燃气轮机工作原理与本体结构

燃机相关的重要参数

燃机的分类

燃机的热力学原理、循环及分析影响燃气轮机性能的因素

燃机基本结构089339-005燃机概述

燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（轴流压缩机-空气压缩机）；3、燃烧室。

其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。089339-0055系列燃机A-D参数089339-005ISO标准条件温度：15℃（59℉）压力：101.4KPaA（14.7psia）相对湿度：60%入口/排气压力降：0mmH2O05燃机初温

GE公司对于燃机的初温（T3）定义为经过1级喷嘴后的温度。初温并不是一个可以实际测量的温度，它是全温T0（totaltemperature）CTT0全温（totaltemperature）T静态温度（statictemperature）c气体速度089339-005燃机初温A点：透平入口温度-平均气体温度TAB点：初温FiringTemperature-平均气体温度TBC点：ISO初温-计算温度TC089339-005燃机初温空气冷却—喷嘴前后温差约155℃蒸汽冷却—喷嘴前后温差约44℃089339-005压比089339-0055系列燃机A-D参数089339-005主要燃机生厂商及产品国外主要公司GEABBSiemens(kwu)西屋三菱简单循环机型MS9001FAMS9001GGT26V94.3A701F701G输出功率（MW）226.5282.0265240246310压比14.723.23016.61721透平前燃气温度（℃）1,2881,4301,2601,1901,2901,415热效率（％）35.739.538.5383739高温一级动叶的冷却技术空气冷却空气冷却气膜冷却空气冷却联合循环机型S109FAS109GKA26-1GUDIS.94.3A

MPXP1(TOIGI)联合循环输出功率（MW）348.5420396.0359

420联合循环效率（％）56.35858.558.1

58089339-005燃气轮机的分类重型燃机

HEAVYDUTY工业用(航空PGT/GE系列)轻型燃机

JET(aeroderivative)工业和船用LM

系列“PENGUIN透平”用于工业(FR1/3/5/7/9;PGT和GE重型系列)单轴双轴三轴纯粹的航空发动机089339-005GE公司燃气轮机产品系列及其编号GE公司可提供重型和航机改型燃气轮机以作发电和工业应用。重型燃气轮机有简单循环环和回热循环，由五个系列组成:MS3000、MS5000、MS600l、MS7001和MS9001。有单轴和双轴结构，用于带动发电机发电或机械驱动，以符号LM标志的航机改型燃气轮机也用于机械驱动和发电机驱动。型号举例如下：

M5382（C）

-------(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)用途:M-机械驱动;GD-发电设备;PG-箱装式发电设备

(2)系列号:3,5,6,7,9等相应表示MS3002,MS5000,MS6001等中申的系列号

(3)输出功率:大致为几百、几千、或几万马力

(4)轴数:是单轴还是双轴(即1或2)(5)循环方式:R－回热循环，如此项空缺，则为简单循环

(6)型号089339-005GE公司燃气轮机产品系列及其编号PG7111(EA)因此，M5382C即为机械驱动用MS5000系列C型，双轴机组。其输出功率大致为38000马力（28000KW）再举两个例子：M5322R(B)LM的符号用以标志航机改型机组，其系列号有LM2500、LM5000和LM6000等，机组的型号再在系列号后面加字母标出。如LM6000(PA)。

即为机械驱动用MS5000系列B型，回热循环双抽机组。其出力大致为32000马力即为箱装式发电机组MS7001系列EA型，简单循环单轴机组，出力大致为11万马力089339-005GE公司燃气轮机产品系列及其编号GE公司燃气-蒸汽联合循环产品系列的设备配置申，各种代号的含义规定如下。配备MS系列重型燃气轮机的，以S209E为例:S：STAG联合循环，STAG是SteamandGas(蒸汽与燃气)的缩写

2：燃气轮机的台数

0：没有意义。

9：燃气轮机系列号

E：燃气轮机型号因此，S209E就表示配备2台9000系列E型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环电站；S109H就表示配备1台9000系列H型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环电站。089339-005PGT25轻型燃机089339-005PGT10重型燃机089339-005MS5002重型燃机089339-005燃机的热力学原理089339-005燃机的热力学原理089339-005布雷顿循环，P-V及T-S图089339-005简单循环T-S图089339-005实际简单循环T-S图入口压力损失非等熵压缩燃烧室内的压力损失排气压力损失非等熵膨胀空气和燃气泄漏热损失排出气体热损内部冷却089339-005热力学分析089339-005联合循环089339-005燃机工作过程压力温度环境温压温度压力入口排气压气机透平燃烧室089339-005双轴燃机的功率分配089339-005双轴燃机的功率分配089339-005影响燃气轮机性能的因素空气温度-压气机入口温度安装海拔高度-压气机入口压力燃料类型相对湿度入口和出口损失性能退化燃料加热稀释剂喷注空气抽取089339-005一些参量L=specificwork比功(kj/kg)P=power功率(kw)T=absolutetemperature绝对温度(k)p=pressure压力(bar)Cpm=mediumspecificheatatconstantpressure介质质量定压热容(kj/kg*k)G=massflowperunittime质量流量(kg/sec)Q1=specificheatsupplied比热供给(kj/kg)Q2=specificheatdischarged比热释放(kj/kg)alpha=Ga/Gfeta=efficiency效率=Lu/Q1;HR=Q1/Lu=heatrate(kj/kwh)c=compressor压缩机t=turbine透平u=useful有用a=air空气;f=fuelgas燃料气;g=gas气体（燃气）089339-005效率及有用功计算Lc=(cpm)a*(T2-T1)(kj/kgair)压缩机比功=空气质量定压热容×(T2-T1)Lt=(cpm)g*(T3-T4)(kj/kggas)透平比功=燃气质量定压热容×(T3-T4)Lu=Lt-Lc*alpha/(alpha+1)(kj/kggas)有用比功=透平比功-透平比功×空气质量流量/燃气质量流量燃气质量流量=空气质量流量+燃料质量流量Pu=Gg*Lt-Ga*Lc(kw)有用功率=燃气质量流量×透平比功-空气质量流量×压缩机比功Q1=(cpm)g*(T3-T2)(kj/kggas)比热供给=燃气质量定压热容×(T3-T2)Q2=(cpm)g*(T4-T1)(kj/kggas)比热释放=燃气质量定压热容×(T4-T1)Eta=Lu/Q1HR=Q1/Lu(kj/kwh)效率=有用比功/比热供给089339-005压气机入口温度入口温度的影响Gair

原因：空气密度

压比Lu原因：

Lt以及Lc有用功率P原因：Gair以及Lu

HR原因：Lu如果T1升高S11’T22’33`4’4089339-005压气机入口温度089339-005绝对高度绝对高度（入口压力）的影响P1Gair压比是一个常数所有的T都是相同的有用功率原因：

GairLu=cost;HR=cost如果P1升高33’1242’4’1’089339-005绝对高度089339-005089339-005燃料类型089339-005燃料类型089339-005相对湿度相对湿度影响TS2134循环未改变相对湿度Gair原因：蒸汽密度小于空气密度PuHRQ1原因：蒸汽比热高于空气比热如果湿度升高089339-005相对湿度089339-005入口/出口压力降089339-005性能退化所有涡轮机械的性能均随时间将经历损失。燃气轮机的性能退化可分类为可恢复损失或不可恢复损失。在干燥、炎热气候条件下的机器比潮湿气候条件的机器其退化明显减慢。089339-005其他因素燃料加热稀释剂喷注空气抽取089339-005增加燃机功率的方法a)入口温度冷却入口温度

b)水或蒸汽喷射质量流量c)Peak（峰额定值）运行初温089339-005MS9001FA重型燃机089339-005MS9001FA重型