汽轮机

汽轮机，又称蒸汽涡轮发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置高温高压蒸汽经过固定喷嘴成为加速气流后喷到叶片上，使带叶排的转子边旋转边做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金行业、化学工业、舰船动力装置中。

汽轮机是一种能将蒸汽热能转化为机械功的外燃旋转机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过 系列环形喷嘴和叶片，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子转动的机械能。蒸汽在汽轮机中以不同的方式转化为能量，构成不同工作原理的汽轮机。

根据结构，汽轮机有很多种、工作原理、热力性能、用途、不同的缸数有多种分类方法。

按结构

有单级涡轮和多级涡轮；各级安装在一个汽缸内的单缸汽轮机，各级包装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级安装在一根轴上的单轴汽轮机，各级安装在两根平行轴上的双轴汽轮机。

按工作原理

各级喷嘴中主要有蒸汽（或静叶）中等膨胀冲击式涡轮机；蒸汽在静叶片和动叶片中膨胀的反应式涡轮机；并且在喷嘴中膨胀的蒸汽的动能被利用在几排动叶片上。

按热力特性

有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和式汽轮机等。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此热力性能好，是最常用的汽轮机；供热汽轮机不仅提供动力驱动发电机或其他机械，还为生产或生活提供热量，热利用率高；背压式汽轮机排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是一种能从中间级抽汽供热的汽轮机；饱和汽轮机是以饱和蒸汽为新蒸汽的汽轮机。

按用途

可分为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。

按汽缸数目

可分为单缸汽轮机、双缸涡轮机和多缸涡轮机。

其他

此外，根据初始蒸汽压力（低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界）排列方式（单轴、双轴）等进行分类。

汽轮机

它由旋转部分和静止部分组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。定子包括蒸汽入口部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。

汽缸

汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的流道与大气隔开，形成一个封闭的蒸汽室，以保证蒸汽在汽轮机内部完成能量转换过程，汽缸内装有一个喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外部与进汽相连、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段根据容量和结构要求可采用铸造结构或简单铸造、用于焊接型钢和钢板的焊接结构。

高压缸有两种单层缸和双层缸。单层汽缸多用于中低参数的汽轮机。双缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分隔形成上缸、降低汽缸，内缸支撑在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫和猫s爪由位于下筒上部的下筒铸造在一起，使支撑点保持在水平中心线上。

中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开，形成上缸和下缸内筒支撑在外筒的水平中分面上，加工在外筒上的外凸台和内筒上的环形槽相互配合，保持内筒的轴向位置。中压外缸被水平中分面分隔成上缸和下缸。中压外缸也通过前后一对猫爪分别支撑在1号低压缸的中轴承箱和前轴承箱上。

低压缸为反向分流式，每个低压缸由一个外缸和两个内缸组成，均由钢板焊接而成。汽缸的上半部和下半部在垂直方向上分为三部分，但安装时上半部汽缸的垂直结合面已经用螺栓连接成一个整体，所以汽缸的上半部可以作为一个部分吊起。低压外缸由裙板支撑，裙板与缸的下半部分成一体，并沿缸的下半部分延伸至两端。低压内缸支撑在外缸上。每个裙座板分别安装在通过灌浆固定在基础上的基础座板上。低压缸的位置由裙座板和基础座板之间的滑销固定。

转子

转子整体由合金钢锻件制成。高压转子的调速器端通过刚性联轴器与长轴相连，该段的上轴装有主油泵和超速跳闸结构。

所有转子完成，所有叶片组装完成后，进行全速旋转试验和精密动平衡。

套装转子：叶轮、轴封套、联轴器和其他零件分别加工，然后热套在阶梯轴上。各部件与主轴之间采用过盈配合，防止叶轮因离心力和温差而松动，扭矩由键传递。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套筒结构。在高温下，叶轮和主轴容易松动。因此，不适用于高温汽轮机的高压转子。

整锻转子：叶轮、轴封套、联轴器等零件与主轴由一个整体锻件切割而成，没有热套部分，解决了叶轮与轴的连接在高温下容易松动的问题。这种转子常用于高压的大型汽轮机、中压转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，适合在高温下运行，转子刚性好，但锻件大，加工工艺要求高，加工周期长，大型锻件质量难以保证。

焊接转子：汽轮机低压转子质量大，承受的离心力大使用套筒转子时，叶轮内孔在运转过程中会发生较大的弹性变形，需要设计较大的装配过盈量，但这样会造成较大的装配应力如果采用整锻转子，质量难以保证，所以采用分段锻造、具有焊接组合的焊接转子。它主要由多个叶轮和一个端轴拼接焊接而成。焊接转子重量轻，锻件小，结构紧凑，承载能力高，与尺寸相同、与带有中心孔的整体锻造转子相比，焊接转子具有更高的强度、刚性好，重量轻，但对焊接性能要求高这种转子的应用受到焊接工艺检验方法和材料类型的限制。

组合转子：它由整体锻造结构和套筒结构组成，兼有两种转子的优点。

联轴器

联轴器用于连接汽轮机和发电机的转子，并将汽轮机的扭矩传递给发电机。现代汽轮机中常用的联轴器有三种：刚性联轴器半柔性联轴器和柔性联轴器。

刚性联轴器：

这种联轴器结构简单，体积小；工作时没有润滑和噪音；但是振动和轴向位移的传递需要很高的中性。

半挠性联轴器

右联轴器与主轴锻造成一体，左联轴器用热套和双键套在对面轴端。两对车轮通过波纹半柔性套筒连接，套筒通过两个螺栓配合紧固。波纹套管在扭转方向上是刚性的，在弯曲方向上是刚性的。这种联轴器主要用于汽轮机－发电机和补偿轴承之间的真空泵、温差、充氢造成的高差可以减少振动的相互干扰，对中要求低，常用于中等容量机组

挠性联轴器

柔性联轴器通常有两种形式，齿轮式和蛇形弹簧式。这种耦合可以削弱或消除振动的传递。对中性要求不高，但运转时需要润滑，生产复杂，成本高。

静叶片

隔板用来固定定子叶片，并将汽缸分成几个蒸汽室。

动叶片

动叶片安装在转子叶轮或鼓轮上，接收喷嘴叶栅喷出的高速气流，将蒸汽的动能转化为机械能，使转子旋转。

汽轮机

叶片一般由叶型、叶根和叶顶由三部分组成。

叶型是叶片的工作部分，相邻叶片的叶型之间形成蒸汽通道，蒸汽流动时动能转化为机械能。根据叶型截面的变化规律，叶片可分为等截面直叶片、变截面直叶片、扭叶片、弯扭叶片。

等截面直叶片：该截面的型线和面积沿叶片高度方向相同，加工方便，制造成本低，有利于实现叶片型线在局部层面的通用性。但气动性能较差，主要用于短叶片。

弯扭叶片：截面质心连线的连续扭转可以降低长叶片的型线损失，具有良好的波动特性和强度，但制造工艺复杂，主要用于长叶片。

叶根是将叶片固定在叶轮或滚筒上的连接部件。它应确保在任何操作条件下的牢固连接，同时尽量使其简单、装配方便。

T形叶根：加工装配方便，多用于中长叶片。

菌形叶根：强度高，广泛应用于大型机械。

叉形叶根：加工简单，组装方便，强度高，适应性好。

枞树型叶根：叶根承载能力大，强度适应性好，拆卸方便，但加工复杂，精度要求高，主要用于载荷大的叶片。