小型燃氣輪機為動力的輔機電站技術探討

摘要：本文簡單分析了小型燃汽輪動機與傳統發動機的性能特點，并介紹小型燃氣輪動機為動力的輔機電站技術的研究情況，并對相關關鍵技術的可行性進行分析，旨在提高小型燃動輪機的整體節能效果，提升能源使用效率。

關鍵詞：小型燃氣輪機；輔機電站技術

隨著人們節能意識不斷覺醒，高效、節能逐漸成為人們日常生活中關注的重點，小型車輛是人們日常生活中重要組成部分，其節能、生產效果得到更多人的關注。小型燃氣輪機屬于一種新興電源裝置，其分布式能源系統運行能力強，能滿足車輛不同行駛情況下的需要。現階段，人們對小型燃氣輪機的研究不斷深入，小型燃氣輪機的單機功率已從傳統的數十千瓦發展到數百千瓦甚至更多，它作為典型的軍民兩用裝置快速發展，在國防、經濟建設中發揮重要作用。本文以此為基礎，對小型燃氣輪機為動力的輔機電站技術進行簡單分析。

1.小型燃汽輪動機的性能分析

與傳統的發動機相比，燃氣輪動機的優勢較為明顯，本文簡單統計幾種發動機的性能，具體數據見表1。

表1 幾種發動機性能統計

組別 （小型）燃氣輪動機 柴油機 轉子機

優點 ①體積小，質量輕，方便攜帶，能滿足多種情況下的行車要求；②使用壽命長，安全可靠；③不受氣候影響；④可使用多種燃料 ①經濟性能好，燃料費較低；②相關配套技術相對完善，能夠實現車輛發動機的系統化處理；③安全可靠 ①質量較輕，且體積相對較小；②安全可靠；③維修方便，且維修費用較低；④采購費用低

缺點 ①采購費用較高 ①質量大，且體積較大；②在寒冷地區需要注意啟動加熱問題；③只能使用采油 ①在寒冷地區需要注意啟動加熱問題

由表1可發現，燃汽輪動機除采購費用較高外，對環境的適應能力、發動機體積等均優于其他發動機，具有較高的應用價值。

2.小型燃氣輪機為動力的輔機電站關鍵技術分析

軍用車輛由于性質不同，因此往往裝備輔助電站，保證能在車輛電力不足的情況下為車輛提供備用電力。與此同時，輔助電站與渦輪增壓系統的工作參數具有相似性，為進一步減小體積，本文結合相關資料，提出渦輪增壓系統與車載輔助微型燃氣輪機電站一體化的方案（下文簡稱為ITSGS），對輔助電站關鍵技術進行簡單分析。

2.1 ITSGS工作原理

本文統計ITSGS工作原理，該系統在運行過程中，電控單元輸出裝置能根據相關信號，掌握燃氣輪機運行情況（主要指虛線區的功能切換）。當車輛啟動或加速時，通過電動機輔助驅動系統，能夠進一步提高系統進氣壓力；在大負荷運轉時，渦輪的一部分動能就會通過發電機轉化為電能，并被儲存。

在整個系統中，該系統能根據小型燃氣輪機工況，通過燃燒室燃燒所產生的能量實現功率輸出，產生電能；而產生的電能接受逆變、濾波等處理后，完成電能儲存，最終為負載提供使用能源。

2.2 ITSGS系統設計

根據國內現階段外匯熱氣研究結果與生產技術，本文所分析的ITSGS系統主要采用簡單燃氣輪機熱力系統，符合當前小型燃氣輪機的技術要求。

考慮車輛廢氣排放的相關要求，在渦輪葉輪與壓氣機之間設置蝸殼體，蝸殼體之間還要設置相應的潤滑管路與軸承，葉輪不采用背靠背的布置方式，保證渦輪側無法向多數小型燃氣輪機一樣，不會出現燃燒室空間過大的情況。由于小型燃氣輪機的噴油量較小，若采用傳統的多管燃燒室，會導致各管間所分配到的噴油量減少，最終導致噴嘴在工作過程中更容易出現堵塞、腐蝕的現象，不利于提高ITSGS系統運行效率。因此，本文所選擇的燃燒室為小型單管燃燒室，通過在渦輪機體上水平布設燃燒室，靈活確定燃燒室容積，有利于進一步提高工作效率與檢修效率。從造價方面來看，本文所介紹的ITSGS系統熱效率較低，但與傳統的車載電站的發動機動力源相比，該技術在成本、改善車輛功能等方面具有明顯優勢，可以做進一步推廣。

2.3 ITSGS系統可行性分析

根據性能、質量等因素，評價ITSGS系統可行性。按照燃氣輪機工作流程與既定的（可行性研究過程中所選擇的目標）部件工作效率，取當前渦輪燃氣溫度與氣壓機增壓比，計算燃氣輪機各方面參數（包括溫度、比熱度、輪機壓力等），根據所要達到燃氣輪機功率確定空氣流量，也可以根據上述數值確定燃氣輪機功率。

3.結束語

本文簡單分析了小型燃氣輪機為動力的輔機電站關鍵技術。從小型燃氣輪機的優勢入手，分析其在車輛運行過程中所發揮的積極作用；之后根據國家相關標準與資料，分析ITSGS系統，討論ITSGS系統運行原理、基本內容與設計可行性。從分析效果來看，上述設計內容具有一定的可行性，但對設計人員而言，應根據車輛功能要求，選擇合理系統，保證關鍵功能設置的科學性。

參考文獻：

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作者簡介：馬明軒（1988.7-），男，漢，河北省滄州市，學歷，大學本科，職稱，助理工程師，主要研究方向或所學專業，輪機工程。