船舶动力装置概论.doc

00第一章1. 船舶动力装置的定义及其组成：指将燃料化学能转化成热能，机械能使船舶产生推进力保证船舶航行和提供能量消费的全部机械，设备和系统的总合体。1推进装置；主机，传动设备，推进器2辅助装置；发电副机组，辅助锅炉装置，压缩空气系统3机舱自动化系统4传播系统。4. 动力装置运行性能指标主要包括那几个方面？1机动性2可靠性3隐蔽性4遥控和机舱自动化5生命力5. 船舶动力装置的优缺点：汽轮机，燃气轮机，联合动力循环，核动力装置。汽轮机：优点，汽轮机的转子在高温高压高速度流动的撑起作用下连续工作，转速较高，而且可采用高压、低压几级汽轮机，因此单机功率很大。汽轮机叶轮转速稳定，没有周期性作用力，因此汽轮机组振动噪声小。汽轮机工作时只是转子轴承处有摩擦阻力。可使用劣质燃油，滑油耗率也低。缺点：汽轮机动力装置由于装备锅炉、冷凝器以及辅机和设备，故动力装置比较复杂、装置重量尺寸大。燃料消耗量大，装置效率低。机动性差。燃气轮机：优点：单位功率重量尺寸小，机组效率较大。良好的机动性能。缺点：主机本身不能自行反转，可反转的机组其结构也较复杂，一般需设置专用的倒车设备。由于燃气的高温，叶片使用的合金钢材料价格昂贵，工作可靠性差，寿命短。燃气轮机耗油率比柴油机高，现已接近高速柴油机水平。由于燃气轮机工作时空气流量大，所以排气管道尺寸较大，给机舱布置带来困难，甲板上较大的管道通过切口，影响船体强度。联合动力装置：优点：在保证足够大功率的情况下，洞里装置尺寸重量小。操纵方便，备车迅速，紧急情况下可用燃气轮机立即开车。自巡航到全速工况加速迅速。两机组共用一个减速齿轮箱，具有多机组并车的可靠性。缺点：舰上和基地需准备两种机型的备件。核动力装置：优点：极高的能量密度。不消耗空气而获得热能，这可使潜艇长期在水下航行，隐蔽性能大大提高。缺点：核动力装置的重量尺寸较大。操纵管理监测系统比较复杂。核动力装置造价昂贵。第三章1. 燃气轮机装置的定义：一种将燃料的化学能转换成热能，继而再转变成机械功的回转式热机装置。2. 船舶主推进燃气轮机动力装置的定义，他有哪几部分组成？驱动螺旋桨的燃气轮机装置称为船舶主推进燃气轮机装置。由燃气轮机装置，减速器，轴系，和螺旋桨等组成。5. 改善燃气轮机热循环的措施主要有哪两种途径？每种途径又包括哪些循环？1提高循环热效率：回合循环，利用排气余热的燃气-蒸汽联合循环。2提高循环比功：中间冷却循环，再热循环。7. 压气机产生喘振的机理是什么？防喘措施有哪些？当空气流量减少到一定限度以下，压气机运行工况点就移到喘振边界，整台压气机就不能稳定地工作，产生世俗和喘振。1中间级放气法2可转导叶法3双转子压气机法4合理选择运行工况线。8. 燃气轮机的燃烧室主要由哪几部分组成？并简单描述燃烧室的工作原理。由燃烧室外壳1，火焰管2，涡流器3，喷油嘴4和混合器5组成。原理：从压气机出口的高压空气，经导管引入燃烧室后分成两股：一股经涡流器，进入火焰管，这股是燃料完全燃烧锁必须的参与燃烧空气，称为一次空气，约占空气总流量的25%;另一股空气进入火焰管与燃烧室外壳之间的唤醒空间，这部分空气哦是冷却用空气，称为二次空气。二次空气的一部分经火焰管上的许多小孔或缝隙进入燃烧室进入燃烧区，以冷却火焰管内壁，而大部分二次空气沿着火焰管与外壳之间的唤醒空间流动，以冷却火焰管外壁与燃烧室外壳，然后经混合器进入混合空间，把高温燃烧产物的温度降低，以达到给定的燃烧室出口的燃气温度-燃气初温。燃料经油泵输送至雾化喷嘴，喷入火焰管内，形成雾状，与一次空气混合，经点火器点火后，即连续地在等压下进行燃烧，产生高温高压的燃烧产物。9. 在燃气轮机装置中，燃烧室的火焰管为什么要冷却？一般有那些冷却方案？火焰管的工作条件是很恶劣的，在高温，高压的燃烧产物和燃烧火焰的作用下，火焰管承受着高的热负荷和一定的机械振动符合。在热应力、蠕变应力和疲劳应力的交变作用下，火焰管常常会发生变形、翘曲，甚至发生裂纹损坏，严重影响燃烧室的工作寿命。冷却方案：1鱼鳞孔气膜冷却方案2斑孔形气膜冷却方案3二次膨胀式气膜冷却方案4波纹形的气膜冷却方案。10. 在燃气轮机装置中，燃气涡轮的动叶顶部与静子内表面之间存在景象间隙，请问该间隙过小和过大分别对燃气涡轮的性能产生什么影响？一般采取什么措施来消除这种影响？动叶顶部与静子内表面之间的径向间隙，直接影响燃气涡轮的运动安全和经济型。间隙过小，则在停机过程中由于薄壳机匣冷却得比转子快，收缩得也快，容易与动叶相碰，造成事故;但如间隙过大，则因漏气损失增大又会使燃气涡轮的效率下降。因此常用空气冷却机匣和在机匣内安装柔软填料等办法。第四章1. 简略描述船舶蒸汽动力装置中，汽、水的循环过程。 在锅炉中，燃料在炉膛中燃烧，将燃料的化学能转变为燃气的热能，高温燃气流经锅炉受热面将其热能传递给锅水，使其成为具有一定温度和压力的蒸汽。蒸汽沿主蒸汽管道送至汽轮机。在汽轮机中蒸汽不断膨胀做工，推动汽轮机旋转并通过螺旋桨推动船舶航行。从汽轮机排出的蒸汽进入冷凝器中，在冷凝器中被冷却水冷却成凝水，并作为锅炉的给水经给水泵重新送回锅炉被加热、汽化。2. 锅炉的说明书上必须注明的三个基本参数是什么？清写出锅炉效率的表达式并解释其中各参数的含义。 蒸发量、蒸汽温度、和蒸汽压力是锅炉铭牌上或说明书上必须注明的三个基本参数。蒸发量：在正常状态下，一台锅炉每小时所能产生的蒸汽量。蒸汽温度：锅炉向外供出蒸汽的温度。蒸汽压力：锅炉向外供出蒸汽的表压力。3. 锅炉的辅助受热面-过热器，经济器和空气预热器的作用是什么？过热器的作用是将汽包中送出的饱和蒸汽进一步加热，使蒸汽的温度升高称为具有一定过热度的过热蒸汽。经济器的结构比较简单，造价便宜。另外，给水经经济器加热后再送去汽包可减少因水温低而使汽包锁承受的热应力，使汽包的工作条件得到改善。空气预热器是利用锅炉排烟的热量来加热送入炉膛的空气，以进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。4. 锅炉自然循环的流动压头与那些因素有关？常见的自然水循环故障有哪几种?1锅炉工作压力2受热强度3回路高度4上升管和下降管的阻力应尽量小。故障：1循环停滞和倒流2汽水分层3下降管带汽5. 汽轮机的保安系统主要具有那些功能？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汽轮机振动保护。6. 汽轮机的功率调节方式主要有那些方法？1汽质调节方法：滑参数运行，节流调节2汽量调节3混合调节7. 为什么说汽轮机的启动过程非常重要？汽轮机启动过程主要包括那些步骤？ 汽轮机的启动是指把汽轮机组由冷态，精致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，应力场都处于变化的过程。处理不好易造成严重事故。步骤：1启动前准备2滑油加热3冷凝器抽真空4暖机5启动第五章1. 反应堆的定义，它主要是由那六部分组成的？反应堆的功率是如何实现可控的？定义：由裂变物质本身持续不断的裂变反应为基础，并可以认为地控制其反应速率的一种专用装置。反应堆是由堆芯，反射层，堆内支撑构件，压力壳，控制棒驱动机构和放射性防护措施等六部分组成。通过控制棒驱动机构，改变控制棒插入堆芯和从堆芯抽出的不同深度和不同速度，以实现控制和改变堆芯内引起核反应的种子数目，也就是控制了堆芯核燃料链式反应进行的状态和控制了标志堆功率水平的反应性大小。2. 什么事压水堆？一体化的压水堆有什么特点？用高压力水作慢化剂和冷却剂，在堆芯不发生溶剂沸腾的反应堆。一体化压水堆布置紧凑，具有自然循环能力强，无大失水事故，造价低，建造周期短等优点3. 核动力船舶中的主动力装置主要由那三部分组成？并说明各部分的功能。4. 核动力船舶中的蒸汽发生器的作用是什么？主要分为哪两类？它们的工质流动分别是由什么来推动的？将冷却剂的热量传给二回路侧的水，产生一定压力、温度的蒸汽，供汽轮机装置及其它设备用汽。分为自然循环式及直流式两类。5. 主冷却剂系统的功用主要是什么？在正常运行时将堆芯产生的热量传给蒸汽发生器，使二回路工质变为蒸汽；在反应堆停堆时，可用该系统除去堆芯剩余热量的一部分；在事故时也可作为应急堆芯冷却的手段之一。因此，主冷却剂系统还为包容在运行温度和压力下的冷却剂提供一个完整的承压边界，以控制放射性物质向系统外扩散。6. 一回路系统的布置形式有哪些？1分散式布置2紧凑式布置3一体化布置7. 为什么核动力装置的二回路要设有蒸汽排放系统？把一部份蒸汽经减温减压后排入主或辅冷凝器，防止主蒸汽系统超压，以满足安全性的要求。8. 试述从反应堆产生热能至汽轮机发出机械功的整个热力过程。9. 核动力装置保证和安全的三道屏障分别是什么？1燃料元件包壳2包容冷却剂的一回路承压边界3堆舱，对核电站而言第三道屏障是安全壳。第六章1. 联合动力装置有什么优点？目前使用的联合动力装置主要有哪五种型式，它们的字母简写描述分别是什么？它们的特点分别是怎样的？解决了单一动力装置使用方面的困难，从而使舰船的性能大大改善。1蒸汽轮机巡航，燃气轮机加速，也称为蒸燃联合动力装置.字母简写COSOG。蒸汽轮机提供80%全速以下航行所需的功率；也可以是在更高航速时只使用燃气轮机而不使用蒸汽轮机。2柴油机巡航燃气轮机加速的柴燃联合动力装置。共同使用：CODAG交替使用：CODOG。满足了舰船巡航经济型好，全航速功率大的要求，重量尺寸小，得到了广泛的应用。3巡航燃气轮机和加速燃气轮机组成的燃燃联合动力装置，也分为共同使用和交替使用二大类，用COGAG和COGOG表示。特点是功率大，重量尺寸小，经济型也想当好。4多台柴油机并车的柴柴联合动力装置，可用CODAD表示。特点是动力装置经济性好，最大功率适宜，也得到了广泛的应用。5燃蒸联合动力装置（COGAS)特点是在燃气轮机排烟通道中加装余热锅炉，利用高温烟气的余热生产过热蒸汽推动一台蒸汽轮机。构成了能量回收系统。利用能量回收系统可以节约燃料25%，大大改善了经济性。2. 船舶电力推进装置的定义是什么？主要由哪几部分组成？指采用电动机械带动螺旋桨来推进船舶运动的装置。由螺旋桨，电动机，发电机，原动机以及调节控制设备组成。3. 船舶齿轮箱的功能主要有那些？1减速和变速2采用并车和分车以组合或分配推进功率3离合与倒顺车，船舶齿轮箱中离合器是主要设备4自动同步切换工作主机5抵抗冲击和振动6满足主机布置要求4. 弹性联轴器主要有那些功能？1由于柴油机间歇性喷油与燃烧，输出扭矩的不均匀性，在船舶推进装置常常会引起扭转振动，使轴系和传动设备产生附加应力，造成破坏而引起故障。2由于传动齿轮对于柴油机不均匀扭矩极为敏感，在齿轮箱主动轴上变动扭矩幅值超过柴油机平均输出扭矩时，齿轮上会出现间隙性负扭矩，造成吃面“敲击”，这不仅增加噪声，严重时会产生齿面点蚀而使齿轮遭到破坏3利用弹性联轴器的弹性，补偿船体变形及安装误差对齿轮箱和轴系的影响，保证推进系统正常工作。5. 船舶轴系的基本任务是什么？将发动机的功率传给螺旋桨，同时又把螺旋桨产生的轴向推力通过轴系传给船体，推动船舶运动。第七章1. 不依赖空气的推进装置的定义及简称分别是什么？依据能量转换装置主要有那些形式？指潜艇在水下不需要外接空气而依靠艇内所带的能量物质提供推进动力的装置，简称AIP系统。1燃料电池2热气机3闭式循环柴油机4闭式循环燃气轮机5闭式循环蒸汽轮机6小型核反应堆。2. 闭式循环柴油机的特点？1单机功率大，目前已完成海试的单机功率有144KW，300KW和400KW等功率档次，这样装艇可减少动力单元数目，便于设计和管理，可以有较高的水下续航速度2由于它是由普通柴油机改造而成，而柴油机技术成熟，易批量生产，因此闭式循环柴油机研制费用低，可靠性高3闭式循环柴油机与常规潜艇柴-电推进装置的相容性好，管理使用维修