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1、第六章第六章 燃气轮机的变工况燃气轮机的变工况6-1 概述概述n燃气轮机的变工况研究目的燃气轮机的变工况研究目的n基本要求及性能指标基本要求及性能指标n负荷特性负荷特性n不同的轴系方案不同的轴系方案五、燃气轮机的轴系方案五、燃气轮机的轴系方案n1单轴方案（单轴方案（C-T-L）n压气机、涡轮及负荷共用一根轴。压气机、涡轮及负荷共用一根轴。n宜用于恒速负荷。宜用于恒速负荷。具体的组合方式具体的组合方式2双轴方案双轴方案n2.1 分轴方案分轴方案 n压气机与高压涡轮共轴压气机与高压涡轮共轴(C-HT)和燃烧室一起和燃烧室一起组成燃气发生器；组成燃气发生器；n低压涡轮与负荷共轴低压涡轮与负荷共轴(L
2、T-L)。n宜用于宜用于变速速负荷。荷。 2.2 平行双轴方案n高压压气机由高压涡轮高压压气机由高压涡轮带动（带动（HC-HT）；）；n低压压气机由低压涡轮低压压气机由低压涡轮带动（带动（LC-LT）。n负荷的带动有两种形式：负荷的带动有两种形式：HT-L或或LT-L以高压轴带动负荷以高压轴带动负荷HC-HT-L宜用于恒速负荷。宜用于恒速负荷。以低压轴带动负荷以低压轴带动负荷LC-LT-L，宜用于变速负荷。3三轴方案三轴方案3.1 低压涡轮带动负荷低压涡轮带动负荷 n高压压气机由高压涡轮高压压气机由高压涡轮带动（带动（HC-HTHC-HT）；）；n低压压气机由中压涡轮低压压气机由中压涡轮带动（
3、带动（LC-MTLC-MT）。）。n可用于变速负荷。可用于变速负荷。LT-L3.2 中压涡轮带动负荷中压涡轮带动负荷 （MT-L）n高压压气机由高压涡轮高压压气机由高压涡轮带动（带动（HC-HT）；）；n低压压气机由低压涡轮低压压气机由低压涡轮带动（带动（LC-LT）。）。n宜用于常在部分负荷下宜用于常在部分负荷下工作的高效机组。工作的高效机组。 MT-L6-2 单轴燃气轮机变工况特性单轴燃气轮机变工况特性一、燃机平衡运行条件一、燃机平衡运行条件n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。n分析讨论燃气轮机变工况的基础：分析讨论燃气轮机变工况的基
4、础：n 各部件的特性和平衡运行条件各部件的特性和平衡运行条件 1、转速平衡、转速平衡n每根轴上的转子转速相同。每根轴上的转子转速相同。n 单轴机组：单轴机组：n nC C=n=nT T=n=nn 分轴机组：分轴机组：n nC C=n=nHT HT n nLTLT=n=nn 2、压比平衡、压比平衡n T*= C*压气机压比压气机压比涡轮膨胀比涡轮膨胀比总压保持系数总压保持系数 = CBT平行双平行双轴机机组 3、功率平衡、功率平衡n机械联系的各部件的驱动力矩，应等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），于总的阻力矩（包括压气机耗功），即每根轴上的功率应平衡。即每根轴上的功
5、率应平衡。n 单轴机组：单轴机组：n NT=NC+Nm+Nen或或 NT=NC/ m+Ne压气机内功率压气机内功率机组附件消耗和机组附件消耗和机械损失功率机械损失功率涡轮内功率涡轮内功率分轴机组分轴机组： 机械效率机械效率NLT=NLC/ m1+NeNHT=NHC/ m2平行双平行双轴机机组NHT=NC/ m1NLT=Ne/ m2 4、流量平衡、流量平衡GT= GC+Gf - Gn变工况工况时，可近似，可近似认为： G/GCconstn粗算粗算时，可取，可取 GT GC冷却用和泄冷却用和泄露的空气量露的空气量燃气流量燃气流量 燃料消耗量进气量二、单轴燃机联合运行线（二、单轴燃机联合运行线（等温
6、比线等温比线） 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* 求解方法n（1 1）联合求解法：）联合求解法：n利用已获得的压气机、燃烧室和涡轮的特性线，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求得。根据平衡运行条件来联合求得。n（2 2）近似计算法：）近似计算法：n如果没有涡轮特性线，可利用涡轮的椭圆方程来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。近似计算获得。n（3 3）测试法：利用压气机特性实验装置来测得。）测试法：利用压气机特性实验装置来测得。测试方法
7、测试方法 在压气机后面加装一个燃烧室；将燃烧室后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。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。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。温相同的点连起来，得到一组等温比曲线。n温比增加时，等温线向着左上方移动。*=常数*三、单轴燃机的变工况特性三、单轴燃机的变工况特性1、单轴恒速机组、单轴恒速机组 nc = nT = n = cons
8、t变工况运行线变工况运行线 “O”设计工况点设计工况点负荷负荷Ne 时，时， 保持保持p1*、T1*不变；调节使不变；调节使nco不变；不变； 同时关小油门，使同时关小油门，使B ； T3* ，即，即 3* 新的平衡点新的平衡点“b” 运行线运行线ob负荷负荷Ne至零，点至零，点c所示，所示， bc “c”空载工况空载工况 压气机：压气机： c* 、流量、流量* 涡轮：涡轮： T* 、流量、流量* 整个机组：整个机组： NebNeo BbBo ebnnLTLT C C和和HTHT体积小，节省耐高温材料体积小，节省耐高温材料 4 4在在HTHT和和LTLT之间可采用再热之间可采用再热 二、分轴燃
9、气轮机的平衡运行带二、分轴燃气轮机的平衡运行带 及其变工况性能分析及其变工况性能分析 1、平衡运行带平衡运行带n转转速平衡速平衡 nC=nHT nLT=nn外界负荷变化引起转速外界负荷变化引起转速n变化，变化， 直接影响到直接影响到nLT，进而影响，进而影响LT 的工作特性；的工作特性；nLT性能变化影响到性能变化影响到HT时，使时，使 压气机的工作也受到一定影响压气机的工作也受到一定影响 。n压气机特性图上，同一个转速下，机组运行区域是一条压气机特性图上，同一个转速下，机组运行区域是一条窄的运行窄的运行带；其流量和压力可在较小范围内变化。带；其流量和压力可在较小范围内变化。2、变工况性能分析、变工况性能分析n与单轴相比与单轴相比n 恒速机组恒速机组 变速机组变速机组n经济性经济性 好些好些 差差n稳定性稳定性 差些差些 好好n加载性加载性 差不多差不多 差不多差不多
