电站燃气轮机轴流式燃气透平的特性曲线

电站燃气轮机轴流式燃气透平的特性曲线与压气机相类似，燃气透平的级也是一系列基元级叠置而成的。透平级的性能也可以用流经透平级的燃气流量(㎏/s)、膨胀比δ*和等熵膨胀效率η*t(或ηt)等这些参数来描写。同理，由许多个级串联而成的多级燃气透平的性能，也必然可以用以上这些参数的综合值来表示。当燃气透平在非设计的工况运行时，流经透平的燃气流量、燃气初温T*3和初压p*3、膨胀比δ*(或δ)、透平的转速nt、效率η*t(或ηt)以及功率，都会发生相应的变化。但是，研究表明；当流经透平的燃气参数、T*3、p*3和δ*已定时，透平的运行工况点也就被完全确定了。那时，透平的转速nt、效率η*t(或ηt)和功率pt，必然也会有一个完全确定的数值。研究燃气透平特性曲线的实质就是在于：探讨在透平变工况的条件下如何正确地确定、T*3、p*3、δ*(或δ)、nt、η*t(或ηt)这些参数之间的定量关系问题。图5-35中给出了一张当燃气的初参数p*3和T*3恒定不变时，透平的相对体积流量和效率η*t与透平膨胀比δ*和相对转速之间的变化关系图。(图中eq\o(\s\up5(-),\s\do2(Gv))=Gv/Gv0eq\o(\s\up5(–),\s\do2(nt))=nt/nt0下脚“0”表示设计工况下的参数)图5-35T3*和p3*=常数时透平的变工况特性曲线由图可知，当透平转速维持恒定不变时，随着膨胀比δ*的增高，流经透平的燃气体积流量Gv(m3/s)将随之增大；透平的效率η*t也有相当幅度的变化；当转速升高时，为了流过同量的燃气体积流量Gv，透平的膨胀比δ*必须有所增大，也就是说，燃气流经透平时所必须克服的阻力加大了。试验表明：当燃气初温T*3和转速nt恒定不变时，不论燃气的初压p*3如何改变，为了流过同量的燃气体积流量Gv所必须保证的透平膨胀比δ*将是相同的。这就是说，图5-35所示的变工况特性曲线，对于T*3=常数，而p*3不断改变的运行情况来说，是可以彼此通用的。然而，对于图5-35那样的透平变工况特性曲线来说，当燃气的初压p*3和转速nt恒定不变时，随着燃气初温T*3的增高，为了流过同量的燃气体积流量Gv所必须保证的透平膨胀比δ*就可以适当降低。也就是说：当透平的膨胀比δ*相同时，能够流过透平的Gv就会适当增大。这就意味着：图5-35中nt=常数的等转速线，将会随着T*3的增高而向左上侧方向位移。反之，当T*3降低时，等转速线将会朝右下侧方向位移。由此可见，图5-35那样的透平变工况特性曲线，对于不同的燃气初温T*3来说，是不能彼此通用的。经过大量的研究和理论分析，人们最终发现：假如把透平的变工况特性统一地用和。这四个折合参数来概括，即(5-52)那么，透平的变工况特性曲线就是一组很简单的曲线族。那时，不论燃气初温T*3和初压p*3如何变化，都可以在同一张特性曲线图上，确定出透平的工况点及其特性参数。这张特性曲线图一般称为透平的通用特性曲线。图5-36中给出了透平通用特性曲线的几种表示方法，其中以图5-36c所示的那种曲线形式应用得最为广泛。从这张图上可以看到透平的变工况特性具有以下一些特点：在表征透平工作特性的四个参数：和中，当和这两个参数或者是和这两个参数确定后，那么，其他两个参数也就相应地确定不变了。那时，透平就有一个完全确定不变的运行工况，这就是说，决定透平运行工况点及其工作特性的独立参变量只有两个。(2)当透平的几何尺寸已定时，气流流经透平的通流能力(又称为折合流量)，不仅与透平的膨胀比δ*有关，而且还与透平的折合转速有密切关系。(3)当透平的折合转速恒定不变时，随着透平膨胀比δ*的增高，透平的通流能力就会逐渐增大。但是，当δ*提高到与临界流动边界上的极限膨胀比相同时，由于透平级中气流的速度达到了声速条件，透平的通流能力也将达到某个极限值。此后，再也不能随δ*的增高而继续加大了。可是，极限膨胀比的数值却与透平的折合转速有密切的关系。在一定的范围内，极限膨胀比将随着的增大而增高；但当超过某个a)常数时，b)常数时，，c)通用特性曲线图5-36透平通用特性曲线的几种表示方法数值后，极限膨胀比却反而会随的增大而有所下降。造成这个现象的主要原因是：透平级中气流膨胀过程的反动度Ωt是会随着的改变而相应地有所变化的缘故。(4)当δ*恒定不变时，对透平通流能力也是有一定影响的。当较小时，随着的增高，透平的通流能力将逐渐减小，但当超过某个数值后，随着的进一步提高，反而会有所增大。造成这个现象的主要原因也在于：透平级中气流膨胀过程的反动度Ωt将会由于值的改变而相应地有所变化的缘故。(5)在每一条=常数的等折合转速线上，透平具有一个最佳效率ηt*的运行点。当流经透平的折合流量，无论是从增大或是减小的方向偏离最佳效