燃气轮机工程手册(翻译版•原书第4版)

本书重点论述了燃气轮机的循环理论、部件特性、技术规范、性能测试、材料特性、轴承润滑、密封技术、转子平衡、连接对中、频谱分析、控制系统、燃料处理、维护保养、故障案例等多个方面的重要内容，不仅有燃气轮机基本原理的过程推演，也有工程应用实例的详细介绍，还有机组维护保养的具体说明，是一本全面阐述燃气轮机基本理论与工程技术及其应用的经典著作。 本书可供从事能源动力相关专业研究的科研人员使用，也可作为燃气轮机相关设计、运行与维护技术人员的工程参考手册，还可作为大专院校师生学习燃气轮机技术的基础教材或补充读物。

翻译版前言 第4版前言 第1版序 作者简介 第1部分设计：理论与实践 第1章燃气轮机概述2 燃气轮机循环3 燃气轮机性能5 燃气轮机设计考虑7 燃气轮机分类10 重型燃气轮机11 航空改型燃气轮机21 工业燃气轮机24 小型燃气轮机26 车用燃气轮机27 微型燃气轮机31 燃气轮机主要部件33 压气机33 再生式回热器/表面式回热器35 燃料种类37 燃烧室38 透平49 材料51 涂层53 燃气轮机余热回收53 余热系统补燃55 仪器和控制55 第2章理论与实际循环分析57 布雷顿循环57 回热影响60 间冷与再热影响61 实际循环分析62 简单循环63 分轴简单循环64 回热循环65 间冷循环65 再热循环66 间冷回热再热循环67 注蒸汽循环68 蒸发回热循环69 布雷顿怖士涎环70 循环分析总结72 联合循环电厂概述73 压缩空气储能循环78 功率提升79 进口冷却79 压缩空气、蒸汽或水的喷注79 进口冷却技术79 燃气轮机蒸发冷却79 燃气轮机进口制冷80 进口蒸发与制冷组合系统82 热能储存系统82 压缩空气、蒸汽或水喷注提升功率83 压气机级间喷水83 加湿加热压缩空气喷注84 蒸发冷却与蒸汽喷注组合84 功率提升系统总结86 参考文献88 第3章压气机与透平性能特性89 叶轮机械气动热力学89 理想气体89 干球与湿球温度92 光学与辐射高温计95 理想气体定律96 压缩性影响97 气动热力学方程98 连续方程99 动量方程99 能量方程100 效率101 热效率102 多变效率103 量纲分析104 压气机性能特性107 透平性能特性108 燃气轮机性能计算109 参考文献112 第4章性能与机械标准113 燃气轮机应用的主要因素113 应用类型113 装置位置和场地布置115 装置种类115 燃气轮机功率和效率115 燃料种类117 机组罩壳118 装置运行模式：基本负荷或调峰118 起动技术118 性能标准118 ASME PTC191：测试不确定性119 ASME PTC193：温度测量仪表和仪器119 ASME PTC195：流量测量，2004年 发布119 ASME PTC1910：烟气与排气分析120 ASME PTC1911：动力循环中蒸汽与水样的采集、调试和分析120 ASME PTC1923：模型试验指导手册， 1980年发布121 ASME PTC46：整体机组的性能测试规范，1996年1月发布121 燃气轮机性能测试规范122 ASME PTC22，2006年发布122 ASME 固定式燃气轮机排放测量B1339，1994年发布122 ASME PTC36：工业噪声测量（ASME B1338），2004年发布122 机械参数123 ASME B1332基本型燃气轮机，1977年发布（1997年修订）123 ASME B1333燃气轮机辅助设备采购标准，1981年发布（1994年修订）123 ASME B1334燃气轮机控制与保护系统，1978年发布（1997年修订）123 ASME B1335燃气轮机电力设备采购标准，1978年发布（1994年修订）124 ASME B1337M燃气轮机燃料，1985年发布（1992年修订）124 ASME B1338燃气轮机装置噪声，1977年发布（1989年修订）124 ASME B1339固定式燃气轮机排放的检测，1994年发布124 API标准616，石油、化工和气体工业设备用燃气轮机，第4版，1998年8月124 API标准613，石油、化工和气体工业设备特殊用途齿轮箱，第4版，1995年6月124 API标准614，石油、化工和气体工业设备用润滑、轴封和控制油系统及附件，第4版，1999年4月125 API标准618，石油、化工和气体工业设备用往复式压气机，第4版，1995年6月125 API标准619，石油、化工和气体工业设备用旋转式容积压缩机，第3版，1997年6月125 ANSI/API标准670，振动、轴向位置与轴承温度监测系统，第3版，1993年11月125 API标准671，石油、化工和气体工业设备专用联轴器，第3版，1998年10月125 API标准677，石油、化工和气体工业设备用通用齿轮箱，第2版，1997年7月发布（2000年3月修订）125 燃气轮机机械标准应用126 齿轮130 润滑系统132 振动测量134 技术规范136 第5章转子动力学140 数学分析140 无阻尼自由振动系统141 阻尼振动系统142 强迫振动144 设计要点146 叶轮机械上的应用147 刚性支承147 弹性支承148 转子轴承系统的临界转速计算149 机电系统及模拟151 转子轴承系统上的作用力152 转子轴承系统的不稳定性153 自激不稳定性154 坎贝尔图159 参考文献161第2部分主 要 部 件 第6章离心式压气机164 离心式压气机部件165 进口导流叶片168 叶轮170 叶轮导风轮171 叶轮工作轮172 叶轮内滑移产生的原因174 Stodola滑移因子176 Stanitz滑移因子176 扩压器176 蜗壳178 离心式压气机性能178 转子损失179 静子损失180 压气机喘振182 气体组分影响185 喘振的外部原因与影响186 喘振监测与控制186 过程离心式压气机188 压气机结构189 叶轮制造190 参考文献191 第7章轴流式压气机194 引言194 叶片与叶栅术语196 基元翼型理论198 层流叶型199 能量加入200 速度三角形200 反动度202 径向平衡方程203 扩散因子204 冲角204 落后角206 压气机运行特性208 压气机喘振208 压气机阻塞210 压气机失速210 压气机性能参数215 轴流式压气机损失216 轴流式压气机新进展218 轴流式压气机研究219 叶栅试验219 叶片型线220 压气机叶片材料223 致谢224 参考文献225 第8章向心式透平226 水力向心式透平226 气体向心式透平228 透平结构229 热力学与气动力学理论233 透平设计要点237 向心式透平性能238 向心式透平损失240 向心式透平应用240 参考文献242 第9章轴流式透平243 透平结构243 热力学与气动力学理论245 利用系数248 反动度248 做功系数248 速度三角形249 零出口旋流速度三角形249 冲动式速度三角形250 反动式速度三角形250 冲动式透平250 透平叶片冷却概念254 对流冷却257 冲击冷却257 气膜冷却257 发散冷却257 水/蒸汽冷却257 透平叶片冷却设计258 对流与冲击冷却/内部冷却设计258 气膜与对流冷却设计258 发散冷却设计260 多孔冷却设计260 水冷透平叶片261 蒸汽冷却透平叶片261 冷却透平气动力学262 透平损失265 参考文献268 第10章燃烧室269 燃气轮机燃烧室269 典型燃烧室布置270 环管形和环形燃烧室270 筒形燃烧室272 燃烧室中的燃烧272 扩散燃烧室272 扩散燃烧室中的空气污染问题279 烟雾279 氮氧化物279 抑制NOx的生成282 扩散燃烧室设计283 扩散燃烧室283 火焰稳定285 燃烧与稀释286 火焰筒气膜冷却286 燃料雾化与点火287 干式低排放燃烧室288 一次燃料（主燃料）295 贫财度剂295 预混转换295 值班预混295 预混295 三次燃料全速无负荷（FSNL）295 筒形燃烧室300 DLN/DLE燃烧室的运行301 催化燃烧与催化燃烧室303 催化燃烧的特点303 催化燃烧室设计304 预燃室305 主燃料喷嘴305 催化反应器305 过渡段306第3部分材料、燃料技术与燃料系统 第11章材料310 燃气轮机金属材料的特性312 蠕变与断裂312 塑性与断裂313 循环疲劳313 热疲劳313 腐蚀314 燃气轮机材料316 透平叶轮合金318 压气机叶片319 锻件与无损检测319 陶瓷320 涂层320 持环涂层323 未来涂层323 参考文献324 第12章燃料325 燃料规范327 燃料特性329 液体燃料329 液体燃料的处理与加工331 重质燃料336 气体燃料的处理和加工338 气体燃料系统中去除颗粒和液体的设备342 燃料加热343 燃气轮机部件清洗344 热部件清洗345 压气机清洗345 燃料经济学346 运行经验347 管道系统的伴热348 伴热系统种类349 蒸汽伴热系统349 电伴热350 液体储存350 常压储罐350 高位储罐350 开式储罐350 固定顶盖储罐351 浮动顶盖储罐351 压力储罐351 参考文献351第4部分辅助部件和配件 第13章轴承与密封354 轴承354 滚动轴承354 滑动轴承358 轴承设计准则359 可倾瓦滑动轴承362 轴承材料364 轴承与轴的不稳定性364 推力轴承366 推力轴承设计的影响因素367 推力轴承功率损失367 密封368 非接触密封368 迷宫密封368 指环（套筒）密封371 机械端面密封372 机械密封选择与应用376 产品376 产品注意事项377 密封环境377 密封布置注意事项377 设备378 二次填料378 密封面组合378 密封压盖板378 主密封体378 密封系统378 相关的油系统379 干气密封380 串列式干气密封381 串列式干气迷宫密封381 双气体密封382 干气密封工作范围383 干气密封材料383 干气密封系统383 干气密封性能退化383 参考文献384 第14章齿轮386 齿轮类型387 齿轮设计的影响因素388 压力角389 螺旋角390 齿轮硬度390 磨损391 齿轮精度391 轴承类型391 服役系数392 齿轮箱392 润滑392 加工过程393 滚齿393 滚齿与剃齿393 滚齿与研磨394 磨削394 齿轮等级394 齿轮噪声395 安装与始运行395 齿轮失效397 致谢398 参考文献398第5部分安装、运行与维护 第15章润滑400 基础油系统400 润滑油系统400 密封油系统404 润滑管理规程405 润滑油的选择405 油的污染406 过滤器的选择406 清洁和冲洗408 油品采样与检测408 油分析检测409 检测规定412 齿轮箱412 清洁油系统413 联轴器润滑414 参考文献415 第16章频谱分析416 振动测量419 位移传感器420 速度传感器420 加速度传感器420 动态压力传感器421 数据记录421 振动频谱分析422 次同步振动分析425 同步与谐波频谱分析426 参考文献30 第17章平衡431 转子不平衡431 平衡过程435 轨迹平衡435 模态平衡435 多平面平衡（影响系数法）436 平衡技术的应用438 多平面平衡的用户指导440 参考文献442 第18章联轴器与对中443 齿轮联轴器445 充油联轴器447 油脂联轴器447 连续供油联轴器447 齿轮联轴器故障模式448 金属膜片联轴器449 金属圆盘联轴器451 叶轮机械升级452 弧端齿联轴器454 轴的对中455 轴的对中过程455 参考文献459 第19章控制系统和仪器461 控制系统461 起动顺序466 状态监测系统467 实际诊断系统的要求468 监测软件469 状态监测系统的实施471 电厂负荷优化472 在线优化过程472 生命周期成本473 诊断系统组件与功能474 数据输入475 仪器要求475 典型仪器(最低要求)475 需要的仪器（可选择）476 气热数据采集标准476 过滤系统压降477 压气机与透平温度及压力测量478 温度测量478 热电偶478 热阻式温度传感器479 高温计479 压力测量479 振动测量480 振动测量仪器选择480 振动数据分析系统选择481 辅助监测系统482 燃料系统482 扭矩测量482 机组基准线483 数据趋势484 燃气轮机484 损失分类486 压气机气动特性和压气机喘振486 故障诊断487 压气机分析487 燃烧室分析488 透平分析488 燃气轮机效率489 机械故障诊断490 数据检索491 总结492 参考文献492 第20章燃气轮机性能测试493 引言493 性能标准494 整流段494 压力测量495 温度测量496 流量测量496 燃气轮机测试498 燃气轮机499 进口空气过滤器模块500 压气机模块500 燃烧室模块501 燃气透平模块501 关键热端部件生命周期考虑501 性能曲线502 燃气轮机性能计算502 基本控制方程502 性能计算504 燃气轮机性能修正508 性能修正系数509 振动测量511 转子动力学511 振动测量要求512 排放测量512 排放512 电厂损失514 参考文献515 第21章维护技术517 维护原理517 设备效率和效能最大化518 基于性能的全面生产维护计划的组织 结构520 基于性能的全面生产维护的实施520 维护部门需求522 员工培训522 员工类型523 培训类型523 工具和车间设备525 备件库存526 状态和寿命评估526 可用性和可靠性526 更高的可靠性528 燃气轮机起动529 以更高机组可靠性为目标的再设计530 先进燃气轮机530 轴流式压气机531 干式低NOx燃烧室532 轴流式透平534 维护计划535 维护信息沟通535 检修537 长期服务协议539 孔探检查540 燃气轮机部件的维护544 压气机545 压气机清洁549 压气机水洗550 不同的清洗系统551 在线清洗系统551 离线清洗系统552 在线与离线清洗液体553 离线清洗过程554 燃烧室554 透平556 服役透平叶片的修复559 转子动力学系统特性561 轴承维护562 间隙检查566 推力轴承失效566 联轴器维护568 叶轮机械基座的维修和修复569 安装缺陷569 增加质量和刚度570 参考文献570 第22章故障案例571 轴流式压气机572 燃烧系统578 过渡段580 轴流式透平581 附录单位换算592