燃气轮机动力系统微型实验台指示书（初稿）清华大学热能工程系2011年10月24日目录一、实验台简介二、实验台主要组成部分三、实验台安全操作指南四、实验报告要求一、实验台简介由美国TurbineTechnologies,LTD公司研制生产的MiniLabTM（以下简写为MiniLab）燃气轮机动力系统微型实验台是清华大学热能工程系动力机械与工程研究所最新购置的实验设备。2005年11月14日购置，2006年3月3日到货并进行安装调试。该实验台合同编号：BE25-06445BS2，设备号：06014272，型号：MINILAB#0423，规格：870000RPM0.5Kg/s，单价：￥343333.29元。MiniLab动力系统实验台包括SR-30燃气轮机机组和相应的辅助系统。除个别的外部接口以外，所有的系统均封装在一个整体的机壳中他的全貌如图1-.1。使得机组小巧、紧凑、便于搬运。图1-1实验台全貌二、实验台主要组成部分SR-30燃气轮机是MiniLab的核心部件，包括进气道、一级离心式压气机、环形回流燃烧室、一级轴流式透平以及尾喷管等。图2-1是SR-30的一个剖面图，从中我们可以清晰地看到引擎的各个部分。下面将对这些部分进行简要介绍图2-1SR-30燃气轮机剖面图进气道：进气道是引擎与大气相通的部分，空气通过进气道进入压缩机。SR-30的进气道为喇叭型，可看作一个渐缩喷管。离心式压气机：SR-30的压气机为单级离心式压气机。空气从轴向进入压气机动叶，由径向流出进入静叶，当系统达到最大转速90000转/分时，动叶末端的空气速度可达473米/秒。在静叶中，空气减速增压，且流动方向又由径向变回轴向。空气经过一级动叶和一级静叶可产生的最大压比为3，远高于相同情况下轴流式压气机单级所能产生的压比。环形回流燃烧室：SR-30的燃烧室为环形回流燃烧室，燃烧室内气体流动方向为从引擎尾部向头部流动，与整体流动方向相反。在引擎尾部均匀分布着6个雾化喷油嘴，喷嘴喷出的燃料与附近的空气混合（这些空气即为一次空气），启动时由点火器引燃，然后便开始自维持燃烧。燃烧后的气体向引擎头部方向流动，流动过程中再次与周围未经燃烧的空气（即二次空气）混合，使燃烧和火焰位置都趋于稳定。燃烧室出口有一过渡段，燃气经过渡段再次改变流动方向，恢复由头向尾的流动。燃烧室设计成回流构造，使燃烧室与其后的透平、尾喷管可处于同一轴向位置，使得整个引擎的体积大大缩小，结构更为紧凑。轴流式透平：SR-30的透平为单级轴流式，从燃烧室过渡段排出的燃气经过透平的导叶环减压增速，形成气流冲击动叶，带动动叶旋转。由于透平动叶与压气机动叶是同轴的，从而也带动了压气机旋转。SR-30透平的唯一任务就是带动压气机，使引擎能够持续运转。燃气经过单级透平后仍具有很大能量。尾喷管：燃气经过透平之后到达尾喷管，尾喷管是一个典型的渐缩喷管，燃气在喷管内加速膨胀，对引擎产生推力。可以看到，SR-30的基本部件与工业燃气轮机相同，而它的离心式压气机和回流式燃烧室的设计，使整个引擎的结构十分紧凑，对于教学用机和航空发动机来讲十分有利。消音部件为了降低引擎运行过程中的噪声，以创造一个相对安静的实验教学环境，MiniLab还为系统配备了消音部件。主要为入口消声器和出口消声器（图2-2）。两个消声器可以分别减少84％（约16分贝）的入口噪声和75％（约12分贝）的出口噪声。消声器的安装也十分方便：入口消声器的出口端（即连接进气道的一端）有一个充气橡胶圈，安装时只需先将出口端套在进气道上，再用手捏压气球对其充气即可。出口消声器则由通过螺栓将4个卡爪，卡在实验台的出口处。8图2-2安装了消声器的实验台其他主要部件除以上部件外，MiniLab机组还包括燃料油箱、润滑油箱、测量传感器、数据采集卡、控制电路、数据输出计算机。MiniLab也配有相应的辅助系统。主要有燃料油系统、润滑油系统、启动系统、控制系统、报警停机系统、数据采集系统等等。燃料油系统SR-30的燃料油系统包括燃料油箱，燃料油泵，燃料油过滤器，雾化喷油嘴，燃料流量控制器和燃料进、回油管。燃料油箱位于机体后方，容积约7加仑（26.5升）；运行时，油泵将燃料油从油箱中泵出，通过进油管经过滤器到达流量控制器。燃料油泵的泵油压力是不变的，因此每次泵出的油量都近似相...
