燃气轮机
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
我国解放前没有燃气轮机工业，解放后全国各地试制过十几种型号的陆海空用途的燃气轮机。1956年我国制 造的第一批喷气式飞机试飞，1958年起又有不少工厂设计试制过各种燃气轮机。
1962年上海汽轮机厂试制船用燃气轮机，1964年与上海船厂合作制成550KW燃气轮机，1965年制成6000KW列 车电站燃气轮机，1971年制成3000KW卡车电站。在这期间还与703研究所合作制造了3295KW、4410KW、KW等几种 船用燃气轮机。
压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩 空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动 压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从涡轮中 排出的废气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。通 常在燃气轮机中，压气机是由燃气涡轮膨胀做功来带动的，它是涡轮的负载。在简单循环中，涡轮发出的机械功 有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械功用来驱动发电机。在燃气轮机起动的时候，首先需要 外界动力，一般是起动机带动压气机，直到燃气涡轮发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣， 燃气轮机才能自身独立工作。
燃气轮机
内燃式动力机械
01 基本简介
03 工作原理 05 内部结构
目录
02 发展概述 04 优缺点 06 发电厂
07 密封
09 发电形式
目录
08 舰船用机 010 国内状态
燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内 燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
燃气轮机介绍
燃气轮机介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转，从而产生功的动力装置。
它是一种高效、灵活、可靠的发电机组形式，广泛应用于工业生产、能源供应和航空航天等领域。
燃气轮机的工作原理是将燃气与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体，然后将气体喷入轮叶机构中，通过叶轮的高速旋转产生动能，进而驱动发电机或其他机械设备工作。
相较于传统的蒸汽动力装置，燃气轮机具有启动快、负荷调节范围广、设备体积小等优点。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室和轮叶机构组成。
压气机负责将空气压缩至高压，提供燃烧所需的气体条件；燃烧室是燃烧过程的关键部分，将燃气和压缩空气混合并点燃，产生高温高压气体；轮叶机构包括高速轴、轴承和叶轮等部件，通过叶轮的旋转将高温高压气体的动能转化为机械能。
燃气轮机具有很高的热效率，一般可达35%~45%。
这是由于燃气轮机在燃烧室中的高温高压条件下，能够充分利用燃气的化学能，将其转化为动能。
与此同时，燃气轮机还能够通过余热回收技术，将燃烧产生的废热用于蒸汽循环或其他工艺中，进一步提高能源利用效率。
燃气轮机具有较强的负荷调节能力，能够快速响应负荷变化并保持稳定运行。
这是由于燃气轮机的启动时间较短，一般只需几分钟即可达到满负荷运行状态，而且其负荷调节范围广，可在10%~100%的额定负荷范围内稳定运行。
燃气轮机具有结构紧凑、体积小的特点，适应性强，可根据不同的应用场景进行灵活布局。
此外，燃气轮机还具有低污染排放、低噪音和可靠性高的优点。
这些特点使得燃气轮机在城市燃气发电、工业生产和航空航天领域得到广泛应用。
燃气轮机是一种高效、灵活、可靠的动力装置，通过燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转，从而产生功。
它具有热效率高、负荷调节范围广、结构紧凑等优点，广泛应用于各个领域。
随着科技的发展，燃气轮机的性能将进一步提高，为人们提供更加可靠、高效的能源供应。
典型燃气轮机结构
典型燃气轮机结构
典型燃气轮机结构如下：
燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等组成。
压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。
在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。
功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。
燃烧室和透平不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。
为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。
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，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。
燃气轮机的原理与结构介绍
燃气轮机的原理与结构介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气流，通过推动涡轮转动，进而驱动发电机或其他机械装置的热动力装置。
其工作原理主要包括燃气燃烧、能量转换和工作过程三个方面。
1.压缩机：压缩机是燃气轮机的核心部件之一，以提高压气机进气流动的动能，同时将气体压力提升至燃烧室所需的压力值。
压缩机通常由多级叶轮设计，叶片与壳体之间的间隙很小，以确保气流的紧凑状态。
气流在各级叶轮中加速，并在每个级别后面的导向叶片中改变流向，最终进入燃烧室。
2.燃烧室：燃烧室是将燃气和空气混合并进行燃烧的部分。
压缩机泵入的气体首先通过燃气轮机喷油器喷入燃烧室，混合燃气在点火器的点火下燃烧。
在燃烧的过程中，燃气内部的化学能被释放出来，产生高温高压的气流。
3.涡轮：涡轮是燃气轮机中的另一个关键部件，由高压涡轮和低压涡轮组成。
高温高压的燃气通过高压涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
旋转的涡轮通过轴向传递的力量，带动高速旋转的低压涡轮，最终推动轴线上的装置工作。
涡轮通常由高温合金材料制成，以保证在高温高压的环境下的耐磨、耐腐蚀性能。
4.排气系统：排气系统主要用于将燃气轮机的废气排放到大气中。
排气管在涡轮后面连接，将排放的废气引导出燃气轮机。
同时，排气管内部还设置了一些降温装置，以降低排气温度，减少对环境的污染。
1.压缩：压缩机将大量的空气吸入，通过多级叶轮的旋转将气体压缩成高压气体。
在此过程中，气体的体积减小，温度和压力增加。
2.燃烧：压缩后的高压气体进入燃烧室，在燃料的点火下燃烧。
这些燃烧物质会释放出大量的热能，将气体的温度提高到非常高的程度。
3.膨胀：高温高压的气体通过高温涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
涡轮通过轴向传递的力量带动低压涡轮旋转，同时提供给发电机或其他机械装置所需的动力。
4.排气：膨胀后的废气通过排气管排出，同时通过降温装置冷却后排放到大气中。
排气管内设有减震器和消声器，以减少噪音和震动对环境和设备的影响。
总而言之，燃气轮机利用压缩、燃烧、膨胀和排气等过程，将燃气燃烧产生的高温高压气体转化为机械能或电能。
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
(一)、压气机
轴流式压气机由两大基本部分组成：一部分是以转轴为 主体的可转动部分，称为压气机转子。在转子的轮盘上装有
一排排转子叶片（又称为工作叶片、动叶），是组成转子的
主要部件。另一部分是机匣和装在机匣里的一排排静止叶片 （又称为静叶、导流叶片）构成的静止不动部分，称为压气
机静子。
压气机的构成：压气机转子+压气机静子
SUCK
SQUEEZE
BANG
BLOW
Air Drawn into Gas Generator
LP compression Process
HPCompression Combustio n
Exhaust
RR公司的双转子燃气发生器
(二)、燃烧室
1、燃烧室的基本类型 分管燃烧室 联管燃烧室 环形燃烧室
压气机转子
压气机静子
多级轴流式压气机
(一)、压气机 2、压气机工作原理 压气机叶栅构成：转子叶片构成的动叶栅+静子叶片构 成的静叶栅。 压气机“级”的定义 一排动叶栅和紧随其后的一排静叶栅构成压气机的一个 “级”。级是多级轴流式压气机进行能量交换的基本单元。 由于单级增压有限，所以需要多级串连实现需要的增压比。 轴流式压气机通过高速旋转的叶片对流动中的气体做功，把 从涡轮传来的机械能转化为气流的动能和压力能，使气流绝 对速度增大，压力增压。动能在导流叶片通道里再转化成压 力能，使气流压力进一步增大。
一、燃气轮机的发展史
1941年，瑞士制造的第一辆燃气轮机机车 （1.64兆瓦）通过了交货试验。 1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的 舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力。 1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车（75 千瓦）。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应 用。
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论燃气轮机
一、燃气轮机概述
燃气轮机是以连续流动的燃气作为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械。
它是以燃气而不是以水蒸气作为工质，因此可省去锅炉、冷凝器、给水处理等大型设备。
不仅如此，燃气轮机与以煤为燃料的蒸汽轮机相比，它具有重量轻、体积小、装置效率高、污染少、开停灵活等优点。
二、燃气轮机的类型及其工作原理
（一）燃气轮机的类型
燃气轮机从负荷情况上划分可分为重型和轻型两类。
一般工业上用于拖动发电机组发电，或用于机械驱动的燃气轮机都是重型燃气轮机；而用于飞机发动机的燃气轮机为轻型燃气轮机。
燃气轮机从结构上划分，燃气轮机可分为单轴、双轴和多轴燃气轮机。
单轴燃气轮机因其压气机、透平与负载共轴，负载的转速变化规律直接影响压气机转速，使吸入压气机的空气量发生变化，甚至使压气机喘振而发生事故。
为了使负载变化规律对压气机转速的影响降低到最小程度，即负载变化规律不直接影响压气机的转速，负载转速的变化规律只能通过内部气体工质的工作过程来间接影响压气机的工况，人们设法使压气机与负载不共轴，因而产生了双轴和多轴燃气轮机。
由上可见，在实际选型时，选用单轴、双轴还是多轴燃气轮机，取决于系统中负载的变化情况，当系统负载变化不大时，一般选用单
轴燃气轮机，如大型火力发电厂用于拖动发电机的燃气轮机；当系统负荷变化较大时，可视其具体情况选用双轴或多轴燃气轮机。
（二）燃气轮机的工作原理
燃气轮机的工作过程是压气机（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，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。
燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。
燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环。
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。
三、燃气轮机的优缺点
与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃气轮机的主要优点是小而轻。
此外，燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。
燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。
不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。
功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30~40兆瓦以上的几乎全部用于发电。
四、燃气轮机的发展历程及应用领域
公元前150年，古埃及亚历山大城的希罗（HERO）描述的希罗球；我国南宋高年间记载的走马灯和1510年意大利人达·芬奇（LEONARDO-DAVINCI）提出的烟气装置，其工作原理基本相同，是现代涡轮机（透平）的雏形。
之后，燃气轮机的发展经历了漫长的试验过程。
直至1906年，法国人阿尔芒研制成世界历史上第一台能输出功的燃气轮机，这台燃气轮机的压比只有4，效率只有3，因而没有推广使用。
1920年，德国人霍尔茨·瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13，功率为370kW，但因按等容加热循环工作，存在重大缺陷而放弃。
随着空气动力学的发展，人们逐渐掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了压气机的高效率问题。
与此同时，透平的效率也有了相应提高。
在高温材料方面，出现了能承受高温的铬镍合金等耐热钢，因而可以采用较高的燃气初温，等压加热循环的燃气轮机终于得到了成功应用，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。
随着科学的不断进步，计算机等辅助设计的出现，耐更高温度的高温材料的发现和透平叶片冷却效果的提高，使燃气初温逐步提高，燃气轮机的效率也不断提高，燃气轮机开始在国民经济各行业中获得了广泛的应用。
在荷兰等欧美发达国家，为了合理利用燃料资源，化工部门安装了燃气轮机。
在我国燃气轮机的发展和应用起步较晚，目前在石油化工装置的应用更是凤毛麟角。
但随着国内能源市场的发展和变化，国家对环境的日益重视，以及燃气轮机技术的进一步改进，燃气轮机的市场前景
十分广阔。
在油田、炼厂、化工厂、海上平台、油气田的注水注气、天然气的压缩和储存以及西气东输管线上的增压站等都可用燃气轮机作为压缩机及泵的动力。
燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。
提高效率的关键是提高燃气初温，即改进透平叶片的冷却技术，研制能耐更高温度的高温材料。
其次是提高压缩比，研制级数更少而压缩比更高的压气机。
再次是提高各个部件的效率。
五、我国燃气轮机生产研发单位及水平
我国轻型燃气轮机市场占有率较低，重型燃气轮机基本处在世界重型燃气轮机巨头所建产业链的生产环节，国内尚未形成完备的燃气轮机产业链。
在轻型燃机领域的生产企业为航发集团下属的具有航改燃机研制能力的606所、608所、624所、中航动力、东安、兰翔以及中船重工703所。
在重型燃机领域，生产企业包括东方电气、上海电气、哈尔滨电气及南京汽轮电机。
由于轻型燃气轮机多由成熟航空发动机改型研制，重型燃气轮机也会大量移植航空发动机的技术，航空发动机主机、部件及材料的研制单位也属于燃气轮机产业链的企业。
根据发展阶段和途径，中国的燃气轮机可以分为5大类，包括早期航机改工业燃机、专利生产航机改工业燃机、合作生产燃机、正在改进中的航机改燃机及863专项燃机。
我国燃气轮机同国际先进水平相比仍存在很大差距，尚未形成真正的产业。
自2005年7月29日国内首台9F燃气轮机发电机组在半山发电
厂投运以来，国内燃气轮机发电机组陆续出现了一些严重事故。
由于国内没有修理能力，需要返海外检修，周期长、费用高。
有些机组已经超过了质保期，制造厂商不承担赔偿责任，电厂直接损失和因停机而造成的少发电间接损失巨大。
比较严重的故障有压气机报废更换转子、发电机转子返厂、透平叶片断裂、燃烧故障导致燃烧部件损坏等。
六、我国燃气轮机的发展前景
21世纪,我国电力工业经调整结构和产业升级,依靠科技进步将实现新的增长方式。
据预测我国每年新增装机容量仍将达16000MW。
高效、洁净利用化石能源,以及重视资源利用和环境保护的可持续发展战略,燃气轮机发电将进人又一新的发展高潮。
我国燃气轮机制造业虽然有一进展,但尚不能满足电力发展的需要。
21世纪按每年增长5000MW燃气轮机联合循环来考虑,如果全部依靠进口设备,估计每年要花费外汇25亿美元。
按我国现有燃气轮机装机容量,因大部分备品备件都依靠国外进口,估计每年花费外汇又是上亿美元。
如果发展燃煤联合循环也靠国外进口,还要花费更多的外汇。
显然走国产化的道路才更有利于我国燃气轮机产业的发展,从长远讲是最经济的道路。
国家主管部门和国内燃气轮机制造业,应该在认真规划的基础上,瞄准国外最先进的技术,充实国内现有的设计、研究和制造力量,调动国内资金或引用部分外资,通过引进一部份先进设备和技术,进行消化、吸收,组织攻关,使我国燃气轮机制造业赶上国际先进水平。
七、结语
综上所述，燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行，所以应用广泛。
随着社会的发展和科技的进步，化工企业的装置规模会越来越大，单台机组的功耗也越来越大。
由于燃气轮机具有功率大，投资省，运行成本低，污染少，寿命周期长等优点，燃气轮机在化工领域的应用也必然越来越广泛。
在汽车（或拖车）电站和列车电站等移动电站中，燃气轮机因其轻小，应用也很广泛。