燃气轮机热效率(燃气轮机)

海潮机械 2023-01-26 21:21 编辑:admin 115阅读

1. 燃气轮机

1千瓦.时=3600000焦耳。

1立方天然气高热值约36MJ=36000000焦耳即10千瓦.时=1立方/小时1000千瓦.时=100立方/小时天然气的热值按照标准热值8600大卡计算,16万千瓦的出力,每小时大约需要消耗天然气1.6万立米,考虑到设备效率和天然气的实际热值等因素,天然气的实际耗量还会高于这个数值。

2. 燃气轮机技术

英国是舰用燃气轮机最强的国家,也是燃气轮机发展历史最悠久的国家,目前世界最大功率燃气轮机,是英国著名的罗尔斯罗伊斯公司制造的MT30燃气轮机,MT30燃气轮机的功率达到了36兆瓦(大约5万马力),最大功率为40MW,这是目前世界上功率最大的船用燃气轮机。

相比之下,排名第二的,是目前应用最广泛,产量最大的,是美国LM2500舰用燃气轮机。美国燃气轮机主要得益于航空发动机技术先进,其可靠性和使用寿命都非常出色。LM2500输出功率达到了18.7兆瓦(大约2.55万马力)。

排名第三的是中国的GT25000燃气轮机,是乌克兰UGT-25000燃气轮机的国产化版本,功率提升到30兆瓦(大约4万马力)。综合性能与英国MT30和美国LM2500+G4相比丝毫不落下风,未来装备数量也非常可观。

有传闻最新的QC280燃气轮机的额定功率继续增大,很可能超过35兆瓦,热效率接近40%,可以比肩英国MT30。如果这是真的,那将意味着我国燃气轮机后来居上,追平了世界最高水平。

3. 燃气轮机发电机组

   1兆瓦·时(MW·h)=3600,000,000焦耳(J)=3600兆焦耳(MJ),这个是天然气的能量计量用的单位.

1立方米(标况体积下)天然气一般的高热值约40MJ。(西气东输的天然气来自新疆塔里木气田,天然气组分为甲烷96.266%,乙烷1.77%,丙烷0.3%,异丁烷0.062%,正丁烷0.075%,戊烷0.125%,氮气1.442%,每立方天然气的高热值为40.27MJ,低热值为36.36MJ。)

所以1兆瓦·时(MW·h)大约是90立方米的天然气。

兆瓦电量即1000kWh,俗称一千度电。按常规天然气燃气轮机发电机组(不含燃气—蒸汽循环热电联供机组)的发电情况来算,根据机组容量大小,一立方米天然气可发3.0—3.6度电,故1兆瓦电量需要消耗天然气280—330立方米。

4. 燃气轮机和柴油机区别

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。

从原理上说舰船上用的燃气轮机和航空发动机的工作原理是一样的。但由于舰船一般有载重量大和总体强度高的特点所以安装在舰船上的燃气轮机一般有体积大推力高效率相对航空发动机较低。除体积和推力上的区别外航空发动机还有超高强度和超高精密度的特点。

而柴油发动机的特点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与燃气轮机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比煤油大,不易蒸发,而其自燃温度却较煤油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与燃气轮机不同。不同之处主要是,柴油发动机气缸中的混合气是压燃的,而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点时,温度可达500-700℃,压力可达40—50个大气压。

另外补充一点 柴油机用的是活塞式气缸,而燃气轮机用的是压气机(外形像一排风扇,由静子叶片和转子叶片组成)。

5. 燃气轮机车

内燃机车采用电传动代替原始的机械传动,主要有以下三点原因:

1、方便起步 。火车牵引负荷非常之大,尤其是在列车起步时。如果采用像汽车一样的机械传动,使用离合器渐渐增大摩擦力的方式逐渐增大扭矩,显然是不合适的,这样,离合器片用不了几次就烧了。而内燃机车采用电力传动,是利用发动机发出3相交流电,在经整流器输出直流电,供给行走部上的驱动电机驱动车轮旋转。驱动电机一般采用的是直流串励电机,这种电动机的性质较软,外阻力越大,旋转越慢,输出扭矩就越大,这样正好适应列车的起步特点。我们在坐火车时,觉得火车起步往往都是不知不觉的,就是这个原因。

2、适合牵引。 我们知道,同样都是内燃机,柴油机比汽油机的性质要“硬”所以,柴油机都要装有可以自动调节供油量的“调速器”才能保证不会因为阻力的变化而熄火。但即便是这样,当阻力增大时,尽管增加了供油量,增加的只是柴油机的功率,但是,输出扭矩并没有明显的增加,为了保证不熄火,驾驶员必须及时“减挡”。而火车不能使用离合器,自然也就不能使用变速器了,否则,变速齿轮很容易损坏。而正如上所说,直流串励电机的性质软,外阻力越大,旋转越慢,输出扭矩就越大,这样,也就同样适用于机车的牵引。

3、适合传动 。火车的轮子是装在可以旋转的转向架上的,如果采用机械传动,试想,势必会造成转向架总是向一侧偏转,影响火车的安全。

6. 燃气轮机和蒸汽轮机的区别

军舰一般都是使用燃气轮机,而商船则是柴油机。

商船更考虑经济性,柴油机维护成本低,油钱也低,燃气轮机性能强,但维护成本高,军舰的价格不是首要考虑因素,所以军舰敢用。

一般来说,军舰的动力系统主要有三种,分别是蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机。蒸汽轮机缺点很明显,启动时间太漫长,要达到最大功率需要数小时。柴油机在运行过程中会产生大量机械振动噪音,在战场上极易被敌方声纳探测到。而燃气轮机集各种优点于一身,不仅启动时间快、噪音低,而且功率大,是现代化军舰不可或缺的一款设备。

但燃气轮机工艺难度大,连军工实力强大的俄罗斯,都无法独立研制建造。目前,世界上仅美国、英国、中国、乌克兰这4个国家能够独立制造。美国的燃气轮机是通用电气制造的LM-2500系列,英国是罗尔斯·罗伊斯公司的MT-30系列,乌克兰的则是曙光机器设计科研生产联合体研制的UGT-25000。我国的燃气轮机为QC-280,与乌克兰的UGT-25000有着很深的渊源。在上世纪90年代,我国从乌克兰引进了10台UGT-25000,经过改进后研制出了QC-280。经过国产化后,两者在细节方面又存在着不同之处。

UGT-25000存在体积大、噪音大、维护性差等缺点,我国在改进的过程中,借鉴了80年代时从美国引进的LM-2500丰富的使用维护经验,对其简易的罩体进行了改进,降低了主机向外辐射的热量和噪音。此外,我国将UGT-25000的排气管和机体安装到同一底座上,解决了不同基座共振导致的排气管橡胶老化问题,优化了可维护性和机舱工作环境。目前,改进后的QC-280已经完全国产化,能够在不依赖国外零件的情况下实现自主生产。

我国万吨级055大驱装备的正是国产QC-280。与052D柴燃混合的动力系统不同的是,055采用的燃燃联合,也就是装备了4台QC-280。其总输出功率超11兆瓦,马力达15万马以上,意味着1.2万吨的055大驱最高可以飙出34.5节的航速。如果采用18节的经济航速,055大驱最大航程可超过6000海里,具备执行远洋作战的能力。从全球来看,性能能与055抗衡的仅美军的伯克级与采用燃电混合推进系统的日本摩耶级。

我国在将UGT-25000国产化后,并没有止步不前,而是加紧研制50兆瓦的重型燃气轮机。目前,该款燃气轮机已经完成了点火试验,预计将在不久后问世。凭借着科研人员的不断努力,我国燃气轮机的总体水平已经达到了一个新高度。