汽輪機

汽輪機，又稱蒸汽渦輪發動機，是一種旋轉式蒸汽動力裝置高溫高壓蒸汽經過固定噴嘴成為加速氣流后噴到葉片上，使帶葉排的轉子邊旋轉邊做功。汽輪機是現代火力發電廠的主要設備，也用于冶金行業、化學工業、艦船動力裝置中。

汽輪機是一種能將蒸汽熱能轉化為機械功的外燃旋轉機械。來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經過 系列環形噴嘴和葉片，將蒸汽的熱能轉化為汽輪機轉子轉動的機械能。蒸汽在汽輪機中以不同的方式轉化為能量，構成不同工作原理的汽輪機。

根據結構，汽輪機有很多種、工作原理、熱力性能、用途、不同的缸數有多種分類方法。

按結構

有單級渦輪和多級渦輪；各級安裝在一個汽缸內的單缸汽輪機，各級包裝在幾個汽缸內的多缸汽輪機；各級安裝在一根軸上的單軸汽輪機，各級安裝在兩根平行軸上的雙軸汽輪機。

按工作原理

各級噴嘴中主要有蒸汽（或靜葉）中等膨脹沖擊式渦輪機；蒸汽在靜葉片和動葉片中膨脹的反應式渦輪機；并且在噴嘴中膨脹的蒸汽的動能被利用在幾排動葉片上。

按熱力特性

有凝汽式、供熱式、背壓式、抽汽式和飽和式汽輪機等。凝汽式汽輪機排出的蒸汽流入凝汽器，排汽壓力低于大氣壓力，因此熱力性能好，是最常用的汽輪機；供熱汽輪機不僅提供動力驅動發電機或其他機械，還為生產或生活提供熱量，熱利用率高；背壓式汽輪機排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機；抽汽式汽輪機是一種能從中間級抽汽供熱的汽輪機；飽和汽輪機是以飽和蒸汽為新蒸汽的汽輪機。

按用途

可分為電站汽輪機、工業汽輪機、船用汽輪機等。

按汽缸數目

可分為單缸汽輪機、雙缸渦輪機和多缸渦輪機。

其他

此外，根據初始蒸汽壓力（低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、超超臨界）排列方式（單軸、雙軸）等進行分類。

汽輪機

它由旋轉部分和靜止部分組成。轉子包括主軸、葉輪、動葉片和聯軸器等。定子包括蒸汽入口部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。

汽缸

汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的流道與大氣隔開，形成一個封閉的蒸汽室，以保證蒸汽在汽輪機內部完成能量轉換過程，汽缸內裝有一個噴嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外部與進汽相連、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中壓段一般采用合金鋼或碳鋼鑄造結構，低壓段根據容量和結構要求可采用鑄造結構或簡單鑄造、用于焊接型鋼和鋼板的焊接結構。

高壓缸有兩種單層缸和雙層缸。單層汽缸多用于中低參數的汽輪機。雙缸適用于參數相對較高的汽輪機。分為高壓內缸和高壓外缸。高壓內缸由水平中分面分隔形成上缸、降低汽缸，內缸支撐在外缸的水平中分面上。高壓外缸由前后四個貓爪支撐在前軸承箱上。貓和貓s爪由位于下筒上部的下筒鑄造在一起，使支撐點保持在水平中心線上。

中壓缸由中壓內缸和中壓外缸組成。中壓內缸在水平中分面上分開，形成上缸和下缸內筒支撐在外筒的水平中分面上，加工在外筒上的外凸臺和內筒上的環形槽相互配合，保持內筒的軸向位置。中壓外缸被水平中分面分隔成上缸和下缸。中壓外缸也通過前后一對貓爪分別支撐在1號低壓缸的中軸承箱和前軸承箱上。

低壓缸為反向分流式，每個低壓缸由一個外缸和兩個內缸組成，均由鋼板焊接而成。汽缸的上半部和下半部在垂直方向上分為三部分，但安裝時上半部汽缸的垂直結合面已經用螺栓連接成一個整體，所以汽缸的上半部可以作為一個部分吊起。低壓外缸由裙板支撐，裙板與缸的下半部分成一體，并沿缸的下半部分延伸至兩端。低壓內缸支撐在外缸上。每個裙座板分別安裝在通過灌漿固定在基礎上的基礎座板上。低壓缸的位置由裙座板和基礎座板之間的滑銷固定。

轉子

轉子整體由合金鋼鍛件制成。高壓轉子的調速器端通過剛性聯軸器與長軸相連，該段的上軸裝有主油泵和超速跳閘結構。

所有轉子完成，所有葉片組裝完成后，進行全速旋轉試驗和精密動平衡。

套裝轉子：葉輪、軸封套、聯軸器和其他零件分別加工，然后熱套在階梯軸上。各部件與主軸之間采用過盈配合，防止葉輪因離心力和溫差而松動，扭矩由鍵傳遞。中低壓汽輪機的轉子和高壓汽輪機的低壓轉子常采用套筒結構。在高溫下，葉輪和主軸容易松動。因此，不適用于高溫汽輪機的高壓轉子。

整鍛轉子：葉輪、軸封套、聯軸器等零件與主軸由一個整體鍛件切割而成，沒有熱套部分，解決了葉輪與軸的連接在高溫下容易松動的問題。這種轉子常用于高壓的大型汽輪機、中壓轉子。結構緊湊，對啟動和變工況適應性強，適合在高溫下運行，轉子剛性好，但鍛件大，加工工藝要求高，加工周期長，大型鍛件質量難以保證。

焊接轉子：汽輪機低壓轉子質量大，承受的離心力大使用套筒轉子時，葉輪內孔在運轉過程中會發生較大的彈性變形，需要設計較大的裝配過盈量，但這樣會造成較大的裝配應力如果采用整鍛轉子，質量難以保證，所以采用分段鍛造、具有焊接組合的焊接轉子。它主要由多個葉輪和一個端軸拼接焊接而成。焊接轉子重量輕，鍛件小，結構緊湊，承載能力高，與尺寸相同、與帶有中心孔的整體鍛造轉子相比，焊接轉子具有更高的強度、剛性好，重量輕，但對焊接性能要求高這種轉子的應用受到焊接工藝檢驗方法和材料類型的限制。

組合轉子：它由整體鍛造結構和套筒結構組成，兼有兩種轉子的優點。

聯軸器

聯軸器用于連接汽輪機和發電機的轉子，并將汽輪機的扭矩傳遞給發電機。現代汽輪機中常用的聯軸器有三種：剛性聯軸器半柔性聯軸器和柔性聯軸器。

剛性聯軸器：

這種聯軸器結構簡單，體積小；工作時沒有潤滑和噪音；但是振動和軸向位移的傳遞需要很高的中性。

半撓性聯軸器

右聯軸器與主軸鍛造成一體，左聯軸器用熱套和雙鍵套在對面軸端。兩對車輪通過波紋半柔性套筒連接，套筒通過兩個螺栓配合緊固。波紋套管在扭轉方向上是剛性的，在彎曲方向上是剛性的。這種聯軸器主要用于汽輪機－發電機和補償軸承之間的真空泵、溫差、充氫造成的高差可以減少振動的相互干擾，對中要求低，常用于中等容量機組

撓性聯軸器

柔性聯軸器通常有兩種形式，齒輪式和蛇形彈簧式。這種耦合可以削弱或消除振動的傳遞。對中性要求不高，但運轉時需要潤滑，生產復雜，成本高。

靜葉片

隔板用來固定定子葉片，并將汽缸分成幾個蒸汽室。

動葉片

動葉片安裝在轉子葉輪或鼓輪上，接收噴嘴葉柵噴出的高速氣流，將蒸汽的動能轉化為機械能，使轉子旋轉。

葉片一般由葉型、葉根和葉頂由三部分組成。

葉型是葉片的工作部分，相鄰葉片的葉型之間形成蒸汽通道，蒸汽流動時動能轉化為機械能。根據葉型截面的變化規律，葉片可分為等截面直葉片、變截面直葉片、扭葉片、彎扭葉片。

等截面直葉片：該截面的型線和面積沿葉片高度方向相同，加工方便，制造成本低，有利于實現葉片型線在局部層面的通用性。但氣動性能較差，主要用于短葉片。

彎扭葉片：截面質心連線的連續扭轉可以降低長葉片的型線損失，具有良好的波動特性和強度，但制造工藝復雜，主要用于長葉片。

葉根是將葉片固定在葉輪或滾筒上的連接部件。它應確保在任何操作條件下的牢固連接，同時盡量使其簡單、裝配方便。

T形葉根：加工裝配方便，多用于中長葉片。

菌形葉根：強度高，廣泛應用于大型機械。

叉形葉根：加工簡單，組裝方便，強度高，適應性好。

樅樹型葉根：葉根承載能力大，強度適應性好，拆卸方便，但加工復雜，精度要求高，主要用于載荷大的葉片。