現(xiàn)在我國航空航天工業(yè)機構(gòu)已設(shè)計出30kW微型燃氣輪機樣機,一旦國內(nèi)達到大批量生產(chǎn)水平,將有效推動微型燃氣輪機在我國的應(yīng)用。近年來,我國雖然只是在微型燃氣輪機發(fā)電機組方面進行了大量的研究工作,推動了微型燃氣輪機發(fā)電領(lǐng)域的快速發(fā)展,對超微輪機也進行了初步探討,并掌握了一定的技術(shù)。從世界范圍看,微型燃氣輪機已普遍應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的工作、學(xué)習(xí)和日常生活中,是一種能確保清潔、安全和高效的低功耗分布式發(fā)電和熱電聯(lián)供的較佳有效途徑。同時,微型燃氣輪機還用于并網(wǎng)發(fā)電、高峰負荷發(fā)電、備用發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等,且不受時間、地點和環(huán)境的約束。微燃機的智能化控制為用戶提供了便捷的能源管理方式。天然氣微燃機企業(yè)
微型燃氣輪機的概念,一般采用壓氣機加燃燒室加渦輪的單軸簡單循環(huán)方案,多采用離心壓氣機加向心渦輪的背靠背緊湊式布置,功率多在500kW以下,汽車用則多為100kW以下,使用在汽車上時,一般采用增程式,即通過軸連發(fā)電機給電池供電,再通過電動機驅(qū)動汽車。微小型燃氣輪機的效率問題,微型燃氣輪機的優(yōu)勢在于其緊湊型,即功重比高,效率相比內(nèi)燃機不占優(yōu)勢。內(nèi)燃機輕松可實現(xiàn)30%以上熱效率,而燃氣輪機的目前簡單循環(huán)較高效率為40%,而且是重型燃氣輪機,功率在幾百MW,由于尺寸效應(yīng),功率越小效率越低,100kW以下的簡單循環(huán)微燃效率基本在15到20%左右。武漢微燃機微燃機與太陽能等可再生能源的互補應(yīng)用,提高了能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。
在介紹微型燃氣輪機之前,我們首先來簡單介紹一下燃氣輪機?,F(xiàn)代燃氣輪機是一種以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn),將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ娜~輪式機械。燃氣輪機重心部件包括壓氣機、燃燒室和渦輪;外界空氣被吸入壓氣機,經(jīng)過壓氣機壓縮使之升溫、增壓;壓縮空氣被壓送到燃燒室,在此與燃料混合后燃燒,生成高溫高壓燃氣;燃氣隨后進入渦輪中膨脹做功,推動渦輪轉(zhuǎn)動;渦輪反過來帶動壓氣機和外部負荷,實現(xiàn)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械功或電能。
微型燃氣輪機(Microturbine或Micro一turbines)是一類新近發(fā)展起來的小型熱力發(fā)動機,其單機功率范圍為25~300kW,基本技術(shù)特征是采用徑流式葉輪機械(向心式透平和離心式壓氣機)以及回?zé)嵫h(huán)。據(jù)認為,微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)有可能掀起“電源小型分散化”的技術(shù)革新熱潮,從而成為21世紀能源技術(shù)的主流。特征:先進微型燃氣輪機具有多臺集成擴容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振動、低維修率、可遙控和診斷等一系列先進技術(shù)特征,除了分布式發(fā)電外,還可用于備用電站、熱電聯(lián)產(chǎn)、并網(wǎng)發(fā)電、尖峰負荷發(fā)電等,是提供清潔、可靠、高質(zhì)量、多用途、小型分布式發(fā)電及熱電聯(lián)供的較佳方式,無論對中心城市還是遠郊農(nóng)村甚至邊遠地區(qū)均能適用。此外,微型燃氣輪機在民用交通運輸(混合動力汽車)以及軍車以及陸海邊防方面均具有優(yōu)勢,受到美、俄等大國的關(guān)注,因此,從安全看發(fā)展微型燃氣輪機也是非常重要的。目前成功的應(yīng)用案例很多,如醫(yī)院、大棚、垃圾填埋場、先進小區(qū)、石油輸送站等。微燃機的快速啟動特性使其在應(yīng)急電源中備受青睞。
針對傳感器容易出現(xiàn)故障的問題,除添加硬件冗余的方法外,通過設(shè)計控制算法實現(xiàn)容錯控制的方法不會增加硬件成本,成為現(xiàn)今研究的主流方向。本文開展了微型燃氣輪機傳感器容錯控制算法的開發(fā)和硬件在環(huán)仿真驗證研究工作。首先,為了對回?zé)嵝臀⑿腿細廨啓C的動態(tài)性能進行分析和研究,使用基于模型的設(shè)計方法(ModelBasedDesign,MBD),在Matlab/Simulink環(huán)境下,開發(fā)了T100回?zé)嵝臀⑿腿細廨啓C部件級模型。對回?zé)嵝臀⑿腿細廨啓C結(jié)構(gòu)進行分析,確定回?zé)嵝臀⑿腿細廨啓C的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣性和回?zé)崞鳠釕T性兩個主要動態(tài)環(huán)節(jié)。低噪音的微燃機為醫(yī)院等場所提供了安靜的能源解決方案。南京聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機
智能化的微燃機能夠自動調(diào)節(jié)運行狀態(tài)。天然氣微燃機企業(yè)
微型燃氣輪機的技術(shù)特征表現(xiàn)為:通常采用離心式壓縮機和向心式透平模式及背靠背轉(zhuǎn)子構(gòu)造,安裝有先進、高效的板翅式回?zé)崞鳎械倪€采用空氣軸承,單機功率在25~300kW之間,是目前世界上較先進的一種動力裝置,具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。微燃機的關(guān)鍵技術(shù)如下:①空氣軸承。微型燃氣輪機由空氣支撐只有旋轉(zhuǎn)軸,既能節(jié)省維護成本,又能防止機械系統(tǒng)過熱,提高了系統(tǒng)的可靠性。②燃燒技術(shù)。無需控制燃燒后的污染。③數(shù)字電源控制器。微型燃氣輪機將電子動力技術(shù)與先進的數(shù)字控制相結(jié)合,數(shù)字能量控制監(jiān)控,可管控多達200個變量。在完成發(fā)電功率調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了不同距離的調(diào)試與調(diào)度,并可控制多臺燃氣輪機,還可均衡各階段的功率,快速切換電網(wǎng)運行方式和模式。天然氣微燃機企業(yè)