QD20燃?xì)廨啓C(jī)原理

1、QD2燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組 第1章概述 1.1燃?xì)廨啓C(jī)簡介燃?xì)廨啓C(jī)Gas Turbine是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功 的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械,包括壓氣機(jī)、加熱工質(zhì)的設(shè)備如燃燒室、透平、限制系 統(tǒng)和輔助設(shè)備等.走馬燈是燃?xì)廨啓C(jī)的雛形我國在11世紀(jì)就有走馬燈的記載,它靠蠟燭在空氣 燃燒后產(chǎn)生的上升熱氣推動頂部風(fēng)車與其轉(zhuǎn)軸上的紙人馬一起旋轉(zhuǎn). 15世紀(jì)末, 意大利人列奧納多達(dá)芬奇設(shè)計的煙氣轉(zhuǎn)動裝置,其原理與走馬燈相同.現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動機(jī)主要由 壓氣機(jī)、燃燒室和透平 三大部件組成.當(dāng)它正常 工作時,工質(zhì)順序經(jīng)過吸氣壓縮、燃燒加熱、膨脹做功以與排氣放熱等四個工作 過程而完成一個由熱變功的轉(zhuǎn)化的熱力循環(huán)

2、.圖 1-2為開式簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)工 作原理圖.壓氣機(jī)從外界大氣環(huán)境吸入空氣、 并逐級壓縮空氣的溫度與壓力也 將逐級升高；壓縮空氣被送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃 氣；然后再進(jìn)入透平膨脹做功；最后是工質(zhì)放熱過程,透平排氣可直接排到大氣、 自然放熱給外界環(huán)境,也可通過各種換熱設(shè)備放熱以回收利用局部余熱.在連續(xù)重復(fù)完成上述的循環(huán)過程的同時,發(fā)動機(jī)也就把燃料的化學(xué)能連續(xù)地局部轉(zhuǎn)化為 有用功.燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置是指包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動機(jī)與為產(chǎn)生有用的動力例如：電能、機(jī)械能或熱能所必需的根本設(shè)備.為了保證整個裝置的正常運行,除了主 機(jī)三大部件外,還應(yīng)根據(jù)不同情況配置 限制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、潤

3、滑油系統(tǒng)、 燃料系統(tǒng)等.燃?xì)廨啓C(jī)區(qū)別于活塞式內(nèi)燃機(jī)有兩大特征： 一是發(fā)動機(jī)部件運動方式,它為 高速旋轉(zhuǎn)、且工質(zhì)氣流朝一個方向流動不必往返吞吐,使它擺脫了往復(fù)式動 力機(jī)械功率受活塞體積與運動速度限制的制約,在同樣大小的機(jī)器內(nèi)每單位時間內(nèi)通過的工質(zhì)量要大得多,產(chǎn)生的功率也大得多,且結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)、潤滑 油耗少；二是主要部件的功能,其工質(zhì)經(jīng)歷的各熱力過程是在不同的部件中進(jìn)行 的,故可方便地把它們加以不同組合處理,來滿足各種用途的要求.燃?xì)廨啓C(jī)區(qū)別于汽輪機(jī)有三大特征： 一是工質(zhì),它采用空氣而不是水,可不 用或少用水；二是多為內(nèi)燃方式,使它免除龐大的傳熱與冷凝設(shè)備,因而設(shè)備簡 單,啟動和加載時間短,

4、電站金屬消耗量、 廠房占地面積與安裝周期都成倍地減 少；再是高溫加熱高溫放熱,使它有更大的提升系統(tǒng)效率的潛力,但也使它在簡 單循環(huán)時熱效率較低,且高溫部件需更多的鍥、銘、鉆等高級合金材料,影響了 使用經(jīng)濟(jì)性與可靠性.自20世紀(jì)60年代首次引進(jìn)6000kWS氣輪機(jī)發(fā)電機(jī)組以來,我國已建成不 少燒油氣的燃?xì)廨啓C(jī)與其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組. 但由于我國一次能源以煤為主的消 費結(jié)構(gòu),并受到規(guī)定的“發(fā)電設(shè)備只準(zhǔn)燒煤的前燃料政策的制約,目前我國燃 氣輪機(jī)在現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量中,占有量很小,只有 700萬kW左右,且絕大部 分為進(jìn)口的.但開展速度很快,正在建設(shè)和方案的就超過800萬kW正在建設(shè)的一批大型35萬k

5、頌燃用天然氣的聯(lián)合循環(huán)電站.隨著天然氣和液體燃料在一次能 源中比例的上升和燃?xì)廨啓C(jī)燃煤的技術(shù)成熟之后,燃?xì)廨啓C(jī)在我國發(fā)電設(shè)備中的比例將會愈來愈大.研究說明,由于燃?xì)廨啓C(jī)在效率、環(huán)保和本錢方面的優(yōu)勢, 我國在電站根本負(fù)荷發(fā)電、老電站技術(shù)更新改造、潔凈煤發(fā)電技術(shù)、石油與天然氣的輸運和高效利用以與艦船、機(jī)車交通動力等領(lǐng)域?qū)θ細(xì)廨啓C(jī)都將有較大的需 求.許多專家還強(qiáng)調(diào)燃?xì)廨啓C(jī)在西部大開發(fā)中的重要性,國家設(shè)想實施的新世紀(jì)四大工程：西氣東輸,西電東送,青藏鐵路,南水北調(diào),前三個都與燃?xì)廨啓C(jī)有 關(guān).總之,以燃?xì)廨啓C(jī)為核心的總能系統(tǒng)也將成為我國跨世紀(jì)火電動力的主要發(fā) 展方向,我國將是世界最大的燃?xì)廨啓C(jī)潛在市場.

6、第2章燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)2.1 熱力循環(huán)的概念熱力循環(huán)是指熱力系統(tǒng)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化,重新回復(fù)到原來狀態(tài)的全部過 程.熱力循環(huán)分為正向循環(huán)與逆向循環(huán). 將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的循環(huán)稱為正向循 環(huán)；將機(jī)械功轉(zhuǎn)換為熱的循環(huán),稱為逆向循環(huán).通過工質(zhì)的熱力狀態(tài)變化過程, 可以將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而做功, 而要做出功一般必須通過工質(zhì)的膨脹過程,但是任何一個熱力膨脹過程都不可能一直進(jìn)行下去,并連續(xù)不斷地做出功.這是因為工質(zhì)的狀態(tài)將會變化到不適宜繼續(xù)膨脹做功的情況,而且任何熱力設(shè)備,其尺寸也都是有限的.例如,通過定溫膨脹或絕熱膨脹過程做功時, 工質(zhì)的壓力將降 低到不能做功的水平,而工質(zhì)白容積V又將增大到設(shè)備尺寸不能

7、允許的程度, 典 型的例子是封存于氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的氣體, 當(dāng)其膨脹做功時,壓力將不斷下降, 容積不斷增加,而這個膨脹過程可能由于壓力降得太低以至于無法繼續(xù)做功,或者由于受到氣缸尺寸的限制使得容積不能無限制地增大.因此,為使連續(xù)做功成為可能,工質(zhì)在膨脹后還必須經(jīng)歷某種壓縮過程,使它回復(fù)到原來狀態(tài),以便重新進(jìn)行膨脹做功的過程.這種使工質(zhì)經(jīng)過一系列的狀態(tài)變化,重新回復(fù)到原來狀 態(tài)的所有熱力過程的組合就叫做一個循環(huán). 在狀態(tài)參數(shù)的平面坐標(biāo)圖如壓容圖或 溫嫡圖上,循環(huán)的全部過程必定構(gòu)成一條封閉曲線,其起點和終點重合見圖 2-1 o整個循環(huán)可以看作一個閉合過程,所以也稱循環(huán)過程,簡稱循環(huán).工質(zhì) 在完成一

8、個循環(huán)之后,就可以重復(fù)進(jìn)行下一個循環(huán),如此周而復(fù)始,就能連續(xù)不斷地把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.循環(huán)可以沿著兩個方向進(jìn)行,即上述的正向循環(huán)和逆向循環(huán),本章側(cè)重討論 正向循環(huán),也稱熱力循環(huán).汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等熱機(jī)都是按正向循環(huán)工作的.循 環(huán)的全部過程可以在一個氣缸內(nèi)進(jìn)行,如柴油機(jī)循環(huán)又稱狄塞爾循環(huán)；也可 以分別在幾個部件內(nèi)進(jìn)行,如燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)布雷頓循環(huán).各種熱動力設(shè)備采 用的循環(huán)各不相同,各具特點,但他們的根本特征是相同的.現(xiàn)以閉口系統(tǒng)中 1kg工質(zhì)的正向循環(huán)為例,說明正向循環(huán)的性質(zhì).圖2-1在p-v圖上示出了該循環(huán),這個循環(huán)是一個抽象的、任意確定的正向循環(huán).正向循環(huán)在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上是按順時針方向進(jìn)行的

9、.壓容圖上的循環(huán)過程,以循環(huán)的左、右兩個端點即比體積v最小的點1和最大的點2為分界,把該 循環(huán)分 成上、下兩段.在上邊一段,從1-a-2的過程為膨脹過程,該過程的膨脹功以面 積1-a-2-3-4-1表示.為了能使工質(zhì)繼續(xù)做功,必須將工質(zhì)沿另一過程從2壓縮回 到1.顯然,為了使工質(zhì)在一個循環(huán)中能夠?qū)ν饨缬袃艄敵?該壓縮過程必須 沿著一條較低的過程線,如圖中2-b-1曲線所示,將工質(zhì)從2壓縮到1點,該過程 消耗外功,消耗功的絕對值以面積2-b-1-4-3-2表示,其代數(shù)值為負(fù)值.這樣, 從1-a-2-b-1就完成了一個循環(huán).單位工質(zhì)完成一個循環(huán)對外做出的凈功以w濱示.顯然,在圖形上,表示該凈功的

10、面積為面積 1-a-2-3-4-1減去面積 2-b-1-4-3-2 ,這正好就是封閉的循環(huán)過程曲線1-a-2-b-1所包圍的面積.為了使 工質(zhì)在完成一個循環(huán)之后能夠?qū)ν庾龀稣膬艄?循環(huán)中膨脹過程線的位置必須 高于壓縮過程線,以使膨脹功在數(shù)值上大于壓縮功,如何做到這一點呢？參看圖2-1左圖,我們?nèi)稳∫粋€比體積v,過該點作橫軸的垂線與膨脹過程線交于點 5, 與壓縮過程線交于點6.為了使膨脹過程線在壓縮過程線上方,必須有 p5>p6,既 然v是相同的,因此必然有T5>T6,其余各點情況都是相同的,因此,膨脹過程線 上各點的溫度都高于相同比體積時壓縮過程線上相應(yīng)點的溫度兩端點1, 2除外

11、.怎樣做到這一點呢？我們可以使工質(zhì)在膨脹過程中或在膨脹開始前與高溫 熱源接觸,并從中吸入熱量,以保證膨脹過程中工質(zhì)有較高的溫度水平；而在壓縮過程開始之前先將工質(zhì)冷卻,或在壓縮過程中使工質(zhì)與一冷源即低溫?zé)嵩聪嘟?觸并對其放熱,這樣就可保證壓縮過程中工質(zhì)有較低的溫度,從而保證壓縮過程線位于膨脹過程線下方,使循環(huán)凈功為正值.燃?xì)廨啓C(jī)就是一個正向循環(huán)的例子： 從高溫?zé)嵩次鼰?輸出機(jī)械功,并且要向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃? 與正向循環(huán)比擬可 知,逆向循環(huán)沿逆時針方向進(jìn)行,具壓縮過程線位于膨脹過程線上方,因此壓縮功大于膨脹功,為了實現(xiàn)這一循環(huán),必須從外界向機(jī)器輸入機(jī)械功.電冰箱中, 由外界供給機(jī)械能由電能轉(zhuǎn)換而來

12、,使冰箱中的熱量排向溫度較高的大氣. 空 調(diào)機(jī)也是按逆向循環(huán)工作的.許多空調(diào)機(jī)同時又能供暖.用于空調(diào)制冷時, 外界 輸入機(jī)械功,將室內(nèi)熱量排至溫度較高的室外；用于供暖時,那么從溫度較低的室外吸收熱量,連同機(jī)械功轉(zhuǎn)化而來的熱量供給室內(nèi),這就是所謂熱泵.2.2 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的四個熱力過程與工作原理通常,在可逆的理想情況下,燃?xì)廨啓C(jī)是由四個熱力過程組成的正向循環(huán)來 實現(xiàn)把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的動力機(jī)械,它們是：1理想絕熱壓縮過程對于燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán),壓縮過程是在壓氣機(jī)中完成,過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)將按 絕熱過程的規(guī)律P*V*K咻數(shù)進(jìn)行變化：壓力不斷上升,比容逐漸減小,溫度 伴隨增高.由于工質(zhì)流量相對大、對外界的

13、散熱很小,通常認(rèn)為與外界沒有熱量 交換,因而是絕熱過程,即工質(zhì)與外界沒有熱交換,工質(zhì)狀態(tài)變化是靠局部透平 膨脹功驅(qū)動壓氣機(jī)來實現(xiàn)的.另外, 在理想的可逆情況下,壓縮過程中工質(zhì)的嫡 值為常數(shù)不變,因此理想絕熱壓縮過程又稱為等嫡壓縮過程；而實際的絕熱壓縮 過程,由于存在的摩擦渦流等因素的影響, 將使工質(zhì)內(nèi)能增加溫度升高更多一 些,等價于從外部參加同樣數(shù)量的熱量,過程是不可逆的,嫡總是增加的.2等壓燃燒過程燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的加熱過程是在燃燒室中完成的,從壓氣機(jī)出來的高壓氣體吸 收噴入燃燒室的燃料燃燒釋放的熱量,燃燒過程的結(jié)果是使工質(zhì)吸收了外界參加 的熱量Q,而沒有與外界發(fā)生機(jī)械功的交換.對于加熱過程,工

14、質(zhì)狀態(tài)參數(shù)將按 定壓過程的規(guī)律V/T=常數(shù)進(jìn)行變化：壓力恒定不變P=數(shù),比容比體 積不斷增加,溫度逐漸上升,嫡值也相應(yīng)增加.3理想絕熱膨脹過程燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的膨脹做功過程是在透平中完成, 過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)也將按 絕熱過程的規(guī)律p*v*k=數(shù)進(jìn)行變化,只不過變化的趨勢與壓縮過程正相反： 壓力不斷下降,比容逐漸增大,溫度伴隨降低.通常也認(rèn)為與外界沒有熱量交換, 因而也是絕熱過程,即工質(zhì)與外界沒有熱交換,借助工質(zhì)狀態(tài)變化來實現(xiàn)膨脹做 功.同樣,在理想的可逆情況下,膨脹過程中工質(zhì)的嫡值為常數(shù)不變,因此理想 絕熱膨脹過程又稱為等嫡膨脹過程；而實際的絕熱膨脹過程,由于存在的摩擦渦 流等因素的影響,過程是不

15、可逆的,嫡總是增加的.4等壓放熱過程燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的是向大氣環(huán)境排氣放熱來完成的,由于環(huán)境相對與循環(huán)系統(tǒng)體系來說,可認(rèn)為是“無限大,其壓力為恒定不變,并與外界沒有機(jī)械功傳遞. 這樣,對于放熱過程,工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)也將按如下變化：壓力恒定不變P=數(shù), 比容比體積不斷減小,溫度逐漸下降.第3章QD2鰥氣輪機(jī)主機(jī)與主要部件3.1 主機(jī)概述燃?xì)廨啓C(jī)主機(jī)發(fā)動機(jī)是把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的組件,通常包括壓氣機(jī)、燃燒室和透平等三大部件.透平是利用工質(zhì)的膨脹產(chǎn)生機(jī)械動力的功能部件；壓 氣機(jī)是利用機(jī)械動力使工質(zhì)的壓力增加并伴有溫度升高的功能部件；燃燒室是使燃料熱源與工質(zhì)發(fā)生反響,以提升工質(zhì)溫度的功能部件.在燃?xì)廨啓C(jī)主機(jī)中

16、把這三大部件有機(jī)整合,以實現(xiàn)預(yù)定的熱功轉(zhuǎn)換功能.本章介紹燃?xì)廨啓C(jī)主機(jī)三 大部件的概況,重點是論述壓氣機(jī)、燃燒室和透平的根本工作原理.另外,還簡 要介紹燃?xì)廨啓C(jī)主機(jī)的總體結(jié)構(gòu).3.2 壓氣機(jī)3.2.1 概述QD20然氣輪機(jī)的壓氣機(jī),為單轉(zhuǎn)子十級軸流式亞音壓氣機(jī)圖4-1,由轉(zhuǎn)子 和靜子兩局部組成.壓氣機(jī)的氣流通道呈收斂形.第一、二級通道外壁錐角為 2 52'至2.19',其余各級為等外徑；通道內(nèi)壁直徑從第一級至第八級逐漸增大,第十級與 第九級那么相等.在壓氣機(jī)進(jìn)口處附件傳動機(jī)匣的內(nèi)腔, 安裝了具有收斂葉柵通道 的進(jìn)氣導(dǎo)向器,將氣流順旋轉(zhuǎn)一個角度.從而降低了氣流相對于第一級工作葉片

17、的速度,并使流暢均勻.QD2cs燃?xì)廨啓C(jī)以額定狀態(tài)工作時,壓氣機(jī)的增壓比為7. 457. 77.為使燃?xì)廨啓C(jī)在起動和加速時工作穩(wěn)定,在第五級和第八級各裝兩個放氣活門. 工作原理壓氣機(jī)的作用是將外界空氣吸入并壓縮到一定壓力同時也提升了溫度, 形成連續(xù)的由前向后的空氣流動.同時,提升進(jìn)入燃燒室的空氣壓力就能實現(xiàn)在 較小的燃?xì)廨啓C(jī)尺寸的情況下,獲得較大的功率和較低的單位燃油消耗量.1級的壓縮原理壓氣機(jī)的每一個級均由轉(zhuǎn)動的工作輪和位于其后的靜止的整流器組成.工作輪葉片之間與整流器葉片之間的氣流通道都是擴(kuò)散形的.當(dāng)氣流以絕對速度C1流向工作輪時,由于后者以切線速度 u旋轉(zhuǎn),因此, 氣體對工作輪的相對進(jìn)氣

18、速度為 W1由于工作輪帶著通過葉柵內(nèi)的氣體一起轉(zhuǎn) 動,因此,氣體也有相同的切向牽連速度 u,這樣,空氣流出工作輪時的絕對速 度C2將等于相對速度 W芯口切向速度u的向量和圖4-2.圖4-2 工作輪進(jìn)、出口空氣相對圖4-3整流器葉片進(jìn)、出口速度與絕對速度的變化空氣速度的變化當(dāng)氣流通過工作輪時,工作葉片猶如螺旋槳槳葉一樣對空氣做功,但由于工 作葉片通道的擴(kuò)壓作用,將葉片對氣體所做功的一局部轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?這表達(dá)在 氣流的出口相對速度 W2/、于進(jìn)口相對速度 W1出口靜壓P2大于進(jìn)口靜壓P1; 而葉片對氣體所做功的另一局部那么提升了氣體的動能,使出口絕對速度C2大于進(jìn)口絕對速度C1.氣流流出工作輪后以

19、絕對速度 C2 圖4-3流入整流器,由于整流器葉柵通 道也是擴(kuò)散形的,因而氣流的動能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?結(jié)果使絕對速度C2減小至C3,靜壓由P2升至P&并且使C3的大小和方向大致等于工作輪進(jìn)口的絕 對速度C1.氣流在一個級內(nèi)的參數(shù)變化如圖 4-4.圖4-4壓氣機(jī)級內(nèi)氣流參數(shù)變化經(jīng)過壓氣機(jī)一個級的壓縮,空氣壓力便從 P1提升到P3,經(jīng)多級壓縮后,空 氣壓力便逐級提升到規(guī)定值.2進(jìn)氣導(dǎo)向器工作原理當(dāng)氣流相對速度大于O.9a左右a 為當(dāng)?shù)匾羲贂r,亞音壓氣機(jī)葉片上阻 力急劇增加,從而使壓氣機(jī)效率劇烈 降低,而第一級進(jìn)口處氣溫最低,音 速最小,矛盾最突出,因此,應(yīng)該使 第一級工作輪進(jìn)口氣流相對速

20、度限制 在0.9a以下葉尖處最大,這是靠進(jìn) 氣導(dǎo)向器來實現(xiàn)的.不裝進(jìn)氣導(dǎo)向器時,氣流自附件傳 動機(jī)匣內(nèi)的進(jìn)氣道以大約軸向流入工 作輪如圖45中之C0,這時工作輪 以切線速度u作旋轉(zhuǎn)運動,工作輪進(jìn) 口空氣相對氣流速度較大.圖4-5進(jìn)氣導(dǎo)向器作用預(yù)旋和 不預(yù)旋的相對速度比擬在壓氣機(jī)的進(jìn)口處安裝正預(yù)旋進(jìn)氣導(dǎo)向器后,它使流向第一級工作輪的氣 流,預(yù)先沿工作輪旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)一個角度至 C1方向,從而使進(jìn)入第一級工作輪 的氣流相對速度 W1ft有較小的數(shù)值W1<W0從而減小了損失,提升了壓氣機(jī)的 效率.同時,由于進(jìn)氣導(dǎo)向器葉柵通道具有收斂形狀. 因而氣流速度雖略有增加, 但使出口氣流流場較為均勻.3.

21、3 燃燒室概述燃燒室位于壓氣機(jī)與渦輪之間,它的用途是使燃料與壓氣機(jī)來的高壓空氣混 合燃燒,提升空氣所具有的內(nèi)能,并保證渦輪進(jìn)口處燃?xì)獾慕o定溫度. 燃燒室承 受本身產(chǎn)生的力與燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子工作時產(chǎn)生的力和力矩,并將這些力和力矩通過燃?xì)廨啓C(jī)輔助安裝節(jié)傳遞到臺架安裝座上.QD20然氣輪機(jī)燃燒室屬混合式一類,火焰筒前部屬于聯(lián)管形式,而后部是環(huán)形的結(jié)構(gòu),因此在主燃區(qū)內(nèi)的燃燒過程具 有聯(lián)管的特點,而摻合區(qū)內(nèi)摻合過程那么具有環(huán)形的特點.QD20燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室具有燃燒溫度均勻、壓力損失小、燃燒效率高、尺寸 小、重量輕、壽命長等優(yōu)點.具缺點是設(shè)計試驗量較大,加工比擬困難,裝拆不 太方便.燃燒室由燃燒室殼體、火焰筒

22、、點火器、噴嘴等部件與一些小零件組成5-2圖5-2燃燒室1.燃燒室殼體；2.燃燒總管；3.燃油工作噴嘴；4.固定銷；5.點火器;6.防火隔板；7.火焰筒；8.后外套；9.后外套；10.導(dǎo)向套；11.滾 子軸承噴油環(huán)；12.滾子軸承座；13.外、中、內(nèi)封氣圈；14.球軸承 噴油環(huán)；15.球軸承座；16.滑油進(jìn)油管.燃燒室工作過程燃燒室是將燃料與高壓空氣混合,點火燃燒,使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 的一種組件氣流在燃燒室內(nèi)的流動情況如圖 5-3所示.高壓空氣從壓氣機(jī)流出后即進(jìn)入燃燒室,為降低氣流速度以利于燃燒,在火焰筒前有一擴(kuò)壓段圖5-3截面I - R間,氣流通過擴(kuò)壓段后,流速降低到約為 4045米/

23、秒.I n mMjl;Ji"圖5-3燃燒室工作過程由約占進(jìn)入燃燒室總空氣量的 30%的空氣組成一股氣流,它們自穩(wěn)定器頭 部與穩(wěn)定器間、正面環(huán)與第一內(nèi)、外環(huán)上的大孔與正面環(huán)前的各排氣膜冷卻孔進(jìn) 入火焰筒,這股氣流與從噴嘴噴出的燃料混合,進(jìn)行燃燒.流經(jīng)穩(wěn)定器的氣流因受穩(wěn)定器阻擋而在穩(wěn)定器后產(chǎn)生低壓, 形成回流區(qū),氣流的回流使燃料氣在火焰 筒內(nèi)的停留時間增長,保證燃料氣能更好混合燃燒.當(dāng)點火器內(nèi)的電嘴跳火,點燃由起動噴嘴噴出的燃料后,火焰?zhèn)魅牖鹧嫱? 將新鮮混合氣點燃,點燃后的燃 氣大局部流入摻合段,小局部進(jìn)入回流區(qū),繼續(xù)點燃新鮮混合氣.在圖5-3的截面出處,燃料根本燃燒完畢,此處燃?xì)庵醒?/p>

24、局部溫度高過 2200K左右.為了降 低燃?xì)鉁囟纫赃m應(yīng)渦輪葉片的強(qiáng)度許可,由約占進(jìn)入燃燒室總空氣量70%勺空氣組成二股氣流,其中的 67%從火焰筒第三內(nèi)、外環(huán)上的兩排摻合孔和正面環(huán)后 的各排氣膜冷卻孔進(jìn)入火焰筒,在圖 53截面田一IV間與燃?xì)鈸胶?降低燃?xì)?溫度,并對未燃完的燃料進(jìn)行補(bǔ)充燃燒. 同時,從氣膜冷卻孔進(jìn)入的氣流還沿火 焰筒壁形成一道氣膜,將燃?xì)馀c火焰筒壁隔開, 以保護(hù)火焰筒壁.在二股氣流中 約有3%的空氣不進(jìn)入火焰筒,它們被用于冷卻渦輪組件和渦輪滾子軸承的空氣 封嚴(yán).3.4 渦輪概述QD20燃?xì)廨啓C(jī)渦輪是三級軸向反響式渦輪,整個轉(zhuǎn)子懸臂地支承在滾子軸 承上.渦輪所發(fā)出的功約有66%

25、供帶動壓氣機(jī),其余34%供給傳動附件和輸出軸 驅(qū)動的負(fù)載.渦輪部件分轉(zhuǎn)子和靜子兩大局部.轉(zhuǎn)子包括三個渦輪盤與相應(yīng)安裝在其輪緣 榨槽內(nèi)的工作葉片、一根渦輪軸和十根長、短拉緊螺栓等零、部件；靜子包括一 個渦輪機(jī)匣、高、中、低壓三級導(dǎo)向葉片和相應(yīng)的三級內(nèi)機(jī)匣等零、部件.它們 在結(jié)構(gòu)上與其他幾種同類零件比擬,有以下特點：1采用大量優(yōu)質(zhì)耐高溫材料,保證了零件的長期工作可靠.2 一對工作葉片共同裝在一個榨槽內(nèi),使得有較適宜的葉柵稠度,提升了渦 輪效率,同時增加了葉片工作時對振動阻尼的作用.3采用大齒楓樹形樺頭和樺槽,這種配合使各齒受力易于均勻,提升了葉片 與輪盤齒根抗疲勞的水平.4采用帶錐面配合的拉緊螺栓

26、連接和緊固三級渦輪盤和軸,并傳遞扭矩.這種結(jié)構(gòu)較易保證盤、軸的同軸度,但加工與修理都較困難.5導(dǎo)向葉片均用掛鉤掛在渦輪機(jī)匣上,裝拆和修理都較方便,但導(dǎo)向葉片與 機(jī)匣的加工工藝較為復(fù)雜.渦輪工作過程渦輪的作用是將經(jīng)壓氣機(jī)壓縮和燃燒室加溫的燃?xì)饬鞯臒崮?轉(zhuǎn)變?yōu)閹訅?氣機(jī)、附件傳動與輸出軸輸出功率.渦輪按能量轉(zhuǎn)換過程的不同分為沖擊式和反響式兩種.在沖擊式渦輪中,高壓 高溫燃?xì)庠趯?dǎo)向器內(nèi)幾乎完全膨脹, 速度大大提升.提升了速度的氣流從導(dǎo)向器 流出沖擊工作輪旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生機(jī)械功.在工作輪內(nèi),氣流相對速度只改變方向,大 小不變；而在反響式渦輪中,燃?xì)庠趯?dǎo)向器內(nèi)只進(jìn)行一定程度的膨脹, 氣流的熱 能局部地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

27、動能,壓力、溫度降低,速度增大,因而當(dāng)氣流從導(dǎo)向器流入工 作輪時,一方面借沖擊力,另一方面借氣流在工作輪內(nèi)繼續(xù)膨脹, 相對速度增大 而產(chǎn)生的反作用力同時推開工作輪產(chǎn)生機(jī)械功. 氣流的相對速度在工作輪內(nèi)方向 和大小都有變化.一般來說,沖擊式渦輪與反響式渦輪相比,效率較低,因而航 空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)都用反響式渦輪.對于WJ6G來說,從燃燒室流出的速度為 C1、壓力為P1和溫度為T1 圖6 2的燃?xì)饨?jīng)過導(dǎo)向器的收斂形通道膨脹后,速度由C1增至C2、溫度和壓力分別降至T2和P2.導(dǎo)向器雖不做功,但因有摩擦和散熱損失而使燃?xì)饩哂械目偰芰?略有減少.圖6-2 渦輪工作原理圖氣流沿導(dǎo)向器葉片所構(gòu)成的通道方向,

28、進(jìn)入具有切線速度U的渦輪工作葉片 組成的收斂形通道后,繼續(xù)膨脹,到流出工作輪時,壓力從 P2降到P3,同時氣 流相對于工作葉片的速度 W1提升到W2方向也有改變,但絕對速度 C2卻因做 功而降為C3,溫度也由T2降至T3.氣流從前一級工作輪流出而進(jìn)入后一級導(dǎo)向器,又重復(fù)上述做功過程.由于氣流逐級膨脹,而又要保證氣流的絕對速度沿氣流通道變化不大,以減 少損失,因之氣流通道沿出口方向緩和地擴(kuò)大.第4章 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電主要的輔助系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置除需要燃?xì)廨啓C(jī)外,還需要一些必不可少的輔助系統(tǒng)來完 成整個發(fā)電過程,下面就主要的輔助系統(tǒng)注意簡要介紹.4.1 進(jìn)氣系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣為工質(zhì)的熱機(jī),所以空氣

29、的狀況,即所含有害雜質(zhì)的情況, 對燃?xì)廨啓C(jī)的平安可靠工作有很大的影響.空氣的主要成分是氧氣和氮氣,同時 還含有各種雜質(zhì)如二氧化碳、水分、粉塵、煙霧等.空氣中的雜質(zhì)顆粒對燃?xì)廨?機(jī)的運行通常有以下幾方面的危害：由于燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)和渦輪是高速旋轉(zhuǎn)部件,當(dāng)帶有灰塵的空氣進(jìn)入燃 氣輪機(jī)后會擦傷或損壞壓氣機(jī)與渦輪上的葉片；當(dāng)空氣中的灰塵附著在壓氣機(jī)葉片上形成污垢,會使效率、壓比、流量等 均降低.同時,大氣中的灰塵也會污染其它輔助設(shè)備,造成堵塞管路、污染油質(zhì) 等現(xiàn)象；因此,在空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)前需要進(jìn)行濾清處理, 除去其中有害的元素與雜 質(zhì)顆粒.現(xiàn)在均采用過濾的方式進(jìn)行處理.4.2 排氣系統(tǒng)燃機(jī)做完功的高

30、溫尾氣需排出,這就要有排氣系統(tǒng).簡單循環(huán)燃機(jī)燃機(jī)排氣 直接通過煙囪排出,需要余熱回收的尾氣通過余熱鍋爐回收余熱后低溫尾氣通過 煙囪排出.4.3 啟動系統(tǒng)燃機(jī)-發(fā)電機(jī)軸系由靜止?fàn)顟B(tài)到正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)的過渡需要借助外部動力來完成整個啟動過程,這就需要啟動系統(tǒng).本系統(tǒng)以勵磁機(jī)直流電機(jī)作為機(jī)組起動的動力源.當(dāng)機(jī)組起動時,勵磁 機(jī)作為他勵式電動機(jī)使用；當(dāng)機(jī)組到達(dá)自持轉(zhuǎn)速時,勵磁機(jī)又將作為他勵式發(fā)電 機(jī)使用.本系統(tǒng)由起動柜、勵磁機(jī)與電纜組成.啟動整流柜作為起動用電源,能在起 動過程中,輸出給勵磁機(jī)電樞繞組的直流電壓按預(yù)定曲線自動增至最大,實現(xiàn)了起動過程中電源的自動限制.4.4 燃料系統(tǒng)4.5 潤滑油系統(tǒng)潤滑油

31、系統(tǒng)是任何一臺燃?xì)廨啓C(jī)必備的一個重要的輔助系統(tǒng).它的作用是： 在機(jī)組啟動、正常運行以與停機(jī)過程中,向正在運行的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的各個 軸承、傳動裝置與其附屬設(shè)備,供給數(shù)量充足的、溫度和壓力適宜的干凈的潤滑 油,以保證機(jī)組平安可靠地運行,預(yù)防發(fā)生軸承燒毀,轉(zhuǎn)子軸頸過熱彎曲等事故. 此外,部份潤滑油可能從系統(tǒng)分流出來,成為液壓油系統(tǒng)的油源,或經(jīng)過濾后作為限制油系統(tǒng)的用油.QD20燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的潤滑系統(tǒng)分為兩個局部,一個是燃機(jī)潤滑系統(tǒng), 一個是發(fā)電機(jī)潤滑系統(tǒng),下面分別作以介紹.燃機(jī)潤滑系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)需要潤滑和用滑油作工作介質(zhì)的部位有：減速器、附件傳動裝置、 轉(zhuǎn)子上的各個軸承等.燃?xì)廨啓C(jī)本體已安裝有

32、主滑油泵、輔助滑油泵、中后軸承抽油泵、傳動盒抽 油泵等,此外還帶有油霧別離器、雙油濾、調(diào)壓活門、空氣別離器與連接管路等 構(gòu)成完整的潤滑循環(huán),滑油消耗的補(bǔ)充、滑油冷卻將依托于外部設(shè)備.燃?xì)廨啓C(jī)的外部供油系統(tǒng)由滑油箱、滑油散熱器、過濾器、與連接管路等組成.它們?yōu)槿細(xì)廨啓C(jī)提供符合要求的溫度、壓力、流量并經(jīng)過過濾的滑油.發(fā)電機(jī)潤滑系統(tǒng)發(fā)電機(jī)需要潤滑的局部是2個滑動軸承,向軸承提供滑油的方式有兩種,一 是通過外部潤滑系統(tǒng)注油,二是軸徑帶有甩油環(huán)自動甩油.發(fā)電機(jī)滑油系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)2個軸承提供滑油.在機(jī)組正常運行時,通過主滑 油泵、溢流閥、油冷卻器、雙聯(lián)過濾器與管路等組成的通道向軸承供油.同時, 由于每個軸承座油