微小型燃气轮机

20世纪70年代，我国开发了37kW、200kW、3K42燃气轮机。目前，我国微型燃气轮机技术水平较低，所使用的商用机型（包括65k和200M的产品）均来自卡普斯通公司。根据我国能源现状，微型燃气轮机本身具有的技术特点和优势，为解决我国电力发展分布尚不均衡这一问题提供了可行性方案，现在已得到普遍的关注和应用。中国科学院热物理工程研究所、哈尔滨东安集团和西安交通大学3个研究所，在中国科技部“863”计划的支持下，已共同研发出100MW微控燃气轮机，并获得验证生产。科技部多次表明，要积极推动微型燃气轮机的发展，尽快达到国外微型燃气轮机的先进水平。微燃机的维护是很少的，微型燃气轮机采用独特的空气轴承技术，系统内部不需要任何润滑，节省了日常维护。微小型燃气轮机

     微型燃气轮机的概念，一般采用压气机加燃烧室加涡轮的单轴简单循环方案，多采用离心压气机加向心涡轮的背靠背紧凑式布置，功率多在500kW以下，汽车用则多为100kW以下，使用在汽车上时，一般采用增程式，即通过轴连发电机给电池供电，再通过电动机驱动汽车。微小型燃气轮机的效率问题。微型燃气轮机的优势在于其紧凑型，即功重比高，效率相比内燃机不占优势。内燃机轻松可实现30%以上热效率，而燃气轮机的目前简单循环较高效率为40%而且是重型燃气轮机，功率在几百MW，由于尺寸效应，功率越小效率越低，100kW以下的简单循环微燃效率基本在15到20%左右。长沙分布式能源微燃机日前，国内首台100千瓦微型燃气轮机在中航工业东安成功加载至100千瓦。

由于能源形势的加剧以及对环境保护要求的提高,使得节能环保、安全高效的分布式供能系统成为未来能源系统的重要发展方向。微型燃气轮机具有结构紧凑,系统循环效率高,功率密度大等优点,对分布式供能系统发展具有重要意义。对微型燃气轮机高性能、高稳定性的要求,使得对微型燃气轮机的研究成为了当下的热点。微型燃气轮机通常采用气体轴承支承的单级透平轮以及压气机轮同轴的高速永磁转子系统。由于气体轴承具有承载力低,阻尼小等特点,导致燃机转子易出现低频振动等动力学失稳现象。研究通过调整气体轴承转子系统部件参数,提高气体轴承转子系统,永磁转子系统的动力学稳定性,抵御转子非工频振动,对提高微型燃气轮机运行稳定性具有重要意义。

    微型燃气轮机的结构，在发展过程中也发生了许多变化。发展初期的微型燃气轮机的支撑系统多为滚珠轴承和滚柱轴承，这些轴承寿命较长，耐高温性较好，但整个机组需要润滑系统。现微型燃气轮机支撑系统已逐渐转变为空气轴承。由于空气轴承不需要任何润滑，从而节约了维修成本，避免了由于润滑不当而产生的过热问题，提高了系统可靠性。发电机也有了低速同步电机和高速永磁电机两种选择，两者各有优缺点。前者转速低，对转子的动力性要求不是很高，不需要频率转换器，成本比较低，冷却问题不突出。但是，需要配备减速箱，整个机组起动相对困难，且尺寸、重量较大。后者的优点是体积小，没有减速箱产生的阻力损失，同时也简化了机组的起动过程。但是存在高频交流电流-直流电流-交流电流的转换过程，增加了转换器和逆变器损失。同时电机需要良好的冷却，电机成本也相对高。 微型燃机转子的转速高，一般30000~100000rpm之间，高速轴承是微型燃气轮机的关键技术之一。

微型燃气轮机在运行过程中具有以下特点：①质量轻，使用方便。②操作灵活，不但可以运行，还可以与电网并联运行，且2种方式之间可以自动切换。③运行十分安全。④清洁，排放少。⑤振动小，噪声低，低于65分贝（10m）。⑥燃料种类多，消耗少、成本低。适用于沼气、天然气、石油、汽油、丙烷、煤层气、煤油、酒精等各种气体和液体燃料。⑦运行时间长。微型燃气轮机系统可连续运行4000h，整体调整间隔时间为11000h，设计寿命45000h。⑧可分布式。⑨不需要润滑。⑩可使用空气轴。⑪可以集成扩大容量，灵活配置微型燃气轮机。⑫维护成本很低，可以在远处进行控制和诊断。因为没有润滑系统，且应用独特的空气轴承技术，微型燃气轮机维修成本极低，只需要更换空气过滤网就行。⑬燃料转换效率高。微型燃气轮机燃料适应性强，环境友好。福州工业轻型燃气轮机

新型燃气轮机和蓄电池联合组成的机动车混合动力是解决城市车辆尾气污染的重要手段。微小型燃气轮机

分布式发电的发展为微型燃气轮机技术发展和市场扩展提供了极好的平台。目前，美、英等国电力市场已从控制发电转向分布式发电的竞争。小型发电厂在分布式电网中的应用，已成为一种日益增长的可行选择。这种发电方式能够为用户减缓电网拥挤，增加电网机动性，降低送电损失和成本，改善电力质量。微型燃气轮机技术的发展及其商用推出很大增加了分布式发电面向较小用户的可能性，微型燃气轮机发电装置的紧凑性，可靠性和遥控运行以及环境友好等特点，意味着它们特别适合分布式发电的区域性应用。微小型燃气轮机

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