燃气轮机知识点总结

结构部分

压气机

1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右；压气机不需要特殊的降温手段，但在结

构上应满足强度和刚度要求。(C1p2)

2.压气机通流部分的四种型式为：等外径、等内径、等平均直径、混合型。(C1p7-10)

3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。它是压气机中不旋转的部分。

(C1p11)

4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。为了减小气缸的厚度，通常采用在气缸外表面

加筋的办法来增强刚性。气缸一般采用分段布置。(C1p13)

5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应

下级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应考虑共振问题。通常，压气机静叶设计成直叶片，且沿叶高各截面的型线一样。(C1p22)

6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上，机组的工作转速应避开临界转速。最大工作转

速低于一阶临界转速的称刚性转子，它要求临界转速高于最大工作转速20％— 25％。

当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称柔性转子。(C1p37)

7.压气机转子的结构型式有哪三种？鼓筒式、盘式、盘鼓混合式。(C1p39)

8.盘鼓式转子的分类？焊接式、径向销钉式、拉杆式。(C1p43)

9.为获得良好的性能，动叶叶身型面设计主要考虑的两个因素是：是否满足气动及强度的

要求。(C1p63)

燃气透平

1.透平将高温燃气能量转换成为机械功，目前，大型燃机的透平进口初温为1100-1430℃，

膨胀做功后降到约600℃。(C2p3)

2.透平静子由气缸、静叶及支承和传力系统等组成。(C2p5)

3.透平静叶的作用与设计要求(C2p16-17)

透平静叶又称喷嘴，它的作用是使高温燃气在其中膨胀加速，把燃气的内能转化为动能，然后推动转子旋转作功。

对静叶设计的要求为：

①耐高温、耐热腐蚀；

②耐热冲击；

③热应力小；

④足够的刚度和强度。

4.透平转子是透平转动部分的总称，由透平轮盘、透平轴、工作叶片及联接件等组成。

(C2p34)

5.透平动叶常见的问题有：工作时，动叶不仅被高温燃气所包围，而且由于高速旋转而产

生巨大的离心力，同时还承受着气流的气动力，以及交变作用力可能引起的振动等。当燃气温度沿圆周不均匀时，将使动叶承受周期的温度变化。此外，动叶还要承受高温燃气引起的腐蚀和侵蚀，因而透平动叶的工作条仵是很恶劣的，它是决定机组寿命的主要零件之一。(C2p44)

6.透平枞树形叶根有哪些优点？(C2p59)

（1）多对齿承力，强度好，承载能力大；

（2）叶根形状单楔形，接近于等强度，材料利用合理；

（3）尺寸紧凑，连接重量最轻，在相同直径的轮缘上可安装较多的叶片；

（4）与轮盘根槽为间隙配合，是松装结构，在离心力作用下能自动定心，使叶根各部分受力趋于均匀；

（5）由于是间隙配合，叶根与轮缘均能自由热膨胀。同时可从间隙中通过冷却空气对叶根及轮缘进行有效的冷却；

（6）拆装方便。

7.材料科学的发展可以使燃气轮机初温平均每年提高10 ℃左右。航空燃机早已达到

1400℃。H级重型燃机燃气初温已达1430℃。(C3p18)

8.下列哪种不属于目前燃气透平叶片常用的冷却方式：对流冷却、冲击冷却、气膜冷却以

及综合冷却。(C3p30)

9.透平叶片的典型涂层主要用于防腐蚀和隔热。防腐蚀涂层对高硫燃料或含盐量较多的燃

气下工作的透平叶片有效。陶瓷涂层热障层可使金属温度降低100℃左右。F级叶片普遍采用涂层，有效地减低表面温度值和防腐蚀。(C3p49)

原理部分

2、什么是燃气轮机？有哪些组成部分？P33

燃气轮机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。四个组成部分包括：压气机、燃烧室、透平、控制系统。

3、影响燃气轮机效率的两个主要因素。P66

压气机的压比和燃气透平进口温度（称为燃气初温、或者温比）是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高压比并相应提高燃气初温（相配合），可使燃气轮机效率显著提高。

4、燃气轮机实际简单循环热效率影响因素？P52

①比对机组热效率和比功的影响：

对于高压比的重型燃机，一般情况下，

②压比对机组热效率和比功的影响：

在同一温比下，随着压比的增加，机组热效率有最佳值；当τ值不同时，相应的效率最佳压比也不同，τ值大时，π

也大些，而且所对应的最高效率值显著增加。

ηmax

5、燃气轮机实际简单循环计算例题。P79

（03-1）轴流式压气机a原理

1、轴流压气机的基元级由一级动叶和一级静叶组成。基元级中动叶的作用：（1）.输送功率，（2）提升速度，（3）部分增压（有反力度时）；基元级中静叶的作用：（1）.导向（转向），（2）.增压。P11

2、轴流式压气机与离心式压气机的特点。P21

轴流式压气机：流量大和效率高，在大中型燃气轮机中获得广泛的应用。

离心式压气机：空气流量小，结构简化，主要用在小功率燃气轮机中。

3、什么叫压气机基元级的反力度？P29

动叶中的静压升高占整个基元级静压升高的百分比。

4、叶栅中的流动损失有哪些？P46

（1）附面层内气体的摩擦损失；

（2）逆压梯度作用下的附面层分离损失，特别是激波－－附面层干涉会加重分离，导致分离损失急剧增加；

（3）激波造成的总压损失；

（4）尾迹损失（叶片两侧附面层在尾缘处脱体时产生的旋涡流动损失）和尾迹区与主流区

的掺混损失。

5、压气机的绝热效率的概念及公式。P53

（T2理想-T1）/（T2实际-T1）

（03-1）轴流式压气机b特性

1、什么叫压气机的特性曲线？P3

在进气条件一定和转速不变的条件下，压气机的压比、效率随流量变化的关系通常称为压气机的流量特性。用曲线表示这些参数之间的关系称为特性曲线。

2、为什么轴流式压气机要采用多级的设计？P11

由于轴流式压气机的单级增压能力是有限的，特别是亚音速级，每级增压比只有1.15—1.3，最高也不大于1.4（超音速级可以高一些），所以，工业燃气轮机均采用多级式轴流压气机，使压比高达17—30。

3、什么叫压气机的旋转失速？旋转失速的危害？P22 P23

当转速一定而空气流量减少时，就会引起转子动叶攻角的增加。空气流量减少到一定程度就能观察到不稳定流动，同时压气机发出特殊叫声，振动也增大。在转子后测得的流场表明，有一个或多个低速气流区以某一转速沿动叶旋转方向转动，这种非稳定工况被称为旋转失速。旋转失速出现后，叶片会受到周期性交变的气动力作用，叶片材料会因此而产生疲劳。如失速频率接近叶片自振频率，将会使叶片产生很大的振动应力，造成叶片损坏。

4、什么叫压气机的喘振现象？P28

压气机的工质流量和气流参数(压力等)的时大时小的低频周期性强烈振荡，称为喘振。喘振是压气机的一类气动失稳现象，其流量和压升具有周期性的高振幅振荡，时而体现为非失速的正常流动，时而表现为低流量低压升的失速流动。

5、预防喘振的方法有哪些？P35

?防喘振方法通常有：

改进气动设计

中间放气

采用旋转导叶（静叶可调）

合理选择压气机运行工况点

分轴压气机等

尽管方法不同，但指导思想都是通过减小非设计工况时的冲角变化来保持压气机工作的稳定性。

（03-2）燃烧室/（第四章）整体结构/(第6章)典型燃机技术特点

1．天然气的燃烧方式主要包括：预先混合燃烧、扩散燃烧(2-p86)

2. 燃烧室的主要型式：按气流流程(顺流式，逆流式) 按布置方式（单（分）管燃烧室联管燃烧室环型燃烧室圆筒燃烧室）(2-p65)

3. 分管型燃烧室的优缺点：(2-p74)

优点：

燃烧室轴向尺寸减小，结构布置紧凑，燃烧空气可以得到预热。

每个燃烧室都可以独立地进行调整试验，燃烧比较容易组织；

由于流经燃烧室的空气流量只是整个机组进气总量的1／n，因而燃烧室便

于在试验台上作全尺寸和全参数的试验，试验结果可靠。

它的缺点是：

流阻损失大，需要用联焰管传焰点火。

4.燃气轮机的轴承有哪两种？各有什么作用？(C4p37)

①支持轴承。承担转子重量及剩余不平衡重量产生的离心力。

②推力轴承。确定转子在气缸中的轴向位置并承受转子轴向推力。

5.支持轴承的四种类型？性能如何？

圆柱形轴承、椭圆形轴承、多油楔轴承、可倾瓦轴承。

其中，可倾瓦轴承在稳定性、承载力及功耗等性能方面均居各种支持轴承之首，三油楔轴承、椭圆形轴承次之，圆柱形轴承最差。(C4p43)

6.重型燃机国际四家知名生产商：GE动力公司、Siemens/ Westinghouse动力公

司、MHI公司和Alstom公司。

①GE：压气机17-18级，透平可达3级，燃烧室采用分管逆流式；

②西门子：压气机15级，单轴压气机的压比提高到24-30的水平，透

平前进气温度达1300℃，透平4级布置，采用环形燃烧室；

③阿尔斯通：压气机采用22级亚音速轴流式，4级透平，采用顺序燃

烧系统；

MHI：变几何燃烧室燃烧、分管燃烧室、进气温度可达1500℃。

7.燃气轮机冷端输出和热端输出的概念