未来会出现双wr21全燃动力来取代柴燃联合动力吗~~

1、未来会出现双 wr21 全燃动力来取代柴燃联合动力吗 ？性能卓越的 WR21 型燃气轮机 Rolls-Royce 公司（以下 简称罗罗公司）主要业务范围包括民用航空燃气轮机、军用航空燃气轮机、 船用燃气轮机与船用设备、电站和油 /气四用燃气轮机以及特种业务等。1999年罗罗公司收购了著名的 Vickers公司组建了罗罗公司船用部，显著地提高了它在船 用领域的业务能力，目前罗罗公司船用部可为全球的客户提 供以下的服务：舰船和推进系统设计；供应发动机（燃气轮 机、柴油机） 、推进设备（轴承、定距 /调距 /导管螺旋桨、吊 舱式推进器、 喷水推进器与反应堆装置） 和甲板机械 （锚机、 舵和舵机、减摇

2、装置）等。因而，罗罗公司船用部业务范围 覆盖全球，居领先地位。船用燃气轮机以其功率大、结构紧凑、重量轻、效率高、 便于操纵和实现自动化等突出特点，已成为当今世界包括炮 艇、轻型护卫舰、护卫舰、驱逐舰、巡洋舰到轻型航母的主 要推进主机和发电机组的原动机，并且已正在进入高速、大 功率、先进的民用船舶市场。西方大功率船用燃气轮机市场 主要由美国通用电气（General Electric-GE ）公司和罗罗公 司公司所占有。目前，世界船用领域应用的是简单循环燃气 轮机。由 Northrop Grumman 公司、罗罗公司、Allied Signal 和 CEA 联合组成的一个国际工业集团所研制的 WR

3、-21 型船 用燃气轮机是目前唯一的一型中冷回热式复杂循环船用 燃气轮机， 它是根据美海军合同并得到英国、 法国财务支持， 迄今耗资约 4.8 亿美元，历时超过 8 年所开发的新一代机型， 罗罗公司称WR-21是目前“世界最先进的船用燃气轮机”。WR 21 这种带中间冷却加热( ICR Intercooled Recuperated Cycle )的复杂循环燃气轮机比目前普遍采用 的简单循环船用燃气轮机多了一个中间冷却器和一个回热 器。研究表明： 中、高压比的中间冷却回热循环燃气轮机， 具有提高压比、提高热效率、增加输出功率的特点。 WR-21 研制证明： WR-21 的杰出性能得益于其三项独

4、有的特点：位于低压压气机和高压压气机之间的中间冷却器，对进入 高压压气机的空气进行冷却，减少了高压压气机所需的功率， 改进高压轴的效率并增加约 25% 的发动机输出功率。回热器将排气余热予以回收利用，对进入燃烧室的燃气进 行预热，明显地降低了燃油消耗率。实际运行表明：尺寸相 同的高压透平进口处的燃气温度如果相同，采用回热器的WR-21 燃气轮机的燃油消耗率明显小于常规的船用燃气轮 机。第一级高压透平采用可变几何导叶（ VAN ）叶轮，随着负 荷的减少，通过透平的质量流量减少，可变几何导叶逐渐关 小，保持了恒定的透平入口处燃气温度，从而提高了部分负 荷工况时回热器的效率，其结果是在整个运行范围里

5、提高了 发动机的效率，特别是在低负荷时取得令人注目的效果。实 船运行表明： WR-21 的回热器加可变几何导叶的节油效果可 达3040%。在ISO条件（15C,无损失）下，WR-21输出功率为25.2兆瓦，足以满足护卫舰、驱逐舰和轻型航母以及大型高速民 船的功率需求WR-21 最大功率（ ISO 条件下， 25.2 兆瓦）时的燃油耗 油率仅为184克/千瓦小时（135克/马力时）。WR-21是迄 今效率最高的船用燃气轮机，这样的经济指标足以与大功率 低速船用柴油机相媲美在部分工况时， WR-21 比典型的简单循环船用燃气轮机也具 有较高的推进效率。 这样， 在使用最为频繁的 21 节和 17

6、节 航速（假设舰的最大航速为 30 节）时，与简单循环船用燃 气轮机相比， WR-21 可节约燃油分别为 27% 和 30% 。即使 在约 11 节航速的低负荷时， WR-21 节油竟可高达 40% 。对 于要求在这种航速游弋或在更低航速的拖曳声呐工作状态 下的运行，则意味着有可观的节油效果。在1125.2兆瓦（即自其44%到最大工况）运行范围里， 其燃油耗油率指标近乎相同。对于发动机直接驱动的推进方 式，提供了在很宽的运行范围里的运行经济性。罗罗公司称，这是 WR-21 所特有的运行图谱， 与简单循环燃气轮机相比， WR-21 用于发电机组的原动机时， 其平坦的燃油耗油率特别 适合于综合电力

7、推进（ IFEP 或 IPS ）系统WR-21 具有巡航机与加速机的特点， 结合到典型的舰船功 率效率图谱， 就有望取代原来所必须的 4 到 8 兆瓦左右的 巡航柴油机 /燃气轮机。 取消巡航发动机不仅带来推进系统的 初始投资方面的节省，而且无疑将腾出宝贵的有效舱容。不 论对舰只还是民用船舶，都将带来巨大的好处，无疑将对简 化机舱设备和系统、改善机舱布置和舰船的总体设计带来创 新的局面，从而增加舰的有效载荷和全面提升民用船舶的潜 在收益。数字控制器 /传感器WR-21 配置了目前最新的数字控制器 /传感器，它具有以下特点：由双以太网通道提供 WR-21 和舰船之间通讯灵活性。包括一整套运行监测

8、与发动机趋势传感器，提供工程技 术人员用以分析性能、研究趋势和按计划之维护所必须的资 料。数字控制器的任务是在故障发生之前能通过预测故障来 减少停机。在正常运行期间，该系统自动地监测数百个系统 参数，其中 12 个参数是评价发动机安全运行的关键参数遥控设施采用虚拟机械环境（ VME ）的结构，主机为目 前所流行的以奔腾为基础的 CPU 的商用机。使用中，经一 个与能用以太网接口相联的笔记本计算机能实现对主机进 行机旁操纵和随机诊断。通过控制系统中的遥控插头，该数 字控制器适合于全船计算机环境并且可以在船上的任何地 方实施故障诊断。笔者认为， 有了这样的 VME 将是 WR-21 及其周边环境的

9、 监控和故障诊断的能力的保障，也是虚拟现实（ Virtual Reality ，简称 VR ）在舰船推进领域里的第一次应用，是值 得关注的。鉴于 WR-21 有其独有的中间冷却器、回热器及其管系、 附件，势必要比简单循环燃气轮机增加更多的空间与重量。 但 WR-21 的设计布局巧妙、 结构紧凑。 特别值得一提的是， 它的独特的中间冷却器和燃烧室的设计。中间冷却器由 10 个扇形体的铜镍鳍片的板式空气 / 淡水（系淡水和乙二醇 1:1 配比）热交换器所组成。通过紧凑的设计和气流良好的 组织，将这 10 个扇形体呈环形布置在燃气发生器转子的外 圈的 360 度环形空间内。 燃烧室则由 9 个经流式

10、火焰筒燃烧 器所组成。 它们在高压压气机的外圈的 360 度空间内呈辐射 状布置。 上述这二个设计有效地缩短了 ICR 换件的轴向尺寸。 WR-21 有着与 LM2500 模件完全相同的长度、宽度，其最 大高度处仅比 LM2500 模件高出 1.74 米。应该说，为了获 得回热所带来的巨大收益，这些付出是值得的。通过适当的 总体设计，即使是排水量在 3000 吨以上的护卫舰，也是可 望解决其布置问题的。一般来说，民用船舶就不会存在无法 布置的局面。进一步降低发动机的排放指标是柴油机、燃气轮机研制中必须面临的问题。罗罗公司称在 WR-21燃气轮机上已经采 用了其处于领先地位的清洁燃烧技术。 WR-21 则在保持杰出 性能的同时还满足了当前和预见的关于 NOx 和 CO 排放的 标准。鉴于 wr21 的高性能，未来战舰也许可能直接装备双燃气轮机直接推双轴，动力系统将比现在简化很多 1趋势是全电推进，以后是柴，是燃都不重要了。重要的是电 机功率，体积和效率。错了，