船舶动力装置概论.pptx

1、上节课要点14.7汽轮机一般概念4.8 汽轮机的基本结构一、喷嘴与隔板二、汽缸三、工作叶片四、轴与转子五、轴承本节课要点4.8 汽轮机的基本结构六、密封七、滑油及保安系统4.9 汽轮机的功率调节及运行特点4.10 冷凝器2第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.8汽轮机的基本结构3七、滑油及保安系统对高速转动工作的汽轮机轴承进行压力润滑并带走摩擦产生的热量是滑油系统的主要任务，是保证汽轮机安全可靠工作的重要措施。另外滑油系统还为调节系统及保安系统提供压力油，保障机组安全。压力式滑油系统主要有日用油柜、滑油加热器、主滑油泵、辅滑油泵、滑油过滤器、滑油冷却器、滑油分离器。舰用蒸汽轮机采用压力式润滑系统供油

2、，油箱在底舱使用泵加压供油，依靠重力回油。为了提高可靠性，每台独立的汽轮机都要有两台不同能源的滑油泵进行工作。保证在一台泵出现故障时，另一台泵能够立即投入供油。1、滑油系统第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.8汽轮机的基本结构4汽轮机的保安系统是保证汽轮机安全工作的重要设备，当被控制量超过汽轮机安全工作的允许范围时，自动采取紧急措施进行报警或紧急停机。主要有以下几个功能：2、保安系统（1）汽轮机超速保护（2）滑油低压保护（3）转子轴向位移保护（4）冷凝器低真空保护（5）汽轮机的震动保护第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.8汽轮机的基本结构5（1）汽轮机超速保护。超速时转动零部件承受过大的离心力，极易发

3、生强度断裂毁机事故。保安系统之中的超速保护装置要保证汽轮机转速在额定转速107110时，开始动作，迅速停机。（2）滑油低压保护。滑油压力低就无法保证机组的正常工作，会造成轴瓦烧毁、转子与静子碰撞磨损事故。不同型号的汽轮机组，滑油压力低限值是不同的。（3）转子轴向位移保护。如果由于轴向力过大造成转子轴向位移，超过1mm有可能造成转子和静子发生碰撞。（4）冷凝器低真空保护。冷凝器真空度降低会引起低压级工作叶片和冷凝器管束过热，造成变形振动并破坏冷凝器的密封。（5）汽轮机的震动保护。振幅过大将引起严重问题，必须随时监视报警并自动停机。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特点6一、

4、功率调节船舶航行时要根据执行的任务、海域、航道等情况不断改变汽轮机功率来调节航速。目前主要有两种调节汽轮机功率（Pe=GHae）的方法，即改变进入汽轮机蒸汽可用焓降的汽质调节、改变进入汽轮机蒸汽量的汽量调节和混合调节。1、汽质调节方法改变进入汽轮机新蒸汽可用焓降，也就是改变蒸汽做功能力的方法。可分为：(1)滑参数运行(2)节流调节第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特点7(1)滑参数运行靠改变供汽设备的压力来实现功率调整。这种方法经济性较好，实行起来热惯性大，调速慢，且影响工作可靠性。在船舶上应用较少。(2)节流调节在主蒸汽管上安装节流阀，改变阀门开度对汽流进行调节，来改变

5、进入汽轮机的可用焓降。其结构简单，操作方便，但其造成蒸汽节流损失而效率降低。在小型辅助汽轮机及民船上应用较多。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特点82、汽量调节喷嘴调节是其主要的形式，把第一级喷嘴分成若干组，每组喷嘴数目不同都由一个喷嘴阀控制。喷嘴阀打开的数目不同则参加工作的喷嘴数目不同，进入汽轮机的蒸汽量不同而改变了汽轮机的功率。3、混合调节把若干喷嘴调节阀由一个凸轮轴按一定程序打开和关闭，使进入汽轮机的蒸汽在几个主要低速工况时做到蒸汽不受节流损失，保持较好的经济性；在过渡工况时也只有一个阀门处于半开状态，对部分汽流造成不同程度的节流损失。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机

6、4.9汽轮机的功率调节及运行特点9二、汽轮机组的运行1、汽轮机的启动汽轮机的启动是指把汽轮机组由冷态，静止状态迅速而安全的转变为运行状态的过程。是个不稳定过程，机组的温度场，应力场都处于变化过程，处理不好易造成严重事故。启动过程可分为以下几个步骤：1）启动前准备2）滑油加热3）冷凝器抽真空4）暖机5）启动第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特点101）启动前准备对装置进行全面检查，包括设备及仪表的完好性，轴承的轴向和径向间隙、阀门开度、滑油的液位高度等。2）滑油加热滑油系统工作前要先加热，当滑油加热到3840时可以工作，先启动辅助油泵进行暖机。3）冷凝器抽真空当锅炉供给压力

7、为0.51.0MPa时，启动循环水泵后对冷凝器进行控真空。4）暖机向汽缸内输入饱和蒸汽进行加热，对汽缸要及时输水到冷凝器和不断盘车，使主要机件变形均匀。5）启动第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特点11、汽轮机的运行运行中要注意蒸汽参数，滑油压力，冷凝器真空变化；监听汽轮机内部是否有擦碰声音或部件震动。运行中滑油温度不能超过70。倒车运行时需先关闭正车阀门，不必当转子停下来就可打开倒车阀门，利用斥汽运行加速其进入倒车状态。一般全速倒车工作时间限制在(1530min)内，防止正车级在空转运行时产生的摩擦热使叶片变形。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.9汽轮机的功率调节及运行特

8、点12、停机工作停机时应马上停止对主机供汽，使转子逐渐停下来。短停机时，冷凝器及全部辅机都维持在低负荷运转，主机处于暖机状态，以便能迅速启动。长停机时，当主机速关后，其他辅机还要运行(510min)，把轴承中的热量带走，疏去设备中的水和蒸汽。停掉辅机后还要启动辅滑油泵，还要对转子定期盘车2h，使转子缓慢冷却。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器13第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器14冷凝器是组成汽轮齿轮机组的三大部件之一，又称为凝汽器，是接收主汽轮机排汽，密闭的表面式热交换器，是热力循环中的冷源。一、功用(1)、接收汽轮机的排汽凝结成水作为锅炉或蒸发器的给水，起回收工质的作用。

9、(2)、冷凝器内可以建立真空和保持真空。低的冷源压力可以提高循环的效率，获得更多的机械功。(3)、使凝水接近饱和状态，便于除去凝水中的含氧量，减少对设备的腐蚀。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器15二、设备组成凝汽设备主要包括：冷凝器、循环水泵、抽气器、凝水泵及相应的管道阀门等。循环水泵向冷凝器供应大量冷却水冷却换热面，带走汽化潜热。要求其水泵供水量大、压头并不高，一般冷却水是凝水量的（60100）倍。抽汽器把漏入系统内的空气及时抽除。凝水泵及时由冷凝器内抽出凝水，保持换热面不被淹没。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器16三、冷凝器的基本结构冷凝器上部有主机排汽的大型法兰，下部

10、有储存水的热井及凝水出口，两端有固定换热面管束的多孔板。冷凝器工作进还须有一些辅助机械，如水位调节器、安全阀、放气旋塞等。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器17四、冷凝器的运行冷凝器故障率很高，主要表现为冷凝器的设计真空保持困难。影响冷凝器真空的因素主要有：(1)换热面得不到充分冷却，不能把热量带走(2)冷凝器内空气分压过大第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器18(1)换热面得不到充分冷却，不能把热量带走、水泵工作不利或水管堵塞，造成冷却水量不足，不能对换热面充分冷却。、换热管束内壁结垢，热阻增大影响换热。、水位调节器失灵，水位升高凝水淹没换热面。、循环水的温度升高，对换热面冷却

11、不利。(2)冷凝器内空气分压过大、汽封抽气系统工作不利，造成大量空气漏入系统，破坏真空。、设备负压部分密封不好，有较多空气漏入。、抽气器工作不利造成真空下降。第四章 船舶蒸汽锅炉与汽轮机4.10冷凝器19影响抽气器工作不利造成真空下降的大原因主要有以下几点：(1)、工作蒸汽压力不够；(2)、抽气器冷却不充分，不能及时把抽出的蒸汽凝结，造成抽气器负荷过大。(3)、抽气器的输水器工作不好，也影响冷凝器的真空。20舰长，337米。舰宽，77米。排水量，标准101,600吨。动力系统，2 A1B核反应堆。本节课要点5.1原子核反应5.2 核反应堆21爱因斯坦能量定理第五章 船舶核动力装置5.1原子核反

12、应22氢弹爆炸原子弹爆炸中子弹爆炸核定向能武器第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应23第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应24美国“企业”号核动力航母美国“海狼”级核潜艇美国“长滩”号核动力巡洋舰第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应25核动力太空站核动力飞船第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应26压水堆核电站示意图第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应27核能系统潜艇核动力装置水面舰船核动力装置空间核能装置攻击型核潜艇弹道导弹核潜艇航空母舰巡洋舰驱逐舰核商船空间核电源空间核推进装置第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应28一、核动力装置的发展和应用国家美国俄罗斯核潜艇英国法国中国巡洋舰

13、航空母舰核潜艇核潜艇航空母舰核潜艇巡洋舰破冰船核潜艇第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应29世界第一艘核潜艇，由美国科学家、“核潜艇之父”海曼里科弗积极倡议并研制和建造。1952年6月开工制造，1954年1月下水。从1955年1月开始试航到1957年4月止，在没有补充燃料的情况下航行11万公里，其中大部分时间是在水下航行。1958年8月，从冰层下穿越北冰洋冰冠，从太平洋驶进大西洋，完成了常规动力潜艇所无法想象的壮举。从此之后美国不再建造常规动力潜艇。“鹦鹉螺”下水盛况第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应30水面排水量 3180吨最大长度 98.6 m下潜深度210 m最大水下航速， 23节

14、1座压水堆，堆热功率5060 MW装置轴功率13400hp第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应31二、核动力装置的优点第一、核能最根本的特点是核燃料具有极高的能量密度。1kg可裂变物质铀完全分裂所产生的能量，大约相当于2800t优质煤或2100t燃油充分燃烧后的能量。第二、由于核反应与燃烧反应不同，核裂变过程不依赖氧气，核动力装置不需要像常规动力那样需要大量氧气。第三、核动力装置的功率大，本身不需要携带大量燃料，使船舶具有较高的平均航速和较大续航力。第四、核动力装置运行较为稳定，且又易于控制，其负荷跟随特性也比较好。第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应32三、原子核反应原子是由质子、中子和

15、电子组成的。世界上一切物质都是由原子构成的，任何原子都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。一个铀-235原子有92个电子，其原子核由92个质子和143个中子组成。50万个原子排列起来相当一根头发的直径。如果把原子比作一个巨大的宫殿，其原子核的大小只是一颗黄豆,而电子相当于一根大头针的针尖。一座100万千瓦的火电厂，每年要烧掉约330万吨煤，要用许多列火车来运输。而同样容量的核电站一年只用30吨燃料。1. 原子的组成第五章 船舶核动力装置5.1原子核反应33原子核一般是由质子和中子构成的，最简单的氢原子核只有一个质子，原子核中的质子数（即原子序数）决定了这个原子属于何种元素，质子数和中子数之和称该原子的质量数。质子数相同而中子数不同的一些原子，或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子，它们在化学元素周期表上占据同一个位置，称为同位素。所以，“同位素”一词用来确指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质。 同位素按其质