第七章燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備及系統(tǒng)710燃?xì)廨啓C(jī)變工況

1、 燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備及系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備及系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備及系統(tǒng)l燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)l燃燒室的結(jié)構(gòu)及工作原理l燃?xì)馔钙降慕Y(jié)構(gòu)及工作原理l燃?xì)廨啓C(jī)變工況l聯(lián)合循環(huán)輔助系統(tǒng)與設(shè)備燃?xì)廨啓C(jī)變工況l1.概述l2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能l3.變工況對機(jī)組性能的影響l4.單軸燃?xì)廨啓C(jī)的加載和減載l5.單軸燃?xì)廨啓C(jī)的啟動和停機(jī)1.概述l1.1燃?xì)廨啓C(jī)變工況基本概念燃?xì)廨啓C(jī)變工況基本概念l1.2燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案l燃?xì)廨啓C(jī)帶動的負(fù)載所需功率的變化燃?xì)廨啓C(jī)帶動的負(fù)載所需功率的變化l大氣參數(shù)的變化大氣參數(shù)的變化l部件性能的變化等部件性能的變化等變工況下要求燃?xì)廨啓C(jī)變工況下要求燃?xì)廨啓C(jī)不超溫不超溫不超速不超

2、速壓氣機(jī)不喘振壓氣機(jī)不喘振燃燒室不熄火、不脈動燃燒室不熄火、不脈動燃?xì)廨啓C(jī)偏離設(shè)計(jì)工況工作機(jī)組功率機(jī)組功率機(jī)組效率機(jī)組效率轉(zhuǎn)速等參數(shù)轉(zhuǎn)速等參數(shù)均發(fā)生變化1.概述1.1基本概念燃?xì)廨啓C(jī)變工況平衡工況：參數(shù)按各組成部件相互平衡的內(nèi)在規(guī)律而變化的穩(wěn)態(tài)工況。平衡工況：參數(shù)按各組成部件相互平衡的內(nèi)在規(guī)律而變化的穩(wěn)態(tài)工況。不平衡工況：從一個平衡工況變至另一個平衡工況的過渡工況，即非穩(wěn)態(tài)工況。變工況下，各個部件之間應(yīng)該滿足功率平衡功率平衡流量平衡流量平衡壓力平衡壓力平衡轉(zhuǎn)速平衡轉(zhuǎn)速平衡研究燃?xì)廨啓C(jī)變工況的目的目的：找出變工況下機(jī)組各參數(shù)（流量、轉(zhuǎn)速、壓比、功率）（流量、轉(zhuǎn)速、壓比、功率）的變化規(guī)律，以便準(zhǔn)確

3、分析機(jī)組變工況性能。各部件的特性和平衡運(yùn)行條件分析討論燃?xì)廨啓C(jī)變工況的基礎(chǔ)分析討論燃?xì)廨啓C(jī)變工況的基礎(chǔ)1.概述1.2燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案單軸方案（單軸方案（c-t-l）n壓氣機(jī)、透平及負(fù)荷共用一根軸。壓氣機(jī)、透平及負(fù)荷共用一根軸。n宜用于恒速負(fù)荷。宜用于恒速負(fù)荷。1.概述1.2燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案雙軸方案雙軸方案n分軸方案分軸方案 n壓氣機(jī)與高壓氣機(jī)與高壓透平共壓透平共軸軸(c-ht)和燃和燃燒室一起組成燃?xì)獍l(fā)生器；燒室一起組成燃?xì)獍l(fā)生器；n低低壓透平與壓透平與負(fù)荷共軸負(fù)荷共軸(lt-l)。n宜用于變速負(fù)荷。宜用于變速負(fù)荷。n平行雙軸方案平行雙軸方案n高壓壓氣機(jī)由高壓渦輪帶動（高壓壓氣機(jī)由高壓渦輪

4、帶動（hc-ht）；）；n低壓壓氣機(jī)由低壓渦輪帶動（低壓壓氣機(jī)由低壓渦輪帶動（lc-lt）。n負(fù)荷的帶動有兩種形式：負(fù)荷的帶動有兩種形式：ht-l或或lt-l以高壓軸帶動負(fù)荷以高壓軸帶動負(fù)荷hc-lht-l宜用于恒速負(fù)荷。宜用于恒速負(fù)荷。1.概述1.2燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案三軸方案三軸方案低壓透平帶動負(fù)荷低壓透平帶動負(fù)荷 n高壓壓氣機(jī)由高高壓壓氣機(jī)由高壓透平帶壓透平帶動（動（hc-hc-htht）；）；n低壓壓氣機(jī)由中低壓壓氣機(jī)由中壓透平帶壓透平帶動（動（lc-lc-mtmt）。）。n低壓透平帶負(fù)荷（低壓透平帶負(fù)荷（lt-llt-l）n可可用于變速負(fù)荷。用于變速負(fù)荷。中中壓透平帶壓透平帶動負(fù)荷動負(fù)

5、荷 （mt-l）n高壓壓氣機(jī)由高高壓壓氣機(jī)由高壓透平帶壓透平帶動（動（hc-ht）；）；n低壓壓氣機(jī)由低低壓壓氣機(jī)由低壓透平帶壓透平帶動（動（lc-lt）；）；n中中壓壓透平帶負(fù)荷透平帶負(fù)荷（mt-lmt-l）n宜用于常在部分負(fù)荷下工作的高效機(jī)組。宜用于常在部分負(fù)荷下工作的高效機(jī)組。 2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.1燃機(jī)平衡運(yùn)行條件燃機(jī)平衡運(yùn)行條件平行雙軸機(jī)組平行雙軸機(jī)組轉(zhuǎn)速平衡轉(zhuǎn)速平衡n每根軸上的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同。每根軸上的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同。n單軸機(jī)組：單軸機(jī)組：n nc c= =n nt t=n=nn分軸機(jī)組：分軸機(jī)組：n nc c= =n nhtht n nltlt=n=n壓比平衡壓比平衡透平膨

6、脹比透平膨脹比 t*= c*壓氣機(jī)壓比壓氣機(jī)壓比總壓保持系數(shù)總壓保持系數(shù)=c r t2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.1燃機(jī)平衡運(yùn)行條件燃機(jī)平衡運(yùn)行條件平行三軸機(jī)組平行三軸機(jī)組功率平衡功率平衡機(jī)械聯(lián)系的各部件的驅(qū)動力矩，應(yīng)等于總的阻力矩機(jī)械聯(lián)系的各部件的驅(qū)動力矩，應(yīng)等于總的阻力矩（包括壓氣機(jī)耗功），即每根軸上的功率應(yīng)平衡。（包括壓氣機(jī)耗功），即每根軸上的功率應(yīng)平衡。n單軸機(jī)組：單軸機(jī)組： pt=pc+pm+pe或或 pt=pc/ m+pen分軸機(jī)組：分軸機(jī)組：plt=pe/ m3pht=phc/ m2透平內(nèi)功率透平內(nèi)功率壓氣機(jī)內(nèi)功率壓氣機(jī)內(nèi)功率機(jī)組附件消耗和機(jī)械機(jī)組附件消耗和機(jī)械損失功率損失功率機(jī)

7、械效率機(jī)械效率pht=pc/ m1plt=pe/ m2pmt=plc/ m22.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.1燃機(jī)平衡運(yùn)行條件燃機(jī)平衡運(yùn)行條件qt= qc+qf - q變工況時，可近似認(rèn)為：變工況時，可近似認(rèn)為： q/qcconst粗算時，可取粗算時，可取 qt qc流量平衡流量平衡燃?xì)饬髁咳細(xì)饬髁?進(jìn)氣量燃料消耗量冷卻用和泄冷卻用和泄漏的空氣量漏的空氣量2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.2性能曲線 *= t3*/t1* 燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)：壓氣機(jī)、燃燒室和透平協(xié)調(diào)工作時的平衡運(yùn)行工況點(diǎn) 燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行線：在壓氣機(jī)特性線上繪出的等溫（比）曲線族求解方法求解方法l（1 1）聯(lián)合求解法：）聯(lián)合求解法：l

8、利用已獲得的壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪的特性線，根據(jù)平衡運(yùn)行條件來聯(lián)合求得。利用已獲得的壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪的特性線，根據(jù)平衡運(yùn)行條件來聯(lián)合求得。l（2 2）近似計(jì)算法：）近似計(jì)算法：l如果沒如果沒有透平特有透平特性線，可利性線，可利用透平的用透平的橢圓方程來近似計(jì)算獲得。橢圓方程來近似計(jì)算獲得。l（3 3）測試法：利用壓氣機(jī)特性實(shí)驗(yàn)裝置來測得。）測試法：利用壓氣機(jī)特性實(shí)驗(yàn)裝置來測得。2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.2性能曲線以相對轉(zhuǎn)速以相對轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)以相對功率以相對功率pe為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo)等溫度線簇等溫度線簇等相對燃料流量線簇等相對燃料流量線簇通過實(shí)驗(yàn)，把燃?xì)廨啓C(jī)的主要性能指通過實(shí)驗(yàn)，把

9、燃?xì)廨啓C(jī)的主要性能指標(biāo)，如功率、轉(zhuǎn)速、溫度、燃料消耗量標(biāo)，如功率、轉(zhuǎn)速、溫度、燃料消耗量（或耗油率）在變工況時的相互關(guān)系繪（或耗油率）在變工況時的相互關(guān)系繪制在一張圖上。制在一張圖上。只要已知轉(zhuǎn)速和溫度，即可確定功率、只要已知轉(zhuǎn)速和溫度，即可確定功率、燃料消耗量，進(jìn)而求得效率。燃料消耗量，進(jìn)而求得效率。2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.2性能曲線單軸恒速機(jī)組單軸恒速機(jī)組 nc = nt = n = const變工況運(yùn)行線變工況運(yùn)行線 “o”設(shè)計(jì)工況點(diǎn)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)負(fù)荷負(fù)荷pe 時，時， 保持保持p1*、t1*不變；調(diào)節(jié)使不變；調(diào)節(jié)使nco不變；不變； 同時減少燃料，使同時減少燃料，使qf ； t3*

10、，即，即 3* 新的平衡點(diǎn)新的平衡點(diǎn)“b” 運(yùn)行線運(yùn)行線ob負(fù)荷負(fù)荷pe至零，點(diǎn)至零，點(diǎn)c所示，所示， bc “c”空載工況空載工況 obcq恒速機(jī)組 壓氣機(jī)：壓氣機(jī)： c* 、流量、流量* 透平透平： t* 、流量、流量* 整個機(jī)組：整個機(jī)組： nebneo bbbo eb eo2.單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況性能2.2性能曲線單軸變速機(jī)組單軸變速機(jī)組 螺旋槳型負(fù)荷螺旋槳型負(fù)荷 p e= cn3變工況運(yùn)行線變工況運(yùn)行線負(fù)荷負(fù)荷ne 時，時，n nc c* 、qc 、 * 新的平衡點(diǎn)新的平衡點(diǎn)b負(fù)荷負(fù)荷pe時，時，nc ，qc 首先在第一級發(fā)生喘振首先在第一級發(fā)生喘振 點(diǎn)點(diǎn)c變工況性能分析變工況性能分析經(jīng)濟(jì)性較好經(jīng)濟(jì)性較好 * 慢，較高；處于慢，較高；處于 c*較高區(qū)域較高區(qū)域穩(wěn)定性變壞穩(wěn)定性變壞逐漸靠近喘振邊界逐漸靠近喘振邊界低負(fù)荷時可能進(jìn)入喘振工況低負(fù)荷時可能進(jìn)入喘振工況obc加載性較差加載性較差 空氣流量減小較多；空氣流量減小較多；增加負(fù)荷增加負(fù)荷 ne時，時，不能急速增加燃料不能急速增加燃料 否則否則t3*易易超過允許值超過允許值超溫超溫 甚至?xí)箟簹鈾C(jī)進(jìn)入喘振工況甚至?xí)箟簹鈾C(jī)進(jìn)入喘振工況 緩慢加載（適應(yīng)能力差）緩慢加載（適應(yīng)能力差）變速機(jī)組變