船用汽輪機
這台汽輪機有高、中、低壓3個汽缸,分別直接帶動螺鏇槳。小艇試航航速達34.5節(1節=1852/3600米/秒),超過了當時採用蒸汽機推進的驅逐艦航速,顯示了汽輪機在艦船上套用的優越性,此後船用汽輪機就得到了較快的發展。船用汽輪機的工作過程是連續的,可以採用較高的蒸汽初壓、初溫,並可膨脹到較低的背壓,故效率比蒸汽機高。它有很大的通流面積,能通過較大的蒸汽量,單機功率較大,在大、中型艦、船上逐步取代了蒸汽機。船用汽輪機的最大功率受到螺鏇槳的限制,一般不超過60兆瓦。有些大型軍艦裝 4台汽輪機,總功率達 210兆瓦。汽輪機是一種鏇轉式動力機械,運行平穩,工作可靠,維護方便。然而與船用柴油機和燃氣輪機相比,它需要鍋爐、凝汽器和管路等,設備較複雜;後動過程較長,操縱性較差;熱效率也比柴油機稍低。它主要用於核動力艦船和功率大於25兆瓦的艦船上。
船用汽輪機的工作環境和使用條件與電站汽輪機不同。它安裝在易變形的船體基座上,還經常受到船體搖擺、衝擊的影響。它的正常運轉直接關係到全船的安全,因而對可靠性要求更高。它的體積、重量也受到船體的嚴格限制。船舶在進出港口或執行任務時需要經常變速或倒航,因此對汽輪機的機動性也有特殊的要求。
船用汽輪機除功率小於 8兆瓦的有時用單缸外,一般都是雙缸或三缸分軸並聯布置。圖1為較典型的雙缸船用汽輪機組布置圖。它由高壓缸、低壓缸、凝汽器、齒輪減速器等主要部分組成。分缸設計時可將高壓軸和低壓軸設計成不同的轉速,儘量提高各級的輪周速度以增加級的焓降,減少級數。高壓軸採用較高轉速(5000~10000轉/分),以縮小轉子直徑;增加前幾級的葉片高度,以提高效率;低壓軸採用較低轉速(3000~5000轉/分),以降低末幾級葉片和輪盤的應力。採用分缸方式的好處是當汽輪機發生局部損壞時可用單缸運行,提高了船的可靠性。
![船用汽輪機](/img/2/b3c/nBnauM3XxYTMyUzM4EDNxgDM5ETMwADMwADMwADMwADMxAzL0EzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![船用汽輪機](/img/5/868/nBnauM3XzcDO4YzM4EDNxgDM5ETMwADMwADMwADMwADMxAzL0EzLzczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
船用汽輪機可採用衝動式或反動式。為了提高機動性,大多採用整鍛式或焊接式轉子。一般在低壓缸中設定2~3級倒車級。倒車功率通常為正車功率的40~50%。因倒車時間較短,對效率的要求不高,一般儘量減少級數,以使結構緊湊。級的焓降較大,常採用有縮放噴嘴的多列速度級。在正車級與倒車級之間裝有擋板,以防倒航時高溫排汽被大量吸入正車級,引起過熱和消耗功率。
軍艦在全速時要求汽輪機發出儘可能大的功率,以提高航速。但軍艦在大部分使用時間內以低速(10~40%額定功率)巡航,故要求汽輪機在低負荷時有較高的效率,以增加續航力。功率大的艦用汽輪機組的高壓部分常採用串、並聯進汽方式(圖2)。低負荷時,蒸汽先流過高壓端,再進入中壓端(圖2a),按串聯進汽方式工作,以提高效率。高負荷時,蒸汽同時進入高壓端和中壓端(圖2b),按並聯進汽方式工作,以增加蒸汽流量。功率較小的艦用汽輪機也常採用旁通調節法,即在高負荷時蒸汽繞過高壓部分,直接進入低壓部分,以增加蒸汽流量。
提高船用汽輪機組效率的措施有:①提高蒸汽的初壓和初溫(已達8~10兆帕,510~535℃);②採用中間再熱;③與燃氣輪機組成聯合裝置;④由主機帶動船上用的發電機和各種泵。
核動力船舶常採用飽和蒸汽輪機和電力推進。電力推進是用汽輪機以恆轉速帶動發電機,再由電動機帶動螺鏇槳。機組布置比較方便,電動機變速和換向比較靈活,倒航功率可以增大,但傳動效率稍低。