第8章-船舶汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)要點(diǎn)

1、第8章船舶汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)渦輪機(jī)也稱透平是以連續(xù)流動(dòng)的蒸汽或燃?xì)鉃楣べ|(zhì)，以葉片為主要工作部件，通過 工質(zhì)在葉片機(jī)構(gòu)中膨脹將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)都是渦輪機(jī)，前 者以蒸汽為工質(zhì)，后者以燃?xì)鉃楣べ|(zhì)，盡管兩者所用的工質(zhì)不一樣，但都是屬于旋轉(zhuǎn)式熱力 發(fā)動(dòng)機(jī)，其根本工作原理是一樣的，都是利用高速流動(dòng)的工質(zhì)推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)外輸出機(jī)械 功的。渦輪機(jī)和往復(fù)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)相比，最突出的特點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、單機(jī)功率大。8.1渦輪機(jī)概述渦輪機(jī)械按其使用的功用，通?？梢苑殖蓛纱箢悾?用作產(chǎn)生動(dòng)力的渦輪機(jī)，如蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)；2消耗機(jī)械的渦輪機(jī)械，如各種泵、壓縮機(jī)、風(fēng)扇等渦輪機(jī)械。上述每一大類，又可以

2、按照流體通過機(jī)器的流道特征，再分成三類。工作流體的流向與 旋轉(zhuǎn)軸根本平行的渦輪機(jī)械，稱為軸流式渦輪機(jī)械；工作流體主要在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面上 流動(dòng)的渦輪機(jī)械，稱為徑流式渦輪機(jī)械；轉(zhuǎn)子出口處徑向與軸向速度分量兼有的渦輪機(jī)械， 稱為混流式渦輪機(jī)械，分別見圖8-1 a、b、c。不管是渦輪機(jī)、泵、還是壓縮機(jī)，都可以設(shè)計(jì)成軸流式、徑流式或混流式。帕軸就成渦輪枇械離心理縮機(jī)或泵b栓詭式渦輪機(jī)械c混漩式泵和渦輪機(jī)圖8-1渦輪機(jī)三種型式研究船用渦輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)和工作特性，它的主要理論依據(jù)是熱力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)。所 運(yùn)用的根本定律是質(zhì)量守恒定律、動(dòng)力學(xué)定律、能量守恒定律等根本定律，這些定律與氣體 的特定性質(zhì)無關(guān)，適

3、用于任何氣體，是揭示渦輪機(jī)中工質(zhì)流動(dòng)及其能量轉(zhuǎn)換的根本方程。具 體的研究包括：1闡述渦輪機(jī)中能量轉(zhuǎn)換以及工質(zhì)流動(dòng)所遵循的根本規(guī)律；2分析通流局部中的能量損失以及各種氣動(dòng)熱力參數(shù)、幾何參數(shù)對(duì)效率的影響；3氣動(dòng)熱力設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究的理論和方法；4分析非設(shè)計(jì)工況的工作特性。但是，渦輪機(jī)通流局部中氣體的運(yùn)動(dòng)是一種性質(zhì)極為復(fù)雜的，同時(shí)又伴隨能量傳遞和熱 交換的高溫可壓縮粘性氣體的，三元不定常的流動(dòng)過程。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算和試驗(yàn)研究中, 通常假定氣體在渦輪機(jī)中的流動(dòng)，包括在靜葉片內(nèi)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)葉片內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，都是 定常流動(dòng)，在附面層外的主流區(qū)可以忽略粘性力的，與外界絕熱的，軸對(duì)稱流動(dòng)。在流道橫截面變化不

4、大，流線曲率甚小的渦輪短葉片中，氣體的運(yùn)動(dòng)常常采用一元流動(dòng)近似。實(shí)踐證 明，以上的近似和簡(jiǎn)化對(duì)于渦輪機(jī)中的氣體流動(dòng)的計(jì)算，根本上能獲得足夠的精確度。渦輪機(jī)一般由一列固定于靜子上的靜葉片和一列裝在轉(zhuǎn)子上與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)葉片所 組成的級(jí)串聯(lián)起來，加上進(jìn)、排氣裝置組成。因此渦輪級(jí)是將高溫高壓的工質(zhì)所具有的熱能 轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的根本單元。渦輪機(jī)是由假設(shè)干個(gè)工作條件和結(jié)構(gòu)相類似的獨(dú)立的渦輪級(jí)依次 排列而溝成，渦輪機(jī)的工作以級(jí)的工作為根底，進(jìn)而形成整個(gè)渦輪機(jī)的工作原理。所以，人 們總是在研究渦輪級(jí)的工作原理的根底上進(jìn)而討論整個(gè)渦輪機(jī)的工作原理。渦輪級(jí)的概念1. 渦輪級(jí)中流體參數(shù)的變化為縱剖面圖，見圖 截面

5、展開圖，見圖 出口，亦即動(dòng)葉進(jìn)口截面，渦輪級(jí)是由固定于靜子上的靜葉片和裝在轉(zhuǎn)子上與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)葉片所組成，將高 溫高壓的工質(zhì)所具有的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的根本單元。渦輪級(jí)中通過旋轉(zhuǎn)中心軸的剖面圖稱 8-2。以半徑為r的圓周將所有靜、動(dòng)葉片切割展開成平面，得到兩排葉柵8-3。由渦輪級(jí)縱剖面圖可見，0-0截面為靜葉進(jìn)口截面，1-1截面為靜葉2-2截面為動(dòng)葉出口截面。各特征截面的參數(shù)用相應(yīng)下標(biāo)0、1或 2表示。氣體流經(jīng)渦輪時(shí)，主要?dú)鈩?dòng)參數(shù)的變化如圖8-3所示。圖8-3渦輪級(jí)中流體參數(shù)的變化圖8-2渦輪級(jí)的縱剖面圖氣體通過靜葉柵時(shí)，從壓力P。膨脹到P1,伴隨有一定的加速C1>C0。動(dòng)葉柵以轉(zhuǎn)速n

6、運(yùn)動(dòng)。其進(jìn)、出口圓周速度為u,分別用U1、U2表示。相對(duì)速度為 W的氣流通過動(dòng)葉柵時(shí)，從壓力P1膨脹到P2，同時(shí)對(duì)外輸出機(jī)械功。其出口相對(duì)速度為W,絕對(duì)速度為 Ca。通常希望絕對(duì)速度C2接近軸線方向Z,即絕對(duì)出口氣流角2接接近90°，以減小絕對(duì)出口速度 O相應(yīng)的動(dòng)2. 速度三角形渦輪級(jí)中氣流速度大小及其方向的變化，或者說是動(dòng)量的變化，可以清楚地用圖8-5所示的速度三角形來表示。除了反映渦輪級(jí)中氣流的運(yùn)動(dòng)情況以外，速度三角形還大致給出了 葉柵的形狀以及葉柵和渦輪級(jí)的某些重要特征，因而也就規(guī)定了渦輪級(jí)工作過程的特點(diǎn)。各 級(jí)以及某一級(jí)沿葉高各個(gè)截面上速度三角形的選擇和確定是渦輪機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的

7、重要內(nèi)容。各+ WjCOSPl科財(cái)曰一轉(zhuǎn)列3A圖8-5渦輪級(jí)速度三角形級(jí)動(dòng)葉柵前后的絕對(duì)速度為相對(duì)速度和牽連速度的矢量和：CjW i U i 8-1式中：UjA djn/60m/s其中n是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，di是動(dòng)葉柵前或后的某一直徑 米，Ui是與di相應(yīng)的圓周速度米/秒。式8-1指出三個(gè)速度矢量組成封閉的三角形，稱為速度三角形。氣流角如圖8-5所示。氣體在靜葉柵中膨脹，以絕對(duì)速度Ci噴離靜葉柵，與葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角為1 :此為靜葉出口氣流方向角，氣流角度見圖8-5所示。當(dāng)氣體進(jìn)入動(dòng)葉柵時(shí)，由于動(dòng)葉柵是以圓周速度為u在轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)以旋轉(zhuǎn)葉輪為參照物時(shí)，進(jìn)入動(dòng)葉柵的氣體速度就不是C,而是氣體與動(dòng)

8、葉柵的相對(duì)速度 W,。W,與葉輪旋轉(zhuǎn)的夾角為i ,i為動(dòng)葉進(jìn)口氣流的方向角。由三角形的余弦定理、正弦定理可以得到速度與氣流角之間的相互關(guān)系。動(dòng)葉進(jìn)口氣流的相對(duì)速度及其方向角為：WiC2 u2-2Ci U COS i 8-2ii1 sin Cim /W sin G sin JW 8-3同理，可得動(dòng)葉出口氣流的絕對(duì)速度及其方向角為：C2W2u - 2W2 u cos 2 8-4i2 sin W2 sin 2 /C28-5渦輪機(jī)的根本工作原理圖8-6所示為小型單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)的 簡(jiǎn)圖，其主要零件包括噴嘴和裝在葉輪上的 動(dòng)葉圖8-6a。工質(zhì)連續(xù)不斷地流過噴嘴 和動(dòng)葉流道圖 8-6b。工質(zhì)首先在噴嘴中

9、膨脹，工質(zhì)壓力p降低，絕對(duì)速度 c增大, 將所含熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。然后高速流動(dòng)的工 質(zhì)再進(jìn)入動(dòng)葉流道，壓力繼續(xù)再降低，并在 動(dòng)葉上產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于葉 輪是和渦輪機(jī)主軸連接成一體的，故蒸汽的 動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了主軸輸出的機(jī)械功。圖8-6單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)的簡(jiǎn)圖圖8-7 反動(dòng)式渦輪機(jī)1靜葉，2汽缸，3動(dòng)葉，4轉(zhuǎn)子除了沖動(dòng)式渦輪機(jī)外，還有一種反動(dòng)式 渦輪機(jī)，它是一種同時(shí)利用沖動(dòng)力和反動(dòng)力 推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械功的。根據(jù)反動(dòng)作用 原理產(chǎn)生反動(dòng)力推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的例子，以發(fā) 射運(yùn)載火箭最為典型。當(dāng)火箭燃料燃燒，燃 氣高速噴離火箭射向大氣，此時(shí)，高速的氣 流就給火箭體一個(gè)與氣流方向相反的反作用 力，推動(dòng)火

10、箭向前運(yùn)動(dòng)。反動(dòng)式渦輪機(jī)與沖 動(dòng)式渦輪機(jī)的不同點(diǎn)在于工質(zhì)在它的動(dòng)葉柵 通道中同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱能變動(dòng)能與動(dòng)能變機(jī)械功 的兩重能量變化，反動(dòng)式渦輪機(jī)總是多級(jí)的， 在結(jié)構(gòu)上它以靜葉代替噴嘴，而以鼓式轉(zhuǎn)子 代替輪式轉(zhuǎn)子。圖 8-7表示一部反動(dòng)式渦輪 機(jī)的簡(jiǎn)圖，圖的上方曲線in分別表示其中 工質(zhì)壓力與速度的變化。船舶汽輪機(jī)現(xiàn)代汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，往往由假設(shè)干級(jí)組成，每一級(jí)包括一列靜葉或噴嘴和一 列動(dòng)葉。根據(jù)用途，船舶汽輪機(jī)可以分成主汽輪機(jī)和輔汽輪機(jī)兩種，前者是在船舶主推進(jìn)系 統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器的，后者那么是用來驅(qū)動(dòng)各種船用輔機(jī)的。船舶主汽輪機(jī)機(jī)組主要由主汽輪機(jī)、 冷凝器和齒輪減速器組成。圖 8-8為典型的船舶主汽

11、輪機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖。圖8-8船舶主汽輪機(jī)機(jī)組1-高壓汽輪機(jī)2-低壓汽輪機(jī)3-冷凝器4 -齒輪減速器 5-主推力軸承6-支承軸承船舶汽輪機(jī)的分類船舶汽輪機(jī)種類很多，并有不同的分類方法，下面作簡(jiǎn)要介紹。按結(jié)構(gòu)形式分類有單級(jí)汽輪機(jī)和由假設(shè)干級(jí)組成的多級(jí)汽輪機(jī)；各級(jí)裝在一個(gè)汽缸內(nèi)的單缸汽輪機(jī)和各級(jí)分裝在幾個(gè)汽缸分高、中、低壓汽缸內(nèi)的多缸汽輪機(jī)；各級(jí)裝在一 根軸上的單軸汽輪機(jī)和各級(jí)裝在兩根平行軸上的雙軸汽輪機(jī)。按工作原理分類有蒸汽主要在各級(jí)噴嘴或靜葉中膨脹的沖動(dòng)式汽輪機(jī)、蒸汽在靜葉和動(dòng)葉中都膨脹的反動(dòng)式汽輪機(jī)和蒸汽在噴嘴中膨脹后的動(dòng)能在幾列動(dòng)葉上加以利用的速度 級(jí)汽輪機(jī)。按熱力特性分類分為凝汽式、供熱式、背

12、壓式、抽汽式和飽和蒸汽汽輪機(jī)等類型。1凝汽式汽輪機(jī)汽輪機(jī)排出的蒸汽流入凝汽器，排汽壓力低于大氣壓力。具有良好的熱力性能，是最為常用的一種汽輪機(jī)。2供熱式汽輪機(jī)既提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他機(jī)械，又提供生產(chǎn)或生活用熱，具有較高的熱能利用率。3背壓式汽輪機(jī)排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)。4抽汽式汽輪機(jī)5飽和蒸汽輪機(jī) 按汽流方向分類 級(jí)流動(dòng)的徑流式汽輪機(jī)。從中間級(jí)抽出蒸汽供熱的汽輪機(jī)。以飽和狀態(tài)的蒸汽作為新蒸汽的汽輪機(jī)。有蒸汽沿軸向逐級(jí)流動(dòng)的軸流式汽輪機(jī)，蒸汽沿徑向從內(nèi)徑向外徑逐船舶汽輪機(jī)組的構(gòu)造主要部件船用主汽輪機(jī)都是多級(jí)汽輪機(jī)，現(xiàn)代船用主汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)一般為2030級(jí)，且分置在兩個(gè)或三個(gè)汽缸里。我們知道

13、，汽輪機(jī)按上述工作原理是不能倒轉(zhuǎn)的，為了保證船舶能夠倒航， 在汽輪機(jī)上必須安裝由假設(shè)干級(jí)組成的倒車級(jí)。船用主汽輪機(jī)的倒車級(jí)一般都安裝在中壓缸 和低壓缸內(nèi)三缸式機(jī)組，或者只裝在低壓缸內(nèi)雙缸式機(jī)組，它的葉片安裝方向與正車級(jí)正 好相反。當(dāng)正車旋轉(zhuǎn)時(shí)，沒有蒸汽通往倒車級(jí)，倒車級(jí)只是空轉(zhuǎn)，因此會(huì)增加一些能量損失。 當(dāng)船舶要倒航時(shí)，關(guān)閉正車進(jìn)汽閥而翻開倒車進(jìn)汽閥，蒸汽被引入倒車級(jí)，主汽輪機(jī)就反轉(zhuǎn)。 通常倒車汽輪機(jī)的功率取為正車汽輪機(jī)功率的40%50%，因?yàn)椴⒉灰缶邆涓叨鹊慕?jīng)濟(jì)性，所以級(jí)數(shù)都不多。對(duì)于軍艦用汽輪機(jī)，為了提高在低負(fù)荷時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，還可采用附加的低速級(jí)。低速級(jí)分 為在巡航速度下用的巡航級(jí)和在經(jīng)濟(jì)

14、速度下用的經(jīng)濟(jì)級(jí)。為了使蒸汽能從一個(gè)汽缸流入另一個(gè)汽缸，并使低壓缸流出的蒸汽進(jìn)入凝汽器，在裝置 中安裝有一定長(zhǎng)度的大直徑容汽管。為了便于操縱，還設(shè)有各種儀表和閥等。這些均是汽輪 機(jī)組的重要輔助設(shè)備。凝汽器是汽輪機(jī)組的重要的組成局部，在其中進(jìn)行著蒸汽凝結(jié)。汽輪機(jī)組的第三個(gè)組成 局部為傳動(dòng)設(shè)備，它安放在汽輪機(jī)與推進(jìn)器軸系之間。圖8-9所示為帶一級(jí)減速齒輪的三缸式汽輪機(jī)一齒輪機(jī)組示意圖。圖8-9船舶汽輪機(jī)-齒輪機(jī)組示意圖該機(jī)組由三個(gè)順航汽輪機(jī) 高囚缸汽輪機(jī)、中壓缸汽輪機(jī)和低壓缸汽輪機(jī)和兩個(gè)倒航汽輪機(jī)倒航高壓缸汽輪機(jī)和倒航低壓缸汽輪機(jī)組成。后者分別安置在順航中壓缸和低壓缸汽輪機(jī)內(nèi)。新鮮蒸汽順次地在各汽

15、輪機(jī)內(nèi)膨脹，工作后的廢汽排入橫掛在低壓缸汽輪機(jī)下的凝汽器 中。高速的汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)軸系，帶動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生推 力，克服船舶阻力使船以一定速度前進(jìn)。汽輪機(jī)本體由靜止局部和轉(zhuǎn)動(dòng)局部構(gòu)成。靜止局部稱作“靜子，包括噴嘴、隔板、汽缸和軸承等主要部件；轉(zhuǎn)動(dòng)局部就是轉(zhuǎn)子，它由動(dòng)葉、葉輪及主軸等組成。1.噴嘴汽輪機(jī)第一級(jí)噴嘴是直接裝在汽缸上的。近代汽輪機(jī)采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，這種汽輪機(jī)的 第一級(jí)常稱為調(diào)節(jié)級(jí)。調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴總是分成假設(shè)干組布置在汽缸上，其噴嘴的組數(shù)通常與調(diào) 節(jié)汽閥個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，稱為噴嘴組或噴嘴弧段。中壓機(jī)組常采用單個(gè)銃制的噴嘴塊焊接而成， 見圖8-10中的件4。圖中首塊3與

16、末塊5的作用是把噴嘴組互相隔開，分成假設(shè)干組。高壓 機(jī)組采用另一種型式，即噴嘴組是整鍛銃制焊接結(jié)構(gòu)。圖8-10單個(gè)銃制的噴嘴及安裝1.外環(huán)；2 .內(nèi)環(huán)；3 .首塊；4 .噴嘴塊；5 .末塊2.汽缸汽缸就是汽輪機(jī)的外殼，它的作用是將汽輪機(jī)的通流局部噴嘴、動(dòng)葉片等與大氣隔絕，形成一個(gè)封閉的汽室，以使蒸汽在其中流動(dòng)做功。由于汽缸的外面敷裝著厚厚的保溫層，因此平時(shí)看不到它的真實(shí)形狀。汽缸的形狀較復(fù)雜， 并且要承受較高的蒸汽壓力，因此都做得比擬厚。它是汽輪機(jī)中最笨重的部件。圖8-11為臺(tái)高壓?jiǎn)胃啄狡啓C(jī)的汽缸外形圖。圖8-11高壓?jiǎn)胃啄狡啓C(jī)汽缸外形圖為了便于加工、安裝與檢修，通常汽缸沿水平中分

17、面做成上下兩半，上部稱上缸又稱大蓋，下部稱下缸，它們之間通過法蘭、螺栓相連接。汽缸的水平接合面必須保證嚴(yán)密，不允 許漏汽。為此連接上、下缸的法蘭常常比汽缸壁還要厚得多。同時(shí)螺栓采用加熱緊固的方法以防止熱松弛，保證上下缸的連接有足夠的強(qiáng)度與預(yù)緊力。由于蒸汽在汽缸內(nèi)的壓力和溫度是逐級(jí)降低的，因此常采用垂直接合面或者分缸的方法, 將汽缸分成高壓缸、中壓缸和低壓缸。這樣只在壓力、溫度較高的高壓缸和中壓缸采用高溫耐熱合金鋼材，從而節(jié)約優(yōu)質(zhì)的合金鋼材料。在新蒸汽參數(shù)較高的再熱機(jī)組中，常采用雙層 汽缸結(jié)構(gòu)，見圖 8-12。在雙層缸之間通有一定壓力和溫度的蒸汽，這樣內(nèi)外缸所承受的壓差 均較低，而且只有內(nèi)缸承受

18、高溫蒸汽的作用，因此內(nèi)、外缸壁和法蘭均可做得薄一些。外缸 由于承受的溫度和壓差均較低，故還可用較次一級(jí)的材料制造。這樣不但節(jié)約了優(yōu)質(zhì)合金鋼 材，更重要的是汽缸薄了以后，可使它在啟動(dòng)、停機(jī)及負(fù)荷改變時(shí)的熱應(yīng)力大大減小，給汽 輪機(jī)運(yùn)行帶來了極大的方便。圖8-12雙層汽缸示意圖為了提高凝汽式汽輪機(jī)低壓段各級(jí)的通 流能力，在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)中常采用低壓缸 分流的結(jié)構(gòu)，如圖 4 13所示。假設(shè)把汽輪 機(jī)的最后幾級(jí)分設(shè)在兩個(gè)形狀完全對(duì)稱的汽 缸中，使低壓汽流其比容甚大分別在兩個(gè)汽 缸中同時(shí)進(jìn)行膨脹，這就相當(dāng)于把有關(guān)各級(jí) 的通流面積增加了一倍，那末蒸汽的容積流 量即可允許大大地增長(zhǎng)。在主軸穿過汽缸的地方還設(shè)有

19、軸封裝 置，以限制汽缸內(nèi)的高壓蒸汽向外漏出和阻 止外界大氣漏入處于負(fù)壓條件下工作的低壓 缸內(nèi)。軸封裝置有多種不同的型式，但其原 理大同小異，其中以曲徑式軸封亦稱迷宮式 軸封應(yīng)用最為廣泛。圖8-13所示是一種經(jīng)常 用于真空端的上下齒型曲徑式軸封。圖8-12低壓缸采用雙缸分流式結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)1 高壓缸：2 連通過橋管3 低壓缸圖 8-13上下齒型曲徑式軸封1.均衡室；2 .軸封套；3 機(jī)軸;4信號(hào)管；5 .疏水小孔在軸封套2的里側(cè)裝有許多上下相間的環(huán)形金屬薄齒片，各上下薄齒片分另別與機(jī)軸上 的凹槽或凸臺(tái)相對(duì)，彼此間只有極小的軸向間隙，使各相鄰薄齒片之間形成一連串的環(huán)形小 汽室。汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，只要向軸

20、封的均衡室1內(nèi)送入壓力較外界大氣壓力略高的蒸汽，使之經(jīng)過屢次節(jié)流后流向軸封的真空側(cè)和大氣側(cè)，即可到達(dá)阻止外界大氣漏入低壓缸的目的。在汽缸的高壓端，情況與此相類似，缸內(nèi)壓力蒸汽經(jīng)曲徑式軸封裝置往外泄漏時(shí)，每通過一 道軸封片都要起一次節(jié)流作用。顯然，軸封片與機(jī)軸間的徑向間隙愈小，軸封片的片數(shù)愈多， 阻力就愈大，漏汽量也就愈少。但間隙不能太小，否那么定子與轉(zhuǎn)子可能相碰。汽缸支撐在機(jī)座又稱臺(tái)板上，機(jī)座又通過墊鐵固定在根底上。汽缸與機(jī)座不是緊固在 一起的，這是因?yàn)槠资軣岷笠蛎?。假設(shè)將汽缸與機(jī)座緊固在一起，就會(huì)約束與跟制汽缸 的這種熱膨脹，使汽缸產(chǎn)生不均勻變形，引起中心變動(dòng)。因此必須保證汽缸受熱時(shí)能自

21、由膨 脹，但這種自由膨脹必須加以合理引導(dǎo)，以保證汽缸和轉(zhuǎn)子的幾何中心一致。為此目的，通 常在汽缸與機(jī)座之間設(shè)有各種導(dǎo)向滑銷，這些滑銷組成了引導(dǎo)汽缸膨脹的滑銷系統(tǒng)。3.動(dòng)葉片動(dòng)葉片是汽輪機(jī)中數(shù)量最多的重要組成部件之一。葉片制造有銃制、軋制、模鍛及精密鑄造等幾種， 圖8-14為冷軋成型的葉片。由圖可見, 葉片一般由圍帶5、工作局部1和葉根2三局部組成。葉片間用隔葉件4分隔開，以形成葉柵通道，葉片頂部留有鉚釘頭 6,供安裝圍帶之用，這種圍帶為鉚接圍帶。全銃制葉片的圍帶， 工作局部、葉根和隔葉件是一個(gè)完整的整體，所以安裝起來十分方便。葉片的根部常有 T型、外包T型，叉型 及縱樹型等不同型式，見圖 8-

22、14。T型葉根 常用于離心力不大的高壓級(jí)，叉型及縱樹型 那么用于離心力較大的低壓級(jí)，特別是末幾級(jí) 長(zhǎng)葉片。圖8-14 軋制葉片1.工作局部；3 葉根局部；3 輪緣;4 隔葉件；5.圍帶；6 鉚釘頭汽輪機(jī)在運(yùn)行中其動(dòng)葉承受很大的應(yīng) 力，不僅承受汽流所加給的彎曲應(yīng)力，同時(shí) 還承受高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用所產(chǎn)生的拉伸 應(yīng)力。在多級(jí)汽輪機(jī)中，由于蒸汽比容隨著 壓力的逐級(jí)降低而迅猛增大，蒸汽的容積流 量將越來越大，這就要求動(dòng)葉隨著逐級(jí)加長(zhǎng)。 高壓段前幾級(jí)葉片較短。中、小型機(jī)組的第 一級(jí)葉片長(zhǎng)度通常為 1520mm大型汽輪機(jī) 末級(jí)葉片長(zhǎng)度可達(dá) 650800mm甚至更長(zhǎng)。 隨著葉片長(zhǎng)度的增加，長(zhǎng)葉片將承受十分巨

23、 大的拉伸應(yīng)力。大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片長(zhǎng)度可 達(dá)650800mm甚至更長(zhǎng)。隨著葉片長(zhǎng)度的 增加，長(zhǎng)葉片將承受十分巨大的拉伸應(yīng)力。4 .轉(zhuǎn)子和主軸葉輪、動(dòng)葉片和其他各種附設(shè)在主軸上的轉(zhuǎn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)局部總稱轉(zhuǎn)子，它包括主軸、 動(dòng)部件。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子可分為轉(zhuǎn)輪型和轉(zhuǎn)鼓型兩大類，前者用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)，后者用于反動(dòng)式汽輪機(jī)，圖8-15和圖8-16分別表示它們的根本結(jié)構(gòu)。由圖可見，多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)葉輪的直徑 由高壓段至低壓段是逐漸增大的，這是因?yàn)檎羝麎毫χ鸺?jí)降低，其比容不斷增大，因而通流 面積也應(yīng)逐漸增大所致。圖8-15轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)輪型轉(zhuǎn)子制造工藝的不同又可分為套裝式轉(zhuǎn)子，整鍛式轉(zhuǎn)子和焊接式轉(zhuǎn)子三類。 圖8-1

24、5為套裝式轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子的葉輪是單獨(dú)加工的，其內(nèi)孔直徑比相應(yīng)部位的軸徑略小， 套裝時(shí)首先將葉輪加熱，待內(nèi)孔受熱膨脹變大后熱套在軸上，冷卻后葉輪即緊緊地固定在軸 上。為了傳遞葉輪的扭矩，還設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)對(duì)稱布置的平鍵如圖8-17 所示。套裝式轉(zhuǎn)子的缺點(diǎn)是在高溫下工作時(shí)，葉輪可能松動(dòng)，故只適用于中，低參數(shù)的汽輪機(jī)或高壓機(jī)組的低 壓局部。圖8-16轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)子圖8-17套裝葉輪在軸上的固定1軸2葉輪3間距套筒4平鍵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子由兩個(gè)相隔一定距離的軸承來支承，成為一彈性體，具有一定的橫向振動(dòng) 自振頻率。汽輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)速不應(yīng)與轉(zhuǎn)子的自振頻率相重合，數(shù)值上等于轉(zhuǎn)子橫向自振頻率 的轉(zhuǎn)速，稱為該轉(zhuǎn)子的“臨界轉(zhuǎn)速

25、，汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行中決不允許汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)行， 否那么機(jī)組將毀于強(qiáng)烈的大振幅振動(dòng)。多數(shù)汽輪機(jī)制造廠都采用較工作轉(zhuǎn)速高2025%或 30 40%的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速。凡臨界轉(zhuǎn)速高于工作轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，稱為剛性轉(zhuǎn)子；臨界轉(zhuǎn)速低于工作 轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，稱為撓性轉(zhuǎn)子。撓性轉(zhuǎn)子的汽輪機(jī)在啟動(dòng)升速的過程中，為防止出現(xiàn)大振幅的 振動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，必須迅速開大主汽閥，使轉(zhuǎn)速盡可能快地通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。船舶汽輪機(jī)推進(jìn)裝置1.單級(jí)汽輪機(jī)速度特性曲線汽輪機(jī)沖動(dòng)級(jí)速度特性曲線如圖8-18所示。圖中的n是葉片速度與汽流速度之比。 圖中可見當(dāng)葉片速度是汽流速度的1/2時(shí)，汽輪機(jī)功率發(fā)出最大功率。當(dāng)葉片速度為零 時(shí)，汽輪

26、機(jī)轉(zhuǎn)矩力最大，但不輸出機(jī)械 功，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)速逐漸上升，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)矩力 逐漸下降，功率逐漸上升，當(dāng)速比超過1/2時(shí)，功率和轉(zhuǎn)矩都下降，當(dāng)葉片速度與汽流 速度之比為1時(shí)，汽輪機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩力 和功率都為零。實(shí)際上當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時(shí)汽輪機(jī)中所發(fā)生的 現(xiàn)象要復(fù)雜得多，因?yàn)楦骷?jí)中的蒸汽參數(shù)以 及流過的蒸汽量都要改變。然而上面所介紹 的扭矩和功率隨轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系大體上仍 適用于多級(jí)汽輪機(jī)。實(shí)驗(yàn)證明，在汽輪機(jī)開始回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩值約為正常工作時(shí)的二倍，這點(diǎn)對(duì)于船用汽輪機(jī) 的啟動(dòng)是一個(gè)有利的特性，汽輪機(jī)功率隨轉(zhuǎn)速的變化成拋物線關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)功率的下 降較為緩慢。工作特點(diǎn)1由圖8-18的單級(jí)汽輪機(jī)速度特性曲線可見，汽輪機(jī)

27、在開始回轉(zhuǎn)時(shí)即no=O的扭矩值約為正常工作時(shí)扭矩值的二倍，這樣使汽輪機(jī)帶螺旋槳啟動(dòng)比擬迅速。這一特性對(duì)汽輪機(jī)推進(jìn) 裝置啟動(dòng)是十分有利的。a汽輪機(jī)工作特性b內(nèi)燃機(jī)工作特性圖8-19 汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)工作特性圖比照2汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的 Mene特性曲線表示在圖8-19上，虛線表示發(fā)動(dòng)機(jī)保持額定功率時(shí)的Me ne曲線。汽輪機(jī)推進(jìn)裝置在系泊工況下，即入p=0時(shí)，螺旋槳轉(zhuǎn)速降低，汽輪機(jī)效率下降，功率亦減少，交點(diǎn)D所能發(fā)出的扭矩較額定功率不變所能發(fā)出的扭矩點(diǎn)C略低，如圖a。而內(nèi)燃機(jī)的Me ne特性曲線近似為一直線，為平安起見，系泊工況下的功率較額定值進(jìn)一步降低，D點(diǎn)的扭矩值僅為 C點(diǎn)的90%，如圖b。將汽輪機(jī)

28、和內(nèi)燃機(jī)兩者的Me ne特性相比可以發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)具有較良好的驅(qū)動(dòng)性能，能更高地利用額定功率，保證發(fā)出較大的 驅(qū)動(dòng)力。這對(duì)船舶啟航，倒車，螺旋槳被木頭或冰塊卡住等場(chǎng)合是很有用的。3汽輪機(jī)的速度特性曲線形態(tài)接近于二次拋物線，說明外界航行阻力工況起變化，如航行時(shí)遇到了較大的阻力 ，見圖8-20。汽輪機(jī)推進(jìn)較之內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)能輸出更高的功率如圖Ni>N2，即負(fù)荷較大時(shí)，汽輪機(jī)具有較好的推進(jìn)性能。圖8-20 發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳配合圖3.船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置組成及特點(diǎn)1船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置組成船舶推進(jìn)裝置是為保證船舶航行方向和航行速度提供推進(jìn)力的一整套裝置。推進(jìn)力就是 船舶的活動(dòng)能力，提供推進(jìn)力是動(dòng)力裝置的根本

29、任務(wù)，因此推進(jìn)裝置是船舶動(dòng)力裝置的主體， 它包括：主發(fā)動(dòng)機(jī)組，推進(jìn)器和傳動(dòng)設(shè)備和軸系。主發(fā)動(dòng)機(jī)組是發(fā)出推進(jìn)動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)常稱“主機(jī)以及為它效勞的輔助設(shè)備與系統(tǒng)。以 汽輪機(jī)為主機(jī)的推進(jìn)裝置，其汽輪機(jī)需要蒸汽鍋爐及時(shí)供應(yīng)蒸汽，因此蒸汽鍋爐及其系統(tǒng)也 是屬于主發(fā)動(dòng)機(jī)組。為使汽輪機(jī)和蒸汽鍋爐正常工作，還分別需要滑油、燃油、空氣、凝水 給水、冷卻水等，因此相應(yīng)要配備一些水泵、油泵、冷卻器、加熱器、油水柜、過濾器等 機(jī)械和設(shè)備，這些往往都圍繞機(jī)爐艙中的汽輪機(jī)、鍋爐布置，它們相互之間以及與汽輪機(jī)、 鍋爐之間均用管路聯(lián)結(jié)。這些為主機(jī)和鍋爐效勞的管路系統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)亦稱動(dòng)力系統(tǒng)。圖8-21所示為船舶汽輪機(jī)推進(jìn)裝置

30、產(chǎn)生推力能過程和主要設(shè)備示意圖。圖上簡(jiǎn)要地描 述了船舶汽輪機(jī)推進(jìn)裝置、汽輪機(jī)推進(jìn)螺旋槳的推力能的產(chǎn)生過程及主要設(shè)備和系統(tǒng)連接概 況。圖8-21 船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置產(chǎn)生推力能過程和主要設(shè)備示意圖采用燃油的汽輪機(jī)動(dòng)力裝置產(chǎn)生螺旋槳推力能過程是一系列能量轉(zhuǎn)換的過程。如圖所 示，供應(yīng)能量的燃油由燃油(日用)柜送到鍋爐中燃燒。燃油在鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，它的化學(xué)能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾臒崮堋．?dāng)煙氣沿鍋爐爐膛及其后面的煙道流過時(shí)，它的熱能就逐步傳遞給在 鍋爐各局部受熱面內(nèi)流動(dòng)的水、蒸汽以及空氣。鍋爐所產(chǎn)生的新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后逐級(jí)進(jìn)行 膨脹，蒸汽的局部熱能先轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭?dòng)能，高速汽流施加作用力于汽輪機(jī)的葉片上，推動(dòng) 了葉

31、輪連同整個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，于是汽流的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)軸上的機(jī)械能。汽輪機(jī)通過聯(lián)軸 器，齒輪減速箱和軸系帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋槳推進(jìn)器將軸系傳遞的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橥?動(dòng)船舶前進(jìn)的動(dòng)力。2船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)和組成汽輪機(jī)是利用蒸汽的熱能來作功的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。它是先把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，然后 再以高速度的氣流作用在轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片上，從而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)本身沒有 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件，因此這類裝置的特點(diǎn)是：(1) 單機(jī)功率大 在現(xiàn)有動(dòng)力中，汽輪機(jī)的單機(jī)功率最大。 它的功率不受氣缸尺寸的限制， 在汽輪機(jī)中蒸汽的流速很高，可在較小的通流面積中流過大量的蒸汽，因此有大的單機(jī)功率。陸用火電站汽輪機(jī)組單機(jī)

32、最大功率為1300MW，艦船汽輪機(jī)單機(jī)功率受到艦船推進(jìn)器一螺旋槳尺寸和制造上的限制，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸用機(jī)組功率。目前，單機(jī)功率最大已達(dá)55000kW(2) 工作可靠性好，壽命長(zhǎng)汽輪機(jī)是一種直接產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，它不存在像柴油機(jī)那樣一套曲柄連桿機(jī)構(gòu)的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，因而工作過程連續(xù)、穩(wěn)定、工作轉(zhuǎn)數(shù)較高。 高的工作轉(zhuǎn)數(shù)使其重量輕，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作時(shí)很平穩(wěn)，因而機(jī)械磨損小，檢修間隔長(zhǎng)。其工質(zhì)初溫較燃?xì)廨啓C(jī)低得多，因而循環(huán)壽命長(zhǎng)，可高達(dá)lOOOOOh以上。在工作中汽輪機(jī)的故障率很低，工作可靠性好。(3) 燃用廉價(jià)劣質(zhì)燃料汽輪機(jī)動(dòng)力裝置提供蒸汽工質(zhì)的蒸汽鍋爐可以燒廉價(jià)的劣質(zhì)燃料，在柴油機(jī)沒有解決燃

33、用重油的年代里，更顯示了它的優(yōu)越性。但汽輪機(jī)動(dòng)力裝置由于屢次能量轉(zhuǎn)換，循環(huán)過程中有大量的汽化潛熱在凝汽器中被冷卻 水帶走，加上所采用的工質(zhì)初溫較低，因此，汽輪機(jī)動(dòng)力裝置熱效率較低，既不如柴油機(jī)， 額定功率下也不如燃?xì)廨啓C(jī)。裝置組成復(fù)雜，蒸汽來自鍋爐，為汽輪機(jī)、鍋爐效勞配套的機(jī)械設(shè)備較多。還有汽輪機(jī)裝置機(jī)動(dòng)性比柴油機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)裝置差，重量指標(biāo)也不如燃?xì)廨?機(jī)裝置小。由于汽輪機(jī)裝置蒸汽循環(huán)的放熱溫度極低，汽輪機(jī)裝置工作可靠性高等特點(diǎn)，它與燃?xì)廨啓C(jī)等動(dòng)力裝置組成聯(lián)合動(dòng)力裝置，如燃一蒸聯(lián)合動(dòng)力裝置(COGAS、蒸一燃聯(lián)合動(dòng)力裝置(COSAG等可以充分發(fā)揮各機(jī)型的優(yōu)勢(shì)，具有較大開展前途。燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨?/p>

34、機(jī)是一種以空氣及燃?xì)鉃楣べ|(zhì)、靠連續(xù)燃燒燃料做功的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，主要 結(jié)構(gòu)有三局部：1.壓氣機(jī)；2.燃燒室；3.動(dòng)力渦輪。其工作原理為：軸流式壓氣機(jī)從外部吸 收空氣，壓縮后送入燃燒室，同時(shí)燃料氣體或液體燃料也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混 合，在受控方式下進(jìn)行定壓燃燒。生成的高溫高壓煙氣進(jìn)入透平膨脹做功，推動(dòng)動(dòng)力葉片高 速旋轉(zhuǎn)，從而使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功，轉(zhuǎn)子做功的大局部用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，約1/3左右的功被輸出用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如發(fā)電機(jī)、螺旋槳等。船用燃?xì)廨啓C(jī)以其功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高、便于操縱和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等突出 特點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界包括炮艇、輕型護(hù)衛(wèi)艦、護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、巡洋艦到輕型航母的主要 推

35、進(jìn)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)，并且已在進(jìn)入高速、大功率、先進(jìn)的民用船舶市場(chǎng)。8-22所示即為某一艦燃?xì)廨啓C(jī)工作原理艦船燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪等部件組成。圖用燃?xì)廨啓C(jī)示意圖。掛一氣機(jī)Co7-22=ptPl的玲師空代i燃油機(jī)配審売I壓力戶IV圖8-22某艦用燃?xì)廨啓C(jī)示意圖在運(yùn)轉(zhuǎn)中，燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)由大氣中吸取一定量的空氣并將其壓縮到某一壓力后就供 向燃燒室以及燃燒室與機(jī)匣之間的環(huán)形通道。流向燃燒室的那局部空氣是供應(yīng)燃燒室作油氣 混合并燃燒用的，而流向環(huán)形通道的那一局部空氣，那么是用作冷卻燃燒室和摻混高溫燃?xì)獾摹?燃油和空氣混合、燃燒后所產(chǎn)生的熾熱氣體，其溫度高達(dá)15002000 C。這

36、種高溫燃?xì)猓?然要對(duì)燃燒室進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射熱交換和對(duì)流熱交換。如果燃燒室的內(nèi)壁不進(jìn)行冷卻，那就極 易燒壞。所以保證在環(huán)形通道中間有一定量的空氣流過是很有必要的。另外，燃燒室的高溫 燃?xì)猓绻苯恿魅肴細(xì)鉁u輪中，渦輪的材料也承受不了，所以也需要有大量的冷卻空氣去 和這種高溫燃?xì)鈸交?，將燃?xì)鉁囟冉档饺細(xì)鉁u輪材料所許可的最高持續(xù)溫度。燃?xì)饨?jīng)摻混而 到達(dá)一定允許溫度后，就流向燃?xì)鉁u輪并膨脹作功，然后排入大氣。從圖8-22中可見，燃?xì)鉁u輪組件分為高壓渦輪和低壓渦輪二局部。高壓渦輪通過聯(lián)軸節(jié) 驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，而低壓渦輪那么通過中間軸和撓性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。習(xí)慣上，常將壓氣機(jī)、燃 燒室和驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的高壓渦輪看作

37、一個(gè)整體，稱為燃?xì)獍l(fā)生器，而將驅(qū)動(dòng)螺旋槳的低壓渦輪 稱作動(dòng)力渦輪，或稱自由渦輪。艦船燃?xì)廨啓C(jī)裝置的主要優(yōu)缺點(diǎn)艦船動(dòng)力裝置主要有：蒸汽動(dòng)力裝置、柴油機(jī)動(dòng)力裝置、核動(dòng)力裝置、燃?xì)鈩?dòng)力裝置和聯(lián)合動(dòng)力裝置。前兩種裝置開展得最早，廣泛應(yīng)用于各類艦船，后面三種，是上世紀(jì)60年代年初來迅速開展起來的新型動(dòng)力裝置。艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置是指以燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的全燃化動(dòng)力裝置。它自五十年代末期起， 尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應(yīng)用。功率總數(shù)日益增長(zhǎng)，裝艦使用范圍日 益擴(kuò)大，已由快艇開展到了護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、巡洋艦和直升機(jī)航空母艦等。這完全在于 艦用燃?xì)廨啓C(jī)裝置比其它各種裝置有著一些突出的優(yōu)點(diǎn)所致，即

38、：1燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)艦船所需的功率指令反響迅速，從冷態(tài)啟動(dòng)到發(fā)出全功只需23分鐘，在緊急狀態(tài)下，還可縮短到1分鐘左右。這一點(diǎn)大大優(yōu)于蒸汽輪機(jī)和大功率中、低柴油機(jī)，并為改善艦船的機(jī)動(dòng)性和操縱性創(chuàng)造了優(yōu)越的條件；2艦船燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)功率比擬大。各國(guó)在400012000馬力和2000032000馬力的功率范圍內(nèi)，均已有各自比擬成熟的機(jī)組，目前，有些單機(jī)功率已達(dá)50000馬力。因此，燃?xì)廨啓C(jī)的開展已為艦船航速的提高和其動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化提供了有利的條件；3艦船燃?xì)廨啓C(jī)的重量尺寸，非常輕巧。加速用燃?xì)廨啓C(jī)裝置的單位重量為0.65/kW,全工況用燃?xì)廨啓C(jī)裝置為 24kg/kW。每持續(xù)軸馬力的機(jī)組重量約為柴油機(jī)的 1

39、 /10。這一點(diǎn)， 對(duì)于艦艇來說，極其可貴。它既能有效地縮小動(dòng)力裝置的重量尺寸，增加燃油裝載量、擴(kuò)大通訊和武備的容量，又能提高生命力和續(xù)航力；4艦船燃?xì)廨啓C(jī)的所有輔助系統(tǒng)和設(shè)備，均附設(shè)于機(jī)組本體上，而且配有可靠的自動(dòng)控 制和調(diào)節(jié)設(shè)備。因此，操作簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)全船自動(dòng)化和遠(yuǎn)距離集中操縱等；5因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)是回轉(zhuǎn)機(jī)械，又比擬輕巧，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)施合理的減振支承和撓支承，所以機(jī)械噪聲源少，機(jī)械噪聲量小，且不易通過艦體向水下傳播，使作戰(zhàn)艦的隱性有所改善；6艦船燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行可靠性較好，其翻修壽命有的已能到達(dá)10000小時(shí)。另外，也正由于機(jī)組本身的重量尺寸比擬小，容易實(shí)現(xiàn)快速更換。當(dāng)需要翻修時(shí)，極易將整機(jī)通

40、過進(jìn)、排氣管道吊離艦船。目前，已能在24小時(shí)內(nèi)完成整個(gè)吊裝和更換工作。這樣就大大高了艦船的實(shí)際服役率。同時(shí)，也大大簡(jiǎn)化了艦上的維修保養(yǎng)工作，有利于減少在艦人員；7與蒸汽和柴油機(jī)動(dòng)力裝置相比，燃?xì)廨啓C(jī)的滑油消耗量比擬低。目前已達(dá)15kg / h,故可用較小的滑油柜來代替龐大的滑油儲(chǔ)存艙；8正由于燃?xì)廨啓C(jī)輕巧，又容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化監(jiān)控和遠(yuǎn)距離集中控制，故一般均將機(jī)組置于密閉機(jī)罩內(nèi)，以利隔聲、隔熱、防化、防原，從而改善了機(jī)艙工作條件。如圖8-23所 示。這在蒸汽動(dòng)力裝置和柴油機(jī)動(dòng)力裝置艦船上是難以辦到的。圖8-23美國(guó)LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組基于上述這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，世界各國(guó)均大力研究和開展艦船燃?xì)廨啓C(jī)，且將其裝于各類 新建水面艦艇上，特別是中小型水面艦艇上。但是，任何事物總是一分為二的。在艦船燃?xì)?輪機(jī)動(dòng)力裝置的開展中，與蒸汽、柴油機(jī)動(dòng)力裝置相比，還有許多急待進(jìn)一步研究解決的問 題。譬如：1燃?xì)廨啓C(jī)的油耗率與柴油機(jī)相比，還是偏高，特別是非額定工況。400012000馬力的艦船燃?xì)廨啓C(jī)，額定負(fù)荷下的燃油消耗率約為230320克/馬力時(shí)，20000馬力以上的大功率機(jī)組，作為簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)的典型例子是LM2500燃?xì)廨啓C(jī)，從上世紀(jì)7 0年代初期開始，經(jīng)30年的不斷完善、改進(jìn)、開展和提高，研制出其開展型LM2500 + ,壓