船用推进汽轮机高低压缸功率分配研究
船舶蒸汽动力装置具有单机功率大、寿命长、可靠性高及操纵方便等诸多优势，在研发设计中，科研人员不仅关注汽轮机的全速工况下的指标参数，还关注其低速工况下的运行情况。本课题以船用双缸汽轮机在低速工况时的高低压缸输出功率占比为目标，研究如何使功率比在低速工况下得以重新分配的问题。本文的研究内容主要分为以下三个方面： 首先，对目标汽轮机的基本结构、运行特性及主要设计参数进行初步的叙述和分析，并对高低压缸通流级数调整、低压设置部分进汽级、调整配汽规律、自高压缸抽汽补入低压缸、系统废汽补入低压缸这5种方案分别进行了说明和一维热力计算，通过计算结果对比分析各个方案的优劣及对船用推进汽轮机组或主动力系统的影响，分析结果表明：各方案都存在其优缺点，热力上较为理想的方案可能存在结构问题，结构容易实现的方案在热力方面有存在一定局限性。 其次，根据一维计算的结果，选择比较容易应用于工程实践的调整配汽设计方案和系统废汽补入低压缸的设计方案进行试验设计及验证，第一种方案共制作了2组试验件凸轮，第二种方案设置了DN100和DN150两种管径的补汽管道。通过对试验结果的分析处理，验证了一维热力设计的可靠性，同时证明了以上两种方案皆具有很强的工程可行性，满足设计要求。 最后，本文还提出了一种可以被应用于运行的研究方案——利用“回汽”方式降低低压汽轮机的做功能力，由于该方案无法进行一维的热力计算，故对其进行了三维数值模拟，计算时设置了4个可对比的运行工况。从计算结果来看，这种方法使倒车级消耗了低压汽轮机的输出功，进入倒车级的蒸汽被反向旋转动叶做功。 本文通过一维热力计算、整机试验、三维仿真计算，对所提出优化船用推进汽轮机低速工况时高低压缸功率比值的几种方案进行设计、工程可行性验证，若后续国内船用推进双缸汽轮机组在研制设计时有此方面的需求，则本研究可以为相关问题提供有价值的参考依据。
船用双缸汽轮机;低速工况;功率分配;数值模拟
中国舰船研究院
硕士
热能工程
刘建成
2020
中文
U664.113
2020-12-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）