應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和保安系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的功能是把機(jī)器的工況控制在安全允許的范圍內(nèi)，以滿足負(fù)荷方面的要求和機(jī)器本身經(jīng)濟(jì)性和使用壽命方面的要求。各系統(tǒng)的內(nèi)容和復(fù)雜程度隨機(jī)器的用途和容量大小而異。機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)曾在燃?xì)廨啓C(jī)中占統(tǒng)治地位，但它難于組成高度自動(dòng)化的復(fù)雜系統(tǒng)。后來出現(xiàn)的電子液壓式系統(tǒng)功能強(qiáng)，能完成綜合運(yùn)算、邏輯判斷等任務(wù)，可以組成高度自動(dòng)化的復(fù)雜系統(tǒng)，并能利用計(jì)算機(jī)和實(shí)現(xiàn)遙控，已廣泛用于燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)。   調(diào)節(jié)系統(tǒng)  它控制正常運(yùn)行工況，主要滿足負(fù)荷方面的要求，在有些情況下還能滿足經(jīng)濟(jì)性方面的要求。這些要求是靠調(diào)節(jié)器自動(dòng)

2、改變?nèi)剂舷穆蔊(千克秒)，有時(shí)還轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣機(jī)或透平的可調(diào)靜葉,以控制轉(zhuǎn)速、燃?xì)獬鯗?等，使其按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)律變化來達(dá)到的。   根據(jù)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速與其給定值xx之間的差值來改變G，以保證符合=xx這一調(diào)節(jié)規(guī)律的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，在燃?xì)廨啓C(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。如果最終G的改變量正比于這一差值，便不能達(dá)到 精確地等于xx，這種調(diào)節(jié)稱為有差調(diào)節(jié)。如要只要存在差值就不斷改變G，則有可能最終消除這個(gè)差值，使 精確地等于xx，這種調(diào)節(jié)稱為無差調(diào)節(jié)。   帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)的基本調(diào)節(jié)規(guī)律是輸出軸轉(zhuǎn)速=xx的有差調(diào)節(jié)。其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨功率下降而增高(見汽輪機(jī)控制系統(tǒng))。若使正比于轉(zhuǎn)

3、速的信號(hào)加上正比于功率的信號(hào)等于某一給定值作為調(diào)節(jié)規(guī)律（稱為功頻調(diào)節(jié)），也可得到與轉(zhuǎn)速有差調(diào)節(jié)同樣的穩(wěn)態(tài)結(jié)果。單軸燃?xì)廨啓C(jī)-發(fā)電機(jī)（圖1a燃?xì)廨啓C(jī)-負(fù)荷）使用圖2a、b中的調(diào)節(jié)系統(tǒng);分軸燃?xì)廨啓C(jī)-發(fā)電機(jī)（圖1b燃?xì)廨啓C(jī)-負(fù)荷）使用圖2c 調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖、d調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖、e調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖、f調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這些調(diào)節(jié)系統(tǒng)都有如下功能：?jiǎn)为?dú)發(fā)電情況下，負(fù)荷變化時(shí)能保持輸出軸轉(zhuǎn)速在給定值附近，并可通過改變給定值來改變轉(zhuǎn)速；并網(wǎng)發(fā)電情況下，負(fù)荷變化時(shí)能保持電網(wǎng)頻率在額定值附近，并自動(dòng)按各并網(wǎng)機(jī)器的調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性來分配負(fù)荷變化的份額。當(dāng)改變某機(jī)的給定值時(shí)，就能改變?cè)摍C(jī)在電網(wǎng)中分坦負(fù)荷的份額，并調(diào)整電網(wǎng)頻

4、率。   單軸燃?xì)廨啓C(jī)-電傳動(dòng)機(jī)車(圖1c燃?xì)廨啓C(jī)-負(fù)荷)的調(diào)節(jié)規(guī)律是              ()              GG(，)式中 為操縱手柄的位置。其調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2g調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖，無差調(diào)節(jié)器改變發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁HB（作為一個(gè)可調(diào)量），有差調(diào)節(jié)器改變G。其功能是：在列車運(yùn)行條件如路面坡度、風(fēng)

5、力等改變時(shí)，保持由 給定的燃?xì)廨啓C(jī)工況；隨的變動(dòng)，使轉(zhuǎn)速和功率P 按某種給定的關(guān)系（可選擇使部分負(fù)荷效率最佳的關(guān)系）變化。   操縱系統(tǒng)  一般包括加速、起動(dòng)和程序 3個(gè)控制系統(tǒng)。   加速控制系統(tǒng):控制從較低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變到較高轉(zhuǎn)速的加速過程。多數(shù)情況下加速是伴隨著加載(增加功率)的。加速過程越快、參數(shù)偏離穩(wěn)態(tài)工況越大，就可能發(fā)生在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)所沒有的問題，如壓氣機(jī)喘振、透平超溫等。艦船、車輛等機(jī)動(dòng)性負(fù)荷要求盡可能快的加速。由圖3 最快加速線(表示壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速，下角標(biāo)“0”表示額定值)可知,以一定的裕量沿喘振邊界和沿最大燃?xì)獬鯗?(3max)

6、線過渡，加速最快。在這個(gè)最快加速線上,工況參數(shù)與時(shí)間之間，以及兩個(gè)工況參數(shù)之間具有某種確定的關(guān)系，如G與、G與、3與、G與2（壓氣機(jī)出口壓力）、3 與2等之間的關(guān)系。這些關(guān)系可用作加速控制規(guī)律。   起動(dòng)控制系統(tǒng)：起動(dòng)過程也是一種加速過程(見燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能)其控制規(guī)律的形成原則上與加速過程相同。為了避免喘振，起動(dòng)時(shí)常需要轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣機(jī)可調(diào)靜葉，或讓壓氣機(jī)放氣，或兩者并用。   程序控制系統(tǒng):控制機(jī)器(包括輔助設(shè)備在內(nèi))的全面起停。常用壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速或時(shí)間作為程序的順序變量。這種系統(tǒng)包括指令、邏輯等部件。   保安系統(tǒng)  

7、;對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子軸向位移、振動(dòng)和潤滑油參數(shù)等值進(jìn)行超限保護(hù),與汽輪機(jī)控制系統(tǒng)相似。3壓氣機(jī)喘振和燃燒室熄火是燃?xì)廨啓C(jī)特有的保安項(xiàng)目。重要的保安項(xiàng)目如轉(zhuǎn)速、燃?xì)獬鯗氐鹊某拗悼煞譃閳?bào)警、限制和緊急停機(jī)等數(shù)檔。熱力過程2007年12月22日，22:12:37 | 大將軍王reli guocheng熱力過程thermodynamic process   熱力系統(tǒng)在某種因素推動(dòng)下發(fā)生狀態(tài)變化的過程。熱力過程的特點(diǎn)反映在過程方程上，過程方程描述受特定過程約束的熱力狀態(tài)參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，由此可得出系統(tǒng)變化前后的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式。研究熱力過程，就是為了導(dǎo)出過程方程或初、終態(tài)的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式，

8、以及系統(tǒng)與外界之間功和能量的交換。這些都是熱力學(xué)中分析計(jì)算熱力過程和熱力循環(huán)所必需的。對(duì)于單位質(zhì)量的理想氣體，可逆的典型熱力過程有定容過程、定壓過程、定溫過程、絕熱過程和多變過程。   定容過程  容積 V保持不變的熱力過程，又稱等容過程，例如密閉容器內(nèi)的加熱或冷卻過程。過程方程為：V常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：0655-01式中1、2、T1 T2、分別為系統(tǒng)初、終態(tài)的壓力和溫度。定容過程在p-V 圖（見圖-圖-圖" class=image>）上由垂直線1-2表示。它表明系統(tǒng)對(duì)外不作功，向系統(tǒng)輸入的熱量 Q全部轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)內(nèi)能U 的增加，即

9、        0655-02式中為系統(tǒng)的質(zhì)量，為定容比熱容。   定壓過程  壓力 保持不變的熱力過程，又稱等壓過程。例如在大氣壓力下，氣缸中氣體的受熱膨脹。過程方程為：常數(shù)，因此V1/V2=T1/T2。它在-V 圖上由水平線3-4表示。這時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外所作的功           W(V2V1)R(T2T1)   外界向系統(tǒng)輸入的熱量  

10、;         QH 2H 1(T2T1)式中R為理想氣體的氣體常數(shù)，為定壓比熱容；H為系統(tǒng)的焓。   定溫過程  溫度T 保持不變的過程，又稱等溫過程。例如室溫下緩慢地壓縮氣體的過程。過程方程為:T常數(shù)，因此，1V1 =2V2。它在p-V 圖-圖-圖" class=image>上由等邊雙曲線5-6表示,過程中向系統(tǒng)輸入的熱量等于系統(tǒng)對(duì)外界所作之功      0655-03  

11、 絕熱過程  系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的熱力過程。例如氣體在氣缸內(nèi)的絕熱膨脹。可逆的絕熱過程在過程進(jìn)行中其熵不變,故又稱定熵過程。過程方程為：常數(shù)，因此有：0655-04式中0655-05，稱為絕熱指數(shù)或比熱容比，其中為定容比熱容。絕熱過程在-V 圖-圖-圖" class=image>上表示為高次雙曲線7-8，這時(shí)系統(tǒng)對(duì)外界所作的功          0655-06   多變過程  符合過程方程常數(shù),其中多變指數(shù)在過程中保

12、持不變的熱力過程。參數(shù)關(guān)系式為             0655-07過程中向系統(tǒng)輸入的熱量              0655-08系統(tǒng)對(duì)外界所作的功     0656-01當(dāng)多變指數(shù)值分別取 0、1、±時(shí),多變過程就相應(yīng)地成為前面提到的定壓、定溫、絕熱和定容過程。熱力系統(tǒng)2007年12

13、月22日，22:11:36 | 大將軍王reli xitong熱力系統(tǒng)thermodynamic system   熱力學(xué)研究中作為分析對(duì)象選取的某特定范圍內(nèi)的物質(zhì)或空間。系統(tǒng)以外的物質(zhì)或空間稱為外界。系統(tǒng)與外界之間的界限稱為分界面。分界面可以是：真實(shí)的或假想的；固定的或移動(dòng)的。與外界之間既有能量又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)或控制體；與外界之間只有能量（功和熱）而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)或閉口系統(tǒng)；與外界之間沒有熱量交換的系統(tǒng)稱為絕熱系統(tǒng)；與外界之間既沒有能量也沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)。自然界沒有絕對(duì)的封閉系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。在分析實(shí)際問題時(shí)，為了簡(jiǎn)化可

14、以應(yīng)用上述概念作近似處理。燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)2007年12月22日，22:10:41 | 大將軍王ranqilunji xunhuan燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)gas turbine cycle   由絕熱壓縮、等壓加熱、絕熱膨脹和等壓冷卻 4個(gè)過程組成的燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)。也曾有過等容加熱循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)，但沒有得到推廣應(yīng)用。   循環(huán)過程  圖1 燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)（開式）為燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)自大氣吸入空氣，在壓氣機(jī)（即壓縮機(jī)）中壓縮。壓縮后的氣體進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，在此加入燃料燃燒加熱。加熱后的高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙剑ㄒ韵潞?jiǎn)稱透平）膨脹作功。膨脹

15、后的燃?xì)馀畔虼髿狻Ｍ钙脚艢鉁囟冗€相當(dāng)高（約400550），而壓氣機(jī)吸入的空氣是大氣溫度，相當(dāng)于在大氣中進(jìn)行了冷卻。上述四個(gè)過程都是連續(xù)地進(jìn)行的。透平膨脹功扣去壓氣機(jī)消耗的壓縮功之后的凈功，作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功。   循環(huán)指標(biāo)  燃?xì)廨啓C(jī)輸出功與加熱過程消耗的熱量之比稱為循環(huán)效率,它是評(píng)價(jià)循環(huán)的首要指標(biāo)。每千克氣體工質(zhì)的輸出功L稱為比功。L是影響燃?xì)廨啓C(jī)尺寸的重要因素，也是循環(huán)的一項(xiàng)指標(biāo)。   理想循環(huán)  壓縮終了壓力 2與壓縮起始?jí)毫?之比2/1稱為壓縮比。膨脹起始?jí)毫?與膨脹終了壓力4之比3/4稱為膨脹比。

16、60;  理想情況下,4=1 ，3=2,所以。若膨脹過程的與壓縮過程的相等,并且膨脹起始溫度（燃?xì)獬鯗兀㏕3 等于壓縮終了溫度T2,則膨脹功等于壓縮功,但這時(shí)沒有輸出功。因此，在理想情況下壓縮過程所消耗的壓縮功可以在膨脹過程中全部收回。   對(duì)于理想循環(huán)，不變時(shí)，膨脹功與T3 成正比，加熱提高T3,使T3 高于T2，于是膨脹功就大于壓縮功而獲得輸出功。不變時(shí)壓縮功也不變，輸出功正比于加熱量，因而T3的變化對(duì)無影響。變化時(shí),既影響壓縮功，又影響膨脹功，因此理想循環(huán)的效率與有關(guān)；隨著的增大而提高。若=1，膨脹功和壓縮功都為零，不論加熱量多大、T3多高，輸出功和效率都是

17、零。   實(shí)際循環(huán)  實(shí)際上，壓氣機(jī)效率和透平效率都不是100，這就使得壓縮功比理想情況下的大,膨脹功比理想情況下的小，并且加熱和冷卻過程都有壓力損失，即3 241,因而。這進(jìn)一步導(dǎo)致壓縮功增大，膨脹功減小。因此，輸出功和循環(huán)效率都比理想循環(huán)的小。提高壓氣機(jī)效率和透平效率、減小壓力損失，可向理想循環(huán)趨近。這是提高循環(huán)效率的一種途徑。   實(shí)際循環(huán)中，壓縮后的氣體如不加熱提高溫度，仍保持T3=T2，則膨脹功必小于壓縮功。因而必須加熱氣體，把T3 提高到足夠的數(shù)值，才能使膨脹功大于壓縮功而得到輸出功。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的初期T3 不高，而壓氣機(jī)

18、效率和透平效率又很低，曾出現(xiàn)過輸出功很小、循環(huán)效率很低，甚至輸出功是負(fù)的情況。   在實(shí)際循環(huán)中，T3 越高、加熱量利用率越好。所以不變時(shí)，T3 越高、也越高，即理想循環(huán)中與T3無關(guān)的結(jié)論不適用于實(shí)際循環(huán)。燃?xì)獬鯗嘏c壓氣機(jī)進(jìn)口溫度之比 T3/T1，稱為溫比。熱力學(xué)分析指出，實(shí)際循環(huán)效率首先取決于溫比，越高，也越高；其次還與有關(guān)(圖2實(shí)際循環(huán)效率的變化)，在同一個(gè)值下，隨著的增長，先是增長，到某一極值后下降。每一個(gè)都有一個(gè)能使 達(dá)到最高值的最佳與之對(duì)應(yīng)。越大，對(duì)應(yīng)的最佳也越大。   由圖2實(shí)際循環(huán)效率的變化可知，提高值對(duì)增高有重要作用。因此，設(shè)法增高T 3

19、 （即增高）來提高，始終是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展中最重要的研究課題之一。隨著高溫材料和透平葉片冷卻技術(shù)的進(jìn)展，70年代末燃?xì)獬鯗刈罡咭堰_(dá)1200。上述循環(huán)的效率已達(dá)38。實(shí)際循環(huán)分為開式和閉式兩種。   開式循環(huán)  這種循環(huán)從大氣中吸入新鮮空氣，同時(shí)把廢氣排向大氣。絕大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)都是開式循環(huán)的。   簡(jiǎn)單循環(huán):由一個(gè)壓縮過程、一個(gè)加熱過程、一個(gè)膨脹過程和一個(gè)冷卻過程所組成的循環(huán)。這種循環(huán)最為簡(jiǎn)單。   回?zé)嵫h(huán)：簡(jiǎn)單循環(huán)中，透平排氣溫度 T4 仍相當(dāng)高，帶走大量熱量。而一般情況下壓氣機(jī)出口空氣溫度T 2比T4低很多。讓透平

20、排氣通過回?zé)崞?即換熱器)先把壓氣機(jī)出口的空氣加熱，然后空氣再進(jìn)入燃燒室（圖3燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)嵫h(huán)（開式)），則在燃?xì)獬鯗夭蛔兊那闆r下可以節(jié)省燃燒室內(nèi)加入的熱量，從而提高循環(huán)效率 。在理想情況下，回?zé)崞鞒隹诘目諝鉁囟萒5 可以達(dá)到透平排氣溫度T4的水平。實(shí)際上由于有傳熱溫差,T5總是低于T4?？梢杂没?zé)岫?=(T5T2)(T4T2)來衡量實(shí)際回?zé)峤咏硐牖責(zé)岬某潭?。一?6可達(dá)0.70.9。但是采用回?zé)岷髩毫p失增大，對(duì) 有不利的一面。當(dāng)溫差（T4-T2）和6都較大，同時(shí)因回?zé)岫黾拥膲毫p失較小時(shí)，采用回?zé)崮苁?提高較多。反之，則 提高較少，甚至有下降的可能。采用回?zé)徇€會(huì)使同一 下的最佳下降，以

21、便選用 較低的壓氣機(jī)。不過，采用回?zé)釙?huì)增加機(jī)器的質(zhì)（重）量和尺寸，因而應(yīng)用不太普遍，但是，汽車用燃?xì)廨啓C(jī)因特別重視 的提高，都采用回?zé)?。這種循環(huán)也屬于開式循環(huán)。   復(fù)雜循環(huán)：在壓縮過程中采用中間冷卻,在膨脹過程中采用中間再熱的循環(huán)(圖4燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)雜循環(huán)（開式）)。中間冷卻可以減小壓縮功,但壓縮終了的空氣溫度降低了，就使加熱過程的熱量增加。中間再熱可以增加膨脹功，但要增多加熱量。這兩種措施都可以顯著地增加比功L，但對(duì)效率的改善不明顯。在較低、壓力損失較大時(shí)，可能導(dǎo)致 下降。可是把中間冷卻、中間再熱和回?zé)峤Y(jié)合起來的復(fù)雜循環(huán)卻能大大提高 。不過這樣會(huì)大大增加機(jī)器的質(zhì)(重)量和尺

22、寸，因而在實(shí)踐中很少應(yīng)用。復(fù)雜循環(huán)也是一種開式循環(huán)。   閉式循環(huán)  工質(zhì)循環(huán)使用，由透平排出的工質(zhì)，不再在大氣中作等效冷卻，而是經(jīng)冷卻器冷卻后重新被壓氣機(jī)吸入，再次參加循環(huán)過程（圖5 燃?xì)廨啓C(jī)閉式循環(huán)）。壓縮后的氣體工質(zhì)在氣體鍋爐（或加熱器）中被加熱。閉式循環(huán)中，工質(zhì)可用空氣或其他氣體。閉式循環(huán)的主要缺點(diǎn)是包括氣體鍋爐在內(nèi)的換熱器尺寸大、成本高和T3 溫度低等，因而應(yīng)用不多。若采用氣冷反應(yīng)堆作為加熱氣體工質(zhì)（用He或N2 等）的熱源，就組成了核動(dòng)力閉式循環(huán)裝置，其效率可高于采用汽輪機(jī)的核動(dòng)力裝置。   參考書目佐藤豪著，王仁譯：燃?xì)?/p>

23、輪機(jī)循環(huán)理論，機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1983燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)裝置2007年12月22日，22:09:39 | 大將軍王ranqi zhengqi lianhe xunhuan zhuangzhi燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)裝置gas and steam combined cycle installation   把燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽動(dòng)力裝置聯(lián)合成為一個(gè)整體的裝置。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,對(duì)任何一種熱力發(fā)動(dòng)機(jī),循環(huán)工作介質(zhì)的加熱溫度越高放熱溫度越低,熱效率就越高。20世紀(jì)70年代末,燃?xì)廨啓C(jī)中的燃?xì)獬鯗匾堰^1200,加熱溫度是很高的,但它的放熱溫度也高,約為450550，不少熱量隨排氣進(jìn)入大氣，

24、故熱效率最高只達(dá)38。現(xiàn)代的大型蒸汽動(dòng)力裝置因受結(jié)構(gòu)和材料的限制，新蒸汽溫度一般不超過 600，但它的放熱溫度也較低，熱效率最高只達(dá)3839。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置(簡(jiǎn)稱聯(lián)合循環(huán)裝置)能把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來它的循環(huán)既具有燃?xì)廨啓C(jī)的加熱高溫，又具有蒸汽動(dòng)力裝置的放熱低溫，從而有較高的熱效率。   聯(lián)合循環(huán)裝置的設(shè)想在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展早期就已經(jīng)提出，大約在60年代初便有了較成熟的、利用排氣余熱的聯(lián)合循環(huán)裝置。此后以石油和天然氣為燃料的聯(lián)合循環(huán)裝置得到了廣泛的應(yīng)用。以煤為燃料的“整體”聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置正在興起，許多國家都很重視燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置的研究工作。聯(lián)合循環(huán)裝置的排氣余熱利用、煤

25、氣化和沸騰燃燒等幾種主要形式。   排氣余熱利用型聯(lián)合循環(huán)裝置  這是最簡(jiǎn)單而且已成熟的方案(圖1 排氣余熱利用型聯(lián)合循環(huán)裝置)。燃?xì)廨啓C(jī)的約為 500的排氣被引向余熱鍋爐，后者產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī),總的輸出功率約是原燃?xì)廨啓C(jī)的1.31.5倍。70年代末，這類裝置的熱效率已達(dá) 4246。隨著燃?xì)獬鯗氐奶岣?，熱效率可望達(dá)到50以上。此外，它的運(yùn)行機(jī)動(dòng)性好、耗水少、基本投資低和占地面積小。排氣余熱利用型除圖排氣余熱利用型聯(lián)合循環(huán)裝置中的無補(bǔ)燃的以外，還有一類是帶補(bǔ)燃的。它們的區(qū)別在于：鍋爐中除引入燃?xì)廨啓C(jī)的排氣外，還加入燃料燃燒，以提高進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)和

26、增大流量，使汽輪機(jī)的輸出功率增加。在補(bǔ)燃時(shí)可采用價(jià)格較低的燃料。這類裝置還可用來改造已有的蒸汽動(dòng)力發(fā)電站，以提高其熱效率。   煤氣化的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置  這種裝置以煤為燃料，煤先在高壓(23兆帕)的氣化裝置中氣化為粗煤氣，氣化用的壓縮空氣引自壓氣機(jī)（即壓縮機(jī)），氣化用的蒸汽從汽輪機(jī)抽汽而來（圖2 煤氣化的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置）。粗煤氣經(jīng)凈化后先至煤氣膨脹透平作功，再作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料進(jìn)入燃燒室，其余部分原則上與圖1 排氣余熱利用型聯(lián)合循環(huán)裝置的方案相同。這種裝置能減少對(duì)環(huán)境的污染,隨著燃?xì)獬鯗氐奶岣?它在熱效率方面的潛力也較大。主要問題是煤的氣化和煤的凈化

27、還有待于解決，如氣化效率、除塵和長期運(yùn)行可靠性等。這種裝置還處于中間工業(yè)試驗(yàn)階段，熱效率一般還低于常規(guī)蒸汽動(dòng)力發(fā)電站。一些國家正研究用核能來提供煤的氣化所需的熱量和蒸汽。   沸騰燃燒的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置  這種聯(lián)合循環(huán)裝置分為用加壓沸騰爐的和用常壓沸騰爐的兩類。   用加壓沸騰爐:從壓氣機(jī)出來的壓縮空氣通向加壓沸騰爐，燃燒后排出溫度為850900的煙氣進(jìn)入燃?xì)馔钙?。加壓沸騰爐中所產(chǎn)生的蒸汽引向汽輪機(jī)（圖 3 用加壓沸騰爐的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置）。在這種裝置中燃燒是在高壓下進(jìn)行的，故結(jié)構(gòu)緊湊，便于向大容量發(fā)展。對(duì)劣質(zhì)燃料的應(yīng)用和減少環(huán)境污染

28、都有較好的效果。對(duì)70年代末，已有數(shù)兆瓦級(jí)的中間試驗(yàn)裝置并正常運(yùn)行千余小時(shí)。但是，這種裝置的熱效率受到沸騰床溫的限制（低于900），最高只能達(dá) 40。同時(shí)，還有一些技術(shù)問題，如高溫除塵、大型加壓沸騰爐和高溫耐磨蝕的燃?xì)馔钙降壬杏写鉀Q。   用常壓沸騰爐:為了避開用加壓沸騰爐聯(lián)合循環(huán)裝置的一些技術(shù)困難，70年代中期以來一些國家建造常壓沸騰燃燒的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置（圖4 常壓沸騰爐的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置）。從壓氣機(jī)出來的壓縮空氣，在埋于沸騰床中的管道內(nèi)被加熱到700800，然后再向燃燒室中噴入附加燃料把溫度進(jìn)一步提高，高溫、高壓空氣引向燃?xì)馔钙?。燃?xì)廨啓C(jī)的排氣分別通入沸騰床和常規(guī)煤

29、粉鍋爐。由于進(jìn)入燃?xì)馔钙降幕旧鲜歉蓛舻目諝猓夹g(shù)上難度較小，易于實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行，但其熱效率潛力不大。   參考書目陳大燮著：動(dòng)力循環(huán)分析，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，上海，1981。汽輪機(jī)工作原理(組圖)2007年12月22日，22:07:55 | 大將軍王qilunji gongzuo yuanli汽輪機(jī)工作原理basic principle of steam turbine   包括汽輪機(jī)級(jí)的工作原理和整個(gè)汽輪機(jī)組的工作原理。汽輪機(jī)工作原理涉及蒸汽的流動(dòng)、葉片上作用力的產(chǎn)生和損失的形成，以及使汽輪機(jī)適應(yīng)外界負(fù)荷變化的方法。   級(jí)的工作原

30、理  按照蒸汽所含能量在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的方式，汽輪機(jī)的級(jí)可分為沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)和速度級(jí)3種。   沖動(dòng)級(jí)  圖2 沖動(dòng)級(jí)的工作原理為沖動(dòng)級(jí)的工作原理示意圖。蒸汽在噴嘴中膨脹，壓力從進(jìn)口的0 降到出口的1 （圖2a沖動(dòng)級(jí)的工作原理）。隨著噴嘴流道截面積的逐步減?。▓D2b沖動(dòng)級(jí)的工作原理），蒸汽在噴嘴中的速度逐漸增加。蒸汽所含能量轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭?dòng)能,流出噴嘴時(shí)絕對(duì)速度為1，汽流角為1。由于動(dòng)葉的圓周速度為,進(jìn)入動(dòng)葉的蒸汽相對(duì)速度為1 ，汽流角為1 。蒸汽流過動(dòng)葉時(shí)壓力沒有變化，即動(dòng)葉出口的壓力2等于進(jìn)口的壓力1動(dòng)葉出口的相對(duì)速度為 2

31、,汽流角為 2，絕對(duì)速度為2，汽流角為 2（圖2c沖動(dòng)級(jí)的工作原理）。汽流通過動(dòng)葉時(shí)，方向發(fā)生變化，汽流的動(dòng)量也發(fā)生變化，因而對(duì)動(dòng)葉片產(chǎn)生作用力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作功。沖動(dòng)級(jí)動(dòng)葉的葉型接近于左右對(duì)稱。在噴嘴和動(dòng)葉的進(jìn)、出口，汽流速度的大小和方向可按一定比例用矢量線段的大小和方向來表示，這些矢量線段構(gòu)成所謂速度三角形。   在以焓 H為縱坐標(biāo)，以熵S為橫坐標(biāo)的H-S圖上（圖2d沖動(dòng)級(jí)的工作原理），從噴嘴進(jìn)口的蒸汽狀態(tài)點(diǎn)到級(jí)后靜壓2作一等熵線此線起點(diǎn)的焓值為H 0,終點(diǎn)的焓值為H 2,差值H 0-H 2=I0稱為等熵焓降。單位為千焦耳/千克等熵焓降轉(zhuǎn)換為汽流動(dòng)能之后,相應(yīng)噴嘴出口的

32、汽流理想速度 0606-01。但噴嘴中的流動(dòng)存在損失，故出口實(shí)際汽流速度11t，稱為噴嘴速度系數(shù)，一般為0.960.98。同樣，由于流動(dòng)損失，動(dòng)葉出口汽流相對(duì)速度2=41,4稱為動(dòng)葉速度系數(shù),一般為0.920.95。由于汽流速度和方向的改變，質(zhì)量流量為1千克/秒的蒸汽流過動(dòng)葉時(shí)產(chǎn)生的輪周力為F=c1cos1+c2cos2牛頓，相應(yīng)的功率稱為輪周功率P，或用焓降H表示:P=H=F =(1cos1+2cos2)這樣,通過H-S圖和速度三角形圖就可完成蒸汽能量轉(zhuǎn)換為功的定量計(jì)算。   輪周能量轉(zhuǎn)換的效率可由H與I0之比表示，稱為輪周效率，它與葉片高度等有關(guān)，最高可達(dá)90以上。動(dòng)葉

33、圓周速度與噴嘴出口汽流速度1 之比稱為速度比,它對(duì)汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率有決定性影響。當(dāng)速度比為零時(shí)，蒸汽對(duì)主軸所產(chǎn)生的力矩最大,但因圓周速度為零,故級(jí)的功率為零，輪周效率也為零。當(dāng)速度比接近1時(shí),葉片運(yùn)動(dòng)速度與蒸汽流動(dòng)速度相近，蒸汽作用在葉片上的力和對(duì)主軸的力矩都等于零，故級(jí)的功率和輪周效率也等于零。理論上在速度比為cos1/2時(shí)，輪周效率和功率達(dá)到最大值(圖1 沖動(dòng)級(jí)的性能與速度比的關(guān)系)。此時(shí)，出口汽流所具有的剩余動(dòng)能（余速損失）最小。   反動(dòng)級(jí)  圖3 反動(dòng)級(jí)的工作原理為反動(dòng)級(jí)的工作原理示意圖。與沖動(dòng)級(jí)相比，反動(dòng)級(jí)的特點(diǎn)是蒸汽在靜葉和動(dòng)葉的流道中都

34、發(fā)生膨脹,因而012。在圖3d反動(dòng)級(jí)的工作原理的H-S 圖上表示的動(dòng)葉等熵焓降為H b，靜葉(噴嘴)的等熵焓降為H。H b與I0之比稱為反動(dòng)度p。反動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度一般為50反動(dòng)度的存在使蒸汽在動(dòng)葉的流道中加速，流動(dòng)性能有所改善。因此，現(xiàn)代沖動(dòng)級(jí)中往往也帶有少量反動(dòng)度 (p0.050.10)。反動(dòng)級(jí)的動(dòng)葉與靜葉的型線基本相同（圖3b反動(dòng)級(jí)的工作原理）。理論上，反動(dòng)級(jí)的速度比/1為 cos1時(shí)輪周效率最高。在直徑和轉(zhuǎn)速相同的條件下，在理論最佳速度比時(shí)，一個(gè)反動(dòng)級(jí)的等熵焓降為一個(gè)沖動(dòng)級(jí)的一半。因此，在一臺(tái)條件相似汽輪機(jī)中，反動(dòng)級(jí)的級(jí)數(shù)比沖動(dòng)級(jí)的多。沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)作為兩種基本的級(jí)型在各類汽輪機(jī)中得到廣泛

35、的應(yīng)用。   速度級(jí)  圖4 速度級(jí)的工作原理為速度級(jí)的工作原理示意圖。速度級(jí)分幾次利用蒸汽在噴嘴中膨脹后的動(dòng)能,一般有兩列動(dòng)葉。理論上,雙列速度級(jí)的最佳速度比為cos1/4，它的做功能力在相同條件下相當(dāng)于34個(gè)沖動(dòng)級(jí)或68個(gè)反動(dòng)級(jí)。當(dāng)蒸汽的等熵焓降大于一般的沖動(dòng)級(jí)或反動(dòng)級(jí)所能有效利用的限度而又不希望采用多級(jí)汽輪機(jī)時(shí)，采用一個(gè)速度級(jí)往往是最有利的方案。然而，速度級(jí)的輪周效率較低，一般不超過80。速度級(jí)大多用于單級(jí)汽輪機(jī)或作為中、小型多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)和多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)的第一級(jí)（調(diào)節(jié)級(jí)）。為了改善流動(dòng)性能，現(xiàn)代速度級(jí)的各列動(dòng)葉片和導(dǎo)向葉片也具有少量的反動(dòng)度（

36、圖4a速度級(jí)的工作原理）。   在有些速度級(jí)和沖動(dòng)級(jí)中，只在整個(gè)圓周的部分圓弧上裝有噴嘴，其余部分圓弧處不通過蒸汽，這種級(jí)稱為部分進(jìn)汽級(jí)。對(duì)于蒸汽流量較小的級(jí)，它能加大葉高，以減少損失。   級(jí)內(nèi)損失  級(jí)內(nèi)損失主要包括噴嘴（靜葉）流動(dòng)損失、動(dòng)葉流動(dòng)損失和余速損失 3項(xiàng)。級(jí)內(nèi)損失是使級(jí)的輪周效率小于 1的原因。此外還有一系列附加損失，如輪盤摩擦損失、漏汽損失、濕汽損失和部分進(jìn)汽損失等。這些附加損失的存在使汽輪機(jī)級(jí)的效率比輪周效率有所降低，這種效率稱為級(jí)的內(nèi)效率。因?yàn)楦郊訐p失與速度比有關(guān)，級(jí)的實(shí)際最佳速度比略小于理論值。 &#

37、160; 二維流動(dòng)理論和三維流動(dòng)理論  在汽輪機(jī)工作原理中，除認(rèn)為汽流只沿流線方向發(fā)生速度變化的一維流動(dòng)理論外,還有二維和三維流動(dòng)理論。二維理論認(rèn)為,環(huán)繞葉片的汽流的速度不僅沿流線方向、而且沿垂直于流線的方向都是不均勻的。沿任一葉片的凸面汽流平均速度較高,平均壓力較低,而沿葉片凹面則情況相反，這樣汽流就對(duì)葉片形成一個(gè)由高壓側(cè)指向低壓側(cè)的作用力（圖5 應(yīng)用二維流動(dòng)理論解釋葉片上作用力的形成）。正是這種作用力才使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。   當(dāng)葉片高度對(duì)平均直徑的比值較大時(shí)，只應(yīng)用二維流觀點(diǎn)進(jìn)行分析是不夠的，因?yàn)椴煌~高處的流動(dòng)是不同的?，F(xiàn)代汽輪機(jī)的低壓級(jí)的設(shè)計(jì)一般都應(yīng)用

38、三維流理論考慮汽流的 3個(gè)速度分量，計(jì)算出的動(dòng)、靜葉片的各截面型線沿葉高不斷地有所變化。動(dòng)葉根部接近沖動(dòng)式，上部接近反動(dòng)式，這種葉片稱為扭葉片，它在大型機(jī)組上應(yīng)用很廣。   多級(jí)汽輪機(jī)原理  單級(jí)汽輪機(jī)所能有效利用的等熵焓降是不大的，為了利用較大的等熵焓降，必須采用多級(jí)汽輪機(jī)。在H-S 圖上，多級(jí)汽輪機(jī)中蒸汽逐級(jí)膨脹的熱力過程如圖6多級(jí)汽輪機(jī)在-圖上的熱力過程-圖上的熱力過程" class=image>中的線段ABCDE所示。與單級(jí)相比,它的特點(diǎn)是：前一級(jí)的余速損失在一定的條件下可以在下一級(jí)中得到利用；各級(jí)等熵焓降之和大于整個(gè)汽輪機(jī)的等熵

39、焓降H 0，兩者的比值大于 1。因此，多級(jí)汽輪機(jī)總的內(nèi)效率大于各級(jí)平均內(nèi)效率。在圖6多級(jí)汽輪機(jī)在-圖上的熱力過程-圖上的熱力過程" class=image>中,AB段表示汽輪機(jī)的進(jìn)汽過程,即蒸汽通過主汽閥和調(diào)節(jié)閥時(shí)的節(jié)流過程。BC段表示蒸汽通過 1個(gè)雙列速度級(jí)和 8個(gè)沖動(dòng)級(jí)時(shí)的熱力過程。CD段表示末級(jí)余速損失過程,C 和D兩點(diǎn)之間的焓差表示余速損失的大小。DE段表示從汽輪機(jī)末級(jí)出口到凝汽器進(jìn)口的蒸汽節(jié)流過程。H i表示整臺(tái)汽輪機(jī)的有效焓降，即單位流量蒸汽流過多級(jí)汽輪機(jī)時(shí)所作的功，當(dāng)質(zhì)量流量為時(shí)，則汽輪機(jī)的功率NH i。   汽輪機(jī)進(jìn)汽量的調(diào)節(jié) &#

40、160;為適應(yīng)外界負(fù)荷變化，需要改變汽輪機(jī)的進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)進(jìn)汽量的主要方法有節(jié)流調(diào)節(jié)、噴嘴調(diào)節(jié)、旁通調(diào)節(jié)和滑壓調(diào)節(jié)。   節(jié)流調(diào)節(jié)  依靠改變調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)進(jìn)汽量。當(dāng)調(diào)節(jié)閥部分開啟時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)汽過程的節(jié)流損失增加，這在圖6 多級(jí)汽輪機(jī)在-圖上的熱力過程-圖上的熱力過程" class=image>上表現(xiàn)為B點(diǎn)沿水平線向右移動(dòng)，使汽輪機(jī)效率下降。節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是汽輪機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造成本低，缺點(diǎn)是低負(fù)荷時(shí)熱效率很差。   噴嘴調(diào)節(jié)  將調(diào)節(jié)級(jí)的噴嘴分為幾組，每組各由一只調(diào)節(jié)閥控制，通過依次啟閉這些調(diào)節(jié)

41、閥來調(diào)節(jié)進(jìn)汽量。圖7a 噴嘴調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和工作曲線為 1臺(tái)有4只調(diào)節(jié)閥的汽輪機(jī)進(jìn)汽室的橫剖面。當(dāng)打開1只或2只閥時(shí)，汽輪機(jī)發(fā)出低于額定的功率。當(dāng) 3只閥全開足時(shí)，所通過總汽量G0 可以使汽輪機(jī)發(fā)出額定功率。當(dāng)新汽參數(shù)降低或背壓升高時(shí),4只閥全開，以保證汽輪機(jī)仍能發(fā)出額定功率。圖7b噴嘴調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和工作曲線為噴嘴調(diào)節(jié)的工作曲線。壓力線p1 表示調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽壓力隨汽輪機(jī)流量(即功率)而變化的情況、和5各曲線表示各調(diào)節(jié)閥由關(guān)閉到開足時(shí)各組噴嘴前的壓力隨進(jìn)汽量而變化的情況。采用這種調(diào)節(jié)方式時(shí)，通常至多只有最后開啟的一只閥的節(jié)流較大。因此，這種方式在部分負(fù)荷時(shí)的節(jié)流損失比采用節(jié)流調(diào)節(jié)小得多。這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)

42、是當(dāng)?shù)谝恢徽{(diào)節(jié)閥全開時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)前后的壓差很大，而且是部分進(jìn)汽，這對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)葉片的強(qiáng)度振動(dòng)特性極為不利。   旁通調(diào)節(jié)  汽輪機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，蒸汽繞過高壓級(jí)組，直接進(jìn)入低壓級(jí)組，以通過較多的蒸汽。這種調(diào)節(jié)方式只在船用汽輪機(jī)上仍有采用。   滑壓調(diào)節(jié)  保持汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度不變，依靠滑壓（改變鍋爐供汽壓力）來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。這種調(diào)節(jié)方式的主要特點(diǎn)是調(diào)節(jié)級(jí)后的溫度變化極小，因而避免了在汽缸內(nèi)產(chǎn)生較大熱應(yīng)力的危險(xiǎn)。另有采用滑壓與噴嘴混合調(diào)節(jié)的方式，即在滿負(fù)荷到半負(fù)荷之間采用噴嘴調(diào)節(jié)，而在半負(fù)荷以下依靠鍋爐滑壓來調(diào)節(jié)。汽輪機(jī)

43、旁路系統(tǒng)2007年12月22日，22:06:00 | 大將軍王qilunji panglu xitong汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)steam turbine bypass system   與汽輪機(jī)并聯(lián)的蒸汽減溫減壓系統(tǒng)。它的主要作用是：機(jī)組起、停時(shí)協(xié)調(diào)鍋爐出口和汽輪機(jī)進(jìn)口的蒸汽參數(shù)；機(jī)組起、停或發(fā)生事故時(shí)保護(hù)再熱器；回收工質(zhì)。蒸汽旁通整臺(tái)汽輪機(jī)、直接引入凝汽器的系統(tǒng)稱為整體旁路；蒸汽旁通高壓缸的稱為高壓旁路；蒸汽旁通中、低壓缸的稱為中、低壓旁路。常見的旁路系統(tǒng)有3種（見圖旁路系統(tǒng)示意圖）:只設(shè)整體旁路的稱為一級(jí)旁路系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便，適用于再熱器不需保護(hù)的機(jī)組；設(shè)有高壓

44、和中、低壓旁路的稱為兩級(jí)旁路系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)靈活，能有效地保護(hù)再熱器，但系統(tǒng)較復(fù)雜；同時(shí)設(shè)有整體旁路、高壓旁路和中、低壓旁路的稱為三級(jí)旁路系統(tǒng)。這種系統(tǒng)最為復(fù)雜，但有利于機(jī)組適應(yīng)負(fù)荷變化的要求。汽水分離再熱器2007年12月22日，22:05:12 | 大將軍王qishui fenli zaireqi汽水分離再熱器moisture separator reheater   在水冷堆核電站的飽和蒸汽輪機(jī)中用以降低蒸汽濕度、提高蒸汽溫度的設(shè)備。它由汽水分離器和再熱器組成。在這種設(shè)備中，從汽輪機(jī)高壓缸排出的濕蒸汽先經(jīng)過汽水分離器把大部分水去掉，然后在再熱器中用新汽或同時(shí)用從高壓

45、缸抽出的蒸汽把它再次加熱到接近新汽溫度，最后送入低壓缸。分離和再熱的目的都是為了減少低壓缸內(nèi)蒸汽的水分，以免損害汽輪機(jī)的葉片并提高汽輪機(jī)的內(nèi)效率。汽水分離器和再熱器通常被合并在一個(gè)很大的臥式筒體內(nèi)。每臺(tái)飽和蒸汽輪機(jī)都配備兩套這種設(shè)備，平行布置在汽輪機(jī)兩側(cè)，其長度約與汽輪機(jī)低壓缸總長度相同，筒體直徑約4米左右。   汽水分離器  根據(jù)慣性原理把蒸汽與水滴分開。大多采用波紋板式。在核動(dòng)力艦船上大多采用旋風(fēng)式汽水分離器，其體積較小，但阻力較大。汽水分離器的分離效率對(duì)整個(gè)核電站的性能影響較大，因此要求分離效率在90以上。   再熱器 

46、; 水冷堆核電站汽輪機(jī)的功率很大，蒸汽初參數(shù)比常規(guī)電站的低，高、低壓缸的分缸壓力一般只有1兆帕左右,蒸汽容積流量甚大,連通管很粗。因此,要把高壓缸排汽送回反應(yīng)堆中再次加熱是不現(xiàn)實(shí)的。只能用新汽或同時(shí)用高壓缸抽汽在汽輪機(jī)旁就地再熱。這種再熱器是一種管殼式換熱器。新汽通常是飽和蒸汽，而高壓缸抽汽是濕蒸汽，它們?cè)诠軆?nèi)凝結(jié)放熱。高壓缸排出的工作蒸汽在管外橫過管束被加熱，傳熱系數(shù)很高。為提高管外汽流的傳熱效果，一般均采用外表帶有低肋片的U形管，以縮小整個(gè)再熱器尺寸。燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2007年12月22日，22:03:30 | 大將軍王ranqilunji biangongkuang xing

47、neng燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能gas turbine off-design performance   在外界負(fù)荷和大氣溫度等變化時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的功率P、轉(zhuǎn)速 和效率等參數(shù)都相應(yīng)變化，使燃?xì)廨啓C(jī)處在偏離設(shè)計(jì)工況的變工況下運(yùn)行。這時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)各個(gè)參數(shù)的變化情況、運(yùn)行的安全性以及起動(dòng)和加載性能等，統(tǒng)稱為燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能。   在變工況下，燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)能：不超溫，即從燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室到燃?xì)馔钙降娜細(xì)獬鯗貞?yīng)低于透平所允許的最大溫度值max；不超速，即應(yīng)低于轉(zhuǎn)子強(qiáng)度所允許的最大值max；壓氣機(jī)不喘振;同時(shí)還希望功率P降低時(shí)，效率下降得較慢,并有利于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)和加載等。燃?xì)?/p>

48、輪機(jī)經(jīng)常是在變工況下運(yùn)行的，因而了解它的變工況性能，對(duì)于正確地設(shè)計(jì)、選擇和使用燃?xì)廨啓C(jī)都很重要。影響燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能的有不同軸系方案、大氣參數(shù)變化、加載過程、起動(dòng)過程和幾何形狀等因素。   不同軸系方案的影響  燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能，除與壓氣機(jī)、燃燒室和透平等部件的性能以及循環(huán)方式有關(guān)外，還與軸系方案密切有關(guān)。圖1 燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案的3種軸系方案中,以單軸和分軸方案用得最多。不同軸系方案中壓氣機(jī)和透平的排列組合各不相同，它們?cè)谧児r下相互匹配關(guān)系的變化也必然不同。負(fù)荷變化對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的影響與壓氣機(jī)是否聯(lián)軸有關(guān)。單軸的聯(lián)軸，負(fù)荷的轉(zhuǎn)速變化直接影響壓氣機(jī)，

49、對(duì)壓氣機(jī)工況影響較大；分軸和三軸的都不聯(lián)軸，負(fù)荷的轉(zhuǎn)速變化對(duì)壓氣機(jī)工況影響較小。因此，不同軸系方案燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能是不相同的。   單軸燃?xì)廨啓C(jī)  圖2 單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能為最簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)的性能,下角標(biāo)“0”表示設(shè)計(jì)值。圖2a單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能中的陰影區(qū)為安全運(yùn)行區(qū)，它由不超溫、不超速和不喘振等限制線所圍成，范圍較小。圖單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能中還畫出了帶動(dòng)兩種典型負(fù)荷=0的恒速負(fù)荷和P (的螺旋槳負(fù)荷(變速負(fù)荷)時(shí)的工作線,其中后者在低工況時(shí)因壓氣機(jī)喘振而不能運(yùn)行圖2b單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能是在帶動(dòng)上述兩種負(fù)荷時(shí)效率和燃?xì)獬鯗? 的變化情況,它們都隨功率P

50、 的降低而下降。其中，對(duì)于簡(jiǎn)單循環(huán),在帶動(dòng)上述兩種負(fù)荷時(shí)，的變化相近；對(duì)于回?zé)嵫h(huán)（見燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)），在帶動(dòng)變速負(fù)荷時(shí)隨著P 的降低， 的下降顯著變慢，以至在P下降后的 比帶動(dòng)恒速負(fù)荷的高得多。因此，單軸燃?xì)廨啓C(jī)在帶動(dòng)不同負(fù)荷時(shí)的性能差別較大，帶動(dòng)恒速負(fù)荷時(shí)能良好地運(yùn)行，而帶動(dòng)變速負(fù)荷時(shí)就可能出現(xiàn)喘振，使運(yùn)行受到限制。這種現(xiàn)象是由于壓氣機(jī)與負(fù)荷聯(lián)軸所致。此外，單軸燃?xì)廨啓C(jī)的扭矩性能差，輸出扭矩隨著的降低而下降,不能適應(yīng)車輛牽引負(fù)荷增加的要求。   分軸燃?xì)廨啓C(jī)  它的透平分為兩個(gè)，一個(gè)帶動(dòng)壓氣機(jī)，一個(gè)作為動(dòng)力透平帶動(dòng)負(fù)荷，因而能避免單軸燃?xì)廨啓C(jī)中壓氣機(jī)與

51、負(fù)荷聯(lián)軸的現(xiàn)象。在圖1 燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案的分軸方案中，壓氣機(jī)、燃燒室和高壓透平這3個(gè)部件組成燃?xì)獍l(fā)生器,供給動(dòng)力透平（即低壓透平）以一定壓力的高溫燃?xì)狻D3 分軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能表示分軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能。在圖3a分軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能中的陰影區(qū)內(nèi),一般能滿足33max，因而是安全運(yùn)行區(qū)與圖2a單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能相比較,圖3a分軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能的安全運(yùn)行區(qū)顯著擴(kuò)大，不僅在帶動(dòng)螺旋槳負(fù)荷時(shí)能良好地運(yùn)行,而且在輸出轉(zhuǎn)速2為零時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)仍能運(yùn)行，這是單軸燃?xì)廨啓C(jī)無法做到的。在采用回?zé)嵫h(huán)時(shí)，分軸帶動(dòng)恒速負(fù)荷或變速負(fù)荷時(shí)，都與單軸帶動(dòng)變速負(fù)荷時(shí)的情況相似，即隨著P 的降低 下降緩慢。  

52、 對(duì)應(yīng)于具體的負(fù)荷，有圖3b分軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能的分軸燃?xì)廨啓C(jī)的扭矩性能,隨2的降低,增加,至20時(shí)達(dá)到最大扭矩max。它比設(shè)計(jì)值0大一倍以上,因而扭矩性能良好，這是單軸燃?xì)廨啓C(jī)無法比擬的。因此，分軸燃?xì)廨啓C(jī)還適用于車輛牽引負(fù)荷。   但在分軸燃?xì)廨啓C(jī)中，由于動(dòng)力透平不與壓氣機(jī)聯(lián)軸，在負(fù)荷功率變化時(shí)轉(zhuǎn)速易波動(dòng)，突甩負(fù)荷時(shí)易超速。因此，在電站帶動(dòng)發(fā)電機(jī)（恒速負(fù)荷）時(shí)，分軸燃?xì)廨啓C(jī)不如單軸的好。而且在低工況下，分軸燃?xì)廨啓C(jī)的1下降較多，會(huì)出現(xiàn)壓氣機(jī)喘振問題，須采用放氣等防喘振措施。隨著燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)壓縮比的提高，喘振問題變得更為嚴(yán)重，必須用更有效的措施來避免喘振。 

53、60; 三軸燃?xì)廨啓C(jī)  圖1 燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案為三軸燃?xì)廨啓C(jī)，是把分軸燃?xì)廨啓C(jī)中單轉(zhuǎn)子的燃?xì)獍l(fā)生器變?yōu)殡p轉(zhuǎn)子而得到的。它在P降低時(shí)，1比2下降得快，能協(xié)調(diào)高、低壓壓氣機(jī)的工作，使壓氣機(jī)在低工況下不易喘振,因而能選用比分軸燃?xì)廨啓C(jī)更高的設(shè)計(jì)壓縮比,以達(dá)到更高的效率。三軸燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能與分軸的相似，但隨著P的降低，的下降會(huì)比分軸的緩慢一些。   大氣參數(shù)變化的影響  大氣溫度和大氣壓力的變化對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的性能影響很大例如單軸燃?xì)廨啓C(jī),當(dāng)由15降至20時(shí)，P 和分別增加2530和58左右；當(dāng)由15升高至40時(shí),P和分別降低1722%和

54、58%左右的變化還影響安全運(yùn)行區(qū),時(shí)安全運(yùn)行區(qū)縮小,時(shí)則擴(kuò)大。基本不受變化的影響，而P 則大體上正比于的變化。對(duì)于分軸和多軸的燃?xì)廨啓C(jī)來說，和的變化對(duì)其性能的影響與單軸的相似。   因此，在夏季或熱帶地區(qū)，燃?xì)廨啓C(jī)的P 和 都會(huì)降低，在冬季或寒帶地區(qū)則提高。在高海拔地區(qū)，和均低，前者使P下降,后者則使P下降的程度變小,且使提高。而活塞式內(nèi)燃機(jī)在高海拔地區(qū)P下降嚴(yán)重。因此，燃?xì)廨啓C(jī)適用于高海拔地區(qū)。   加載過程的影響  加載屬于過渡過程。單軸燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)恒速負(fù)荷時(shí)，加載過程的轉(zhuǎn)速基本不變，燃?xì)鉁囟茸兓鸬臒釕?yīng)力限制了加載的速度。單軸

55、燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)變速負(fù)荷時(shí)，加載即加速，會(huì)多消耗一些功來使轉(zhuǎn)子加速，故3 較高，有可能超溫和引起喘振。對(duì)于分軸燃?xì)廨啓C(jī)，由于1 是變的，加載過程與單軸變轉(zhuǎn)速的相似。   起動(dòng)過程的影響  起動(dòng)過程是指燃?xì)廨啓C(jī)由靜止?fàn)顩r起動(dòng)、加速至空載工況的過程。開始時(shí)由起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)冷加速,到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速(單軸燃?xì)廨啓C(jī)是15200 )時(shí),燃燒室中開始噴入燃料并點(diǎn)火燃燒，進(jìn)入熱加速階段。到脫扣轉(zhuǎn)速(單軸燃?xì)廨啓C(jī)是45600 )后，起動(dòng)機(jī)脫開，燃?xì)廨啓C(jī)自己加速至空載工況。在起動(dòng)過程中，燃?xì)廨啓C(jī)由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)，熱應(yīng)力問題嚴(yán)重，形成熱沖擊，對(duì)壽命影響很大。此外還有喘振問題，壓氣機(jī)需

56、要采取放氣等防喘振措施。   變幾何的影響  燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能，還可通過控制部件性能在變工況下的變化來改善。采用通流部分的幾何形狀能夠變化（簡(jiǎn)稱變幾何）的壓氣機(jī)和透平能達(dá)到這個(gè)目的。常用的變幾何是在壓氣機(jī)和透平中采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的靜葉片（簡(jiǎn)稱可調(diào)靜葉），使葉片的安裝角隨燃?xì)廨啓C(jī)工況的需要而變化。通常，把這種用可調(diào)靜葉的燃?xì)廨啓C(jī)叫做變幾何燃?xì)廨啓C(jī)。   壓氣機(jī)的可調(diào)靜葉用于進(jìn)氣端，主要是為了避免喘振，有利于燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)和擴(kuò)大安全運(yùn)行區(qū)。不少高壓縮比的壓氣機(jī)采用多列可調(diào)靜葉，以求更有效地改善壓氣機(jī)的性能。   透平可調(diào)

57、靜葉，一般用于分軸燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力透平中。它能改善分軸燃?xì)廨啓C(jī)的加速性能和實(shí)現(xiàn)動(dòng)力制動(dòng)，在同時(shí)用回?zé)嵫h(huán)時(shí),還能使在寬廣的P 變化范圍內(nèi)下降得不多。因此，車輛燃?xì)廨啓C(jī)一般都是有回?zé)岬淖儙缀畏州S燃?xì)廨啓C(jī)。   參考書目.柯特略爾著,樊介生、高椿譯:燃?xì)廨啓C(jī)裝置的變動(dòng)工況,上海科學(xué)技術(shù)出版社,上海，1965。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室2007年12月22日，22:02:26 | 大將軍王ranqilunji ranshaoshi燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室gas turbine combustion chamber   燃?xì)廨啓C(jī)中使噴入的燃料與從壓氣機(jī)來的高壓空氣混合燃燒從而形成高溫燃

58、氣的設(shè)備。它能在近乎等壓的條件下把燃料中的能量釋放出來，直接加熱工質(zhì)(空氣)以提高其作功能力。通常，它是用鋼板和高溫合金板料制成的。   燃燒過程的特點(diǎn)  為了適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)輕小的等點(diǎn)，燃燒室的尺寸都設(shè)計(jì)得比較緊湊，一般它在單位時(shí)間和單位體積內(nèi)能夠燃燒釋放出比常壓鍋爐大 10300倍的熱量，因而燃燒過程是在高熱強(qiáng)度、高速流動(dòng)的連續(xù)氣流中進(jìn)行的。此外，由于進(jìn)入燃?xì)馔钙降娜細(xì)獬鯗氐南拗?，供給燃燒室的空氣流量與燃料流量的比值總是比理論燃燒條件下的配比關(guān)系大得多，而且氣流的溫度、壓力和流速都隨燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷的改變而發(fā)生較大幅度的變化，有時(shí)還要求同一個(gè)燃燒室能夠兼燒多

59、種燃料。這些特點(diǎn)使得燃燒過程甚難組織，為此必須采取特殊措施。否則，燃燒室會(huì)被燒壞，火焰容易被吹滅，燃料不能完全燃燒，火焰會(huì)伸得過長而燒毀燃?xì)馔钙健?#160;  結(jié)構(gòu)  燃燒室通常有圓筒型、分管型、環(huán)管型和環(huán)型之分。圖分管型燃燒室結(jié)構(gòu)中是一種分管型燃燒室。它由擴(kuò)壓段、外殼、火焰筒、燃料噴嘴、點(diǎn)火器和燃?xì)鈱?dǎo)管等部件組成。在火焰筒上一般都裝有旋流器，并開設(shè)一次空氣射流孔、二次空氣摻混射流孔和冷卻空氣射流孔。此外，為了把火焰筒安裝在外殼中，還設(shè)置有定位元件。在分管型和環(huán)管型燃燒室中，為了點(diǎn)火傳焰和平衡各燃燒室之間的壓力，還裝設(shè)有聯(lián)焰管，使各火焰筒的燃燒空間能夠彼此溝通。

60、   工作過程  對(duì)于圖分管型燃燒室結(jié)構(gòu)中的燃燒室來說，由壓氣機(jī)（即壓縮機(jī)）送來的高壓空氣，首先在擴(kuò)壓段中擴(kuò)壓降速，以減小氣流流經(jīng)燃燒室時(shí)的流阻損失,同時(shí)使火焰能在速度稍低的火焰筒中穩(wěn)定地燃燒,以防被吹滅。進(jìn)入燃燒室的空氣分流成為幾個(gè)部分逐漸流入火焰筒，以適應(yīng)空氣流量與燃料流量的比值總是比理論燃燒條件下的配比關(guān)系大很多的特點(diǎn)。其中之一稱為“一次空氣”，它分別由旋流器和一次空氣射流孔流入火焰筒前端的燃燒區(qū)，與由燃料噴嘴供來的燃料混合和燃燒，轉(zhuǎn)化成為15002000的燃?xì)?，這部分空氣大約占進(jìn)入燃燒室的總空氣流量的25；另一部分空氣稱為“冷卻空氣”，它通過許多

61、排冷卻空氣射流孔，沿著火焰筒的內(nèi)壁表面流動(dòng),形成冷卻空氣保護(hù)膜,與在外殼和火焰筒之間流動(dòng)的氣流一起,冷卻高溫的火焰筒壁,使其免遭燒壞。剩下的那部分空氣則稱為“二次摻混空氣”，它由開在火焰筒尾部的摻混射流孔噴射到由燃燒區(qū)流來的高溫燃?xì)庵腥ィ允谷細(xì)鉁囟饶軌虮容^均勻地降低到燃?xì)獬鯗氐脑O(shè)計(jì)值。這股燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)鈱?dǎo)管送到燃?xì)馔钙街腥プ鞴ΑＵ{(diào)整各股空氣流量的分配規(guī)律、改善燃料霧化質(zhì)量及其與一次空氣流的配比關(guān)系，設(shè)計(jì)良好的燃燒室和燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)，可以保證滿意的燃燒性能。   性能指標(biāo)  一個(gè)設(shè)計(jì)良好的燃燒室應(yīng)能達(dá)到以下性能指標(biāo)：燃燒穩(wěn)定性好，在任何運(yùn)行情況下都不會(huì)發(fā)生

62、熄火或強(qiáng)烈的火焰脈動(dòng)現(xiàn)象；燃燒效率高，通常要求在9099之間變化；燃燒火焰短，不致伸入燃?xì)馔钙?；出口的燃?xì)鉁囟葓?chǎng)均勻，或者按設(shè)計(jì)所要求的溫度場(chǎng)規(guī)律分布；流阻損失小,相對(duì)總壓降大約為36；結(jié)構(gòu)緊湊、輕小,單位時(shí)間內(nèi)能在單位容積的燃燒空間中燃燼更多的燃料，燃燒熱強(qiáng)度大約是 35190瓦（牛·米）；點(diǎn)火性能好；高溫元件冷卻良好，嚴(yán)防燒壞或發(fā)生翹曲變形，火焰筒的最高壁溫一般不超過700750；火焰筒應(yīng)有數(shù)千到上萬小時(shí)的使用壽命；排氣中污染物的含量符合環(huán)境保護(hù)條例的規(guī)定。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)2007年12月22日，22:01:15 | 大將軍王qilunji kongzhi xitong汽輪機(jī)控制系

63、統(tǒng)steam turbine control system   包括汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)起停和功率給定控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的內(nèi)容和復(fù)雜程度依機(jī)組的用途和容量大小而不同。各種控制功能都是通過信號(hào)的測(cè)量、綜合和放大，最后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱主汽閥和調(diào)節(jié)閥來完成的。現(xiàn)代汽輪機(jī)的測(cè)量、綜合和放大元件有機(jī)械式、液壓式、電氣式和電子式等多種，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則都采用液壓式。   調(diào)節(jié)系統(tǒng)  用來保證機(jī)組具有高品質(zhì)的輸出，以滿足使用的要求。常用的有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)和流量調(diào)節(jié) 3種。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：任何用途的汽輪機(jī)對(duì)工作轉(zhuǎn)速都有一定的要求，所以都裝有調(diào)速器。早期使用的是機(jī)械式飛錘式離心調(diào)速器，它借助于重錘繞軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使彈簧變形而把轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移。這種調(diào)速器工作轉(zhuǎn)速范圍窄，而且需要通過減速裝置傳動(dòng)，但工作可靠。20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了由主軸直接傳動(dòng)的機(jī)械式高速離心調(diào)速器，由重錘產(chǎn)生的離心力使鋼帶受力變形而形成位移輸出。圖1 液壓式調(diào)速器為兩種常用的液壓式調(diào)速器的工作原理圖液壓式調(diào)速器，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)信號(hào)泵(圖1a液壓式調(diào)速器)或旋轉(zhuǎn)阻尼（圖1b液壓式調(diào)速器），泵或旋轉(zhuǎn)阻尼出口的油壓正比于轉(zhuǎn)速的平方，油壓作用于轉(zhuǎn)換器的