收稿日期:2010-10-17
基金项目:广东电网公司科研项目(DK 0010DK 0041)
M701F 型燃气轮机的在线运行负荷特性
阚伟民
(广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080)
摘要:分析了重型燃气轮机负荷特性的影响因素,提出了研究重型燃气轮机负荷特性的技术路线。基于此,针对某M 701F 型燃气轮机,以国际标准化组织(I nterna tio nal O rg anizat io n f or Standardization,I SO )的标准条件为基准,由机组的在线运行数据获得其负荷特性曲线,并建立负荷特性的数学模型。考察该燃气轮机6940组实际数据,得出结论:当折算基准功率不小于18M W 时,其负荷特性数学模型的最大相对误差不超过5173%。关键词:M 701F 燃气轮机;负荷特性;进口可调导叶开度;燃气轮机功率;燃气轮机效率中图分类号:T K 228 文献标志码:A 文章编号:1007-290X (2010)11-0060-04
On -line Running Load Characteristics of M701F Gas Turbines
KA N We-i min
(Electr ic P ow er R ese arch Inst.of G uang do ng Po we r G r id Co rp 1,G ua ng zhou,G uangdong 510080,China )
Abstract:T he facto r s inf lue ncing the lo ad char acter istics o f heav y -duty g as tur bines ar e analyzed,a nd then a technica l ro ute is pr opo sed fo r resear ching the load char acter istics o f heav y -duty gas turbines.Based on the technic al r oute and the sta ndar d conditio ns of Inter nationa l O rg anizat io n fo r Standardization (ISO ),the load cha rac teristic cur ve o f a M 701F g as turbine is acquir ed acco rding to its on -line o pera ting dat a,and the mathem atical mo del o f loa d char acter istics is built.Che cking 6940gr oups o f data o f the gas turbine ,the max imum re lative er r or of the lo ad char acte ristic ma thematical m odel do es not ex ceed 5173%w hen the co nver ted re fer ence pow er is no t less tha n 18M W.
Key words:M 701F gas tur bine;lo ad ch ara cter istic;o pening of inlet v ariable guide va ne (IG V );pow er of gas tur bine;eff iciency o f g as turbine
在世界各国的电力工业中,容量大、效率高、环保优的燃气轮机及其燃气-蒸汽联合循环机组正
成为世界电力工业中的一个重要组成部分,其作用日益增升。随着我国天然气资源的大规模开发利用,西气东输、近海天然气开发和引进国外天然气工程的全面展开,以及我国引进美国通用电气公司、德国西门子公司及日本三菱重工业股份有限公司等F(A)级大功率单轴燃气轮机机组,重型燃气轮机及其联合循环在我国蓬勃发展
[1]
。根据国家发
展和改革委员会的规划,到2020年,全国燃气轮机联合循环发电装机容量将达到55G W,是2000年之前50年已建成同类装机容量的25倍。其中,广东省目前燃气轮机及其联合循环发电装机容量超
过515GW,为广东电网的安全、稳定、清洁、高效运行发挥着重大作用,并对广东电力系统的生产运行及节能调度产生了重要影响。
由于外界需求负荷、环境温度等因素变化,燃气轮机出力、效率或热耗率等性能指标亦随之改变,机组常常处于变工况运行状态[2-5]
。考察、比较不同燃气轮机机组的负荷特性,就需要将燃气轮机的相关性能指标折算到某种基准条件[6]。由于外界负荷、环境温度等的影响,燃气轮机的参数变化频繁,例如,进口可调导叶(inlet va riable guide v ane,IGV )开度、燃气轮机功率等参数,很难通过实际采集的现场数据得到一定负荷情况下的环境温度特性,这就需要尽量结合现场在线数据,通过理论分析、计算的方法,获得燃气轮机的在线负荷特性,这是燃气轮机发电机组节能优化调度的重要
第23卷第11期广东电力
V o l 123N o 111
2010年11月GUANGDONG ELEC TRIC POWER N o v 12010
工作基础之一。
1燃气轮机负荷特性研究的技术路线
燃气轮机的负荷特性指燃气轮机恒速带负荷运行的稳态变工况特性。获得燃气轮机负荷特性的技术路线为:
a)建立空气、燃气等物性参数数据库;
b)通过已知的分散控制系统(distributed co ntr ol system,DCS)数据,对燃气轮机进行循环模拟计算,得到压气机压比、压气机等熵效率、燃气透平膨胀比、燃气透平等熵效率、燃气初温、压气机及燃气轮机功率、空气流量及燃气流量等参数;
c)掌握燃气轮机的IGV温控规律;
d)压气机压比、效率随流量、空气温度及IGV开度变化的函数关系,即压气机特性模型;
e)燃气透平膨胀比、效率随燃气流量、燃气初温变化的函数关系,即燃气透平特性模型;
f)通过压气机特性及燃气透平特性,计算得到燃气轮机的环境温度特性及其他变工况特性。
为尽可能获得正确反映燃气轮机特性的变工况数学模型,将机组的运行数据样本限定在IGV开度不低于10%,且关键参数中不合理的子样适当剔除。
2M701F型燃气轮机变工况研究内容
燃气轮机变工况性能建模的主要目的是研究IGV开度、环境温度、进气系统阻力及燃气透平背压等因素对燃气轮机功率、燃气轮机效率、压气机压比及压气机效率等性能参数的影响。而环境压力、环境湿度、等效运行时间(或机组老化)等对燃气轮机性能的影响,则直接采用供货商提供的性能曲线。应当说明,供货商提供的环境温度-机组功率修正曲线适用于联合循环机组,对燃气轮机简单循环则不适用。
由于燃气轮机运行环境条件处于变化之中,为比较机组的负荷特性,需要将各性能值折算到基准环境条件,基准环境条件(以下标s记之)取为:基准环境温度t a,s=2718e,基准环境压力p a,s= 100118hPa,基准相对湿度h RH,s=82%。
211基准功率
21111环境温度折算因子N P,t
a
燃气轮机功率折算到基准温度条件的折算因子为
N P,t
a
=
F1(t a,a IGV)
F1(2718e,a IGV)
.(1)式中:t a为环境温度;a IGV为IGV开度。
21112环境压力折算因子N P,p
a
根据供货商提供的修正虚线,燃气轮机功率折算到基准环境压力条件的折算公式为:
P gt1,s=P gt/N P,p
a
,(2)
其中环境压力折算因子
F P,p
a
=
p a
1001.8
.
式中:P gt1,s为燃气轮机功率折算到基准环境压力条件下的基准运行功率;P gt为燃气轮机运行功率; p a为环境压力,hPa。
21113环境相对湿度折算因子N P,h
RH
燃气轮机功率折算到基准相对湿度条件的折算公式为
P gt2,s=P gt/F P,h
RH
,(3)其中环境相对湿度折算因子
F P,h
RH
=010001548@h RH+019873.
式中:P gt2,s为燃气轮机功率折算到基准相对湿度条件下的基准运行功率;h RH为相对湿度。21114基准功率P gt,s
因此,可将燃气轮机运行功率按下式折算到基准气象条件:
P gt,s=P gt/(F P,t
a
#F P,p
a
#F P,h
RH
).(4)
212基准效率-环境温度折算因子N G,t
a
燃气轮机效率折算到基准温度条件的折算公式为
N G,t
a
=
F2(t a,a IGV)
F2(2718e,a IG V)
.(5)其他因素,如发电机功率因数等,其修正因子忽略不计。
3某M701F型燃气轮机的环境温度特性311功率-环境温度特性
当以国际标准化组织(Inte rnational Organiza-tio n fo r Standar dizatio n,ISO)的标准条件)))燃气轮机满载(即IGV开度a IGV=100%)功率P gt0= 270M W为基准时,燃气轮机相对功率P gt/P gt0与环境温度t a、IGV开度a IGV之间的关系曲线如图1所示。
可按下式将特定环境温度及负荷下的燃气轮机
61
第11期阚伟民:M701F型燃气轮机的在线运行负荷特性
功率P gt 折算到ISO 标准条件下的满载功率P gt 0:P gt /P gt 0=(918296{t a }e @10-7
-517884@10-5
)
{a IG V }%2+(-113843@10-4{t a }e +111067@10-2
){a IGV }%+(-214841@10-3{t a }e +015621).
(6
)
图1 燃气轮机P g t /P gt0与t a 、a IGV 的关系
当以ISO 标准条件燃气轮机某负荷下的功率P gt 0,I GV 为基准时,燃气轮机相对功率P gt /P gt 0,IG V 与环境温度t a
、IG V 开度a IGV
之间的关系曲线如图
2
所示。
图2 燃气轮机P g t /P gt0,IGV 与t a 、a IGV 的关系
平均而言,有
P gt /P gt 0,IGV =-0.0072t a
e
+1.108.(7)
采用式(7),可以将燃气轮机各环境温度下的
负荷修正到基准温度条件。
312 效率-环境温度特性
以ISO 标准条件)))燃气轮机满载(即IGV 开度a IG V =100%)效率G gt 0=01382为基准,燃气轮机相对效率G gt /G gt 0与环境温度t a 、IGV 开度a IGV
之间的关系曲线如图3所示。
可按下式将特定环境温度及负荷下的燃气轮机
图3 燃气轮机G gt /G g t0与t a 、a IG V 的关系
功率G gt 折算到I SO 标准条件下的满载功率G gt 0:G gt /G gt 0=(912817{t a }e @10-8-117515@10-5)
{a IGV }%2
+(-110726@10-5
{t a }e +310508@10-3){a IGV }%+(-21389@
10-3
{t a }e +019026).
(8)
当以ISO 标准条件燃气轮机某负荷下的效率
G gt 0,IGV 为基准时,燃气轮机相对效率G gt /G gt 0,IGV 与环境温度t a 、IGV 开度a IGV 之间的关系曲线如图4所示。平均而言,有
G gt /G gt 0,IGV =-0.0027{t a }e +1.0405.(9) 采用式(9),可以将燃气轮机各环境温度下的效率修正到基准温度条件下的对应效率值。
图4 燃气轮机G gt /G g t0与t a 、a IG V 的关系
4 M 701F 型燃气轮机的负荷特性
411 功率折算与效率折算
对某燃气轮机的在线运行功率及效率依次按照环境温度折算因子N P ,t a
、环境压力折算因子N P,p a 、环境相对湿度折算因子N P,h RH 折算到基准条件(环境温度t a,s =2718e 、环境压力p a,s =
100118hPa 、相对湿度h RH,s =82%),部分计算结果见表1。
62广东电力第23卷
表1 某M701F 型燃气轮机折算功率及折算效率
天然气流量/(m 3
#
h -1)
环境压力/hPa 相对湿度/%环境温度/e IGV 开度/%N P ,t a N P ,p a N P ,h RH 折算功率/M W N G ,t a 折算效率1494316399919772162291670108019905501998170199854011901994660100135501174999197721332917801070199000019981701998501141520199434013053697713299919771195291920108019892801998170199844121171019939401311410941549991866714930179812401980670199806019977514016601991390132146088198999191661543017721182019764801998110199760164193019913901335528401869991964196311444132019680201998100199736197134019896001347545311549991976118431168561150196537019981701996872071350198890013525530712499919766163017861115019735701998170199761209172019915201353560701419991696015332108671180196257019978901996672161120198792501356575961059991675810832152761580196013019978701996292221770198688013575954317199915756192321869211801961200199777019961123014901986400135760243182
999154
55165
33111
94198
0196022
0199774
0199592
234143
0198582
01359
412 燃气轮机的负荷特性
将某M 701F 燃气轮机测算效率折算到基准条件(t a =2718e ,p a =100118hPa,a RH =82%),
绘制燃气轮机效率-功率曲线,如图5
所示。
图5 燃气轮机的负荷特性
该燃气轮机的负荷特性可拟合为
G gt,s =a 1#P 4
gt,s +b 1#P 3
gt,s +c 1#P 2
gt,s +d 1#P gt,s .
(10)
式中:下标s 表示基准条件;下标1代表1号燃气
轮机;对1号机组,系数a 1=-311078@10-10,b 1=210019@10-7
,c 1=-419445@10-5
,d 1=611058@10-3。
式(10)所描述的1号燃气轮机效率与测算值比较,共考察1号燃气轮机6940组数据,当燃气轮机折算基准功率P gt,s \18MW 时,最大相对误差不超过5.73%,且仅有4组数据的误差超过5%。燃气轮机空载过程中,除7组数据外,其余最大相对误差不超过10%。因此,式(10)所描述的某
M 701F 型燃气轮机的负荷特性具较高的精度。
5 结论
由于外界负荷、环境温度等的影响,燃气轮机的参数变化频繁,例如,IGV 开度、燃气轮机功率等参数,很难通过实际采集的现场数据得到一定负荷情况下的环境温度特性,这就需要尽量结合现场在线数据,通过理论分析、计算的方法获得燃气轮机的在线负荷特性,这是燃气轮机发电机组节能优化调度的重要工作基础之一。
本文对某M 701F 型燃气轮机的在线运行数据进行分析,研究其功率及效率的环境影响因子,获得该类燃气轮机的负荷特性,且所描述的某M 701F 燃气轮机的负荷特性具较高的精度。
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(下转第75页)
63
第11期阚伟民:M 701F 型燃气轮机的在线运行负荷特性
kV人字柱构架布置相比,它可以节省构架占地56%;与钢管柱式联合构架相比,可节省构架占地15%。为国家节约了宝贵的土地资源,同时也为电网建设减小了阻力。制作、运输方便,可现场组装,根据工程经验,现场组装仅需20多天,施工进度快。
214其它设计优化
500kV桂山变电站500kV配电装置在吸收标准设计优秀成果的基础上,精益求精加以优化。将500kV配电装置西侧环形道路布置在母线下方,既能够满足各串设备及母线运输、安装和检修的要求,又减小了纵向尺寸约7m;通过在中间构架加装悬式绝缘子引接出线,使管母线对引上线距离更有保障,并将500kV配电装置东侧2列构架间距优化为30m,减小了纵向尺寸约115m。经过以上两处优化,在满足安装、运行要求前提下节约占地约1700m2,减少了工程投资。
500kV桂山变电站所在位置的土壤电阻率较高,地表以下018m深的平均土壤电阻率高达13108#m,全站接地电阻要达到规程允许值难度很大。经过详细计算,结合变电站勘测资料和地形情况,以水平接地体为主,避雷器、避雷针处均设集中接地装置,在周边电阻率较低区域敷设离子接地极斜井,并结合站址地形,利用回填深度较大的特点,在场地平整时利用原地表水沟敷设深层地网,与上层水平地网相连。接地网边施工边测量,逐项采取措施直至满足要求。经实测,全站接地电阻约为0148。
3结束语
在500kV桂山变电站的设计中,在广东电网首次应用阶梯与斜坡结合布置、主变压器全部入串、500kV线路4面进出线以及500kV格构式全联合角钢构架等创新技术,节约了大量投资,减小了占地面积,使工程的可靠性、经济性显著提高,达到国内先进水平,获2010年度中国电力优质工程奖[3]。该工程投产后,相应的创新技术在广东电网500kV变电站中得到了推广运用,对500kV变电站设计起到了一定的指导作用。
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(上接第63页)
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作者简介:阚伟民(1969)),男,湖北咸宁人。高级工程师,工学硕士,主要从事汽轮机、燃气轮机故障诊断、调峰与节能技术研究工作。
75
第11期孙强:500kV桂山变电站设计创新技术分析
燃气轮机运行故障及典型事故的处理 1 燃气轮机事故的概念及处理原则 111 事故概念 燃气轮机事故指直接威胁到机组安全运行或设备发生损坏的各种异常状态。凡正常运行工况遭到破坏,机组被迫降低出力或停运等严重故障,甚至造成设备损坏、人身伤害的统称为事故。造成设备事故的原因是多方面的,有设计制造方面的原因,也有安装检修、运行维护甚至人为方面的原因。 112 故障、事故的处理原则 当燃气轮机运行过程中发生异常或故障时,处理时应掌握以下原 则:(1) 根据异常和故障的设备反映出来的现象及参数进行综合分析和判断,迅速确定故障原因,必要时立即解列机组,防止故障蔓延、扩大。(2) 在事故处理中,必须首先消除危及人身安全及设备损坏的危险因素,充分评估事故可能的对人身安全和设备损害的后果,及时、果断的进行处理。(3) 在处理事故时牢固树立保设备的观念。要认识到如果设备严重损坏以至长期不能投入运行对电力系统造成的影响更大。所以在紧急情况下应果断的按照规程进行处理,必要时停机检查。 (4) 在事故发生后,运行各岗人员要服从值班长的统一指挥,各施其责,加强联系和配合,尽可能将事故控制在最小的损坏程度。(5) 当设备故障原因无法判断时,应及时汇报寻求技术支持,并按最严重的后果估计予以处理。(6) 事故处理后,应如实将事故发生的地点、时 间及事故前设备运行状态、参数和事故处理过程进行详细记录和总
结。 2 燃气轮机的运行故障、典型事故及处理 211 燃机在启动过程“热挂” “热挂”现象:当燃机启动点火后,在升速过程中透平排气温度升高达到温控线时燃机由速度控制转入温度控制,这抑制了燃油量的增加速率而影响燃机升速,延长燃机启动时间,严重时燃机一直维持在温控状态使燃机无法升速,处于“热挂”状态。随后燃机转速下降致使启动失败,只能停机检查。 “热挂”的原因及处理办法有: (1) 启动系统的问题。①启动柴油机出力不足;②液力变扭器故障。液力变扭器主要由一个离心泵叶轮、一个透平轮和一个带有固定叶片的导向角组成。在启动过程中通过液体将启动柴油机的力矩传送给燃机主轴。液力变扭器的故障可通过比较柴油机加速时燃机0 转速到14HM 的启动时间来判断;③启动离合器主从动爪形状变化,使燃机还没超过自持转速,爪式离合器就提前脱离(柴油机进入冷机后停机) ,这时燃机升速很慢。而燃油参考值是以0105 %FRS/ S 的速度上升的,由于燃机升速慢而喷油量增速率不变使燃油相对过量,使排气温度T4 升高而进入温控,导致燃机的启动失败。(2) 压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏,压缩效率下降。进气滤网堵塞会引起空气量不足;压气机流道脏会使压气机性能下降。必须定期更换进气滤网并对压气机进行清洗,及时更换堵塞的滤网和清除压气机流道上的积垢及油污。(3) 燃机控制系统故障。当燃油系统或控制系统异常时,有可能引起燃油
发动机工况图汽车发动机工况图既发动机的特性曲线图，是表明发动机在不同转速下输出功率和扭矩的大小，从上可看出发动机的性能表现如何，发动机特性曲线图的横坐标为发动机的转速（转/分，或rpm），纵坐标为发动机的功率和扭矩，图中曲线为发动机在不同转速下功率和扭矩数值变化的轨迹。发动机的特性曲线一般有两条，一条为功率曲线，另一条为扭矩曲线。这一组曲线又称为发动机的特性曲线。功率曲线比较陡，这表明发动机的功率随着转速的提高而急剧上升，其峰顶对应的功率数值即为发动机技术参数中标注的“最大功率”。最大功率越大，汽车可能达到的最高车速也越高。扭矩曲线的两端比较底，中间突起，并比较平缓。实际上中间突起越高越平缓，表示发动机的扭矩特性越好，这种发动机的操纵性越好，汽车越好驾驭。如果在低速时便拥有较大的扭矩，表明汽车的起步性能要好；如果在中高速时才拥有较大扭矩，那它可能是一台高速性能的发动机，在高速行驶时性能较佳。功率和扭矩是谈论发动机最常提到的术语。若过分强调功率和扭矩的最大输出值就会显得以偏概全了，因为在日常行驶中，发动机的运转的转速范围相当大，自怠速时不到每分钟一千转的转速可以上升到每分五六千转甚至更高，不能仅局限于最大功率和最大扭矩“那一点”上。所以一台发动机的输出特性，须从功率、扭矩与转速之间的曲线图上，才能了解发动机的性能特色是否符合你的要求：是着重在日常市区行驶的低速大扭矩反应，还是飙车族偏爱的高转速大扭矩的高速疾驰。发动机很难成为一个“全才”——在低、中、高速都具有很好的扭矩响应，不仅有劲而且跑得快，又当牛使又作马骑，设计发动机时只能有所侧重。随着汽车技术的进步，一些高性能的跑车、高档轿车，在电子技术的支持下，可以让发动机原来一些不变的参数（如气门升程、进排气管长度、凸轮轴等）随着发动机转速变化而积极变化，使发动机在不同转速下都能保持最佳状态，这些正是高级发动机的高明之 处，也是各厂家技术竞争的关键。 经常会有朋友问最佳换挡转数是多少？行车转数是多少？为什么要3000转以上换挡？为什么要2500转行车？要解释这些问题，就要从发动机的特性来说明。那么发动机的主要特性指标是是什么——就是功率和扭拒。功率的大小决定车子能跑多快。（相同质量下，功率大的车，最高速度高）。扭拒决定了车的提速性，相当于爆发力。发动机达到最大扭拒的时候，就是车子提速性最好的时刻。功率和扭拒都是个变量，究竟让最大功率和最大扭拒出现在什么转数下，就是厂家不同设计理念的体现。不同的车，其发动机的特性是不同的，即使使用相同的发动机，不同的调教也会让发动机显现出不同的特点。在这里多说一句，发动机的特性，没有优劣之分，它是厂家设计理念的一部分。所以不要认为高转数发动机就好或是低转数发动机就好。不可能有一部车，任何转数下提速都好，既是0－100加速冠军，又是80－130的冠军，最高车速还是第一，就如同不可能有一个人能同时拿下奥运会100米、800 米和马拉松冠军一样。
燃气轮机等效运行小时计算分析 【摘要】：燃气轮机制造商都有一个预先制定好的维修计划，以便获得最佳的设备可用率和最经济的维修成本，计算燃气轮机的等效运行小时（EOH ）就是为了判燃气轮机机在何时应该进行维修。本文对三菱重工、西门子、GE 三大燃气轮机制造商的燃气轮机等效运行小时的计算公式进行了分析，以便充分了解他们的维修计划。 【关键词】：燃气轮机 等效运行小时 EOH 1 前言 从2003年开始，我国新开工建设了一大批F 级的重型燃气-蒸汽联合循环电站，主要作为调峰机组。热力机械疲劳是影响调峰机组寿命的主要因素，蠕变、氧化和腐蚀是影响连续运行机组寿命的主要因素。F 级重型燃气轮机的初温已达1300～1400℃之间，燃气轮机高温部件（热通道部件）的工作条件越来越恶劣。为了保证燃气轮机运行可靠性，就必须定期地检查、检修或更换这些热通道部件。燃气轮机的高温部件是指暴露在从燃烧系统排出的高温气体中的部件，包括燃烧室、火焰筒、过渡段、喷嘴、联焰管和透平动、静叶等。 燃气轮机的高温部件必须要有一个预先制定好的合理的检查维修计划，可以减少电站非计划故障停机，提高机组起动可靠性。高温部件的检查维修计划根据计算机组的等效运行小时EOH （Equivalent Operating Hours ）来制定。在国家标准GB/T 14099.9 《燃气轮机 采购》第9部分 （等效国际标准 ISO 3977-9:1999）中，对EOH 的计算公式做出了规定。但三大燃气轮机制造商（GE 、西门子、三菱重工）在各自的运行经验基础上，都规定了各自的EOH 计算公式，制定了相应的高温部件检修计划。 2 国家（国际）标准EOH 计算 在国家标准GB/T 14099 《燃气轮机 采购》第9部分中，对EOH 的计算公式做出了规定，见公式（1），公式中考虑了各种运行过程影响机组寿命的加权系数。 )(22111 2211t b t b f t n a n a T n i i eq ++++=∑=ω （1） 其中：
读懂发动机特性曲线图，看看加速与节油性能 我和各位车友一样，开始时对发动的性能到底如何，是一头雾水，但要想了解发动机的性能，那么就必须读懂——发动机特性曲线图。本人整理了一些网上收集到的资料，提供给各位车友。 一、什么是发动机转速特性曲线图？ 发动机转速特性曲线——也有叫发动机工况图，是将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，简称为发动机特性曲线。 如果发动机节气门全开，此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能 跑多快，有没有劲。 从“图1”可以看出，转速在ntq点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。
图1 二、如何由曲线图判断发动机性能： 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。 起步加速能力： 图2 拿到一张发动机曲线图，如“图2”，我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持
微型燃汽轮机 1 引言 功率为数百kW及以下的燃气轮机在20世纪40~60年代就已存在，但由于其发电效率低，长期以来，几十至几百kW的小型发电机组市场一直由内燃发电机组占领。随着高效回热器由军用转入民用，微型燃气轮机的发电效率显著提高。20世纪90年代初出现了无齿轮箱的燃气轮机，有些机组采用了不需要润滑系统的空气轴承，使得微型燃气轮机的结构更为紧凑，几乎不用维护。微型燃气轮机体积小、重量轻、适用燃料范围广，可靠近用户安装，显著提高了对用户供电的可靠性。这些优点使得微型燃气轮机在分散式供电、热电联供和车辆混合动力方面的应用得到了迅猛发展[1]。1998年末美国Capstone公司推出了第1台商业化的微型燃气轮机装置，现已有多家公司研制和生产这种微型燃气轮机，主要集中在北美、瑞典和英国。美国AlliedSignal公司估计，到2010年微型燃气轮机发电机组的销售额将达到100~150亿USD[2]。 微型燃气轮机在生产电力的同时回收利用了燃烧后的废热，可同时提供供暖服务和空调制冷服务，这种热电联产的发电形式越来越受欢迎[3]。我国也在医院、机场、楼宇等领域有应用的实例，并取得了较好的效果[4]。 在充满竞争的电力零售市场上，微型燃气轮机凭藉其综合发电成本低的优势必将在未来的电力系统中占据越来越重要的位置[5]。2003年冬季，英国Powergen 公司将开展微型电站装入居民家庭厨房的试点工程。这种燃气电站可取暖、供热水、发电，试验表明一年可节约能源费用249.6USD。微型燃气轮机在未来的电力系统中必将同大型集中式电站一起为用户提供清洁便宜的能源服务。 2 微型燃气轮机的结构 微型燃气轮机是热电联产发电机组，美国Capstone公司生产的微型燃气轮机的工作原理如图1所示，内部结构剖面如图2所示。 Capstone公司生产的微型燃气轮机的主要组成部分包括：发电机、离心式压缩机、透平、回热器、燃烧室、空气轴承、数字式电能控制器（将高频电能转换
燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济性分析 摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能(性能参数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力)、经济性等进行比较。 关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电机组；燃气内燃机发电机组；经济性 Analysis on Performance and Economy of Gas Turbine and Gas Engine Generator Units Abstract：The configuration of gas distributed energy system is introduced．The performance of gas turbine generator unit including performance parameters，variable conditions characteristics，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well as the economy are compared with gas engine generator unit． Keywords：distributed energy system：gas turbine generator unit；gas engine generator unit；eeonomy 1概述 燃气分布式能源系统(以下简称分布系统)是指布置在用户附近，以天然气为主要一次能源，采用发电机组发电，并利用发电余热进行供冷、供热的能源系统[1-11]。主要设备包括发电机组、余热利用装置等，作为动力设备的发电机组是分布系统的关键。 分布系统通常采用的发电机组为燃气轮机发电机组(以下简称燃气轮机组)、燃气内燃机发电机组(以下简称内燃机组)。燃气轮机组是以连续流动气体为工质，将热能转化为机械能的旋转式动力设备，包括压气机、燃烧室、透平、辅助设备等，具有结构紧凑、操作简便、稳定性好等优点。在分布系统中应用的主要是发电功率范围为25～20000kW的微型、小型燃气轮机组。 内燃机组是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部燃烧并产生动力的设备，是一种将热能转化为机械能的热机，具有体积小、热效率高、启动性能好等优点，发电功率范围为5～18000kW。美国不同规模分布系统的发电机组发电功率见表1[12]。
汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？ 当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。反映发动机运行状况常用速度特性曲线。 汽油发动机曲线图 发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g （克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。按照一定转速间隔依次进行上述步骤。就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。 当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。 发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中∶
GE公司F级燃气轮机 1 F级燃气轮机产品系列及其性能演变 F级燃气轮机已有多种多样的型号可满足不同用户的需要，在MS6000、MS7000、MS9000系列中都有F级的产品，表1列出F级燃气轮机最新机型简单循环的性能，表2列出50Hz的F级燃气 表1 F级最新机型燃气轮机简单循环性能 基本参数MS9351FA MS7241FA MS6101FA 净出力/MW 255.6 171.7 70.1 效率/% 36.9 36.4 34 透平进口温度/℃1327 1327 1288 压比15.4 15.5 14.9 质量流量/kg·s-1624 432 198 排气温度/℃609 602 597 频率/Hz 50 60 50/60 表2 50HzF级燃气轮机联合循环性能 基本参数S109FA S209FA S106FA S206FA 净出力/MW 390.8 786.9 107.4 218.7 净热耗率/kJ·（kWh）-16350 6305 6767 6654 净效率/% 56.7 57.1 53.2 54.1 MS9001FA、MS7001FA、MS6001FA型燃气轮机都有18级的压气机和3级的涡轮机，以冷端驱动和轴向排气为特点，有利于联合循环布置。F级燃气轮机采用GE公司传统可靠的分管式燃烧系统，
并可配备双燃料燃烧系统，如在以天然气为主燃料时，可以轻油为辅助燃料。当天然气供应发生故障时，机组可自动切换到轻油燃烧，使燃机不因燃料供应故障而停机，进一步保证了机组的可靠性和可用性。机组也可根据要求，在一定条件下使用双燃料混合燃烧。此外，F级燃气轮机可燃用低热值燃料，从而扩大了发电厂的燃料使用范围和灵活性。F级燃气轮机应用于IGCC电厂，可 GE公司在其制造MS6000型、MS7000型和MS9000型机组的基础上，发展完善了底盘部套、控制和辅机组合一体的快装模块结构，这种标准化布置可减少管道、布线及其他现场相关联接的工 F级燃气轮机还显示出不同寻常的环保特点。由于机组的效率高，单位发电量的NO x和CO排放量较少。采用干式低NO x（DLN）燃烧室，大大降低了NO x的排放。180多台采用干式低NO x燃烧室的F级燃气轮机已累计运行近30 0万h。有些电厂的NO x排放量甚至低于10mg/kg。 1.1 7F和7FA、7FB型燃气轮机 自从1987年生产第一台7F型燃气轮机后，经过不断改进，形成了一系列F级的燃气轮机。图１以7000系列中的F级燃气轮机为例，展示了F级燃气轮机的发展过程。(图中华氏温度t F 换算因数为)其主要性能见表3。 图1 F级燃气轮机的发展过程 表3 7F系列燃气轮机主要性能
GE燃气轮机运行规程 目录 第一章燃气轮机技术规范及主要技术性能 (1) 第二章燃气轮机辅助系统及操作 (4) 第一节盘车与顶轴油系统 (4) 第二节天然气前置模块系统 (6) 第三节燃料模块系统 (11) 第四节冷却与密封空气系统 (15) 第五节加热和通风系统 (18) 第六节压气机进气处理系统 (22) 第七节二氧化碳火灾保护系统 (27) 第八节危险气体检测系统 (33) 第九节清吹空气系统 (34) 第十节轴系振动管理(Bently)系统 (37) 第三章机组水洗 (40) 第一节水洗系统概述 (40) 第二节在线水洗 (41) 第三节离线水洗 (42) 第四节水洗工作注意事项 (43) 第四章事故处理 (45) 第一节事故处理原则 (45) 第二节紧急停机 (45) 第三节着火 (46) 第四节系统事故处理 (47) 第五章附录 (54)
第一章燃气轮机技术规范及主要技术性能 1.概况 本厂燃机为GE公司设计的MS9001FA系列PG9351FA重型、单轴燃气轮机，包括压气机、燃机透平、燃烧室和两个支撑轴承。燃料为天然气，功率输出方式是冷端输出。 压气机为轴流式，由压气机转子和气缸组成。在气缸中安装了18级压气机动、静叶,以及压气机进口可转导叶和出口导叶。可转导叶用于限制启动期间的空气流量和提高联合循环部分负荷下的效率。 燃烧室为逆流分管型，共18个，布置在压气机排气缸外围，顺气流方向看为逆时针排列。它包括燃料喷嘴、火花塞点火器、火焰探测器、联焰管和过渡段。 燃机透平有3级喷嘴和动叶，主要部件包括：喷嘴、动叶、转子、气缸、排气框架、排气扩压器、隔板和护环。 燃机单元中压气机和燃机转子均为盘鼓型，压气机转子通过18根长拉杆拉紧，燃机转子通过分段拉杆拉紧。 燃机转子由两个滑动轴承支撑，＃1轴承、＃2轴承均为可倾瓦轴颈轴承，位于转子两端，转子的轴向推力由双面轴向推力瓦轴承自行平衡。这些轴承装在两个轴承壳内：＃2轴承箱位于透平排气框架中，由于该处温度高，因此设有轴承冷却风机对＃2轴承进行冷却和密封；＃1轴承位于压气机进气口。这些轴承均由润滑油系统所供的润滑油润滑。 燃气轮机的前支撑位于压气机进气缸两侧，燃气轮机后支撑位于燃机透平排气缸两侧，整台燃气轮机通过四个支撑将其固定在燃气轮机底盘上。机组的相对死点设在“冷端”(压气机侧)，允许气缸和转子沿轴向向“热端”(余热锅炉侧)膨胀。 2.燃气轮机热力过程 大气中的空气被吸入到压气机中压缩到一定的压力，温度相应升高，然后被送入燃烧室，与喷入的天然气在一定的压力下混合燃烧后产生高温燃气，流入燃机透平中膨胀作功，做功后的尾气在余热锅炉中换热后排入大气。 3.主要技术规范
发动机的外特性和负荷特性 发动机的外特性和部分特性统称发动机的速度特性。它是指在正常温度、正常机油压力点火提前角（或喷油提前角）以及燃料供给系的调整均在最佳状态下，使节气门开度（或供油调节杆）保持在一定位置不变，发动机的有效扭矩（Me）、有效功率(Pe)以及油耗率(βe)随发动机转速而变化的规律，速度特性曲线是在节气门开度固定于某一开度下（或在供油调节杆固定于一定位置下），依次改变发动机转速，在每一转速下测算Pe、Me、mT、βe，就可得到节气门在该开度下的特性曲线，如果改变节气门开度，如从小到大，就可得到许多条速度特性曲线，但常采用节气门开度为25%、50%、75%和100%时的曲线作为代表，节气门开度为100%（全开）时的特性称为发动机的外特性，该开度下的特性曲线称为外特性曲线。节气门开度在其他情况下得到的特性称为部分特性，其相应开度下的特性曲线都称之为部分特性曲线，由此可见，一台发动机，部分特性有无数个，而外特性只有一个。因为发动机外特性是在节气门全开或油量调节杆处于最大供油量时测定的，所以外特性曲线上的每一点表示着发动机在不同转速下所能发出的最大功率和最大扭矩，因此，通过发动机的外特性可以得知发动机所能达到的最高性能指标以及对应于Pemax、Memax和βemax时的转速，也可以计算出扭矩适应性系数（或称扭矩储备系数）。一般发动机铭牌上标明的功率、扭矩及相应的转速都是以外特性为依据的。因此，外特性在速度特性中最为重要。发动机诸性能特性中有一个叫做负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。 在了解负荷特性前，首先要知道有效比燃油消耗量是什么。 衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量（升）计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数，这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。当然，衡量发动机经济性还有其它指标，
影响燃气轮机及其联合循环特性的因素分析 姓名：张瑞琦学号：2012031426 联合循环发电技术对改变电力能源结构、改善环境、提高电网调峰灵活性有重要作用。随着天然气开采技术的提高以及西气东输和引进液化天然气两大工程的启动, 燃气轮机及其联合循环在我国得到迅速发展和应用。对任一个联合循环方案, 其热力系统及组成均有所区别, 而且环境条件和运行参数如环境温度、大气压力、空气相对湿度、海拔高度、空气进口压损及余热锅炉烟气阻力、燃料类型、蒸汽循环方式、循环水温度、入口空气冷却等对整个热力循环的出力和热耗的影响也不同。为使建成后的联合循环电厂单位投资最省、热效率最高、投产后具有较好经济效益, 对影响燃气轮机及其联合循环系统的出力和热耗的相关因素进行分析, 从而选择合适机型和运行方式。 1 环境因素的影响 1. 1 大气温度 大气温度对简单循环燃气轮机及其联合循环的性能有相当大的影响。随着大气温度的升高,空气比容增大, 吸入压气机的空气质量流量减少,导致燃气轮机及其联合循环的出力减小。即使机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定, 压气机的压缩比也会有所下降, 燃气透平做功量减少, 但排气温度却有所增高, 使得燃气轮机及其联合循环的出力和热耗产生变化。 随着大气温度升高, 燃气轮机及其联合循环的出力均成线性下降, 但是联合循环的出力的减小较燃气轮机平缓。环境温度每升高10度 , 单循环燃气轮机出力下降5% ~ 7%,联合循环出力下降3. 5% ~ 5. 5% 。这是由于联合循环的燃气透平排气温度略有增高, 可以在余热锅炉中获取更多的能量, 到蒸汽轮机中去做出更大数量机械功的缘故。另外, 随温度升高, 燃气轮机相对效率成曲线下降, 每升高10度相对效率下降0. 05% ~ 1. 8% 。然而, 大气温度对联合循环机组的相对效率影响不大, 这是由于大气温度变化对燃气Brayton 循环及蒸汽Rankine 循 环热效率的影响相反, 在大气温度约为15度时, 联合循环热耗达到最低点, 此时Brayton 循环及蒸汽Rankine 循环热效率的乘积为最大值。 1. 2 空气湿度 有研究表明: 当空气温度< 37度时, 即使相对湿度为100% 时, 大气中所含的水蒸气数量仍然是很少的( 即绝对湿度值很小) , 其影响是可以忽略不计的。然而, 随着燃气轮机单机功率增大, 以及为降低NOx 的排放而进行的注水注汽,绝对湿度的影响变得越来越明显。从图2 中不难看清: 空气绝对湿度与燃气轮机及其联合循环机组的出力和热耗均成线性关系, 且各自的影响几乎一样。绝对湿度每增加0. 01, 出力下降0. 001% ~ 0. 002%, 而热耗上升0. 002%~ 0. 004% 。 1. 3 大气压力和海拔高度的影响 目前燃气轮机及其联合循环大都是按ISO 状态条件( 大气压力p a = 0. 1013MPa、环境温度15度、相对湿度60%) 进行设计的。不同的海拔高度将导致不同的平均大气压力, 随着海拔的升高,p a 和t a 都在下降。而燃气轮机的出力与所吸入的空气质量流量成正比, 而质量
教您读懂发动机特性曲线图 2009年11月09日星期一 12:41 如果说发动机是汽车的心脏，那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”，读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。所以，此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。 一、什么是发动机特性曲线图？ 大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线（也有叫发动机工况图），将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线；如果发动机节气门全开（柴油机高压油泵在最大供油量位置），此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。 以上是较为专业的定义解释，但其实通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。 从图1可以看出，转速在ntq 点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。 图1 二、如何由曲线图判断发动机性能 那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力 图2 拿到一张发动机曲线图，如图2,我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。 超车能力
V94.2型燃气轮机运行规程 第一章概述 1 第二章设备规范及性能 2 第一节主机技术规范及特性 2 第二节润滑油系统 3 第三节燃油系统及点火系统 5 第四节防喘放气及水洗系统 8 第五节液压油系统 9 第六节燃油前置系统 10 第七节冷却水系统 12 第八节进气系统 13 第九节启动变频器 13 第三章启动 14 第一节总则 14 第二节启动前的准备工作 14 第三节启动操作 24 第四章运行中的监视与检查 26 第五章正常停机 28 第六章水洗操作 29 第一节压气机离线水洗 29 第二节在线水洗 30 第三节透平水洗 31 第七章事故柴油机 33 第一节概述 33 第二节柴油发电机规范 33 第三节柴油机的启、停操作 34 第三节柴油机的维护 36
第八章空压机 38 第一节概述 38 第二节性能参数 39 第三节空压机的启动和运行 39 第四节空压机的正常维护和保养 41 第五节空压机常见故障及其排除方法 42 第六节空压机屏幕上符号说明 45 第九章事故处理 45 第一节通用准则 45 第二节燃烧和燃油系统失常 46 第三节润滑油系统 50 第四节通流部分损坏和机组振动 51 第五节机组超速和甩负荷 53 第七节电气故障处理 54 第十章设备整定值 57 第一章概述 1、机组概况 V94.2型燃气轮机由原西德电站设备联合制造有限公司（Krartwerke Unit AG-KWU）研究制造。采用单缸单轴、轴向排气的结构，具有设计合理、运行可靠、寿命长、适合多种燃料、检修方便等优点。既适于作为电网的基本负荷机组，也适合于作为调峰机组。转子由端面齿结构传扭，拉杆是空心轴，可调节的进口导叶，低负荷时，提高了机组的经济性。透平有四级，燃烧室为两个侧立的大面积燃烧结构，每个燃烧室装有八个便于拆装的喷嘴，喷嘴为组合式，回流控制。发电机是冷端驱动，有刷励磁方式，可用于变频启动，设有闭式循环水冷却系统。 2、燃机性能数据表：（不考虑燃机喷水） 名称单位 1 2 3 4 5 6 7 燃料 180#重油 180#重油 180#重油 180#重油 LNG LNG LNG 大气压 kpa 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013 1.013
161 161 第11章 发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与维修发动机，都有很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1．发动机特性 发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等； 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响；运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2．特性曲线 为了直观显示发动机的特 性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi （奥迪） 2.4L 四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。 （1）调节特性 指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 （2）性能特性 指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨特性等。 图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性）
162 162 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台（俗称发动机台架）上进 行，图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况，使 其在要求的转速和负荷下工 作，并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验，国家已 有标准，需按有关标准，在规 定的条件下进行。 11.2 发动机调节特性 发动机调节特性对发动机的正确调整、使用与维修关系 密切，值得重视。 11.2.1 柴油机供油提前角 调节特性 它是指在发动机转速一定和油量控制机构（如喷油泵的供油拉杆）位置一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供 油提前角变化而变化的关系。 图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲 线。由曲线可见，随着供油提前角θ的改变， 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时，应注 意按照使用说明书要求，检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的，它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机，则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 它是指在发动机转速和节气门开度一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随点火提前角变化而变化的关系。 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-油压传感器 11-排温传感器 12-气 缸压力传感器 13-油压传感器 14-针阀升程仪 15-电 荷放大器 16-电荷放大器 17-霍尔针阀传感器 18-示波器 19-水力测功器 20-转角信号发生器 21-电荷放大器 22-Ａ/Ｄ转换板 23-微机 24-打印机 25-显示器 图11-3 柴油机供油提前角调
燃气轮机起动过程原理 (2007-12-25 22:02:35) 转载▼ 标签： 杂谈 燃气轮机起动过程原理 2.1 燃气轮机启动运行原理 燃气轮机主机由压气机，燃烧室和透平三大部件组成。压气机需要从外部输入机械功才能把空气压缩到一定的压力供入燃烧室。透平则用高温高压的燃气做工质将其热能转变为机械能从而对外输出机械功。在正常运行的时候，压气机是由燃气透平来驱动的。一般讲，透平功率的2/3要用来拖动压气机，其余的1/3功率作为输出功率。显然存在一个问题，在启动过程中点火之前和点火之后透平发出的功率小于压气机所需的功率这一段时间内，必须由燃气轮机主机外部的动力来拖动机组的转子。换言之，燃气轮机的启动必须借助外部动力设备。在启动 之后，再把外部动力设备脱开。机组启动扭矩变化，如图3-1所示。图中MT曲线为透平自点心后所发出的扭矩；Mc曲线是压气在被带转升速过程中的阻力矩变化；Mn 是机组起动时所需要的扭矩特性，即由起动系统所提供的扭矩；n1为机组点火时的转速，即由起动带转机组转子所达到的转速。在n1转速下，进入燃烧室的空气在其规定参数下，由点火器并藉联焰管快速且可靠地点燃由主喷油嘴喷射出来的燃料，并且在机组起动升速过程中，不会发生熄火、超温和火焰过长等现象。n1转速通常为15%~22%SPD范围内，机组不同，n1数值亦不同。图3-1 机组启动扭矩变化 燃气轮机的起动是指机组从静止零转速状态达到全速空载并网状态，在起动过程中要求机组起动迅速、可靠、平稳和不喘振。为了防止压气机在起动过和中喘振，机组起动前和起动过程中某一阶段内气机进口导叶处于34度，即所谓关闭状态，放气阀处于打开放气位置。压气机进口可转导叶角度关小，能使压气机喘振边界线朝着流减小的方向变动，扩大了压气机的稳定工作范围。同时由于空气流量减小，因而减小了起动力矩，使起动机功率减小；在起动功率不变的情况下，可以缩短起动加速时间。防喘放气阀的放气是在于减小压气机高压级的空气流量而不致阻塞，同时又能增加压气机放气口前的气流流量，从而提出高了流速，也使压气机避免喘振。 机组起动过程中，压气进口导叶（IGV）角度，不能总在34度关闭状态；放气阀也不能总在放气位；因机组起动时工质设计参数的需要，6型机当转速为87%SPD时，IGV由34度打开增至57度，当机组转速达到满转速并且加负荷，直到所带负荷达到在约1.54万KW时，IGV继续打开直到84度。而放气防喘阀，当机组转速达到97.5%SPD（转速继电器具14HS 动作）时，即关闭停止放气。 机组起动运行包括起动、带负荷、遥控起动和带负荷。起动包括正常起动和快速起动。带负荷又分自动和手动进行。在起动运行过程中的控制调节又分转速控制、同期控制和温度控制阶段。 燃气轮机的起动过程可以分段进行，亦可以自动按程序控制进行，要分步调试过程中，可以分段进行。一旦分步调试正常后，便无需再分段进行机组起动，而是采用自动程序控制。机组起动过程分以下几步。
. 目录 1、设备系统概述 (1) 2、编制依据 (2) 3、调试围及目的 (2) 3.1燃机调试围 (2) 3.2调试目的 (3) 4、燃机启动前应具备的条件 (3) 4.1调试前现场应具备的条件 (3) 4.2调试前系统应具备的条件 (4) 5、燃机启动调试工作容及程序 (4) 5.1燃机启动前的检查准备阶段。 (4) 5.2燃机启动调试 (5) 6、组织与分工 (7) 7、调试过程的注意事项 (8)
燃气轮机整套启动调试措施 1、设备系统概述 1.1系统简介 白俄罗斯戈梅利1号热电站35MW联合循环改造项目工程，安装一台三菱日立公司生产的H-25（28）型26MW燃气轮机组，燃气轮机采用单轴、单缸、轴向排气，冷端驱动，双轴承支撑（压气机端为径向/支持联合轴承）设计，燃机为联合循环启动方式，此机组为单燃料设计，燃料为天然气。压气机与透平同轴，由两个轴承支撑。 转子由前中空轴、17级压气机、中空轴、3级透平转子、后中空轴组成。透平转子为冷式，从压气机排气来的空气通过转子中心的通道进入第一级叶片以提供冷却。后面的透平级由压气机抽气(第六级和第十一级)进行冷却。 燃机在环形燃烧室装配了10个燃烧器，燃料气和空气在环形燃烧室燃烧，紧凑的燃烧室保证保证了低污染排放和周向均匀的燃气温度分布。环形燃烧室的外壁为火焰桶，壁有隔热瓦以隔离高温燃气，在燃气出口处衬有隔热罩，隔热罩与隔热瓦之间缝隙通入冷却空气防止高温烟气进入到衬部件。每个燃烧器均有一个点火器，10个混合燃烧器以很小的间隔分布，这样火焰可以由相邻的燃烧器维持稳定，并形成一个均匀的温度场。 1.2主要技术参数 1.2.1燃机主要技术参数
4.什么是速度特性？汽油机、柴油机的外特性？分别分析其外特性曲线的变化规律（根据公式逐项分析并得到规律）？ 答：当负荷保持不变时，发动机的性能指标（有效功率Pe 、扭矩Ttq 、燃油消耗率be 、每小时耗油量B 等）随转速变化的关系，称为发动机的速度特性。 汽油机的外特性是指汽油机节气门全开时所测得的速度特性。 柴油机的外特性（标定功率速度特性）：油量调节机构固定在标定循环供油量位置时，测得的速度特性称为柴油机标定功率速度特性。 汽油机外特性曲线的变化规律： 扭矩曲线：m v i tq K T ηηηα2 =， （1）在节气门开度一定时，α基本为常数。 (2)在某中间转速时，指示热效率i η最大（曲线略凸起）。 在转速高时，燃烧转过的曲轴转角较大，燃烧在较大容积下进行，燃烧效率低，i η小； 转速低时，进气流速↓,紊流强度↓ →使雾化、混合状态↓，火焰传播速度↓，散热、漏气损失大，故i η小。 （3）v η在某一转速时最大，因在该转速时能最好的利用气流惯性进气。 。，进气倒流惯性↓↓↓v n η,, ，气体未全部进入惯性↑↑,n ；。，压降且↓↓?↑?↑↑v a a p p v n η,, （4）m η：随转速提高，机械效率下降，因转速高，机械损失增大。 i m m P P /1-=η，转速↑→ Pm ↑，但Pi 基本不变。故m η下降。 综合上述各参数变化规律：则随n 升高，tq T 增加，在某一n 达最大值，随后n 增大tq T 减小。 功率曲线：n T P tq e ∝，得出e P 的变化规律。 ） （直到迅速低速时：max ,tq T e tq n P n T n ↑↑→↑↑→； )max max e e tq T P P T n n tq （直到较缓慢后：↑↓→↑→； ↓↑→e e P n P 后：max e b 曲线：m i e b ηη/1=，由此得出e b 的变化规律。 ;min 0e m i b n →?最大时，即在某转速ηη ;:0↑↓→↓>e m i b n n ηη，↑↓→↑< 结构部分 压气机 1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右；压气机不需要特殊的降温手段，但在结 构上应满足强度和刚度要求。(C1p2) 2.压气机通流部分的四种型式为：等外径、等内径、等平均直径、混合型。(C1p7-10) 3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。它是压气机中不旋转的部分。 (C1p11) 4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。为了减小气缸的厚度，通常采用在气缸外表面 加筋的办法来增强刚性。气缸一般采用分段布置。(C1p13) 5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应 下级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应考虑共振问题。通常，压气机静叶设计成直叶片，且沿叶高各截面的型线一样。(C1p22) 6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上，机组的工作转速应避开临界转速。最大工作转 速低于一阶临界转速的称刚性转子，它要求临界转速高于最大工作转速20％— 25％。 当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称柔性转子。(C1p37) 7.压气机转子的结构型式有哪三种？鼓筒式、盘式、盘鼓混合式。(C1p39) 8.盘鼓式转子的分类？焊接式、径向销钉式、拉杆式。(C1p43) 9.为获得良好的性能，动叶叶身型面设计主要考虑的两个因素是：是否满足气动及强度的 要求。(C1p63) 燃气透平 1.透平将高温燃气能量转换成为机械功，目前，大型燃机的透平进口初温为1100-1430℃， 膨胀做功后降到约600℃。(C2p3) 2.透平静子由气缸、静叶及支承和传力系统等组成。(C2p5) 3.透平静叶的作用与设计要求(C2p16-17) 透平静叶又称喷嘴，它的作用是使高温燃气在其中膨胀加速，把燃气的内能转化为动能，然后推动转子旋转作功。 对静叶设计的要求为： ①耐高温、耐热腐蚀； ②耐热冲击； ③热应力小；燃气轮机知识点总结1122
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