民用船舶动力装置技术特点及选型过程研究(2)

1.2.3 采用低转速螺旋桨推进

节约主机功率主要是为了降低油耗，目前国外的主流技术趋势为采用大直径低转速螺旋桨，以此提高推进效率，并降低对主机的功率要求。为达到此类目的，其主要措施有：

一是加大低速机的行程，以降低柴油机的转速；二是为现有低速机配备减速齿轮箱，从而降低螺旋桨转速；三是为中速机配备大减速比的齿轮箱[9]；四是在功率保持不变的情况下，提高平均有效压力，使柴油主机转速下降。

1.2.4 提高自动化程度，降低营运费用，改善劳动环境

在确保在柴油机动力装置性能提高的同时，使其工作安全可靠[10]，运转工况经济合理，并相应减少维护管理的船员人数，降低营运成本，改善劳动条件，从而发展了计算机工况检测与控制等系统。此外，还积极开展减振及消除机舱内外噪音的研究，以改善船员的工作环境。

2 汽轮机动力装置

汽轮机在船舶领域已有悠久的应用历史，部分国家的船用汽轮机已得以标准化，汽轮机的优点是：一是运转平稳，振动小，噪音低。二是安全可靠，耐用、寿命长，可经常在全负荷下运行，且超负荷能力大，能长时间在复杂恶劣的海洋环境下运作。三是汽轮机的维修保养较为简易。四是润滑油的消耗量较低。五是锅炉实际使用的燃料是质量最差、价格最便宜的渣油，而不像柴油机一样，虽然注明可燃用渣油，实际上多少还是使用燃料油。六是配备有齿轮箱传动装置，可选择推进效率较佳的螺旋桨转速，因而可相应减少主机功率损失并可轴带发电机、给水泵等，以提高整个动力装置的热效率。七是易于提供所需要的单机功率较大的机组。八是功率较高的汽轮机动力装置，其单位功率的重量较轻，在机舱布置方面具有较大的灵活性。

其主要缺点在于：一是燃油消耗率较高。由于其燃油消耗率较高，导致油水储备量较多，因而减少了载货量，影响到全船经济性。据美国航运管理部门研究，与同排水量的低速柴油机船相比，一艘2～4 万马力的汽轮机船舶，每年由于多烧燃抖，要增加营运费用达45～60 万美元。二是机炉舱温度较高，劳动条件较差（虽然可实现无人机舱，但仍需人为进行保养检修）。三是汽轮机一旦出现故障，修理起来则相对不易，不像柴油机那样几乎世界各港都有修理条件，其备件供应亦相对较为容易。四是主机倒车功率较小，倒车反应慢，操纵性稍差。

汽轮机在陆用发电机组的成熟经验指导下，并有着与核动力装置及燃—汽联合动力装置发展的需要，今后仍将是大功率船舶的一种重要动力。

我国在陆用发电机组，以及在舰用的大功率汽轮机方面，依然有着丰富的经验和生产能力。船用汽轮机今后的发展动向主要如下：一是向更高功率不断发展；二是提高蒸汽参数，采用中间再热循环，以电动机驱动的真空泵代喷射器；三是倾向采用复杂的给水系统；四是采用主汽轮机轴带发电机、主给水泵等，并尽量降低螺旋桨转速，同时采用调距桨等方式来提高整个动力装置的热效率。

3 燃气轮机动力装置

早在1941 年，英国就已开始了将燃气轮机用作舰艇动力装置的研究，经多年探索，有效提高了其动力及经济指标，直到20 世纪60 年代前后，燃气轮机才在船舶上得以实际应用。但其目前依然主要应用于水面舰艇，且功率较高[11-12]。由于燃气轮机对燃油质量要求较高，且燃油消耗率同样较高，因此其经济性并不理想。为了弥补该项劣势，必须充分利用废气热能以提高其热效率。近几十年来，国内外已针对燃气轮机与其他动力设备配合使用的方式进行了相关研究，如燃气轮机+汽轮机的联合循环，就是其中的一种，其热效率可超过40%，能与柴油机相媲美[13-14]。

燃气轮机的优点是[15]：一是功率高，安装体积小，可减少机舱面积达60%以上。因此，货舱空间可相应增加10%。二是体积小，重量轻，且拆装方便，并可实现整机换修。三是加速性能好，且自动化程度较高。

所以一些具有特殊要求的船舶，如大型高速的集装箱船，其舱容利用系数较低，同时要求尽量压缩机舱长度，其功率大，停泊时间少，维修时间短。以此类要求为目标，燃气轮机能充分适应其需要。目前，燃气轮机的缺点为：一是燃油消耗率高；二是船用燃气轮机多为航机改型，燃油品质要求较高；三是大修间隔期短，机组大修期虽已得以显著提升，但与其他装置相比依然存在差距；四是维修保养量多。

文章来源：《内燃机工程》 网址: http://www.nrjgczz.cn/qikandaodu/2021/0522/838.html