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燃氣輪機是一種利用燃氣和空氣作為動力的一種機器，在大型工業(yè)上應(yīng)用得多。很多人都沒聽說過這個名詞，更不知道燃氣輪機是什么東西。下面小編就來為大家介紹一下燃氣輪機的簡介、工作過程、分類、工作原理、特點以及關(guān)鍵技術(shù)。

燃氣輪機的簡介

燃氣輪機（Gas Turbine）是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。在空氣和燃氣的主要流程中，只有壓氣機（Compressor）、燃燒室（Combustor）和燃氣透平（Turbine）這三大部件組成的燃氣輪機循環(huán)，通稱為簡單循環(huán)。大多數(shù)燃氣輪機均采用簡單循環(huán)方案。因為它的結(jié)構(gòu)最簡單，而且最能體現(xiàn)出燃氣輪機所特有的體積小、重量輕、啟動快、少用或不用冷卻水等一系列優(yōu)點。

通常在燃氣輪機中，壓氣機是由燃氣透平膨脹做功來帶動的，它是透平的負載。在簡單循環(huán)中，透平發(fā)出的機械功有1/2到2/3左右用來帶動壓氣機，其余的1/3左右的機械功用來驅(qū)動發(fā)電機。在燃氣輪機起動的時候，首先需要外界動力，一般是起動機帶動壓氣機，直到燃氣透平發(fā)出的機械功大于壓氣機消耗的機械功時，外界起動機脫扣，燃氣輪機才能自身獨立工作。

燃氣輪機的工作過程

燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。

燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應(yīng)提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業(yè)和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。

燃氣輪機的分類

1、重型燃氣輪機

設(shè)計特點：零部件較為厚重，設(shè)計時不以減輕重量為主要目的，而是在應(yīng)用不太好的材料情況下能夠達到長期安全工作的目的。單位功率的質(zhì)量為2——5千克/千瓦。

2、輕型燃氣輪機

設(shè)計特點：用較好的材料制造，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，單位功率的質(zhì)量小于2千克/千瓦。

結(jié)構(gòu)特點：

（1）、采用軸向裝配方式，即整個靜子不是全部水平中分的，僅局部靜子例如壓氣機缸分為兩半以便拆裝。

（2）、轉(zhuǎn)子一律采用滾動軸承支撐。

3、微型燃氣輪機

設(shè)計特點：將燃氣輪機與發(fā)電機設(shè)計成整體，體積小，質(zhì)量很輕，。

結(jié)構(gòu)特點：

（1）、采用徑流式葉輪機械。

（2）、一些機組還采用了空氣軸承，不需要潤滑油。

4、大中型燃氣輪機：功率大于20MW的燃氣輪機。

5、小型燃氣輪機：功率范圍在0.3MW——20MW。

6、微型燃氣輪機：功率范圍在30——300KW或更小的燃氣輪機。

燃氣輪機的工作原理

壓氣機從外部吸收空氣，空氣從燃氣輪機進氣口進入，通過壓氣機葉片將其壓力升高，壓縮后送入燃燒室，同時燃料（氣體或液體燃料）也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進行燃燒。生成的高溫高壓煙氣燃燒受熱后膨脹，進入透平區(qū)經(jīng)過一級一級的葉片，推動動力葉片高速旋轉(zhuǎn)，直至從出氣口排出，成為廢氣，廢氣排入大氣中或再加利用（如利用余熱鍋爐進行聯(lián)合循環(huán)）。

葉片轉(zhuǎn)動后帶動軸也轉(zhuǎn)動，軸帶動負荷的機械轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)熱能和機械能的轉(zhuǎn)換。通常，將壓氣機、燃燒室、透平稱為燃氣輪機的三大核心部件。

燃氣輪機的特點

1、最大效率，最優(yōu)效益。隨著高溫材料的不斷進展，以及渦輪采用冷卻葉片并不斷提高冷卻效果，透平前燃氣的初溫逐步提高，加之研制級數(shù)不斷減少壓縮比越來越高的壓氣機和各個部件效率的提高，使燃氣輪機效率不斷提高。

2、體積較小，使用便捷。燃氣輪機動力部件設(shè)計構(gòu)造衍生于渦輪增壓器和輔助動力裝置，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，燃氣輪機設(shè)備規(guī)模、體積比傳統(tǒng)的鍋爐、蒸汽輪機小，占地面積小，便于移動。

3、減少燃煤，清潔環(huán)保。燃氣輪機可以采用天然氣、丙烷、油井氣、煤層氣、沼氣、汽油、柴油、煤油、酒精等煤炭以外的燃料。而且燃氣輪機通過在燃燒過程中控制NOx的生產(chǎn)，或在NOx 生成后排入余熱鍋爐時進行尾部煙氣脫硝，達到超低的NOx排放效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)資源充分循環(huán)利用，真正達到零排放。

4、噪聲最小，安全可靠。燃氣輪機運行時產(chǎn)生的低頻份量很低。而且可以通過采用數(shù)字式遙控的聯(lián)網(wǎng)離網(wǎng)變換裝置，彌補其它設(shè)備在安全穩(wěn)定性方面的不足。

燃氣輪機的關(guān)鍵技術(shù)

1、壓氣機關(guān)鍵技術(shù)

氣動高負荷高效率設(shè)計技術(shù)；氣動性能高穩(wěn)定性設(shè)計技術(shù)；氣動多級匹配設(shè)計技術(shù)；整機多級氣動性能數(shù)值模擬與驗證技術(shù)；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與強度設(shè)計技術(shù)。

2、燃燒室關(guān)鍵技術(shù)

燃燒場組織設(shè)計與測試技術(shù)；火焰筒壁結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)；噴嘴設(shè)計與測試技術(shù)；高溫零部件冷卻、防護、強度設(shè)計技術(shù)；低排放燃燒設(shè)計與試驗技術(shù)；寬范圍穩(wěn)定燃燒設(shè)計與試驗技術(shù)；燃燒場數(shù)值模擬與驗證技術(shù)。

3、透平關(guān)鍵技術(shù)

動葉、導葉、輪盤空氣冷卻設(shè)計與試驗技術(shù)；葉片蒸汽冷卻設(shè)計與試驗技術(shù)；葉片和輪盤的溫度場、應(yīng)力場與強度壽命分析和試驗技術(shù)；摻混冷卻氣流的渦輪級性能分析設(shè)計技術(shù)；冷卻葉片多物理場數(shù)值模擬與驗證技術(shù)；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與強度設(shè)計技術(shù)。

4、燃氣輪機重要系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

冷卻空氣系統(tǒng)設(shè)計、性能分析和調(diào)試技術(shù)；控制系統(tǒng)先進調(diào)節(jié)部件、控制器和控制規(guī)律；起動系統(tǒng)技術(shù)；軸承和滑油系統(tǒng)技術(shù)。

5、燃氣輪機材料技術(shù)方面

主要包括：強抗熱腐蝕定向和單晶高溫合金的研制;高溫合金材料體系的完善；高溫材料5000——10000小時近使役條件下性能測試；大尺寸鑄件近使役條件下力學性能研究；大尺寸鑄件抗氧化、抗熱腐蝕性能研究；拉桿用CrMoV 高強鋼。

6、燃氣輪機工藝技術(shù)

主要包括：復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷型芯制造技術(shù)；高強抗熱沖擊陶瓷模殼制造技術(shù)；大尺寸定向結(jié)晶、單晶葉片定向凝固技術(shù)；高溫透平葉片加工、焊接、熱處理、檢測等工藝；葉片涂層技術(shù)；燃氣輪機葉片的工程化研究；燃氣輪機葉片制造規(guī)范和驗收標準；大型渦輪盤的制造技術(shù)；高強鋼拉桿制造工藝；燃燒器制造技術(shù)。