1完整版課件ppt上節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容3.3燃燒室燃油霧化與噴油嘴燃燒室結(jié)構(gòu)的新發(fā)展燃燒室的故障3.4燃?xì)鉁u輪概述結(jié)構(gòu)渦輪葉片冷卻3.5船用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展國外艦船用燃?xì)廨啓C(jī)概況國內(nèi)艦船用燃?xì)廨啓C(jī)概況2完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪一、概述燃?xì)鉁u輪是燃?xì)廨啓C(jī)的另一主要部件，它的功用是把來自燃燒室的高溫、高壓燃?xì)庵械牟糠譄崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，用以帶動(dòng)壓氣機(jī)、附件和外負(fù)荷（船舶螺旋槳或發(fā)動(dòng)機(jī)）。按燃?xì)饬鲃?dòng)方向，燃?xì)鉁u輪可分為軸流式和徑流式，而徑流式又可分為離心式和向心式，因離心式效率很低，故很少使用。船舶燃?xì)廨啓C(jī)多應(yīng)用軸流式渦輪。其特點(diǎn)是功率大、燃?xì)鉁囟雀?、轉(zhuǎn)速高、效率高，同時(shí)對(duì)其尺寸、重量也有嚴(yán)格的要求。3完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪4完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪軸流式渦輪中，按轉(zhuǎn)子數(shù)目不同可分為單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子和三轉(zhuǎn)子三種。5完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪(1)必須有足夠高的效率；(2)必須能承受高溫、熱沖擊和熱應(yīng)力的作用；(3)外廓尺寸要求、結(jié)構(gòu)要緊湊、重量要輕；(4)充分考慮渦輪部件的冷卻問題，以滿足燃?xì)廨啓C(jī)不斷增長的性能和可靠性等方面的要求；(5)充分注意零部件和組件的熱定心問題。渦輪的工作條件也十分惡劣：高溫、高轉(zhuǎn)速、頻繁劇烈熱沖擊、不均勻加熱以及由于轉(zhuǎn)子不平衡和燃?xì)鈮毫?、流量脈動(dòng)造成的不平衡負(fù)荷的作用。渦輪是燃?xì)廨啓C(jī)中熱負(fù)荷最大的部件。因此，對(duì)渦輪的設(shè)計(jì)提出以下要求：6完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪二、結(jié)構(gòu)渦輪有轉(zhuǎn)子和靜子兩部分組成。1、轉(zhuǎn)子渦輪轉(zhuǎn)子是渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總稱，由渦輪盤、渦輪軸、工作葉片及連接零件等組成。這些基本要求是：采用優(yōu)質(zhì)、抗腐蝕、耐高溫的結(jié)構(gòu)材料；采用有效的冷卻、隔熱、均溫、潤滑密封方法和合理的結(jié)構(gòu)形式，以避免和減少零部件、組件的熱應(yīng)力、熱變形、熱疲勞和振動(dòng)，保證轉(zhuǎn)子工作時(shí)具有高的效率、良好的熱定心，具有可靠的聯(lián)接、足夠的強(qiáng)度，并使轉(zhuǎn)子具有盡可能緊湊的結(jié)構(gòu)，小尺寸和輕重量，以及足夠長的使用壽命。7完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪8完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪渦輪盤與渦輪軸在聯(lián)接處承受很大負(fù)荷，有扭矩、軸向力、轉(zhuǎn)子重量，慣性力及不平衡力引起的彎矩，以及由轉(zhuǎn)子不平衡、燃?xì)鈮毫γ}動(dòng)等原因造成的振動(dòng)負(fù)荷，此外，還處在較高的溫度環(huán)境下工作，具有一定的熱負(fù)荷，應(yīng)減少輪盤向軸和軸承的傳熱。盤與軸的聯(lián)接分為不可拆式和可拆式兩大類結(jié)構(gòu)形式。(1)、不可拆式結(jié)構(gòu)(a)銷釘聯(lián)接(b)整體結(jié)構(gòu)或焊接(2)、可拆式結(jié)構(gòu)(a)螺釘聯(lián)接(b)短螺栓聯(lián)接1)盤與軸的聯(lián)接9完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪在多級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子中，盤與盤之間的聯(lián)接與是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題。盤與盤間的聯(lián)接也分為不可拆卸和可拆卸兩種結(jié)構(gòu)。2)、盤與盤的聯(lián)接10完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪葉片用樅樹型榫頭和輪盤聯(lián)結(jié)。葉片靠楔形根部上的樅樹型齒裝在渦輪盤上的相應(yīng)齒槽內(nèi)，齒面承受葉片離心力彎曲力矩作用而承受剪力和彎曲；齒的工作表面承受擠壓；榫頭各個(gè)截面承受拉伸。3)、工作葉片與輪盤的聯(lián)接11完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪靜葉的安裝形式有多種。靜葉內(nèi)環(huán)和渦輪輪盤間必須有密封防止漏泄的措施，以提高渦輪的效率。2、靜子靜子包括靜葉，機(jī)匣和所有的靜止零件。機(jī)匣是圓柱或圓錐形的薄殼體，是燃?xì)廨啓C(jī)主承力系統(tǒng)的重要部件之一。渦輪軸承的支撐靠機(jī)匣傳力到安裝支點(diǎn)。通常為了加工和安裝方便，機(jī)匣是分段的。各段間用法蘭連接。此連接應(yīng)保證有足夠的剛度，在熱態(tài)工作時(shí)不應(yīng)使剛度減小。在軸向和徑向的定位面設(shè)計(jì)時(shí)必須保證上述要求。動(dòng)葉頂部同機(jī)匣內(nèi)表面的間隙，對(duì)于動(dòng)葉工作效率和可靠性有很大影響。同時(shí)冷態(tài)和熱態(tài)的間隙會(huì)有變化，特別是在停機(jī)時(shí)，機(jī)匣冷卻較快，而內(nèi)部的動(dòng)葉冷卻較慢。此時(shí)務(wù)必防止發(fā)生動(dòng)葉與靜葉相互刮磨的現(xiàn)象，以提高可靠性。12完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪三、渦輪葉片的冷卻13完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪透平第一級(jí)涂層14完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪15完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪氣冷葉片的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種形式：1、對(duì)流冷卻2、噴射式冷卻3、氣膜冷卻4、發(fā)散冷卻為了提高燃?xì)獬鯗氐母邩?biāo)準(zhǔn)要求，必須把研制開發(fā)高級(jí)耐熱合金，在熱端零件表面噴涂屏障涂層和開發(fā)先進(jìn)的高溫渦輪冷卻技術(shù)，三者很好的結(jié)合起來才能更有效。16完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪冷卻空氣流經(jīng)葉片內(nèi)壁上的冷卻孔通道或縫隙時(shí)，冷卻空氣與葉片壁面發(fā)生對(duì)流換熱，把葉身上的熱量帶走，從而達(dá)到冷卻的目的，冷卻效果一般為200~250℃。冷卻孔通道的形狀可有多種，如圓孔形、三角形、翼形或扁形孔等。1、對(duì)流冷卻17完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪2、噴射式冷卻利用冷卻空氣形成的一股或多股射流對(duì)著被冷卻表面噴射，以增大葉片型面與冷卻空氣之間的換熱系數(shù)，增強(qiáng)冷卻效果。這種噴射式冷卻方式可以用在渦輪工作葉片上，但更普遍的還是用在導(dǎo)向渦輪器葉片上。18完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪3、氣膜冷卻冷卻空氣從葉盆端部進(jìn)入葉盆內(nèi)部，而后透過壁面上的小孔流出，在順著燃?xì)夥较虻娜~盆外壁處形成一層空氣氣膜，此氣膜把葉片外表面與熾熱的燃?xì)飧綦x開來，從而達(dá)到隔熱、冷卻的目的。19完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪4、發(fā)散冷卻葉片用疏松多孔透氣的材料制成，或在空心葉片壁面上采用電火花或電子束、激光打孔等工藝方法加工出大量密布的直徑很小的小孔，葉片內(nèi)腔的冷卻空氣會(huì)透過葉片壁面上無數(shù)的微孔和小孔滲出，由于孔徑小，氣流射流穿透深度淺，透過壁面后很快形成緊貼外壁面的冷氣層。20完整版課件ppt第三章船舶燃?xì)廨啓C(jī)裝置3.4燃?xì)鉁u輪渦輪葉片冷卻技術(shù)發(fā)展趨勢21完整版課件ppt3.5船用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展2222完整版課件ppt123內(nèi)容提要

引言國外艦船用燃?xì)廨啓C(jī)概況國內(nèi)艦船燃?xì)廨啓C(jī)概況23完整版課件ppt1、四個(gè)發(fā)展階段萌芽階段（20世紀(jì)之前）工業(yè)試用階段（20世紀(jì)初）實(shí)用階段（20世紀(jì)中期）發(fā)展階段（20世紀(jì)后期）2、沿革從20世紀(jì)初初步試驗(yàn)成功，到制造出有價(jià)值的裝置花約40年;20世紀(jì)50年代，在航空領(lǐng)域取得主宰地位;20世紀(jì)60年代，航改機(jī)盛行，發(fā)達(dá)國家海軍推行“全燃化”，開始用于調(diào)峰發(fā)電及輸油輸氣管線；20世紀(jì)70年代，陸、海用燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)量繼續(xù)增長，坦克開始正式使用燃?xì)廨啓C(jī)，聯(lián)合循環(huán)電站得到快速發(fā)展；20世紀(jì)80、90年代，燃?xì)廨啓C(jī)性能得以大幅度提高，新型熱力循環(huán)相繼得到發(fā)展（CC、STIG、HAT、ICR），低NOx技術(shù)廣泛應(yīng)用，燃用多種燃料。一、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展歷史：2424完整版課件ppt二、艦用燃?xì)廨啓C(jī)概況

艦用燃?xì)廨啓C(jī)是繼艦用蒸汽輪機(jī)和柴油機(jī)之后的新一代發(fā)動(dòng)機(jī)，它具有單機(jī)功率大、體積小、重量輕、機(jī)動(dòng)性好、污染小、效率高（排氣熱量可綜合利用）、振動(dòng)?。o往復(fù)機(jī)構(gòu)）、可靠性高等特點(diǎn)。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)已成為各海軍大國主要發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)種，得到廣泛的應(yīng)用。從幾百噸的高速小艇、高性能船到驅(qū)護(hù)艦、航母等中、大型艦船，都普遍采用燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力，使用形式有全燃、柴燃、燃蒸、燃?xì)廨啓C(jī)和電力推進(jìn)（燃電）等聯(lián)合動(dòng)力。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2001年底，全世界已有1340艘艦船裝有3313臺(tái)艦用燃?xì)廨啓C(jī)。2525完整版課件ppt三、艦用燃機(jī)目前技術(shù)水平和主要廠商艦用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)進(jìn)展迅速，綜合性能不斷提高。單機(jī)功率已達(dá)50MW（MT50），壓比25以上，燃?xì)獬鯗匾殉?400℃，效率高達(dá)42%，1kg工質(zhì)所發(fā)出的功率，即比功率為318kW/kg/s，大修周期可達(dá)50000~60000小時(shí)。世界上能生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的公司約有22家，但絕大部分艦用燃?xì)廨啓C(jī)只集中于四家制造公司：美國通用電氣（GE）公司、英國羅爾斯·羅伊斯（RR）公司、美國普拉特·惠特尼（P&W）公司和烏克蘭的“機(jī)器設(shè)計(jì)科研生產(chǎn)聯(lián)合體”。使用較多的機(jī)型有LM2500、奧林普斯、SMIA和SMIC。目前艦用燃?xì)廨啓C(jī)大多為航空改型機(jī)，專用化設(shè)計(jì)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要是烏克蘭的燃?xì)廨啓C(jī)系列。2626完整版課件ppt四、艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要發(fā)展方向一、繼續(xù)發(fā)展高初參數(shù)的簡單循環(huán)，進(jìn)一步提高燃?xì)獬鯗兀ㄍ瑫r(shí)也相應(yīng)地提高壓比），其中冷卻技術(shù)的改進(jìn)可使燃?xì)獬鯗仄骄磕晏岣呒s25℃，而耐高溫材料的開發(fā)可使燃?xì)獬鯗仄骄磕晏岣?0℃，目前研制的工程陶瓷材料，其耐熱溫度可達(dá)1600℃；二、發(fā)展復(fù)雜循環(huán)，充分利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣熱量，提高機(jī)組總的效率，為此，采用了回?zé)嵫h(huán)和燃蒸復(fù)合循環(huán)；三、進(jìn)一步完善燃?xì)廨啓C(jī)各主要部件的性能，提高部件效率；四、大力發(fā)展小功率燃?xì)廨啓C(jī)。2727完整版課件ppt4.1國外艦船燃?xì)廨啓C(jī)概況LM系列包括LM500、LM1600、LM2500、LM2500+、LM6000等型燃?xì)廨啓C(jī)；目前，國際上有27個(gè)國家的海軍選用約1000臺(tái)GE公司的船用燃?xì)廨啓C(jī)，安裝在388艘船上。在商船領(lǐng)域，有82臺(tái)LM系列機(jī)以不同的布置形式，在45艘船上使用。有機(jī)械推進(jìn)也有電力推進(jìn)；LM系列燃?xì)廨啓C(jī)作為推進(jìn)主機(jī)和原動(dòng)機(jī)能成功投入使用是因?yàn)椋盒省M可能獲得與負(fù)荷匹配的功率；人員配備——最少的人員操作；信號(hào)特征——減少噪聲和排放污染；全壽期費(fèi)用——最低。4.1.1GE公司LM系列燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用情況2828完整版課件ppt2929完整版課件ppt臺(tái)架試驗(yàn)的LM2500+燃?xì)廨啓C(jī)3030完整版課件ppt4.1.2WR-21艦用燃?xì)廨啓C(jī)

WR-21由美國諾思羅普·格魯曼公司（負(fù)責(zé)系統(tǒng)總成）、英國RR公司（負(fù)責(zé)燃?xì)廨啓C(jī)）、美國AlliedSignal公司（負(fù)責(zé)回?zé)崞髋c中冷器）和加拿大的CAE公司（負(fù)責(zé)控制）聯(lián)合組成的國際工業(yè)集團(tuán)研制。在各部件和整機(jī)嚴(yán)格試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了兩個(gè)500h的耐久試驗(yàn)，總計(jì)超過2100試驗(yàn)小時(shí)。已有美國DD21（最近有報(bào)導(dǎo)擬采用MT30燃?xì)廨啓C(jī)）和英國45型等多型艦船擬采用WR-21燃?xì)廨啓C(jī)。3131完整版課件pptWR-21艦用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)特點(diǎn)

WR-21以RR公司的航機(jī)RB211（超過1億飛行小時(shí)）為核心機(jī)，技術(shù)特點(diǎn)：一、位于高、低壓氣機(jī)之間有中間冷卻器。冷卻了進(jìn)入高壓壓氣機(jī)的空氣，以減少高壓壓氣機(jī)的壓縮功，改進(jìn)了高壓軸效率并增加約25%的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。二、采用回?zé)崞骰厥张艢庥酂崽岣咝省Ｈ?、?dòng)力渦輪的第一級(jí)采用可變幾何尺寸導(dǎo)葉，提高了在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的效率。3232完整版課件pptWR-21與幾型艦用燃?xì)廨啓C(jī)的比較

3333完整版課件pptWR-21模塊化部件在箱裝體內(nèi)的布置3434完整版課件ppt4.1.3MT30艦用燃?xì)廨啓C(jī)MT30是英國RR公司在航機(jī)Trent800基礎(chǔ)上（裝在波音777民用飛機(jī)上，1995年以來Trent發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)飛行超過500萬飛行小時(shí)），于1996到1999年進(jìn)行船用化改裝的簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)據(jù)悉，美國快船公司已訂購25臺(tái)，作265米橫渡大西洋超級(jí)高速貨船（4艘）的動(dòng)力，航速40kn。每船五臺(tái)MT30驅(qū)動(dòng)五臺(tái)KaMeWa噴水推進(jìn)裝置。RR公司于2005年初提供MT30發(fā)電機(jī)組，作為美國海軍未來水面艦船DD（X）綜合電力系統(tǒng)發(fā)電模塊，進(jìn)行工程研制試驗(yàn)。3535完整版課件pptMT30機(jī)組結(jié)構(gòu)

MT30低壓壓氣機(jī)8級(jí)（靜葉片均為變幾何尺寸葉片），高壓壓氣機(jī)6級(jí)，高、低壓壓氣機(jī)的渦輪均為單級(jí)，動(dòng)力渦輪為4級(jí)。3636完整版課件ppt4.1.4MT50艦用燃?xì)廨啓C(jī)MT50是英國RR公司由航空發(fā)動(dòng)機(jī)Trent800船用化改裝的簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。采用三軸設(shè)計(jì)，是目前世界上功率最大(50MW)、效率最高(42%)的船用燃?xì)廨啓C(jī)，是未來高速渡船，大型船舶的理想動(dòng)力。3737完整版課件ppt4.1.5LM6000船用燃?xì)廨啓C(jī)

美國GE公司的LM6000船用燃?xì)廨啓C(jī)，是目前功率較大、效率較高的簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)之一。由CF6-80C2航機(jī)艦改的LM6000，功率42.75MW，排氣流量123.8kg/s，效率40%，油耗0.213kg/kWh，排氣溫度456℃，動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速3600r/min，機(jī)重8169kg，尺寸長為7.3m，高2.5m。用于工業(yè)發(fā)電的LM6000已超過600臺(tái)。3838完整版課件ppt4.1.6英國SMIC艦用燃?xì)廨啓C(jī)SMIC艦用燃?xì)廨啓C(jī)功率17.56MW；燃?xì)獬鯗?493℃；空氣流量65kg/s；效率37.2%，尺寸7.5×2.29×3.08m，重量25.69t。3939完整版課件ppt4.1.7FT8燃?xì)廨啓C(jī)FT8燃?xì)廨啓C(jī)是美國普惠公司航機(jī)改型的船用和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)。功率24.26MW；效率37.3%；空氣流量82.7kg/s；油耗0.228kg/