第8章 船舶汽轮机和燃气轮机
燃气轮机原理精讲
发电发设电备设备
功率：50 MW
功率效：率5万：千40瓦%
效率功：率4/0重%量、功率/ 功率体式/重积-燃量最气高、轮的功机动力形 率/体积最高的 动力形式
-燃气轮机
占地面积小；
占高高地效效面、、积环环小保保；；； 21世纪最具竞 争21力世的纪发最电具方 式竞；争力的发电
方式；
海军舰船
机车车辆
H. Cohen, G. F. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo
第一章 概论 1.1 燃气轮机的 组成及工作原理
C- compresser T- Turbine B – Combustion chamber
Simple gas turbine system
1-2 燃气轮机的发展
缺点：需要外部加热系统；这样加热器表面温度给主循环最高温度 设定了上限。
现代燃气轮机的结构特点
轻型结构<10KG/PS， 重型结构 >15KG/PS 燃气轮机简轻图型：结构： 航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型）
重型结构：工业燃气轮机
单位功率重量：
金属耐热极限---1100 ℃；涡轮进气温度：1460 ℃
多轴：如果不采用热交换器而获得高的热效率，就要有高压缩比。虽 然多级离心式压气机具有高的压比，但其效率要比轴流式的低，所以通常 都是采用轴流式压气机。而当压气机在低转速时，由于压气机后几级由于 出口面积减小，空气密度降低，气体轴向速度加大，叶片会出现阻塞。这 种不稳定区的出现，会发生在燃气轮机起动或低负荷情况。
1-2燃气轮机的发展 1-4 燃气轮机的未来 1-6 燃气轮机涉及的主要学科
2-2 理想燃气轮机循环 2-4 复合燃气轮机循环
哈工程版《船舶动力装置概论》
哈工程版《船舶动力装置概论》第一章，总论1，船舶的主要性能指标有哪些？答：排水量△：船舶总重量，由空载重量LW和载重量DW组成；容积▽：水面航行船舶的水下部分的体积,也称作容积排水量；航速：1海里=1.852km续航力S：舰船在用尽全部燃料及其他消费品储量前，以恒速所航行过的距离称为续航力，以海里计；自给力T：舰船在海上航行，中途不补给任何储备品所能持续活动的时间称为自给力，以昼夜计；生命力：舰船能抵御战斗破坏或失事破损并保持其运载、战斗能力的性能称为生命力；机动性：舰船起锚开航、改变航速和航向的性能；隐蔽性：舰船在海上航行并完成战斗运输任务而不被敌方发现的性能；耐波性：舰船能在大风浪不良天气下完成任务的性能；2，船舶动力装置是由哪些装置系统组成的？答：推进系统：主机、传动设备、推进器辅助设备：发电副机组、辅助锅炉装置、压缩空气系统机舱自动化系统船舶系统3，船舶对动力装置有哪些要求？答：技术性能和经济性能，对于军用舰船来说着重于战术技术性能；而民用船舶则倾向于经济性能。
4，船舶动力装置的主要性能指标是什么？答：技术指标：功率指示，重量指标，尺寸指标经济指标：动力装置燃料消耗率，主机燃料消耗率，动力装置每海里航程燃料消耗量，动力装置有效热效率，动力装置的建造、运转及维修的经济性运行性能指标：机动性，可靠性，隐蔽性，遥控和机舱自动化，生命力5，高、中、低速柴油机的转速范围如何？答：低速机：300r/min，中速机：300-1000r/min,高速机：>1000r/min6，柴油机的消耗率一般是多少?答：低速机：160-180g/(kw.h)，中速机：150-220 g/(kw.h)，高速机：200-250 g/(kw.h) 7，柴油机的优缺点为何？答：优点：有较高的经济性、重量轻、具有良好的机动性缺点：单机功率低、柴油机工作中振动、噪声大，大修期限较短、柴油机在低速区工作时稳定性差，滑油消耗率高8，蒸汽轮机的优缺点为何，为什么主要应用在大型船舶上？答：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，故磨损部件少，工作可靠性高可以使用劣质燃油，滑油消耗率低结构简单、紧凑、管理使用方便，保养检修工作量小9，燃气轮机的主要优缺点及其应用场合？答：优点：单位功率重量尺寸小、机组功率较大。
船舶动力装置
第一章 绪论一、 船舶动力装置的含义及组成船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船上人员正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。
船舶动力装置的任务是产生各种能量，并实现能量的转化和分配，以利于船舶正常航行和作业。
有船舶“心脏”之称。
船舶动力装置也称“轮机”，主要由推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱的机械设备遥控及自动化组成。
1. 推进装置推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速前进的一整套设备。
包括：1) 主机：指推动船舶航行的动力机。
2) 传动设备：包括离合器、减速齿轮箱、联轴器、电力推进专用设备。
3) 船舶轴系：包括传动轴、轴承、密封件。
4) 推进器：能量转化设备。
2. 辅助装置辅助装置：除供给推进船舶的能量之外，用以产生船舶上需要的其他各种能量的设备。
包括：1) 船舶电站：作用---供给辅助机械及全船所需要的电能。
组成---发电机组、配电板、其他电气设备。
发电机组主要由柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。
2) 辅助锅炉装置：作用---民用船舶用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其他生活需要。
组成---辅助锅炉及为其服务的燃油、给水、鼓风、送气设备及管路、阀件等。
3) 船舶管路系统：作用---用来连接各种机械设备，并传递有关工质。
组成---动力管路、船舶系统。
4) 船舶甲板机械：作用---保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。
组成---锚泊机械设备（锚机，绞盘）、操舵机械设备（舵机及操纵机械、执行机构）、起重机械设备（起货机，吊艇机及吊杆）。
5) 机舱的机械设备遥控及自动化：组成---对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调节、检测和报警系统。
二、船舶动力装置的类型及特点类型：柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置、核动力装置三、船舶动力装置的基本特性指标动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
一、燃气轮机发电装置的组成 燃气轮机是近几十年迅速发展起来的热能动力机械。现广泛应用的是按 开式循环工作的燃气轮机。它不断地由外界吸入空气，经过压气机压缩，在 燃烧室中通过与燃料混合燃烧加热，产生具有较高压力的高温燃气，再进入 透平膨胀作功，并把废气排入大气。输出的机械功可作为驱动动力之用。因 此，由压气机、燃烧室、透平再加上控制系统及基本的辅助设备，就组成了 燃气轮机装置。如果用以驱动发电机供应电力，就成了燃气轮机发电装置。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构。运输、安装、维修和更换都比 较方便，而且广泛地应用了孔探仪、振动、温度监控、焰火保护等措施，其 可靠性和可用率大为提高，指标已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。此外， 在环保方面，出于燃气轮机的燃烧效率很高，排气干净，未燃烧的碳氢化合 物，CO、S0X，等排放物一般的都能够达到严格的环保标准，再结合应用 干式低NOX燃烧室、排气烟道中安装选择性催化还原装置(SCR)等技术措施， 可施使NOX的排放低至9ppm，满足最严格的环保要求。因此，燃气轮机发 电机组，特别是燃气-蒸汽联合循环机组已作基本负荷机组或备用机组得到 了迅速的应用。 燃气轮机的发展主要还是圈绕着增加单机功率，提高效率和经济性，燃 用多种燃料和廉价燃料，减少对环境的有害影响来进行的。诸如加强高温材 料的开发，提高冷却技术，发展闭回路蒸汽冷却燃气轮机，发展新型航空改 型燃气轮机，开发先进的燃气轮机循环，进一步发展清洁煤技术等等。燃煤 的燃气-蒸汽联合循环是“煤的清洁燃绕”技术中最为令人瞩目的项目，是九十 年代到下世纪之初最有发展前途的方式。到目前为止最具竞争力的方案有三 个，即(1)增压流化床方案(PFBC);(2)增压流化床加炭化炉加顶置燃烧室方 案(简称CPFBC燃气· 蒸汽联合循环);(3)整体煤气化联合循环(IGCC)。
燃气轮机原理(精华版)
QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。
走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。
15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。
现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。
当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。
图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。
压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。
在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。
燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。
为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。
燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。
燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。
燃气轮机
(一)、压气机
轴流式压气机由两大基本部分组成：一部分是以转轴为 主体的可转动部分，称为压气机转子。在转子的轮盘上装有
一排排转子叶片（又称为工作叶片、动叶），是组成转子的
主要部件。另一部分是机匣和装在机匣里的一排排静止叶片 （又称为静叶、导流叶片）构成的静止不动部分，称为压气
机静子。
压气机的构成：压气机转子+压气机静子
SUCK
SQUEEZE
BANG
BLOW
Air Drawn into Gas Generator
LP compression Process
HPCompression Combustio n
Exhaust
RR公司的双转子燃气发生器
(二)、燃烧室
1、燃烧室的基本类型 分管燃烧室 联管燃烧室 环形燃烧室
压气机转子
压气机静子
多级轴流式压气机
(一)、压气机 2、压气机工作原理 压气机叶栅构成：转子叶片构成的动叶栅+静子叶片构 成的静叶栅。 压气机“级”的定义 一排动叶栅和紧随其后的一排静叶栅构成压气机的一个 “级”。级是多级轴流式压气机进行能量交换的基本单元。 由于单级增压有限，所以需要多级串连实现需要的增压比。 轴流式压气机通过高速旋转的叶片对流动中的气体做功，把 从涡轮传来的机械能转化为气流的动能和压力能，使气流绝 对速度增大，压力增压。动能在导流叶片通道里再转化成压 力能，使气流压力进一步增大。
一、燃气轮机的发展史
1941年，瑞士制造的第一辆燃气轮机机车 （1.64兆瓦）通过了交货试验。 1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的 舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力。 1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车（75 千瓦）。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应 用。
燃气轮机基础知识
6、燃料适应性强，公害少 燃气轮机能燃用多种燃料和廉价燃料，如重油、原油、煤气、工 艺中可燃气体和核燃料等等。同一台燃气轮机可燃用液体或气体等几 种燃料而其设备不需要作太大变化。排气比较干净，对空气污染较少。 7、起动快、自动化程度高 工业燃气轮机从冷态起动，加速直到带上满负荷，一般需要15分 种左右。航空燃气轮机起动只需要30秒。燃气轮机装置易于实现集控、 程控和遥控。可实现全盘自动化，减少运行维护人员。运行维护方便。
轴流式
环管形燃烧室
燃气轮机的燃烧室将燃料的化学能转变为热能，将压 气机压入的高压空气加热到高温以便到涡轮膨胀做功，燃 料为液体燃料（例如汽油）或气体燃料（例如天然气）。 燃烧室外壳前面是通往压气机的空气入口，后面是通往涡 轮的高温气体出口。 燃烧室内有燃烧器，对于液体燃料， 燃烧器把进入的燃料雾化从喷嘴喷出；对于气体燃料，燃 烧器把进入的气体燃料扩散预混从喷嘴喷出，与压气机来 的空气充分混合后燃烧，产生高温高压气体从过渡段出口 喷出。在燃烧室内有火焰筒，燃烧器喷出的火焰在火焰筒 内燃烧，火焰筒前段是主燃区，保证火焰正常燃烧；中段 是补燃区，在火焰筒壁上有许多进气孔，让空气进入补燃， 保证完全燃烧；后段是通向涡轮叶片的燃气导管，也称为 过渡段。在燃烧室内的白色箭头线就是气流在燃烧室的流 向。
离心式压缩机
三、燃气轮机的主要辅助部分
对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善 的调节保安系统，(油系统—润滑油、控制油、液压油。超温、 气体泄露报警装置，轴瓦的振动位移以及温度，超速保护等） 此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃 料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
汽轮机ppt课件
级，后几级为反动级。近代常用的汽轮机，实际上用的大部分都是带反
动度的冲动式汽轮机，动叶片中也有汽流膨胀，但比在喷嘴中膨胀的程
度小些。
反动度是指蒸汽在汽轮机动叶片中膨胀的程度，反动度常用ρ来表示。
31
纯冲动级的ρ=0，意思是指蒸汽只在喷嘴中膨胀。反动级的ρ=0.5，意思 是指蒸汽的膨胀有一半在喷嘴中进行。带反动度的冲动级0＜ρ＜0.5。带 有不大反动度的冲动级使用最为广泛，它可以提高冲动式汽轮机的效率 。
（2）国外
上海汽轮机厂
美国：GE、WH
哈尔滨汽轮机厂
德国：KWU（SIEMENS）
– 125、300、600、1000 – 200、300、600、1000 东方汽轮机厂
– 200、300、600、1000
瑞士：BBC、ABB 法国：ALSTHOM 日本：MHI、TOS、HIT
北京重型电机厂
44
冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方 向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的 级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称 为冲动级。
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反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前 者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸 汽通过这种级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。
37
凝汽式汽轮机低压部分的动叶片通常采用自由状态的扭曲和变截面的叶片。
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轴向力产生的原因 一般情况下，汽轮机转子的轴向推力主要来源于蒸汽作用于动叶片上 的轴向分力、动叶片和叶轮的前后压差、轴变径产生的压差等。
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第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 174 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 涡轮机（也称透平）是以连续流动的蒸汽或燃气为工质，以叶片为主要工作部件，通过工质在叶片机构中膨胀将热能转换成机械功的旋转机械。汽轮机和燃气轮机都是涡轮机，前者以蒸汽为工质，后者以燃气为工质，尽管两者所用的工质不一样，但都是属于旋转式热力发动机，其基本工作原理是一样的，都是利用高速流动的工质推动叶轮转动而对外输出机械功的。涡轮机和往复式热力发动机相比，最突出的特点是运转平稳、单机功率大。
8.1 涡轮机概述 涡轮机械按其使用的功用，通常可以分成两大类： 1） 用作产生动力的涡轮机，如蒸汽轮机、燃气轮机； 2） 消耗机械的涡轮机械，如各种泵、压缩机、风扇等涡轮机械。 上述每一大类，又可以按照流体通过机器的流道特征，再分成三类。工作流体的流向与旋转轴基本平行的涡轮机械，称为轴流式涡轮机械；工作流体主要在与旋转轴垂直的平面上流动的涡轮机械，称为径流式涡轮机械；转子出口处径向与轴向速度分量兼有的涡轮机械，称为混流式涡轮机械，分别见图8-1 a)、b)、c)。不论是涡轮机、泵、还是压缩机，都可以设计成轴流式、径流式或混流式。
图8-1涡轮机三种型式 研究船用涡轮机的热力设计和工作特性，它的主要理论依据是热力学和气体动力学。所运用的基本定律是质量守恒定律、动力学定律、能量守恒定律等基本定律，这些定律与气体的特定性质无关，适用于任何气体，是揭示涡轮机中工质流动及其能量转换的基本方程。具体的研究包括： 1）阐述涡轮机中能量转换以及工质流动所遵循的基本规律； 2) 分析通流部分中的能量损失以及各种气动热力参数、几何参数对效率的影响； 3) 气动热力设计和试验研究的理论和方法； 4）分析非设计工况的工作特性。 但是，涡轮机通流部分中气体的运动是一种性质极为复杂的，同时又伴随能量传递和热交换的高温可压缩粘性气体的，三元不定常的流动过程。在实际工程设计计算和试验研究中，通常假定气体在涡轮机中的流动，包括在静叶片内的绝对运动和动叶片内的相对运动，都是定常流动，在附面层外的主流区可以忽略粘性力的，与外界绝热的，轴对称流动。在流道横 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 175 截面变化不大，流线曲率甚小的涡轮短叶片中，气体的运动常常采用一元流动近似。实践证明，以上的近似和简化对于涡轮机中的气体流动的计算，基本上能获得足够的精确度。 涡轮机一般由一列固定于静子上的静叶片和—列装在转子上与转子一起转动的动叶片所组成的级串联起来，加上进、排气装置组成。因此涡轮级是将高温高压的工质所具有的热能转换为机械功的基本单元。涡轮机是由若干个工作条件和结构相类似的独立的涡轮级依次排列而沟成，涡轮机的工作以级的工作为基础，进而形成整个涡轮机的工作原理。所以，人们总是在研究涡轮级的工作原理的基础上进而讨论整个涡轮机的工作原理。
8.1.1涡轮级的概念 1.涡轮级中流体参数的变化 涡轮级是由固定于静子上的静叶片和装在转子上与转子一起转动的动叶片所组成，将高温高压的工质所具有的热能转换为机械功的基本单元。涡轮级中通过旋转中心轴的剖面图称为纵剖面图，见图8-2。以半径为r的圆周将所有静、动叶片切割展开成平面，得到两排叶栅截面展开图，见图8-3。由涡轮级纵剖面图可见，0-0截面为静叶进口截面，1-1截面为静叶出口，亦即动叶进口截面，2-2截面为动叶出口截面。各特征截面的参数用相应下标0、1或2表示。气体流经涡轮时，主要气动参数的变化如图8-3所示。
图8-2涡轮级的纵剖面图 图8-3涡轮级中流体参数的变化 气体通过静叶栅时，从压力P。膨胀到P1,伴随有—定的加速(C1>C0)。动叶栅以转速n运动。其进、出口圆周速度为u,分别用u1、u2表示。相对速度为W1的气流通过动叶栅时，从压力p1膨胀到p2，同时对外输出机械功。其出口相对速度为W2，绝对速度为C2。通常希望绝对
速度C2接近轴线方向Z，即绝对出口气流角2接接近90°，以减小绝对出口速度C2相应的动
能22C／2。 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 176 2.速度三角形 涡轮级中气流速度大小及其方向的变化，或者说是动量的变化，可以清楚地用图8-5所示的速度三角形来表示。除了反映涡轮级中气流的运动情况以外，速度三角形还大致给出了叶栅的形状以及叶栅和涡轮级的某些重要特征，因而也就规定了涡轮级工作过程的特点。各级以及某一级沿叶高各个截面上速度三角形的选择和确定是涡轮机气动设计的重要内容。各
图8-5 涡轮级速度三角形 级动叶栅前后的绝对速度为相对速度和牵连速度的矢量和：
iii
uWC （8-1）
式中： 60/ndruiii （m/s） 其中n是转子转动的转速(转／分)，di是动叶栅前或后的某一直径(米)，ui是与di相应的圆周速度(米／秒)。式(8-1)指出三个速度矢量组成封闭的三角形，称为速度三角形。气流角
如图8-5所示。气体在静叶栅中膨胀，以绝对速度C1喷离静叶栅，与叶轮旋转平面的夹角为1，此为静叶出口气流方向角，气流角度见图8-5所示。当气体进入动叶栅时，由于动叶栅是以圆周速度为u在转动，当以旋转叶轮为参照物时，进入动叶栅的气体速度就不是C1,而是气体
与动叶栅的相对速度1W。1W与叶轮旋转的夹角为1，1为动叶进口气流的方向角。由三角形的余弦定理、正弦定理可以得到速度与气流角之间的相互关系。动叶进口气流的相对速度及其方向角为：
112211cosu2C-uCW （8-2）
)/sin(sin)/(sin11111111WCWCm （8-3）
同理，可得动叶出口气流的绝对速度及其方向角为： 222222cosu2W-uWC （8-4）
) /sin(sin22212CW （8-5） 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 177 8.1.2涡轮机的基本工作原理 图8-6所示为小型单级冲动式汽轮机的简图，其主要零件包括喷嘴和装在叶轮上的动叶（图8-6a）。工质连续不断地流过喷嘴和动叶流道（图8-6b）。工质首先在喷嘴中膨胀，工质压力p降低，绝对速度c增大，将所含热能转换成动能。然后高速流动的工质再进入动叶流道，压力继续再降低，并在动叶上产生作用力，推动叶轮转动，由于叶轮是和涡轮机主轴连接成一体的，故蒸汽的动能转换成了主轴输出的机械功。 图8-6 单级冲动式汽轮机的简图
除了冲动式涡轮机外，还有一种反动式涡轮机，它是一种同时利用冲动力和反动力推动叶轮旋转输出机械功的。根据反动作用原理产生反动力推动物体运动的例子，以发射运载火箭最为典型。当火箭燃料燃烧，燃气高速喷离火箭射向大气，此时，高速的气流就给火箭体一个与气流方向相反的反作用力，推动火箭向前运动。反动式涡轮机与冲动式涡轮机的不同点在于工质在它的动叶栅通道中同时实现热能变动能与动能变机械功的两重能量变化，反动式涡轮机总是多级的，在结构上它以静叶代替喷嘴，而以鼓式转子代替轮式转子。图8-7表示一部反动式涡轮机的简图，图的上方曲线ⅠⅡ分别表示其中工质压力与速度的变化。
图8-7 反动式涡轮机
1静叶，2汽缸，3动叶，4转子 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机
178 8.2 船舶汽轮机 现代汽轮机的结构较复杂，往往由若干级组成，每一级包括一列静叶（或喷嘴）和一列动叶。根据用途，船舶汽轮机可以分成主汽轮机和辅汽轮机两种，前者是在船舶主推进系统中驱动推进器的，后者则是用来驱动各种船用辅机的。船舶主汽轮机机组主要由主汽轮机、冷凝器和齿轮减速器组成。图8-8为典型的船舶主汽轮机结构剖视图。
图8-8 船舶主汽轮机机组 1-高压汽轮机 2-低压汽轮机 3-冷凝器 4 -齿轮减速器 5-主推力轴承 6-支承轴承
8.2.1船舶汽轮机的分类 船舶汽轮机种类很多，并有不同的分类方法，下面作简要介绍。 按结构形式分类 有单级汽轮机和由若干级组成的多级汽轮机；各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机和各级分装在几个汽缸（分高、中、低压汽缸）内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机。 按工作原理分类 有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的冲动式汽轮机、蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机和蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机。 按热力特性分类 分为凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。 1）凝汽式汽轮机 汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力。具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机。 2）供热式汽轮机 既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率。 3）背压式汽轮机 排汽压力大于大气压力的汽轮机。 第8章 船舶汽轮机和燃气轮机 179 4）抽汽式汽轮机 从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机。 5）饱和蒸汽轮机 以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。 按汽流方向分类 有蒸汽沿轴向逐级流动的轴流式汽轮机，蒸汽沿径向从内径向外径逐级流动的径流式汽轮机。
8.2.2船舶汽轮机组的构造主要部件 船用主汽轮机都是多级汽轮机，现代船用主汽轮机的级数一般为20～30级，且分置在两个或三个汽缸里。我们知道，汽轮机按上述工作原理是不能倒转的，为了保证船舶能够倒航，在汽轮机上必须安装由若干级组成的倒车级。船用主汽轮机的倒车级一般都安装在中压缸和低压缸内(三缸式机组)，或者只装在低压缸内(双缸式机组)，它的叶片安装方向与正车级正好相反。当正车旋转时，没有蒸汽通往倒车级，倒车级只是空转，因此会增加一些能量损失。当船舶要倒航时，关闭正车进汽阀而打开倒车进汽阀，蒸汽被引入倒车级，主汽轮机就反转。通常倒车汽轮机的功率取为正车汽轮机功率的40%～50%，因为并不要求具备高度的经济性，所以级数都不多。 对于军舰用汽轮机，为了提高在低负荷时的经济性，还可采用附加的低速级。低速级分 为在巡航速度下用的巡航级和在经济速度下用的经济级。 为了使蒸汽能从一个汽缸流入另一个汽缸，并使低压缸流出的蒸汽进入凝汽器，在装置 中安装有一定长度的大直径容汽管。为了便于操纵，还设有各种仪表和阀等。这些均是汽轮机组的重要辅助设备。 凝汽器是汽轮机组的重要的组成部分，在其中进行着蒸汽凝结。汽轮机组的第三个组成部分为传动设备，它安放在汽轮机与推进器轴系之间。图8-9所示为带一级减速齿轮的三缸式汽轮机一齿轮机组示意图。
图8-9 船舶汽轮机-齿轮机组示意图 该机组由三个顺航汽轮机(高囚缸汽轮机、中压缸汽轮机和低压缸汽轮机)和两个倒航汽轮机(倒航高压缸汽轮机和倒航低压缸汽轮机)组成。后者分别安置在顺航中压缸和低压缸汽轮机内。 新鲜蒸汽顺次地在各汽轮机内膨胀，工作后的废汽排入横挂在低压缸汽轮机下的凝汽器中。高速的汽轮机将热能转化为机械能，通过齿轮减速机构和传动轴系，带动螺旋桨产生推力，克服船舶阻力使船以一定速度前进。