燃气轮机原理第五章 变工况5-1&5-2&5-3.ppt

燃气轮机原理第五章燃气轮机变工况,5-1燃气轮机变工况的概念,定义燃气轮机是按一定的热力参数、转速和功率设计的。对应这些设计参数的工况称为燃气轮机的设计工况。燃气轮机在负荷、转速、大气或其它参数（如气动部件的几何尺寸）偏离设计工况的工况，称为燃气轮机非设计工况，亦即变工况。,分类稳定的非设计工况首先是一个非设计的工况，即燃气轮机的参数偏离了设计参数；但同时机组又处于稳定平衡状态，即燃气轮机的参数，如气温、气压、转速和功率等不随时间改变。不稳定的过渡工况一个稳定工况被打破平衡后，逐渐向另一个稳定工况过渡的中间过程，所以参数是变化的。启动、加速、减速、紧急停车等都是过渡过程。,燃气轮机经常在变工况条件下工作战舰9097时间内在巡航状态下工作，功率消耗为整台发动机功率的15；电站用燃气轮机当外界负荷或大气条件变化，甚至由于涡轮通道几何部分结垢的影响，经常在偏离设计工况下工作。因此，评价燃气轮机性能时，不仅要看设计工况时性能，还要看变工况时性能。,评价燃气轮机变工况性能优劣的指标经济性用热效率t来衡量，变工况时t要低一些，希望t的降低尽可能小一些；稳定性压气机变工况下的不稳定性影响整个燃气轮机工作，希望工况点远离喘振区。加载性（机动性）由过渡工况中机组能否迅速改变工况的能力来衡量，通常以时间长短作为指标。,研究燃气轮机变工况的目的了解变工况时燃气轮机的各工况参数的变化规律，从而在进行设计时就能预先估计到变工况运行时机组性能的变化，使设计的机组不仅在设计工况时，而且在变工况时也具有良好的性能。指导设计,5-2燃气轮机各部件的变工况特性,了解燃气轮机的变工况特性，只有从各部件的特性着手研究，才能了解燃气轮机总体的性能。燃气轮机是由压气机、燃烧室和涡轮等部件组成，其总特性不仅与各部件有关，还与其携带的外界负荷特性密切相关。燃气轮机总性能----压气机、燃烧室、涡轮以及外界负荷联合工作时所表现出来的总特性。,压气机变工况特性,,,适用于任何进气条件的几何相似的压气机------压气机通用特性曲线,等折合转速线喘振边界线效率特性线,喘振边界线,,喘振气流沿压气机轴向产生低频、高振幅的气流振荡现象，并伴有强烈的机械振动，甚至会引起压气机叶片的折断。,,,压气机变工况特性,,,四个参数表征压气机变工况特性，即,喘振边界线,,只要两个参数确定，压气机的工作状态就完全确定了。所以，压气机运行工况的独立参变量只有两个。,影响压气机特性的因素,雷诺数Re----Re在自动模化区内压缩气体的气体常数k，R----不改变压气机进、出口截面流场气流参数的分布压气机进口处的总温、总压、气流速度大小及方向分布不均匀，会引起压气机性能的恶化，这种现象称为进口流场畸变。压气机各部件的几何尺寸及表面状况,涡轮变工况特性,涡轮效率特性曲线,四个参数表征涡轮变工况特性，即,只要两个参数确定，涡轮的工作状态就完全确定了。所以，涡轮运行工况的独立参变量只有两个。,涡轮变工况特性,涡轮流量特性曲线,临界流动边界线,,燃烧室变工况特性,影响燃烧室变工况性能的参数评定燃烧室变工况性能的指标,燃烧室变工况特性,,,,,燃烧室变工况特性,,,,,,,低温、低压、高速对燃烧效率都是不利的,5-3燃气轮机的负荷特性,负荷特性------燃气轮机负荷功率NeN（为平衡工作，NeN必须等于燃气轮机的输出功率Ne）随负荷转速nN变化的关系，即NeNfnN。恒速型负荷螺旋桨型负荷机械牵引负荷调速型负荷,恒速型负荷,nNconst转矩燃气轮机带动恒频交流发电机,,,,0,燃气轮机机车电站,螺旋桨型负荷,功率c为比例常数转矩燃气轮机带动离心式或轴流式泵、风机、压气机和螺旋桨等,,,0,,机械牵引型负荷,当时，转矩燃气轮机通过齿轮或联轴器来传动车轮车辆时，要求起动转矩大，用于驱动车辆,,,0,,,,,,,,调速型负荷,功率和转速在一定范围内，任意配合。利用电系统或液力系统调速。燃气轮机带动机车或变螺距螺旋桨负荷。,,,0,,,,,,,,,,,,功率与转矩的关系不是唯一的,燃气轮机的组合形式,单轴燃气轮机,C,B,2,3,,分低轴燃气轮机,燃气轮机的组合形式,二平低轴燃气轮机,三低轴燃气轮机,燃气轮机的组合形式,三中轴燃气轮机,