燃气轮机工艺介绍

5.3 压气机的构造与运行过程
从燃烧室喷出的高压燃气 推动涡轮旋转，把燃气的 内能转化为涡轮的机械能。 涡轮也称透平。涡轮也分 轴流式涡轮与径向式两类， 燃气轮机大多数采用轴流 式涡轮，本节介绍轴流式 涡轮。
简单说轴流式涡轮的工作 原理就像风吹风车旋转一 样，是靠燃气流对涡轮上 的叶片作用使其旋转的， 由于气流主方向与涡轮轴 平行，故称之为轴流式涡 轮。
因此由叶片的偏转规律和流体运动顾虑可知旋转的 动轮可增加的是空气的速度，静叶轮增加的是空气的压 力。使得经过压气机的空气变成高速高压气体。
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
调节燃料进口处的阀门可以改变燃烧室进入的燃料量， 从而控制产生的膨胀气体的压力和速度。
为了燃气轮机的安全和正常运行，我们还应该对汽轮 机润滑油的流速，涡轮机的温度和主轴的震动进行检测和控 制，这里就不细致说明了。
压气机入口导叶调节阀可以通过改变叶片的偏向角来控 制进入压气机空气的多少从而调节燃烧室中空气的压力和速 度。
为了生成高速空气，压气 机在主轴轴向装有多级叶 轮，若干叶轮固定在压气 机的转轴上构成压气机转 子，右图是一个 12 级压气 机的转子,转子上的叶片与 主轴一同旋转，称为动叶。
空气经过动叶后运动方向 不单是轴向前进，还沿着 动叶旋转的方向运动。这 会使下级动叶的压缩空气 效率大大降低。倘若这样 一级级下去，压气机内的 空气变成跟着转子旋转的 气团，根本无法正常压气。 在每级动叶后每插入一级 静止的叶片（静叶），可 改善这种状况
因为燃气轮机的转速取决于通过涡轮机的燃 气压力，而气又是由燃烧室中的燃料和高压空气 混合燃烧产生，所以控制住燃料的进入量和通过 压气机的高压气体的多少就可以调节主轴转速的 大小。 因此在转速控制系统中又包含两个小的控 制系统，通过压气机空气的压力控制系统和燃烧 室的燃料进入量控制系统。
调节导叶调节阀可以改变压气机进入的空气量，从而 控制气压机各级动静叶后的气体压力大小。
燃气轮机工艺介绍
一、燃气轮机的工艺背景
燃气轮机装置是一种比较新型的动力装置，相比较传统 的热机有很大的优势。主要表现在:
1.燃气轮机及联合循环热效率高 2.机动性好，学校、工厂都可以作为燃气轮机的 布置地点 3.能源清洁，能满足日益严格的环境保护要求
二、国外燃气轮机的概况
1. 与现有的DCS技术相结合，将使燃气轮机的控制 系统技术达到高度的信息集成。 2. 为了尽可能地保证燃气轮机在其整个使用过程中 始终运行在最佳状态，先进过程控制技术以及自 适应控制技术广泛应用于燃气轮机控制系统中。 3. 通过INTERNET互联网将燃机运行状况传送到专 家诊断系统，进行远程调控
总得来说在透平中，主要完成由动能向机械能的转 换过程，速度下降，压力，温度有的目的是使机组在运行过程中保持某 一参数基本不变。对于压缩机机组而言，就是保持所选定 的压气机转速不变。因此保持转速就是调节目标。根据转 速的变化趋势来进行燃汽轮机的调节是基本出发点
涡轮主要由涡轮叶片、涡 轮盘（叶盘）、涡轮轴构 成，涡轮上的叶片称为动 叶，也就是带动涡轮轴旋 转的叶片。在涡轮每级动 叶的前方还安装一组静止 的叶片（静叶），静叶是 燃气的导向器，起着喷嘴 的作用，使气流以最佳方 向喷向动叶。一组静叶加 一组动叶为一级涡轮。
燃气通过静叶后以最佳的 角度喷向动叶，达到最大 的推力使动叶运动。作功 后的燃气再通过下级静叶 调整为最佳的角度推动下 级动叶运动。
5.2 燃烧室的构造与运行过程
燃烧室的作用是为提供一 个稳定燃烧的场所,燃料 等压燃烧后，可产生大量 膨胀气体，并将燃料的化 学能转化成气体的动能。
目前燃气轮机的 燃烧室主要有四种类 型：圆筒形燃烧室、 分管形燃烧室、环管 形燃烧室、环形燃烧 室。因为环形燃烧室 是较先进的结构，有 燃烧好、温度均匀、 结构简单重量轻等优 点，本节介绍环形燃 烧室。
三、国内燃气轮机的概况
目前国内的燃气轮机的开发还处于初级阶段，核心技 术仍由国外公司掌握，燃气轮机关键零部件及燃机控制系 统仍需国外支持，总之进口燃机及其控制统目前在我国处 于垄断地位。但是随着世界范围内天然气资源的进一步开 发及我国西气东输工程的实施，燃气轮机及其联合循环在 电力生产中将会占据越来越重要的地位。
四、燃气轮机的原理
燃气轮机的原理与中国的走马灯相同。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。
五、燃气轮机的内在构造
• 燃气轮机主要由三大主机组成：压气机，燃烧室，透平。
燃气轮机的运行过程
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。
环形燃烧室只有一 个整体的环形燃烧室空间， 也只有一个环形火焰筒。 其环形燃烧室空间类似于 环管形燃烧室空间，是在 气缸（机壳）内环绕主轴 的一个空间。在环形燃烧 室空间内有火焰筒，火焰 筒也是环形结构，火焰筒 前方圆周安装有多个燃烧 器，火焰筒环形出口对向 涡轮叶片，右图是装有 18 个燃烧器的火焰筒剖面图。
5.1 压气机的构造与运行过程
压气机： 旋转的压气机就 向一把风扇，将进气加压， 加速并驱动之进入燃烧系 统。每一级叶片轮由一圈 动轮和一圈静轮组成。
从工作原理上讲，主要有 轴流式压气机与离心式压 气机。离心式压气机工作 原理与离心式鼓风机（或 离心式风筒）相同，用得 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，电风扇 的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。
燃料（燃油或天 然气）通过燃烧室端部 燃料入口进入，由燃烧 器喷嘴喷入火焰筒，喷 入的天然气与压气机压 入的高压空气在燃烧室 火焰筒里混合燃烧。燃 烧使气体温度剧烈上升， 膨胀的高温高压燃气从 过渡段喷出，进入透平 做功。
白色箭头线是压气机进入 燃烧室火焰筒的气流走向； 红色箭头线是燃烧室喷向 涡轮叶片的气流走向