主汽轮机组

核动力舰船大部分采用齿轮减速器直接推进方式，主汽轮机组由主汽轮机、冷凝器和齿轮减速器三大部分组成，称为汽轮-齿轮机组。

分类

• 单机双缸
• 单缸双机
  • 提高了主汽轮机的生命力

主汽轮机

汽轮机以蒸汽为工质，通过蒸汽在汽轮机内的膨胀做功，将蒸汽的热能转变为机械能，用于产生推进船舶前进所需的动力。

组成

• 气缸
• 转轴
• 构成蒸汽流动通道的动、静叶栅

最基本工作单元

级：由固定在气缸的一列喷嘴叶珊和其后紧邻的固定在叶轮上的一列动叶栅组成。

工作原理

汽轮机的即将蒸汽的热能转变为汽轮机的轴的动能是分两部分完成的。首先，具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴通道内进行膨胀，蒸汽压力降低、温度下降、气流速度增加，蒸汽自身具有的热能转化为蒸汽的动能。然后高速流动的气流离开分水后进入其后紧邻的动叶栅气流速度发生变化，对动叶片产生冲动力，一般情况下，气流在动叶栅中继续膨胀，当气流离开动叶栅式对动叶栅产生反动力。这两个力在与轴垂直方向上的合力推动动叶片，并带动动叶轮和轴的旋转，最终实现热能转化为机械能。

冲动级：对于反动度等于零的纯冲动级，蒸汽所具有的可以被利用的绝热焓降全部在喷嘴通道内转化为使气流高速流动的动能。喷嘴出口的高速气流进入工作叶轮，推动动叶栅转动做功，工作叶栅内气流不在膨胀，前后压力相同。工作叶片通道为近似等截面工作，叶片的截面形状也近似对称。

冲动式汽轮机由多个冲动级串联组成，在喷嘴中实现蒸汽的热能转化为动能，在动叶通道内实现动能转化为机械能，采用转式轮子。小型腹肌可能采用单级冲动式汽轮机。

反动级：蒸汽在级内可以用来做工的绝热焓降，只有一部分在喷嘴叶片通道内进行膨胀，转化为气流的动能。而另一部分焓降是气流进入工作叶栅通道内转换。

反动级因工作叶片前后存在压差，为了避免过大的级内损失，不能采用局部进汽。

反动式汽轮机有多个反动机串联组成，以静叶代替喷嘴。在动叶栅通道内实现热能转化为动能与动能转换为机械能的过程。采用鼓式转子。

速度级：速度级是指气流的焓降在一列喷嘴内转化为动能。由喷嘴流出的高速气流要在两列以上的工作叶栅中进行功的转换。一般采用双列速度级，喷嘴装在喷嘴箱或气缸上，两列工作叶片装在一个轮盘上，两列工作叶片之间设有一系列导向叶片以改变气流方向，导向叶栅固定在气缸内壁，只改变气流方向而蒸汽不在其中膨胀。

只有在对尺寸，重量要求较为严格，而对效率要求不高的场合才会用到速度级。

主汽轮机均为多级汽轮机，由若干个单级串联而成。蒸汽一次流过各个单级膨胀做功，汽轮机既可以布置在一个汽缸内，也可以分工布置。将汽轮机分为高压缸和低压缸。真气容量流量太大时，可采用双流路。

汽轮机的结构

组成

• 流通部分：蒸汽在其中流过并实现能量转换的部分，由喷嘴和动叶构成。

  汽轮机内主汽流的通道称为流通部分。包括使蒸汽实现能量转换的叶栅通道，进汽阀件和排气通道等。狭义的流通部分，仅指汽轮机各级的叶栅通道，是汽轮机结构的核心。

  喷嘴的功用是使蒸汽膨胀加速，将蒸汽的热能转变成动能，并引导高速气流按一定方向进入动叶通道之中。

  隔板用来按级分隔器缸的内腔由中间级喷嘴、板缘和板体三部分组成，按照喷嘴的制造方法以及与板缘、板体的连接方式，隔板可分为装配式、装配-焊接式、焊接式、铸造式四种。但无论哪种隔板，都由两个半圆隔板组成。

• 定子：包括气缸及其上所固定的零件，如喷嘴箱，隔板等所有静止部分的总称。

• 转子：所有转动部分的总称，包括叶轮和机轴。

• 两端部分：位于汽轮机轴的两端，包括汽封、推力轴承、轴承等为保证汽轮机正常工作所必需的各种零件。

倒车汽轮机

由于回转式叶片机械的功能特点，喷嘴和工作叶片在安装后，汽轮机转子只能单向转动。但是，由于舰船及机动航行的需要，例如进出港口，复杂的航行通道，恶劣的海洋条件航行，以及执行作战任务等情况下，舰船主汽轮机必须保证提供倒车功率，以保证舰船的航行安全。因此舰船主汽轮机通常需要配置导倒车汽轮机或倒车级。

倒车级的布置，依据正车汽轮机的布置而定。**如果正车汽轮机室是单缸，倒车级布置在正车汽轮机的低压端，如果正车汽轮机是双缸，则倒车级布置在低压缸最末级的后面**。倒车级一般安装在主汽轮机的转子上，工作叶片的安装方向与正车汽轮机的工作叶片的安装方向相反，向倒车级通入工作蒸汽时可使汽轮机转子转动，但是由于主汽轮机绝大部分时间是正车运行，倒车级随正车级空转而产生摩擦鼓风损失。消耗正车汽轮机发出的功率因而会影响正车汽轮机运行的经济性。

核动力舰船在短时间倒车机动航行时，为了尽量减小一回路参数波动，倒车汽轮机最好用掉蒸汽发生器产生的全部蒸汽，因此倒车汽轮机的结构设计上主要考虑的是结构简单、布置方面以及工作安全可靠。经济方面的考虑放在次要的位置。

核汽轮机的特点

• 饱和蒸汽参数低
• 蒸汽容量流量大
• 蒸汽湿度较大

齿轮减速器

主汽轮机采用较高转速，是提高运行效率，减少重量尺寸的有效措施。对于提高舰船的续航力和机动性都具有重要意义。

中间传动设备应该工作可靠、传动效率高、减速比大，而且尺寸小、重量轻，能适应主汽轮机和推进器对最佳工作转速的选择，能将多缸汽轮机的功率会及传递到推进轴上，能满足正车和倒车转向变化的需要。

齿轮减速器是舰船汽轮机组普遍采用的一种传动设备，分为单级减速器和双级减速器，单级减速器多用于较小功率的辅汽轮机组。舰船主汽轮机多采用双级减速器。

齿轮减速器的主要性能指标为减速比，也称为传动比。定义为输入转速除以输出转速。

单级减速器的传动比可达14到20，而双级减速器的传动比可达40到100。

主汽轮机组的大功率齿轮减速器都采用渐开线人字形斜齿轮。具有传动平稳、可自动平衡齿轮上的轴向力以及加工技术成熟的优点。辅汽轮机组的小功率齿轮减速器多采用渐开线。斜齿轮也有部分采用圆弧齿轮。

冷凝器

冷凝汽式汽轮机组的重要组成部分，其功用是接受来自汽轮机和旁路系统的蒸汽，回收启动时的疏水和给水加热系统的疏水，使之冷凝成水，建立并保持汽轮机运行所需的背压。

抽气器

任务

将冷凝器内的不凝结气体抽出，以维持冷凝器的真空度。

优点

• 结构简单
• 工作可靠
• 布置紧凑
• 使用和维护方便

缺点

• 经济性能较差

组成

• 缩放式工作喷嘴
• 混合室
• 扩压管