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摘要:本文主要对船用燃汽轮机技术以及应用的发展情况进行探究,同时燃汽轮机技术在各个领域中所取得的进步与发展也可在这一过程得到较为客观的分析与介绍。这对其未来的发展与应用有极大的促进作用。现阶段我国各个行业已经逐步实现对船舶燃汽轮机的使用普及,尤其是在船用燃汽轮机工业发展方面起着相当重要的作用,因此我们需要对其发展对策进行进一步的探究。
关键词:燃气轮机;技术;应用;开发
近些年我国船舶燃汽轮机技术已经在原有基础上取得了较为明显的进步,尤其是先进的航空技术已经进一步实现在船用燃汽轮机中的使用,并且顺利实现对高性能燃汽轮机的制造。在不断发展简单循环技术的基础之上,中间冷却回热复杂的循环也在不断优化与完善,尤其是先进的余热利用式燃蒸联合循环已经促使传播燃气的发展实现对全新时期的进步。现阶段燃汽轮机已经作为主动力装置存在于航空母舰、巡洋舰等服役当中。
一、应用
效率高、功率大、可靠性以及利用性较高是船舶燃汽轮机的明显优势与特征,在可行性方面自动化控制程度等方面船舶燃汽轮机所占据的优势也相当明显,因此现阶段主要作为主动力装置存在于大中型水面战舰中。在不断发展高性能商船的过程当中传播燃汽轮机的应用市场更为广阔,发展前景也相当远大。
1.军用舰船
英国于1967年率先提出实行水面战舰全燃推进的动力政策。1969年以后,高性能第二代船舶燃气轮机Ⅸ2500研制成功,美国海军动力装置迅速走上了全燃推进的道路,并在装舰数量上远远超过了英国。原苏联一直是船舶燃气轮机的最大使用国,其海军装用燃机的舰艇数、燃机台数和装机总功率均占世界第一位。80年代初,日本海军步英国、美国和原苏联后尘也走上了全燃推进的道路。最近十多年,其燃机装舰的速度和规模均超过了英国。
2.民用船舶
近十年来,燃气轮机在高速渡船中得到大量应用。具有代表性的是瑞士斯坦纳航运公司营运的三艘HSSl500大型高速渡船。该渡船总长126.6m.航速为42kn,可载客1500人和375辆轿车。主动力装置采用CoGAG形式,即由二台U燃和二台Ⅲ1600燃气轮机组成。
二、技术发展的趋势
在不断发展的过程当中船舶燃汽轮机技术的进展也相当迅猛,尤其是在设计方面不断完善。燃气机的性能改进可在多个方面进行体现我们主要将其总结为以下三点。首先是在移植航空技术的基础之上促使燃机参数得到有效改进,这是完善零部件设计的重要手段,同时也可促使简单循环燃气的性能得到有效改善,其次是对压缩工进行有效减少进而帮助,中间冷却回热式燃气得到有效进步。注意在这一过程中对排气余热进行使用。最后是在利用燃气机排气余热的基础上有效回收能量,最终将其提供给汽轮机,这是构建燃蒸联合循环动力装置的途径之一。
1.简单循环燃气轮机技术
(1)新型机组的研制
大功率以及高效率是船舰应用燃机的主要趋势,在发展过程当中先进的航空发动机改装以及技术的移植可促使船舶燃汽轮机的先进性得以保障,同时其性能在整体上也呈现出一种多样化的特征。
船舶燃气轮机的效率和单机功率均有了明显的增加。LM6000PC是通用电气公司1985年进入商业飞行服务、最先进的高旁路风扇发动机C硒一80C2的船用改型。
(2)高温燃气轮机的研制
提高燃气初温是完善燃气轮机装置的最有前途的方法,因为燃气初温决定了装置的效率和比功,从而决定了单机的功率。与其第二代船舶燃机比较,机械设计联合体(MashpIDekt)研制的第三代燃机兀、且8000、n’且1500,其燃气初温约提高了200~250°C,压比提高近一倍,明显地改进了燃机性能并显著提高了效率。研制的第四代燃机耽5000M的燃气初温又有很大提高。
2.WR一21中间冷却回热式
船舶燃气轮机中间冷却减少了高压压气机的耗功并明显增加了回热器的效率。回热器回收了排气的余热,明显增加了装置的效率。
三、我国的对策
综观世界各国海军的发展情况,大力开发并应用船舶燃气轮机是我国海军主动力装置建设并使其现代化的必然趋势。要建立强大的海军,舰队就需要大量的燃机。光靠买机是不行的,我们的立足点是必须自己造机,用本国制造的先进燃机装备海军。当务之急是尽快开发并建立本国的船舶燃机工业,以满足海军建设的需要。
1.开发的途径
鉴于过去几十年研制经验,考虑到我国的具体情况,笔者认为我国开发研制船舶燃机的途径是:
(1)采用日本、德国模式日本舰船装用的船舶燃机全部是从国外引进自行生产的。德国引进美国许可生产燃机装备自已的舰船,其MI'U公司引进通用电气公司许可生产Ⅲ1600、Ⅲ2500、U仫500+和U16000Pc燃机。从国外引进技术,取得许可、制造和生产燃机的途径被许多国家广为采用。在引进基础上逐步走上合作或自行研制的道路。
(2)建立合资企业,联合生产燃机我国的燃机制造业应尽量走与国外燃机制造商建立合资企业的道路。在船舶燃机方面,可供选择的合作者是乌克兰的机械设计联合体、美国的通用电气公司和英国罗·罗公司。建立合资企业是发展我国船舶燃机制造业的一条又快、又好和又省的道路。以这种方式开发我国船舶燃机,产品不仅能满足我国需要,还可供军贸出口并打入国际市场。
2.开发的方针
为使有限的财力发挥最大效益,笔者认为开发、引进及研制中应该考虑如下几点:
(1)高起点开发时必须紧紧围绕我国海军实际需求,必须坚持高起点,即开发引进研制满足我国海军装舰需要的第二代船舶燃机。
(2)一机多用、一机广用开发、引进及研制时不应仅局限于一型舰或某级舰的需要,而应慎重地选择好一种机型,使之像美国心12500型燃机那样能装备各种类型舰艇。不仅能装备战舰,也能装备大型客船;既能满足本国战舰的需求,还要考虑出口舰艇的需要。既适合海军使用,也能供民品使用。只有这样,才能使开发机具有足够的市场。
(3)开发机的功率档次应结合我国海军装舰对象并借鉴世界各国海军主动力装置的装舰情况,对开发机的功率档次进行精心考虑。
结语:
简单循环以及复杂循环的船用燃气技术都已经逐步实现向联合循环的转变,尤其是在大中型水面战舰中燃机所占据的核心地位已经不可替代,在上传中的应用范围也不断扩大。开發并且实现对船舶燃气机的有效使用是现代化发展的必然趋势与方向,现阶段我国船用以及工业用燃气工业发展面临的主要问题就是如何实现对船舶燃汽轮机的现代化转变。
参考文献:
[1]肖华.电站燃气轮机节能诊断方法与应用研究[D].华南理工大学,2014.
[2]刘波.谈船舶燃气轮机节能诊断方法与应用[J].工程技术:引文版,2016(11):00286-00286.
关键词:燃气轮机;技术;应用;开发
近些年我国船舶燃汽轮机技术已经在原有基础上取得了较为明显的进步,尤其是先进的航空技术已经进一步实现在船用燃汽轮机中的使用,并且顺利实现对高性能燃汽轮机的制造。在不断发展简单循环技术的基础之上,中间冷却回热复杂的循环也在不断优化与完善,尤其是先进的余热利用式燃蒸联合循环已经促使传播燃气的发展实现对全新时期的进步。现阶段燃汽轮机已经作为主动力装置存在于航空母舰、巡洋舰等服役当中。
一、应用
效率高、功率大、可靠性以及利用性较高是船舶燃汽轮机的明显优势与特征,在可行性方面自动化控制程度等方面船舶燃汽轮机所占据的优势也相当明显,因此现阶段主要作为主动力装置存在于大中型水面战舰中。在不断发展高性能商船的过程当中传播燃汽轮机的应用市场更为广阔,发展前景也相当远大。
1.军用舰船
英国于1967年率先提出实行水面战舰全燃推进的动力政策。1969年以后,高性能第二代船舶燃气轮机Ⅸ2500研制成功,美国海军动力装置迅速走上了全燃推进的道路,并在装舰数量上远远超过了英国。原苏联一直是船舶燃气轮机的最大使用国,其海军装用燃机的舰艇数、燃机台数和装机总功率均占世界第一位。80年代初,日本海军步英国、美国和原苏联后尘也走上了全燃推进的道路。最近十多年,其燃机装舰的速度和规模均超过了英国。
2.民用船舶
近十年来,燃气轮机在高速渡船中得到大量应用。具有代表性的是瑞士斯坦纳航运公司营运的三艘HSSl500大型高速渡船。该渡船总长126.6m.航速为42kn,可载客1500人和375辆轿车。主动力装置采用CoGAG形式,即由二台U燃和二台Ⅲ1600燃气轮机组成。
二、技术发展的趋势
在不断发展的过程当中船舶燃汽轮机技术的进展也相当迅猛,尤其是在设计方面不断完善。燃气机的性能改进可在多个方面进行体现我们主要将其总结为以下三点。首先是在移植航空技术的基础之上促使燃机参数得到有效改进,这是完善零部件设计的重要手段,同时也可促使简单循环燃气的性能得到有效改善,其次是对压缩工进行有效减少进而帮助,中间冷却回热式燃气得到有效进步。注意在这一过程中对排气余热进行使用。最后是在利用燃气机排气余热的基础上有效回收能量,最终将其提供给汽轮机,这是构建燃蒸联合循环动力装置的途径之一。
1.简单循环燃气轮机技术
(1)新型机组的研制
大功率以及高效率是船舰应用燃机的主要趋势,在发展过程当中先进的航空发动机改装以及技术的移植可促使船舶燃汽轮机的先进性得以保障,同时其性能在整体上也呈现出一种多样化的特征。
船舶燃气轮机的效率和单机功率均有了明显的增加。LM6000PC是通用电气公司1985年进入商业飞行服务、最先进的高旁路风扇发动机C硒一80C2的船用改型。
(2)高温燃气轮机的研制
提高燃气初温是完善燃气轮机装置的最有前途的方法,因为燃气初温决定了装置的效率和比功,从而决定了单机的功率。与其第二代船舶燃机比较,机械设计联合体(MashpIDekt)研制的第三代燃机兀、且8000、n’且1500,其燃气初温约提高了200~250°C,压比提高近一倍,明显地改进了燃机性能并显著提高了效率。研制的第四代燃机耽5000M的燃气初温又有很大提高。
2.WR一21中间冷却回热式
船舶燃气轮机中间冷却减少了高压压气机的耗功并明显增加了回热器的效率。回热器回收了排气的余热,明显增加了装置的效率。
三、我国的对策
综观世界各国海军的发展情况,大力开发并应用船舶燃气轮机是我国海军主动力装置建设并使其现代化的必然趋势。要建立强大的海军,舰队就需要大量的燃机。光靠买机是不行的,我们的立足点是必须自己造机,用本国制造的先进燃机装备海军。当务之急是尽快开发并建立本国的船舶燃机工业,以满足海军建设的需要。
1.开发的途径
鉴于过去几十年研制经验,考虑到我国的具体情况,笔者认为我国开发研制船舶燃机的途径是:
(1)采用日本、德国模式日本舰船装用的船舶燃机全部是从国外引进自行生产的。德国引进美国许可生产燃机装备自已的舰船,其MI'U公司引进通用电气公司许可生产Ⅲ1600、Ⅲ2500、U仫500+和U16000Pc燃机。从国外引进技术,取得许可、制造和生产燃机的途径被许多国家广为采用。在引进基础上逐步走上合作或自行研制的道路。
(2)建立合资企业,联合生产燃机我国的燃机制造业应尽量走与国外燃机制造商建立合资企业的道路。在船舶燃机方面,可供选择的合作者是乌克兰的机械设计联合体、美国的通用电气公司和英国罗·罗公司。建立合资企业是发展我国船舶燃机制造业的一条又快、又好和又省的道路。以这种方式开发我国船舶燃机,产品不仅能满足我国需要,还可供军贸出口并打入国际市场。
2.开发的方针
为使有限的财力发挥最大效益,笔者认为开发、引进及研制中应该考虑如下几点:
(1)高起点开发时必须紧紧围绕我国海军实际需求,必须坚持高起点,即开发引进研制满足我国海军装舰需要的第二代船舶燃机。
(2)一机多用、一机广用开发、引进及研制时不应仅局限于一型舰或某级舰的需要,而应慎重地选择好一种机型,使之像美国心12500型燃机那样能装备各种类型舰艇。不仅能装备战舰,也能装备大型客船;既能满足本国战舰的需求,还要考虑出口舰艇的需要。既适合海军使用,也能供民品使用。只有这样,才能使开发机具有足够的市场。
(3)开发机的功率档次应结合我国海军装舰对象并借鉴世界各国海军主动力装置的装舰情况,对开发机的功率档次进行精心考虑。
结语:
简单循环以及复杂循环的船用燃气技术都已经逐步实现向联合循环的转变,尤其是在大中型水面战舰中燃机所占据的核心地位已经不可替代,在上传中的应用范围也不断扩大。开發并且实现对船舶燃气机的有效使用是现代化发展的必然趋势与方向,现阶段我国船用以及工业用燃气工业发展面临的主要问题就是如何实现对船舶燃汽轮机的现代化转变。
参考文献:
[1]肖华.电站燃气轮机节能诊断方法与应用研究[D].华南理工大学,2014.
[2]刘波.谈船舶燃气轮机节能诊断方法与应用[J].工程技术:引文版,2016(11):00286-00286.