本書主要內容分為10章，包括緒論、燃氣輪機總體、壓氣機、燃燒室、透平、轉子、輔助繫統、控制與保護繫統、試驗驗證技術和燃氣輪機材料制造與運維技術，結構上涵蓋了燃氣輪機全部核心部件，內容涵蓋了燃氣輪機設計、制造、試驗驗證全部流程。在核心部件章節中，既有相關理論介紹、也有實際案例展示。書中多以東方電氣集團東方汽輪機有限公司50MW重型燃氣輪機為實例，基本可以展現當前國內自主研發的*新進展。

目錄

CONTENTS

序言

前言

編寫說明

*1章.緒論.1

1.1.燃氣輪機的特點、組成及基本工作原理.2

1.1.1.燃氣輪機的特點.2

1.1.2.燃氣輪機的組成及基本工作原理.3

1.2.燃氣輪機的類型.5

1.2.1.按熱力循環分類.5

1.2.2.按設計體繫分類.6

1.2.3.按燃燒溫度等級分類.7

1.3.燃氣輪機的發展歷史.7

1.3.1.國際燃氣輪機的發展歷史.7

1.3.2.我國燃氣輪機的發展歷史10

1.4.燃氣輪機的應用13

1.5.燃氣輪機技術現狀及發展趨勢14

1.5.1.世界技術現狀14

1.5.2.我國技術現狀14

1.5.3.燃氣輪機技術發展趨勢16

*2章.燃氣輪機總體19

2.1.燃氣輪機的循環20

2.1.1.燃氣輪機的簡單循環20

2.1.2.燃氣輪機的復雜循環21

2.2.燃氣輪機性能分析24

2.2.1.燃氣輪機的性能指標24

2.2.2.理想簡單循環性能分析26

2.2.3.部件損失等參數對循環性能的影響29

2.3.燃氣輪機總體結構及特點36

2.3.1.燃氣輪機總體結構36

2.3.2.燃氣輪機模塊特點38

2.4.燃氣輪機總體設計40

2.4.1.熱力計算具體方法40

2.4.2.燃氣輪機總體設計實例44

2.5.燃氣輪機聯合循環56

2.5.1.燃氣-蒸汽聯合循環56

2.5.2.整體煤氣化聯合循環57

第3章.壓氣機59

3.1.壓氣機的主要功能60

3.2.壓氣機氣動設計概述61

3.2.1.壓氣機氣動設計的基本流程61

3.2.2.影響級壓比的主要因素61

3.2.葉型63

3.3.壓氣機特性65

3.3.1.特性的產生65

3.3.2.特性上的關鍵狀態68

3.4.壓氣機氣動設計示例71

3.4.1.壓氣機一維設計71

3.4.2.壓氣機二維設計73

3.4.3.壓氣機葉型設計75

3.4.4.壓氣機三維CFD分析75

3.4.5.壓氣機的喘振特性77

3.5.壓氣機葉片強度振動設計概述78

3.5.1.壓氣機靜葉片和動葉片結構78

3.5.2.葉片強度分析79

3.5.3.葉片振動分析83

3.5.4.葉片顫振分析86

第4章.燃燒室89

4.1.燃燒室的基本工作原理與結構90

4.1.1.燃燒室的基本工作原理90

4.1.2.燃燒室的結構91

4.1.3.燃燒室的類型96

4.2.燃燒室設計概述.100

4.2.1.燃燒室概念設計.101

4.2.2.燃燒室關鍵部件氣動設計.102

4.2.3.燃燒室冷卻設計.106

4.3.高效低污染燃燒技術.106

4.3.1.貧預混燃燒.107

4.3.2.催化燃燒.108

4.3.3.RQL燃燒108

4.3.4.變幾何燃燒室.109

4.3.5.分級燃燒.110

4.3.6.柔和燃燒.111

4.3.7.駐渦燃燒.111

4.3.8.增壓燃燒.112

4.3.9. 高效低污染燃燒技術的應用112

第5章.透平.115

5.1.透平的基本原理及功能.116

5.1.1.燃氣輪機透平的基本概念.116

5.1.2.用於描述透平氣動熱力過程的基本方程.117

5.1.3.透平級的速度三角形.118

5.1.4.損失及效率的定義.120

5.2.透平氣動設計概述.122

5.2.1.透平氣動設計流程.122

5.2.2.初始方案設計.123

5.2.3.通流方案設計.125

5.2.4.葉型設計.125

5.3.透平氣動設計示例.127

5.3.1.透平一維設計.127

5.3.2.透平二維設計.129

5.3.3.透平葉型設計.130

5.3.4.透平三維CFD分析.130

5.4.透平葉片冷卻.131

5.4.1.內部冷卻.131

5.4.2.氣膜冷卻.133

5.4.3.典型葉片冷卻結構.134

5.5.透平葉片強度振動設計概述.135

5.5.1.葉片和輪盤的結構.135

5.5.2.葉片強度分析.136

5.5.3.葉片振動分析.145

5.5.4.葉片蠕變分析.147

5.5.5.葉片低周疲勞壽命分析.149

第6章.轉子.153

6.1.燃氣輪機轉子類型及結構.154

6.1.1.中心拉杆組合式轉子（西門子V94.3A和

SGT5-8000H）.154

6.1.2.周向拉杆組合式轉子（東汽G50）155

6.1.3.周向拉杆組合式轉子（三菱M701F）157

6.2.燃氣輪機轉子結構強度設計概述.159

6.2.1.等厚度輪盤應力分析.159

6.2.2.燃氣輪機轉子輪盤應力二分析和校核.160

6.2.3.燃氣輪機轉子輪盤應力三分析和校核.162

6.2.4.燃氣輪機轉子強度校核方法.163

6.3.轉子動力學設計概述.165

6.3.1.拉杆組合式轉子動力學模型.168

6.3.2.燃氣輪機氣缸動剛度計算.171

6.3.3.轉子葉片斷裂突加不平衡的瞬態響應分析.172

6.3.4.燃氣輪機軸繫扭振特性分析.174

6.4.二次空氣繫統.177

6.4.1.二次空氣繫統概述.177

6.4.2.二次空氣繫統的主要功能.178

第7章.輔助繫統.179

7.1.燃料供應繫統.180

7.1.1.氣體燃料供應繫統.180

7.1.2. 液體燃料供應繫統184

7.2.進、排氣繫統.185

7.2.1.進氣繫統.186

7.2.2.進氣冷卻技術.187

7.2.3.排氣繫統.189

7.3.潤滑油繫統.190

7.3.1.潤滑油繫統的組成及流程.190

7.3.2.潤滑油繫統的主要部件.192

7.4.起動與盤車繫統.199

7.4.1.起動機.199

7.4.2.盤車繫統.200

第8章.控制與保護繫統.203

8.1.單軸燃氣輪機控制繫統.204

8.1.1.單軸燃氣輪機控制原理概述.204

8.1.2.起動升速控制.206

8.1.3.轉速/功率控制.207

8.1.4.排氣溫度控制.210

8.1.5.壓比限制控制.211

8.1.6.功率限制控制.211

8.1.7.IGV控制212

8.2.單軸燃氣輪機程序順控繫統.213

8.3.單軸燃氣輪機保護繫統.214

8.3.1.單軸燃氣輪機保護繫統概述.214

8.3.2.超速保護.214

8.3.3.超溫保護.215

8.3.4.燃燒監測保護.215

8.3.5.熱通道溫度保護.216

8.3.6.喘振保護.216

8.3.7.振動保護.216

8.3.8.熱懸掛監測.216

8.4.單軸燃氣輪機停機控制.216

8.4.1.正常停機.216

8.4.2.緊急停機.218

8.5.單軸燃氣輪機控制與保護繫統示例.220

8.5.1.燃氣輪機控制繫統示例.220

8.5.2.燃氣輪機保護繫統示例.225

8.6.分軸燃氣輪機控制繫統.228

8.6.1.分軸燃氣輪機結構帶來的控制新問題.228

8.6.2.分軸燃氣輪機控制繫統的形成.231

8.6.3.動力透平噴嘴可調的分軸燃氣輪機控制.233

8.7.多軸燃氣輪機控制繫統.233

第9章.試驗驗證技術.237

9.1.燃氣輪機測量技術.238

9.1.1.燃氣輪機穩態參數測量.238

9.1.2.燃氣輪機動態參數測量.241

9.1.3.燃氣輪機特種測量技術.243

9.2.壓氣機試驗.247

9.2.1.壓氣機試驗臺.247

9.2.2.壓氣機試驗方案.248

9.2.3.壓氣機試驗典型結果.249

9.3.燃燒室試驗.252

9.3.1.燃燒室試驗臺.252

9.3.2.常壓試驗.254

9.3.3.中、高壓試驗.255

9.4.透平試驗.256

9.4.1.葉柵氣動試驗.257

9.4.2.透平葉片冷卻試驗.260

9.4.3.二次空氣繫統試驗.263

9.5.整機試驗和驗收試驗.264

9.5.1.整機試驗.264

9.5.2.驗收試驗.265

*10章.燃氣輪機材料、制造與運維技術267

10.1.葉片制造工藝268

10.1.1.葉片結構與材料268

10.1.2.葉片制造技術271

10.2.轉子制造工藝277

10.2.1.轉子結構與材料277

10.2.2. 轉子制造技術.279

10.3.燃燒室制造工藝283

10.3.1.燃燒室結構與材料283

10.3.2.燃燒室制造技術284

10.4.氣缸類部件制造工藝286

10.4.1.氣缸類部件結構與材料286

10.4.2.氣缸類部件制造技術287

10.5.塗層制備與噴塗288

10.5.1.塗層類別288

10.5.2.塗層材料及制備工藝290

10.6.運維技術290

10.6.1.燃氣輪機運維概述290

10.6.2.燃氣輪機檢修內容291

10.6.3.熱部件壽命管理294

參考文獻.296