蒸汽動力裝置

1958年由滬東造船廠建造的“民主14號”乙型沿海客貨船採用了1100kW的四缸三脹式蒸汽往復機。1958年6月由滬東造船廠製成1765kW的五缸單流式蒸汽機用於“和平25號”和“和平28號”沿海貨船上。往復蒸汽機由於整個動力裝置效率低、平衡性能差、重量尺寸大等原因當時在國外已基本淘汰。

20世紀60年代從蘇聯引進圖紙，由大連造船廠建造了9555kW(13000hp)汽輪機用作萬噸遠洋貨船“躍進”號和“紅旗”號的主機。到了70年代，由上海汽輪機廠根據“躍進”號引進的汽輪機圖紙，改進為功率1 1800kW(16000hp)的汽輪機用於“遠望”號航天測量船上，當時主要是考慮船上有許多測量儀器和設備對振動和噪聲要求較高。該船動力裝置的主要參數為蒸汽壓力5MPa，過熱蒸汽470℃，主機額定功率11 800kW，5台汽輪發電機組5×1200kW。主副汽輪機組由2台32t/h的D型水管鍋爐並行供汽機艙採用集控，主機啓動、停車、換向、變速，以及主鍋爐和其他輔機均在主機集控室監視，並通過微處理機對全部熱工參數監視報警、彩色屏幕顯示、自動打印。

用汽輪機動力裝置推進的船舶，在國際上1970年～1976年每年建造約120艘，1977年-1980年每年僅建造20艘左右，1986年以後除了核動力艦船和大型航空母艦、船外已很少採用。但在我國80年代以後大型艦船上仍有采用。

在20世紀中期前後，世界上各主要海軍國家都大量採用了蒸汽動力裝置作為大型艦船的主動力，蒸汽動力裝置的水平為主鍋爐容量65～120t/h，每台主汽輪機的功率為27500kW(35000 hp)、36800kW(50000 hp)和51500kW(70000hp)，採用蒸汽的參數為4．4～6．3MPa、450℃-490攝氏度，美國航空母艦則採用8．27MPa、510℃，油耗在全航速時為381～558 g/(kW·h)我國有單軸推進功率1 1756kW(16000hp)～26500kW(36000hp)的多型蒸汽動力裝置。 ^[1] 

蒸汽動力裝置由於汽輪機採用高參數工質和高轉速工作轉子的連續工作過程，所以機組功率大；工作時運轉穩定、噪音小、振動小、工作可靠性好，壽命長、使用期限可高達105小時以上；可使用劣質燃料油等。但由於艦用蒸汽動力裝置的單位功率的質量大，尺寸大，管路系統複雜；燃油消耗率大，裝置效率低；在相同的燃料儲藏量，其續航力低；機動性差，暖機所需時間長，工況過渡時間也長，對於艦船動力來説是其致命的弱點，因此從發展的眼光來看限制了艦船蒸汽動力裝置的發展。 ^[2] 

以船舶用蒸汽動力裝置為例。

艦船用蒸汽動力裝置一般由主鍋爐、高、(中)、低壓汽輪機、倒車汽輪機、主冷凝器、調車裝置、減速齒輪箱、軸系、各型獨立汽輪輔機、給水預熱和除氧器、控制與監測系統等組成。

(1)艦用主鍋爐

工作過程燃油和空氣按一定比例在爐膛中混合燃燒釋放出熱量後，鍋筒中的水吸收熱量產生飽和蒸汽，蒸汽集中在汽部，將絕大部分飽和蒸汽導人蒸汽過熱器，經過再次加熱以後變為過熱蒸汽，並分別送至所需使用的設備處。鍋爐的基本性能如下。

①工作蒸汽壓力 通常是指鍋爐中蒸汽的壓力，現代艦用鍋爐工作蒸汽壓力在4.41-8.33 MPa。

②過熱蒸汽温度 指過熱器出口處的蒸汽温度，現代艦用鍋爐過熱蒸汽温度在400～510℃。

③鍋爐效率一般是指單位時間內被鍋爐有效地接受的熱量與同一時間內鍋爐爐膛內燃料完全燃燒所能放出的總熱量之比。現代艦用鍋爐效率在0.7-0.9。

(2)艦用汽輪機裝置

汽輪機裝置主要由高壓汽輪機；中、低壓汽輪機；倒車級或倒車汽輪機；主冷凝器；減速齒輪箱；調車裝置等部件組成。在汽輪機裝置噴嘴中首先將蒸汽的熱能轉換成動能，然後在動葉片中變蒸汽的動能為機械的機械功。

汽輪機組的有效功率是既考慮了汽輪機內部損失，又考慮了汽輪機各種外部損失(又稱機械損失，包括帶動倒車級的空轉損失、克服各種軸承阻力的損失、齒輪減速器的損失、軸系損失等)之後實際傳給推進器軸的功率。

汽輪機機組的有效效率是汽輪機機組有效功率與汽輪機理論功率之比值。

艦艇在航行時，汽輪主機和螺旋槳的工作必須互相匹配，才能充分發揮它們各自的效能。二者匹配得好，還可以在特殊條件下(例如拖帶、單槳航行等)儘可能保持艦艇有較好的機動性能。

(3)汽輪機裝置的主要汽輪輔機

利用汽輪機來帶動的各種輔機稱為汽輪輔機。輔汽輪機由於總級數較少，一般為單缸式。

按照汽缸中心線的佈置位置，艦船汽輪機可以分成卧式和立式兩種。前者的汽缸中心線是水平的，後者的汽缸中心線是垂直的。主汽輪機和汽輪發電機都採用卧式。立式汽輪機由於在艙內佔地面積小，常用來帶動各種專用輔機(給水泵、滑油機、燃油泵、循環水泵等)。

艦船輔汽輪機的排汽壓力有凝汽式和背壓式兩種。前者的排汽入冷凝器，所以其排汽壓力等於冷凝器壓力(是真空)；後者的排汽彙集於廢氣總管，廢氣總管壓力大於大氣壓力，稱為背壓式，這些汽用於給水加熱器，爐水造水等設備。 ^[2] 

蒸汽動力裝置的安裝佈置以俄羅斯“現代”級(SOVERMENNY)驅逐艦具有普遍的代表性，主鍋爐、蒸汽輪機及齒輪箱通常設置在同一個水密艙中，組成完整的一套蒸汽動力裝置。通常左、右舷分別安裝佈置主鍋爐、蒸汽輪機及齒輪箱。原則上機艙中各設備的佈置應便於安裝、調試、操作、維修與損害管制，並儘可能使機艙內形成一環形通道，以便於艦員在應急狀態下及時到達戰位。

蒸汽動力裝置系統較多，並且高温蒸汽管路多，特別是包敷絕熱材料後管徑較大，因此設備安裝和管系佈置要充分考慮與周圍任一船體構件、電纜、輔助設備之間的間距，一般留有大於50 mm的間距；設備的備件及專用工具在備件室或維修活動處所的附近位置牢固固定，表面温度較高的設備和管路應與易燃管路、艙、箱櫃保持合適的距離，電子電器設備、箱櫃上方應避開油、水、氣、汽管路的接頭及設備泄放管；設備帶壓泄放及水、汽管的安全閥、泄放閥的排放口應引至舷外或安全處。

機艙內各系統的佈置為主要輔助設備的維修、更換留有必需的空間，儘可能少拆卸管子、電纜、通風管道和其他已安裝設備的情況下實施。 ^[2]