雙軸燃氣渦輪機

主要功能與特色

這是一款獨立式、配備完整儀表的教學用雙軸燃氣渦輪發動機，以煤油為動力，可針對雙軸燃氣渦輪的原理與性能進行全面的實務研究，能幫助學生理解二次動力渦輪的引擎運作方式，及其在直升機或電力發電機等實際領域的應用。

此設備深受國際肯定，例如 BAE 系統公司（BAE System） 的國防資訊、訓練與維修部門，在沙烏地阿拉伯採用此設備進行專業培訓。

構造與運作原理

鋼製框架內整合了氣體發生器、燃燒室、油箱、燃料箱、泵浦及安全防護罩。儀表控制面板具有模擬圖，清晰標示了各項顯示器、控制鈕與警示燈。

• 氣體產生器：空氣通過校正噴嘴與氣箱進入壓縮機，隨後進入燃燒室。燃料經特殊噴嘴噴入並由高能火星塞點燃，驅動氣體發生器渦輪。燃料流量控制閥可調節轉速，並設有防超速設計。

• 動力傳遞：來自產生器渦輪的高溫燃氣通過短風道進入動力渦輪。短風道設計能減少向大氣散失的熱能。空氣由排氣系統排出。

• 負載與測功：動力渦輪直接與渦流測功計（Eddy current dynamometer）聯軸，無需調整皮帶。測功計上的荷重計測量扭矩，感測器測量轉速，藉此計算出實際的軸功率。使用者可透過面板調整測功計負載，進而控制動力渦輪轉速。

安全與自動化

系統由 PLC 可程式邏輯控制器監控啟動與關機程序。若偵測到操作錯誤，PLC 會立即關閉渦輪，並且在運作結束後自動啟動冷卻風扇。潤滑系統則包含過濾器與水冷冷卻裝置。

數據監測與分析

• 多樣化顯示：數位與類比儀表即時顯示壓力、溫度、燃料流量及油位等關鍵感測數據。

• 專用軟體：隨附數據擷取軟體，可連接電腦進行變數分析、繪製圖表與儲存結果。

• 教學支援：隨附詳細教科書，深入探討燃氣渦輪理論。

學習成果

讓學生深入探討分開式軸系（Split-shaft）的動力傳遞特性與熱力學效率：

• 比油耗：計算產生單位功（或推力）所消耗的燃料量。學生可以研究在不同負載條件下，雙軸系統如何影響燃油效率。

• 壓力損失與壓比分析：測量氣流經過燃燒室與後燃段時的壓力降，並計算壓縮機與渦輪的壓比。

• 多重效率評估：

  • 熱效率：燃料能量轉換為動能的效率。

  • 等熵與機械效率：評估組件的設計性能與機械摩擦損失。

• 功與功率計算：分析壓縮機消耗的功與渦輪產生的功率之間的平衡關係。