燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置及應(yīng)用分析獲獎科研報(bào)告

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置及應(yīng)用分析獲獎科研報(bào)告摘

要：持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)是社會穩(wěn)定發(fā)展的前提之一，機(jī)械設(shè)備的發(fā)電機(jī)組如果出現(xiàn)故障無法進(jìn)行電力供應(yīng)的時(shí)候，就需要使用到燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置進(jìn)行短時(shí)間內(nèi)的電力供應(yīng)，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。本文對燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的工作原理及應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望為相關(guān)企業(yè)提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);發(fā)電動力裝置;工作原理;應(yīng)用

引言：

燃?xì)廨啓C(jī)作為20世紀(jì)最重要的機(jī)械發(fā)明之一，在各個領(lǐng)域中都獲得了良好的應(yīng)用，尤其是在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用，在一定程度上滿足了應(yīng)急電源的運(yùn)行要求。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置經(jīng)過多年的研發(fā)與應(yīng)用，其中融合了多種現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，應(yīng)用效率與質(zhì)量都得到了很大的提升，并且應(yīng)用簡單、維護(hù)容易、自動適應(yīng)性強(qiáng)，可以應(yīng)用在多種環(huán)境下。

一、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置

現(xiàn)如今，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在我國的各個電廠中，發(fā)電技術(shù)相對成熟，但是其在應(yīng)用過程中所面臨的維護(hù)問題并不樂觀，主要原因是天然氣的潔凈程度沒有得到很好的控制，使得燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置在長期運(yùn)行過程中會在壓氣室內(nèi)積聚大量的雜質(zhì)，對裝置金屬殼體或者其它組件造成腐蝕等[1]。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置是一種以高溫氣體為工質(zhì)，按照等壓力加熱循環(huán)工作流程，將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能與電能的機(jī)械裝置，在發(fā)電領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用效果。

二、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置工作原理

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置通常由燃?xì)廨啓C(jī)與發(fā)電機(jī)兩個主要機(jī)械裝置組成，具有多種工作形式，包括簡單循環(huán)發(fā)電、前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、整體化循環(huán)發(fā)電等，不同的發(fā)電形式具有不同的特點(diǎn)，但是工作原理基本相同。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的工作原理是利用壓縮機(jī)將從大氣中獲得的空氣進(jìn)行壓縮，使得壓縮后的空氣直接進(jìn)入燃燒室與燃料混合在一起進(jìn)行燃燒，形成高溫燃?xì)?，緊接著流入燃?xì)馔钙街羞M(jìn)行膨脹做功，帶動透平葉輪與壓氣機(jī)葉輪同步旋轉(zhuǎn)，將燃料的化學(xué)能先轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)[2]。高溫燃?xì)獾淖龉δ芰芨撸沟萌細(xì)馔钙皆趲訅簹鈾C(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還會有剩余的功可以作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

三、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用

（一）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置實(shí)際應(yīng)用

燃?xì)廨啓C(jī)作為一種比較先進(jìn)的發(fā)電動力裝置，與活塞式內(nèi)燃機(jī)和蒸汽動力裝置相比，其具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。燃?xì)廨啺l(fā)電動力裝置的單位功率質(zhì)量通常在2-5kg/kw，可以適用于多個領(lǐng)域。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置應(yīng)用在車輛、船舶以及航天器上時(shí)，不但可以節(jié)省空間，而且可以減輕總體重量，進(jìn)而可以安裝功率更大的燃?xì)廨啓C(jī)，提高行駛速度。功率超過10兆瓦的燃?xì)廨啓C(jī)多數(shù)用于發(fā)電，30-40兆瓦以上的燃?xì)廨啓C(jī)幾乎全部用于發(fā)電，并且其可以在無外界電源的情況下迅速啟動，機(jī)動性能特別好。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置在電力供應(yīng)領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要是在電網(wǎng)中利用它帶動尖峰負(fù)荷和作為緊急備用電源，進(jìn)而保證電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。另外，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)質(zhì)量輕、體積小，使得其在汽車電站、列車電站以及移動電站中的應(yīng)用也十分廣泛，應(yīng)用效果良好。

（二）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置應(yīng)用過程中的保護(hù)

雖然說燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用范圍很廣，應(yīng)用效果也比較突出，但是其整體的應(yīng)用效率并不高，特別是在部分負(fù)荷下效率下降快，空載時(shí)的燃料消耗量比較高。同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置在應(yīng)用過程中會受到多種外界因素的影響而出現(xiàn)運(yùn)行故障，需要做好運(yùn)行保護(hù)，提高其運(yùn)行效率與質(zhì)量，保證其安全運(yùn)行。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的運(yùn)行保護(hù)分為兩個部分，一個部分是燃?xì)廨啓C(jī)，需要做好燃?xì)鉂崈舳鹊目刂乒ぷ?，提高其潔凈度，減少燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的雜質(zhì)殘留，提高其運(yùn)行效率。另一部分是發(fā)電機(jī)的保護(hù)，主要有以下幾個保護(hù)方面，第一，縱聯(lián)差動保護(hù)，主要是為了在發(fā)電機(jī)發(fā)生短路故障時(shí)給予其一定的保護(hù)，避免其出現(xiàn)大的損害[3]。第二，橫聯(lián)差動保護(hù)，就是利用相隔式短路保護(hù)對短路故障下的發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，防止因?yàn)榘惭b一相定子繞組存在2個或者更多分聯(lián)情況時(shí)，發(fā)電機(jī)會出現(xiàn)2個或者3個中性點(diǎn)，導(dǎo)致短路問題發(fā)生。第三，對發(fā)電機(jī)的定子繞組進(jìn)行單相接地保護(hù)。第四，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)，避免出現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間超過其能夠承受的最長時(shí)間。除此之外，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用保護(hù)內(nèi)容還有很多，因?yàn)槠鶈栴}不做一一介紹。

（三）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置應(yīng)用前景展望

目前，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用范圍很廣，并且取得了不錯的應(yīng)用效果，技術(shù)應(yīng)用也趨于成熟，但是仍然存在一定應(yīng)用問題沒有得到有效解決，制約了燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用。為此，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置在未來的應(yīng)用發(fā)展過程中，要從提高工作效率、創(chuàng)新裝置制備材料以及融合更多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)等三個方面入手，進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用效率與質(zhì)量。首先，要想提高燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的工作效率，其核心內(nèi)容就是提高燃?xì)獬跏紲囟?，即改進(jìn)燃?xì)馔钙饺~片的冷卻技術(shù)，并使用更好的耐高溫材料，例如，使用高溫陶瓷材料制作燃燒透平葉片或者燃燒室的火焰筒等零件，可以實(shí)現(xiàn)不用空氣冷卻提高燃?xì)獬跏紲囟鹊哪繕?biāo)，主要材料有氮化硅和碳化硅等，可以在1360℃以上的高溫環(huán)境下工作[4]。其次，要提高空氣壓縮比，研發(fā)并制作更加先進(jìn)的壓氣機(jī)，提高燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置中各個零部件的工作效率。最后，要不斷創(chuàng)新燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電動力裝置的應(yīng)用技術(shù)，合理利用核能并發(fā)展燃煤技術(shù)等，利用高溫氣冷反應(yīng)堆作為加熱器，并將反應(yīng)堆冷