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蒸汽轮机基础：修订间差异

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[[文件:齿轮减速机组.jpg|缩略图|这是克利夫兰级巡洋舰的齿轮减速蒸汽轮机组。可以看到，从高压缸和低压缸各自引出一根输出轴，两根输出轴再通过齿轮并到中间的主轴上]]
[[文件:齿轮减速机组.jpg|缩略图|这是克利夫兰级巡洋舰的齿轮减速蒸汽轮机组。可以看到，从高压缸和低压缸各自引出一根输出轴，两根输出轴再通过齿轮并到中间的主轴上]]


'''4.蒸汽轮机的分类'''
'''4.联轴器、倒车组件与盘车装置'''
 
要注意一点。用在齿轮减速式蒸汽轮机组中的联轴器并不同于车辆用的变速齿轮箱，它并不具备换挡功能。这是因为船用蒸汽轮机的动力负载通常都比较大，在这种情况下设置可变档位的齿轮箱，齿轮箱的可靠性一般都不会很高——这也就是为什么大多数内燃机车都不是直接由柴油机带动车轮旋转，而是由柴油机带动发电机先发出电流，再由电流驱动电动机，最后由电动机驱动车轮，通过对电流的调节来控制车轮的工况——因为可变档位的齿轮箱一般都适应不了由柴油机到车轮的巨大动力传递。同时，为了适应从蒸汽轮机处传来的巨大扭力，联轴器中使用的并不是简单的齿轮，而是斜齿轮，这种齿轮的咬合和分离都是逐渐完成的，动力传递更为柔和流畅。
 
而既然联轴器中不能设置多个档位，那么通过设置倒挡来改变主轴转向从而实现倒船的方案显然也是不现实的。但是，战舰并不会因此就没有倒船的需求；比如在港口这类狭小的水域内进行机动时，倒船的能力就会显得尤为必要。因此，一些蒸汽轮机中会设置所谓的“倒车组件”：这也是一套蒸汽轮机系统，但它并没有独立的汽缸，而是寄生于低压蒸汽轮机的汽缸内，一般都设置在低压蒸汽轮机的末级之后。倒车组件的叶片朝向和其余蒸汽轮机的相反，因此当蒸汽流入倒车组件时，倒车组件就会驱动低压轮机的轴反向旋转，经联轴器带动主轴一起反转。在倒车组件和低压轮机的末级之间设有隔板；这是因为倒车组件的级数很少，蒸汽在其中不可能完全做功，因此流出倒车组件的蒸汽往往还携带有相当的温度和压力。而在战舰倒车的时候，由于低压轮机的叶轮在倒车组件的驱动下反转，低压轮机就会产生一个反向的吸力；如果不设置隔板，那么从倒车组件流出的高温高压蒸汽就会被低压轮机吸入其中，导致低压轮机过热。
 
[[文件:俄克拉荷马城低压轮机.jpg|缩略图|这是俄克拉荷马城的低压轮机，被圈出来的部分就是倒车组件]]
 
在一些战舰的联轴器中还会安装所谓的盘车装置（jacking gear）。这是一种功率比较小的电动机，通过一个离合器连接到高压轮机的输出齿轮上；当离合器手柄被拉下时，盘车装置与高压轮机输出齿轮之间的离合器咬合，同时盘车装置接通，带动高压轮机以极缓慢的速度旋转；而高压轮机的转动又会经高压轮机输出齿轮-主轴齿轮-低压轮机输出齿轮最终传递到低压轮机上，使低压轮机也缓慢旋转。这是因为蒸汽的入口通常都不在汽缸的轴线上，而是在汽缸的上方；基于这个原因，当蒸汽轮机在启动前预热时，如果动叶栅不旋转，那么上面的叶片就会因为更靠近蒸汽入口而变得更热，而下面的叶片则会因为远离蒸汽入口而相对较冷，使得动叶栅上下受热不均匀。而盘车装置则可以使轮机的叶片在预热时缓慢旋转，像烤羊肉串时不断翻动肉串一样，确保每一片叶片都能均匀受热。当然，在蒸汽轮机完全接入开始工作时，盘车装置的离合器就会断开；否则，高速旋转的蒸汽轮机通过离合器直接带动盘车装置，很容易就会将其烧毁。
 
[[文件:盘车装置.jpg|缩略图|这是一台联轴器靠近高压涡轮输出齿轮的部分，那台电动机就是盘车装置]]
 
'''5.蒸汽轮机的分类'''


根据不同的标准，蒸汽轮机通常可以分为以下几类：
根据不同的标准，蒸汽轮机通常可以分为以下几类：
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一般来说，单流式蒸汽轮机充当蒸汽轮机组中的高压轮机比较多，而低压轮机往往由双流式轮机担任。
一般来说，单流式蒸汽轮机充当蒸汽轮机组中的高压轮机比较多，而低压轮机往往由双流式轮机担任。


'''5.冲击式和反击式'''
'''6.冲击式和反击式'''


反击式蒸汽轮机是出现较早的一种蒸汽轮机。在第一艘使用蒸汽轮机驱动的船舶“透平尼亚”号上，装备的就是一套由高、中、低压三个汽缸组成的反击式蒸汽轮机。
反击式蒸汽轮机是出现较早的一种蒸汽轮机。在第一艘使用蒸汽轮机驱动的船舶“透平尼亚”号上，装备的就是一套由高、中、低压三个汽缸组成的反击式蒸汽轮机。
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其中的FB就是静叶栅，而MB则是动叶栅。可以看出，在经静叶栅膨胀后，蒸汽喷入动叶栅，在动叶栅中继续膨胀，并由叶片导引着斜向下射出，这一过程中产生的反作用力会导致动叶栅向上旋转。
其中的FB就是静叶栅，而MB则是动叶栅。可以看出，在经静叶栅膨胀后，蒸汽喷入动叶栅，在动叶栅中继续膨胀，并由叶片导引着斜向下射出，这一过程中产生的反作用力会导致动叶栅向上旋转。


作为最早应用在船舶动力上的蒸汽轮机，反击式蒸汽轮机自然有其可取之处。
作为最早应用在船舶动力上的蒸汽轮机，反击式蒸汽轮机自然有其可取之处。从上面的图中我们可以看到，由于蒸汽在动叶栅中继续膨胀，它在顺着弯曲的叶片向后流动之余也会向上顶推下一片叶片。这样，作用在下一片叶片正面和背面的压力差就不会那么大，从而避免了叶片因为两侧压差过大而产生形变和振动。正是凭借着这个优势，在早期冲击式蒸汽轮机因技术不成熟而屡屡发生故障时，帕森斯的反击式蒸汽轮机占据了巨大的市场份额。
 
然而，这个优势其实是一把双刃剑。经过上面的分析我们发现，从反击式蒸汽轮机动叶栅背面流出的蒸汽其实还具有一定的压力，这就表示反击式蒸汽轮机单级所能榨取的能量其实是比较有限的。因此，当蒸汽压力和温度随着锅炉技术的发展而逐渐升高时，反击式蒸汽轮机就需要相当数量的级才能较充分地利用蒸汽中的能量，使蒸汽轮机的体积迅速上升。所以，各位以后看到二战时期舰用蒸汽轮机的剖视图，如果里面的转子有二十甚至三十个串联的动叶栅，那么它就一定是帕森斯公司的反击式蒸汽轮机。
 
[[文件:帕森斯轮机.jpg|缩略图|这是一台帕森斯轮机，各位可以数数看它串联了多少级]]
取自“https://www.zjsnrwiki.com/wiki/蒸汽轮机基础”