[拼音]：ranqilunji fadianjizu

[外文]：gas turbine electric generating set

由燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電動(dòng)力裝置。與汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組相比，這種機(jī)組結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，輔助設(shè)備較少，因而投資、占地、發(fā)電成本都較前者低。加上燃?xì)廨啓C(jī)體積小，重量輕，起動(dòng)快，不需要大量用水，所以，70年代以來(lái)這種機(jī)組在電力工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展較快，每年的增長(zhǎng)率達(dá)14～21％。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的局限性是原則上燃用油和氣。80年代中期以來(lái)正在研究開(kāi)發(fā)燃用煤等固體燃料的技術(shù)。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)是：

（1）燃?xì)獬鯀?shù)高，初溫可達(dá)850～1100℃，壓比為8～11。

（2）機(jī)組起動(dòng)快，機(jī)動(dòng)性好。小型機(jī)組通?？稍?5秒到2分鐘內(nèi)冷態(tài)起動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行;5萬(wàn)千瓦機(jī)組也只需要5～8分鐘。

（3）運(yùn)行可靠并且經(jīng)濟(jì)性好。機(jī)組可靠系數(shù)達(dá)95.5％以上，熱效率為24～30％（簡(jiǎn)單循環(huán)）。基于以上這些特點(diǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰和緊急備用。如其容量占系統(tǒng)總?cè)萘康?5～20％，則基本上能滿足系統(tǒng)中尖峰負(fù)荷的調(diào)峰需要，從而可使系統(tǒng)中承擔(dān)基荷的機(jī)組長(zhǎng)期處于經(jīng)濟(jì)工況運(yùn)行。同時(shí)，也降低電站的投資、安裝、維護(hù)和管理等費(fèi)用。近來(lái)還開(kāi)發(fā)了壓縮空氣蓄能機(jī)組。

分類與組成

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組常用類型有兩種：?jiǎn)屋S機(jī)組和分軸機(jī)組。單軸機(jī)組由壓氣機(jī)、透平、燃燒室和發(fā)電機(jī)4部分組成;分軸機(jī)組由壓氣機(jī)、燃燒室、高壓透平、低壓透平和發(fā)電機(jī)組成。分軸機(jī)組的壓氣機(jī)、燃燒室及高壓透平的安排與單軸機(jī)組相同，即高壓透平與壓氣機(jī)聯(lián)在同一根軸上。壓氣機(jī)、燃燒室及高壓透平叫做燃?xì)獍l(fā)生器。低壓透平稱為動(dòng)力透平，它發(fā)出的功率拖動(dòng)發(fā)電機(jī)組工作。分軸機(jī)組與單軸機(jī)組最大的差別是壓氣機(jī)軸與負(fù)載軸分開(kāi)，高、低壓透平之間只有氣路連接，沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系。

工作原理

大氣中的空氣被吸入到壓氣機(jī)中壓縮到某一壓力（一般不低于0.3MPa），壓縮后的空氣被送入燃燒室，與噴入的燃料（油或天然氣）在一定壓力下混合燃燒 ，產(chǎn)生高溫燃?xì)猓囟韧ǔ８哂?00℃），高溫燃?xì)獗凰腿肴細(xì)廨啓C(jī)的透平膨脹做功，直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，最后廢氣被排入大氣。機(jī)組中，壓氣機(jī)由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)。燃?xì)廨啓C(jī)的總功率減去壓氣機(jī)消耗的功率才是機(jī)組的發(fā)電功率。隨著裝置效率的不同，發(fā)電機(jī)的功率通常為燃?xì)廨啓C(jī)功率的1/3～1/5。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的熱力循環(huán)方式有3種：

（1）開(kāi)放式。這種方式簡(jiǎn)單、可靠、制作方便，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組多采用這種方式。但它的熱效率低。

（2）封閉式。特點(diǎn)是工質(zhì)與大氣隔離，工作參數(shù)不受大氣條件影響。但設(shè)備較復(fù)雜，一般不適于承擔(dān)尖峰負(fù)荷。

（3）聯(lián)合循環(huán)。即將蒸汽循環(huán)和燃?xì)庋h(huán)予以組合，采用一臺(tái)增壓鍋爐代替燃?xì)庋h(huán)中的燃燒室。增壓鍋爐產(chǎn)生的燃?xì)獾饺細(xì)廨啓C(jī)做功，產(chǎn)生的蒸汽到汽輪機(jī)做功。由于燃燒是在高壓下進(jìn)行，故燃燒和傳熱效果都比較好，鍋爐體積可以縮小到1/5～1/6，節(jié)省大量金屬材料。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的熱力循環(huán)基本上采用 3種熱交換方式：

（1）回?zé)崾剑磳⑷細(xì)廨啓C(jī)的排氣引入回?zé)崞?，利用它?duì)進(jìn)入燃燒室之前的壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱。采用回?zé)岬臋C(jī)組一般可節(jié)省燃料25～40％。

（2）再熱式，即將一臺(tái)高壓燃?xì)廨啓C(jī)的排氣引入一臺(tái)低壓燃燒室內(nèi)重新加熱到高溫，然后進(jìn)入另一臺(tái)低壓燃?xì)廨啓C(jī)中膨脹作功。這提高了工質(zhì)加熱的平均溫度，增加工質(zhì)的可用熱焓降，同時(shí)為燃?xì)廨啓C(jī)裝置的分缸和分軸制造提供了有利條件。

（3）中間冷卻式，即將一臺(tái)低壓壓氣機(jī)出口的空氣引入冷卻器冷卻到較低溫度后，再進(jìn)入一臺(tái)高壓壓氣機(jī)內(nèi)繼續(xù)壓縮。在分段壓縮過(guò)程中采用中間冷卻可減少空氣在壓縮過(guò)程中所消耗的功率，因而相應(yīng)地提高了燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率。

再熱循環(huán)和中間冷卻循環(huán)通常和回?zé)嵫h(huán)同時(shí)采用。這樣可有效地提高機(jī)組的熱效率。

提高熱效率的有效途徑是：

（1）提高燃?xì)獬鯗?，一般每增?0℃，機(jī)組的熱效率大約提高1.5％。

（2）適當(dāng)?shù)卦龃髩嚎s比。

（3）采用多段回?zé)帷⒃贌岷椭虚g冷卻的熱力循環(huán)方式。

（4）提高設(shè)備的內(nèi)效率。燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)效率每變化1％(相對(duì)值)，整個(gè)機(jī)組的熱效率將變化3～4％（相對(duì)值）；壓氣機(jī)的內(nèi)效率每變化1％，整個(gè)機(jī)組的熱效率將變化2～3％。

（5）降低管道的壓力損失。在機(jī)組結(jié)構(gòu)和其他參數(shù)不變時(shí)，管道壓力損失每增加1％將使整個(gè)機(jī)組的熱效率降低約1.5％，同時(shí)還會(huì)使機(jī)組的有效功率降低約2％。

運(yùn)行

機(jī)組的運(yùn)行問(wèn)題包括定速運(yùn)行要求、變工況運(yùn)行的穩(wěn)定性和部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。

（1）定速運(yùn)行要求：為保證發(fā)出電能的頻率和電壓穩(wěn)定，要求發(fā)電設(shè)備盡可能維持定速運(yùn)行。這就要求機(jī)組的動(dòng)力軸在任何情況下都能維持恒定速度。機(jī)組的速度調(diào)整率通常為4～5％，調(diào)速系統(tǒng)遲緩率一般不大于0.05%，即使從滿負(fù)荷突然減少到空載時(shí)，轉(zhuǎn)速的變化率也不得超過(guò)5～7％。

（2）變工況運(yùn)行穩(wěn)定性：由于電力負(fù)荷經(jīng)常變動(dòng)，發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)不可能經(jīng)常在一個(gè)工況下運(yùn)行，特別是一些承擔(dān)尖峰負(fù)荷的機(jī)組，大多數(shù)在非額定工況和部分負(fù)荷情況下需調(diào)整運(yùn)行，因此要求發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)具有變工況下的運(yùn)行穩(wěn)定性。為此，首先需要解決壓氣機(jī)的喘振現(xiàn)象（即負(fù)荷變化引起壓氣機(jī)流量變化的幅度超過(guò)了穩(wěn)定運(yùn)行范圍時(shí)，機(jī)器產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)）；其次要解決燃燒室的滅火問(wèn)題（即負(fù)荷變化引起燃燒室燃燒強(qiáng)度的變化而導(dǎo)致滅火）。前者需擴(kuò)大軸流式壓氣機(jī)的調(diào)整幅度；后者需減少燃燒室內(nèi)一次空氣量的比例，或采用具回流方式的燃燒室。

（3）部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性：燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率隨負(fù)荷減小而急劇下降。為了改善這種情況，通常采用多軸結(jié)構(gòu)的方法來(lái)提高部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的熱效率。一般采用雙軸式結(jié)構(gòu)，將發(fā)電機(jī)配置在一個(gè)軸上定速運(yùn)行，而另一個(gè)軸的轉(zhuǎn)速可以隨負(fù)荷調(diào)整。這樣基本上可以做到以四分之三額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)其熱效率接近滿負(fù)荷時(shí)的熱效率;帶半負(fù)荷時(shí)僅比滿負(fù)荷時(shí)降低4％左右（絕對(duì)值）。設(shè)計(jì)良好的燃?xì)廨啓C(jī)，其空載時(shí)的燃料消耗量約為滿負(fù)荷的20％。

運(yùn)行中存在的問(wèn)題有：

（1）燃用重油引起燃?xì)廨啓C(jī)葉片結(jié)垢和腐蝕，以及堵塞流道。

（2）燃?xì)獬鯗氐牟▌?dòng)導(dǎo)致金屬機(jī)件內(nèi)部熱應(yīng)力加大。

（3）開(kāi)式循環(huán)中排氣直通大氣，其噪聲高達(dá)120分貝，經(jīng)過(guò)消聲仍超過(guò)90分貝。

（4）需加裝起動(dòng)電源。

發(fā)展動(dòng)向

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的發(fā)展主要圍繞提高機(jī)?a href=’http://www.baiven.com/baike/222/323577.html’ target=’_blank’ style=’color:#136ec2′>櫚木?瞇?、可靠性和??勻?矯嬲箍?＞嚀遄鞣ㄓ幸韻錄傅恪?/p>

（1）燃用多種燃料：有些國(guó)家大部分機(jī)組都能同時(shí)使用氣體燃料和液體燃料，并且能在帶負(fù)荷時(shí)自動(dòng)切換，以提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。除了積極研究解決重油燃燒上存在的技術(shù)性問(wèn)題外，還正在重點(diǎn)研究發(fā)展燃用固體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組的可能性。

（2）提高初參數(shù)：提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的最有效的方法是提高燃?xì)獾某鯀?shù)?，F(xiàn)已設(shè)計(jì)制造的10萬(wàn)千瓦機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口的燃?xì)獬鯗貫?100～1200℃，壓比為12～14。它一方面要求研究發(fā)展新的耐熱金屬材料、高溫陶瓷材料如氮化硅(Si₃N₄)和碳化硅(Sic)，在高溫條件下，應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗氧化性能；另一方面還要研究發(fā)展葉片的冷卻技術(shù)，以降低高溫部件的局部溫度，例如采用空氣或其他液體冷卻葉片的方式。

（3）采用新型調(diào)節(jié)系統(tǒng)：60年代以來(lái)，普遍采用新型的電液調(diào)節(jié)，并與程序自動(dòng)起動(dòng)、停機(jī)，以及超溫、熄火、振動(dòng)、喘振等保護(hù)回路組成完善的控制系統(tǒng)。例如有采用起動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度 3個(gè)主回路的最小量控制系統(tǒng)；有采用起動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度、壓縮機(jī)出口壓力等 4回路的最小量控制系統(tǒng)；有采用類似汽輪機(jī)的功率－頻率控制系統(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)器本身的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命方面的要求。各類調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，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。現(xiàn)代的DEH控制系統(tǒng)及MEH控制系統(tǒng)將廣泛用于燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)。采用最小量控制系統(tǒng)，能保證最小燃料量以避免切斷時(shí)熄火。還可采用兩套回路，其中一套故障時(shí)報(bào)警，但不影響運(yùn)行。在起動(dòng)過(guò)程中，普遍采用自動(dòng)檢測(cè)方式。

（4）采用快裝式組裝機(jī)組：除中小容量機(jī)組采用快裝式外，大容量的快裝式燃?xì)廨啓C(jī)電站也有了很快發(fā)展。70年代初即已出現(xiàn)了單機(jī)容量為 5萬(wàn)千瓦以上的組裝式機(jī)組。這種機(jī)組在制造廠組裝，以整臺(tái)或幾個(gè)大件的形式提供給用戶，可以大大縮短機(jī)組的安裝時(shí)間，降低電站造價(jià)，并提高機(jī)組的運(yùn)行可靠性。一座5.8萬(wàn)千瓦的燃?xì)廨啓C(jī)電站，其全套設(shè)備共分成6大件，即燃?xì)廨啓C(jī)、輔機(jī)設(shè)備、控制組件、發(fā)電機(jī)組、起動(dòng)組件及進(jìn)排氣部分，以組件形式運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)，從而保證了安裝迅速和可靠性高的特點(diǎn)。

（5）發(fā)展蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)裝置：經(jīng)多年研究，基本上分為余熱鍋爐型、一般鍋爐型和增壓鍋爐型3種。增壓鍋爐型的聯(lián)合循環(huán)裝置中，增壓燃燒鍋爐既生產(chǎn)蒸汽，又產(chǎn)生燃?xì)?，它們分別在蒸汽循環(huán)和燃?xì)庋h(huán)中作為工質(zhì)做功。這種聯(lián)合循環(huán)裝置被認(rèn)為是近代動(dòng)力裝置的重要發(fā)展方向之一。蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)裝置的熱效率一般可達(dá)34～45％左右，是電力工業(yè)中很有發(fā)展前途的新型動(dòng)力裝置。

目前還有一種自由活塞－燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合裝置，是把燃?xì)廨啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)和往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的高效率結(jié)合起來(lái)。自由活塞燃?xì)廨啓C(jī)已在電力工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，例如用作650～6500千瓦的固定電站、650～6000千瓦的船舶電站、 650～1500千瓦的卡車電站和3000～6000千瓦的列車電站。這種機(jī)組的熱效率可達(dá)32～36％；能使用廉價(jià)的重柴油、燃料油等多種燃料；制造簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉。

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標(biāo)簽：ranqilunji fadianjizu、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組

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文章名稱：《燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組》

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