浅谈燃气轮机在商船上的应用及发展

朱安君

（哈尔滨电气股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 它的技术性特征以及优点

1.1 规模不大，构造严紧

它的构造非常的严紧，对于布局船舱来讲非常的方便，而且能够确保船只具有非常多的规模，而且便于开展设计活动。以LM2500+船用燃气轮机为例，通过使用轻质材料和凭借航空燃气涡轮机的固有功率密度，其重量比同等柴油发动机轻74%，所占空间约是同等柴油发动机的1／3。

1.2 不会存在非常大的声响，而且运行稳定

因为它是旋转设备，活动的时候不会出现过多的振动现象，所以它不会出现过多的声响。独特的噪声防护体系，能够减轻机舱的声响。同时还能确保机舱的运作氛围优秀。

1.3 不会释放非常多的毒素

由于当前国际条例中，对于船舶废气的排放规定非常的严苛，对于船只使用的柴油设备来讲，要想合乎该项规定，必须要对其假装繁琐的装置。比如对燃烧室进行处理，将燃油体系改造等等。上面讲到的这些方法不仅会使得动力体系的规模和自重升高了，而且也使得花费的资金变多。船用燃气轮机由于可采用变几何燃烧室技术、分级燃烧室技术、贫油预混合预蒸发燃烧技术、催化燃烧技术、直接喷射燃烧室技术、可变驻留时间燃烧室技术、富油燃烧快速淬熄贫油燃烧室等高效低污染燃烧技术等，不会释放非常多的毒素，而且更加的合乎环保的规定。

1.4 设备的功率非常高，而且具有很显著的重量比，加速性优秀，从最初的启动一直到全速模式，一般只是需要两分钟的时间。

1.5 不会耗费非常多的润滑油，而且不需要过分的养护，需要的管控人也不多。其耗油量不高，如LM2500燃气轮机的最大滑油消耗率约0.9kg/h，平均滑油消耗率仅有0.09kg/h，和柴油的比对来看，更加的显著，但是因为其转速非常的快，所以对于滑油有着更为严苛的品质规定。它是回转件，常用的运动件不多，而且设置为模件的模式，所以其维修活动非常的简便，而且也不需要过多的工作者。

1.6 具有非常优秀的稳定性，而且能够高效的使用。船用燃气轮机具有较高的可靠性(>99.5%)及可利用率(97.5%)，1982 年英阿马岛海战中，燃气轮机的战时故障1000h运行仅发生0.55次就充分证明了这一点。

1.7 早期花费的资金不多。推进装置的初期投资费用包括主发动机、辅助系统，和包括底座在内的安装费用。当功率是等同的时候，对功率要求在10～20 MW的柴油机和燃气轮机来说，它在推进体系方面花费的资金是大体相等的；在20Mw以上时，它的初始资金要比柴油的要低很多。

2 其发展过程中面对的一些问题

2.1 不具有优秀的热效率

而且耗油率过高，对于燃油的品质规定非常严苛，尤其是在改变工况的时候，并不节约费用。因为它是持续活动的设备，受到材料的影响，需要对其最高温设置一定的数值，这样就干扰到热效的提升。当工况改变的时候，它的性能就会出现变化，它的初始气温就会下降，使得变工况的时候需要花费的资金就增多了。为了防止其影响到涡轮叶片，燃气轮机对燃油中的含钒量、含硫量要求极为严格。由于工艺高速前进，经由长久的发展，其增压比已经获取了非常显著的提升，它的一些关键的性能指标也获取了非常显著的提升。为了提升其变工况时的活动状态，确保它在负载较低的状况中的耗油率不会出现非常大的变动，在设计的时候会采用压气机可转导叶、低负荷设计、变几何动力涡轮等措施。同时，压气机中间冷却和回热循环设计方案的采用大幅度降低了燃气轮机在部分工况时的燃油消耗。通过增加废气锅炉、蒸汽轮机装置回收能量可以进一步减少燃油费用。

2.2 其翻修使用时间不是很长

在早些时候，因为它的热负载非常的大，它的动负荷非常高，而且有低温以及高温时的侵蚀等等的问题，这些问题导致它的翻修运行时间比别的要短许多。最近，由于许多全新的物料等的不断发展应用，它的翻修使用时间在不断的增加。

2.3.船舶燃气轮机动力装置的倒车需要复杂的传动装置

燃气轮机不能反转。全燃推进的船舶倒车，必须依靠倒车齿轮箱、可逆转液力耦合器、电力传动装置或变距桨实现。直接倒车的燃气轮机已经研制成功，乌克兰研制的可倒车燃气轮机是在动力涡轮部分设置正车流路和倒车流路。内流道是正车通流部分，外流道为倒车通流部分。其流道的变换是通过一个环形转向阀实现的。正车运行时，全部燃气均通过动力涡轮。但是倒车的时候，只有25%～30%燃气经过转向通过倒车级。经由此种模式，舰船从全速正车到全速倒车只需40s。

3 其在商船中的使用状态分析

它最早应用到商船中是在1960年左右，如原苏联1962年下水的装有2台燃气轮机的“叶塞图金”号，1964年美国建造的燃气轮机运输船“卡拉汉”号等。在之后的时候，因为受到经济危机干扰，因为它所需的费用比较高，所以在那个时候的商船上几乎是没有看到。在之后的三十年的时间左右。由于豪华的邮轮等不断的发展，具有单位重量功率大、起动快、可靠性好、噪声低、污染少、振动小等优点的燃气轮机又被广泛采用。

4 其在船只中的工艺发展方法

4.1 降低工作参数。一般而言，航空喷气发动机都采用了比较高的工作参数，且运行工配变化范围较小.高负荷T作时间较短.其工况变化非常的迅速。如果负荷过大的时候，其持续活动时间非常短，而且活动氛围不好。所以，将航空发动机改装为舰船燃气轮机时，最为合理的措施即是把它的燃气性减少，而且降低它的转动速率，进而确保关键的一些部件的活动压力变小，进而改进轴承活动状态。

4.2 改装燃烧系统。舰船的燃料通常为柴油，比航空柴油粘度和比重都大，汽化速度慢进而导致燃烧时的组织水平变低。所以，要认真的整改燃烧体系。例如采用调整油泵压力、喷油嘴喷射角度、改善燃油雾化等措施，以此来确保燃烧合理，而且还应该将火焰筒构造提升，以此来确保燃烧室的运行时间长久。

结语

通过长久的发展变化，其最终可以在高速的船只等方面占据一定的位置，经由切实的提升燃气的初始温度，使得增压比不断的变大，合理的使用设备的余温，同时和别的一些动力设备联系到一起，确保其性能等得以有效的提升，其能力也得到了显著的提升，正是因为这些要素的存在，使得它在商船中的应用更加的广泛。长远看来，除海上航运外，我国南方沿海，如珠海一香港、香港一澳门；东南沿海，如镇江一普陀；北方沿海，如威海一大连、大连一青岛；以及内河和三峡库区的航运等，开发装有燃气轮机的高速渡船，客艇及其他商船的应用领域，有着非常好的发展趋势。

[1]牛利民.船舶燃气轮机结构[M].哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1992.

[2]吉桂明.海军一燃气轮机重要的市场[J].燃气轮机技术，1993，6(2)：7-14.