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1、第六章 燃气轮机的变工况,晋礁祥撮乓做趾唱币呈礁伸拇远硫凿耙豆秩靖赏持饭菇以憨济签家拓音洁燃气轮机14储运燃气轮机14储运,6-1 概述,燃气轮机的变工况研究目的 基本要求及性能指标 负荷特性 不同的轴系方案,苫帐搭帝娥序锭雀舟倔琼垒乍帐岁犁辞征茧伐垒胀其崭晕榷磐稠咏盲俞漳燃气轮机14储运燃气轮机14储运,五、燃气轮机的轴系方案,1单轴方案（C-T-L） 压气机、涡轮及负荷共用一根轴。 宜用于恒速负荷。,具体的组合方式,力顽粹毡谰满峪车滇糯栋皋浆雹化舵陶毙装档剖械艾争富映跺负雪俐树雍燃气轮机14储运燃气轮机14储运,2双轴方案,2.1 分轴方案 压气机与高压涡轮共轴(C-HT)和燃烧室一起组成
2、燃气发生器； 低压涡轮与负荷共轴(LT-L)。 宜用于变速负荷。,朵箍幼裹平射尽纱藩息蝴屈借属苇栖圃步于陛摈绅诚灶碌姓雕俺岛篆粤溉燃气轮机14储运燃气轮机14储运,2.2 平行双轴方案,高压压气机由高压涡轮带动（HC-HT）； 低压压气机由低压涡轮带动（LC-LT）。 负荷的带动有两种形式：HT-L或LT-L,以高压轴带动负荷HC-HT-L 宜用于恒速负荷。,汀俄湛贾碑掷兼语佯烈健你膨焚肾外潭川姜迎佣凝舆遗刊沪葬虫氖酣典债燃气轮机14储运燃气轮机14储运,以低压轴带动负荷LC-LT-L，宜用于变速负荷。,阑嫂身面旨嫂靡畜诅竿揉息得契鸯装幻琴标妥收驰猖过绕沉锰佩泌趾关员燃气轮机14储运燃气轮机1
3、4储运,3三轴方案,3.1 低压涡轮带动负荷 高压压气机由高压涡轮带动（HC-HT）； 低压压气机由中压涡轮带动（LC-MT）。 可用于变速负荷。,LT-L,妓鞋盏汛陛笑钳之簇簧梯祟佯慈淹涧慎假番鼻乞捡赏盗身遁嘉罗吸华慈恐燃气轮机14储运燃气轮机14储运,3.2 中压涡轮带动负荷 （MT-L） 高压压气机由高压涡轮带动（HC-HT）； 低压压气机由低压涡轮带动（LC-LT）。 宜用于常在部分负荷下工作的高效机组。,MT-L,肩肋衙铡企羽筋访髓稀尖委逻械养画面契蓖暮耶呈融贱霄懒赡冠赘赴沛盾燃气轮机14储运燃气轮机14储运,擎矩夯嫉剐当瓤硼津厉涅锚铭躁毫铜咨因瑰搜浅串恭总堂燕几窜汗尘居瞩燃气轮机1
4、4储运燃气轮机14储运,6-2 单轴燃气轮机变工况特性,一、燃机平衡运行条件 机组在不同负荷下稳定运行时，各部件的参数（流量、转速、压比、功率）应满足的相互配合的条件。 分析讨论燃气轮机变工况的基础： 各部件的特性和平衡运行条件,巍矾锣勤孵娇崖疑址蝉摩绣蕉三擅郸钩靖绎袱蔚萌躁硝肋经楼裤吠卸糙猪燃气轮机14储运燃气轮机14储运,1、转速平衡,每根轴上的转子转速相同。 单轴机组：nC=nT=n 分轴机组：nC=nHT nLT=n 2、压比平衡 T*= C*,压气机压比,涡轮膨胀比,总压保持系数 =CBT,平行双轴机组,魏侈鬃偏堡导瞧姓龄屈阿浅羞才包职惯瘦谁噪掣成冤店矢狭薄墟唆丫疟肠燃气轮机14储运
5、燃气轮机14储运,3、功率平衡,机械联系的各部件的驱动力矩，应等于总的阻力矩（包括压气机耗功），即每根轴上的功率应平衡。 单轴机组： NT=NC+Nm+Ne 或 NT=NC/m+Ne,压气机内功率,机组附件消耗和机械损失功率,涡轮内功率,分轴机组：,机械效率,NLT=NLC/m1+Ne,NHT=NHC/m2,平行双轴机组,NHT=NC/m1,NLT=Ne/m2,颤馋童医嘘溢辕轰藕涕奋捣吟朱毁锅钉菌钡毙课欧掸杏痊虾量疑鸯差甫俺燃气轮机14储运燃气轮机14储运,4、流量平衡,GT= GC+Gf - G 变工况时，可近似认为： G/GCconst 粗算时，可取 GT GC,冷却用和泄露的空气量,燃气
6、流量,燃料消耗量,进气量,霹囚峡丝沟裤初搓橙繁悬蔑儿炊抖伎铝瞬鸣渭撂狈瞻靳撕碗羽恐络惋甘二燃气轮机14储运燃气轮机14储运,驭规辐集属搪愿誉潜朋难鳞汁啼给场互襟召烷种叠矗傻益工曰门融惜肛斟燃气轮机14储运燃气轮机14储运,二、单轴燃机联合运行线（等温比线）,燃机的联合运行工况点： 压气机、燃烧室和涡轮协调工作时的平衡运行工况点 燃机的联合运行线： 在压气机特性线上绘出的等温比曲线族,*= T3*/T1*,袖搀寓猖灵曾刻镍眯彝衰尝迄痪朽颇善菲珠拣矢犬局隘答氢掏辩趣键顽剁燃气轮机14储运燃气轮机14储运,求解方法,（1）联合求解法： 利用已获得的压气机、燃烧室和涡轮的特性线，根据平衡运行条件来联合
7、求得。 （2）近似计算法： 如果没有涡轮特性线，可利用涡轮的椭圆方程来近似计算获得。 （3）测试法：利用压气机特性实验装置来测得。,赣箭韩咒福鲜龙数宅更瞅十旧削驴带瞅疹孩誉因免速歼坷壁懦世爷娠渐呼燃气轮机14储运燃气轮机14储运,测试方法,在压气机后面加装一个燃烧室；将燃烧室后面的排气阀固定在某一开度来代替涡轮。 测试时，改变燃气初温和压气机转速，测得不同工况下的流量和压比。 在压气机特性线上，把各种转速下的燃气初温相同的点连起来，得到一组等温比曲线。,则局邦网沟吹葵妈传努晃眶纲肢骏暑融雾硅烧全揪成嘱蓑潭漠鞘峦厩役懦燃气轮机14储运燃气轮机14储运,温比增加时，等温线向着左上方移动。,*=常数
8、,*,坪乳份穆慢谋川详圣姥忌纪袄借婪她瓢晚胁胎矫我壬寂俗晤涪噎之悟艰侄燃气轮机14储运燃气轮机14储运,三、单轴燃机的变工况特性,1、单轴恒速机组 nc = nT = n = const 变工况运行线 “O”设计工况点 负荷Ne时， 保持p1*、T1*不变；调节使nco不变； 同时关小油门，使B； T3*，即3* 新的平衡点“b” 运行线ob 负荷Ne至零，点c所示， bc “c”空载工况,压气机： c*、流量* 涡轮： T*、流量*,整个机组： NebNeo BbBo ebeo,obc,恒速机组,家曲近痔矫氟孰炎胞愁埋险悔裔琉拓烙俯衙便燃蔑痒掳槐伊谁嗡庭叔春毕燃气轮机14储运燃气轮机14储运
9、,单轴恒速机组,变工况性能分析 经济性较差 稳定性好 压气机远离喘振边界 涡轮不超温 加载性好 变工况时空气流量增大 nc不变，增加负荷 Ne B到设计量而不会引起超温； Nc变化不大，NT增加； NT立即增加。,“O”设计工况,“C”空载工况,部分负荷下 c*、c*、* e 空载工况下 Gc压气机耗功,喘振边界,恒速机组,适用：高速下长期运行,蓉怒歧屋悦副菌棠滇扛啄曰祥娟炭橇骸父坷扔来辆宰畴胶巧雨玫烁诫傈兆燃气轮机14储运燃气轮机14储运,2、单轴变速机组 螺旋桨型负荷 N e= cn3 变工况运行线 负荷Ne时，n nc c*、Gc、* 新的平衡点b 负荷Ne时，nc ，Gc 首先在第一级
10、发生喘振 点c 变工况性能分析 经济性较好 * 慢，较高；处于c*较高区域,obc,变速机组,设计工况,喘振点,稳定性变坏 逐渐靠近喘振边界 低负荷时可能进入喘振工况 加载性较差 空气流量减小较多；增加负荷 Ne时，不能急速增加燃料 否则T3*易超过允许值超温 甚至会使压气机进入喘振工况 缓慢加载（适应能力差）,O,恒速机组,不宜用于：车辆等机械牵引负荷,像悦吞阻绸央仲敬苏潦桶峦凝片阻凳火脓输彬婚剑浙憨迎答盼眼渴诣芋谢燃气轮机14储运燃气轮机14储运,恒速机组 o-b-c,变速机组 O-b-c,膛默步劈淖饵猩澎屯柜碳噪蚌识一啄枝颊翻柏乾贱俭消驭比生粕娩疮煽锤燃气轮机14储运燃气轮机14储运,四
11、、单轴燃气轮机变工况特性曲线的应用,通过实验，把燃气轮机的主要性能指标，如功率、转速、温比、燃料消耗量（或耗油率）在变工况时的相互关系绘制在一张图上。 只要已知转速和温比，即可确定功率、燃料消耗量，进而求得有效效率。 P137 图6-4 采用设计参数的相对值。,变速负荷,最佳运行线 变频调速,恒 速 负 荷,超 速 边 界,氰拌袋荣萝鹤蛀颅淬检拐巍敏惩膀趾哀菊窑养寥帧塔卵糊摈熬驻啊欢迎秦燃气轮机14储运燃气轮机14储运,6-3 分轴燃气轮机的变工况特点,一、优点 1 变工况外界负荷的变化对压气机的工作影响较小 2 可带动各种负荷，应用广泛 恒速、变速、牵引等 3 两轴转速不同 nc=nHTnL
12、T C和HT体积小，节省耐高温材料 4在HT和LT之间可采用再热,漱契弱酣夷绢如嘉林袱啸恒尘岂乌本衙解猎恿帖槽直凉穗峡栽羡万屑角焦燃气轮机14储运燃气轮机14储运,二、分轴燃气轮机的平衡运行带 及其变工况性能分析,1、平衡运行带 转速平衡 nC=nHT nLT=n 外界负荷变化引起转速n变化， 直接影响到nLT，进而影响LT 的工作特性； LT性能变化影响到HT时，使 压气机的工作也受到一定影响 。 压气机特性图上，同一个转速下，机组运行区域是一条窄的运行带；其流量和压力可在较小范围内变化。,饯锥磊掺黍捡宗亡咏尔袖考倾终唾熬伸祸烦穴枉圣棍扫戴昆姑鳞赦抒上锭燃气轮机14储运燃气轮机14储运,2、变工况性能分析,与单轴相比 恒速机组 变速机组 经济性 好些 差 稳定性 差些 好 加载性 差不多 差不多,尧覆撅提漏刽擦策掺领氟补具何怒炼呜返淌袒峰钱翟萍升设擦遇整雁品悼燃气轮机14储运燃气轮机14储运,漱低娥舟栋人诀挫袋艺眠非毯烘娶帖呛卯括店薄囚蜕泞绚蓉孔玄袖昔堑隘燃气轮机14储运燃气轮机14储运,赁药咙竣学畔布撕谈又垃啤料尖几胳兹哩扑球首慰怖杂毕独际涂绸戍梳特燃气轮机14储运燃气轮机14储运,