船舶动力装置概论第九次

《船舶动力装置概论第九次》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、上节主要内容本节主要内容3.3燃烧室燃油雾化与喷油嘴燃烧室结构的新发展燃烧室的故障3.4燃气涡轮概述结构涡轮叶片冷却3.5船用燃气轮机发展国外舰船用燃气轮机概况国内舰船用燃气轮机概况第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮3一、概述燃气涡轮是燃气轮机的另一主要部件，它的功用是把来自燃烧室的高温、高压燃气中的部分热能和压力能转换成机械功，用以带动压气机、附件和外负荷（船舶螺旋桨或发动机）。按燃气流动方向，燃气涡轮可分为轴流式和径流式，而径流式又可分为离心式和向心式，因离心式效率很低，故很少使用。船舶燃气轮机多应用轴流式涡轮。其特点是功率大、燃气温度高、

2、转速高、效率高，同时对其尺寸、重量也有严格的要求。第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮4第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮5轴流式涡轮中，按转子数目不同可分为单转子、双转子和三转子三种。第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮6(1)必须有足够高的效率；(2)必须能承受高温、热冲击和热应力的作用；(3)外廓尺寸要求、结构要紧凑、重量要轻；(4)充分考虑涡轮部件的冷却问题，以满足燃气轮机不断增长的性能和可靠性等方面的要求；(5)充分注意零部件和组件的热定心问题。涡轮的工作条件也十分恶劣：高温、高转速、频繁剧烈热冲击、不均匀加热以及由于转子不平衡和燃气

3、压力、流量脉动造成的不平衡负荷的作用。涡轮是燃气轮机中热负荷最大的部件。因此，对涡轮的设计提出以下要求：第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮7二、结构涡轮有转子和静子两部分组成。1、转子涡轮转子是涡轮转动部分的总称，由涡轮盘、涡轮轴、工作叶片及连接零件等组成。这些基本要求是：采用优质、抗腐蚀、耐高温的结构材料；采用有效的冷却、隔热、均温、润滑密封方法和合理的结构形式，以避免和减少零部件、组件的热应力、热变形、热疲劳和振动，保证转子工作时具有高的效率、良好的热定心，具有可靠的联接、足够的强度，并使转子具有尽可能紧凑的结构，小尺寸和轻重量，以及足够长

4、的使用寿命。第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮8第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮9涡轮盘与涡轮轴在联接处承受很大负荷，有扭矩、轴向力、转子重量，惯性力及不平衡力引起的弯矩，以及由转子不平衡、燃气压力脉动等原因造成的振动负荷，此外，还处在较高的温度环境下工作，具有一定的热负荷，应减少轮盘向轴和轴承的传热。盘与轴的联接分为不可拆式和可拆式两大类结构形式。(1)、不可拆式结构(a)销钉联接(b)整体结构或焊接(2)、可拆式结构(a)螺钉联接(b)短螺栓联接1)盘与轴的联接第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮10在多级涡轮转子中，盘与盘之间的联接与

5、是结构设计中的主要问题。盘与盘间的联接也分为不可拆卸和可拆卸两种结构。2)、盘与盘的联接第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮11叶片用枞树型榫头和轮盘联结。叶片靠楔形根部上的枞树型齿装在涡轮盘上的相应齿槽内，齿面承受叶片离心力弯曲力矩作用而承受剪力和弯曲；齿的工作表面承受挤压；榫头各个截面承受拉伸。3)、工作叶片与轮盘的联接第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮12静叶的安装形式有多种。静叶内环和涡轮轮盘间必须有密封防止漏泄的措施，以提高涡轮的效率。2、静子静子包括静叶，机匣和所有的静止零件。机匣是圆柱或圆锥形的薄壳体，是燃气轮机主承力系统的重要部

6、件之一。涡轮轴承的支撑靠机匣传力到安装支点。通常为了加工和安装方便，机匣是分段的。各段间用法兰连接。此连接应保证有足够的刚度，在热态工作时不应使刚度减小。在轴向和径向的定位面设计时必须保证上述要求。动叶顶部同机匣内表面的间隙，对于动叶工作效率和可靠性有很大影响。同时冷态和热态的间隙会有变化，特别是在停机时，机匣冷却较快，而内部的动叶冷却较慢。此时务必防止发生动叶与静叶相互刮磨的现象，以提高可靠性。第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮13三、涡轮叶片的冷却第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮14透平第一级涂层第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮15

7、第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮16气冷叶片的结构形式主要有以下几种形式：1、对流冷却2、喷射式冷却3、气膜冷却4、发散冷却为了提高燃气初温的高标准要求，必须把研制开发高级耐热合金，在热端零件表面喷涂屏障涂层和开发先进的高温涡轮冷却技术，三者很好的结合起来才能更有效。第三章船舶燃气轮机装置3.4燃气涡轮17冷却空气流经叶片内壁上的冷却孔通道或缝隙时，冷却空气与叶片壁面发生对流换热，把叶身上的热量带走，从而达到冷却的目的，冷却效果一般为200~250℃。冷却孔通道的形状可有多种，如圆孔形、三角形、翼形或扁形孔等。1、对流冷却第三章船舶燃气轮机装

8、置3.4燃气涡轮182、喷射式冷却利用冷却空气形成的一股或多股射流对着被冷却表面喷射，以增大叶片型面与冷却空气之间的换热系数，增强冷却效