燃气轮机原理第五章 变工况5-8&5-9.ppt

燃气轮机原理第五章燃气轮机变工况,5-8大气参数变化对燃气轮机性能的影响,大气温度Ta和大气压力Pa对燃气轮机性能的影响很大Pa，a，qma，Ne按比例；Ta，,,，，Ne，t；,a，qma，Ne按比例；,Ta对机组功率和效率影响很大，特别是功率Ne。,,海拔的影响是通过Pa和Ta来传递的海拔h，随海拔增加，减少了功率变化的幅度；燃气轮机在高原地区运行时，具有热效率升高而功率变化较少的良好性能。,,Pa，a，qma，Ne按比例；,Ta，，，Ne，t；,相似理论是研究大气条件影响的有力工具燃气轮机工况相似，要求其主要部件（压气机和涡轮）的工况同时保持相似压气机工况相似的条件,,,,涡轮工况相似的条件燃气轮机工况相似的条件,,,,,此时，压气机、涡轮也处于相似工况。,证明燃气轮机工况相似时，压气机和涡轮也处于相似工况。即证明当,,,时，,且,,成立。,分低型燃气轮机,,,当成立时，在压气机特性图上，压气机的工作点唯一确定。该工作点就是,,与的交点。,与该工作点相对应的压气机特性参数,所以，压气机处于相似工况。,分低型燃气轮机,,,高压涡轮,忽略f,所以，高压涡轮处于相似工况。相应地，,,分低型燃气轮机,,,低压涡轮,所以，低压涡轮处于相似工况。,以上证明了，当燃气轮机处于相似工况时，压气机和涡轮也处于相似工况。,注意事项,推导过程中有近似，如压力损失、流量差异等，但最重要的是燃烧室内是否工况相似研究表明，只要保持燃烧室进口马赫数不变，燃烧室基本为相似工况。,相似工况下，燃气轮机无因次参量保持常数。功率油耗,证明当燃气轮机处于相似工况时,证明,燃气轮机相似工况下等于常数的参数，可用来研究燃气轮机的变工况,已知15C标准大气状态下燃气轮机的功率与油耗，在燃气轮机工况相似的前提下，就可求出其它大气状态下的机组功率和油耗。,5-9燃气轮机的不稳定工况,燃气轮机的不稳定工况-----也就是过渡工况，指的是燃气轮机从一个平衡工况向另一个平衡工况的过渡过程；过渡工况中，燃气轮机的转速、温度、压力等参数都是不稳定的，随时间而发生变化；输出功率Ne与负荷功率NeN不平衡，以便有剩余转矩和功率使转子加速；不足时则转子减速。,燃气轮机的加速（载）过程,Mm负荷和附件所消耗的阻力矩I包括负荷的转子的转动惯量,或,燃气轮机的加速（载）过程,而,功率平衡关系,即,则有,可靠工作的最小平衡转速，亦称慢车转速,试验时通常以从慢车状态过渡到最大推力状态所需时间来评定发动机的加速性。,,燃气轮机的加速（载）过程,加速（载）过程加速性好，t应尽量短,,转子要设计得轻小；单轴带螺桨型负荷时，采用离合器以减小I；船用螺桨为适合出水情况，动力涡轮转子I宜大。,燃气轮机的加速（载）过程,加速（载）过程加速性好，t应尽量短,,地面和高空工作时的加载过程不一样。,,慢车转速的选取是一个需要很好论证的问题。,燃气轮机的加速（载）过程,加速（载）过程加速性好，t应尽量短,,压气机采用可转进口导叶及静叶，加速时关小进口导叶及静叶以减少流量，从而降低压气机耗功。,真正能控制的参数,,燃气轮机的加速（载）过程,加速（载）过程加速性好，t应尽量短,,增大尾喷管的面积，减小涡轮后的背压，T，从而wT；最通用的方法是提高，即多喷一些燃料。,真正能控制的参数,,最佳加载过程线,加速和减速过渡工况,A,B,避免“热挂”现象,起动过程,ni,机组起动过程，各种转矩的变化关系,Ms,MT,MC,ne,nR,,nid,ni点火转速ne最小平衡转速nR脱扣转速,第一阶段n0ni起动机带动发动机转子加速第二阶段nninR起动机和涡轮功率的总和带动发动机转子加速第三阶段nnRnid发动机转子加速完全靠涡轮超出压气机之剩余转矩实现,重型燃机数十分钟轻型燃机3-10分钟航空燃机30-60秒,