燃气轮机的工作原理及发展探究

摘要：燃气轮机主要运作原理是利用不断流动的燃气.促进叶轮进行不间断的转动，实现燃料能量的无力转换，把热情转换为机械动能。保證运作的物质一定是燃气，水蒸气无法替代，所以，运作过程不需要应用到锅炉等大型设备，除此之外，与以煤为燃烧材料的蒸汽机进行比较，燃气轮机自身无可比拟的优势，主要表现在灵活性高、体积小便于放置，产生的污染极低、运作效率高。基于此，本文重点介绍其工作理论以及技术发展趋势，希望带给读者一些帮助。

关键词：燃气轮机；工作原理；发展

引言

燃气轮机的推广应用是国家发展战略能源的需要，在能源发展领域属于较为先进的产品，不断优化和提升燃气轮机发展技术，可以有效节约能源，实现可持续发展，有助于我国综合国力和国际竞争力的提升，因此，深入探讨其工作原理是非常有必要的一项工作。

一、燃气轮机的概念及工作原理

想要充分了解燃气轮机，就要研究其使用细节和类型，以承担负荷的情况可以分成轻、重两类。现阶段，在工业领域所用到的发电机组和燃气驱动装置都属于重型燃气轮机；而应用到航空航天领域的一般以轻型为主。从使用结构上看，一般可以分为单轴、双轴和多轴；单轴燃气轮机因为运作方式和转速变化会对压气机的转速产生直接影响，使得内部存在的空气处于实时变化状态，如果其中的操作没有把控到位，很容易发生压气机喘振故障，因此，为了有效避免负载规律影响压气机的转速，人们开有效分离压气机与负载，从而研制出双轴和多轴燃气轮机。因此，在实际的工作中，我们应该针对现场的实际情况，进行综合分析比对，选择最合适的系统结构，当系统负载变化处于稳定状态，使用单轴燃气轮机无疑是最好的选择，例如大型火电厂所应用到的燃气发电机；当系统负荷波动范围较广，就要分析具体情况，从双轴和多轴燃气轮机中选择更为适合的。

燃气轮机的主要工作原理就是利用压缩机大量吸收空气，然后进行有效压缩，把处理好的空气输送到燃烧室，与燃料充分接触，发生燃烧，从而形成温度较高的燃气，紧接着融汇到燃气涡轮中进行膨胀做工，带动涡轮叶轮进行高速转动，受到高温的推动作用，燃气的做工效率得到明显提升，不断把内部热能转化为机械能。我们都知道，燃气轮机运作的主要工质都来源于大气层，完成循环之后，又回到大气层中去，此类属于开式循环，当然还有一类工质运用之后留在封闭系统中，我们称之为闭式循环，燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。

当然，在实际的工作中不能忽视燃气初温和压缩机之间存在的压缩比例，要运用科学的手法提升燃气初温和压缩比，保证燃烧效率。

在发展中小系列燃气轮机方面，通过消化吸收引进技术，建设完善中小型驱动用燃机研发制造、工艺体系和售后服务平台。提升驱动用燃机材料设计研发、零部件制造、整机总装试验能力，实现中小型驱动燃机的批量制造。发展功率1MW以下等级微型燃机，突破微型燃机设计、试验、制造和系统集成等关键技术，建设完善微型燃机制造体系。要培育自主燃机运行维护服务体系，掌握完整的燃机检修、服务核心技术和能力，制定燃机检修维护管理标准，形成具有自主知识产权的图纸和规范。依托国内燃机研发、制造和运维单位，发展专业燃气轮机运维服务，开展逆向工程，结合自主技术和已有产业体系，开展技术攻关和转化，掌握国内主要机型热通道部件的设计原理，形成具有自主知识产权的图纸和规范，加强燃机热部件修理、燃机现场检修。

二、燃气轮机技术发展趋势

了解了燃气轮机的工作原理和相关概念性理论，那么，在未来的发展过程中，需要做好：（1）通过不断增加其内部温度和压力，保证使机组的工作效率和综合使用性能得到大幅度提升；（2）满足燃料燃烧过程中多样化的发展要求；（3）完善热力循环系统，优化系统使用功能，保证设备整体l生能。

重型燃气轮机的发展方向应该不断接近高参数、综合性能强、低污染的情况发展。不断引用先进的施工工艺和新型燃烧材料，有专家做过预测，如果运通高端发展技术，那么截至到2020年温度最高可以到达1700℃，联合循环效率能够达到65%以上。

运用先进的气动设计技术，从设计源头上增强高压气机与透平部件综合运作性能。我们应该把发展眼光重点放在对于涡机方面的控制上，通过科学合理的设计和先进的施工技术，不断降低运作过程产生的能耗。例如有效运用压气机多级可调叶片技术，不断提升压气机工作效率；再比如利用运用压气机附面层抽吸技术和控制流动性的相关技术，可以使得压气机处于安全稳定的运作状态。

不断强化燃料的适应能力，有效缓解NOx等污染物的排放数量。因此，就需要不断推广和使用耗能低、效率高的稳定型燃烧技术。就现阶段发展来看，许多国家的燃气轮机制造厂家都开始在一系列高端技术方面投入大量的资源进行研制，目前在市场上投入的燃气轮机产品中，就已经运用了干式低污染（DLN）燃烧室技术，有效降低各种问题的产生。

不断优化机械整体使用性能。最有发展空间的就是利用新型热力循环和新工质，获得更高效率的燃气轮机发电机组。要知道，任何一项有意义的科研进展，都将带来革命性的胜利，实现燃气轮机整体使用性能的腾飞。

三、结束语

总而言之，燃气轮机之所以受到广泛的欢迎和使用，是由于自身具备优良的使用性能，可以在没有外界电源系统的帮助下正常运转，在特殊时期还能带电网运转，保证电力系统使用的安全性。伴随着社会科技的高速发展和工业领域的进步，对于燃气轮机的要求也在明显提升，相信通过对上文的分析研究，以后燃气轮机在工业领域的应用也会更加广泛，早日实现工业自动化发展目标。

（作者单位：江苏新扬子造船有限公司）

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