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1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 燃气轮机的控制系统包括调节系统、操纵系统和保安系统。控制系统的功能是把机器的工况控制在安全允许的范围内，以满足负荷方面的要求和机器本身经济性和使用寿命方面的要求。各系统的内容和复杂程度随机器的用途和容量大小而异。机械液压式控制系统曾在燃气轮机中占统治地位，但它难于组成高度自动化的复杂系统。后来出现的电子液压式系统功能强，能完成综合运算、逻辑判断等任务，可以组成高度自动化的复杂系统，并能利用计算机和实现遥控，已广泛用于燃气轮机控制系统。 调节系统它控制正常运行工况，主要满足负荷方面的要求，在有些情况下还能满足经济性方面的要求。这些要求是靠调节器自动
2、改变燃料消耗率G(千克秒)，有时还转动压气机或透平的可调静叶,以控制转速、燃气初温3等，使其按预定的调节规律变化来达到的。 根据实测转速与其给定值xx之间的差值来改变G，以保证符合=xx这一调节规律的转速调节器，在燃气轮机中得到广泛的应用。如果最终G的改变量正比于这一差值，便不能达到 精确地等于xx，这种调节称为有差调节。如要只要存在差值就不断改变G，则有可能最终消除这个差值，使 精确地等于xx，这种调节称为无差调节。 带动同步发电机的燃气轮机的基本调节规律是输出轴转速=xx的有差调节。其稳态转速随功率下降而增高(见汽轮机控制系统)。若使正比于转速的信号加上正比于功率的信号等于某一给定值作为调
3、节规律（称为功频调节），也可得到与转速有差调节同样的稳态结果。单轴燃气轮机-发电机（图1a燃气轮机-负荷）使用图2a、b中的调节系统;分轴燃气轮机-发电机（图1b燃气轮机-负荷）使用图2c 调节系统框图、d调节系统框图、e调节系统框图、f调节系统框图的调节系统。这些调节系统都有如下功能：单独发电情况下，负荷变化时能保持输出轴转速在给定值附近，并可通过改变给定值来改变转速；并网发电情况下，负荷变化时能保持电网频率在额定值附近，并自动按各并网机器的调节系统特性来分配负荷变化的份额。当改变某机的给定值时，就能改变该机在电网中分坦负荷的份额，并调整电网频率。 单轴燃气轮机-电传动机车(图1c燃气轮机-
4、负荷)的调节规律是()GG(，)式中 为操纵手柄的位置。其调节系统如图2g调节系统框图，无差调节器改变发动机励磁HB（作为一个可调量），有差调节器改变G。其功能是：在列车运行条件如路面坡度、风力等改变时，保持由 给定的燃气轮机工况；随的变动，使转速和功率P 按某种给定的关系（可选择使部分负荷效率最佳的关系）变化。 操纵系统一般包括加速、起动和程序 3个控制系统。 加速控制系统:控制从较低转速转变到较高转速的加速过程。多数情况下加速是伴随着加载(增加功率)的。加速过程越快、参数偏离稳态工况越大，就可能发生在稳态工况时所没有的问题，如压气机喘振、透平超温等。舰船、车辆等机动性负荷要求尽可能快的加速
5、。由图3 最快加速线(表示压气机转速，下角标“0”表示额定值)可知,以一定的裕量沿喘振边界和沿最大燃气初温 (3max)线过渡，加速最快。在这个最快加速线上,工况参数与时间之间，以及两个工况参数之间具有某种确定的关系，如G与、G与、3与、G与2（压气机出口压力）、3 与2等之间的关系。这些关系可用作加速控制规律。 起动控制系统：起动过程也是一种加速过程(见燃气轮机变工况性能)其控制规律的形成原则上与加速过程相同。为了避免喘振，起动时常需要转动压气机可调静叶，或让压气机放气，或两者并用。 程序控制系统:控制机器(包括辅助设备在内)的全面起停。常用压气机转速或时间作为程序的顺序变量。这种系统包括指
6、令、逻辑等部件。 保安系统对转速、转子轴向位移、振动和润滑油参数等值进行超限保护,与汽轮机控制系统相似。3压气机喘振和燃烧室熄火是燃气轮机特有的保安项目。重要的保安项目如转速、燃气初温等的超限值可分为报警、限制和紧急停机等数档。热力过程2007年12月22日，22:12:37 | 大将军王reli guocheng热力过程thermodynamic process 热力系统在某种因素推动下发生状态变化的过程。热力过程的特点反映在过程方程上，过程方程描述受特定过程约束的热力状态参数间的函数关系，由此可得出系统变化前后的状态参数关系式。研究热力过程，就是为了导出过程方程或初、终态的状态参数关系式，
7、以及系统与外界之间功和能量的交换。这些都是热力学中分析计算热力过程和热力循环所必需的。对于单位质量的理想气体，可逆的典型热力过程有定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程和多变过程。 定容过程容积 V保持不变的热力过程，又称等容过程，例如密闭容器内的加热或冷却过程。过程方程为：V常数，因此根据状态方程有：0655-01式中1、2、T1 T2、分别为系统初、终态的压力和温度。定容过程在p-V 图（见图-图-图 class=image）上由垂直线1-2表示。它表明系统对外不作功，向系统输入的热量 Q全部转变成系统内能U 的增加，即 0655-02式中为系统的质量，为定容比热容。 定压过程压力 保持不
8、变的热力过程，又称等压过程。例如在大气压力下，气缸中气体的受热膨胀。过程方程为：常数，因此V1/V2=T1/T2。它在-V 图上由水平线3-4表示。这时，系统对外所作的功 W(V2V1)R(T2T1) 外界向系统输入的热量 QH 2H 1(T2T1)式中R为理想气体的气体常数，为定压比热容；H为系统的焓。 定温过程温度T 保持不变的过程，又称等温过程。例如室温下缓慢地压缩气体的过程。过程方程为:T常数，因此，1V1 =2V2。它在p-V 图-图-图 class=image上由等边双曲线5-6表示,过程中向系统输入的热量等于系统对外界所作之功0655-03 绝热过程系统与外界没有热量交换的热力过
9、程。例如气体在气缸内的绝热膨胀。可逆的绝热过程在过程进行中其熵不变,故又称定熵过程。过程方程为：常数，因此有：0655-04式中0655-05，称为绝热指数或比热容比，其中为定容比热容。绝热过程在-V 图-图-图 class=image上表示为高次双曲线7-8，这时系统对外界所作的功0655-06 多变过程符合过程方程常数,其中多变指数在过程中保持不变的热力过程。参数关系式为 0655-07过程中向系统输入的热量0655-08系统对外界所作的功 0656-01当多变指数值分别取 0、1、时,多变过程就相应地成为前面提到的定压、定温、绝热和定容过程。热力系统2007年12月22日，22:11:3
10、6 | 大将军王reli xitong热力系统thermodynamic system 热力学研究中作为分析对象选取的某特定范围内的物质或空间。系统以外的物质或空间称为外界。系统与外界之间的界限称为分界面。分界面可以是：真实的或假想的；固定的或移动的。与外界之间既有能量又有物质交换的系统称为开口系统或控制体；与外界之间只有能量（功和热）而没有物质交换的系统称为封闭系统或闭口系统；与外界之间没有热量交换的系统称为绝热系统；与外界之间既没有能量也没有物质交换的系统称为孤立系统。自然界没有绝对的封闭系统、绝热系统和孤立系统。在分析实际问题时，为了简化可以应用上述概念作近似处理。燃气轮机循环2007年
11、12月22日，22:10:41 | 大将军王ranqilunji xunhuan燃气轮机循环gas turbine cycle 由绝热压缩、等压加热、绝热膨胀和等压冷却 4个过程组成的燃气轮机热力循环。也曾有过等容加热循环的燃气轮机，但没有得到推广应用。 循环过程图1 燃气轮机简单循环（开式）为燃气轮机的简单循环。燃气轮机自大气吸入空气，在压气机（即压缩机）中压缩。压缩后的气体进入燃气轮机燃烧室，在此加入燃料燃烧加热。加热后的高温燃气进入燃气透平（以下简称透平）膨胀作功。膨胀后的燃气排向大气。透平排气温度还相当高（约400550），而压气机吸入的空气是大气温度，相当于在大气中进行了冷却。上述四
12、个过程都是连续地进行的。透平膨胀功扣去压气机消耗的压缩功之后的净功，作为燃气轮机的输出功。 循环指标燃气轮机输出功与加热过程消耗的热量之比称为循环效率,它是评价循环的首要指标。每千克气体工质的输出功L称为比功。L是影响燃气轮机尺寸的重要因素，也是循环的一项指标。 理想循环压缩终了压力 2与压缩起始压力1之比2/1称为压缩比。膨胀起始压力3与膨胀终了压力4之比3/4称为膨胀比。 理想情况下,4=1 ，3=2,所以。若膨胀过程的与压缩过程的相等,并且膨胀起始温度（燃气初温）T3 等于压缩终了温度T2,则膨胀功等于压缩功,但这时没有输出功。因此，在理想情况下压缩过程所消耗的压缩功可以在膨胀过程中全部
13、收回。 对于理想循环，不变时，膨胀功与T3 成正比，加热提高T3,使T3 高于T2，于是膨胀功就大于压缩功而获得输出功。不变时压缩功也不变，输出功正比于加热量，因而T3的变化对无影响。变化时,既影响压缩功，又影响膨胀功，因此理想循环的效率与有关；随着的增大而提高。若=1，膨胀功和压缩功都为零，不论加热量多大、T3多高，输出功和效率都是零。 实际循环实际上，压气机效率和透平效率都不是100，这就使得压缩功比理想情况下的大,膨胀功比理想情况下的小，并且加热和冷却过程都有压力损失，即3 241,因而。这进一步导致压缩功增大，膨胀功减小。因此，输出功和循环效率都比理想循环的小。提高压气机效率和透平效率
14、、减小压力损失，可向理想循环趋近。这是提高循环效率的一种途径。 实际循环中，压缩后的气体如不加热提高温度，仍保持T3=T2，则膨胀功必小于压缩功。因而必须加热气体，把T3 提高到足够的数值，才能使膨胀功大于压缩功而得到输出功。燃气轮机发展的初期T3 不高，而压气机效率和透平效率又很低，曾出现过输出功很小、循环效率很低，甚至输出功是负的情况。 在实际循环中，T3 越高、加热量利用率越好。所以不变时，T3 越高、也越高，即理想循环中与T3无关的结论不适用于实际循环。燃气初温与压气机进口温度之比 T3/T1，称为温比。热力学分析指出，实际循环效率首先取决于温比，越高，也越高；其次还与有关(图2实际循
15、环效率的变化)，在同一个值下，随着的增长，先是增长，到某一极值后下降。每一个都有一个能使 达到最高值的最佳与之对应。越大，对应的最佳也越大。 由图2实际循环效率的变化可知，提高值对增高有重要作用。因此，设法增高T 3 （即增高）来提高，始终是燃气轮机发展中最重要的研究课题之一。随着高温材料和透平叶片冷却技术的进展，70年代末燃气初温最高已达1200。上述循环的效率已达38。实际循环分为开式和闭式两种。 开式循环这种循环从大气中吸入新鲜空气，同时把废气排向大气。绝大多数燃气轮机都是开式循环的。 简单循环:由一个压缩过程、一个加热过程、一个膨胀过程和一个冷却过程所组成的循环。这种循环最为简单。 回热循环：简单循环中，透平排气温度 T4 仍相当高，带走大量热量。而一般情况下压气机出口空气温度T 2比T4低很多。让透平排气通过回热器(即换热器)先把压气机出口的空
