燃氣輪機工作原理
燃氣輪機是以空氣為介質,靠高溫燃氣推動 渦輪機械連續做功的大功率、高性能動力機械。它主要是由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成,再配以進氣、排氣、控制、傳動和其他輔助系統。當燃氣輪機機組起動成功後,燃氣輪機就會開始進入穩定的熱力學循環過程。
壓氣機連續不斷地從外界大氣中吸入空氣并增壓,這個過程可以認為是壓氣機動能向空氣熱能和勢能的轉換,被壓縮後的空氣溫度升高有利于與燃料進行更猛烈的化學反應(化學反應速度和程度與溫度成正比),更大的膨脹比也有利于壓縮空氣燃燒後釋放更大的能量。
壓縮空氣從壓氣機出來後即進入燃燒室,首先會在燃燒室進口被噴入燃料進行摻混,然後就會點火燃燒。這個過程可以認為是燃料化學能向空氣熱能和勢能的轉換,在短短幾十厘米的距離内空氣的溫度上升數百甚至上千度,壓力也會激增。 高溫高壓的燃氣從燃燒室出口噴出,就開始膨脹,在膨脹的同時推動渦輪葉片做功。
這個過程就是燃氣熱能和勢能向動能的轉化 。渦輪将燃氣的能量轉化為動能後,一方面用于壓氣機壓縮空氣持續進行熱力學循環,另外一方面由主軸将轉子的扭矩輸出,經過減速器減速以後用于推動軍艦。整個熱力學循環完成使得燃氣輪機實現了燃料化學能向機械能轉換的最終目的。
燃氣輪機類型
我國的重工業起步較晚,1962年上海汽輪機廠試制船用燃氣輪機,1964年與上海船廠合作制成550KW燃氣輪機,1965年制成6000KW列車電站燃氣輪機,1971年制成3000KW卡車電站。在這期間還與703研究所合作制造了3295KW、4410KW、18380KW等幾種船用燃氣輪機。
1969年哈爾濱汽輪機廠制成2200KW機車燃氣輪機和1000KW自由活塞式燃氣輪機,1973年與703研究所合作制成4410KW船用燃氣輪機,與長春機車車輛廠合作制成3295KW機車燃氣輪機。
1964年南京汽輪電機廠制成1500KW電站燃氣輪機;1970年制成37KW泵用燃氣輪機;1972年制成1000KW電站燃氣輪機;1977年制成21700KW快裝式電站燃氣輪機;1984年與GE公司合作生産了PG6541B型36000KW燃氣輪機;從1984年至2004年已生産了PG6541B型、PG6551B型、PG6561B型、PG6581B型四種型号燃氣輪機,功率由36000KW上升到43660KW。
2003年國家發改委決定南京汽輪電機集團有限責任公司與GE公司進一步擴大合作生産範圍,在南京汽輪電機集團有限責任公司生産S209E型燃氣-蒸汽聯合循環發電裝置中的燃氣輪機、汽輪機和發電機。
1978年東方汽輪機廠制成6000KW燃氣輪機;1972年杭州汽輪機廠制成200KW燃氣輪機;1972年青島汽輪機廠制成1500KW卡車電站燃氣輪機。
2003國家發改委決定在秦皇島建一座燃氣輪機生産基地,與美國GE公司合作生産MS9001FA型燃氣輪機。該生産基地隸屬于哈電集團,與哈爾濱汽輪機廠、哈爾濱電機廠共同生産S109FA-SS型燃氣-蒸汽聯合循環發電設備。2004年8月在秦皇島組裝的第一台MS9001FA型燃氣輪機已發運到杭州半山電廠。