微型燃气轮机发电技术进展

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动

电

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3 9

微型燃气轮机发电技术进展袁( .庆通信学院,庆 1重重

春何国库,10 3 ) 0 0 9

40 3; . 0 0 5 2总参第六十一研究所,京北

摘

要:简要介绍国外微型燃气轮机发电机组的基本结构,能指标和技术进展,比分析了性对

微型燃气轮机发电机组技术特点,出了相应的发展建议 .提关键词:型燃气轮机;术进展微技

中图分类号: TK4 9 7

文献标识码: A

文章编号:0 34 5 ( 0 2 0—0 90 1 0—2 0 2 0 ) 40 3—2

微型燃气轮机发电机组由微型燃气轮机,电发机和数字电力控制器 ( P )部分组成,有高可 D C等具靠,寿命,噪声,量轻,积小,污染,燃长低重体低多料,油耗,遥控,低可自诊断以及多台集成扩容等一系列优点,有很好的民用需求前景和军事应用价具

当透平叶轮采用金属材料且非冷却时,平的进气透温度大致为 8 0 9 0(,时装置效率接近同等功 4 - 3~此;率的柴油机 .图 1为 C p tn a s e公司生产的微型燃 o

气轮机发电机组,机组功率为 3 k,中图 1 a该 0W其 ()为单个机组,外观形如油浴式电暖器;图 1 b其而 ()为多台集成机组,经 l台机组集成后功率达 0

值,于能源,对电力,空,天,船,辆以及军事航航舰车领域的技术发展有着重大作用 .在军用车辆,动移发电,海防等方面具有特殊优势,边已经受到美俄等军队的重视 .

3 0 W .目前最大单机功率可达 8~2 0 w . 0k 0 0k

1微型燃气轮机发电机组的发展

作为一种新型电源装置, 1 9从 9 5年美国的 Al— ldSg a, aso e与 El t i i l C ptn e n lot等公司推出 2 i 5~ 7 l微型燃气轮机样机以来,到了电力,通和 5【 W得交军事等领域的高度重视,美,等国发展迅猛,在欧每年均有样机推出 .美国专家预测微型燃气轮机的潜()个机组 a单 ( )台集成机组 b多

在市场将达到每年 8~1 0亿美元 .2 0 0 0 0 0年 5月美国机械工程师协会国际燃气轮机研究院在德国慕尼黑召开的第 4 5届国际燃气轮机和航空发动机大会,国的 C ptn rieEl t E eg ytms美 a s eTubn, l t nryS se o i o等,拿大的 C n tE eg c n l yC nr, 加 ame n ryTeh oo ete瑞 g典的 TubcAB等公司报告了研发结果和运行经 re验 .C p tn a s e的一台客户机组运行已达 60 0 . o 0

h

图 1 C p tn微型燃气轮机发电机组 a so e

表 1给出了第一代微型燃气轮机的技术参数, 其功率为 2 -7 k,率为 2 .% -3% .因此, 8 5W效 25 3

在新一代微型燃气轮机中,期望通过引人高新技术如陶瓷材料部件 (瓷叶轮等 )以大大提高效率.陶, 研究表明进气温度为 13 0的微型陶瓷燃气轮机 5℃的效率可达 4% . 0

2微型燃气轮机的结构与性能指标微型燃气轮机由径流式叶轮机械,筒形燃烧单室和回热器构成,力部件设计构造衍生于涡轮增动压器和辅助动力装置 .通过采用径流式叶轮机械,

3微型燃气轮机发电机组的技术特点微型燃气轮机发电机组可以用作常规机组或紧急备用机组,油机发电机组比较的主要技术特点:与柴

() 1寿命特长 .达 4 0 h而同功率等级柴油 50 0,机仅为 40 0,足燃气轮机的 1 1; 0 h不/0 ( )动性好 .一台 3k微型燃气轮机发电 2移 0W机组重量小于一台 3 w的柴油发电机组; k

即向心式透平与离心式压气机,可使结构简单,紧凑,于移动 .其特点是流量小,率低,速高, 便功转效率限制因素较多 .因此,用回热循环才有竞争力 .采收稿 E期:o 20 _2 l 2 o 19o

作者简介:春 (9 2)四川人,授,导,袁 16 .,教硕主要从事野战发电装备的教学和科研工作 .

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M o a l Po r S a in& Ve il v be we tt o hce

No. 2 0 4 02

表 1第一代微型燃气轮机主要技术参数

厂家Ca s o e Tu b n p tn r ie B r n Po r o me weNREC

功率,W转速,/ n效率, k rmi%2 8 4 57 0

压比3. 2 4. 33. 3

进口温度,℃80 4

排气温度,℃20 7 35 0

流量,/ S0. 5 3 0. 9 3

9 00 6, 0 l 5, 0 1 0 05 00 0, 0

2 . 60 2 . 253 . 30

80 7

20 0

A1 e we l d Po r i

7 5

6,0 500

2 . 85

3. 7

90 3

20 4

0. 8 6

( )可靠性 .仅有一个运动部件,障率被降 3高故到最低,内置式保护与诊断监控系统,供了预先排提除故障的手段,线维护简单 .采用空气轴承和空在气冷却,需更换机油和冷却介质 .发电机组的首无次维修时间在 80 0 0 h以后,修费用低;维()声小,气温度低,外辐射小; 4噪排红

目前,型燃气轮机发电机组的购买成本高于微

柴油发电机组,负荷时的热效率还低于同等功率 低的柴油机,在整个发电成本中相对维修费用并不但重

要 .随着技术的进步,购买成本将接近于柴油其机发电机组 .

( )有整体集成特征,使 2 0台机组组成 5具能~1系统运行;

( )料可变性 .能够采用多种燃料 (体, 6燃液气体如天然气,烷,物质燃料,油,油等 )也使丙生煤柴 .用含硫比例高达 7的酸性气体;%

( )控与通信 .通过显示板或 Mo e连接进 7遥 dm行控制操作,系统具有通信,制作用如图 3所示;控( )护 .具有一系列的自动超限保护和停机 8保

保护等功能 .所以微型燃气轮机特别适用于移动电源,市电站和汽车动力;城 ()氐放.远远低于柴油机, 9超f排有利于环境保护 .() a面板手控 () b计算机遥控图 2 C ptn a s e微型燃气轮机发电机组控制模式 o

表 2微型燃气轮机发电与柴油机发电的技术特点比较

\\型

特点

功率

成本美元

寿命h

噪声d B,

废气

启动电机无

燃油系统无

运动部件一个

齿轮和齿轮箱无其它

\\ k W\ 4 5

7 m排放很低

微型燃气轮机发电机组柴油发电机组

1 0 4 0 35 0 50 0

<7 0

可使用多种燃料,修量极小,维 运行费用低不可使用多种燃料,修量大,维 运行费用高

4 5

90 0 0

40 0 0

>9 0

启动机, 较高充电机

有

多个

有

由于微型燃气轮机相对于柴油机的优势,全在

参考文献:

球范围内的发展势头非常强劲 .以微型燃气轮机为动力的 2~2 0(移动电站和固定电站,以较高 5 0l W正

[] L e .L n so . Ga Tub e n ut Ovri 1 e S a gtn s ri Id s y n r eve w,

AS nen t n l sTubn[] 19, ( ) ME Itrai a Ga r i J .9 9 6 2 . o e[] C ptn ubn op rt n a ptn o E sin 2 a s eT rieC roai .C s o eL w mi o s o o s Mi u bn c n l y Z . i ae,0 0 ( ) c T rieTeh oo[] Wht P pr2 0, 7 . o r g e[] C ptn ubn roai . 0 1A n a R p r[ . 3 a so eT rieC p rt n 2 0 n ul eot R] o o h t/ www . a t n o . tp:/ c p o e cr s n

的增长速度快速发展 .预计国内电信,融,队等金部领域将会装备微型燃气轮机发电机组 .建议有关决策机构,研院所和生产企业,极开展微型燃气轮科积机和发电机组的技术合作与联合攻关,快推动国尽内微型燃气轮机发电技术进步 .

[]丰镇平 .于先进微型燃气轮机的研发建议 . 4关国家科技部燃气轮机发展研讨会[, D]北京:0 1 1 20, .

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动

电

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与

车

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图 6 P 1菜单 ll o f S 0主~i cn i面 kt g界术出舨社

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[]姚国忱 .康明斯柴油机构措与修[]了宁科学技 1造与维 z,辽宁科

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