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一、燃氣輪機的工作原理 以QD10B車載機組的發(fā)動機為例加以說明。 發(fā)動機將周圍空氣（G）及燃料（Q）中的能量轉化為機械能提供給輸出軸。 功率（W）通過壓縮、燃燒、膨脹和排氣四個階段的熱循環(huán)產(chǎn)生。 燃氣輪機工作過程如下： 外界大氣經(jīng)過進氣道進入發(fā)動機，在軸流式壓氣機內進行第一次壓縮。轉子對空氣做功，動能在葉柵通道內轉變成內能，氣流壓力和溫度上升，軸向速度下降。經(jīng)過第一次壓縮后的空氣進入離心式壓氣機。 空氣在離心式壓氣機內被第二次壓縮。轉子對空氣做功，氣流高速離開轉子葉片葉尖，流過放射狀葉片和擴壓器，在擴壓器內動能被轉化為壓力能。經(jīng)過兩次壓縮后的高壓空氣進入燃燒室。 高壓氣流進入環(huán)形燃燒室后被分成兩股：第一股氣流（流經(jīng)前后渦流片）與經(jīng)噴油系統(tǒng)霧化的燃油混合，燃油在合適的油氣混合比條件下充分燃燒，使燃燒區(qū)內保持不間斷的火焰和很高的溫度；第二股氣流（流經(jīng)摻混器）與第一股燃氣流相混合對其進行稀釋并使其降溫。從燃燒室出來的燃氣在燃氣發(fā)生器渦輪內發(fā)生第一次膨脹，燃氣在渦輪導向葉片通道內被加速，并被引向渦輪葉片，作用在渦輪葉片上的氣流所產(chǎn)生的氣動力引起渦輪旋轉，從而提供驅動壓氣機所必需的能量。燃氣在動力渦輪內發(fā)生第二次膨脹，由動力渦輪將剩余能量轉換成由輸出軸輸出的機械能。最后燃氣經(jīng)排氣管排出。 二、燃氣輪機發(fā)電機組的優(yōu)點 以QD16型燃氣輪機發(fā)電機組為例加以說明。 1．發(fā)電品質好 燃氣輪機發(fā)電機組工作時只有旋轉運動，電調反應速度快，工作平穩(wěn)，使發(fā)電機組輸出電壓和頻率穩(wěn)定、輸出精度高、波形失真小。 2．抗過載能力強 燃氣輪機是高速旋轉運動，所以可依其慣性來應付過載。 3．自動化程度高 燃氣輪機發(fā)電機組的電調系統(tǒng)對機組的待起動狀態(tài)、起動、帶載運行及停機的全部過程實行自動調節(jié)和監(jiān)控，機組的所有運行參數(shù)均由計算機控制。 4．起動可靠 燃氣輪機是對已霧化的燃料點火，所以點火可靠，具有良好的低溫起動性能，即使在寒冷的氣象條件下，起動的成功率也在99.5%以上。 5．加載時間快 燃氣輪機發(fā)電機組的起動時間盡管比柴油機長，但起動后可以立即加載100%的額定負荷，這樣可以消除暖機的時間，以便及時供電。 6．噪聲低 由于燃氣輪機工作時只有高速旋轉，所產(chǎn)生的噪聲為高頻噪聲，易于減弱，因此吸聲箱體的結構簡單。 7．震動小 由于燃氣輪機工作時只有高速旋轉，故產(chǎn)生的震動很小，其靜態(tài)震動為柴油機的1/4，動態(tài)重量約為柴油機的1/2。 8．體積小、重量輕 燃氣輪機的零件只有柴油機的十分之一，因此燃氣輪機發(fā)電機組比柴油機發(fā)電機組的體積小、重量輕。如WJ5AIG2A發(fā)動機重量只有600kg，故可以安裝于屋頂和做成移動式發(fā)電機組，固定式發(fā)電機組的廠房可以減少50%的面積。 9．無需冷卻水 燃氣輪機發(fā)電機組采用風冷散熱器，無冷卻水系統(tǒng)，可以免除水系統(tǒng)的故障（泄漏、冷卻、沸騰、污水），使系統(tǒng)更加可靠，可在低溫下正常工作。 10．操作簡單，維護方便 燃氣輪機發(fā)電機組采用電調自動控制，裝有自動報警和自動保護系統(tǒng)，可確保發(fā)電機組的安全運行，操作簡單、維護方便。 11．燃料多樣化 燃氣輪機發(fā)電機組可使用多種燃料，如柴油、煤油、天然氣、煤氣都可使用，用戶可任選燃料。 12．尾氣排放 燃氣輪機因為燃燒效率高，所以一般不會產(chǎn)生黑煙。而柴油機在啟動時，由于燃燒不充分，會產(chǎn)生柴油特有的黑煙。 13．機動、靈活 由于燃氣輪機特有的工作原理，故可做成移動式發(fā)電機組，根據(jù)需要可隨意到達任何區(qū)域進行供電。如QD10B型移動式發(fā)電機組，就具有很強的機動性。 14．輸出額定功率大小可改變 QD30C雙燃機并車發(fā)電機組可根據(jù)實際需要，分別單機或雙機運行輸出1600kW或3200kW的額定功率，一機多用。 三、燃氣輪機發(fā)電機組的缺點 （1）燃氣輪機的燃油消耗量大，在經(jīng)常使用情況下，運轉費用很高。 （2）由于燃氣輪機采用耐高溫高壓不銹鋼材料制成，機器成本高，價格昂貴。 （3）燃氣輪機運轉時需要大量的空氣，在廠房內安裝時必須認真考慮進、排氣的措施。 （4）大氣溫度的變化對燃氣輪機輸出功率的影響較大，低溫時燃氣輪機輸出功率大，當進氣溫度高時則輸出功率低。 四、燃氣輪機發(fā)電機組的組成 燃氣輪機發(fā)電機組由燃氣輪機、發(fā)電機、彈性軸、控制保護系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、底盤、隔聲箱體、進氣系統(tǒng)、燃機排氣引射段、機艙通風系統(tǒng)組成。 機組底座是整體式底盤，燃機安裝在機組底座的燃機支撐裝置上，發(fā)電機安裝在機組底座的發(fā)電機安裝座上，燃機輸出軸通過聯(lián)軸器與裝在發(fā)電機輸出軸上的轉接軸相連接?？刂票Ｗo系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等部分的核心部件如電氣和燃油調節(jié)系統(tǒng)、起動箱、交直流柜等也裝在機組底座上，集中設置在機組的一側。在機組底座上安裝了一個隔聲箱體，與底盤等一同構成了發(fā)電機組的核心部分——主機艙。位于隔聲箱體發(fā)電機端的一側安裝有機艙進風消聲器，在隔聲箱體位于燃氣輪機端頂部安裝有機艙排風消聲器。在該消聲器后部安裝了滑油系統(tǒng)的風冷散熱器。在隔聲箱體的頂部安裝了機組進氣系統(tǒng)，進氣消聲器和帶隔聲措施的彎頭安裝在主機艙的頂部。進氣系統(tǒng)的轉接段、軟連接、進氣蝸殼位于隔聲箱體內，進氣蝸殼與燃氣輪機的進氣道相連通。在燃氣輪機的排氣端和隔聲箱體靠燃氣輪機端的機艙壁之間設有燃機排氣引射段。 燃機發(fā)電機組的動力裝置采用燃氣輪機。機組的發(fā)電機選用三相交流同步發(fā)電機。在燃機輸出軸與發(fā)電機輸入軸之間采用圓柱銷式彈性聯(lián)軸器連接，在符合跳動不大于0.15mm對中要求條件下，該彈性聯(lián)軸器能保證正常工作。 燃機發(fā)電機組的控制保護系統(tǒng)主要由數(shù)字式電子控制器、輔助控制箱、主控制柜、筆記本電腦、信號采集元件和各執(zhí)行元件等組成。其控制功能較為完善，具有較高的可靠性，并具有抗電磁干擾和抗振能力。主控制器對機組的起動、帶載運行及停機的各個狀態(tài)實行自動控制，并具有停機期間對主要設備的定期巡檢功能。對機組的主要運行參數(shù)設有報警和緊急停機兩級保護，并通過顯示器顯示出所有報警和緊急停機的具體原因。當規(guī)定的運行參數(shù)達到第一級設定值時，控制保護系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號；當運行參數(shù)達到對機組安全性受到威脅的第二級設定值時，實行保護性緊急停機，并向中心控制室發(fā)出停機信號。同時，控制保護系統(tǒng)按每秒記錄一次自動記錄停機前最后3min內的運行參數(shù)。 電氣系統(tǒng)主要由交直流柜、起動箱、聯(lián)絡電纜及主機艙外的組合電源柜等組成，其中包括蓄電池組、充電器、轉換開關等。主要完成機組發(fā)出的交流電的外供和機組自用電的輸入、輸出以及機組交流用電器的控制功能。 機組的燃油系統(tǒng)主要由日用燃油箱、燃油粗細過濾器、防火閥、電液調節(jié)系統(tǒng)、截止閥、余油箱及連接管路等組成，完成機組工作所需燃油的輸運、過濾和流量調節(jié)等功能。 滑油系統(tǒng)主要由滑油箱、過濾器、管路和風冷散熱器等組成，完成燃機所需潤滑油的儲存、供給、過濾和散熱等功能。 機組底座采用整體式底盤，主要由槽鋼、工字鋼和鋼板等焊接而成，底盤上設有燃機支撐裝置和發(fā)電機安裝座；燃、滑油系統(tǒng)的管路、電氣導線以及其他輔助設備的安裝固定裝置。 發(fā)電機的冷卻進風從主機艙內直接吸入，排風口位于發(fā)電機的兩側，散熱后的熱空氣經(jīng)導風罩引向主機艙燃機端上部，與燃氣輪機及其他輔助設備的散熱空氣一道由軸流風機排出主機艙外。主機艙排風消聲器出口與二次消聲管道連接，并將散熱后的熱空氣排至廠房外。 燃機進氣系統(tǒng)主要由進氣消聲器、彎頭、轉接段、軟連接和進氣蝸殼等組成。燃機的進氣直接從廠房內吸入，空氣中的含塵較少。在燃機進氣口部位設置了由進氣內、外導流罩和殼體組成的進氣蝸殼，以使燃機進氣流暢均勻并減少進氣流阻損失。蝸殼與燃機和蝸殼與固定在隔聲箱體上部的轉接段之間的連接均采用“軟連接”方式。蝸殼殼體采用了分瓣形式，以滿足拆卸燃機的安裝要求。 五、燃氣輪機發(fā)電機組與柴油機發(fā)電機組的綜合比較 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油機發(fā)電機組的綜合比較見表1。 表1 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的綜合比較 比較項目 燃氣輪機發(fā)電機組 柴油機發(fā)電機組 結論 發(fā)電特征 轉速波動率 瞬時、恒定變化率小，調整時間短 變化率大，調整時間長 使用燃氣輪機可獲得優(yōu)質、穩(wěn)定的電力 瞬時電壓變化率 瞬時電壓變化率小，裝有瞬態(tài)電抗小的發(fā)電機 瞬時電壓變化率大 過載容量 由于高速轉動，所以可依其慣性來應付過載 活塞往復運動，吸收過載慣性小 燃氣輪機應對瞬時過載能力強 展開全部 六、燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的性能參數(shù)比較 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組性能參數(shù)比較見表2。 表2 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的性能參數(shù)比較（以1600kVA機組為例） 項目 燃氣輪機發(fā)電機組 柴油機發(fā)電機組 發(fā)動機特性 比較 一次起動成功率（%） 99.06（KHI統(tǒng)計） 95以下（美國統(tǒng)計） 連續(xù)運行情況下輸出下降 ?5%（3～5年內） ?25%～?30%（3～4個月后） 體積（m） 2.3×1.5×1.6 5.1×1.8×3.0 展開全部 七、燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的維護工作量比較 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的維護工作量比較見表3。 表3 燃氣輪機發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組的維護工作量比較 維護項目 燃氣輪機 柴油機 每二周開機運行 不需要 — 空載20min 年累計8h40min 每一月開機運行 空載5min 年累計1h — — 每半年功能維護 空載30min 年累計30min 額定負載運行30min 年累計30min 展開全部 八、燃氣輪機發(fā)電機組的維護保養(yǎng) 為使燃氣輪機發(fā)電機組保持正常運行，延長使用時間，除了按操作規(guī)程進行正常操作外，還必須定期對機組各部件進行系統(tǒng)的檢查、調整和清洗，按照機組的使用說明和技術規(guī)范進行保養(yǎng)，為機組的正常運轉提供良好的保障維護。燃氣輪機發(fā)電機組的維護項目和維護周期見表4。 表4 燃氣輪機發(fā)電機組維護項目及周期表 序號 項目 周期 1 設備巡視 1天 2 空載試機冷啟動、熱啟動各一次，2～3min 1月 3 檢查各種儀表、信號指示是否正常（運行時） 1月 |
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