[原创]开贴再说航母动力系统

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导读:好多人一说航母必说核动力,核动力是好玩意,但是咱现在还办不到。既然核动力办不到,那就是要上燃气轮机。 为什么要上燃气轮机?谁能说出个所以然来?不外乎效率高,体积小,启动加速速度快,林林总总,一大堆理由。 我在这里要说,燃气轮机的效率是所有动力中最低的,因为它透平机50-60%输出功率用来拖动压气机,同时其排烟温度500多度,这就造成重油燃烧的30-40%的化学能相对于燃气轮机都是浪费的了。这样算下来燃气轮机的效率还能剩下多少?当然事情不是这么算的,因为压气机将空气压缩到2MPA,这部分压缩空

好多人一说航母必说核动力,核动力是好玩意,但是咱现在还办不到。既然核动力办不到,那就是要上燃气轮机。 为什么要上燃气轮机?谁能说出个所以然来?不外乎效率高,体积小,启动加速速度快,林林总总,一大堆理由。

我在这里要说,燃气轮机的效率是所有动力中最低的,因为它透平机50-60%输出功率用来拖动压气机,同时其排烟温度500多度,这就造成重油燃烧的30-40%的化学能相对于燃气轮机都是浪费的了。这样算下来燃气轮机的效率还能剩下多少?当然事情不是这么算的,因为压气机将空气压缩到2MPA,这部分压缩空气也会在透平机内做工,但是损失的肯定会占多数,因为燃气轮机30%的空气用来助燃,60%多都是用来冷却缸体和透平转子了。因为燃气轮机的燃烧初温是1200度以上,没有任何一种金属材料可以在这种温度下工作,需要大量的空气进行冷却。

燃气轮机庞大的压气机系统

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燃气轮机透平叶片结构图

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上图可以看出,燃气轮机叶片是中空,其实转子也是中空的,由一个一个空心轮盘串接而且,空心就是用来通冷却空气的。透平缸体也是中空的,中间通冷却空气。

我们所说燃气轮机效率高是怎么回事?因为现在的燃气轮机一般不是单独使用的,也就是说在燃气轮机后还有一台换热器,专门用来吸收燃气轮机排烟热量,如果是燃气轮机发电厂,这部分热量是可以用来拖动一台燃气轮机功率一半的汽轮机发电,也就是燃气-蒸汽联合循环,学名IGCC。但是船舰用燃气轮机就不一样了,它不可能也带了一个庞大的联合循环系统吧,那得占多大的体积,是不?

燃气轮机最大的缺点是无法克服的,那就是燃烧重油工况下每120小时水洗一次,每次水洗时间8-10小时。如果航母使用燃气轮机,势必在隔段时间燃气轮机都要进行水洗,也就是半动力运行。这个可行吗?假设我们的航母战斗群正在战略值班,还要给敌方定期打报告,我这轮机要水洗,暂时休战,这个更不可能不是?所以美国在核动力航母之前用的航母也是传动动力,即锅炉加汽轮机,这东东可靠,用了多少年了,很少出问题。

有人说锅炉加汽轮机启动速度慢,加速性能差,那您就错了,海军不是普通的企业,能用一台发电机的绝对不启动两台,战备值班的军舰锅炉汽轮机都是处于旋转备用状态,也就是低负荷状态,且锅炉负荷远大于汽轮机负荷,蒸发出来的蒸汽可通过旁路系统冷却成水。这样虽然浪费,但是可最大限度的保证战备值班。

而且军舰用汽轮机结构和民用汽轮机是不一样的,单缸民用汽轮机只有一组进汽机构(数只阀门组成),而军舰用的是两组,传统的进汽机构一组,肚子下面一组(也可以在背上哈),也就是在汽轮机的中间还有一组进汽,关键时刻中间进气打开,速度会快速的提上去。

说到这,那就有人说,锅炉汽轮机在你嘴里是个宝,为什么驱护舰都选燃气轮机?呵呵,这就是锅炉加汽轮机个头太大的原因了,驱护体积本来就小,再弄个大的动系统,哪有空间装载武器啊,是不?但是燃气轮机低下的效率不敢恭维,所以不管是哪国的驱护,都是短腿。

所以,可以统计一下,除了西班牙、泰国那个小航母,现在的和退役的航母有使用燃气轮机的吗?我对军事是外行,但是我记得好像没有了。

有人在跟帖上面讨论燃气轮机的效率问题,我从百度上拷贝了下面资料,以供大家鉴赏

下面资料为新拷贝添加

动力优势在军舰动力方案选择上,燃气轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机,但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合,燃气轮机成为了各国军舰动力系统发展的唯一选择。老牌海军强国如美国海军、英国海军、日本海上自卫队的主力水面作战舰只早已完成动力燃气轮机化。燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下,同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一,是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的,体积小、功率大,非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。

燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的,但是由于整个转子十分轻巧,在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。而柴油机由于转子运动源于活塞的往复,加速较慢,蒸汽轮机更是“反应迟钝”,整个系统达到最高功率输出可能需要长达一小时的时间。而启动速度,对于军舰的战时出动和反潜作战时加减速性能有着直接的影响。

燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中,产生的噪声更多是高频啸声。而柴油机的活塞往复产生了大量低频机械振动噪声,恰好迎合了海洋容易传播低频噪声的特点,导致军舰容易被敌方声纳探测。所以柴油机动力尤为不适合给反潜军舰作动力系统。

本人没有见过军用燃机,不知道它的点火程序,但是民用燃机的点火程序上有吹扫程序,也就是燃机由盘车装置拖动到全速,然后降速到600转/分点火,确认点火成功后,盘车装置再将燃气轮机拖动到满速。船舰用燃机肯定不存在满速的问题,但是吹扫程序大概也许应该有吧,没见过,不好说,有的话,时间绝对不会少于5分钟。

拷贝一些DN80的基础数据

1994年引进乌克兰GT25000舰用燃气轮机生产许可证后,中船703所、西安航空发动机公司、哈尔滨动力集团等参与国产化。 GT25000曾有过UGT25000、GT2500等编号。乌克兰编号ГТД-25000,曾用编号Д-801或M-80(或英文编号DA80、 DN80等)。ГТД-25000出口8台,装备四条052B/C,输出功率25000KW,热效率37.5%。

GT25000舰用燃机仿制成功将大大提高舰用动力水平,但是其技术起点不高,仅能解决燃眉之急。GT25000由西航发国产化燃气发生器,哈尔滨动力集团制造动力透平,703所负责成套,尚在研制中。西航发正在研制GT25000G舰用燃气轮机,也可作为工业燃气轮机,输出功率24260KW,热效率 35%。

WR-21燃气轮机的相关情况

21世纪高性能水面战舰将采用综合全电力推进(IFEP)系统,美、英、法等国海军都制定了他们的IFEP系统发展计划。美国海军海上系统指挥部预计,如果采用ICR燃气轮机可使总运行油耗下降23%~25%,如果采用综合电力系统可使总运行油耗降低15%~19%,这两种技术的结合可使油耗降低36%~38%。WR-21燃气轮机正被考虑作为综合全电力推进系统的主要设备。


本文内容于 2013/12/30 17:49:09 被烧锅炉的编辑

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