是指燃气轮机从停止状态启动到达额定运行状态所需的时间。
启动时间是燃气轮机性能的重要指标之一，直接关系到燃气轮机的可用性和响应速度。
较短的启动时间可以提高燃气轮机的灵活性和应急响应能力。
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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03_03_燃气透平原理与特性
燃气轮机各部件的工作原理
第一节 压气机原理与特性 第二节 燃烧室原理与特性 第三节 燃气透平原理与特性
电站燃气轮机发电机组的工作示意图
Siemens V94.3A燃气轮机结构示意图
第一节 燃气透平原理与特性
一、透平的类型、结构及特点 二、透平级的工作原理 三、透平的特性 四、透平的冷却
一、燃气透平的类型、结构及特点
1、燃气透平的基本功用
o 燃气轮机的三大部件之一
• 最为重要的部件
o 将来自燃烧室的燃气中的热力势能转化为机械功 o 带动压气机 o 向外界输出净功。
2. 基本类型
（1）轴流式
• • • • • • • • 因机内气体在总体上沿轴向流动而得名 优点：流量大、效率高（91%左右，最高可达94%） 缺点：级的作功能力低 应用场合：大功率的燃气轮机主要采用轴流式 因机内气体在总体上沿径向流动而得名 优点：级的作功能力大 缺点：流量小，效率低（目前为88%左右） 应用场合：中小功率的燃气轮机主要采用向心式
主要缺点： （1）由于需要一定 的蒸汽，所以闭环蒸 汽冷却一般适用于联 合循环燃气轮机，不
大适用于单循环燃气 轮机；
（2）冷却系统及结构大大复杂化，可靠性尚待验证。
思考题
第三章 燃气轮机各部件的工作原理（P35～ P77）
2. 燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有哪些特点？ 4. 何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压 力能？ 5. 压气机级的理论功为什么会受到限制？ 7. 试绘图说明单级压气机在转速一定、体积流量增大和减小时， 速度三角形的变化情况。 15. 防止压气机喘振的主要措施有那些？各有哪些优缺点？ 21. 燃烧室有哪几种主要类型？它们各有哪些优缺点？ 22. 火焰管及过渡段的冷却方式有哪几种？ 25. 何谓DLN燃烧室？ 34. 试说明，为什么燃气轮机装置可以采用较高的工作温度而汽 轮机装置不可以？
7-燃气轮机-第七讲 燃气透平的基本参数和特性
第四章 燃气透平工作原理和结构
1、燃气透平工作原理 2、燃气透平的基本参数和特性 3、燃气透平结构 4、燃气轮机振动事故处理
一、多级压力级涡轮的基本参数
一、涡轮的变工况
• 所谓涡轮工况的变化，通常指各工况参数的变化： • (1)转速nT； (1)转速n 转速 • (2)涡轮级前压力和温度（p3*、T3*）等进气参数的变化； (2)涡轮级前压力和温度（ 涡轮级前压力和温度 • (3)涡轮级后背压 （p4）等参数的变化。 (3)涡轮级后背压 等参数的变化。 • 会导致各级间的焓降重新分配、速度三角形的变化以及 在叶片进口出现冲角等； • 最终必将引起涡轮级的综合参数的变化，如流量、轴功 以及效率等性能参数。
1、膨胀比πT* 膨胀比π
* * * * π T = π T 1 × π T 2 × ⋅ ⋅ ⋅ × π Tn
n为级数。
2．涡轮的轴功率
（1）内功率NT 内功率N ——涡轮内功 涡轮内功L ——涡轮内功LT为各级轴功之和
LT = ∑ LTi = ∑ H = ∑η H = η
i =1 i =1 * i i =1 * sti * is
G T T3* p
* 3
p π = p
* T
* 3 * 4nT Tຫໍສະໝຸດ * 3LT * T3
η
* T
涡轮特性的表示
G T T3* π * , n T 一般 = f1 T * p3 T3*
* π * , n T ηT = f 2 T T3*
燃气透平原理
压气机
机械能＝》压力势能＋热能 扩散式 扩压减速 动叶＋静叶 薄、弯度小 小 低温 多 缩小 单级：0.88-0.90 多级：0.83-0.87
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燃气透平的原理和结构
燃气透平的工作原理 燃气透平的特性曲线 燃气透平零部件的冷却 燃气透平高温部件的材料和涂层
24
透平与压气机性能影响因素
膨胀比（压气机出口压力） 转速 流量
透平
输出功率
T3*（燃料调节） 压比（压气机出口压力）
N（功率）
压气机 （IGV）
流量
外界环境压力、 温度一定时
25
T3*不变
运行情况
T
输出功率
膨胀比不变
3
T3*与膨胀比同时改变
2 1
4
s
26
试验情况
27
§5.2 燃气透平的特性曲线
(1)在折合转速一定 时，膨胀比提高， 透平的通流能力增 大，但到达临界线 时，透平中的气流 达到了声速条件， 透平的流通能力达 到了极限值。
燃气流过动叶时，燃 气压力继续下降（同 时会引起温度和焓值 的降低），可以促使 相对速度w2增高，其 结果在工作叶轮上将 会有一部分压力势能 转化为膨胀功。
15
§5.1.3 透平级中工质能量的转化关系
在透平级中，动叶 流道的通流面积为 等截面的燃气透平 级，称为冲动式透 平级，反动度 度=0
W2=W1
40
二、高温材料的冶炼技术
对现代燃气轮机来说，透平进口温度的大幅度 提高，主要得益于叶片材料冶炼技术的改进。
41
42
43
此外，由于金属材料性能和加工 的限制，人们梦寐以求的目的是 将工作于高温通流部分的部件采 用陶瓷材料。但由于陶瓷是脆性 材料，变形率和热传导系数均低， 在设计上仍有许多专门的课题需 要研究。
燃气轮机透平
GAS TURBINE
前
言
燃气透平，又称燃气涡轮或 透平膨胀机，是燃气轮机装置中 向外输出机械功的部件。 轴流式透平级的工作原理
1
级的概念Biblioteka 目录2基元级的速度三角形
1
级的概念 concept of level
透平级
一列静叶栅（或称喷嘴环） 和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。
c2 w u 2 w2u2 cos 2
2 2 2 2
静叶
一般1=14~20°
u
w2 sin 2 sin 2 c2
T > 0
一般透平基元级的速度三角形
静叶 叶栅额线
c1
1 u1 w1 1
2 c2z > c1z
c2 u2
w2 2
>90°
u
c1u
c2u
謝謝您的聆聽
祝你有个美好的一天
w1 c u1 2c1u1 cos 1
2 1 2
静叶
u
动叶
c1 sin 1 sin 1 w1
动叶出口处 2-2
动叶栅通道收敛，气流 膨胀加速，则压力降低、 相对速度w2增加； 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。
喷嘴 0-0
燃气流过喷嘴后，压 力降低、温度下降， 流速c增加； 喷嘴相当于一个静止 喷管（减压增速） 流道截面逐渐收敛。
静叶
p1 < p0 ， T1 < T0 c1 > c0
动叶进口处 1-1
气流以速度c1和气流 角 1自喷嘴流出； 动叶栅以 u1 旋转； 那么气流以相对速度 w1与进气角 1进入 动叶栅。
燃气透平发电机构造功能详解
目前，燃气透平发电机已成为一种高效、清洁的发电方式。随着环保要求的提高和可再生能源的发展，燃气透平 发电机的地位将进一步巩固。同时，燃气轮机技术的不断创新和进步，使得燃气透平发电机的效率、可靠性和经 济性不断提高。
应用领域与前景
应用领域
燃气透平发电机广泛应用于电力、石油、化工、钢铁 、造纸等领域。在电力领域，燃气透平发电机可作为 调峰机组、热电联产机组和分布式能源系统的重要组 成部分。在石油、化工等领域，燃气透平发电机可用 于驱动压缩机、泵等设备。
控制系统及辅助设备
控制系统
01
监测并控制发电机组的运行参数，确保安全稳定运行。
辅助设备
02
包括润滑油系统、冷却水系统、启动系统等，为发电机组的正
常运行提供必要的支持。
数据采集与监控系统（SCADA）
03
实时监测发电机组的运行状态，记录并分析运行数据，为运行
人员提供决策支持。
03
燃气透平发电机工作原理与过程
空气压缩过程
进气系统
燃气透平发电机通过进气系统吸入空 气，该系统包括空气滤清器和进气管 道，确保吸入的空气清洁。
压缩机
空气经过压缩机进行压缩，提高空气 的压力和温度，为后续的燃烧过程做 好准备。
燃料燃烧过程
燃料喷射系统
燃料通过燃料喷射系统喷入压缩后的空气中，该系统能够精确控制燃料的喷射量和喷射时间。
工业领域应用现状及前景
燃气透平发电机在工业领域的应用
燃气透平发电机在工业领域主要用于自备电厂、热电联产等方面，为企业提供稳定、可 靠的电力和热力供应。
市场前景
随着工业领域的快速发展和能源需求的增长，燃气透平发电机在工业领域的市场前景广 阔，特别是在高耗能行业、工业园区等领域。
燃气轮机性能分析报告3——透平特性的计算
燃气轮机性能分析报告3——透平特性的计算透平是燃气轮机中的关键部件，它负责将高温高压的燃气能量转化为机械能。
透平性能的计算对于燃气轮机的设计和运行至关重要。
本文将对透平特性的计算进行详细的介绍。
首先，透平的特性是指透平在特定工况下的温度、压力、转速和功率等参数之间的关系。
透平特性的计算可以通过实验测试和数值模拟两种方法进行。
实验测试是通过在实际透平上安装传感器，测量透平工作参数进行分析。
数值模拟则是通过建立透平的数学模型，利用计算流体力学方法进行计算。
对于透平特性的计算，首先需要确定计算所需的参数。
这些参数包括透平的压比、温度比、效率和转速等。
压比是指透平出口压力与入口压力之比，温度比是指透平出口温度与入口温度之比，效率是指透平的能量转化效率，转速是指透平的转速。
接下来，可以使用理论计算方法对透平的性能进行计算。
透平的特性计算可以基于绝热效率、多级级数或二维透平理论等方法进行。
绝热效率法是透平特性计算的一种常用方法。
这种方法基于透平的绝热效率与进口和出口参数之间的关系。
透平的绝热效率可以根据透平的设计参数和进口气体的性质进行计算。
多级级数法是透平特性计算的另一种常用方法。
这种方法将透平分解为多个级数，并将每个级数的特性进行计算。
透平的整体性能可以根据各级数性能的组合进行计算。
二维透平理论是透平特性计算的一种较为精确的方法。
这种方法基于二维气体流动理论，考虑了透平的气流分布和叶轮叶栅等参数的影响。
透平的性能可以通过建立透平的数学模型进行计算。
最后，可以使用计算流体力学方法对透平特性进行数值模拟。
计算流体力学方法可以通过离散化透平的几何模型和边界条件，在计算机上进行模拟计算，得到透平的性能结果。
综上所述，透平特性的计算对于燃气轮机的设计和运行具有重要意义。
通过对透平特性的计算，可以了解透平在不同工况下的性能表现，从而优化燃气轮机的设计和运行参数，提高燃气轮机的性能和效率。
透平的工作原理
气体在叶轮轮缘上作的功 △h=u(c1u+c2u) △h=(c12-c22)/2+(w22-w12)/2
透平级中的能量损失 1. 2. 3. 4. 5. 叶型损失 端部损失 二次流损失 径向间隙的漏气损失 摩擦损失
透平等熵效率
由于在透平中存在着损失，实际焓降要小于 可用焓降。在透平中实际焓降与可用焓降之比 就称为透的等熵效率。
透平的工作原理
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 透平的任务 轴流式透平 的结构特点 透平的级 透平级的基元级 静叶与动叶的流道 气流在基元级中的流动与速度三角形 静叶的 10.透平叶片的冷却 11. 透平的作功原理
透平的任务
经压气机提高了压力的空气，在燃烧室中吸 收了燃料燃烧所释放的能量，变成高温高压的 燃气，进入透平膨胀做功。所以，透平是把燃 气工质的热能转化成为透平转子轴输出机械功 的部件。
气流在基元级中的流动与速度三角形
静叶的作用
在喷嘴中气体的部分内能转化为动能，同时 由于气流在喷嘴中拐了一个弯，这样就得到了 在工作叶轮进口处所希望的气流方向。
动叶的作用
动叶之间也是截面收缩的，在这样的基元级中， 气流在工作叶片中，除了拐弯产生冲击力之外， 还由于相对速度加大，这时气体对工作叶片还 会产生一反应力。
轴流式透平 的结构特点
在燃气轮机中，以轴流式透平用得多，因为 轴流式容许通过较大的工质流量，效率较高， 结构上又便于做成多级型式，能满足高膨胀比 和大功率的要求。 轴流式透平的纵剖面，它包含有燃气导管、 级组和排气扩压器等。
透平的级
透平的级组是由各单级沿气流流动方向单串列 而成。在透平中完成能量转换的基本单元就是 透平级，简称为级，它是由一列静叶和一列动 叶串联组成。装有动叶的工作轮，通过转动轴， 分别与压气机轴和外界负荷轴相连接。
燃气轮机设备、系统介绍
燃气轮机设备、系统介绍1．燃气轮机设备、系统介绍。
大气经过空滤器进入压气机，经过17级压气机、环形布置的14个燃烧室进行增温增压，形成高温高压的气体对透平做功，将热能转化为机械能，然后再通过发电机发电，将机械能转化为电能。
2．燃气轮机性能参数(1).机组主要规范特性如下：型号：PG9171E功率：119.9MW/120.9MW重油／轻油（ISO工况下）额定转速：3000rpm(2).压气机主要规范特性如下：压气机为轴流式，共有17级压力比：125：1(3).燃烧室主要规范特性如下：有14个燃烧筒燃气柴油时，雾化空气与燃料比为：1.4:1；燃烧重油时，雾化空气与燃料比为：1.7:1(4).透平主要规范特性如下：3级；进气温度1093℃，排气温度524℃监界转速为：一阶：1292rpm(透平）二阶：2492rpm(发电机)(5).发电机主要规范特性如下：型号：9H2型式：氢冷转速：3000rp容量：143.4MV A功率因数：0.83．略4．机组在运行、停机状态下的检查路线和巡检、抄表项目检查PEECC小室1.机组报警信号已经检查，确认2.根据重油来源，检查确定使用“国产油”或者“进口油”3.Mark V <R><R><S>控制器显示正常4.发电机DGP保护屏显示正常5.MCC盘上各辅机电源指示正常，操作开关均在“AUTO”位置。
6.辅助润滑油泵马达电流正常选择模块及其周边1.油溶性抑矾剂模块溶液箱液位正常2.燃油选择模块各排污阀处于关闭位置3.燃油进辅机间Y型滤网排污阀处于关闭位置4.污油坑液位正常辅机间1.辅助雾化空气泵传动皮带正常轮机间1.火花塞未处于弹出位置2.无漏油现象3.各启动失败排放阀（V A17-1，2，5）处于打开位置，无燃油滴漏负荷间、发电机间1.机组主轴转动无异声2.发电机间密封油压力、流量正常其他冷却水模块无漏水现象，热工控制盘信号及指示灯正常主变220KV中性点接地闸刀在合闸位置检查EX2000小室报警窗无报警，小室内温度正常CO2火灾保护装置储气罐液位、压力正常5．燃烧室各燃烧筒编号、火花塞、火焰探测器位置有4个火焰控测器，编号为#4,#5,#10,#11有2个火花塞，供点火用。
《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。
燃气轮机参数
燃气轮机参数燃气轮机是一种将燃气能转化为机械能的动力装置，具有高效率、低排放和快速启停等优点，在工业和电力领域得到广泛应用。
燃气轮机的性能主要由一系列参数来描述，下面将就其中几个重要的参数进行介绍。
1. 燃气轮机功率（Power Output）燃气轮机的功率输出是衡量其性能的重要指标，通常以兆瓦（MW）为单位。
功率输出受到多种因素的影响，包括燃气轮机的设计、燃料的质量和供应、环境条件等。
功率输出决定了燃气轮机的产能和使用范围，对于电力站和工业生产等大型应用来说尤为重要。
2. 热效率（Thermal Efficiency）热效率是指燃气轮机从燃料中转化为有用功的比例，通常以百分比形式表示。
热效率的提高可以减少燃料的消耗和碳排放，是燃气轮机设计和优化的关键目标之一。
热效率受到燃气轮机内部热损失和机械损失的影响，提高热效率需要改进轮机的燃烧过程、降低排气温度和减少摩擦损失等。
3. 压气机压比（Compressor Pressure Ratio）压气机压比是指压缩机出口气体压力与进口气体压力之间的比值。
压气机压比决定了燃气轮机的进气效果、压缩效率和功率输出。
较高的压比可以提高压缩机的效率，但也会增加轮机的机械负荷和压缩机的温度升高，需要在设计中加以平衡。
4. 燃气轮机排气温度（Exhaust Gas Temperature）燃气轮机的排气温度是指燃气轮机排出的燃气温度，通常以摄氏度（℃）表示。
排气温度受到燃气轮机内部热损失和压气机压比的影响。
较高的排气温度可能会导致材料的热损伤和降低热回收效率，因此需要在设计中控制排气温度的同时保证足够的功率输出。
5. 燃气轮机进气温度（Inlet Gas Temperature）燃气轮机的进气温度是指燃气轮机进气口的气体温度，通常以摄氏度（℃）表示。
进气温度对于燃气轮机的性能和寿命有着重要影响。
较高的进气温度可以提高燃气轮机的压比和功率输出，但也会增加燃气轮机的机械负荷和热应力，因此需要在设计中平衡进气温度和功率输出。
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。
燃气轮机性能分析报告3——透平特性的计算
动力与能源工程学院燃气轮机性能分析（报告三）学号：专业：动力机械及工程学生姓名：任课教师：2010年4月透平特性的计算一、透平特性计算的意义目前，燃气轮机已广泛应用于航空、船舶、发电等诸多领域，提高燃气轮机的性能已成为人们关注的焦点。
透平变工况通常是指转速、入口压力、温度以及出口压力的变化。
上述参数的变化将会导致级间热降的重新分配、速度三角形的变化以及流动损失的改变，最终引起涡轮级综合参数(流量、效率以及功率)的变化。
讨论变工况可以更好的了解已设计好的透平在工况变动时性能的变化(如功率、效率、扭矩等)和各参数的变化规律。
使运行时能情况明了。
一个好的透平，应该在设计工况和变工况下都是工作良好的。
在设计时，就要预先考虑变工况的性能，对于变工况运行时间较长的机组，尤其要注意到这点。
工况变动的多少，要视具体任务而定。
如机车的燃气轮机，在拖动平原地区长途特快客车时，工况就变得少，如果是站内调度车厢之用，工况就变动得多。
此外，讨论透平变工况还可以为整个装置的变动工况计算及调节控制系统设计提供必要的数据。
二、特性线获取的方法概述变工况特性曲线的决定方法分实验和计算两种。
实验法可以得到比较准确的数据，也是校核计算法是否准确的客观标准。
但实验法要有一定的设备和消耗，在机器未制造出来以前，也无法进行。
整台透平试验，要有足够大的风源，只有专门的科研生产机构才能实现。
当然，也可根据相似原理，做缩小比例的模型试验，此时就要做模型。
总之，试验费用是昂贵的。
实验法是好，但不易办到。
计算法虽准确度差点，却容易实观。
计算的方法较多，把用经验公式或类似机组的比拟方法除外，则现存的计算法基本原理都差不多。
把透平看成一个流道，以平均直径处基元级代替级，在各轴向间隙(即前述之特征截面)处满足基本方程(即连续方程、能量方程、运动方程和状态方程)，就可推算出各不同相似准则数下(如膨胀比和折合转速)，其它准则数(如效率、折合流量等)为多少。
各种方法的不同大致是由计算时选用的叶栅损失模型、简化假定和计算技巧不同造成的。
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ηT
GT ⋅ T3* p* 3
*
(ηT*)max
nT T3*
GT ⋅ T3* ( ) max p* 3
效率特性
流量特性
nT T3*
(πT*)最佳
( cu )最佳
1
临界压比 气流速度达到当地音速) (气流速度达到当地音速)
πT*
2效率特性线
• 在一定的转速下，与最佳速度比相对应的膨胀 在一定的转速下， 为最佳，涡轮效率最高。 比(πT*)为最佳，涡轮效率最高。当膨胀比增加 或减少时，都使速度比偏离最佳值，导致流阻 或减少时，都使速度比偏离最佳值， 增大，效率下降。 增大，效率下降。 • 转速降低时，效率曲线向膨胀比减小的方向移 转速降低时， 动，相应的最高效率也有所减小。 相应的最高效率也有所减小。
• 假设各级的级效率相等
*
H η = *= Hs
* T
η
* st
∑H
i =1
n
* is
H
* s
= η (1 + α ) > η
* st
n i =1
* st
由于重热，
* H is > H s* ∑ i =1
n
* * 令 ∑ H is = ( 1 + α )H s
多级涡轮的效率比单级效率要高。 多级涡轮的效率比单级效率要高。
涡轮特性
流量、功率、效率等
• 研究在非设计工况下，涡轮的性能参数 研究在非设计工况下，涡轮的性能参数 依从于涡轮工况参数变化时的规律性。 依从于涡轮工况参数变化时的规律性。 工况参数变化时的规律性
转速、进气参数、背压等
涡轮的变工况举例
• 涡轮变工况时，喷嘴出口气流角α1变化很小， 但叶轮的气流进气角β1变化可能很大，而动叶 片几何进气角β1c不变 • 冲角 = β1c-β1发生变化 冲角i β • 气流进入工作叶栅时，会发生撞击和分离，冲 气流进入工作叶栅时，会发生撞击和分离， 角愈大愈严重。 角愈大愈严重。
(3)级数 n愈多，重热愈有利，系 数 α ↑ 。 愈多，重热愈有利，
注意: 注意:重热效应回收的摩擦热仅仅是流动阻力 损失的一小部分，所以流动阻力增加总是导 致涡轮效率降低的。
二、 涡轮特性
• 设计工况： • ——涡轮级的通流部分形状和各级叶片的几何参数， 均与设计工况的气流速度三角形一致 • ——能保证气流绕流叶片时不致于产生撞击和分离。 • 变工况： • ——在不同条件下的实际运行工况，往往会偏离设计 工况，在变工况下工作。
１、多级涡轮的总膨胀比变化时，对第一级 多级涡轮的总膨胀比变化时， 喷嘴工作的影响最小，而对最后一级工作 喷嘴工作的影响最小， 叶栅的影响最大。 叶栅的影响最大。 ２、当多级涡轮的总膨胀比不变时，转速参 当多级涡轮的总膨胀比不变时， 数的变化对各级膨胀比的分配影响很小。
涡轮总膨胀比变化时的影响
• 当膨胀比小于设计值时，各级膨胀比均会减小： 当膨胀比小于设计值时，各级膨胀比均会减小： • • • 膨胀比 π• *↑ T • 轴向分速 最后一级的膨胀比减小得最多； 最后一级的膨胀比减小得最多； 而第一级喷嘴的膨胀比减小得最少。 而第一级喷嘴的膨胀比减小得最少。 最后一级工作叶栅的膨胀比增加得最多； 最后一级工作叶栅的膨胀比增加得最多； 而第一级喷嘴的膨胀比增加得最少。 而第一级喷嘴的膨胀比增加得最少。 增加直到涡轮出口处c cx增加直到涡轮出口处cx达到当地音速为止 其他各级c 均小于当地音速。 其他各级cx均小于当地音速。
G T T3* p
* 3
p π = p
* T
* 3 * 4
nT T
* 3
LT * T3
η
* T
涡轮特性的表示
G T T3* π * , n T 一般 = f1 T * p3 T3*
* π * , n T ηT = f 2 T T3*
G T* n 或者 * π T = f1 T * 3 , T* p3 T3
G T* n * ηT = f 2 T * 3 , T* p3 T3
三、涡轮级的特性线
ηT
GT ⋅ T3* p* 3
*
(ηT*)max
nT T3*
GT ⋅ T3* ( ) max p* 3
效率特性
流量特性
nT T3*
(πT*)最佳
( cu )最佳
1
临界压比 气流速度达到当地音速) (气流速度达到当地音速)
（二）出现负冲角i<0 （β1↑） 出现负冲角 ） u/c1 ↑
• 流阻增加，示方法
• 通常采用相似参数来绘制，以相似参数为坐标 通常采用相似参数来绘制， 采用相似参数来绘制 绘制的特性线为通用特性 通用特性， 绘制的特性线为通用特性，不受具体参数变化 的影响。 的影响。
• 当膨胀比大于设计值时，各级膨胀比和cx均增加 ： 当膨胀比大于设计值时，各级膨胀比和c
c • x↑
LT = ∑ LTi = ∑ H = ∑η H = η
i =1 i =1 * i i =1 * sti * is
n
n
n
* st
∑H
i =1
n
* is
(设各级的级效率相同)
内功率（轴功率） 内功率（轴功率）
NT = GT LT [kW]
或
* Ts T
GT 为燃气流量，kg/s。 为燃气流量，
NT = GT L η [kW]
涡轮重热系数 一般，α = 0.01 ~ 0.02
α = f (π ，η ，n)
* T * st
* (1) 膨胀比 π T 愈大，涡轮前几级的磨 擦热在后面诸级中 愈大，
得到更大应用，故 α ↑ ； 得到更大应用，
* (2)级效率 η st 愈低，则磨擦热愈大， 重热愈明显，则 α ↑ ； 愈低，则磨擦热愈大， 重热愈明显，
涡轮变工况时，速度比u/c1会变化
（一）出现正冲角i>0 （β1↓） 出现正冲角 ） u/c1 ↓
气流撞击叶腹前缘； 气流撞击叶腹前缘； 在叶背引起旋涡和分离。 在叶背引起旋涡和分离。 气流撞击叶背前缘； 气流撞击叶背前缘； 在叶腹引起旋涡和分离。 在叶腹引起旋涡和分离。 工作叶片表 面(或喷嘴出 口处) 口处)引起旋 涡和分离
ηT
GT ⋅ T3* p* 3
*
(ηT*)max
nT T3*
GT ⋅ T3* ( ) max p* 3
效率特性
流量特性
nT T3*
(πT*)最佳
( cu )最佳
1
临界压比 气流速度达到当地音速) (气流速度达到当地音速)
πT*
四、多级涡轮的特性线
与涡轮级特性非常相似，但具有以下特点： 与涡轮级特性非常相似，但具有以下特点：
第四章 燃气透平工作原理和结构
1、燃气透平工作原理 2、燃气透平的基本参数和特性 3、燃气透平结构 4、燃气轮机振动事故处理
一、多级压力级涡轮的基本参数
1、膨胀比πT* 膨胀比π
* * * * π T = π T 1 × π T 2 × ⋅ ⋅ ⋅ × π Tn
n为级数。
2．涡轮的轴功率
（1）内功率NT 内功率N ——涡轮内功 涡轮内功L ——涡轮内功LT为各级轴功之和
一、涡轮的变工况
• 所谓涡轮工况的变化，通常指各工况参数的变化： • (1)转速nT； (1)转速n 转速 • (2)涡轮级前压力和温度（p3*、T3*）等进气参数的变化； (2)涡轮级前压力和温度（ 涡轮级前压力和温度 • (3)涡轮级后背压 （p4）等参数的变化。 (3)涡轮级后背压 等参数的变化。 • 会导致各级间的焓降重新分配、速度三角形的变化以及 在叶片进口出现冲角等； • 最终必将引起涡轮级的综合参数的变化，如流量、轴功 以及效率等性能参数。
LTs = C pT T3* (1 − π
−3
k −1 − T * kT T
)[kJ/kg]
或者：
NT = GT Lu ×10 [kW]
2 2 c12 − c2 w2 − w12 [J/kg] Lu = + 2 2
(2)有效功率 (2)有效功率
N e = NTη m
涡轮的效率η 3．涡轮的效率ηT* （绝热膨胀效率）
πT*
特性曲线的变化特点
1流量特性线 流量特性线
• 当转速不变，膨胀比πT*达到临界比值时，流量 当转速不变，膨胀比π 达到临界比值时， 达到最大值。若继续增大πT* 值，则最大流量值 达到最大值。若继续增大π 保持不变，级的通流部分出现堵塞现象。 保持不变，级的通流部分出现堵塞现象。 • 在相同的膨胀比下，转速降低，会使流量有所增 在相同的膨胀比下，转速降低， 加，但影响相当小。 但影响相当小。