淺談燃?xì)廨啓C(jī)在商船上的應(yīng)用及發(fā)展

朱安君

（哈爾濱電氣股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 它的技術(shù)性特征以及優(yōu)點(diǎn)

1.1 規(guī)模不大，構(gòu)造嚴(yán)緊

它的構(gòu)造非常的嚴(yán)緊，對(duì)于布局船艙來(lái)講非常的方便，而且能夠確保船只具有非常多的規(guī)模，而且便于開(kāi)展設(shè)計(jì)活動(dòng)。以LM2500+船用燃?xì)廨啓C(jī)為例，通過(guò)使用輕質(zhì)材料和憑借航空燃?xì)鉁u輪機(jī)的固有功率密度，其重量比同等柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輕74%，所占空間約是同等柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的1／3。

1.2 不會(huì)存在非常大的聲響，而且運(yùn)行穩(wěn)定

因?yàn)樗切D(zhuǎn)設(shè)備，活動(dòng)的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多的振動(dòng)現(xiàn)象，所以它不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多的聲響。獨(dú)特的噪聲防護(hù)體系，能夠減輕機(jī)艙的聲響。同時(shí)還能確保機(jī)艙的運(yùn)作氛圍優(yōu)秀。

1.3 不會(huì)釋放非常多的毒素

由于當(dāng)前國(guó)際條例中，對(duì)于船舶廢氣的排放規(guī)定非常的嚴(yán)苛，對(duì)于船只使用的柴油設(shè)備來(lái)講，要想合乎該項(xiàng)規(guī)定，必須要對(duì)其假裝繁瑣的裝置。比如對(duì)燃燒室進(jìn)行處理，將燃油體系改造等等。上面講到的這些方法不僅會(huì)使得動(dòng)力體系的規(guī)模和自重升高了，而且也使得花費(fèi)的資金變多。船用燃?xì)廨啓C(jī)由于可采用變幾何燃燒室技術(shù)、分級(jí)燃燒室技術(shù)、貧油預(yù)混合預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)、催化燃燒技術(shù)、直接噴射燃燒室技術(shù)、可變駐留時(shí)間燃燒室技術(shù)、富油燃燒快速淬熄貧油燃燒室等高效低污染燃燒技術(shù)等，不會(huì)釋放非常多的毒素，而且更加的合乎環(huán)保的規(guī)定。

1.4 設(shè)備的功率非常高，而且具有很顯著的重量比，加速性優(yōu)秀，從最初的啟動(dòng)一直到全速模式，一般只是需要兩分鐘的時(shí)間。

1.5 不會(huì)耗費(fèi)非常多的潤(rùn)滑油，而且不需要過(guò)分的養(yǎng)護(hù)，需要的管控人也不多。其耗油量不高，如LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的最大滑油消耗率約0.9kg/h，平均滑油消耗率僅有0.09kg/h，和柴油的比對(duì)來(lái)看，更加的顯著，但是因?yàn)槠滢D(zhuǎn)速非常的快，所以對(duì)于滑油有著更為嚴(yán)苛的品質(zhì)規(guī)定。它是回轉(zhuǎn)件，常用的運(yùn)動(dòng)件不多，而且設(shè)置為模件的模式，所以其維修活動(dòng)非常的簡(jiǎn)便，而且也不需要過(guò)多的工作者。

1.6 具有非常優(yōu)秀的穩(wěn)定性，而且能夠高效的使用。船用燃?xì)廨啓C(jī)具有較高的可靠性(>99.5%)及可利用率(97.5%)，1982 年英阿馬島海戰(zhàn)中，燃?xì)廨啓C(jī)的戰(zhàn)時(shí)故障1000h運(yùn)行僅發(fā)生0.55次就充分證明了這一點(diǎn)。

1.7 早期花費(fèi)的資金不多。推進(jìn)裝置的初期投資費(fèi)用包括主發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助系統(tǒng)，和包括底座在內(nèi)的安裝費(fèi)用。當(dāng)功率是等同的時(shí)候，對(duì)功率要求在10～20 MW的柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，它在推進(jìn)體系方面花費(fèi)的資金是大體相等的；在20Mw以上時(shí)，它的初始資金要比柴油的要低很多。

2 其發(fā)展過(guò)程中面對(duì)的一些問(wèn)題

2.1 不具有優(yōu)秀的熱效率

而且耗油率過(guò)高，對(duì)于燃油的品質(zhì)規(guī)定非常嚴(yán)苛，尤其是在改變工況的時(shí)候，并不節(jié)約費(fèi)用。因?yàn)樗浅掷m(xù)活動(dòng)的設(shè)備，受到材料的影響，需要對(duì)其最高溫設(shè)置一定的數(shù)值，這樣就干擾到熱效的提升。當(dāng)工況改變的時(shí)候，它的性能就會(huì)出現(xiàn)變化，它的初始?xì)鉁鼐蜁?huì)下降，使得變工況的時(shí)候需要花費(fèi)的資金就增多了。為了防止其影響到渦輪葉片，燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)燃油中的含釩量、含硫量要求極為嚴(yán)格。由于工藝高速前進(jìn)，經(jīng)由長(zhǎng)久的發(fā)展，其增壓比已經(jīng)獲取了非常顯著的提升，它的一些關(guān)鍵的性能指標(biāo)也獲取了非常顯著的提升。為了提升其變工況時(shí)的活動(dòng)狀態(tài)，確保它在負(fù)載較低的狀況中的耗油率不會(huì)出現(xiàn)非常大的變動(dòng)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)采用壓氣機(jī)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉、低負(fù)荷設(shè)計(jì)、變幾何動(dòng)力渦輪等措施。同時(shí)，壓氣機(jī)中間冷卻和回?zé)嵫h(huán)設(shè)計(jì)方案的采用大幅度降低了燃?xì)廨啓C(jī)在部分工況時(shí)的燃油消耗。通過(guò)增加廢氣鍋爐、蒸汽輪機(jī)裝置回收能量可以進(jìn)一步減少燃油費(fèi)用。

2.2 其翻修使用時(shí)間不是很長(zhǎng)

在早些時(shí)候，因?yàn)樗臒嶝?fù)載非常的大，它的動(dòng)負(fù)荷非常高，而且有低溫以及高溫時(shí)的侵蝕等等的問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致它的翻修運(yùn)行時(shí)間比別的要短許多。最近，由于許多全新的物料等的不斷發(fā)展應(yīng)用，它的翻修使用時(shí)間在不斷的增加。

2.3.船舶燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的倒車需要復(fù)雜的傳動(dòng)裝置

燃?xì)廨啓C(jī)不能反轉(zhuǎn)。全燃推進(jìn)的船舶倒車，必須依靠倒車齒輪箱、可逆轉(zhuǎn)液力耦合器、電力傳動(dòng)裝置或變距槳實(shí)現(xiàn)。直接倒車的燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)研制成功，烏克蘭研制的可倒車燃?xì)廨啓C(jī)是在動(dòng)力渦輪部分設(shè)置正車流路和倒車流路。內(nèi)流道是正車通流部分，外流道為倒車通流部分。其流道的變換是通過(guò)一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)向閥實(shí)現(xiàn)的。正車運(yùn)行時(shí)，全部燃?xì)饩ㄟ^(guò)動(dòng)力渦輪。但是倒車的時(shí)候，只有25%～30%燃?xì)饨?jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向通過(guò)倒車級(jí)。經(jīng)由此種模式，艦船從全速正車到全速倒車只需40s。

3 其在商船中的使用狀態(tài)分析

它最早應(yīng)用到商船中是在1960年左右，如原蘇聯(lián)1962年下水的裝有2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的“葉塞圖金”號(hào)，1964年美國(guó)建造的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)輸船“卡拉漢”號(hào)等。在之后的時(shí)候，因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)危機(jī)干擾，因?yàn)樗璧馁M(fèi)用比較高，所以在那個(gè)時(shí)候的商船上幾乎是沒(méi)有看到。在之后的三十年的時(shí)間左右。由于豪華的郵輪等不斷的發(fā)展，具有單位重量功率大、起動(dòng)快、可靠性好、噪聲低、污染少、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)又被廣泛采用。

4 其在船只中的工藝發(fā)展方法

4.1 降低工作參數(shù)。一般而言，航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了比較高的工作參數(shù)，且運(yùn)行工配變化范圍較小.高負(fù)荷T作時(shí)間較短.其工況變化非常的迅速。如果負(fù)荷過(guò)大的時(shí)候，其持續(xù)活動(dòng)時(shí)間非常短，而且活動(dòng)氛圍不好。所以，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為艦船燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，最為合理的措施即是把它的燃?xì)庑詼p少，而且降低它的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，進(jìn)而確保關(guān)鍵的一些部件的活動(dòng)壓力變小，進(jìn)而改進(jìn)軸承活動(dòng)狀態(tài)。

4.2 改裝燃燒系統(tǒng)。艦船的燃料通常為柴油，比航空柴油粘度和比重都大，汽化速度慢進(jìn)而導(dǎo)致燃燒時(shí)的組織水平變低。所以，要認(rèn)真的整改燃燒體系。例如采用調(diào)整油泵壓力、噴油嘴噴射角度、改善燃油霧化等措施，以此來(lái)確保燃燒合理，而且還應(yīng)該將火焰筒構(gòu)造提升，以此來(lái)確保燃燒室的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)久。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)久的發(fā)展變化，其最終可以在高速的船只等方面占據(jù)一定的位置，經(jīng)由切實(shí)的提升燃?xì)獾某跏紲囟龋沟迷鰤罕炔粩嗟淖兇螅侠淼氖褂迷O(shè)備的余溫，同時(shí)和別的一些動(dòng)力設(shè)備聯(lián)系到一起，確保其性能等得以有效的提升，其能力也得到了顯著的提升，正是因?yàn)檫@些要素的存在，使得它在商船中的應(yīng)用更加的廣泛。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，除海上航運(yùn)外，我國(guó)南方沿海，如珠海一香港、香港一澳門；東南沿海，如鎮(zhèn)江一普陀；北方沿海，如威海一大連、大連一青島；以及內(nèi)河和三峽庫(kù)區(qū)的航運(yùn)等，開(kāi)發(fā)裝有燃?xì)廨啓C(jī)的高速渡船，客艇及其他商船的應(yīng)用領(lǐng)域，有著非常好的發(fā)展趨勢(shì)。

[1]牛利民.船舶燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)[M].哈爾濱：哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1992.

[2]吉桂明.海軍一燃?xì)廨啓C(jī)重要的市場(chǎng)[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，1993，6(2)：7-14.