军舰动力装置概况——燃气轮机
军舰动力装置概况——燃气轮机美国FT-8舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制打算
FT-8燃气轮机由普拉特?惠特尼(P&W)公司的JT8D-219航空涡扇发动机派生。JT8D-219是JT8D系列中的最新型号，1985年开始投入使用。研制时充分利用了FT-4燃气轮机的成功体会，并移植了普拉特?惠特尼公司的PW2037和PW4000航空发动机的先进技术。在设计上突出了机组的高效率、高寿命和高可靠性。JT8D系列是一型成熟的航空发动机，20余年来已生产14000余台，并装在3000多架民航飞机上，如波音727、737、DC-9、MD-82等。累计运行了两亿八千五百万飞行小时，平均单台寿命超过1 8000h。
FT-8是1986年开始设计的。派生时将低压压气机改为8级，前两级用JTSD的风扇改成，第3级至第8级除对第3级压气机叶型作修改外，其他5级不变。进口导流叶片与前2级静子叶片可调。高压压气机共7级，7级高压压气机不变，重新设计了燃烧室和燃料系统。高、低压涡轮叶片加大了冷却，并设计了涡轮间隙操纵结构。动力涡轮4级，涡轮效率93．6％，燃气轮机总效率38．7％，是当代同等功率燃气轮机中最高的。
(二)系统组成和要紧性能
FT-8燃气轮机由进气道、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、排气装置和操纵系统等部套组成。
高压涡轮。单级轴流式。涡轮叶片和导向叶片为气冷，涡轮叶片材料为MAR-M-247，导向叶片为MAR-M-509，轮盘为In718。叶片涂层为N iCoCrAly。
低压涡轮。2级轴流式，第1级气冷。所有叶片材料皆为MAR-M-247，轮盘皆为Was-paloy。除第2级导向叶片涂层为PtAl外，其余叶片涂层皆为NiCoCrAly。
动力涡轮。4级轴流式，叶片材料除第3和第4级导向叶片为In7 18外，皆为In738。轮盘为Ing01。第1和第2级涡轮叶片及导向叶片涂层为PW A73铝硅，轴采纳PW All0铝涂层。
排气装置。材料为409不锈钢，结构形式为5个环状圆弧形导流片形成的扩压腔，将气流由轴向转至径向，然后由排气涡壳排出。
轴承。燃气发生器共有7个滚动轴承，动力涡轮的2个支点共用3个轴承支承起动机。空气轮机，也可选用液压马达。
操纵系统。Woodward公司的NECON 5000数控系统。
FF-8燃气轮机如图5．1-4所示。
FT-8舰用燃气轮机在大气温度270(2，考虑进排气缺失时的性能见表5．1-1。
表5．1-1 FT-8舰用燃气轮机在2706、有进、排气缺失时的性能要紧技术性能
最大
连续
输出功率／kw(hp)
热耗／(kJ／(kW?h)(kJ／(hP?h)))
油耗／(s／(kw?h)(s／(hp?h)))
热效率／％
空气流量／(kg／s)
压比
排气温度／℃
动力涡轮转速／(r／min)
尺寸(长x宽x高)／mm
重量／kg
24883．4(33855)
9333(6860)
217．7(160)
38．6
5791X 1829X 1829
7711
22653(30820)
9503．4(6985)
221．8(163) ．
37．9
79．4
18．7
443
3000
5791 X 1829X 1829
7711
FF-8三轴、轴流式舰用燃气轮机要紧由美国联合技术公司涡轮动力和船用系统分部(UnitedTechnologies，TurboPower&MarineSystems)研制。合作研制单位还有我国的成都发动机公司。据称，FT-8舰用燃气轮机已开始试制。外刊报道，"大凤凰世界城"号旅行船已选4台FT-8作动力。采纳联合循环，为该船供电、供汽。此船拟用于美国东海岸、墨西哥湾和加勒比海地区作旅行、会议、展览船。除舰用型外，还有发电型和机械传动型。发电型功率24800kW(用蒸馏油)和26130kW(用天然气)，动力涡轮转速300 0r／min和3600r／min；机械传动型功率25754．4kW(35040hp)和25357．5 kW(34500hp)，动力涡轮转速相应为3000r／min和5000r／min。
FY-8燃气轮机的发电型和机械传动型已开始批生产，并已卖出相当数量。
FT-8燃气轮机的燃气发生器均由美国涡轮动力和船用系统分部制造。而动力涡轮的制造则除了该厂外，还有德国的MANGHH公司。它进展了FT-8-30(FF-8A)的动力涡轮。此动力涡轮转速较高，约5000-5775 r/mi
n。此动力涡轮提供的功率为26000 kW，热效率39％，用作泵等的机械传动。
FF-8舰用型与发电型不同之处是舰用型提升了涡轮的进口温度和
功率。其他部分除箱装体、系统和输出轴有改变外，均与发电型相同。
日本是FF-8燃气轮机舰用型研制许可证得到最早的国家。它的舰船用FF-8是在FT-8燃气发生器的基础上，配上新设计的三级动力涡轮而成。日本FT-8舰用燃气轮机由三菱重工业公司研制，称为MFF-8，设计开始于1991年10月。由于采纳的转子较短，因此，不仅在整个工作范畴内振动较小，而且尺寸小、重量轻、效率高。日本研制的MFF-8舰船用燃气轮机在ISO条件下的额定功率为25423．7 kW(34590hp)，油耗221．5 g／kW?h(1 62．8 g／hp?h)，转速1000-5000r／min，排气温度467℃，箱装体尺寸88 00iTllnX2650llllnX26001llin，重量16t。
日本设计MFT-8舰船用燃气轮机曾经作过的部件试验如下：
①海上试验船"翱翔"号燃气轮机进气系统模块模型试验。
②排气系统模型试验。
③排气引射器性能和在箱装体内进行换气的模型试验。
④从燃气轮机进气口换装燃气发生器的模拟试验。
⑤轴承性能试验。
⑥燃气轮机转子高速旋转振动试验。
⑦操纵台等的电气元件的环境和系统试验。
"翱翔"号(TSL-A70)MFT-8燃气轮机于1993年夏制造完成，其后开始了历时三个月的工厂试验，实现了最大功率24255kW(33000hp)，额定功率20580kW(28000hp)。1994年初，两机装于"翱翔"号船，同年4月启动、联调和采集数据，7-12月进行海上试验。海上试验内容包括：
①在喷水推进装置负荷下启动、加速和减速。此项试验虽在工厂试验时用水力测功器作过，但负荷特性仍有微小差异，需在海上试验中进行过渡特性的确认和调整。海上试验表明，从惰转加速至额定转速仅需一分钟，用启动按钮启动仅需两分钟。停车后，自动进行五分钟的冷却，之后可随时再次启动。
②船体和发动机相互振动干扰试验。试验表明，发动机安装防振支架后，船体的低频摇摆对MFT-8舰船燃气轮机没有阻碍。
③进气系统在不同海况的过滤成效试验。试验表明，长度仅为实船长度一半的"翱翔"号货轮，在物资装载重为200t时，在暴风雨的恶劣天气和波涛汹涌的恶劣海况下，通过进气口的水滴分离器吸人进气系统的海水水雾大致相等，过滤成效专门好。
(三)技术特点分析及述评
FI-8舰用燃气轮机有如下特点：
①设计性能好
除低压压气机第1-3级静叶采纳可调叶片，极大地提升了喘振裕度外，还有下列设计特点：高、低压涡轮采纳了间隙操纵技术，提升了涡轮效率；高压涡轮轮盘采纳空气喷射进行冷却；叶型采纳三维设计，减少了流阻缺失；采纳液压和电调双重调剂系统，保证了调剂系统的正常工作和可靠性；采纳了先进的涂层和材料；叶片采纳了先进的冷却技术。
②修理性能好
FT-8采纳模块结构，共11件模块。因此，更换容易，可用较少时刻进行模块更换。FI-8还使用了孔探仪检测技术，各机匣上均开有检测口，在对部件不作分解的情形下，可对通流部分进行观看、照相，实现视情修理。
③能满足环境要求
现在有些国家已开始对舰艇动力的NO，排放物标准立法。FT-8的陆上装置，采纳了喷水技术，使排气符合不同用户对环境的要求。对舰用F T-8，如需操纵NO，排放，达到港口和海洋环境要求，采纳陆用Ft-8操纵NO。排放的方法，实现也是不难的。
④工作可靠性正在逐步提升
我国差不多采购了数台FT-8发电型，安装在深圳福田电厂和海南南山电厂。福田电厂的Ft-8发电型燃气轮机已于1992年3月正式并网发电，至1995年4月，已积存了14000h的运行体会，累计发电3亿度。三年的运行实践表明，FT-8在运行中暴露了大量故障，经常引起机组停机的故障
类型有20多种，而导致需要更换部件或整机的故障就有16次之多。其中燃气发生器更换了6次，动力涡轮更换了4次，轴承修理过4次。引起故障的缘故是多方面的，除了FT-8本身的咨询题外，尚有运行的工作环境的品质咨询题，如燃油、滑油、空气、水(如注水)的品质咨询题。但FT-8本身的可靠性正在逐步提升。日本的MFT-8舰船用燃气轮机在海试时也未见发觉更大咨询题的报道。因此，应该认为，FT-8仍旧是正在成熟的机组，按照大量工业Ft-8运行体会研制的舰用型机可望有较高的可靠性。
此外，FT-8燃气轮机由于具有单机功率大、重量轻、尺寸小、机动性好、系统简单、易于爱护、振动噪声小等突出优点，作为舰用也是可行的。
乌克兰ГТД-25000舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制打算
ПД-25000燃气轮机(见图5．1-5)是乌克兰目前正在研制的舰用大功率燃气轮机，又称Д-801或M-80燃气轮机，在前苏联第三代ГТД-15 000舰用燃气轮机基础上研制，实际上是将ГТД-15000燃气轮机的压气机加零级，将燃气初温提升到1250摄氏度而成的功率加大型。属前苏联或乌克兰的第四代舰用燃气轮机。
(二)系统组成和要紧性能
ПД-25000燃气轮机由低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮、动力涡轮、燃烧室等组成。
低压涡轮：轴流式，1级。
高压涡轮：轴流式，1级。
低压涡轮和高压涡轮采纳空气对流冷却。
动力涡轮：轴流式，4级，有可倒车和不可倒车两种型式。
燃烧室：罐式燃烧室，有火焰筒16个。
轴承：高压转子、低压转子和动力涡轮3个要紧转子由7个轴承支承。
ГТД-25000燃气轮机在国际标准条件下的额定特性：
功率(MW) 25000(39500hp)
效率(％) 37．5
空气流量(kz／s) 91
压比23．6
燃气初温(℃)
排气温度(℃)
动力涡轮转速(r／min)
机组重量(ks)
尺寸(带排气管，长X宽X高，mm)
设计寿命(h)
抗冲击能力
总寿命
14000
10000x 3860x 3400
垂向：41g，横向：15g，纵向：6g
60000h(第一次翻修寿命20000h)
(三)技术特点分析及述评
新进展机型，至今未投放市场装船使用，目前仍在试验台上作试验，在试验中曾显现过叶片断裂、涂层掉落等事故。
英国“斯贝”SMIA和SMlC舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制打算
20世纪60年代末期，英国海军发觉有必要研制一型11025kW(150 00hp)等级的高性能燃气轮机，来填补“太因”(Tyne，3925kW(5340hp))巡航机与“奥林普斯”(Olympus，20580kW(28000hp))加速机之间的功率缺挡。其用途是：或与“奥林普斯”组成COGOG联合装置；或与“太因”组成C OGOG和COGAG联合装置；或由两台至四台“斯贝”组成COGAG联合装置，使其在各种工况下都有较好的经济性能。
舰用“斯贝”的研制工作始于1972年8月，当时的国防部与罗?罗公司签订了设计研究合同。1974年开始舰用“斯贝”的可行性研究和方案
论证，从而拉开了全面研制的序幕。1975年提出设计任务书。1976年即完成燃气发生器和动力涡轮的设计。1977年春，英国政府正式和罗?罗公司签订了“斯贝”SMlA的研制合同。1978年，在新设计的低压压气机的台架试验的基础上，进行RB244(即MK-1903)燃气发生器的试运转(实际上是将新设计的低压压气机装在MK-1900工业“斯贝”燃气发生器上作180h的试验)。1979年完成了动力涡轮的修改设计和燃油系统及回流空气喷雾燃烧室(RAB)的试验。1980年进行了一台RB244燃气发生器500h耐久试验(包括舰用“斯贝”进展型燃气发生器的254h性能试验和按英国海军航行工况分配要求的规范所作的152h的耐久试验)。1981年开始在安斯提(Ansty)试验站做整台燃气轮机的3000h寿命试验。在此之前，还完成了动力涡轮的2 50h性能试验(包括振动和15％超速试验)。
据称，首台“斯贝”生产型机于1983年在国家燃气轮机研究院(N GTE)海军轮机试验站进行耐久试验。随后，另外两台生产型机组进行陆上联试，对传动装置进行考核。
值得提出的是：早在研制舰用型“斯贝”之前，罗?罗公司即已开始了工业型“斯贝”的研制。工业型“斯贝”的燃气发生器是MK-1900，其低压压气机由低压风扇顶切而成。工业“斯贝”的动力涡轮为Cooper R olls公司的RT-45。1976年，12月，该机组在加拿大输气干线上投入运行。工业型与舰用型尽管要求不同，但工业型改装的成功与工业“斯贝”的运行体会无疑对舰用“斯贝”的研制有专门大的借鉴作用。例如，针对工业型“斯贝”在运行中曾发生过的一些咨询题(如第1级高压压气机叶片由于关车时喘振产生的应力而破坏等)，在舰用“斯贝”研制中都采取了相应的措施，从而使改装工作进行得较为顺利。
英国舰用“斯贝”SMIA的研制周期长达12年，缘故不是技术性的，要紧是由于英国海军长期缺乏经费。同时，现有的“奥林普斯”加“太因”的全燃(气轮机)交替使用装置差不多上能满足海军需要，故对“斯贝”改装不十分急迫。
SMlA燃气轮机于1981年开始装备英国海军。第一试装的是22型“勇敢”号护卫舰。装舰方式COGOG。采纳这种装舰方式是为了提升燃油
经济性。包括此舰在内，有4X 2台SMlA用于4艘22-2型护卫舰；4X2
台SMlA用于22-3型护卫舰。1989年开始服役的早期的23型护卫舰也采纳SMlA作动力。
1981年，日本海上自卫队有3级舰艇也选用SMlA作动力。8艘“朝雾”级护卫舰各采纳4台SMlA，使用方式COGAG，总功率39690kW(540 00hp)；6艘2550t的“阿武隈”级护卫舰，各使用2台SMlA燃气轮机和2台2205 kW(3000hp)的三菱柴油机，使用方式CODOG；2艘5600t的“旗风”级驱逐舰使用2台“奥林普斯”TM3B为加速机，2台SMlA为巡航机，使用方式COGAG。
日本水面舰艇所用的“斯贝”燃气轮机均由罗?罗公司的合同生产厂日本川崎重工业公司提供。至1993年初，估量川崎重工业公司已交付约44台舰用“斯贝”燃气轮机。
1984年2月，荷兰政府订购了前后共8艘的“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰。此级舰以后增加至8艘。此级舰早期的舰选用2台SMlA作加速机，2台2940kW(4000hp)的Werk?spoor柴油机为巡航机，使用方式CODO G。后续舰采纳“斯贝”SMlC，现此级舰经改装已全部采纳“斯贝”SMlC。
1990年中期，英国海军宣布，以后其所有水面舰艇将采纳在SMlA 基础上提升功率的SMlC舰用燃气轮机。“勇敢”号护卫舰又首选作英海军装SMlC燃气轮机的第一艘舰，新订货的英国23型护卫舰的后续舰也使用SMlC燃气轮机。在23型护卫舰中，SMlA和SMlC燃气轮机均以CODLA G的形式使用，柴油机为4台Paxmanl2CM，5953．5 kW(8100hp)。电机是2台GEC电机，3000kW。
此外，SMlC还与LM-2500一起选作日本“村雨”级驱逐舰主机，每舰各2台SMlC和LM-2500。川崎重工业公司将按照合同许可证生产SM lC，但重要部件仍由罗?罗公司提供。“村雨”级驱逐舰共9艘，将在2002年全部建成。
“斯贝”SMlC舰用燃气轮机以后可能用于取换所有目前装SMlA 的舰艇，对这些舰艇作现代化改装。
“斯贝”舰用燃气轮机的进展资金由英国国防部提供。“斯贝”舰用燃气轮机的研制时刻表如下：
1957年8月开始航空“斯贝”发动机设计。
1972年12月开始研究“斯贝”航空发动机的舰用化改装。
1976年四季度完成“斯贝”SMlA舰用燃气轮机的设计。
1981年英国防部和日本海上自卫队开始订购“斯贝”SMlA舰用燃气轮机。
1983年四季度首台生产型SMlA舰用燃气轮机交付使用。
1985年11月签订研制“斯贝”中间冷却回热型的合同。
1987年9月完成“斯贝”SMlC燃气发生器的首次运行。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机在1993年往常已生产82台，1994-2003年按照余下的英国23型护卫舰和荷兰“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰，以及日本9艘“村雨”级驱逐舰的服役日期估量还将生产45台。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机的研制由英国国防部主持，研制合同由罗?罗公司工业和船用分部执行。合同生产厂家有日本的川崎重工业公司的工业燃气轮机分部。
“斯贝”SMlA和SMIC舰用燃气轮机每台价格为325万-350万美元(1994年)。
(二)系统组成和要紧性能
舰用SMlA和SMlC燃气轮机是三轴轴流式燃气轮机，由英国航空“斯贝”燃气轮机(TF41?A-2)改装而成。由进气口、压气机、燃烧室、涡轮和附属设备等组成。各部套具有如下特点：
进气口。在SMlA和SMlC燃气轮机的前面，装有环形空气进气室，防冰使用压气机的抽气。
压气机。低压压气机共5级，转子动叶使用钛合金，静叶使用12％铬钢，第1级和第2级轮盘使用钛合金，第3级至第5级轮盘使用12％铬钢，机匣由铝合金制成。高压压气机共11级。第1级至第8级转子动叶使用钛合金，第9级至第11级转子动叶使用12％铬钢，静叶和第1级至第1 0级轮盘使用12％铬钢，第11级轮盘使用In901。
燃烧室。燃烧室为环罐型燃烧室，每个燃烧室在喷燃器头上都有适于多种燃油的喷嘴。机匣为12％铬钢。火焰筒由Nimonic制成。
轴承。SMlA和SMlC的轴承使用该公司专有的“压膜”技术，将高压油用于轴承外座
最低限度。
附属设备。“斯贝”SMlA和SMlC的附属设备包括伍德沃德公司的电调速器、燃油计量系统和启动用空气启动马达。此外，还有自成体系的独立的燃气发生器滑油系统、冷却器和过滤器。
SMIA和SMlC箱装体模块包括燃气发生器、隔声箱体、进气叶栅弯管、辅助系统、电源接头和防火系统。所有这些都安装在装配好的钢制底板上。它还有自己的机旁操纵台，能够连接到舰的集控中心的可任意选择的遥控系统。此箱装体可完全隔热隔音，内有独立的通风系统，还能够防核战、防生物战和防化学战的污染。它还能抗冲击。
SMIA和SMlC舰用燃气轮机具有如下表5．1-4所列性能(无进、排气缺失。大气压力101．3kPa，燃油低热值43125kJ／kg，无抽气时)
SMlA
$MIC
进气温度／℃
最大额定功率／kw(hp)
油耗／(g／(kW?h)(g／(hp?h)))
热效率／％
动力涡轮转速／(r／min)
低压压气机转速／(r／min)
进气空气流量／(kg／s)
排气流量／(kg／s)
燃烧室燃气出口温度／℃
动力涡轮进口温度／℃
排气温度／℃
压比
外形尺寸(长x宽x高)／mm 干重／kg
15
12744．9(17340)
239．5(176)
34．8
5220
7550
57．5
58．3
1043
610
405
19
7502X22
250
15
17992．8(24480)
227，2 (167)
36．8
5500
8093
65
66．2
1220
710
457
22
86X 3077
693
“斯贝”舰用燃气轮机有几种变型，SMlA是舰用“斯贝”燃气轮机的差不多型号，SMlC是SMlA提升功率的型号，它使用了“泰”(Tay)
航空发动机的最新技术。研制SMlC是因为专门多国家需要比SMlA更大功率的燃气轮机。SMlC的研制工作始于1989年，目标功率为18MW(24480h p)。．
把SMlA燃气轮机的功率提升到18MW(24480hp)的原则是：
①在SMlA舰用燃气轮机的基础上进展。
②最大循环温度不超过罗?罗公司现有航空发动机的温度。
③力争和现有的SMlA零件最大限度地通用。
④需要重新设计的部分应尽可能地减少费用。
⑤功率提升应从增加质量流量和提升最大循环温度人手，力争少做改动。
⑥在额定功率时寿命应不低于SMlA的寿命，而在低于额定功率时，寿命和可靠性应有较大的延长和提升。
SMlC较SMlA的改进是：
①低压压气机重新设计，增加空气流量。SMlC燃气轮机较SMlA 通过低压压气机的空气流量增加了约15％。因此，现有的低压压气机的5级叶片要重新设计。现右的高压压气机增加流量后能够不做改动。
②SMlC燃烧室有所改进，增加了燃油量。由于燃油量增加，使用厂更大容量的用于“奥林普斯”的燃油泵。燃烧室的冷却状况也有改进。
③高压涡轮重新设计，包括叶片采纳新叶型，并换用新材料和先进的冷却方式。
④低压涡轮稍有改动。排气装置将使用新材料和新的冷却方式。
⑤重新设计动力涡轮以使功率达18MW(24480hp)。还要使用新材料，改善冷却和轮缘密封。动力涡轮机匣将首次使用冷却空气进行冷却。
⑥操纵系统与SMlA保持相同，设计思想不变。附属设备差不多不变。模块式的消防系统的灭火剂将用BTM代替溴氧二氟代甲烷。
SMlC燃气轮机在研制终止后进行的试验有：
①200h性能试验，包括加速(不能显现任何燃烧咨询题)、减速(不能熄火；检查操纵系统；测定压力、温度)试验。
②300h工况循环耐久试验。按舰艇的航行工况时刻分配表来模拟。
③100h整机试验。检查燃气发生器、箱体表面温度、紧急停车等。
④200h工况循环耐久试验。检验此台燃气轮机的质量。
图5．1?10为“斯贝”SMlC舰用燃气轮机示意图。
“斯贝”SMICR是“斯贝”舰用燃气轮机的中间冷却回热型，早期以SMlA为核心机进行研制(由罗?罗公司、阿利森公司(Allison)和寇赖特公司(Garrett)合作研制)。1983年，SMlC研制完成后，SMICR即在舰用“斯贝”SMlC的基础上研制。选择SMlC作为“斯贝”中间冷却回热燃气轮机的母型是因为：
①其燃气发生器是双轴。
②高、低压压气机的功的分配专门适合中间冷却，低压为30％，高压为70％。
③燃烧室为环管型。加装回热器后，火焰筒可容易地隔开一个位置，使高压压气机的空气能顺利地引入回热器。
④可使功率增加约25％，油耗按照不同的工况分别降低20％～4 0％。
SMICR中间冷却回热燃气轮机的性能如下：
功率(kW(hp)) 21991．2(29920)
油耗(g／kW?h(g／hp?h))
21991．2kW(29920hp)时194．6(143)
19992kW(27200hp)时200．0(147)
15993．6kW(21760hp)时197．3(145)
13994．4kW(19040hp)时195．9(144)
1999，2kW(2720hp)时285．7(210)
效率(％) 43．2
压比15
燃烧室燃气出口温度(℃) 1227
排气温度(℃) 322
动力涡轮转速(r／min) 5200
外形尺寸(长X宽X高，mm) 8450x4000x6700
重量(包括中冷器和回热器，kg) 36000
图5．1-11为“斯贝”SMICR与简单循环SMlC燃气发生器的比较。
“斯贝”SMICR具有如下特点：
①由于由SMlC移植，因此，“斯贝”SMICR燃气轮机的大部分零件和箱装体的安装特性均与SMlC差不多相同。安装位置也与SMlC类似。
②由于SMICR比SMlC长，因此SMICR采纳径向进气管，而不是像SMlC那样，采纳百叶窗进气管。
③中间冷却器采纳复式热交换器，冷却介质用海水。
④为减少管路的长度和体积，回热器直截了当安装在燃气发生器的进、排气口上。回热器由两个完全相同的工业鳍板热交换器组成，核心较小，能从排气管中拆卸取下。排气水平通过热交换器，依靠一根进气集管的百叶窗弯管，使气流在越过基体表面时分布平均，从而没有增加箱装体的长度。
⑤对回热器安装作了专门考虑。
安装回热器曾遇到下列咨询题：
a．支承咨询题。回热器和整个发动机系统应当全部一起支承在机座上，依旧回热器应当单独支承在较上面的甲板上?
b．如果回热器单独支承，应解决空气侧和燃气侧的接口管路带来的所有相对运动咨询题。
c．回热器单独支承时的抗冲击咨询题要认真考虑。因为由此而带来的抗冲击咨询题甚至会阻碍回热器核心本身的抗冲击特性。
d．回热器冷、热部分的相对膨胀有密封和定位咨询题。
为解决上述咨询题，回热器的安装演变如图5．1-12。图中“A”，为最初设计的安装结构；“B”，回热器采纳一个核心，直截了当安装在排气管上。这种方法能极大地减少重量，但回热器核心的支承有抗冲击咨询题；“C”，将回热器对中，回热器垂直支承在上甲板上。这种方法能专门好地支承核心，但需解决空气侧和燃气侧的接口管路因相对运动而带来的咨询题；“D”，为最后采纳的方案。将各个回热器分别紧密地连结到排气管。这种方法能专门好地操纵所有接口，整个重量能支承在基架上。“A”至“D”的比尺均相同。由图5．1-12可知，最后选定的回热器的支承方案在尺寸上也是最小的。
还有一型称为1220-B2的“斯贝”舰用中间冷却回热燃气轮机。这型中间冷却回热燃气轮机的核心机是在SMlC与航空发动机“泰”的基础上吸取了航空发动机BB211先进技术而形成。在巡航工况时经济性高。
“斯贝”1220-B2中间冷却回热燃气轮机的性能：
功率(kW(hp)) 19404(26400)
热效率／％41．5
“斯贝”1220-B2中冷回热燃气轮机以后演变为WR-21舰用中冷回热燃气轮机。
“斯贝”舰用燃气轮机，除了以上提到的SMl系列的SMlA和SMl C，以及在SMlC的基础上研制的中间冷却回热型外，还有SM2和SM3两个系列。SM2和SM3系列是“斯贝”的轻重量型，可用于比较小的轻型护卫舰、导弹艇和表面效应艇。SM2包括装在共同底板上的“斯贝”燃气发生器和动力涡轮，然而没有与之结为一体的隔音箱装体和空气进气装置。S M3较SM2更轻。其燃气发生器和动力涡轮之间为刚性连接。支承采纳三点，直截了当装在艇体结构上。SM3专门适合于在小型艇、小水线面双体船、水翼艇和表面效应艇上使用。但SM2和SM3两型“斯贝”燃气轮机至今还没有订货。
SMlA与SM2A和SM3A的差异如下表5．1-5所列。
型号
燃气发生器
动力涡轮
公共抗冲击底座
箱装体
进气弯管
进排气膨胀接头
外形尺寸
干重
抗冲击／g
／mmX／mmX／mm (长x宽x高)
／kg
垂直
向上
垂直
向下
横向
纵向
SMlA
相同
相同
有
有
有
有
7502X2286X 3390 25460
40
25
24
6
SM2A
相同
相同
有
6096X2286X2794
15960
20
6
6
SM3A
相同
相同
6620x2060X2352
8300
12
3
6
(三)技术特点分析及述评
SMlA和SMlC舰用燃气轮机具有如下特点：
①母型机TF-41?A-2(RBl68-66)从10多种航空发动机中选出，比较合适。此母型机的起飞推力为66．64kN，总流量为119kg/s，函道比0．77，
内函流量67．2kg／s，燃气初温1424K，总压比21．4，高压压气机11级，中压压气机2级，风扇3级。由于核心机流量较大，因此，在改装为舰用后，在同一功率下其燃气初温可低40-60~C。另外，由于TF-41-A-2专为美国海军A7E“海盗”Ⅱ歼击机设计，有关部件都已考虑了抗腐蚀要求，因此，极适于舰用化改装。
②在燃气初温选择、动力涡轮设计、材料选用等方面都考虑了抗腐蚀和长寿命等因素，并采取了相应的措施。
③在低压压气机和动力涡轮的气动设计方面，采取了各种提升效率的措施。
④燃烧室采纳了RAB回流空气喷雾燃烧室，保证了在各工况下柴油都能完全燃烧。
⑤采取了提升机组抗冲击性能的措施，例如燃气发生器的前支承采纳单侧支承，动力涡轮后支承采纳轮辐式结构等。
⑥操纵系统采纳全功能模拟电子操纵器取代航空“斯贝”发动机的液压机械调剂器。与以往惯用的液压机械系统相比，电子操纵系统具有精确、灵敏、参数综合运算和调整方便、故障率低、爱护修理简单等优点。
SMlA和SMlC是英国比较成功的第二代舰用燃气轮机。由于其性能优良，功率适当，可靠性高，因此，在西方世界中，是仅次于LM-2500的使用得最多的新一代燃气轮机，专门是SMlC，今后可能使用得更加广泛。
中国的燃气轮机有重大突破，能够做中型航母的动力。
R0110重型燃气轮机是“十五”期间863重大专项，“官产学研”联合模式进展。项目预算5亿。清晨与606所、清华大学、中科院工程热物理研究所、上海交通大学等单位组成设计研制项目联合体，借鉴国外技术，引进国外智力。R0110预期输出功率114500KW（150000马力，排水量接近1万吨的日本金刚级驱逐舰的总功率才100000马力），热效率36%。在RO110母型机基础上，能够实现60MW、160MW与200MW以上系列燃机。R0110舰用型号论证工作差不多开展，能够作为中
型常规航空母舰的主动力。
R0110是我国自主研制的第一台重型燃气轮机，它的研制成功预示着我国将成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。这关于提升我国的综合国力具有主动推动作用。
国产的没有能够上舰的燃气轮机，目前要紧靠进口乌克兰的产品应急。
燃气轮机简介
我国工业燃气轮机的现状与前景 一、世界工业燃气轮机的发展趋势 1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状 自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。 由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。 80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。 90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。 这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。 目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%～30%工况下，热效率下降很少，可保持在41%。现正在开发功率大于40MW，涡轮前温度为1427℃～1480℃，简单循环热效率达45℃～50℃的轻型燃气轮机。微型燃气轮机作为分布式电源也取得显着进展。 近20余年来，洁净燃煤发电技术已取得重要进展，最有希望的两种解决途径为：整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床联合循环（PFBC），燃气轮机均是其中的关键设备。至今，全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂，还有一批IGCC电厂正在筹建之中，IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。PFBC电站已投运5座，成功地
船舶动力装置的基本类型及其特点
船舶动力装置的基本类型及其特点近代舰船上动力装置的型式按主推进装置发动机的类型来分，有柴油机装置、蒸汽轮机装置、燃气轮机装置、联合装置和原子能装置。 一、柴油机动力装置 柴油机动力装置常根据主机功率传递方式的不同，分为直接传动螺旋桨、通过离合器- 减速齿轮机组驱动桨的间接传动和通过发动机、电动机-驱动桨的电力传动，以及不采用桨的喷水推进装置等几种型式。 柴油机的动力装置有如下几个方面的优点: (1)有较高的经济性。它的油耗率(kg/(Kw*H))比蒸汽、燃气动力装置低得多，高速柴油机油耗率为0.21~0.245，中速(300~800r/min)机为0.166~0.190;低速(300r/min以下)机为0.160～0.176，一般蒸汽轮机装置油耗率要0.245~0.47。燃气轮机装置油耗率则更大，为0.27~0.47(kg/(Kw*H))。 这一优点使柴油机的续航力大大提高，换句话说，一定续航力所需之燃油储带量较少，从而使营运排水量相应增加。 (2)质量轻。柴油机动力装置中除主机和传动组外，不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道，所以辅助机械和设备相应较少，布置简单，因此单位质量指标较小。
(3)有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速。一般正常启动到全负荷只需10~30 min，紧急时仅需3~10 min。虽然比燃气轮机差些，但它不需像燃气轮机装置那样一套复杂的启动和倒车设备。柴油机装置停车只需2~5 min，主机本身停车只要几秒钟即可。 柴油机装置存在如下几个缺点: (1)由于柴油机的尺寸和质量按功率比例增长快，因此单机组功率受到限制，低速柴 443油机也达6* Kw左右，中速机2*Kw左右，而高速机仅在8* K或更小，这101010 45就限制了它在大功率船上使用的可能性，大功率舰艇常希望有3* ~3* Kw，故其无1010法胜任。 (2)柴油机工作中的噪声、振动较大。 (3)中高速柴油机的运动部件磨损较厉害，高速强载柴油机的整机寿命仅1~5 kh。 (4)柴油机在低转速时稳定性差，因此不能有较小的最低稳定转速，影响船舶的低速航行性能，另外，柴油机的过载能力也差，在超负荷10%时，一般仅能运行1h。 二、蒸汽轮机动力装置 蒸汽轮机以锅炉产生的蒸汽为工质通过齿轮箱减速机组传递功率到螺旋桨，也有采用蒸汽轮机发电，使用电力推进方式。 蒸汽轮机动力装置有如下几个主要的优点: (1)由于汽轮机工作过程的连续性，有利于采用高速工质和高转速工作轮，因此单机
燃气轮机在船舶动力方面的应用
燃气轮机在船用动力方面的应用与发展 邵高鹏 （清华大学汽车系，北京 100084） 摘要：介绍船用燃气轮机的工作原理和特点，对比燃气轮机和内燃机性能的优缺点，总结燃气轮机应用于船用动力的现状和未来的发展方向。 关键词：船用燃气轮机；原理；应用；发展方向； 1．引言 燃气轮机动力装置在50年代开始用于船舶，在此之前，水面舰艇都已蒸汽轮机和内燃机作为其动力装置，大型舰船以蒸汽轮机为其主要的动力装置，蒸汽轮机的优势在于技术相对简单，制造相对容易，但是其同样存在油耗大，占用空间大等等劣势，而柴油机的单机功率有限，必须采用多机并用。并且由于燃气轮机汽固有的一些优点，使得它逐渐向柴油机动力在船舶动力上的统治地位发起了挑战。最初的燃气轮机还只能应用与军用舰艇，但是随着燃气轮机技术的发展，燃气轮机在商船上也逐步得到了推广。 2．船用燃气轮机的工作原理 船用内燃机的循环模式可以分为简单开式循环，其工作过程同内燃机类似，也可以分为吸气、压缩、做功及排气四个工作行程，但是与内燃机又有很大的不同，下图中是一种燃气轮机的结构示意图。 轴流压气机的转子高速回转，在压气机的进口处产生吸力，将新鲜空气吸入压气机，对应着吸气的过程。空气在轴流压气机中增压，压力和温度都有升高，空气继续流动经过扩压器，减速增压进入燃烧室中，此时的空气温度和压力都较高，比容很小，这就实现了空气的压缩过程。在空气进入燃烧室的同时，燃油同时喷入与空气混合形成可燃混合气，点燃后迅速燃烧，温度继续升高，而压力变化不大（由于流动损失的存在）；高温高压的燃气，经过涡轮的静叶的导向之后冲击涡轮的动叶叶片，推动叶片使涡轮转子高速转动而产生转矩。涡轮常分为两级，第一级涡轮（高压涡轮）上产生的转矩用于驱动与之联动的压气机，第二级涡轮（动力涡轮）上产生的转矩经过传动轴和减速箱输出，这就是燃气轮机的燃烧和做工过
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大型天然气燃气轮机机型选择 1.E级燃机与F级燃机的比较 由于E级燃气轮机的燃气初温（1105℃）较低，自身效率要比F级燃气轮机低4个百分点。E级燃气轮机的排气温度仅540℃，蒸汽循环不能再热，只能采用双压循环；而F 级燃气轮机排烟温度高达576℃，蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环。因而E级联合循环的效率要比F级低6个百分点。 SIEMENS公司E级和F级机组技术性能比较表 燃机型号V94.2 V94.3A 燃气初温（℃）一级动叶进口1105 一级动叶进口1320 燃机效率（％）34.4 38.7 排气温度（℃）540 576 蒸汽系统双压无再热三压有再热 联合循环效率（％）51.7 57.4 另外由于E级机组容量较小，需要2+1（两台燃机带一台汽机）组成的联合循环，容量才能达到1台F级机组的容量。因而设备增多（2台燃机、1台汽机、3台发电机、3台主变压器、3条电气出线、3套润滑油系统、3套辅机）、系统复杂（汽水系统需要母管制）、厂房和占地较大。E级联合循环机组单位容量的投资比F级联合循环机组的大。 经过多方面的技术和经济比较，我们得出结论：在天然气价格逐年增高的趋势下，建设大型联合循环电厂，不宜选用E级燃气轮机作为基本机型，而大功率、高效率的F级燃气轮机才是联合循环电厂的首选机型。 在中国，2005年以来，与西气东输及LNG（液化天然气）输入工程相配套，我们共
建设了48套F级联合循环机组。 2.F级燃机及联合循环的性能 通过“以市场换技术”，中国已形成了哈尔滨动力集团-GE公司（美国通用电器）、上海电气集团-SIEMENS公司（西门子）、和东方电气集团-三菱公司（MITSUBISHI）三家大型燃气轮机制造集团。每个厂家栏目下左侧的产品是在中国已生产投运的产品，每个厂家栏目下右侧的产品为改进型产品。 表1 F级燃气轮机的技术性能 公司哈动力-GE 上海电气-SIEMENS 东方电气-三菱 燃机型号9FA 9FB V94.3A SGT5-40 00F（2） V94.3A SGT5-40 00F（4） M701F3 M701F4 净功率（MW）256 282.3 271 287 270 312 净热耗 （Kj/Kwh） 9757 9620 9302 9424 净效率（％）36.9 37.4 38.9 39.5 38.2 39.3 压气机级数18 18 15 15 17 17 压比15.4 18.5 16.9 16.9 17 18 燃烧室型式环管型环管型环形环形分管环状分管环状 燃烧器型式/数量DLN2.0+ /18 DLN2.6+ 混合型 DLN/24 混合型 DLN/24 干式低 NOx 干式低 NOx
船舶动力装置的发展与未来
船舶动力装置的发展与未来 吴振颖2010034211 船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。随后，船舶又经过了蒸汽机船、装有螺旋桨推进器的蒸汽机船、柴油机船、汽油机船、燃气轮机以及至现在的新能源船舶，如利用核能、风能、太阳能等作为发动装置的船舶。现在又出现了联合动力装置船机，随着时代的发展、船舶工业的发展和日趋壮大、石油产业的发展方向也日渐明了、主要能源的利用及新能源的开发，船舶发动装置在不断的更新和改进之中。 1807年，美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号，时速约为8公里/小时；1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世，主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。1868年，中国第一艘载重600吨、功率为288千瓦的蒸汽机兵船“惠吉”号建造成功。1894年，英国的帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机，安装在快艇“透平尼亚”号上，在泰晤士河上试航成功，航速超过了60公里。而早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的。后约在1910年，出现了齿轮减速、电力传动减速和液力传动减速装置。在这以后，船舶汽轮机都开始采用了减速传动方式。1902～1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船；1903年，俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水。20世纪中叶，柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置。英国在1947年，首先将航空用的燃气轮机改型，然后安装在海岸快艇“加特利克”号上，以代替原来的汽油机，其主机功率为1837千瓦，转速为3600转/分，经齿轮减速箱和轴系驱动螺旋桨。这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦，远比其他装置轻巧。60年代先后，又出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合动力装置的大、中型水面军舰。当代海军力量较强的国家，在大、中型船舰中，除功率很大的采用汽轮机动力装置外，几乎都采用燃气轮机动力装置。在民用船舶中，燃气轮机因效率比柴油机低，用得很少。原子能的发现和利用又为船舶动力开辟了一个新的途径。1954年，美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水，功率为11025千瓦，航速33公里；1959年，前苏联建成了核动力破冰船“列宁”号，功率为32340千瓦；同年，美国核动力商船“萨瓦纳”号下水，功率为14700千瓦。现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机，主要用在潜艇和航空母舰上，而在民用船舶中，由于经济上的原因没有得到发展。70～80年代，为了节约能源，有些国家吸收机帆船的优点，研制一种以机为主、以帆助航的船舶。用电子计算机进行联合控制，日本建造的“新爱德丸”号便是这种节能船的代表。 船舶现在正由单型动力装置向联合动力装置发展，由利用旧单一能源向利用新多能源方向发展。一般联合动力装置是指不同的动力系统联合，用两台柴油机或两台燃气轮机严格地说都不是联合动力装置。目前最常见的联合动力装置是柴油机+燃气轮机，这种动力装置在中小型水面舰艇上应用很广泛，因为这种联合动力装置容易实现并车而且并车后的性能非常稳定，而且从单独由柴油机驱动到单独由燃气轮机驱动也比较容易。还有就是蒸汽轮机和燃气轮机结合的方式，这在大型水面舰艇上应用很广泛，因为蒸汽轮机单机功率很大，但机动性差，而燃气轮机机动性强,但燃油系统复杂，两者结合起来正好发挥各自的优势。但蒸汽轮机和燃气轮机的动力系统都过于复杂，且两者的燃料完全不能共享。所以现在一般都用大功率的柴油机(常常是低速机)来代替燃气轮机。还有一种比较常见的就是电动机和柴油机的结合方式，这种方式在潜艇中应用较广泛。但电动机在水下维持时间短，且功率过小导致潜艇机动性能过差，特别是对现代的大型潜艇，这个问题非常严重。 尽管如此现在的一般联合动力装置依然存在很多问题，如果船舶动力装置以如此的速度发展，在不久的将来会有新型动力装置产生。下面我所说的几种传动装置是个人认为民用和
军舰动力装置概况——燃气轮机
军舰动力装置概况——燃气轮机美国FT-8舰用燃气轮机 (一)研制背景和研制打算 FT-8燃气轮机由普拉特?惠特尼(P&W)公司的JT8D-219航空涡扇发动机派生。JT8D-219是JT8D系列中的最新型号，1985年开始投入使用。研制时充分利用了FT-4燃气轮机的成功体会，并移植了普拉特?惠特尼公司的PW2037和PW4000航空发动机的先进技术。在设计上突出了机组的高效率、高寿命和高可靠性。JT8D系列是一型成熟的航空发动机，20余年来已生产14000余台，并装在3000多架民航飞机上，如波音727、737、DC-9、MD-82等。累计运行了两亿八千五百万飞行小时，平均单台寿命超过1 8000h。 FT-8是1986年开始设计的。派生时将低压压气机改为8级，前两级用JTSD的风扇改成，第3级至第8级除对第3级压气机叶型作修改外，其他5级不变。进口导流叶片与前2级静子叶片可调。高压压气机共7级，7级高压压气机不变，重新设计了燃烧室和燃料系统。高、低压涡轮叶片加大了冷却，并设计了涡轮间隙操纵结构。动力涡轮4级，涡轮效率93．6％，燃气轮机总效率38．7％，是当代同等功率燃气轮机中最高的。 (二)系统组成和要紧性能 FT-8燃气轮机由进气道、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、排气装置和操纵系统等部套组成。 高压涡轮。单级轴流式。涡轮叶片和导向叶片为气冷，涡轮叶片材料为MAR-M-247，导向叶片为MAR-M-509，轮盘为In718。叶片涂层为N iCoCrAly。 低压涡轮。2级轴流式，第1级气冷。所有叶片材料皆为MAR-M-247，轮盘皆为Was-paloy。除第2级导向叶片涂层为PtAl外，其余叶片涂层皆为NiCoCrAly。 动力涡轮。4级轴流式，叶片材料除第3和第4级导向叶片为In7 18外，皆为In738。轮盘为Ing01。第1和第2级涡轮叶片及导向叶片涂层为PW A73铝硅，轴采纳PW All0铝涂层。
国内外燃气轮机发电技术的进展与前景
国内外燃气轮机发电技术的进展与前景 1前言 随着社会生产力水平的不断提高和经济的迅速增长，对于能源的需求也在快速增长。目前，世界火电站汽轮机长期占统治地位的局面已开始动摇，“大型电站以联合机组为主，中、小型机组以热电并供居多”已是许多工业发达国家电站发展的主要格局。燃气轮机具有极强的适配性，能够作为多种发电模式，以成为当今世界发电的主要形式之一，由于该装置，特别是联合循环发电装置具有效率高、机动性好，不仅可以作为电网的调峰机组，且更多地用于电网的基本负荷发电，又能满足日益严格的环保要求，其地位将得到巩固和加强。 我国自改革开放以来，随着电力工业的迅猛发展和电网峰谷差的日趋增大，燃气轮机发电得到重视和发展。近几年已相继兴建了一批具有80年代国际先进水平的机组，在缓解电力紧缺的同时，有效地发挥了其增强电网调峰能力的作用。跨入21世纪，随着科技发展、能源政策的调整，如何高效、洁净利用化石能源已成为电力领 域的突出问题。燃气—蒸汽联合循环发电越来越受到国家有关方面的重视，必将得到进一步的快速发展。 2 国际燃气轮机发电技术
燃气轮机是从20世纪50年代开始逐渐登上发电工业舞台的，由于当时机组的单机容量小、热效率低而在电力系统中只能作为紧急备用电源和调峰机组。60年代加深了对电网中必须配备一定数量的燃气轮发电机组的认识，从安全和调峰的目的出发，燃气轮发电机组在电网中的比例达到8％～12％。从80年代以后由于燃气轮机的功率和热效率均得到很大程度的提高，特别是燃气—蒸汽联合循环机型成熟，再加上世界范围内天然气资源进一步开发，燃气轮机及其联合循环在世界电力系统中的地位发生了明显变化，它们不仅仅可以用作紧急备用电源和调峰负荷机组，还能带基本负荷和中间负荷。美国在1990～2000年期间新增长的发电容量为1．13亿kW，其中燃气轮机电站和蒸汽轮机电站的容量分别为44％，第一次出现了朗肯循环和布莱顿循环平分秋色的局面，在德国前者则占2／3左右，由此可见在世界范围内燃气轮机及其联合循环已成为火电发展的主要方向。 近几年来，世界燃气轮机工业取得相当的成就和飞速的发展，几家著名的公司GE、ABB、Siemens、西屋等均与航空发动机设计、研究、制造厂彼此联营，保证及时地把航空发动机领域内的先进技术用来武装重型燃气轮机，以确保技术的先进性。如压气机已采用“可控扩压”的概念进行设计，把单轴压气机的压缩比提高到了24～30的水平，透平叶片采用了航空机组的先进冷却结构和定向结晶制造工艺，使透平前的燃气温度提高到了1300℃的水平，由此明显地提高了机组的输出功率和热效率。如GE公司的9FA、Siemens的V94．3A等典型机组的燃机单循环功率为266MW，燃气初温为1270～1300℃，压缩比为16，
燃气轮机产品及技术发展介绍 88分
燃气轮机产品及技术发展介绍 1.以下不属于燃烧技术领域的是： （3.0分） A.低排放 B.燃料适应性 C.热声分析 D.喘振分析 我的答案：D√答对 2.不属于燃气轮机长期服务的工作是：（ 3.0分） A.无损检测 B.叶片修换 C.寿命延长 D.性能试验 我的答案：D√答对 3.以下不属于透平叶片冷却方式的是：（3.0分） A.气膜冷却 B.蒸发冷却 C.冲击冷却 D.对流冷却 我的答案：B√答对
4.以下不属于中心拉杆转子的结构是：（3.0分） A.轮盘 B.中心拉杆 C.周向拉杆 D.赫兹齿 我的答案：C√答对 5.将空气进行压缩的燃气轮机部件是：（3.0分） A.燃烧室 B.透平 C.压气机 D.支撑 我的答案：C√答对 6.AE94.3A燃气轮机的单机功率是：（3.0分） A.943MW B.368MW C.325MW D.78MW 我的答案：C√答对 7.上海电气燃机总装车间投产年份是：（3.0分） A.1983年
B.2003年 C.2015年 D.2005年 我的答案：D√答对 8.用于对燃气轮机入口空气进行过滤的辅助系统是：（3.0分） A.气动模块 B.进气系统 C.排气系统 D.燃料系统 我的答案：B√答对 9.目前上海电气的主要燃气轮机合作伙伴是：（3.0分） A.安萨尔多 B.西门子 C.通用电气 D.西屋 我的答案：A√答对 10.属于二次空气冷却系统的主要功能的是：（3.0分） A.冷却透平叶片 B.冷却压气机叶片 C.提高压气机流量
D.提高燃烧温度 我的答案：A√答对 1.以下属于透平叶片的材料的是：（4.0分）） A.镍基合金 B.球墨铸铁 C.钴基合金 D.不锈钢 我的答案：ABD×答错 2.属于轴系动力学分析的内容有：（4.0分）） A.横振分析 B.扭振分析 C.燃烧调整 D.熔模铸造 我的答案：AB√答对 3.属于联合循环热力优化手段的有：（ 4.0分）） A.进气冷却 B.抽汽配置 C.控制保护 D.余热利用 我的答案：ABCD×答错
船舶动力系统发展史
2010．6·船舶物资与市场 一、技术发展趋势 船舶在经历了漫长的以人力、风力作为航行动力的阶段后，直到200年前才进入以机械能作为航行动力的阶段。船舶的机械推进随着蒸汽机、蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机的发明及实船应用，先后出现了由多种原动机做动力的推进方式。蒸汽机在19世纪初至20世纪初是世界航运船舶最重要的原动机，之后，逐渐被蒸汽 轮机、柴油机所取代。目前，世界上各类船舶的动力系统主要有以下四种推进方式： 1.蒸汽轮机推进系统—— —取代往复式蒸汽机，又被柴油机所取代，目前主要在LNG 船和核动力军船上应用 蒸汽轮机，又称汽轮机、蒸汽透平发动机或蒸汽涡轮发动机，是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械。由于其热效率和功率重量比比往复式蒸汽机有很大改进，发明后逐渐在军船和商船上取代了往复式蒸汽机。20世纪上半叶横跨大西洋往返于欧洲和北美的高速定期班轮多是采用蒸汽轮机作动力。20世纪60年代后，蒸汽轮机又逐渐被热效率更高的柴油机所取代。蒸汽轮机推进系统，主要由蒸汽轮机、主锅炉、凝汽器、齿轮减速器、联轴节、齿轮箱、轴系、螺旋桨等设备组成，其特点是单机功率大，工作可靠，振动和噪声小，维修费用低，可燃用廉价劣质燃料，但是，其热效率较柴油机装置低，且设备多。 目前，蒸汽轮机推进系统主要是在LNG 船和核动力军船上应用。在现有LNG 船队中蒸汽轮机推进装置仍占主导地位，艘数占比达83%、舱容占比达76%。LNG 船使用蒸汽轮机推进有其 特殊的原因：在LNG 船上，液化气装在隔热舱中运输，仍不可避 免地有部分液化气蒸发，而将这部分天然气重新液化的费用很 高，因此，较经济、 安全的方式是用作锅炉燃料，由锅炉产生的高压蒸汽推进汽轮机。值得注意的是，由于蒸气轮机推进系统自身的不足和其他类型推进系统的竞争，在近年完工交付的LNG 船中已出现了新型双燃料柴-电推进装置和低速柴油机作动力，特别是在LNG 船手持订单中，采用蒸汽轮机作动力的LNG 船艘数占比仅为29%、舱容占比仅为25%；而采用低速柴油机作动力装置的LNG 船艘数占比为17%、容积占比为24%，采用双燃料柴-电推进装置的LNG 船艘数占比达到54%、容积占比达到50%。预计未来蒸气轮机推进系 世界船舶动力系统的 发展趋势与竞争格局 曹惠芬 刘贵浙 由船舶主机（柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等）、传动系统（轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等）和推进器（螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等）组成的船舶动力系统，是船舶上最主要和最重要的设备，平均来说，其价值约占全船设备总成本的35%，约占总船价的20%。加之，其具有军民通用性和船陆通用性，世界主要造船国家都高度重视并优先发展船舶动力系统。本文试对世界船舶动力系统的技术发展趋势和产业竞争格局做一概括分析，以期对我国船舶动力系统发展提供参考。 3
中国引进舰用燃气轮机的失败经历
中國引進艦用燃氣輪機的失敗經歷 2007年，中國艦船燃氣輪機研製帶頭人之一、中國工程院院士聞雪友教授接受了採訪，在訪問中說了這麼一段話：“（WP-8改燃氣輪機）樣機研製成功，準備轉入裝備生產時，有意思的事情發生了。向來受限不能向中國出口艦船燃氣輪機的某海軍大國著名公司主動表示，可賣給中國某型船用燃氣輪機。”其實，這裏面的某海軍大國，就是一度成為全球海上霸主的老牌海軍強國——英國；某著名公司，就是大名鼎鼎的羅爾斯羅伊斯公司；而某型船用燃氣輪機，就是當時英國海軍最主要的艦船動力之一——著名的“奧林普斯”艦船燃氣輪機。 中西方蜜月期的收穫 人民海軍草創之初，裝備多為起義或繳獲之國民黨海軍艦艇，後通過香港等管道陸續購進部分英、美作為二戰剩餘物資出售的老舊艦艇。這些艦艇裏，除其中部分美制登陸艦艇尚屬較為先進、堪用之外，其餘以老、舊、殘、小居多，甚至有用民船加裝火炮充數者。建國以後，由於中國受到以美國為首的西方國家的聯合封鎖，急需壯大海軍力量。在蘇聯的幫助下，我國不但通過購入部分急用艦艇（例如驅逐艦）初步充實了海軍規模，而且通過兩次較大規模的技術引進，在國內建立了較為完善的艦艇研製體系，中、小型艦艇的裝備基本上保證了立足於國內生產。但由於本身基礎薄弱，再加上“大躍進”等活動的不良影響，在兩國關係惡化、無法再從蘇聯獲得進一步的技術交流之後，中國的艦船科研水準便流於停滯了。 1972年，尼克森閃電訪華、確定了北約“聯華抗蘇”的行動基調。隨後，中國跟美、英、法、德等北約主要科技大國開始了頻繁的接觸、交流，意圖引進部分國內暫時無法解決的先進技術、裝備，加速追趕先進發達國家的步伐。而為了在一定程度上加強中國的國防和科技實力，從而增加與蘇聯對抗的籌碼，這些國家也在不威脅北約利益的前提下，大力推動此類交流活動，同時期望能夠在中國的現代化進程中分一杯羹。這一點對於英、法、德等與中國沒有直接的地緣政治聯繫的國家來說，可能是其主要目的之一。僅在動力裝置現代化方面，到了1980年代初，中國就已經從英國引進了中等推力渦輪風扇發動機技術，從法國引進了艦船柴油機技術，從西德引進了艦船、車用柴油機技術，如此等等，不一而足。通過這些技術的引進、吸收，中國的動力裝置技術得到了長足進步，從仿造蘇聯的四五十年代水準一舉躍進到了西歐先進工業國家的六七十年代水準。 西方艦船燃氣輪機的發展 西歐國家是燃氣輪機動力裝置實用化的先行者，最早的實用案例可以追溯到1940年，當時瑞士試製了燃氣輪機動力的鐵道機車。在二戰中的大西洋戰區，德軍潛艇一度嚴重威脅盟軍的海上生命線，盟軍為此付出了高昂的代價；在太平洋戰區，美軍潛艇掐斷了日本的海上生命線，為日本帝國主義的覆滅立下了不可磨滅的功勞。由此，潛艇被當時各國海軍視為最嚴重的海上威脅之一。而戰後蘇聯海軍在獲得了德國先進潛艇技術的基礎上，也開始大量建造
燃气轮机发电技术综述
Internal Combustion Engine &Parts 0引言 随着我国天然气资源的大规模开发及越来越严格的环保标准，我国陆续建成投产了多台燃气轮机发电机组，在满足电力需求的同时，创造了良好的社会效益和经济 效益。目前就世界范围而言， 燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，对推动经济和社会发展发挥着重要作用。 1燃气轮机装置的工作过程 燃气轮机是以连续流动的燃气为工质、 将燃料的化学能转变为转子机械能的内燃式动力机械， 是一种旋转式热力发动机。燃气轮机装置主要由压气机、 燃烧室、透平三大部件及控制系统、 辅助设备组成。压气机从外界大气环境吸入空气，并逐级压缩；压缩空气被送到燃烧室与喷入的 燃料混合燃烧，产生高温燃气；然后燃气进入透平膨胀做 功；透平排气可直接排到大气，对外界环境放热，也可通过换热设备放热以回收利用部分余热。工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热四个工作过程完成一个热力循环，进行能量转换。通常在燃气轮机中，压气机 是由燃气透平来带动的，它是透平的负载， 在简单循环中，透平的机械能有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械能用来驱动发电机。 2燃气轮机发电机组 用燃气轮机驱动发电机构成了燃气轮机发电机组。目前，应用最广泛、获得最高实用热效率的是燃气与蒸汽的联合循环。燃气轮机循环中，工质的平均吸热温度很高，燃气初温达到了1300℃-1500℃（表1），平均放热温度也较高，通常燃气轮机排气温度在500℃-600℃左右，因此单独 的燃气轮机发电机组的热效率难以达到较高值（表1）。蒸 汽轮机循环中，工质的平均放热温度达到了较低值，但工质的平均吸热温度不高，因此单独的蒸汽轮机发电机组的热效率也难以达到较高值。这两种单独的循环的热效率最 高40%多。若将燃气循环和蒸汽循环联合起来， 就成为了平均吸热温度很高而平均放热温度很低的热机， 其循环效率必定较高，最高热效率已达到60%以上（表2）。 如GE 公司基于空气冷却透平技术的9H 级燃气轮机联合循环效率约61%，西门子公司全内空冷H 级燃机联合循环效率也在60%以上。 燃气-蒸汽联合循环的方案有多种，本文介绍典型的联合循环发电型式。 2.1纯余热锅炉型联合循环发电机组这种联合循环中，燃气侧和蒸汽侧两循环的结合点是余热锅炉。燃气轮机的排气送入余热锅炉中去加热给水、 产生蒸汽，驱动汽轮机做功，这是以燃气轮机为主的联合循环方案。 余热锅炉内不加入燃料燃烧，因此，蒸汽参数及蒸汽轮机的容量取决于燃气透平的排气参数和流量，在通常燃气轮机排气参数下，得到的是中温中压的蒸汽， 通常汽轮机的容量约为燃气轮机容量的30%-50%。 这种联合循环效率高、技术成熟、 系统简单、造价低、启停速度快，应用最广。若在燃气透平的排气段设置旁通 烟囱， 汽轮机停机时燃气轮机可以单独运行；但燃气轮机停机时汽轮机不能单独工作。 2.2排汽补燃型联合循环发电机组排汽补燃型联合循环有两种方案：在余热锅炉前增加 烟道补燃器以及往余热锅炉中加入一定的燃料， 利用燃气中剩余的氧进行燃烧。由于补燃，锅炉蒸发量增加， 蒸汽参数提高，蒸汽轮机循环的出力和效率得到提高； 负荷变化时，可在较大的输出功率变化范围内， 燃气轮机工况不变，只改变补燃燃料，以改变汽轮机功率来改变联合循环的出力，机组的变工况性能得到改善，部分负荷下的效率较高； —————————————————————— —作者简介:杨巧云（1966-），女，湖南湘潭人， 武汉电力职业技术学院教授，硕士。 燃气轮机发电技术综述 杨巧云 （武汉电力职业技术学院， 武汉430079）摘要:介绍燃气轮机发电装置的的工作过程及典型型式，对几种主要的燃气-蒸汽联合循环发电装置进行分析比较，并将燃气轮 机发电机组与常规燃煤发电机组进行比较。 关键词:燃气轮机；燃气-蒸汽联合循环；发电 机组型号ISO 基本功率 （MW ）燃气初温℃ 供电效率（%） PG9351FA MS9001G LM6000-PD M701G GT13E2V94.3A 255.628241.1334165.1265.9 132714301160142711001310 36.0 39.540.739.535.738.6 表1某些燃气轮机发电机组的主要技术参数(教材,清华) 表2某些联合循环发电机组的主要技术参数(教材,清华) 机组型号ISO 基本功率（MW ） 供电效率（%） S209FA KA13E2-2KA26-1S109H GUDIS.94.3MPCP2（M701F ） 786.9 480392.5480392.2799.6 57.1 52.956.360.057.457.3
燃气轮机的技术发展趋势
燃气轮机的技术发展趋势
燃气轮机的技术发展趋势 近年来,燃气轮机的技术发展非常迅速,性能日益完善,大型燃气轮机联合循环电厂的功率等级已与汽轮机电厂相当,发电效率普遍超过了50%,最高已达58%,远远超过汽轮机电厂的效率,加之还有初始投资省、占地面积少、耗水少、环境污染少、运行维护方便等优点,使燃气轮机联合循环电厂在世界范围内获得了迅速的推广应用,因而,各主要燃气轮机制造厂都已成套供应燃气一蒸汽联合循环发电机组,安装和使用都很方便。据统计,目前全世界新增发电设备中,燃气轮机及联合循环发电机组约占40%,已与汽轮发电机组平分秋色,而美、日等发达国家,燃气轮机已经超过了汽轮机。据美国电力研究所的专题报告预测,美国1993一2001年内新增发电设备的2/3将是燃气轮机发电机组,到2015年,世界新增发电设备中燃气轮发电机组约占63%。美好的应用前景进一步刺激了燃气轮机的研究和发展,下面将对近期的研究和发展情况分别进行介绍。 由于工业化国家对环境保护的要求越来越严格,促使燃气轮机制造厂将较多的精力放在努力减少排气污染方面,其经费已占燃气轮机研究经费的最大份朽。燃气轮机一般燃用天然气或蒸馏油等清洁燃料,其含硫和含尘量极低,因而,排气中烟尘和502含量极低。所以燃气轮机考虑的排气污染物主要有未燃烧的碳氢化合物(UHC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)3种,由于燃烧技术的成熟和燃烧室结构的完善,目前先进燃气轮机的燃烧效率几近100%,排气中的UHC和CO极其微少,可以满足工业化国家严格的环保要求。但是,由于燃气轮机燃烧室中的火焰温度比较高,在高温下产生了一定数量的NO、,一般可达200又10一6左右,超过了许多工业化国家的环保规定。因此,减少燃气轮机排气污染的努力,近年来主要是集中在减少NO二产生方面。向燃烧室的燃烧区按照一定比例注入水或蒸汽,可以降低最高燃烧温度,有效地抑制Ox的产生量,这是目前一种比较成熟而能有效减少燃气轮机NO、排放的方法,已获得了较广泛的应用。一般注水与燃料之比约为0.95左右。在燃气轮机的排气通道应用选择催化还原S(CR)技术,即布置催化床并注入氨气,使NOx还原成NZ和水蒸气,这也可有效地减少NOx的排放。但上述两种方法成本比较高,而且对环境又会造成另外的有害影响,如氨气泄漏等,所以,目前的研究重点已转向干式低NO、(DLN)燃烧室的研制,即不向燃烧室中注入水或蒸汽,而通过优化燃烧室结构和合理组织燃烧来减少NOx的产生。目前,GE、西屋、ABB、西门子、索拉等主要燃气轮机制造厂都已研制成各自的DLN燃烧室,具体措施大致有以下几种: 1预混稀相燃烧(或称预混贫燃料燃烧) 该方法通过燃料与空气预先混合成稀相,再组织燃烧,使燃烧更为完全,而且可降低燃烧室内的最高燃烧温度。例如,在大多数范围内,可使火焰温度低于1400’C。因而有效地抑制了NO二的产生量。该方法的缺点是运行范围比较窄,低工况时容易熄火。目前,大多数DLN燃烧室都是应用这种方法,但都采取了一些稳定燃烧的措施,如应用值班喷嘴、控制燃料的分配等。例如,爱利松公司的501型燃气轮机采用预混锥使燃料与空气产生稀相预混,再配合旋流器、值班喷嘴和空气掺混系统来控制燃料/空气比和火焰分布,实现了低NOx排放,同时在低负荷时无熄火和不稳定现象。索拉公司1993年以后应用该方法,使其燃气轮机在50%一100%负荷范围内NOx产生量少于42x10一6。西门子公司应用该技术,使其燃气轮机的NOx排放量低达9火10一6CO排放量少于5火106,而成本仅增加不到10%。GE公司应用该技术,计划要使NOx排放量降低至9又10一6。EGT公司在其
英国燃气轮机
英国“斯贝”舰用燃气轮机 20世纪60年代，英国海军发现有必要研制一型15000hp级的燃气轮机，填补“太因”(5340hp)巡航机与“奥林普斯”(28000hp)加速机之间的功率缺挡。 “斯贝”舰用燃气轮机有几种变型，SMlA是基本型号，SMlC是提高功率的型号，“斯贝”舰用燃气轮机每台价格为325万-350万美元(1994年)。 舰用SMlA和SMlC是三轴轴流式燃气轮机，由英国航空“斯贝”燃气轮机改装而成。箱装体模块包括燃气发生器、隔声箱体、进气叶栅弯管、辅助系统、电源接头和防火系统。 SMlA $MIC SMICR 最大额定功率hp 17340 24480 29920 油耗g/hp.h 176 167 143 热效率％34．8 36．8 43．2 动力涡轮转速r/min 5220 5500 5200 低压压气机转速r/min 7550 8093 进气空气流量kg/s 57．5 65 排气流量kg/s 58．3 66．2 燃烧室燃气出口温度℃1043 1220 1227 动力涡轮进口温度℃610 710 排气温度℃405 457 322 压比19 22 15 尺寸长x宽x高mm 7502X2286X 3077 7502X2286X 3077 8450x4000x6700 干重kg 250 693 全重kg 25690 36000 “斯贝”SMICR是中间冷却回热型，性能如下： 功率hp 2720 19040 21760 27200 29920 油耗g／hp.h 210 144 145 147 143 还有一型称为1220-B2的“斯贝”舰用中间冷却回热燃气轮机，后演变为WR-21舰用中冷回热燃气轮机。“斯贝”1220-B2中间冷却回热燃气轮机的性能：功率26400hp，热效率％41．5。
燃气轮机原理与结构解析
图说燃气涡轮发动机的原理与结构 曹连芃 摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。 关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮 1. 燃气涡轮发动机的工作原理 燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。 图1-走马灯与燃气涡轮 燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。 燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。
图2-模型燃气轮机结构 在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。 图3-燃气轮机工作过程 在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。
简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展详细版
文件编号：GD/FS-5604 （安全管理范本系列） 简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
简析燃气轮机发电机组的现状及未 来发展详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重视。 1.燃气轮机及其发电机组现状浅析
1.1.燃气轮机浅析 作为旋转式动力机械，气体以连续流动的方式在燃气轮机中通过热能向机械能的转化，进而推动发电机组旋转。从世界范围来看，第一台燃气轮机由瑞士一家企业制造，时间为1939年。经数十年发展，机车与坦克动力、舰船动力、管线动力与发电等都有燃气轮机的身影。从结构上划分，轻型与重型燃气轮机为工业燃气轮机类型。当前，俄、英、美等发达国家已经将燃气轮机完全应用到了水面舰艇上。此外，海上采油、输油输气的管线加压装置也由轻型燃气轮机构成，实现了41.6%的热效率（简单循环）。高度垄断是重型燃气轮机制造领域的特点，重要的核心企业为ABB、西门子/西屋、GE、三菱等。轻型燃气轮机制造领域中主导企业为P&W、R.R与GE，其他国家也不甘落后，正在紧锣密鼓的航机改型。
大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨
大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨 发表时间：2018-01-10T10:17:36.613Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：黄杨[导读] 摘要：电能是我们生产生活的必备能源，目前我国发电主要以火力发电为主，虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中，但这些能源极不稳定，产出的电能质量差，因此尚未得到普及。（中国电建集团湖北工程有限公司工程建设公司湖北武汉 430081）摘要：电能是我们生产生活的必备能源，目前我国发电主要以火力发电为主，虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中，但这些能源极不稳定，产出的电能质量差，因此尚未得到普及。而天然气发电解决了这些问题，目前我国东部地区打算建造一批大型天然气联合循环电厂以缓解西电东输的压力，本文就大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择做出了探讨。 关键词：天然气；燃气机轮；机组选择燃气轮机直接影响电厂的热效率，决定电厂建成后的效益，因此，选择合适的燃气轮机至关重要。为降低大型天然气联合循环电厂的成本，本文调查了通用电气公司、西门子公司、阿尔斯通公司和日本三菱公司的燃气轮机组，将四家公司F型燃气轮机的技术性能及结构特性做了对比，以供电厂选择参考。 一、四大燃气机轮公司 1.1 通用电气公司通用电气公司是最早的几家燃气轮机制造商之一，目前已发展为行业之首，亚洲百分之五十的燃气轮机都来自通用电气公司。该公司的首批燃气轮机于上世纪七十年代末研发成功，该机组是七十五兆瓦、六十赫兹的7E型燃气机组。仅两年后，该公司又研发出了一百零五兆瓦、五十赫兹的9E型机组，为世界燃气轮机的研究发展奠定了基石。八十年代末，通用电气成功将E型机组发展成为F机组，也是目前发展最为成熟的燃气轮机组。 1.2 西门子公司德国西门子公司是世界电子电气工程领域的领先企业，一九九零年西门子公司开发了旗下首批燃气轮机组。四年后，启动了一百七十兆瓦、六十赫兹的V84.3A机组，并在随后的几年内以该机组为基础研发了二百六十五兆瓦、五十赫兹的V94.3A机组和同样为五十赫兹的六十七兆瓦V64.3A小型燃气轮机组。西门子公司虽不像通用电气公司专注于燃汽轮机，但该公司的燃汽轮机的热效率相对更高，是我国大型天然气联合循环电厂燃汽轮机的不错选择。 1.3 阿尔斯通公司阿尔斯通公司于一八八五年收购了ABB公司的汽轮机部门，次年研发出了一百六十兆瓦的GT13E燃气轮机组，这是当时世界上热效率最高的燃汽轮机组，热效率高达百分之三十五。随后在一九九六年推出的GT24和GT26燃汽轮机组，分别为六十赫兹、一百八十三兆瓦和五十赫兹、二百六十五兆瓦，热效率分别高达百分之三十八点五和三十八点三，依然为当时世界之最，阿尔斯通公司的燃气轮机组一直以热效率著称。 1.4 日本三菱公司日本三菱公司与美国西屋公司在二十世纪八十年代合作生产燃气轮机，并于一九九六年结束合作独自进行燃气轮机的开发。三菱公司发展最完善的燃气机组是701F机组，该机组是一款五十赫兹的大型燃气机组，由于其性能好、热效率高等特点得到世界广泛认可，至今仍被沿用。二、四家公司F型燃气轮机的技术性能我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择可以在这四家公司所产的燃气轮机中进行选择，经过从经济、热效率、性能、结构等角度的筛选后，以下四个型号的机组比较出众。他们分别是：PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F，这四台机组无论从经济型还是实用性上都能满足我国大型天然气联合循环电厂的需求。下面我们从技术性能角度阐述一下选择这四台机组的原因，首先这四台机组均为五十赫兹三百九十兆瓦以上，在容量上满足我国大型天然气联合循环电厂的需要。其次，它们的水循环系统相对完善，一个电厂的效率除了热效率以外还要结合蒸汽循环的效率，这四台机组的排气温度都可达到五百八十四摄氏度，有效提高了蒸汽循环的效率，从而使整个联合循环的效率高达百分之五十八点三。综上所述，我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机应从上述四种机组中选择，除了良好的性能外，这四种机组都已发展超过十年，经过多年运行的检测，这四台机组的安全性都能得到良好保证。 三、四家公司F型燃气轮机的结构特性 3.1 压气机的级数和压比经调查得知，PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F的空压机级数分别为：18、15、22、17；压比分别为：15.4、16.9、30、17。从数据上看，阿尔斯通公司的GT26具有最高的空压机级数和压比，稳定性最高。 3.2 透平的级数和效率这四家燃气机组的透平级数分别为：3、4、5、4；燃气轮机效率分别为：百分之三十六点九、百分之三十八点七、百分之三十八点五、百分之三十八点二；燃气轮机结构分别是：简单、介于简单复杂之间、复杂、介于简单复杂之间。从数据上看，这四台机组的燃气轮机效率除通用电气公司只有百分之三十六点九之外其他三家公司都在百分之三十八左右，相差不大。但通用电气公司的机组结构简单，安装方便经济性比较好。 3.3压气机和透平转子整体结构的链接方式通用电气燃气轮机的转子链接方式为外围拉杆螺栓压紧，盘鼓间的摩擦力传扭，这种传扭方式的优点是拉杆可以承受精确的压缩预警力，但是对加工水平和装配能力要求很高。四门子的传扭方式为中心拉杆和端面齿传扭，这种传扭方式可靠性高，热对中性好。缺点是结构轻，加工成本高。阿尔斯通的GT26采用焊接转子，传扭可靠，不易出故障，但是比较笨重。三菱燃气机组压气机和透平转子整体结构的链接方式为除了外围拉杆螺栓，压气机增加径向销钉，透平层增加端面齿。优点是可靠性高，热对中性好。缺点是结构复杂，加工要求高。 四、结语