船舶核动力装置64页PPT

简单循环燃气轮机
由压气机、燃烧室和涡轮机组成，结构简单，适用于中小型 船舶。
复合循环燃气轮机
在简单循环基础上增加回热器和再热器，提高能源利用率和 功率输出，适用于大型船舶和豪华游艇。
05
船舶核能动力装置
核能工作原理
核能工作原理
核能动力装置利用核反应释放 出的能量，通过一连串的物理 和化学反应，最终转化为推进
0 控制系统 4控制系统用于监测和控制蒸汽
轮机的运行状态，确保其安全 、稳定地运行。
蒸汽轮机的类型与特点
简单循环蒸汽轮机
简单循环蒸汽轮机是最基本的蒸汽轮机类型，由 锅炉、汽轮机和凝汽器组成，效率较低。
复合循环蒸汽轮机
复合循环蒸汽轮机由两个或多个简单循环组成， 通过增加热力循环提高效率。
热电联产蒸汽轮机
主要用于大型船舶推进和 发电，具有体积大、重量 重、转速低、功率大等特
点。
中速柴油机
介于轻型高速柴油机和重 型低速柴油机之间，具有 较好的通用性和经济性，
广泛应用于各类船舶。
03
船舶蒸汽轮机动力装置
蒸汽轮机工作原理
蒸汽轮机是一种利用蒸汽 推动叶轮旋转的发动机， 其工作原理基于热力学原 理。
高温高压蒸汽进入蒸汽轮 机，通过喷嘴将蒸汽喷射 到叶片上，使叶轮旋转， 将热能转化为机械能。
曲轴连杆机构
包括曲轴、连杆、活塞等部件，将热能转 化为机械能。
配气机构
控制进气和排气的过程，包括气门、凸轮 轴等部件。
燃油系统
包括燃油泵、喷油嘴等部件，负责提供燃 油和喷射燃油。
柴油机的类型与特点
轻型高速柴油机
主要用于小型船舶推进和 辅助机械，具有体积小、 重量轻、转速高、功率大

• d. 振动小，噪声小。
• c. 叶片材料昂贵，工作可靠性较差，
寿命短；
• d. 进排气管道尺寸大，舱内布置困难。
• e.生产厂家主要为两家国外公司(英国 的rolls2royce 公司和美国的通用电气公 司)
• 低负荷下耗油率高
LM2500
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核动力推进动力装置
1—核反应堆 2—反应堆芯 3—控制棒 4—冷却循环泵 5—蒸汽发生器 6—高压汽轮机 7—低压汽轮机 8—辅汽轮机 9—主冷凝器 10—辅冷凝器 11—主给水泵 12—减速器 13—螺旋桨 14—稳压筒
4
典型的柴油机动力装置能量转换系统
重
机械能
油
余 热
热能
燃油加热 滑油加热 制淡装置 舱室取暖 厨房加热
驳动辅机
电能
船舶照明
柴油
船舶通讯
机舱自动化
5
船舶动力装置的基本类型及特点
6
基本类型
• 柴油机推进动力装置 • 汽轮机推进动力装置 • 燃气轮机推进动力装置 • 核动力推进动力装置 • 联合动力推进动力装置
０ ９ 4 型 攻 击 核 动 力 潜 艇
俄罗斯阿库拉Akula(鲨鱼)级战略核潜艇 24
联合动力推进动力装置
• 汽轮机＋加速燃气轮机 （COSOG或COSAG）
• 柴油机＋加速燃气轮机 （CODOG或CODAG）
• 燃气轮机＋加速燃气轮机 （COGAG或COGOG）
尼米兹级航空母舰
（美）“林肯”号1
• C. 具有良好的机动性， 操作简单，启动方便，正 倒车迅速；
• D. 功率范围广。
• A. 柴油机尺寸和重量按功率比 例增长快；
• B. 柴油机工作中的噪声、振动 较大；

— 燃料芯块及包壳 — 一回路承压边界 — 反应堆舱
纵深防御
— 预防事故发生 — 防止运行偏差发展为事故 — 限制事故后果 — 应急计划
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安全措施示意图
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（2）装置功率
含义：指主汽轮机组输出有效功率，即船舶推进器的输入 功率。
有效功率=汽轮机内功率-汽轮机机械损失-齿轮减速器损失-轴系损失
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a.核动力装置的朗肯循环
4-5-1：定压吸热过程
1-2：绝热膨胀过程（1-2a：实际膨胀过程）
2-3：等温（定压）放热过程 3-4：压缩过程
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b.常用的经济性指标
装置效率 定义为装置有效功率与反应堆输出热功率的比值，即
npp

Ne QR
[ηnpp = 16%~21% ]
油轮局部受损，但没有人员伤 亡，也没有造成原油和核泄漏 事故。
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海上事故（2）
2000年8月12日，造价10亿美元的俄罗斯 核潜艇 “库尔斯克”号在巴伦支海爆 炸沉没，118人殉难
反应堆处于安全关闭状态，没有造成核 泄漏
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核动力潜艇的舱室空间
核电站的主控 室与汽机厂房
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a.装置功率与船舶航速的关系
装置有效功率 Ne 与船舶航速 vs、排水量 D 之间存在如下经 验关系式：
Ne

D v2 3
3
s
C
推进功率与航速的立方成正比 排水量一定的舰船，推进功率越大，航速则越高 高航速对于提高舰船的作战能力极为有利
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b.倒车功率

8
International Convention on Standards of Training, Certification and Working for
Seafarers
9
STCW公约
《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约》 （International Convention on Standards of Training， Certification and Working for Seafarers 1978，简称 1978年 STCW公约）是国际海事组织50个公约中最重 要的公约之一，于1978年7月7通过，1984年4月28日生 效。该公约对统一世界各主要航运国家关于海员的培训、 发证和值班标准的制定起到了巨大作用，对促进各缔约 国海员素质的提高，有效地控制人为因素导致的海难事 故和海洋环境污染，也起到了积极作用。
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船舶轮机部人员管理
第一节 国际海上人命安全公约 第二节 海员培训﹑发证和值班标准国际公约 第三节 国际劳工组织有关公约的相关条款 第四节 国际载重线公约和国际船舶吨位丈量公约 第五节 船舶安全管理体系和船舶安全检查
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The International Convention on Load Lines and The International Convention
24
(ILO)有关公约相关条款
国际劳工组织(International Labour Organization, ILO)几十年来，在海员的就业、资格证书和身份证、工 资、工作时间和配员、社会保障、在船上和在港口的福 利等方面，制定了大量的公约。1984年6月11日，中华 人民共和国外交部长致函国 际劳工局局长，承认中国政 府参加14个劳工公约，包括数个海员公约。1997年4月 1日实施巴黎备忘录(Paris MOU)新的规定，对到港船舶 执行ILO Nｏ.147号公约的情况实施检查，而不考虑船 旗国是否是缔约国，并明确可以滞留不符合最低标准规 定的船舶。下面将简单介绍ILO的一些主要公约的内容。

劳损部件少、工作可靠、寿命长（可达1×105h以上） 运转平稳可靠、振动噪声小（蒸汽轮机是回转机械，没
有往复运动部件） 可使用劣质燃料 滑油消耗率很低，仅0.1～0.5 g/ (kW ·h) 柴油机的滑油消耗率为3～10 g/ (kW ·h)
热效率较低，燃油消耗率高，热经济性低，在全速时要 比柴油机装置的油耗高1.5～2倍，部分工况时要高 2.5～3倍
第一章 绪论
船舶动力装置：保证舰船的正常航行、安 全、正常作业、停泊，保证人员正常工作、 生活与安全的全部机械设备和系统的综合 体
船舶动力装置的主要任务：发出一定功率， 产生各种能量，实现能量转化和分配，以 利船舶正常航行和作业
第3页/共46页
船舶动力装置的组成：
1. 主推进装置：产生推进力 主机、传动设备、推进轴系、推进器
干重机器器具管系内部装满工质和消耗物品在一定的排水量下要求动力装置的质量轻一些第31页共46页kwkg单位功率质量各类舰船的质量指标相差很大如驱逐舰的1015kgkw客货轮70150kgkw第32页共46页kg装置相对质量第33页共46页第34页共46页相对尺寸指标机舱相对长度机舱面积饱和度机舱容积饱和度各类舰船的尺寸指标差距很大以面积饱和度为例导弹快艇高达400kw客货船1540kw第35页共46页反映动力装置的热能转换率燃料消耗率装置总热效率每浬航程燃料耗量等燃料消耗率全船热能设备每小时燃料消耗总量经济指标第36页共46页gh3600p动力装置有效热效率全船热能设备每小时燃料消耗总量燃料低发热值第37页共46页每海里燃料消耗量第39页共46页和随航速变化关系曲线经济航速第40页共46页第41页共46页性能指标机动性
组成
➢蒸汽锅炉 ➢蒸汽轮机 ➢凝汽器 ➢……
第8页/共46页

、尾管、尾密封装置 2、作用：支承，密封 3、尾轴承润滑方式及材料 水润滑轴承材料有：铁梨木、层压板（桦 木）、橡胶和强化塑料。 油润滑轴承材料用白合金（铅基或锡基） 4、尾密封装置 填料函型密封：用于水润滑的密封 Simplex 型密封：可用作油润滑的首尾密 封
P 2 辅机最大轴功率
2）机械负荷系数 K 2 P3 / P2
P3 机械实际使用功率
3）每组用电设备同时使用系数
K0 n / m m 同类机械总数 n 同类设备同时使用数目
4）电动机负荷系数
K3 K1 K2 P 3/P 1
5）同组设备实际所需电动机功率
P0 m K1 K 2 K 0 P 1 /
三、倒顺减速机组 平行轴式：体积大，传动扭矩大
行星齿轮式：体积小，传动扭矩小
四、并车机组
中速机并车优点： 1）尺寸小、重量轻 2）单机功率大 3）巡航或低速时，可停运部分发动机， 提高经济性 4）提高舰艇生命力 5）提高机动性 6）有利标准化 缺点：1）结构复杂、加工难度大 2）负荷分配不均时会使主机过 载 3）操纵控制复杂化

技术指标：功率、质量、尺寸 经济指标：油耗率、装置总效率、推进 热效率、每海里耗油率、运转-维修经济 性 性能指标：机动性、可靠性、自动-远操 纵性、拖曳性及隐蔽性

一、技术指标
1、功率指标 相对功率
Pe D Pp
Pp Pe c Cw
3 D2/3 3

第一章 总论
§1-1船舶动力装置的含义(definition)及组成 (composition) 一、含义：船上所有机械设备及系统的总称
任务：提供各种能量并通过应用这些能量以保证船 舶的正常航行、生活和作业。

PART 06
船舶动力装置的未来发展
新技术应用与展望
燃料电池技术
随着环保意识的增强，燃料电池作为一种清洁能源，在船舶动力 装置中的应用前景广阔，可有效降低碳排放。
电力推进系统
相较于传统的机械推进方式，电力推进系统具有更高的能效和灵活 性，未来可能成为大型船舶的首选动力形式。
数字化与智能化技术
通过引入先进的传感器、控制系统和大数据分析技术，实现对船舶 动力装置的智能监控、预测性维护和优化管理。
汽轮机
利用蒸汽做功，驱动船舶前进。
蒸汽发生器
将反应堆产生的热量传递给水，产生蒸汽。
循环泵
将冷却剂循环流动，将热量从反应堆带出。
核动力装置的运行与维护
启动与停机
按照规定的操作程序启动和停机，确保安全运行。
维护与检修
定期对核动力装置进行维护和检修，确保设备正常运行。
辐射防护
采取措施降低辐射对人员和环境的影响，确保安全运行。
2023-2026
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《船舶动力装置》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 船舶动力装置概述 • 船舶柴油机 • 船舶燃气轮机 • 船舶蒸汽轮机 • 船舶核动力装置 • 船舶动力装置的未来发展
PART 01
船舶动力装置概述
船舶动力装置的定义与作用
定义
船舶动力装置是指为船舶提供推 进动力和辅助动力的所有设备、 设施和系统的总称。
船舶动力装置的市场趋势
市场竞争格局
01
全球船舶动力装置市场呈现寡头竞争格局，市场份额主要由几
家大型企业占据。
技术创新驱动
02
船舶动力装置的技术创新是市场发展的重要驱动力，拥有先进

冷却系统的性能对船舶核动力装置的运行效率和安全性具有重要影响。
辅助系统
辅助系统包括化学处理系统、净化系 统、给水系统、润滑油系统、压缩空 气系统等，用于支持船舶核动力装置 的正常运行和保障安全。
辅助系统的正常运行对船舶核动力装 置的整体性能和安全性具有重要影响 。
03 船舶核动力装置的安全与 防护
船舶核动力装置
目录
CONTENTS
• 船舶核动力装置概述 • 船舶核动力装置的组成 • 船舶核动力装置的安全与防护 • 船舶核动力装置的应用与前景 • 船舶核动力装置的挑战与解决方案
01 船舶核动力装置概述
定义与特点
定义
船舶核动力装置是一种利用核能作为 能源，通过核反应产生热能，再转换 为机械能以驱动船舶航行的装置。
历史与发展
早期研究
技术进步
20世纪50年代，美国和苏联开始研究 核动力装置在船舶上的应用。
随着科技的发展，船舶核动力装置在 安全性、可靠性和经济性等方面不断 取得进步，未来有望在更多类型船舶 上得到应用。
实际应用
1954年，苏联建成世界上第一艘核动 力潜艇“K-3”号；1961年，美国建 成世界上第一艘核动力航空母舰“企 业”号。
公众接受度问题
安全担忧
部分公众对核能的安全性 存在疑虑，对核动力船舶 可能产生抵触心理，影响 项目的社会接受度。
环境影响
核动力装置产生的放射性 物质可能对环境产生影响， 引发公众关注和担忧。
社会舆论压力
在环保意识日益增强的背 景下，核动力船舶可能面 临较大的社会舆论压力和 抵制。
国际合作与法规
国际核能监管差异
民用船舶
破冰船
核动力破冰船能够在极地地区进行破冰作业，为极地科考、资源开发和航道开辟 提供支持。

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《核动力装置》
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（1）反应堆热功率方程
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《核动力装置》
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（1）反应堆热功率方程

冷却剂从堆芯带出热功率
Q G c T T G c T R c p , c co ci c p , c c


主泵加入到冷却剂中的热量 Q mcp
对任一回热级数的实际给水温度，虽与最佳值有所偏离， 对热经济性的影响不大。

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图主机抽汽回热
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《核动力装置》
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图6-13 主机多级抽汽回热
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《核动力装置》
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图 辅机废汽回热

二回路能量利用系数
Q mt 2 Q sg

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《核动力装置》
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6.3 核动力装置能量平衡计算
6.3.1 能量平衡计算目的和依据 6.3.2 能量平衡计算基本方程 6.3.3 能量平衡计算方法
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《核动力装置》
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6.3.1 能量平衡计算目的和依据

目的
对核动力装置进行能量平衡计算，确定核动力装置热力系 统的主要参数，为通过热力分析确定核动力装置能量利用 的合理性和有效性、进而指出热力系统优化和改进的方向 奠定基础。
k 1 k 1 j 1
l
l
n
G s , mt
——主汽轮机的耗汽量（主机抽汽回热时，主机耗汽量应为无抽汽 —— ——动力装置辅助设备耗汽量和为全船性服务的耗汽量，kg/s —— ——

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
.
10
• 燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮 机。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部 吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料 （气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温 压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成 的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工， 推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中 或再加利用
.
11
.
12
• 舰船燃气轮机动力装置是指以燃气轮机为 主机的全燃化动力装置。它自五十年代末 期起，尤其是六十年代中期以来，已得到 了极其广泛的应用。功率总数日益增长， 装舰使用范围日益扩大，已由快艇发展到 了护卫舰、导弹驱逐
舰、巡洋舰和直升机
航空母舰等，可谓是
舍我其谁
.
13
燃气轮机作为军舰动力的优势
一直主要由GE和罗·罗这两大公 司所统治 ，但是目前则受到了来自各方的挑战。
- MFT-8燃气轮机
- TF40系列燃气轮机
- Solar燃气轮机
.
15
螺旋桨推进 （propeller）
• 是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船 舶是用螺旋桨来推进的
• 按照桨叶多少，螺旋桨有2、3或4个桨叶, 甚至更多。一般桨叶越多吸收功率越大
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
.
8
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