[科普中国]-燃汽轮机船

历史：柴油机动力时期

柴油机的发明者鲁道夫·狄赛尔本想把它用于汽车，但直至他去世也没有实现。不过，随着石油的开发，柴油机却率先在船舶动力推进中得到应用。最早将柴油机应用于船舶中的是1903年俄国建造的柴油机船“万达尔”(Vandal)号，而第一艘柴油机动力军舰是1904年法国建造的“埃及瑞特”(Aigrette)号潜艇，同型艇共两艘。由于柴油机热效率高、经济可靠，因而逐渐得到广泛应用，20世纪40年代末柴油机船的吨位就已超过蒸汽机船。

早期的柴油机主要应用于内河船舶和近岸潜艇，在经历了最初的发展阶段后，柴油机的技术日趋成熟，单机功率和可靠性都有大幅提高，为柴油机动力船驶向大海和远洋创造了基础。如今，柴油机已成为海洋舰船的标准动力配置。2

简介燃气轮机船的主要驱动动力来自内燃机，通常为柴油发电机。船用柴油机的热效率高、经济性好、起动容易、对各类船舶有很大适应性，问世以后很快就被用作船舶推进动力。至20世纪50年代，在新建造的船舶中，柴油机几乎完全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力（见船舶动力装置）。船用柴油机按其在船舶中的作用可分为主机和辅机。主机用作船舶的推进动力，辅机用来带动发电机、空气压缩机或水泵等。

现代舰船燃气轮机发展趋势分析船用燃气轮机的应用分布概况图1给出了船用燃气轮机的应用分类情况。按装船燃气轮机的台数统计，前4位依次为驱逐舰、护卫舰、气垫船、巡洋舰；按装船的燃气轮机总功率计依次为护卫舰、驱逐舰、气垫船、快艇；按装燃气轮机的船数计依次为护卫舰、驱逐舰、气垫船、快艇。从统计结果可见,驱护舰、气垫船、高速艇是船用燃气轮机的主要市场。船用燃气轮机在军船上的应用数量明显大于民船应用数量。3

大功率船用燃气轮机性能发展趋势表1列出了现代大功率船用燃气轮机的主要性能(船用燃气轮机性能均是大气温度15℃，不计进排气损失条件下的值)，图2给出了功率、效率的变化趋势。很明显，单机功率有逐渐增大的趋势，目前最大功率为352.8MW。热效率也正稳步提高，简单循环船用燃气轮机已达40%，复杂循环船用燃气轮机已达42%，相应地最高压比达24，高压涡轮动叶入口最高温度达1 240℃。3

适应综合电力推进的燃气轮机试验装置为了研发和进行耐久试验，使燃气轮机试验装置既可用于发电模式运行又可用于机械驱动模式运行，国外新建了试验站。试验站有3个特点：

一是可以试验燃气轮机发电机组，包括发电机及控制系统，也可模拟机械驱动负荷(3次方规律)运行；

二是用一系列的电阻负载组来消耗发电机所产生的能量；

三是利用电阻负载组产生的热空气导入燃气轮机进气装置，使发动机能在接近规定的进口空气温度下运行，这点对验证试验尤为重要。

鉴于美国船级社(ABS)规定耐久试验在38℃下进行，试验中如果不采用进口空气加热试验装置，在环境温度低于38℃时就提高功率设定值，以产生当量(相当于38℃下)的涡轮热部件温度。

由于进行耐久性试验，在试验装置的控制系统中设置了1个自动负荷控制台，可以自动执行试验。3

结论通过对现代船用燃气轮机发展趋势的分析可见：

1)目前，船用燃气轮机的发展重点是一大(大功率船用燃气轮机)一小(小档功率船用燃气轮机)，尤其是大功率燃气轮机，机型也更集中。

2)功率29.4～ 36.75MW，效率39%～ 42%的大功率船用燃气轮机将是未来10～ 15年内海军舰艇采用的主力机型。

3)LM 2500系列燃气轮机40年来持续不断的改进、发展,无论在技术发展及市场应用方面均堪称经典。

4)尽管新研机型(WR-21,MT30,LM 2500+,RR 4500)各具特色，但均已与综合电力推进系统结下不解之缘。相应地出现了可用于发电模式及机械驱动模式的新试验装置。3