燃气轮机9-储运

第二章压气机4压气机的特点及应用；轴流式压气机级、基元级的工作原理;轴流式压气机中的能量损失；多级压气机；压气机变工况工作特性；压气机喘振及防止方法。E气机变工况工作特性一、单级压气机的特性曲线（压气机级）压比曲线当转速He一定时，压比曲线可分 为左、右两侧支。在特性线上某点。处的压比最高。效率曲线在转速定时，有一个流量 使效率最高，此时流阻最小。IzzI 当流量G增加或减少时，都使 流阻增大，效率下降。压气机只能在喘 振边界线的右侧工作。多级压气机的压比曲线，一般不存在在相同转速下，多级压气机的压比、（在转速不变时，正常工作范围较小）二、多级压气机的特性曲线主要区别:左侧支，喘振在右侧支上出现。 （喘振点的压比为该转速的最高压比）效率的变化比单级的更剧烈，即特性 曲线变得更陡悄。压气机的转速愈高，多级压气机的特 性曲线显得愈陡峭。Pl压比效率0三、压气机的通用特性曲线0本次课主讲压气机喘振及其防止方法燃气涡轮概述*H 线边界振。额定堵塞Gcmi2-6压宅机喘振及防止方由、压气机喘振1、喘振现象气流呈现不稳定现象，气流参数 出现大幅度波动，压力时高时低、 流量时大时小，甚至会出现倒流， 机器伴随强烈的机械振动，同时发 出特有的噪声。俗称“气喘”怎机他对耒尢祎出观喘檢工况。02、喘振产生的原因设计工况： 压气机通流部分和叶片形状，均与设计工况 的气流参数相适应 工作稳定，不会出现喘振。非设计工况： 压气机结构形式不再改变，但气流参数发生 变化，二者不相适应工作性能变化（产生不稳定工况）I* 脚班Ab）大*Ai<0；>B224叶衽非设计工况下的工作冲角i = PicPi - 0讨论：一个压气机级（转速不变、流量发生变化时的变工况）a）设计流量Pl = PlcP1C叶片进气角; %气流进气角。b）大流量PlPlc出现负冲角i <0歼1二动叶2连续性方程：Gc=p A-clxGc$, pA>,则 cM；卩打，此时ivO。卩2基本不变，Ap4<, AWu减小; 加功量L降低，压比下降。i<01堵塞Pi<AWU,w2Ap2卩2Clx若过分加大负冲角，叶腹上的边界层会出现分离, 严重时可导致叶片通道堵塞。I多冲角增大到一定程度 后，宅流撞击叶瑕前缘，并 在叶背产生炎涡，使毛流不i>0旋涡再沿着叶栅中设计好的路线流动，这种现象称为毛体脱 流（或宅体脱匡丿OGc V , clx V=>i T（ 一定程度）二>叶背处气体脱流孔，太大=叶背处严重的气体脱1=气流参数出现强烈脉:=出现喘振当气体流量进一步减小，贝U%亦减小到一定程度，此时正冲角z已变得太大，甚至超过临界冲角，气流在叶背发生 严重的气体脱离，以致叶栅内气流已无法维持原来的性质, 旋涡使一部分气体倒流，此时气体顺利转折和压缩已不可能, 气流参数出现强烈的脉动。这就是压气机喘振。4压气机级喘振的原因:莊愼速运行工况下，由寸扎俸说置减缶，正冲角憎餉到使扎说产重地以叶片背部脱南瞪咸的。0 3、多级压气机的喘振俸脱离J见彖具帝遂毅敘丈的作用o喘檢饨造咸强M的嫁幼和机械鴉幼,产章时垦即损坏机器。多级压气机出现喘振的次序(1)恒速运行 Gel ,第一级气体冲角川，出口压力提高；当气流进入第二级中，其密度增大，则其q更要减 小，则冲角比第一级时还要大，i2>h;这样一级一级地积累，在最后一级z,气流轴向分速 q最小，正冲角-达到最大值，偏离设计值最远。故转速不变时，当流量减少到一定程度时，在末级 首先发生气体脱离和喘振。若继续减小流量,则喘振会从后面一直向前面级传递，同时喘振强度也越来越大，形成强烈振动，伴 有气喘声。(2)启动过程4转速从0逐步上升到工作转速。当转速小于工作转速时，各级压比均小于设计值。此时第二级的轴向分速相对于第一级要大些，即 第一级中气流轴向分速最小、正冲角最大。启动过程中往往是第一级首先发生喘振。二、防止喘振的方法恒速运行时，通过限制运行工况来防喘。压气机启动过程中的防喘方法一主要讨论1、放塔裝置从压气机通流部分的一个或几个截面上引出空气, 放到大气中或重新引回压气机进口。 A、当压气机达到喘振状态时，迅速打开放气系统。 B、在压气机的启动过程中，放气系统一直打开，直 到转速上升到消除喘振出现的危险时关闭。2-26多级武圧宅机上的防敖气闵放气防喘的原理压气机转速降低时，压气机前几级的流量将低于设计值,并出现大的正冲角，易发生气体脱流导致喘振；后几级 的流量将可能大于设计值，并出现大的负冲角, 易发生堵塞。 放气系统打开后，放气口截面前的各级流量将 相对增加（不致引起喘振）；而放气口截面后 的各级流量将相对减小（不致引起堵塞）。放气系统可以调节气流的冲角变化趋势，使冲 角都变化到接近各自的设计值，可消除前几级 喘振和 后几级堵塞的危险。寸于首先第一级出现喘振的压气机比较有效。7-a馬首玫乞農图226多级武压*机上的防敖代闵应用：运输用的燃气轮机（航空、舰船、机车）放气防喘的特点优点：结构简单，压比低于10对效果好。缺点：(1) 将有10%25%的压缩气体被排放掉，不经济。为保持同一转速，放气时必须加大燃油量，则 涡轮前的气体温度升高约100K以上，需密切注意。42.炎转导片改变叶片的安装角，以改变压气机气流入口的冲角-a常只旋转一列或两列静叶，大多数将进口导流器做 成可旋转的可转导叶 优点：可降低压气机耗功，便于启动。缺点：结构和操作系统都比较复杂，重量增加。i>0克受/心图 224Mt在非设计工况下的工作3、分柚压毛机在非设计工况时，压气机前几级和后几级偏离设计点的程度，随压气机的设计压比的增高而变得严重。当压比小于45时，一般不会出现喘振；当压比提高到6以上时，必须采取放气或同时采用放气 和旋转导叶的方法来防喘；当压比在1012以上时，则采取分轴的方法来防喘。分轴就是将压宅机分成两个转子"甚至三个转 子 > 分别由相应的涡轮带动。分黏压毛机的特点优点:转子可莊非设计工况下自动调整转速，使进出口的流量都接近设计值，瓶少冲角的变化,&有除前几级喘振和后几级堵塞的危险。缺点：需要套轴、结构较复杂。八第三章燃气涡轮概述（功能、分类、基本结构等）； 轴流式燃气涡轮的工作原理;轮周功、轮周效率、速度比;多级涡轮;涡轮特性;燃气涡轮的冷却。43-0概述燃气涡轮又称燃气透平.透平膨胀机，是燃气轮机装置中向外输出机械功的部件O一、功能一将高温高压燃气中的热能转换为机械功一其中，约2/33/5的机械功用以带动压气机，其余 的机械功则作为燃气轮机的输出功率用以带动负荷。0二、分类、特点及应用类型特点应用径流式涡轮 （又称向心式）结构轻巧， 但流量小，效率较低。小型燃机装置轴流式涡轮流量大、功率大、效率高 但相对笨重大量应用主要介绍轴流式涡轮。三、与蒸汽轮机的比较相同点工作原理及结构形式是完令一样不同点工质进口压力级数蒸汽轮机水蒸气较咼（已高达24MPa以上）多（几十级）燃气轮机燃气较低(约 0530MPa)很少 （15 级）空气压缩比水蒸气困难得多四、基本构造简介教材P104-107涡轮主要是由一些静止 的静叶片和旋转的动半 组成的。图 31箭头表明冷却空气的分配和流向装有动叶的工作叶轮， 通过转动轴与压气机轴、 外界负荷相连接。1.涡轮的静叶又称喷嘴，其作用:使高温的燃气在静叶中膨胀加速，把燃气的热能转化为动能,然后推动转子旋转做功。具有单片静叶.静叶组和静叶环。通常把静叶直接固定在气缸上。在静叶后妥装一圈护环来形成动叶顶部的流道护环与汽缸壁之间有较大的空隙，这样气缸与高温燃气完 全隔绝，并通以冷却空气来降低气缸温度。4把高温燃气的能量转变为转子机械功的关键零件之一。2、涡轮的动叶_工作条件恶劣，是决定机组寿命的主要零件之一。被高温燃气包围;承受巨大离心力;承受气流动力;振动;腐蚀和侵蚀B4-18的枪倉叶多级涡轮的通流部分在膨胀过程中，毛体压力阵 低、密度不断减J小，则宅体 宕积逐级增丸；涡轮的通流部分应逐级护张, 即沿毛流流动的轴向方向上, 叶片的壽度是不断增加的。4二3航空涡轮喷气发动机I(b)输出轴功率的地血川燃,伦1U图1-1燃气轮肌铸图耗ia6ooo kK齟机纵（可用孑卡车电錯）J570X11303730qZ 1门是纓 i<_P=e.If*祸X聊古出(MTOGg-g) SdOOQPI03-1轴流式燃气涡轮的工作原理、涡轮级的概念一列静叶栅C或称喷嘴环丿和其后面的一列动叶栅 共同构成的轴流式涡轮的一个级。单级涡轮：整台涡轮只有一个“级" 多级涡轮：整台涡轮包含有几个“级”一般轴流式燃气涡轮采用多级。三个特征截面：0-0喷嘴进口；1-1喷嘴出口；22工作叶轮的出口。0二、工作原理高温气粘塑叫高速气流叶轮旋转 （热能）p/T/iJ （动能）p/T/iJ （机械功但cT涡轮中的能量转换过程主要在动叶栅中依靠气流的转向来实现。9E 音涡轮级中燃气参数的变化