公路机械施工管理

俞天润

摘要：本文简单分析了小型燃汽轮动机与传统发动机的性能特点，并介绍小型燃气轮动机为动力的辅机电站技术的研究情况，并对相关关键技术的可行性进行分析，旨在提高小型燃动轮机的整体节能效果，提升能源使用效率。

关键词：小型燃气轮机；辅机电站技术

随着人们节能意识不断觉醒，高效、节能逐渐成为人们日常生活中关注的重点，小型车辆是人们日常生活中重要组成部分，其节能、生产效果得到更多人的关注。小型燃气轮机属于一种新兴电源装置，其分布式能源系统运行能力强，能满足车辆不同行驶情况下的需要。现阶段，人们对小型燃气轮机的研究不断深入，小型燃气轮机的单机功率已从传统的数十千瓦发展到数百千瓦甚至更多，它作为典型的军民两用装置快速发展，在国防、经济建设中发挥重要作用。本文以此为基础，对小型燃气轮机为动力的辅机电站技术进行简单分析。

1.小型燃汽轮动机的性能分析

与传统的发动机相比，燃气轮动机的优势较为明显，本文简单统计几种发动机的性能，具体数据见表1。

表1 几种发动机性能统计

组别 （小型）燃气轮动机 柴油机 转子机

优点 ①体积小，质量轻，方便携带，能满足多种情况下的行车要求；②使用寿命长，安全可靠；③不受气候影响；④可使用多种燃料 ①经济性能好，燃料费较低；②相关配套技术相对完善，能够实现车辆发动机的系统化处理；③安全可靠 ①质量较轻，且体积相对较小；②安全可靠；③维修方便，且维修费用较低；④采购费用低

缺点 ①采购费用较高 ①质量大，且体积较大；②在寒冷地区需要注意启动加热问题；③只能使用采油 ①在寒冷地区需要注意启动加热问题

由表1可发现，燃汽轮动机除采购费用较高外，对环境的适应能力、发动机体积等均优于其他发动机，具有较高的应用价值。

2.小型燃气轮机为动力的辅机电站关键技术分析

军用车辆由于性质不同，因此往往装备辅助电站，保证能在车辆电力不足的情况下为车辆提供备用电力。与此同时，辅助电站与涡轮增压系统的工作参数具有相似性，为进一步减小体积，本文结合相关资料，提出涡轮增压系统与车载辅助微型燃气轮机电站一体化的方案（下文简称为ITSGS），对辅助电站关键技术进行简单分析。

2.1 ITSGS工作原理

本文统计ITSGS工作原理，该系统在运行过程中，电控单元输出装置能根据相关信号，掌握燃气轮机运行情况（主要指虚线区的功能切换）。当车辆启动或加速时，通过电动机辅助驱动系统，能够进一步提高系统进气压力；在大负荷运转时，涡轮的一部分动能就会通过发电机转化为电能，并被储存。

在整个系统中，该系统能根据小型燃气轮机工况，通过燃烧室燃烧所产生的能量实现功率输出，产生电能；而产生的电能接受逆变、滤波等处理后，完成电能储存，最终为负载提供使用能源。

2.2 ITSGS系统设计

根据国内现阶段外汇热气研究结果与生产技术，本文所分析的ITSGS系统主要采用简单燃气轮机热力系统，符合当前小型燃气轮机的技术要求。

考虑车辆废气排放的相关要求，在涡轮叶轮与压气机之间设置蜗壳体，蜗壳体之间还要设置相应的润滑管路与轴承，叶轮不采用背靠背的布置方式，保证涡轮侧无法向多数小型燃气轮机一样，不会出现燃烧室空间过大的情况。由于小型燃气轮机的喷油量较小，若采用传统的多管燃烧室，会导致各管间所分配到的喷油量减少，最终导致喷嘴在工作过程中更容易出现堵塞、腐蚀的现象，不利于提高ITSGS系统运行效率。因此，本文所选择的燃烧室为小型单管燃烧室，通过在涡轮机体上水平布设燃烧室，灵活确定燃烧室容积，有利于进一步提高工作效率与检修效率。从造价方面来看，本文所介绍的ITSGS系统热效率较低，但与传统的车载电站的发动机动力源相比，该技术在成本、改善车辆功能等方面具有明显优势，可以做进一步推广。

2.3 ITSGS系统可行性分析

根据性能、质量等因素，评价ITSGS系统可行性。按照燃气轮机工作流程与既定的（可行性研究过程中所选择的目标）部件工作效率，取当前涡轮燃气温度与气压机增压比，计算燃气轮机各方面参数（包括温度、比热度、轮机压力等），根据所要达到燃气轮机功率确定空气流量，也可以根据上述数值确定燃气轮机功率。

3.结束语

本文简单分析了小型燃气轮机为动力的辅机电站关键技术。从小型燃气轮机的优势入手，分析其在车辆运行过程中所发挥的积极作用；之后根据国家相关标准与资料，分析ITSGS系统，讨论ITSGS系统运行原理、基本内容与设计可行性。从分析效果来看，上述设计内容具有一定的可行性，但对设计人员而言，应根据车辆功能要求，选择合理系统，保证关键功能设置的科学性。

参考文献：

[1]卫琛喻，臧述升，葛冰，等.小型燃气轮机湿空气透平循环变工况性能[J].上海交通大学学报，2013，47（03）：346-351.

[2]马莘源.“育鲲"轮燃气轮机冷热电联产系统的方案设计与研究[D].大连海事大学动力机械及工程专业硕士学位论文，2012，6：9-10.

作者简介：马明轩（1988.7-），男，汉，河北省沧州市，学历，大学本科，职称，助理工程师，主要研究方向或所学专业，轮机工程。