北京燃气轮机燃烧室

微型燃气轮机是如何一步步发展过来的。微型燃气轮机的应用起源于20世纪40-60年代。该时期开始出现功率为几百千瓦的燃气轮机，并主要用于航空动力辅助系统（APU）和大型载货汽车柴油机的涡轮增压器。到了20世纪60年代，美国国家航空与宇航管理局（NASA）在涡轮增压器的基础上，成功研制了一种带减速齿轮箱结构的微型燃气轮机发电装置，并于70年代的开展了微型燃气轮机在航天飞机上作为辅助动力装置的研究。此时微型燃气轮机发电技术虽然得到了迅速的发展，但是由于小功率燃气轮机转速高，通常需要通过减速齿轮箱与发电机相连，导致整个机组结构笨重。而采用回热循环虽然能够提高微型燃气轮机效率，但是常规回热器的体积与重量比燃气轮机本身还要大，而紧凑式的回热器制造成本很高，使得回热循环的地面应用始终打不开局面。微型燃机转子的转速高，一般30000~100000rpm之间，高速轴承是微型燃气轮机的关键技术之一。北京燃气轮机燃烧室

微型燃气轮机在动力领域已引起世界各国的高度重视，各国现在都在积极研发、生产更先进的模型。现代微型燃气轮机于20世纪60年代开始研发，发展历史较短。目前，世界各发达国家都在开发和使用这种新型低能耗热技术。1998-12，DOE主办了微型燃气轮机技术峰会，会议明确指出：在热效率和环保方面，如何将微型燃气轮机用于廉价、可靠的高温材料，是微型燃气轮发动机的关键技术，其本身的特点对今后的发展非常重要。近年来，许多美国公司正在积极开发更加先进的微型燃气轮机，其中，凯普斯通已生产30kW、65kW、200kW微型发电机组，霍尼韦尔研发的75kW发电设备已成功运行，目前许多用户正在使用凯普斯通技术开发热电系统。昆明煤层气燃气轮机微型燃汽轮机无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。

近年来，随着分布式供能系统的发展，微型燃气轮机在我国得到了高度重视。燃烧室是微型燃气轮机的关键部件，高效低污染燃烧室是发动机排放性能先进性的体现。研究了100kW级微型燃气轮机低NOx排放燃烧室的设计方法，并对其流动、燃烧特性及NOx排放特性进行了数值模拟和实验研究。热电联产系统(CombinedHeatandPower,CHP)是分布式能源的重要组成部分,而微型燃气轮机是热电联产系统的关键部件,同时也是动力与热力的来源。热电联产系统需要在无人值守的情况下,长期稳定的运行。因此,对微型燃气轮机的容错控制的研究显得尤为重要。

微型燃气轮机的结构，在发展过程中也发生了许多变化。发展初期的微型燃气轮机的支撑系统多为滚珠轴承和滚柱轴承，这些轴承寿命较长，耐高温性较好，但整个机组需要润滑系统。现微型燃气轮机支撑系统已逐渐转变为空气轴承。由于空气轴承不需要任何润滑，从而节约了维修成本，避免了由于润滑不当而产生的过热问题，提高了系统可靠性。发电机也有了低速同步电机和高速永磁电机两种选择，两者各有优缺点。前者转速低，对转子的动力性要求不是很高，不需要频率转换器，成本比较低，冷却问题不突出。但是，需要配备减速箱，整个机组起动相对困难，且尺寸、重量较大。后者的优点是体积小，没有减速箱产生的阻力损失，同时也简化了机组的起动过程。但是存在高频交流电流-直流电流-交流电流的转换过程，增加了转换器和逆变器损失。同时电机需要良好的冷却，电机成本也相对高。微燃机的投资低，用户端的能量利用效率高、设备运行效费比较低，效益好。

燃气轮机分类及用途：燃气轮机分类方式五花八门，这次我们按照功率等级对它们进行分类。根据燃气轮机覆盖的功率范围，可分为重型、中型、小型和微型燃气轮机。重型燃气轮机装机容量一般大于100MW，是迄今为止效率较高的热-功转换类发电设备，是发电和驱动领域的关键设备，也是中型常规航空母舰上运用的主动力。中型燃气轮机装机容量为20-100MW，小型燃气轮机装机容量为1-20MW，中小型燃气轮机可应用于船舶动力，发电，石油开采等多种目的。微型燃气轮机装机容量一般小于1MW。微型燃气轮机回热器通常采用板翅式，结构简单，换热效果好，流阻低。西安车载移动式电源发电机

微型燃气轮机的废气排放少，使用天然气或丙烷燃料满负荷运行时，排放的体积分数NOx小于9×10-6。北京燃气轮机燃烧室

由于能源形势的加剧以及对环境保护要求的提高,使得节能环保、安全高效的分布式供能系统成为未来能源系统的重要发展方向。微型燃气轮机具有结构紧凑,系统循环效率高,功率密度大等优点,对分布式供能系统发展具有重要意义。对微型燃气轮机高性能、高稳定性的要求,使得对微型燃气轮机的研究成为了当下的热点。微型燃气轮机通常采用气体轴承支承的单级透平轮以及压气机轮同轴的高速永磁转子系统。由于气体轴承具有承载力低,阻尼小等特点,导致燃机转子易出现低频振动等动力学失稳现象。研究通过调整气体轴承转子系统部件参数,提高气体轴承转子系统,永磁转子系统的动力学稳定性,抵御转子非工频振动,对提高微型燃气轮机运行稳定性具有重要意义。北京燃气轮机燃烧室

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