燃气轮机原理

QD20燃机轮机机组

第 1章概述

1.1 燃气轮机简介

燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计的烟气转动装置，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装置是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。为了保证整个装置的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配置控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的 功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。

燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；二是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，

且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。

自 20 世纪60 年代首次引进6000kW 燃气轮机发电机组以来，我国已建成不少烧油气的燃气轮机及其联合循环发电机组。但由于我国一次能源以煤为主的消费结构，并受到规定的“发电设备只准烧煤”的前燃料政策的制约，目前我国燃气轮机在现有发电设备装机容量中，占有量很小，只有700 万kW 左右，且绝大部分为进口的。但发展速度很快，正在建设和计划的就超过800 万kW，正在建设的一批大型35 万kW 级燃用天然气的联合循环电站。随着天然气和液体燃料在一次能源中比例的上升和燃气轮机燃煤的技术成熟之后，燃气轮机在 我国发电设备中的比例将会愈来愈大。研究表明，由于燃气轮机在效率，环保和成本方面的优势，我国在电站基本负荷发电、老电站技术更新改造、洁净煤发电技术、石油与天然气的输运和高效利用以及舰船、机车交通动力等领域对燃气轮机都将有较大的需求。许多专家还强调燃气轮机在西部大开发中的重要性，国家构想实施的新世纪四大工程：西气东输，西电东送，青藏铁路，南水北调，前三个都与燃气轮机有关。总之，以燃气轮机为核心的总能系统也将成为我国跨世纪火电动力的主要发展方向，我国将是世界最大的燃气轮机潜在市场。

第2章燃气轮机热力循环

2.1热力循环的概念

热力循环是指热力系统经过一系列状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。热力循环分为正向循环及逆向循环。将热能转换为机械功的循环称为正向循环；将机械功转换为热的循环，称为逆向循环。通过工质的热力状态变化过程，可以将热能转化成机械能而做功，而要做出功一般必须通过工质的膨胀过程，但是任何一个热力膨胀过程都不可能一直进行下去，并连续不断地做出功。这是因为工质的状态将会变化到不适宜继续膨胀做功的情况，而且任何热力设备，其尺寸也都是有限的。例如，通过定温膨胀或绝热膨胀过程做功时，工质的压力将降低到不能做功的水平，而工质的容积V又将增大到设备尺寸不能允许的程度，典型的例子是封存于气缸内的一定质量的气体，当其膨胀做功时，压力将不断下降，容积不断增加，而这个膨胀过程可能由于压力降得太低以至于无法继续做功，或者由于受到气缸尺寸的限制使得容积不能无限制地增大。因此，为使连续做功成为可能，工质在膨胀后还必须经历某种压缩过程，使它回复到原来状态，以便

重新进行膨胀做功的过程。这种使工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的所有热力过程的组合就叫做一个循环。在状态参数的平面坐标图如压容图或温熵图上，循环的全部过程必定构成一条封闭曲线，其起点和终点重合（见图2-1）。整个循环可以看作一个闭合过程，所以也称循环过程，简称循环。工质在完成一个循环之后，就可以重复进行下一个循环，如此周而复始，就能连续不断地把热能转化为机械能。

循环可以沿着两个方向进行，即上述的正向循环和逆向循环，本章侧重讨论正向循环，也称热力循环。汽轮机、燃气轮机等热机都是按正向循环工作的。循环的全部过程可以在一个气缸内进行，如柴油机循环（又称狄塞尔循环）；也可以分别在几个部件内进行，如燃气轮机循环（布雷顿循环）。各种热动力设备采用的循环各不相同，各具特点，但他们的基本特征是相同的。现以闭口系统中1kg工质的正向循环为例，说明正向循环的性质。

图2-1

图2-1在p-v图上示出了该循环，这个循环是一个抽象的、任意确定的正向循环。正向循环在状态参数坐标图上是按顺时针方向进行的。压容图上的循环过程，以循环的左、右两个端点(即比体积v最小的点1和最大的点2)为分界，把该循环分成上、下两段。在上边一段，从1-a-2的过程为膨胀过程，该过程的膨胀功以面积1-a-2-3-4-1表示。为了能使工质继续做功，必须将工质沿另一过程从2压缩回到1。显然，为了使工质在一个循环中能够对外界有净功输出，该压缩过程必须沿着一条较低的过程线，如图中2-b-1曲线所示，将工质从2压缩到1点，该过程消耗外功，消耗功的绝对值以面积2-b-1-4-3-2表示，其代数值为负值。这样，从1-a-2-b-1就完成了一个循环。单位工质完成一个循环对外作出的净功以w表示。显然，在图形上，表示该净功的面积为面积1-a-2-3-4-1减去面积2-b-1-4-3-2，这正好就是封闭的循环过程曲线1-a-2-b-1所包围的面积。为了使工质在完成一个循环之后能够对外作出正的净功，循环中膨胀过程线的位置必须高于压缩过程线，以使膨胀功在数值上大于压缩功，如何做到这一点呢?参看图2-1左图，我们任取一个比体积v，过该点作横轴的垂线与膨胀过程线交于点5，与压缩过程线交于点6。为了使膨胀过程线在压缩过程线上方，

必须有p5>p6，既然v是相同的，因此必然有T5>T6，其余各点情况都是相同的，因此，膨胀过程线上各点的温度都高于相同比体积时压缩过程线上相应点的温度(两端点1，2除外)。怎样做到这一点呢?我们可以使工质在膨胀过程中(或在膨胀开始前)与高温热源接触，并从中吸入热量，以保证膨胀过程中工质有较高的温度水平；而在压缩过程开始之前先将工质冷却，或在压缩过程中使工质与一冷源即低温热源相接触并对其放热，这样就可保证压缩过程中工质有较低的温度，从而保证压缩过程线位于膨胀过程线下方，使循环净功为正值。燃气轮机就是一个正向循环的例子：从高温热源吸热，输出机械功，并且要向低温热源放出热量。与正向循环比较可知，逆向循环沿逆时针方向进行，其压缩过程线位于膨胀过程线上方，因此压缩功大于膨胀功，为了实现这一循环，必须从外界向机器输入机械功。电冰箱中，由外界供给机械能(由电能转换而来)，使冰箱中的热量排向温度较高的大气。空调机也是按逆向循环工作的。许多空调机同时又能供暖。用于空调制冷时，外界输入机械功，将室内热量排至温度较高的室外；用于供暖时，则从温度较低的室外吸收热量，连同机械功转化而来的热量供给室内，这就是所谓热泵。

2.2 燃气轮机循环的四个热力过程与工作原理

通常，在可逆的理想情况下，燃气轮机是由四个热力过程组成的正向循环来实现把热能转化为机械功的动力机械，它们是：

（1）理想绝热压缩过程

对于燃气轮机循环，压缩过程是在压气机中完成，过程中工质状态参数将按绝热过程的规律（pvk=常数）进行变化：压力不断上升，比容逐渐减小，温度伴随增高。由于工质流量相对大、对外界的散热很小，通常认为与外界没有热量交换，因而是绝热过程，即工质与外界没有热交换，工质状态变化是靠部分透平膨胀功驱动压气机来实现的。另外，在理想的可逆情况下，压缩过程中工质的熵值为常数不变，因此理想绝热压缩过程又称为等熵压缩过程；而实际的绝热压缩过程，由于存在的摩擦涡流等因素的影响，将使工质内能增加（温度升高更多一些），等价于从外部加入同样数量的热量，过程是不可逆的，熵总是增加的。

（2）等压燃烧过程

燃气轮机循环的加热过程是在燃烧室中完成的，从压气机出来的高压气体吸收喷入燃烧室的燃料燃烧释放的热量，燃烧过程的结果是使工质吸收了外界加入的热量Q1，而没有与外界发生机械功的交换。对于加热过程，工质状态参数将按定压过程的规律（v/T=常数）进行变化：压力恒定不变（p=常数），比容（比体积）不断增加，温度逐渐上升，熵值也相应增加。

（3）理想绝热膨胀过程

燃气轮机循环的膨胀做功过程是在透平中完成，过程中工质状态参数也将按绝热过程的规律（pvk=常数）进行变化，只不过变化的趋势与压缩过程正相反：压力不断下降，比容逐渐增大，温度伴随降低。通常也认为与外界没有热量交换，因而也是绝热过程，即工质与外界没有热交换，借助工质状态变化来实现膨胀做功。同样，在理想的可逆情况下，膨胀过程中工质的熵值为常数不变，因此理想绝热膨胀过程又称为等熵膨胀过程；而实际的绝热膨胀过程，由于存在的摩擦涡流等因素的影响，过程是不可逆的，熵总是增加的。

（4）等压放热过程

燃气轮机循环的是向大气环境排气放热来完成的，由于环境相对与循环系统体系来说，可认为是“无限大”，其压力为恒定不变，并与外界没有机械功传递。这样，对于放热过程，工质状态参数也将按如下变化：压力恒定不变（p=常数），比容（比体积）不断减小，温度逐渐下降。

第 3 章 QD20燃气轮机主机及主要部件

3.1 主机概述

燃气轮机主机（发动机）是把热能转换为机械功的组件，通常包括压气机、燃烧室和透平等三大部件。透平是利用工质的膨胀产生机械动力的功能部件；压气机是利用机械动力使工质的压力增加并伴有温度升高的功能部件；燃烧室是使燃料（热源）与工质发生反应，以提高工质温度的功能部件。在燃气轮机主机中把这三大部件有机整合，以实现预定的热功转换功能。本章介绍燃气轮机主机三大部件的概况，重点是论述压气机、燃烧室和透平的基本工作原理。另外，还简要介绍燃气轮机主机的总体结构。

3.2压气机

3.2.1概 述

QD20燃气轮机的压气机，为单转子十级轴流式亚音压气机(图4一1)，由转子和静子两部分组成。

压气机的气流通道呈收敛形。第一、二级通道外壁锥角为2°52′至2°19′， 其余各级为等外径；通道内壁直径从第一级至第八级逐渐增大，第十级与第九级则相等。在压气机进口处附件传动机匣的内腔，安装了具有收敛叶栅通道的进气导向器，将气流顺旋转一个角度。从而降低了气流相对于第一级工作叶片的速度，并使流畅均匀。

QD20型燃气轮机以额定状态工作时，压气机的增压比为7．45～

7．77。为使燃气轮机在起动和加速时工作稳定，在第五级和第八级各装两个放气活门。

3.2.2工作原理

压气机的作用是将外界空气吸入并压缩到一定压力(同时也提高了温度)，形成连续的由前向后的空气流动。同时，提高进入燃烧室的空气压力就能实现在较小的燃气轮机尺寸的情况下，获得较大的功率和较低的单位燃油消耗量。

3.2.2.1级的压缩原理

压气机的每一个级均由转动的工作轮和位于其后的静止的整流器组成。工作轮叶片之间及整流器叶片之间的气流通道都是扩散形的。 当气流以绝对速度C1流向工作轮时，由于后者以切线速度u旋转，因此，气体对工作轮的相对进气速度为W1。由于工作轮带着通过叶栅内的气体一起转动，因此，气体也有相同的切向牵连速度u，这样，空气流出工作轮时的绝对速度C2将等于相对速度W2和切向速度u的向量和(图4—2)。

图4-2 工作轮进、出口空气相对 图4-3 整流器

叶片进、出口

速度与绝对速度的变化 空气速度的变化

当气流通过工作轮时，工作叶片犹如螺旋桨桨叶一样对空气做功，但由于工作叶片通道的扩压作用，将叶片对气体所做功的一部分转变为压力能，这体现在气流的出口相对速度W2小于进口相对速度W1，出口静压P2大于进口静压P1；而叶片对气体所做功的另一部分则提高了气体的动能，使出口绝对速度C2大于进口绝对速度C1。

气流流出工作轮后以绝对速度C2 (图4—3)流入整流器，由于整流器叶栅通道也是扩散形的，因而气流的动能进一步转变为压力能，结果使绝对速度C2减小至C3，静压由P2升至P3。并且使C3的大小

和方向大致等于工作轮进口的绝对速度C1。气流在一个级内的参数变化如图4-4。

图4-4 压气机级内气流参数变化

经过压气机一个级的压缩，空气压力便从P1提高到P3，经多级压缩后，空气压力便逐级提高到规定值。

3.2.2.2进气导向器工作原理

当气流相对速度大于O.9a向流入工作轮(如图4—5中之左右(a为当地音速)时，亚音压C0)，这时工作轮以切线速度u气机叶片上阻力急剧增加，从而作旋转运动，工作轮进口空气相使压气机效率剧烈降低，而第一对气流速度较大。

级进口处气温最低，音速最小，

矛盾最突出，因此，应该使第一

级工作轮进口气流相对速度限制

在0.9a以下(叶尖处最大)，这是

靠进气导向器来实现的。

不装进气导向器时，气流自附

件传动机匣内的进气道以大约轴

图4-5 进气导向器作用（预

旋和不预旋的相对速

度比较）

在压气机的进口处安装正预旋进气导向器后，它使流向第一级工作轮的气流，预先沿工作轮旋转方向扭转一个角度至C1方向，从而使进入第一级工作轮的气流相对速度W1具有较小的数值(W1

3.3 燃烧室

3.3.1 概 述

燃烧室位于压气机与涡轮之间，它的用途是使燃料与压气机来的高压空气混合燃烧，提高空气所具有的内能，并保证涡轮进口处燃气的给定温度。燃烧室承受本身产生的力及燃气轮机转子工作时产生的力和力矩，并将这些力和力矩通过燃气轮机辅助安装节传递到台架安装座上。QD20燃气轮机燃烧室属混合式一类，火焰筒前部属于联管形式，而后部是环形的结构，因此在主燃区内的燃烧过程具有联管的特点，而掺合区内掺合过程则具有环形的特点。

QD20燃气轮机燃烧室具有燃烧温度均匀、压力损失小、燃烧效率高、尺寸小、重量轻、寿命长等优点。其缺点是设计试验量较大，加工比较困难，装拆不太方便。

燃烧室由燃烧室壳体、火焰筒、点火器、喷嘴等部件及一些小零件组成(5-2)

图5-2 燃烧室

1.燃烧室壳体；2.燃烧总管；3.燃油工作喷嘴；4.固定销；

5.点火器；6.防火隔板；7.火焰筒；8.后外套；9.后外套；

10.导向套；11.滚子轴承喷油环；12.滚子轴承座；13.外、中、内封气圈；14.球轴承喷油环；15.球轴承座；16.滑油进油管。

3.3.2 燃烧室工作过程

燃烧室是将燃料与高压空气混合，点火燃烧，使燃料的化学能转化为热能的一种组件。

气流在燃烧室内的流动情况如图5--3所示。高压空气从压气机流出后即进入燃烧室，为降低气流速度以利于燃烧，在火焰筒前有一扩压段(图5—3截面Ⅰ一Ⅱ间)，气流通过扩压段后，流速降低到约为40～45米／秒。

图5-3 燃烧室工作过程

由约占进入燃烧室总空气量的30％的空气组成一股气流，它们自稳定器头部与稳定器间、正面环与第一内、外环上的大孔及正面环前的各排气膜冷却孔进入火焰筒，这股气流与从喷嘴喷出的燃料混合，进行燃烧。流经稳定器的气流因受稳定器阻挡而在稳定器后产生低压，形成回流区，气流的回流使燃料气在火焰筒内的停留时间增长，

保证燃料气能更好混合燃烧。当点火器内的电嘴跳火，点燃由起动喷嘴喷出的燃料后，火焰传入火焰筒，将新鲜混合气点燃，点燃后的燃气大部分流入掺合段，小部分进入回流区，继续点燃新鲜混合气。在图5—3的截面Ⅲ处，燃料基本燃烧完毕，此处燃气中心部分温度高过2200K左右。为了降低燃气温度以适应涡轮叶片的强度许可，由约占进入燃烧室总空气量70%的空气组成二股气流，其中的67％从火焰筒第三内、外环上的两排掺合孔和正面环后的各排气膜冷却孔进入火焰筒，在图5—3截面Ⅲ一Ⅳ间与燃气掺合，降低燃气温度，并对未燃完的燃料进行补充燃烧。同时，从气膜冷却孔进入的气流还沿火焰筒壁形成一道气膜，将燃气与火焰筒壁隔开，以保护火焰筒壁。在二股气流中约有3％的空气不进入火焰筒，它们被用于冷却涡轮组件和涡轮滚子轴承的空气封严。

3.4 涡轮

3.4.1 概 述

QD20燃气轮机涡轮是三级轴向反应式涡轮，整个转子悬臂地支承在滚子轴承上。

涡轮所发出的功约有66％供带动压气机，其余34％供给传动附件和输出轴驱动的负载。

涡轮部件分转子和静子两大部分。转子包括三个涡轮盘及相应安装在其轮缘榫槽内的工作叶片、一根涡轮轴和十根长、短拉紧螺栓等零、部件；静子包括一个涡轮机匣、高、中、低压三级导向叶片和相应的三级内机匣等零、部件。它们在结构上与其他几种同类零件比较，

有以下特点：

1) 采用大量优质耐高温材料，保证了零件的长期工作可靠。

2) 一对工作叶片共同装在一个榫槽内，使得有较合适的叶栅稠度，提高了涡轮效率，同时增加了叶片工作时对振动阻尼的作用。

3) 采用大齿枞树形榫头和榫槽，这种配合使各齿受力易于均匀，提高了叶片与轮盘齿根抗疲劳的能力。

4) 采用带锥面配合的拉紧螺栓连接和紧固三级涡轮盘和轴，并传递扭矩。这种结构较易保证盘、轴的同轴度，但加工与修理都较困难。

5) 导向叶片均用挂钩挂在涡轮机匣上，装拆和修理都较方便，但导向叶片与机匣的加工工艺较为复杂。

3.4.2 涡轮工作过程

涡轮的作用是将经压气机压缩和燃烧室加温的燃气流的热能，转变为带动压气机、附件传动及输出轴输出功率。

涡轮按能量转换过程的不同分为冲击式和反应式两种。在冲击式涡轮中，高压高温燃气在导向器内几乎完全膨胀，速度大大提高。提高了速度的气流从导向器流出冲击工作轮旋转，产生机械功。在工作轮内，气流相对速度只改变方向，大小不变；而在反应式涡轮中，燃气在导向器内只进行一定程度的膨胀，气流的热能部分地转变为动能，压力、温度降低，速度增大，因而当气流从导向器流入工作轮时，一方面借冲击力，另一方面借气流在工作轮内继续膨胀，相对速度增大而产生的反作用力同时推动工作轮产生机械功。气流的相对速度在

工作轮内方向和大小都有变化。一般来说，冲击式涡轮与反应式涡轮相比，效率较低，因而航空燃气涡轮发动机都用反应式涡轮。

对于WJ6Gl来说，从燃烧室流出的速度为C1、压力为P1和温度为T1 (图6～2)的燃气经过导向器的收敛形通道膨胀后，速度由C1增至C2、温度和压力分别降至T2和P2。

导向器虽不做功，但因有摩擦和散热损失而使燃气具有的总能量略有减少。

图6-2 涡轮工作原理图

气流沿导向器叶片所构成的通道方向，进入具有切线速度U的涡轮工作叶片组成的收敛形通道后，继续膨胀，到流出工作轮时，压力从P2降到P3，同时气流相对于工作叶片的速度W1提高到W2，方向也有改变，但绝对速度C2却因做功而降为C3，温度也由T2降至T3。

气流从前一级工作轮流出而进入后一级导向器，又重复上述作功过程。

因为气流逐级膨胀，而又要保证气流的绝对速度沿气流通道变化不大，以减少损失，因之气流通道沿出口方向缓和地扩大。

第 4 章 燃气轮机发电主要的辅助系统

燃气轮机发电装置除需要燃气轮机外，还需要一些必不可少的辅助系统来完成整个发电过程，下面就主要的辅助系统注意简要介绍。

4.1 进气系统

燃气轮机是以空气为工质的热机，所以空气的状况，即所含有害杂质的情况，对燃气轮机的安全可靠工作有很大的影响。空气的主要成分是氧气和氮气，同时还含有各种杂质如二氧化碳、水分、粉尘、烟雾等。空气中的杂质颗粒对燃气轮机的运行通常有以下几方面的危害:

①由于燃气轮机的压气机和涡轮是高速旋转部件，当带有灰尘的空气进入燃气轮机后会擦伤或损坏压气机及涡轮上的叶片；

②当空气中的灰尘附着在压气机叶片上形成污垢，会使效率、压比、流量等均降低。同时，大气中的灰尘也会污染其它辅助设备，造成堵塞管路、污染油质等现象；

因此，在空气进入燃气轮机前需要进行滤清处理，除去其中有害的元素及杂质颗粒。

现在均采用过滤的方式进行处理。

4.2排气系统

燃机做完功的高温尾气需排出，这就要有排气系统。简单循环燃

机燃机排气直接通过烟囱排出，需要余热回收的尾气通过余热锅炉回收余热后低温尾气通过烟囱排出。

4.3 启动系统

燃机-发电机轴系由静止状态到正常运转状态的过渡需要借助外部动力来完成整个启动过程，这就需要启动系统。

本系统以励磁机（直流电机）作为机组起动的动力源。当机组起动时，励磁机作为他励式电动机使用；当机组达到自持转速时，励磁机又将作为他励式发电机使用。

本系统由起动柜、励磁机及电缆组成。启动整流柜作为起动用电源，能在起动过程中，输出给励磁机电枢绕组的直流电压按预定曲线自动增至最大，实现了起动过程中电源的自动控制。

4.4 燃料系统

4.5 润滑油系统

润滑油系统是任何一台燃气轮机必备的一个重要的辅助系统。它的作用是：在机组启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备，供应数量充足的、温度和压力合适的干净的润滑油，以确保机组安全可靠地运行，防止发生轴承烧毁，转子轴颈过热弯曲等事故。此外，部份润滑油可能从系统分流出来，成为液压油系统的油源，或经过滤后作为控制油系统的用油。

QD20燃气轮机发电机组的润滑系统分为两个部分，一个是燃机润滑系统，一个是发电机润滑系统，下面分别作以介绍。

4.5.1 燃机润滑系统

燃气轮机需要润滑和用滑油作工作介质的部位有:减速器、附件传动装置、转子上的各个轴承等。

燃气轮机本体已安装有主滑油泵、辅助滑油泵、中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵等，此外还带有油雾分离器、双油滤、调压活门、空气分离器及连接管路等构成完整的润滑循环，滑油消耗的补充、滑油冷却将依托于外部设备。

燃气轮机的外部供油系统由滑油箱、滑油散热器、过滤器、及连接管路等组成。它们为燃气轮机提供符合要求的温度、压力、流量并经过过滤的滑油。

4.5.2 发电机润滑系统

发电机需要润滑的部分是2个滑动轴承，向轴承提供滑油的方式有两种，一是通过外部润滑系统注油，二是轴径带有甩油环自动甩油。

发电机滑油系统向发电机2个轴承提供滑油。在机组正常运行时，通过主滑油泵、溢流阀、油冷却器、双联过滤器及管路等组成的通道向轴承供油。同时，因为每个轴承座油池都有存油，当发电机转子轴径上的甩油环随机旋转时，会将轴承座油池里的滑油带入轴瓦，形成内循环润滑。

滑油系统另设顶轴油泵供油。在机组起动时，顶轴油泵先起动工作，油箱滑油经过滤器、溢流阀及管路分别向发电机2个轴承提供顶轴滑油，使转子轴颈轻微抬起，使轴瓦底部充有少量滑油，用来防止轴承初始转动的干摩擦。当发电机达到一定转速顶轴油泵退出工作。

当机组运行中发生意外故障如主滑油泵不能正常工作或外交流电源断电情况下，控制系统自动起动直流应急泵向发电机2个轴承供滑油，保证机组在停机过程中的轴瓦的润滑，直至停机结束。

在滑油箱上装有电加热器及液位计、温度表、隔爆铂电阻；在滑油母管上安装有压力变送器、压力表、温度表、隔爆铂电阻；在回油管上安装有温度表，压力表；其中压力变送器、隔爆铂电阻直接引至控制中心。上述这些主要元器件构成一套完整的压力、温度监控系统。该系统能确保机组在任何状态下安全可靠的润滑。

除以上的系统外，还有电器部分、专用的控制系统等，在此不一一表述。

第 5 章 QD20燃气轮机发电调节特性

燃气轮机按照一个预先给定的状态，即设计状态进行的。为了使燃气轮机在各种条件都能处于尽可能有利的状态下工作，常常规定某些参数变化的规律来调节燃气轮机的工作过程，这些参数叫做被调参数。被调节参数的变化规律叫做调节规律。调节规律是由某些调节附件通过感受大气参数或燃气轮机参数，来控制燃气轮机的被调参数而实现的。在给定的调节规律下，燃气轮机功率和耗燃料率随供燃料量、大气条件、工作状况变化的关系叫做燃气轮机的特性。不同的调节规律有不同的特性。

以烧油为燃料来说明其特性：

一、节流特性

QD20燃气轮机的节流特性是指在一定的大气条件下，燃气轮机的

转速不变的情况下，其功率和耗油率等与供油量的变化关系。为了满足工作中要求不同的功率，QD20燃气轮机制定了若干个功率等级即不同的状态。这些状态都是节流特性上的点。改变各个状态是靠改变供油量来获得的。

由于转速不变，QD20燃气轮机的节流特性是以燃油消耗量为横坐标。图5—1 是燃气轮机在标准大气压条件下工作时的节流特性。从图可见，输出轴功率和涡轮前燃气温度都随供油量的加大而增加，而燃油消耗率是下降的。

二、温度—压力特性

QD20燃气轮机在工作时，随大气温度和压力的变化，燃油调节器也自行调节供油量。其功率随大气压力和温度的变化规律见图5—2。

N-功率 G-燃料消耗量 T4*-涡轮后温度 Cr—燃料消耗率

图5-1 QD20燃机轮机 节流特性图

PH-大气压 tH-温度最大状态-PH1=0.101MPa 额定状态-PH2=0.088MPa

图5-2 QD20燃机轮机温度压力图