燃气轮机15 - 储运
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——大多数负载，要求在其工况变化时，运行速度维 持在某一允许值上。
——输气管线用燃气轮机，带动天然气压缩机，要求 压力调节维持在某一数值。
分轴燃机的调节系统
机组转速的变化范围很大 （nB ~ nC）
主动力矩=阻力矩 MT=Mf（不计摩擦力矩）
A平衡工况点， 转速nA，MT1=Mf1；
负荷减小， Mf1→Mf2， MT1 较大不变， 增速，至B新平衡点， nB>>nA；
⑴经济性较好 ⑵稳定性变坏 ⑶加载性较差
变速机组 O-b’-c’
恒速机组 ⑴经济性较差 o-b-c ⑵稳定性好 ⑶加载性好
四、单轴燃气轮机变工况特性曲线
e
3600 Ne BH u
变速负荷
超
恒
速
最佳运行线 速
边
变频调速 负
界
荷
6-3 分轴燃气轮机的变工况特点
一、优点
1 变工况外界负荷的变化对压 气机的工作影响较小
同理，负荷增大， 减速至C新 平衡点，源自文库nC<<nA。
7-2 转速调节装置
在外界负荷经常变化的情况下，保证 机组的转速为一定值；
必须有一套机构随着负荷的变化来增 加或减少喷入燃烧室的燃油量，从而 保证转速保持基本不变。
转速调节装置 —离心式调速器
感应速度变化，变为离心力，调节供油量
机组转速的变化范围下降 （nD~nE）
起动过程
任一转速下，同一根轴 上的涡轮和起动机发出的扭 矩、功率，应大于压气机和 摩擦等消耗的扭矩、功率， 机组才能加速。
(MT Mn) (MC Mm) 0 或 (NT Nn ) (NC Nm ) 0
n1-点火转速 10~15% n2-自持转速 MT=Mc n3-脱扣转速 30~60% n4-空载转速
第六章 燃气轮机的变工况
6-1 概述
燃气轮机的变工况研究目的 基本要求及性能指标 负荷特性 不同的轴系方案
6-2 单轴燃气轮机变工况特性
一、燃机平衡运行条件
转速平衡
压比平衡
功率平衡
流量平衡
*= T3*/T1*
二、单轴燃机联合运行线（等温比线）
*=常数
*
三、单轴燃机的变工况特性
2 可带动各种负荷，应用广泛
恒速、变速、牵引等
3 两轴转速不同 nc=nHT>nLT
C和HT体积小，节省耐高温材料
4 在HT和LT之间可采用再热
二、分轴燃气轮机的平衡运行带 及其变工况性能分析
1、平衡运行带
转速平衡 nC=nHT nLT=n 外界负荷变化引起转速n变化，
直接影响到nLT，进而影响LT 的工作特性； LT性能变化影响到HT时，使 压气机C的工作也受到一定影响 。 压气机特性图上，同一个转速下，机组运行区域是一条 窄的运行带；其流量和压力可在较小范围内变化。
p0与T3*不 变 ， 大气温度T0升高时，机组功率和效率都降低； 大气温度T0降低时，机组功率和效率都增加。
v0 GC
Ne GC (LT LC )
T0
T1*
LC
*
* C
，C*
，T*
e
T0由15C降至- 25C
2、变工况性能分析
负荷Ne时，T3*、nc均会下降。
与单轴相比 恒速负荷
变速负荷
经济性
好些
差些
稳定性
差些
好些
分轴机组易起动 ，但动力涡轮易超速
加载性
差些
差不多（缓和）
分轴燃气轮机宜用于机械传动变速负荷，如螺旋桨、车辆等。
6-4 环境条件对燃气轮机性能的影响
一、大气温度对机组功率和效率的影响 明显
*
* C
，T*
e基本不变
三、机组性能修正
非设计大气条件时
Ne Neo kNp kNT
e eo kT kp
生产厂家提供
大气温度和 压力对机组 功率的影响 比较明显。
6-5 燃气轮机的过渡工况
—从一个平衡工况向另一个平衡工况的过渡过程 —不稳定工况，如起动、加速与减速、停机等 —其好坏对运输式燃气轮机很重要
燃气轮机是一种原动力机，可带动很多不 同形式的负载；需要建立相应的调节装置。
不同形式的负载和不同类型的燃气轮机， 其调节装置不一样。
基本工作原理： 当燃气轮机的工况变化时，通过调节进入 燃烧室的燃料量，来满足不同负载的要求。
燃气轮机调节的目的
——使机组在运行过程中保持某一参数基本不变。 （如转速、压力、燃气温度等）
加速（逐步加速过程）
燃料突然加 入过多，易 导致喘振。
可转导叶安装 角减小后，喘 振边界线。
燃料突然减 少过多，易 导致熄火。
减速（逐步减速过程） nC
T1*
GC T1*
p*1
当燃气轮机减速时，应避免燃料突然减少过多的 情况，否则将导致燃烧室因贫油而熄火。
第七章 燃气轮机调节
7-1 燃气轮机调节的基本原理
Ne 1.4 倍；e由20.4%增至22.9%
二、大气压力对机组功率和效率的影响
T0与T3*不 变 ， p0升高时，机组功率Ne增加而效率不变；
p0降低时，机组功率Ne降低而效率不变。
v0 GC
Ne
GC (LT
LC )
p0
T1*
LC
负荷减小即Ne时：
Mf ， MT→ ，转速n，离心力 ； 滑阀下移，高压油路打开进入油动机 下方，其上方 压力较低，活塞上移， 带动回油阀 开大，回油量；
供油量，使n，Ne； MT2=Mf2新的平衡点D， nD稍高于nA 。
二、起动过程中的防喘
—若燃料控制不好，可导致压气机进入喘振工况； —转速较低，多级压气机容易发生喘振(首先第一级)。
防喘方法： （1）在压气机第一级加装可转导叶
通过减小叶片的安装角来减小通流面积 ，使喘振边界向 小流量方向移动。
（2）在压气机中间级放气
在压气机低压级后安装放气阀；起动时打开，减少压气机 高压级和涡轮的流量 ，而相应增加了低压级流量
一、燃气轮机的起动
特点 1 需要起动机 2 起动过程大致经过三个阶段
（1）冷态加速(0- n1) （2）热态暖机(n1 - n2 - n3) （3）热态加速(n3 - n4)
要求
1 起动时间越短越好 2 起动机功率尽量小些 3 起动过程要安全稳定 4 加热速度尽量快慢一致
加入负荷后, 加速条件
(NT Nn ) (NC Nm Ne ) 0
——输气管线用燃气轮机，带动天然气压缩机，要求 压力调节维持在某一数值。
分轴燃机的调节系统
机组转速的变化范围很大 （nB ~ nC）
主动力矩=阻力矩 MT=Mf（不计摩擦力矩）
A平衡工况点， 转速nA，MT1=Mf1；
负荷减小， Mf1→Mf2， MT1 较大不变， 增速，至B新平衡点， nB>>nA；
⑴经济性较好 ⑵稳定性变坏 ⑶加载性较差
变速机组 O-b’-c’
恒速机组 ⑴经济性较差 o-b-c ⑵稳定性好 ⑶加载性好
四、单轴燃气轮机变工况特性曲线
e
3600 Ne BH u
变速负荷
超
恒
速
最佳运行线 速
边
变频调速 负
界
荷
6-3 分轴燃气轮机的变工况特点
一、优点
1 变工况外界负荷的变化对压 气机的工作影响较小
同理，负荷增大， 减速至C新 平衡点，源自文库nC<<nA。
7-2 转速调节装置
在外界负荷经常变化的情况下，保证 机组的转速为一定值；
必须有一套机构随着负荷的变化来增 加或减少喷入燃烧室的燃油量，从而 保证转速保持基本不变。
转速调节装置 —离心式调速器
感应速度变化，变为离心力，调节供油量
机组转速的变化范围下降 （nD~nE）
起动过程
任一转速下，同一根轴 上的涡轮和起动机发出的扭 矩、功率，应大于压气机和 摩擦等消耗的扭矩、功率， 机组才能加速。
(MT Mn) (MC Mm) 0 或 (NT Nn ) (NC Nm ) 0
n1-点火转速 10~15% n2-自持转速 MT=Mc n3-脱扣转速 30~60% n4-空载转速
第六章 燃气轮机的变工况
6-1 概述
燃气轮机的变工况研究目的 基本要求及性能指标 负荷特性 不同的轴系方案
6-2 单轴燃气轮机变工况特性
一、燃机平衡运行条件
转速平衡
压比平衡
功率平衡
流量平衡
*= T3*/T1*
二、单轴燃机联合运行线（等温比线）
*=常数
*
三、单轴燃机的变工况特性
2 可带动各种负荷，应用广泛
恒速、变速、牵引等
3 两轴转速不同 nc=nHT>nLT
C和HT体积小，节省耐高温材料
4 在HT和LT之间可采用再热
二、分轴燃气轮机的平衡运行带 及其变工况性能分析
1、平衡运行带
转速平衡 nC=nHT nLT=n 外界负荷变化引起转速n变化，
直接影响到nLT，进而影响LT 的工作特性； LT性能变化影响到HT时，使 压气机C的工作也受到一定影响 。 压气机特性图上，同一个转速下，机组运行区域是一条 窄的运行带；其流量和压力可在较小范围内变化。
p0与T3*不 变 ， 大气温度T0升高时，机组功率和效率都降低； 大气温度T0降低时，机组功率和效率都增加。
v0 GC
Ne GC (LT LC )
T0
T1*
LC
*
* C
，C*
，T*
e
T0由15C降至- 25C
2、变工况性能分析
负荷Ne时，T3*、nc均会下降。
与单轴相比 恒速负荷
变速负荷
经济性
好些
差些
稳定性
差些
好些
分轴机组易起动 ，但动力涡轮易超速
加载性
差些
差不多（缓和）
分轴燃气轮机宜用于机械传动变速负荷，如螺旋桨、车辆等。
6-4 环境条件对燃气轮机性能的影响
一、大气温度对机组功率和效率的影响 明显
*
* C
，T*
e基本不变
三、机组性能修正
非设计大气条件时
Ne Neo kNp kNT
e eo kT kp
生产厂家提供
大气温度和 压力对机组 功率的影响 比较明显。
6-5 燃气轮机的过渡工况
—从一个平衡工况向另一个平衡工况的过渡过程 —不稳定工况，如起动、加速与减速、停机等 —其好坏对运输式燃气轮机很重要
燃气轮机是一种原动力机，可带动很多不 同形式的负载；需要建立相应的调节装置。
不同形式的负载和不同类型的燃气轮机， 其调节装置不一样。
基本工作原理： 当燃气轮机的工况变化时，通过调节进入 燃烧室的燃料量，来满足不同负载的要求。
燃气轮机调节的目的
——使机组在运行过程中保持某一参数基本不变。 （如转速、压力、燃气温度等）
加速（逐步加速过程）
燃料突然加 入过多，易 导致喘振。
可转导叶安装 角减小后，喘 振边界线。
燃料突然减 少过多，易 导致熄火。
减速（逐步减速过程） nC
T1*
GC T1*
p*1
当燃气轮机减速时，应避免燃料突然减少过多的 情况，否则将导致燃烧室因贫油而熄火。
第七章 燃气轮机调节
7-1 燃气轮机调节的基本原理
Ne 1.4 倍；e由20.4%增至22.9%
二、大气压力对机组功率和效率的影响
T0与T3*不 变 ， p0升高时，机组功率Ne增加而效率不变；
p0降低时，机组功率Ne降低而效率不变。
v0 GC
Ne
GC (LT
LC )
p0
T1*
LC
负荷减小即Ne时：
Mf ， MT→ ，转速n，离心力 ； 滑阀下移，高压油路打开进入油动机 下方，其上方 压力较低，活塞上移， 带动回油阀 开大，回油量；
供油量，使n，Ne； MT2=Mf2新的平衡点D， nD稍高于nA 。
二、起动过程中的防喘
—若燃料控制不好，可导致压气机进入喘振工况； —转速较低，多级压气机容易发生喘振(首先第一级)。
防喘方法： （1）在压气机第一级加装可转导叶
通过减小叶片的安装角来减小通流面积 ，使喘振边界向 小流量方向移动。
（2）在压气机中间级放气
在压气机低压级后安装放气阀；起动时打开，减少压气机 高压级和涡轮的流量 ，而相应增加了低压级流量
一、燃气轮机的起动
特点 1 需要起动机 2 起动过程大致经过三个阶段
（1）冷态加速(0- n1) （2）热态暖机(n1 - n2 - n3) （3）热态加速(n3 - n4)
要求
1 起动时间越短越好 2 起动机功率尽量小些 3 起动过程要安全稳定 4 加热速度尽量快慢一致
加入负荷后, 加速条件
(NT Nn ) (NC Nm Ne ) 0