燃气轮机介绍 王鹏宇
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。
燃气轮机参数
燃气轮机参数燃气轮机是一种利用燃气燃料产生动力的设备，广泛应用于发电、航空和工业领域。
燃气轮机的性能与其参数密切相关，下面将介绍几个重要的燃气轮机参数。
1. 功率：燃气轮机的功率是衡量其输出能力的重要参数。
功率通常用千瓦（kW）或兆瓦（MW）表示。
燃气轮机的功率与其设计参数、燃料供给系统和机械传动系统等因素密切相关。
2. 热效率：热效率是衡量燃气轮机能量利用效率的重要指标。
热效率定义为输出功率与输入燃料热值之间的比值，通常以百分比表示。
提高燃气轮机的热效率可以减少燃料消耗和环境污染。
3. 排气温度：燃气轮机的排气温度是衡量其热效率的重要指标之一。
排气温度过高可能导致部件过热而影响机组寿命，而排气温度过低则意味着燃料未完全燃烧，降低了燃气轮机的热效率。
4. 压气机压比：压气机压比是指压气机出口总压力与进口总压力之比。
压气机压比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压比可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会带来更高的机械和热载荷。
5. 燃耗率：燃耗率是指燃料消耗量与输出功率之比。
燃气轮机的燃耗率直接关系到其经济性和运行成本。
较低的燃耗率意味着能够以更少的燃料产生相同的功率，从而降低能源消耗和运行成本。
6. 进口温度：进口温度是指燃气轮机进气口的温度。
进口温度的高低直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的进口温度可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会增加燃料的燃烧温度和热载荷。
7. 压气机压力比：压气机压力比是指压气机出口压力与进口压力之比。
压气机压力比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压力比可提高燃气轮机的功率和热效率，但也会带来更高的机械和热载荷。
8. 燃气轮机转速：燃气轮机的转速是指轴转速，通常以转/分钟（rpm）表示。
燃气轮机的转速与其设计参数、机械传动系统和负载要求等因素相关。
合理的转速选择可以提高燃气轮机的性能和运行稳定性。
总结起来，燃气轮机的参数包括功率、热效率、排气温度、压气机压比、燃耗率、进口温度、压气机压力比和转速等。
《燃气轮机》PPT课件
n 1s
p1 1
H2s 2s* H’2s
2s 2s’
Hu实际焓降 P2*
2*
2’*
p2
余速损失H c= c22/2
2
H r
s
三、涡轮级的能量损失
1、喷嘴损失 Hn
H n c 1 2 s2 c 1 2 ( 1 2 )c 2 1 2 s (1 2 1 )c 2 1 2
2、动叶损失 Hr 轮周损失
界无功的 交换
00 1d p1 2(c0 2c1 2)L R 1
c1>c0
01dp12(c12c02)LR1
压 能 绝 对 动 能
p0>p
1
⑵分析动叶栅(1-2)
转 减
压 动
增 喷
管 速
外界加
给气体
LT 12dp12(c12c22)LR2
c2<c1
(绝对坐标系）
的功
压能 动能 流 阻
L u u 1 c 1 u u 2 c 2 u
轴流式涡轮，设u1= u2= u
L u u ( c 1 u c 2 u )
cu wu L u u ( w 1 u w 2 u )
ucu
uwu
u(c1uc2u)
u(w 1uw 2u)
提高轮周功的途径
T>0
(1)un
取决于材料强度和技术要求
3 有效效率
——考虑外部损失Hm
eH H e s H H ismim
e* i*m
H e H i H m H u H H m H s ( n r c ) H H m
五、速度比对效率的影响
u轮周损失
(1流 ) 动 损 H n 失 H r叶栅效率
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理燃气轮机是一种利用高速旋转的气流来驱动涡轮机转子工作的热力机械设备。
它是一种将燃气能转化为机械能的动力装置，广泛应用于航空、发电、船舶等领域。
燃气轮机工作原理的了解对于工程师和操作人员来说至关重要，下面我们将详细介绍燃气轮机的工作原理。
首先，燃气轮机的工作原理可以分为三个基本过程，压缩、燃烧和膨胀。
在压缩过程中，空气被压缩并送入燃烧室，然后与燃料混合并燃烧，释放出高温高压的燃气。
最后，这些高温高压的燃气通过涡轮机转子膨胀，驱动涡轮机转子旋转，产生机械能。
其次，燃气轮机的压缩过程是通过压气机完成的。
压气机是由若干个叶片组成的转子，当转子旋转时，叶片将空气压缩并送入燃烧室。
在燃烧室中，燃料被喷入，并在高温高压的环境中燃烧，产生燃气。
这些燃气将通过高速喷射进入涡轮机转子，推动转子旋转。
最后，燃气轮机的膨胀过程是通过涡轮机完成的。
涡轮机转子被燃气推动旋转，产生机械能，驱动发电机或其他设备工作。
最后，燃气轮机的工作原理可以简单概括为“压缩、燃烧、膨胀”。
在实际应用中，燃气轮机通常与发电机相连，利用旋转的涡轮机转子产生的机械能驱动发电机发电。
燃气轮机具有结构简单、启动快速、响应灵活等优点，因此在发电厂、航空、船舶等领域得到广泛应用。
总之，燃气轮机是一种重要的动力装置，其工作原理的了解对于工程师和操作人员来说至关重要。
通过对燃气轮机的压缩、燃烧、膨胀过程的详细介绍，相信读者对燃气轮机的工作原理有了更深入的了解。
希望本文能够帮助读者更好地理解燃气轮机的工作原理，为相关领域的工程实践提供帮助。
燃气轮机参数
燃气轮机参数燃气轮机参数:燃气轮机是一种常见的发电设备，它具有高效率、低排放和可靠性高的特点。
燃气轮机的性能参数对于其运行效率和发电能力起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的几个重要参数，并对其意义进行解释和分析。
一、功率输出燃气轮机的功率输出是指燃气轮机在特定工况下所能产生的电功率。
功率输出通常以兆瓦（MW）为单位进行表示。
燃气轮机的功率输出决定了其发电能力的大小，也是评估其性能的重要指标。
功率输出越大，表示燃气轮机的发电能力越强。
二、热效率热效率是指燃气轮机将燃料中的化学能转化为电能的效率。
热效率越高，表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量，减少能量的浪费。
热效率通常以百分比形式进行表示，高效燃气轮机的热效率可以达到40%以上。
提高燃气轮机的热效率可以降低能源消耗和环境污染。
三、压缩比压缩比是指燃气轮机中压缩机所能实现的气体压缩比例。
压缩比越大，表示燃气轮机能够将气体压缩得更高，提高燃烧效率。
压缩比是燃气轮机性能的关键参数之一，通常在设计阶段进行确定。
较高的压缩比可以提高燃气轮机的功率输出和热效率，但也会增加燃气轮机的复杂度和成本。
四、进气温度进气温度是指燃气轮机中压缩机进气时的气体温度。
进气温度的高低直接影响燃气轮机的性能。
较高的进气温度可以提高燃气轮机的功率输出和热效率，但也会增加燃气轮机的热负荷和冷却需求。
进气温度的控制是燃气轮机设计和运行中的重要问题之一。
五、排气温度排气温度是指燃气轮机中排出的废气温度。
排气温度的高低直接关系到燃气轮机的热效率和环境排放。
较高的排气温度表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量，提高热效率。
同时，排气温度的控制也是保证燃气轮机运行安全和稳定的重要因素之一。
六、启动时间启动时间是指燃气轮机从停止状态启动到达额定运行状态所需的时间。
启动时间是燃气轮机性能的重要指标之一，直接关系到燃气轮机的可用性和响应速度。
较短的启动时间可以提高燃气轮机的灵活性和应急响应能力。
燃气轮机知识基础介绍
联合循环发电或热电联产
• 燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供 热式蒸汽轮机（抽汽式或背压式）共同组成的 循环系统，它将燃气轮机排出的高温乏烟气通 过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸 汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏汽用于 供热。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一 台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸 汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。 主要用于发电和热电联产，发电时的最高效率 的联合循环系统是ABB公司GT26-1，效率为 58.5%。
发
展
史
• 在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃 气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出 现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60 年代，出现了以自由活塞发动机与燃气轮机组 成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系 统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还 发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利 用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系 统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产 中。
陆用（发电、工业）燃机 船用（动力）燃机 航空用（动力）燃机
主要性能参数
• 比功； • 能效；
循环理论
•基础布莱顿循环 •回热布莱顿循环 •联合循环 •HAT循环
简单循环
• 由燃气轮机和发电机独立组成的循 环系统，也称为开式循环。其优点 是装机快、起停灵活，多用于电网 调峰和交通、工业动力系统。目前 的最高效率的开式循环系统是GE公 司LM6000PC 轻型燃气轮机，效率 为43%。
伊尔-76运输机
伊尔-76
新型号PS-90发动机
早期使用D-30发动机
C-17战略运输机
C-17的发动机
C-17的发动机
H6K
FC-1
燃气轮机联合循环介绍
燃气轮机联合循环介绍燃气轮机联合循环，听起来高大上，其实它就是个把“高温气体”变成“电”的小能手。
想象一下，你家的锅炉，这家伙可不是随便烧水的，它可是经过精心设计，把燃料的能量最大化利用，简直就像做一道精致的菜，分分钟把每一滴油都榨干了。
说到燃气轮机，它工作的时候就像是个狂欢派对，燃气在里面像小精灵一样舞动，经过燃烧后产生的高温高压气体，通过涡轮转动，啧啧，那声音，简直能把你震撼得心潮澎湃。
接下来咱们得聊聊这个联合循环。
其实嘛，就是把燃气轮机和蒸汽轮机组合在一起，形成一个完美的搭档。
你可别小看这对组合，简直就像是李白和杜甫，实力强大。
燃气轮机先来，把热能转化为机械能，然后蒸汽轮机再上场，利用余热发电，真的是一波三折，电力输出可谓是节节攀升，简直不容小觑。
想象一下，余热就像那烧到最后的炭火，虽然看似无用，实际却能把能量发挥到极致。
要知道，联合循环的效率可不是盖的，通常能达到60%左右，这在电厂界可是个“牛”气冲天的数字。
和传统发电方式比起来，这可是真正的节能环保先锋！燃气轮机虽然看上去光鲜亮丽，但其实它也有点“小脾气”，对燃料质量要求比较高，像是挑食的小孩子，一定要确保燃料纯净，才能发挥出最佳状态。
不过，一旦它“吃得好”，那真是“能量满满”，让你震惊的电量输出真是让人目瞪口呆。
联合循环不仅仅是在电厂发电，它在航天和船舶等领域也是不可或缺的。
想象一下，那些航天器在太空中飞行，动力来源也是这套系统，真是太酷了！更有趣的是，燃气轮机的设计和运行也在不断进步，许多科技公司为了追求更高的效率和更低的排放，像拼图一样，把各种新材料和技术应用进去，让燃气轮机像是升级版的“超级战士”。
哎，说到环保，这也是联合循环的一大亮点。
它在发电过程中，二氧化碳的排放量相对较少，基本上就是在为地球“减负”。
想象一下，随着气候变化问题日益严重，联合循环的存在简直像一缕清风，给环保事业带来了新的希望。
每当听到绿色电力的概念，心里总会油然而生一丝自豪感，觉得自己也为保护地球出了一份力。
燃气轮机简述
燃气轮机简述对于刚接触燃气轮机的人来说，一切都是那样的陌生，经过对燃气轮机实物的参观，增加了许多的感性认识，知道了其大致结构，至少在大脑中留下了具体的印象，为以后学习其结构有很大裨益。
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。
我国古代出现的走马灯是涡轮机最早皱形，然而最早描述燃气轮机出现在17世纪中叶，1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。
直到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370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。
自此燃气轮机步入快速发展期。
燃气轮机从理论构想到如今大概快经历了四个世纪的发展，按其应用分类为航空燃气轮机，船用燃气轮机，地面燃气轮机。
由于作战的需求促进了航空燃气轮机的迅猛发展，技术相对于其他两个领域更加成熟。
在航空领域根据有无压气机分为两个大类，无压气机的有冲压式发动机、脉动式发动机;有压气机的有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、桨扇发动机。
所以大多数地面、船用燃气轮机由航空发动机改造而来，这样的航改机具有投资少，研制周期短，生产成本低，同时效率高、重量轻，检修方便、维护费用低等好处。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，这三部分又被称为燃气发生器。
它是产生具有一定温度及一定压强的燃气的装置，所产生的燃气具有很高的可用能量，这是因为高温——具有很高的热能，高压——具有很高的位能并且具有很高能量的高温高压燃气进一步膨胀对外做功，可以说它是燃气轮机的核心。
燃气轮机原理(精华版)
QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。
走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。
15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。
现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。
当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。
图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。
压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。
在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。
燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。
为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。
燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。
燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。
燃气轮机及其联合循环发电技术介绍
9E级燃气轮机主要技术条件
GE PG9171E 燃机标准热耗，kJ/kWh 10641 西门子 SGT5-2000E 10314 三菱 M701DA 11314
燃机标准出力，MW
压气机级数及压比 透平级数 单循环发电效率，% ISO工况排气流量，kg/s 排烟温度，℃ 排气方向
126.75
17级 压比12.75 3 31.17 417.8 543 侧向排气
• • • •
燃机订货四工况 1.ISO工况：标况 2.性能考核工况（年均工况） 3.夏季工况：考核最小出力 4.冬季工况：选电机。
名词定义
• 简单循环：依次由压缩、燃烧、膨胀过程组成的热力 循环； • 联合循环：燃气轮机循环与蒸汽或其他流体的朗肯循 环相联合的热力循环； • 燃料比能(热值) ：总比能是单位质量的燃料燃烧时所 释放的总热量，用kJ/kg表示，净比能是总比能减去燃 烧过程中水分蒸发所吸收的热量，也用kJ/kg表示； • 热耗率：每单位时间消耗的净燃料能量与输出的净功 率的比值，单位是kJ/kWh；
mmH2O 88.9 mmH2O 127 mbar 1014 100%CH4
负荷比例
-
-
√
√
√
-
注：“√”表示有相应的修正曲线，“-”表示不适用，该表及以下性能曲 线均是以GE 9171E型燃机为例。
主要性能修正曲线（环境温度-出力）
主要性能修正曲线（环境温度-热耗率）
主要性能修正曲线（环境湿度-出力）
二、燃气轮机组成及原理
燃气轮机组成
• 1－压气机 2－燃烧室 3－透平 4－轴承 5－发电机
燃机组成
• 燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平组成。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，在达到较高效率 的同时又缩短了轴向长度。 • 附属系统和设备，包括：启动装置、燃料系统、润滑油系 统、进气系统、排气系统等。 • 燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量，重型燃 气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0.2千克/千 瓦。