燃气轮机在商船上应用的优缺点及其现状

燃气轮机在商船上应用的优缺点及其现状

摘要：本文结合了近些年燃气轮机在商船上应用的情况和现状，总结了其应用上的优缺点，供相关专业人士及决策者提供参考。

关键词：燃气轮机，商船，优缺点，现状

众所周知，燃气轮机装置并不是一个新兴的动力装置，而是有着几十年发展时间的具有深厚技术积累的综合性的学科作为支撑的工业力量。首台燃气轮机是由德国人与上个世纪四十年代研制成功的，由于其良好的空气动力性能，随后在航空方面得到大量广泛的应用。水面舰艇的研制单位深受水面动力装置的困扰，在看到抑制航空燃气轮机技术抑制的前景之后，经过高性能航空发动机的改装及简单循环技术的发展、中间冷却回热复杂循环的优化、先进的余热利用式燃蒸联合循环的应用已使军用船舶燃气轮机的发展和应用进入了一个崭新的时期。然而商船基于经济利益及维修方面的考虑，一直没有大规模普及燃气轮机，其所占比例极小。近年来由于各国及各海事组织出于保护环境的考虑，对柴油机的硫氧化物及氮氧化物的排量做出严格限定，加上油价节节攀高，和一大批新兴国家新兴中产阶级的兴起，游艇业务蓬勃发展对高航速的要求，使得商船上的燃气轮机应用逐渐成为热门的话题。

一燃气轮机的优势

1，燃气轮机的噪音非常小

人们通常会从巨大的飞机噪音中推断船用燃气轮机的巨大噪音，其实不然。飞机由于要考虑起飞重量，没有加装消噪装置，而船舶凭借其体积巨大的优越性，可以合理的安排布局，相比于柴油机和蒸汽轮机的高分贝噪音具有巨大的优势。有益于常年工作的轮机员的身心健康。

2，氮氧化物，硫氧化物的排量大幅减少

随着imo的更新的主要技术指标也得到了大幅度的提高, 如简单循环效率由18% 提高到40% , 联合循环效率已经达55% 以上。为改善船舶燃气轮机的变工况性能,使其在低负荷下的耗油率曲线变化平坦, 设计中经常采用压气机可转导叶、低负荷设计、变几何动力涡轮等措施。同时, 压气机中间冷却和回热循环设计方案的采用大幅度降低了燃气轮机在部分工况时的燃油消耗。通过增加废气锅炉、蒸汽轮机装置回收能量可以进一步减少燃油费用。

3，大修时间大幅延长

早年由于燃气轮机热负荷高，动载荷大，使得其翻修寿命较柴油机、蒸汽轮机短很多。

随着新材料及新型冷却方式的应用, 船舶燃气轮机翻修寿命又有较大延长。

4，体积小, 结构紧凑。

燃气轮机结构较为紧凑,有利于船舶机舱的布置, 同时使船舶可以腾出更多的容积便营运, 也有利于高性能船舶的设计。以LM 2500+ 船用燃气轮机为例, 通过使用轻材料和凭借航空燃气涡轮机的固有功率密度, 其重量比同等柴油发动机轻74% , 所占空间约是同等动力柴油机的三分之一。

5，单机功率大，启动加速性能好。

冷启动仅需要两分钟左右。

6，可靠性好，可利用率高。

船用燃气轮机具有较高的可靠性和较大的可利用效率（大于95%）。具体事例见1985 年英阿马岛战争。

7，初期投资费用较低

与同等功率的柴油机相比较，燃气轮机初期投资的费用较低，功率越大，费用相差越多。

8，震动小，维修方便，配件易更换

二燃气轮机的缺点

1，管理人员重新培养成本较大

现今培养的广大轮机管理员大多都是学的是柴油机的维护，对柴油机比较了解，对燃气轮机缺乏必要的了解，以至于维护管理产生较大的困难。如果另行培养，需要花费较大的人力物力，这与商业公司追求的利润最大化的初衷相背。

2，加油不方便

柴油机能长时间使用初步过滤的劣质柴油，不仅节省成本，而且加油比较方便。而燃气轮机对燃料有较高的要求。所烧的油多数港口无法购买。

3，排气道大，过多占用空间。

燃气轮机需要较大的进气道和排气道，对甲板的一体性造成较大的损伤。而且这些地方时危险区域，有潜在的危险。而且占用了旅客容积和货物容积，降低商船的经济性。

4，倒车需要有复杂的传动装置

由于燃气轮机不能翻转，要倒车时必须借助齿轮箱，可逆转液体耦合器，电力传动装置或变桨实现。增加了设计成本和操控难度，而且这些部位容易损坏。

三商船燃气轮机应用现状

燃气轮机在商船上的应用开始于60年代初，如原苏联1 962年下水装用2台rw 一10型燃气轮机的“叶塞图金”号油轮，1964年美国建造的燃气轮机运输船“卡拉汉”号，1974年西德建造的燃气轮机箱装船“欧洲班轮”号，1977年就航载客1500人航行于芬兰和西德之间的汽车和旅游渡船“芬杰特”号等。但过击由于与柴油机相比，其耗油率偏高，所以燃气轮机商船所占百分比极小。如今，船舶燃气轮机技术取得了长足的进步。特别在商船上得到了应用。

目前，由于燃气轮机技术日臻完善，燃气轮机性能有了很大的提高，使得它在民用船舶中的应用正日渐显露其锋芒。

燃气轮机在商船上的进一步应用将集中在两个类别。第一类是其速度大于常规水面船舶的高速运输船，在这些船舶中，人员和货物的运输在时间上的要求是极为苛刻的；

第二类应用是更为常规的低速船舶，其中燃机推进装置提供了与其性能和物理特性有关的另外一些优点。此外，对于没有严格重量控制的大多数船舶，有可能在燃机上安装排气能量回收系统，如汽轮机循环。借助于这种排气能量回收系统，现代燃机装置的耗油率完全可以与现代柴油机装置相竞争。

四结语

由于燃机技术的进步，船用燃机正加速进入民船应用领域。水上高速运输、高速渡

船和旅游船应用燃机日益增多。我国经过二十余年的发展工业实力和经济水平不断提高，燃气轮机在高速渡轮，快艇，高速短途货运，游艇，LGN船中占据重要地位。展望未来，燃气轮机在商船上的应用前景一片光明。

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