船舶动力装置概论十五次四五PPT课件.ppt

上节课要点 1 4 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 1 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 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 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 3 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 4 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107 110 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 5 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 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 G Ha e 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 6 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 7 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 8 2 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 8 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 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 9 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 10 1 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38 40 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为0 5 1 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 10 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 15 30min 内 防止正车级在空转运行时产生的摩擦热使叶片变形 新型船用组合式进气滤清器性能研究 11 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 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 5 10min 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 12 第四章船舶蒸汽锅炉与汽轮机 4 10冷凝器 13 新型船用组合式进气滤清器性能研究 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 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 14 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 60 100 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 15 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 16 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 17 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 18 2019 12 31 19 第四章船舶蒸汽锅炉与汽轮机 4 10冷凝器 20 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 20 21 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 本节课要点 5 1原子核反应5 2核反应堆 22 爱因斯坦能量定理 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 23 氢弹爆炸 原子弹爆炸 中子弹爆炸 核定向能武器 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 24 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 25 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 26 核动力太空站 核动力飞船 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 27 压水堆核电站示意图 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 28 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 29 一 核动力装置的发展和应用 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 30 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 31 水面排水量3180吨最大长度98 6m下潜深度210m最大水下航速 23节1座压水堆 堆热功率50 60MW装置轴功率13400hp 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 32 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 33 三 原子核反应 原子是由质子 中子和电子组成的 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 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船舶核动力装置 5 1原子核反应 34 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 同位素按其质量不同通常分为重同位素 如铀 238 铀 235 铀 234和铀 233 和轻同位素 如氢的同位素有氘 氚 2 原子核的结构 3 同位素 新型船用组合式进气滤清器性能研究 第五章船