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楼主: 克虏伯火炮

舰用蒸汽轮机简介

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八年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2015-3-12 07:34:58 | 显示全部楼层
laoziluanlai 发表于 2015-3-12 03:30
請教克版:
“1909年英国帕森斯公司研制出减速齿轮装置,才解决了这个矛盾。通过减速齿轮箱驱动主轴的蒸汽 ...

无畏和超无畏的2万+功率,是设计功率,实际可发挥的最大功率超过设计功率。
伊丽莎白用的是燃油锅炉,再加上数量增加到24台,所以最大功率增大到7.5万马力等级。其设计功率没这么大,是5.6万马力等级。
锅炉热功率与汽轮机功率并没有直接的制约关系,而且不仅汽轮机,就算蒸汽机也不因有没有减速器而制约其设计功率。布吕歇尔号装巡的3台蒸汽机,最大输出功率也达到4.8万马力呢。米诺陶级,2台蒸汽机,也是3万马力等级的。
燃煤锅炉相对于燃油锅炉,最显著的区别是占地面积大,还有就是可持续高功率输出的时间不及燃油锅炉。后者是受到司炉工体力的限制
热效率不及燃油锅炉,尤其是在强压通风状态下,热效率明显降低。

中将

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 楼主| 发表于 2015-3-12 07:40:39 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-4 18:10
直流电动机换向器高电压下的绝缘问题似乎很难解决吧?而如果不用高电压,根本得不到大功率。此外还有汞弧 ...

在没有现代变频调速等技术支持的年代,交流电机可调速范围,不太满足战舰推进需求。
汽轮机战舰很多都有巡航机组,就是为顾及低速航行状态下汽轮机热效率和主机转速/主轴转速的匹配。
还有更重要的一点,是倒航/反转的需求。汽轮机推进的,虽然没有反转齿轮箱,但是主机自身有倒航透平。而在当时交流电机想反转,怕只有反接吧。不知当时是否有能够快速自动反接的大功率交流电机。

二等兵

五年服役纪念章

发表于 2015-3-12 12:43:59 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 07:40
在没有现代变频调速等技术支持的年代,交流电机可调速范围,不太满足战舰推进需求。
汽轮机战舰很多都有 ...

交流电机不需要自己调速呀!船用机械传动不也是固定减速比吗?交流发电机-电动机完全可以也是一个固定减速比的装置。调速的事情交给涡轮机就好。反正在机械传动的船上,也是靠改变涡轮机的转速来调节螺旋桨转速的。当然这样的话,电传动装置就无法把它的电力给船内电网使用了。船内电网还需要独立的固定频率发电机。

中将

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 楼主| 发表于 2015-3-12 15:15:47 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-12 12:43
交流电机不需要自己调速呀!船用机械传动不也是固定减速比吗?交流发电机-电动机完全可以也是一个固定减 ...

需要调速。
现代电力推进主要就是交流变频调速技术。
电力推进,若是用交流发电机的话,必须是恒转速的,数台并网。
为什么是数台呢?因为低功率下要通过关停一部分发电机,让投运的发电机负荷率较高,效率才高。
同时,数台发电机并用,还增加了可靠性和抗损性。
电力推进战舰不可能只用一台主发电机。

少尉

八年服役纪念章铜星勋章政道纪念章

发表于 2015-3-12 15:57:50 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-4 18:10
直流电动机换向器高电压下的绝缘问题似乎很难解决吧?而如果不用高电压,根本得不到大功率。此外还有汞弧 ...

至少以標準BB三萬馬力左右的功率而言足夠了

しらせ形碎冰船就是用3軸6顆直流馬達達到30000馬力

另外頻率在25hz以下可以用有換向器的交流馬達(構造基本等同於直流馬達)

二等兵

四年服役纪念章

发表于 2015-3-12 17:30:52 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 07:34
无畏和超无畏的2万+功率,是设计功率,实际可发挥的最大功率超过设计功率。
伊丽莎白用的是燃油锅炉,再 ...

感謝克版回復。我的意思是,沒有減速齒輪的情況下,輪機必須“委身”配合螺旋槳的轉速,如果有了減速齒輪,在一定減速比範圍內就沒有限制,所以綜合來看,有可能功率會大幅上升,即使是56K,也幾乎翻了一倍,而鍋爐只多了8個啊

中将

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 楼主| 发表于 2015-3-12 17:43:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2015-3-12 17:50 编辑
laoziluanlai 发表于 2015-3-12 17:30
感謝克版回復。我的意思是,沒有減速齒輪的情況下,輪機必須“委身”配合螺旋槳的轉速,如果有了減速齒輪 ...


有减速齿轮,轮机转速也要与主轴转速成正比,不是可以随意变化的,因为减速器的减速比是固定的。
减速器的作用是使轮机转速得以提高,减速器的减速比多大,转速就提高了多少倍。
轮机转速提高的好处是,在功率相同的前提下,其尺寸重量可以大幅减小。

但不是说原先用于直接驱动的汽轮机,给它加上个减速器,它就可以发出几倍的功率来,因为汽轮机内的叶片形状、流道截面积等已经固定了,只适合设计转速。转速超过设计转速太多,内效率是要严重下降的。

二等兵

四年服役纪念章

发表于 2015-3-12 18:16:29 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 17:43
有减速齿轮,轮机转速也要与主轴转速成正比,不是可以随意变化的,因为减速器的减速比是固定的。
减速器 ...

有勞克版。呵呵,我明白你的意思,有了减速器並不能使輪機功率倍增;我的意思是,沒有了轉速的設計上限制,汽輪機的功率是不是可以上升;當然這裡還有扭矩的問題,扭矩得以增加,能量转化的效率不是也隨之增加了嗎?否則為甚麼要開發減速齒輪呢,美國人還用電傳動來頂替在沒有減速齒輪的情況下,按現在的觀點(當時技術環境不明)電傳動體積更大啊。。。
而且如克版所言,有了減速齒輪輪機體積可以更小,那麼級數不是更多,功率不就上去了。。。

另外,請教克版,從一戰到二戰,汽輪機的技術發展,在設計上具體體現在哪裡?增加級數嗎?然後太大了裝不下就換成冲动式。。。呵呵

中将

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 楼主| 发表于 2015-3-12 18:36:52 | 显示全部楼层
laoziluanlai 发表于 2015-3-12 18:16
有勞克版。呵呵,我明白你的意思,有了减速器並不能使輪機功率倍增;我的意思是,沒有了轉速的設計上限制 ...

船舱宽度高度有限,在有限的尺寸限制下,当然是轮机设计转速提高,最大功率就可以越大。
扭矩和效率没有直接关系。
美国一战前年前的电力推进战舰,用的是直流电。因为轮机转轴与主轴没有刚性连接,所以轮机转速不受限制,而且是真正的不受限制。所以就允许轮机的设计转速很高,体积重量减小。发电机和电动机增加的重量是另一回事。
各国汽轮机技术特点和发展水平不同,不太好说一战时什么特点二战时什么特点。不过总的来说,蒸汽温度和压力是逐渐提高的。也因为压力越来越高,需要的级数越来越多,所以单级压降小、同样初压力下需要级数多的纯反动式汽轮机就逐渐不适应了。
二战时各国普遍是冲动式,或者高压、中压透平是冲动式,低压透平才有用反动式的。

二等兵

四年服役纪念章

发表于 2015-3-12 18:45:38 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 18:36
船舱宽度高度有限,在有限的尺寸限制下,当然是轮机设计转速提高,最大功率就可以越大。
扭矩和效率没有 ...

再請教克版,隨著級數越來越多,有沒有出現諧振的問題?當時又怎麼解決呢?

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 楼主| 发表于 2015-3-12 18:52:36 | 显示全部楼层
laoziluanlai 发表于 2015-3-12 18:45
再請教克版,隨著級數越來越多,有沒有出現諧振的問題?當時又怎麼解決呢? ...

没有因为汽轮机级数增加而引起谐振问题。倒是早期柯蒂斯式也就是冲动式汽轮机,随着功率的增大,出现了振动问题。
汽轮机透平相当于燃气轮机的涡轮,而不是压气机。压气机在低转速下才有喘振问题,级数越多倾向越明显。

二等兵

五年服役纪念章

发表于 2015-3-12 19:28:24 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 15:15
需要调速。
现代电力推进主要就是交流变频调速技术。
电力推进,若是用交流发电机的话,必须是恒转速的, ...

为什么非要恒转速不可?如果不给船内电网供电的话,完全可以从源头(汽轮机、发电机)变频呀!至于数台并网的问题,这几台彼此转速保持一致就行,但完全可以一起变速嘛。

二等兵

五年服役纪念章

发表于 2015-3-12 19:29:56 | 显示全部楼层
a5mg4n 发表于 2015-3-12 15:57
至少以標準BB三萬馬力左右的功率而言足夠了

しらせ形碎冰船就是用3軸6顆直流馬達達到30000馬力

那电传动的列克星敦也是用的直流马达?这货可是18万马力呀!

中将

八年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2015-3-12 19:37:50 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-12 19:28
为什么非要恒转速不可?如果不给船内电网供电的话,完全可以从源头(汽轮机、发电机)变频呀!至于数台并 ...

并网需要各发电机转速误差非常非常小,同时相位的一致度也要极高才行。
几台轮机保持上述状态,对控制系统的要求就已经很高了,再要求它们以完全相同的步调变速......

二等兵

五年服役纪念章

发表于 2015-3-12 20:45:14 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2015-3-12 19:37
并网需要各发电机转速误差非常非常小,同时相位的一致度也要极高才行。
几台轮机保持上述状态,对控制系 ...

那还有这样一个方案:也用多台发电机,也随航速变化开关,但发电机不并网。全速时用四台发电机分别各驱动1个轴上的电动机。半速时用2台发电机分别各驱动2个轴上的电动机,再低速则用1台发电机同时取得4个轴上的电动机。这就没有转速差与相位的要求了。

大校

论坛贵宾

五年服役纪念章

发表于 2015-3-13 07:22:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 oldcat 于 2015-3-13 07:31 编辑
hyperion 发表于 2015-3-12 20:45
那还有这样一个方案:也用多台发电机,也随航速变化开关,但发电机不并网。全速时用四台发电机分别各驱动 ...

不并网你怎么平衡输出功率?

中将

八年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2015-3-13 07:40:27 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-12 20:45
那还有这样一个方案:也用多台发电机,也随航速变化开关,但发电机不并网。全速时用四台发电机分别各驱动 ...

这样做,供配电线路也会太复杂。
并网,有一条主电缆就行了,引到尾部电机舱再分成四个。为提高可靠性和抗损性,再有一条电缆做备份。
你这么一来,每一台发电机都要使用单独的电缆,到尾部还要各自都可分接四台电机。
然后各条电缆再需要备份......

二等兵

五年服役纪念章

发表于 2015-3-13 12:11:20 | 显示全部楼层
oldcat 发表于 2015-3-13 07:22
不并网你怎么平衡输出功率?

机械传动的话,各轴的涡轮机不也没并网?它们是怎么平衡功率的?

大校

论坛贵宾

五年服役纪念章

发表于 2015-3-13 20:06:45 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2015-3-13 12:11
机械传动的话,各轴的涡轮机不也没并网?它们是怎么平衡功率的?

直接机械连接可以在输出轴端真实的反映输入轴端的转速变化

而电站--电机系统不会

少尉

八年服役纪念章铜星勋章政道纪念章

发表于 2015-3-13 22:35:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 a5mg4n 于 2015-3-14 00:02 编辑
oldcat 发表于 2015-3-13 20:06
直接机械连接可以在输出轴端真实的反映输入轴端的转速变化

而电站--电机系统不会 ...
多軸的齒輪傳動渦輪船也要隨時調整各軸轉速,多軸間並沒有機械偶合
在使用定距槳時,同步電動機+同步發電機基本上也沒有這個問題

二戰美軍的大型遠洋拖輪就是獨立的四柴油發電機-四電動機再用機械並軸

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