燃气轮机原理第五章 变工况5-4&5-5.ppt

燃气轮机原理第五章燃气轮机变工况,5-4研究变工况所需的基本概念,基本数据和关系式压气机特性涡轮特性燃烧室特性,之间的关系,之间的关系,基本数据和关系式进、排气管的损失特性总压恢复系数燃烧室的热平衡方程燃气轮机的流量平衡方程转速平衡方程,即,单轴,三低轴,基本数据和关系式压力平衡功率平衡方程,单轴,分轴（无损失）,为回热器总压恢复系数,单轴,分低轴,等温线的绘制,,,,,,,,,取定A点，则,可求出,,A,等温线的绘制,求取,设定A点的值，则可确定,等温线的绘制,根据,由此可求压气机和高压涡轮的功率,，查高压涡轮特性,可以求出,和,和,等温线的绘制,判断,若不等，重新设定值，直至,若相等，则A点的值即为的设定值,,以此类推，可求出其余各工况点的值，将值相同的点连起来，即为压气机特性图上的等温线，其实质是不同值时涡轮流量特性在压气机特性图上的反映。,等温线的绘制,,,,,,,,,,,,,等温线的特点,沿任一等线，值越大，等温线越靠近喘振边界；,等温线平坦，其左侧部分易与喘振线相交；,在通流面积减小时，同样的值线靠近喘振边界。,平衡工况运转线的绘制,在有等温线的压气机特性线图中的线上选A点，与A点对应的压气机特性参数,，,，,，,和,高压涡轮特性参数,，,，,，,也就随之确定。,平衡工况运转线的绘制,低压涡轮的特性参数,判断对应和的低压涡轮的工况点是否在低压涡轮的可运转区。不在的话，在同一线再选取A点，重新进行上述计算。,也就随之确定。,平衡工况运转线的绘制,如果低压涡轮的工况点在低压涡轮的可运转区内，根据和查低压涡轮特性曲线，可确定和。,,求低压涡轮功率,重复上述步骤，多选几个A点，可作出曲线,,平衡工况运转线的绘制,曲线和负荷曲线的交点就称为平衡工况运转点。,,反推回去，就可在压气机特性线中线上求出这个平衡工况运转点。,重复上述步骤，可在其它线上求出平衡工况运转点。,,连点成线，即为平衡工况运转线。,平衡工况运转线的绘制综合考虑了各部件及负荷的特性，机组变工况时的运行工况沿平衡工况运转线运动。,变工况时涡轮级膨胀比的变化,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P,L,P4,P3A’,P3A’’,P3A’’’,P3B’,P3B’’,P3B’’’,P4,对一台三级涡轮设计工况时各级前压力为P3A’，P3A’’，P3A’’’；变工况时（负荷减小）为P3B’，P3B’’，P3B’’’；P4为涡轮出口背压,,总膨胀比降低，各级膨胀比,变工况时涡轮级膨胀比的变化,燃气涡轮的工况发生变化时，流经涡轮的折合流量和总膨胀比都会发生变化，导致各级膨胀比重新分配；燃气涡轮在变工况时，处在膨胀线上位置越高的级，其膨胀比变化越小；反之变化越大，即低压涡轮在变工况时工况参数变化明显。,5-5单轴燃气轮机变工况性能,,单轴驱动恒速型负荷,平衡工况运转线为等转速线负荷Ne下降时，平衡工况运转点由obc,经济性,稳定性,,单轴驱动恒速型负荷,平衡工况运转线为等转速线负荷Ne下降时，平衡工况运转点由obc,加载性,由于Nc变化不大，由方程,可知，当燃料量由于负荷变化而变化时，涡轮功率的变化能立即反映于输出功率Ne上，即调节反应快。所以，加载性好。,,单轴驱动螺桨型负荷,,负荷Ne下降时，平衡工况运转点向转速nc降低的方向移动由oc,经济性,稳定性,加载性,变工况经济性比较,,,,恒速型负荷螺桨型负荷,,变工况经济性比较,单轴驱动螺桨型负荷，当负荷下降时，经济性比单轴驱动恒速型负荷好。,变工况经济性比较,单轴驱动螺桨型负荷的经济性与单轴驱动恒速型负荷相比，有回热时改善程度明显。,单轴驱动螺桨型负荷稳定性分析,低负荷时，工作点接近喘振边界，对舰船是不合适的；舰船9097时间内处于巡航状态，功率消耗为整台发动机的15；涡轮的超温和超速；对于机动性、稳定性要求甚高的舰船，该类机组一直未得到应用。,