燃气轮机用于发电的技术特点概述

伍赛特

0 引言

发电机组是通信电源的重要组成部分，因为当市电停电时，发电机组作为一种应急备用交流电源是必不可少的。同时，随着现代化城市的建设，一些公用设施、生产、办公、住宅等对供电的可靠性和供电品质要求愈来愈高，备用交流电源也愈显重要。

1燃气轮发电机组

以往的备用交流电源主要是采用柴油发电机组，由于国产柴油发电机存在以下问题：

（1）漏水、漏气、漏油三漏现象未能得到有效解决；

（2）启动和运行的可靠性较差；

（3）较大容量的机组产品类型较少。

因此，对要求质量高、容量大的用户都要采用国外柴油发电机组。但柴油发电机组体积大，重量大，结构复杂，维护麻烦，可靠性不高，且噪声大，振动厉害，又须采取消噪防振措施。如果容量超过2000 kW，要采用低速柴油机，其重量较大、体积庞大、价格昂贵、低频噪声难以消除，更不适宜在城市中应用。

燃气轮发电机组采用柴油作燃料，在工作原理上和柴油发电机组一样，但二者的工作方式不同，柴油机是依靠活塞的往复运动带动曲轴转动，而燃气轮机则依靠装在主轴上的涡轮叶片将热能连续地转换成旋转运动，带动发电机工作。

燃气轮发电机组具有输出功率范围广（小到几十千瓦，大到几万千瓦），启动和运行可靠性高，发电品质好，重量轻，体积小，维护简单等优点，受到用户的青睐，在一些经济发达的国家被普遍采用。

2国外燃气轮发电机组的发展

燃气轮机于1939年问世，是航空史上的一次动力革命，因为它重量轻、体积小、功率大、可靠性高，作为飞机的动力源得到了迅速的发展。以燃气轮机作为原动机的发电装置，首先在美国得到应用，不少通信局站都采用了燃气轮发电机组作为交流备用电源。通过采用燃气轮机、发电机组作为通信交流备用电源，主要是考虑机组的高可靠性，大大减小了蓄电池的储备容量，而且维护工作量小，节省维护人员。

3燃气轮机的分类

燃气轮机由于压气机、燃烧室和涡轮构造不同，可分为单轴式（一轴式）或分轴式（二轴式）。

单轴式结构是把压气机，涡轮和发电机都装在一个主轴上，这种方式在发电机负载急剧变化时会影响转速，导致转速不稳定，故适用于小容量机组。分轴式结构是把压气机单独装在一个轴上，涡轮和发电机另装一轴，故涡轮的转速不受负载变化的影响，启动力矩也小，适用于大容量机组。

燃气轮发电机组按不同组装，分为固定式和移动式两类，固定式又可分为敞开式和箱体式两种。敞开式是将燃气轮机和发电机组装在一台敞开式公共底座上，与柴油发电机组相似。而箱体式则在敞开式机组外，加装箱体，其功能具有消声作用，集中通风排热以及保护等功能。箱体式机组性能完善，但造价高，适宜在新建厂房使用，这样可以简化消声处理，节省土建投资。如在具有消声处理的原厂房内扩建时，可用敞开式机组，可以节省箱体费用，减轻机组重量，是值得研究采用的一项方案。

4燃气轮发电机组的应用优势

燃气轮发电机组作为交流备用电源无疑是一种高品质、高可靠性的电源设备，具有广阔的应用前景。由于燃气轮机所采用的金属材料、加工的精密程度、制造的技术难度以及试验的复杂性等决定了其生产成本大幅高于柴油机。以每千瓦的价格相比，国产燃气轮发电机组约为国外机组的1/2左右。在实际应用中燃气轮发电机组较之柴油发电机组具有以下应用优势。

4.1发电质量好

由于机组工作时只有旋转运动，电调反应速度快，工作特别平稳，使发电机输出电压和频率稳定，输出精度高，波动小。在突加减50%和75%负载时，机组运行仍非常稳定。

4.2启动性好

燃气轮发电机组可在任何环境温度和气候条件下保证启动的成功率。

4.3体积小、重量轻

燃气轮机比同容量的国外柴油机组尺寸小，重量轻。

4.4噪声低、振动小、排放性好

燃气轮机噪声低、振动小，并且排气中有害气体少，易满足环保要求。

4.5可使用多种燃料

燃气轮机可使用多种燃料，柴油、天然气、煤气等都可使用。本机组使用柴油。新建的柴油油库可同时供柴油机和燃气轮机使用。柴油机和燃气轮机使用同一燃料对用户更为有利。

4.6自动化程度高

机组的电调系统对机组的待启动状态、启动、带载运行及停机的全部过程实行自动调节和监控，对机组的所有运行参数（包括燃气轮机系统、供油系统和电气系统）以及监控、保护等功能均由计算机控制，并在计算机中予以存储、显示并可打印。维护人员除规定定期（一月一次）对机组进行试机（按动一次启动和停车按钮）和保证燃油供油系统畅通外，无其他维护工作量。若出现故障，由厂家负责处理。

4.7环保治理费用低

随着现代化城市的发展，对环境要求愈来愈严格，并逐步实行强制性法律措施，以保证人们生活环境的提高，这是必然的和现实的发展趋势。发电机组对环境造成污染主要是噪声，其次是排放。对于燃气轮发电机组，由于本身采用集装箱式装配结构，并要求在箱体外1 m处测量噪声≤85 dB，达到消噪声机组的技术指标，因而噪声基本得到了控制。而大容量的柴油发电机组不可能做成消噪声式机组，噪声往往高达105～115 dB，必须投入大量资金在机房上采取消噪措施，效果还往往不尽人意。另外，由于安装条件要求简单，可在室内，也可在室外，甚至可安装在楼顶平台上，更可大大节省建筑费用和占地面积，并对抗击各种自然灾害，保证供电的可靠性更具有实际意义。

4.8基础费用低

燃气轮发电机组运行中动力部分完全是高速旋转运动，因此运行平稳，振动小，其振动量小于柴油发电机组的1/5，而动态负荷小于静负荷的5%～10%，而柴油机要达到静负荷的50%，因此，对安装基础无特殊要求，基础费用可以节省。

4.9维护费用

燃气轮机本体的构造简单部件数量要明显少于柴油机，约为其1/3，而且一旦装配调试完成，便不再需要维护人员，调节和更换部件的工作及平常的年试机时数也仅为柴油发电机组的1/4。所以维护工作量大大减少，而且通过计算机监控，各种运行参数及故障，均可进行统计和显示。维修工作属厂家服务的工作范围，因而维护费用大大降低。

4.10无需冷却水系统

适用环境更加宽广，可靠性提高。从年运行情况来看，作为备用电源，往往试机运行累计时间要比实际运行时间还长，尤其是柴油发电机组。燃气轮发电机组试机的周期较之柴油发电机组可大大延长，且试机又分为冷启动（即由启动机带转至20%的转速，不喷油，不点火）和热启动（即喷油、点火），带载或不带载运行。燃气轮机与柴油机每年的试机燃油消耗比均为1：2.5～1：40。因此，总的燃油耗量，只有在实际运行时间较长时，燃气轮机的耗油才会比油机大。而且，燃气轮机维护工作无需消耗润滑油。

5 展望

目前，我国的燃气轮发电机组正在被推广应用于车载移动通信基站，通信行业标准也已制订并批准发布实施，今后将会在通信领域中得到更充分的发展。

参考文献

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