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复杂循环燃气轮机装置在舰船中的应用.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..○三研究所)魏琳健吉桂明(大连海事大学)付先平聂焕玲3[摘要]叙述了WR—21中间冷却节能、综合性能优良的ICR燃机在整个负荷范围内有低的耗油回热式(ICR)燃气轮机和基于燃气气轮机和燃蒸联合循环动力装置率,英国研制了RM60型ICR轮机的燃蒸联合循环(COGAS和COGES)动力装置的研制和应用情的研制和应用。采用中间冷却船用燃气轮机,并于1954年装况。简要介绍了前苏联、美国和英国回热复杂循环、先进的燃蒸联合用于“灰鹅”号炮艇上。在这方面所做的工作。指出,作为两循环已使舰船燃气轮机的发展和前苏联早在60年代初就研种高效节能的动力装置,WR—21和装置具有一系列的优点它应用进入了一个崭制了ТУ—20型ICR船用燃气COGAS,们是应用于军舰和商船的较为理想的新的时期。WR—21可望作为下轮机。1965年,装用ГТУ—20动力装置。一代大中型战舰的主动力装置。发动机的“巴黎公社”号干货船关键词船舶动力装置燃蒸联合装利用燃气轮机排气余热的燃蒸联正式投入航行。合循环动力装置———COGAS和由于当时条件的局限再加上置ICR燃气轮机应用COGES的技术在不断发展并得改进的简单循环燃机性能的超中图分类号U664113到应用。越,ICR船用燃机技术未得到进经过几十年的开发、研制和一步的开发和应用。应用,各国海军已公认燃气轮机当前,对战舰主动力装置节1前言是大中型水面战舰占主导地位的省燃料消耗方面的要求日益受到发动机。重视。由于燃气轮机及热交换器过去10年燃气轮机技术又近年来,随着高性能船(渡技术的进展,使复杂循环和联合取得了长足的进步,选进的航空的快速发展综合船、旅游船),循环装置在达到最高循环效率,技术在舰船燃气轮机中得到了进性能优良的燃气轮机正在日益进良好变工况性能的同时仍能使装一步的应用,并研制设计出许多入商船推进的各个领域。置结构紧凑、工作可靠。新一代的高性能燃气轮机,如GE公司新研制的LM2500+,为此,美国海军招标,授权乌克兰“机器设计”科学生产联2WR—21发动机英国Rolls-Royce公司和美国合体研制的ГТД25000、罗尔斯Westinghouse公司联合研制WR-—罗伊斯公司和西屋公司联合研考虑到无论是平时还是战21ICR船用燃机。研制该发动制的WR—21型ICR船用燃气时,大中型战舰的巡航时间要占机的目标是用于海上航行时间的75%以上,巡轮机。舰船主动力装置当前追下一代战舰、取代LM2500发动航速度一般在18节左右,所需求的机,使采用WR—21发动机的功率仅为总功率的20%—25%目标一是费用节省(降低耗油以下。通常简单循环燃气轮机在战舰年燃油消耗量较美国海军现率),二是保持(或增强)战斗低负荷下的性能明显降低,耗油役的LM2500发动机舰船降低约力(对商船是追求最大经济效率急剧增加。30%。益)。正是上述目标促进了高效早在50年前,为使燃气轮循环线图示于图。中ICR1间冷却减少了高压压气机的耗功收稿日期1999-01-193鹤岗矿务局本文联系人魏琳健(1955—)女,安徽定远人,翻译,兼任瑞典容格公司中国代表处代表。通讯地址:150040哈尔滨市量具刃具厂新19栋三单元109号:..·165·并明显增加了回热器的效率。回(图2),WR—21可明显减少燃21代替LM2500推进系统将使热回收了排气的余热,明显增加料消耗:在最大功率下减少总的燃料了装置的效率。中间冷却器、回17%,40%全功率下减少热器、动力涡轮可变几何导叶是25%—30%,在30%全功率下使WR—21较LM2500简单循减少30%,10%全功率下减少环降低耗油率、增大功率的关40%—60%。对于目前美国海键。军的119艘由于中间冷却、回热再加上由LM2500驱动的舰船,预计可变几何的动力涡轮,WR—211996年需要燃油836万桶,花整个功率范围内的耗油率曲线极费约5亿美元。就具体战舰而为平坦。在50%输出功率下,言,对于当前已有30艘、最终耗油率仅比100%输出功率时增将拥有57艘的DDG—51(阿里加4115%。与简单循环比较伯克)级导弹驱逐舰,用WR—12进气;22低压压气机;32水;42中间冷却器;52温(106℃);62高压压气机;72温升降(227℃);82旁通阀;92燃烧室;102燃料;112回热器;122高压涡轮;132低压涡轮;142可变面积导叶;152排气(343℃);162动力涡轮图1WR—21ICR循环线图12PM25型减速器;22汽轮机;32燃气轮机;42余热锅炉图3M25型动力装置的全视图:..·166·热能动力工程1999年12汽轮机冷凝器;22汽轮机;32减速器;42燃气轮机;52余热锅炉;62蒸汽过热器;72受热蒸发面;82经济器;92汽水分离器;102生活用抽汽;112余热锅炉循环水泵;122到汽轮发电机的抽汽;132给水泵;142热水井;152冷凝水泵。图4M25型燃蒸联合动力装置系统图M25型COGAS装置的性能如下:图耗油率与功率百分数的关系正车功率:1814MW其中,燃气轮机功率14MW,节省21%,每艘每年节省159汽轮机功率414MW万美元。耗油率:01204kg/(kW·h·h)优异性能的WR—21发动热效率:4113%机已引起各国海军的极大注意。倒车最大功率:5MW考虑装用WR—21的战舰有美机组长度:14m国海军DD—21级驱逐舰、重量:150tDDG—51级后续舰,英海军新大修寿命:燃气轮机25000小时型航母,英、法、意“地平线计汽轮机50000小时划”中的“前景”级护卫舰。此余热锅炉50000小时后,民用市场,诸如旅游船、高减速器50000小时速渡船等也有望应用WR—21M25动力装置于1979年装发动机。在前苏联排水量为22691吨“斯米尔诺夫船长”级大型滚装式货3COGAS装置船上。该船装有二套M25装置,3618MW,2轴。在1979年—前苏联一直是舰船燃气轮机1982年期间共建造了4艘该级的最大使用者,也是利用CO2货船。采用COGAS装置,通过GAS装置的先驱。它首先把燃蒸并车,可增加20%推进功COGAS装置用于大型滚装式货率,并且也把来自余热锅炉的蒸船,也首先把它用于大型战舰。汽供给汽轮发电机和舰船服务设311M25COGAS装置施用。早在70年代乌克兰尼古拉至今已有20套M25动力装也夫市的“机器设计”科学生产置在使用中,累计的总工作时间联合体即研制成功利用D159航为240000小时。改型燃气轮机排气余热的M251997年5月美国海军海上型船用COGAS装置(图3)。其系统指挥部授于合同,采购一艘系统图示于图4。图中可看到燃乌克兰建造的由M25装置驱动气轮机4的排气进入直流式余热的斯米尔诺夫船长级滚装船。在锅炉5,余热锅炉的蒸汽供入汽加入美国海军运输船队前要对该轮机2做功。燃气轮机和汽轮机船进行改装。在保留基本推进系的功率通过减速器并车输送给螺统时,改装工作将包括用新的高旋桨轴。性能GT16000型燃气轮机(简:..·167·单循环热效率超过36%)代替可喜的一步。可增加战舰的续航力,或对于给老的D159型燃气轮机,推进装继COGAS装置在商船上得定的续航力可增加武器弹药的载置的控制和监视系统将完全更换到成功的应用并积累经验以后,重量,使战舰的战术性能指标得上新的基于计算机的系统。海上前苏联迅即展开了COGAS在军到提高。系统指挥部有兴趣购买经类似改舰上应用的研究工作。装的全部该型船只。乌克兰80年代乌克兰“机器设计”4COGES装置“机器设计”科学生科学生产联合体研制成基于产联合体还基于M37型燃气轮8MWТД8000型船舶燃气轮机411GE机(最大功率为5188MW)研的COGAS装置。该COGAS装当前,高性能船的快速发制利用其排气余热组成小尺寸、置已装用于1982年服役的前苏展,为舰船用燃气轮机提供了更高效率的COGAS装置,可用于联海军排水量为12500吨先进为广阔的应用市场。GE公司利高速渡船和豪华游艇。据称,这的“光荣级”大型导弹巡洋舰用其在海军舰艇推进装置中良好些装置可以成功地与具有同等功上。的信誉和优势,及时地开展了这率、性能优良的柴油机相比较。该级舰共装用6台燃气轮方面的预研,并且卓有成效。312基于ТД8000型燃机的机,加速机组由4台额定功率为80年代末,GE公司对采用COGAS装置15MW的ГТД15000型燃气轮LM2500燃气轮机加上排气余热美国海军在80年代曾对机组成,巡航机组由2套基于回收的COGES(燃气轮机和汽COGAS装置用于DDG—51型ГТД8000的COGAS装置组成。轮机联合的综合电力驱动系统)(阿里伯克级)导弹驱逐舰进行2轴装机总功率约为8812MW,进行了可行性研究。过可行性论证,但终因其有燃气自1982年至今该级舰已建成服用于旅游船的典型的和蒸汽二套系统而增加了系统复役4艘。LM2500船用动力系统热平衡和杂性等原因一直举棋不定,至今苏联海军首先把燃气轮机用流程图示于图5。通常,汽轮发尚未在其战舰中采用。其护卫于大型战舰(1963年服役的卡电机组的输出功率约为LM2500舰、驱逐舰和巡洋舰(核动力巡辛级导弹驱逐舰),这一次又是燃气轮发电机组的输出功率的洋舰除外)一直是采用LM2500苏联首先把基于燃气轮机的CO230%—40%,使系统的热效率达单一机型的燃气轮机主动力装GAS装置应用于先进的导弹巡到45—50%。如果考虑使用低置。洋舰。压蒸汽,则整个系统燃料能量的相比之下,前苏联却在战舰使用COGAS装置减少了耗利用率高达80%。上采用COGAS装置方面迈出了油率,从而对于给定的燃油储量图5LM2500船舶总能系统热平衡和流程图,全功率下具有9027kg/h服务蒸汽该系统中燃气轮发电机功率量利用率高,运行维护人员少、可行性研究结果表明,对于为2115MW,利用燃气轮机排维护费用少、节省的大量空间可该大型旅游船装用COGES动力气余热的汽轮发电机功率为用于增加客舱、航速高等原因,装置其性能将明显优于船用柴油7165MW,从而使系统的总功率投资回收率明显高于柴油机(图机。达29115MW,此外每小时还能6)。412皇家加勒比航运公司旅游提供9072kg蒸汽供生活设施使船将装用COGES动力装置用,从而使整个装置的燃油能量美国佛罗里达州迈阿密市的图6典型2000旅客旅游船用利用率高达80%。皇家加勒比航运公司最近宣告,LM2500COGES和柴油机GE针对典型的2000客位他们将建造6艘燃气轮机/蒸气投资回收率的比较旅游船装用COGES动力装置和轮机驱动的旅游船,这些294m柴油机动力装置所进行的投资回长、85000载重吨、载客2000收研究表明,由于COGES的能人的旅游船将由其两个子公司:..·168·热能动力工程年———皇家加勒比国际航运公司和COGES系统机械的紧凑性第一艘“航海者”号旅游船将由皇家加勒比名人航运公司营运。是另一个好处。与船用中速柴油德国造船厂建造,计划于2001每艘旅游船的推进装置将包括两机约80kW/m3功率密度比较,年2月峻工。皇家加勒比航运公台GELM2500+型燃气轮机和现代航改型燃气轮机的功率密度司计划在2003年前再建造另外一台汽轮机,该COGES系约为1500kW/m3。在舰船上,三艘该级旅游船。这些旅游船将统图示于图7。燃气轮机和蒸汽当燃气轮机装上隔热罩壳时,其挂挪威旗航行。轮机将组成COGES系统,在该功率密度减小到约为400kW/系统中涡轮机将驱动发电机发m3。尽管这样这一功率密度5结束语,,电机将驱动推进电动机并提供船仍然是柴油机的五倍。上电力用于照明、通风等。汽轮通常,旅游船使用4或5台复杂循环和燃蒸联合循环的机的排汽将用于生产淡水、空调中速(500r/min)、8~10MW功进展使舰船用燃气轮机的技术和加热、洗衣房和厨房。根据用于率的柴油发电机组。在使用的应用攀上新的高峰。由于能加大船上服务的蒸汽要求,燃蒸联合COGES动力装置的功率与柴油功率、显著节省燃油消耗、低的循环的效率将为45%—50%。机不相上下时,其更高的功率密噪声和红外特征,WR—21ICR在使用低压蒸汽时,整个系统的度所节省的空间可转换成更多的船用燃气轮机将成为推进新一代能量利用率高达80%。客舱(可使载客量增加50%)战舰的理想的发动机。或公用房间和活动区域。构成作为高效节能、综合性能优上述COGES动力装置良的动力装置,COGAS装置已的LM2500+是美国GE公司在商船和军舰上得到成功的应1998年才推出的最新型船舶燃用。COGES装置的上述应用是气轮机。在ISO条件下,该燃船用燃气轮机在商船应用领域中机的额定连续功率为2911MW,的又一个重大突破。在该领域中简单循环热效率高达39%。该船用燃气轮机正继续向船用柴油型燃机是由GELM2500航改型机的地位挑战,现在它又打入了燃气轮机改进得到的,是柴油机的世袭领地—旅游船市图皇家加勒比旅游船LM2500的功率加大型。场。7的系统LM2500是GE公司研制的第二COGES考文献代船用燃气轮机,它是由TF39型军用航空涡轮风扇发动机(。用型为CF6)改装而成。,这将改进所有旅客,尤其是在船LM2500是世界各国海军用得最27(6).舶后部客舱内那些旅客的舒适多、。此外,涡轮机技术使船舶对机。至今,世界24国海军战舰at26400hpand42%。与柴(),,。LM2500+比LM2500的功物、对大气和环境的污染。(NO)排放减少80%,率更大、效率更高并且有低的寿x(8).氧化硫减少98%,远远低于典命周期费用。4金介荣1燃气轮机的现状与发展趋势型柴油机的排放量。打算用于皇家加勒比名人航1热能动力工程,“黄金5必使用催化还原设备和专门的排chanicalEngineering,1998,120(7).时代”号旅游船将由法国造船厂气处理系统,&6却要求使用这些设备和系统。建造,预定分别在2000年6月,1998,30GasTurbineWorldwide和2001年1月投入使用。打算(6).bined2cyclepropulsion:..第卷(总第81期)热能动力工程1999年5月文章编号:1001-2060(1999)03-0227-02利用车床加工螺纹管技术(黑龙江省古城内燃机配件厂锅炉分厂)波王喜林王录生陆林(九三农垦管理局)魏迅[摘要]介绍了利用C630车床加工螺纹管的工装结构、工管,其结构见图1,因螺纹管内螺纹的存在,在烟气艺及检验方法。关流通过程中有效地破坏了烟气的“边界层”,使得烟键词车床加工螺纹管中管的传热系数有了很大的提高,一根螺纹管用在锅图分类号TG506,TG62炉上可以代替118—212根光管烟管,因而可以节省大量的钢材。但螺纹管的加工比较难,一般的厂家1前言都采取专机轧制,本文介绍的是利用C630车床,加一套简单的工装便可以加工出合格的螺纹管。螺纹管是一种新型高效传热元件,用做锅炉烟图157=24螺纹管2工装简介下面以加工Φ57管,螺距为24mm的螺纹管工装为例,介绍工装结构。螺纹管加工工装结构见图2,此套工装的底板安装在中车床的中托板上,底板与胎体间用燕尾槽相连,工作时胎体可以横向滑动。其压轮结构见图3,用T10钢制造,表面淬火HRC60~65,其刃部与螺旋线外表剖面尺寸一致,支承轮结构见图4,其表面为单叶双曲面结构,工作时支承在管子上,以消除压轮工作时的压力。该曲面与管1—底板2—胎体3—支承轮架4—摩擦支承轮子接触为一条线,这条线在图5(b)中为圆弧B’5—压轮6—压轮架7—进刀丝杠C’。图2螺纹管加工工装示意图因:工作时支承轮的中心线在图中的A—A’收稿日期1998-06-16收修改稿1999-02-04

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