汽輪機本體結構特點第一頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介沖動式汽輪機：沖動式汽輪機指蒸汽主要在靜葉中進行膨脹增加流速，蒸汽熱能被轉換為動能，進入動葉柵改變流動方向，推動葉柵作周向運動，蒸汽的動能進一步轉化為機械能。為了改善蒸汽在動葉中流動的合理性，現代沖動式汽輪機各級均具有一定的反動度（一般在5%~30%的范圍內），即蒸汽在動葉片中也發生很小的一部分膨脹，從而使汽流得到一定的加速作用，但仍算作沖動式汽輪機。反動式汽輪機：指蒸汽不僅在噴嘴中，而且在動葉片中也進行膨脹的汽輪機，反動式汽輪機的動葉片上不僅受到由于汽流沖擊而產生的作用力，而且受到蒸汽在動葉片中膨脹加速而產生的作用力。反動度在0.5左右。反動式汽輪機反動度常取0.5,以使動葉和靜葉可取相同葉型，從而簡化制造工藝。第二頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介兩種技術各有優缺點，其中歐洲以反動式汽輪機為主流（如SIEMENS），美、日以沖動式汽輪機為主流(如GE、三菱重工），國內以杭汽集團為龍頭，杭汽股份以反動式為主，中能公司做沖動式汽輪機。對于兩種技術相互比較來說，效率高低并不是由做功原理不同決定的，影響效率的因素有很多：如（1）葉型開發能力的高低；（2）工況參數，適用范圍是否是葉型開發的最佳工況；（3）機械加工水平，裝配水平的高低。（4）本身兩種技術各自存在的一些優缺點。第三頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介沖動式具有較大的熱-功轉換能力，并且變工況性能好，所以兩類汽輪機都采用沖動級作為第一級（調節級）。中、小型汽輪機常采用復速級作為第一級，它是在一個葉輪上裝有兩列動葉，在兩列動葉之間裝有導向葉片。由噴嘴射出的高速汽流在第一列動葉內將一部分動能轉變為機械功；經過導向葉片改變流動方向后，再進入第二列動葉片繼續作功，利用了一部分余速動能。因此復速級的焓降及作功能力比單列級更大。杭汽股份西門子反動式汽輪機結構和中能公司沖動式汽輪機結構也是如此。杭汽股份反動式汽輪機均采用單列沖動式調節級，而中能公司根據設計參數的不同，在低參數時（如1.0MPa,280℃）也采用單列沖動式調節級，但在中溫中壓（如3.43MPa，435℃）或者高溫高壓（8.83MPa，535℃）時，采用雙列復速級，這樣使機組在保證效率的前提下，能減少壓力級數，提高轉子剛性，使臨界轉速能避開運行轉速。第四頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介反動式汽輪機與沖動式汽輪機結構上最大的不同，沖動式汽輪機的動葉片出、入口側比較薄，中間比較厚，從入口到出口，流道截面積基本不變；反動式汽輪機葉片入口側比較厚，出口側比較薄，流道從入口到出口橫截面積逐漸縮小后再逐漸擴大。第五頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介相反，沖動式級，動葉前后壓差小，可以做成葉輪式，這樣，轉子直徑可以做小，使隔板漏汽量減少，隔板漏汽少導致的效率提高完全可以彌補葉輪面磨擦的負面影響。少量的漏汽通過平衡孔流入下一級，不影響動葉中的流動，這也是優點。沖動式在保證最佳速比的情況小，每級可以吸收較大的焓降，使級數減少，機身較短，降低成本，減少汽機房尺寸，降低土建成本。但主軸加工量的增加又使制造成本有一定的增加。第六頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介加工成本的比較：因為反動式汽輪機級數大大多于沖動式汽輪機，一般說來反動式汽輪機的級數約為沖動式汽輪機2~3倍，故加工成本來說，相同參數的汽輪機，反動式加工成本稍高于沖動式汽輪機；第七頁，共74頁。A.汽輪機兩大流派簡介效率的比較：（1）高溫高壓，高轉速的背壓機組比較：反動式汽輪機效率較高；（2）中溫中壓、低溫低壓低速（冷凝、背壓）汽輪機組比較，沖動式汽輪機效率高；（3）反動式汽輪機末級余速損失較大，故冷凝機組的排汽壓力設計偏高；沖動式汽輪機排汽壓力設計可以偏低，增加了一定的效率。故在冷凝機組的比較上，要根據實際機型情況來決定。

第八頁，共74頁。B.汽輪機本體汽輪機本體是汽輪機設備的主要組成部分，它由轉子和靜子組成。轉子包括動葉、葉輪、主軸、聯軸節及緊固件等旋轉部件。靜子包括汽缸、蒸汽室、噴嘴室、隔板、隔板套、汽封、軸承、軸承座、軸承座座架、底盤、滑銷系統及有關緊固零件等。第九頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片的結構和分類葉片按用途可分為動葉片（又稱工作葉片，簡稱葉片）靜葉片（又稱噴嘴葉片）動葉片安裝在轉子葉輪（沖動式汽輪機）或轉鼓（反動式汽輪機）上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉換成機械能，使轉子旋轉。第十頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片的組成由葉根、工作部分（或稱葉身、葉型部分）、葉頂連接件（圍帶或拉金）組成。第十一頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉根緊固動葉，使其在經受汽流的推力和旋轉離心力作用下，不致于從輪緣溝槽里拔出來。常用的結構型式有：T型、叉型和樅樹型等。第十二頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉根

葉根結構（a）T型葉根；（b）外包凸肩T型葉根；(c）菌型葉根；（d）外包凸肩雙T型葉根；（e）叉型葉根；（f）樅樹型葉根第十三頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉型葉型部分是葉片的基本部分，它構成汽流通道。

第十四頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉型

（a）等截面直葉片（b）變截面扭曲葉片1—葉頂；2—葉型；3—葉根第十五頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片連接件

用圍帶、拉金連在一起的數個葉片

用圍帶、拉金將全部葉片連結在一起

不用圍帶、拉金連結的葉片

成組葉片（葉片組）整圈連接葉片單個葉片(自由葉片)第十六頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片連接件

圍帶或拉金的作用

可增加葉片剛性,降低葉片蒸汽力引起的彎應力,調整葉片頻率。圍帶還構成封閉的汽流通道,防止蒸汽從葉頂逸出。有的圍帶還做出徑向汽封和軸向汽封，以減少級間漏汽第十七頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片連接件

（a）整體圍帶；（b）鉚接圍帶第十八頁，共74頁。C.汽輪機葉片葉片連接件

拉金一般是以6～12mm的金屬絲或金屬管，穿在葉身的拉金孔中。拉金與葉片之間可以是焊接的（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。拉金處在汽流通道中間，將影響級內汽流流動，同時，拉金孔削弱了葉片的強度，所以在滿足振動和強度要求的情況下，有的長葉片可設計成自由葉片。第十九頁，共74頁。D.轉子轉子是汽輪機的最重要的部套，他的工作條件比較復雜。在設計中，重點需要關注的是臨界轉速和強度。這兩方面在實際運行過程中主要體現在升速時跨臨界和超速時跳閘停機兩方面的保護。這兩方面，臨界轉速確定了汽輪機運行的穩定性，強度方面確定了汽輪機運行的安全性。任何一方面出現問題均是沒法補救的，故我們在設計中需要重點關注這兩方面的問題，在實際使用中也需對這兩方面重點關注，尤其是試車階段，必須明確確定該機組的臨界轉速和跳閘轉速，以免因這方面的疏忽造成重大事故。第二十頁，共74頁。（1）按制造工藝的不同：分為套裝轉子、整鍛轉子、組合轉子。一般來說，中溫中壓進汽參數的發電汽輪機，基本上采用套裝轉子。高速工業驅動汽輪機采用整鍛轉子。高參數進汽參數的發電汽輪機采用組合轉子，即前半部分采用整鍛轉子，后半部分采用套裝轉子。（2）按臨界轉速是否在運行轉速范圍內，分為剛性轉子和柔性轉子。在啟動過程中，剛性轉子啟動就很方便，不存在跨臨界區域，而柔性轉子因需要快速的跨臨界，故要求用戶在實際啟動過程中，要充分暖機，為快速跨臨界作好準備。（3）按形狀來分：轉輪型轉子和轉鼓型轉子。D.轉子第二十一頁，共74頁。D.轉子套裝轉子的葉輪、軸封套、聯軸節等部件是分別加工后紅套在階梯形主軸上的。各部件與主軸之間采用過盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動，并用鍵傳遞力矩第二十二頁，共74頁。D.轉子整鍛轉子的葉輪、軸封套和聯軸節等部件與主軸是由一整鍛件車削而成，無熱套部件，這解決了高溫下葉輪與主軸連接可能松動的問題。第二十三頁，共74頁。D.轉子焊接轉子采用分段鍛造，焊接組合，它主要由若干個葉輪與端軸拼合焊接而成。第二十四頁，共74頁。D.轉子組合轉子高溫段采用整鍛結構，而在中、低溫段采用套裝結構，形成組合轉子，以減小鍛件尺寸。第二十五頁，共74頁。D.轉子轉輪型轉子葉片裝在葉輪上，葉輪緊固在軸上，蒸汽對葉片的作用力靠葉輪傳給軸，轉子級數較少，每一級中蒸汽的熱焓降較大，一般應用在沖動式汽輪機上。轉鼓型轉子的葉片直接裝在轉鼓上，蒸汽對葉片的作用力靠轉鼓傳給軸，這種轉子結構簡單，彎曲度小，適用于級數多，每級熱焓降不大和要求強度較大的反動式汽輪機上。第二十六頁，共74頁。D.轉子鼓式轉子第二十七頁，共74頁。汽缸根據所處位置不同可以分為高壓缸、中壓缸、低壓缸。根據工藝不同，可以分為鑄造缸和焊接缸。一般來說，發電機組因設計參數比較固定，本體修改比較少，為了縮短加工周期和降低加工成本，一般采用鑄造缸。而驅動機組因變化比較多，排缸一般設計成焊接排缸。還有一種就是因排汽壓力比較高，為防止前后缸接缸處漏氣，做成整體缸。

E.汽缸第二十八頁，共74頁。E.汽缸汽缸的作用除了安裝靜子外，最重要的一個作用是將蒸汽和大氣隔開，形成能力轉換的環境。第二十九頁，共74頁。E.汽缸汽缸的支承汽缸的支承方式貓爪支承

臺板支承

下貓爪支承

上貓爪支承

非中分面貓爪支承

中分面貓爪支承

第三十頁，共74頁。E.汽缸汽缸的支承①下貓爪支承（a）非中分面支承；（b）中分面支承1—貓爪；2—橫銷；3—軸承座；4—汽缸中分面第三十一頁，共74頁。E.汽缸汽缸的支承②上貓爪支承1—上缸貓爪；2—下缸貓爪；3—安裝墊鐵；4—工作墊鐵；5—水冷墊鐵；6—定位銷；7—定位銷；8—緊固螺栓；9—壓塊第三十二頁，共74頁。E.汽缸汽缸的支承③內缸的支承方式中分面支承非中分面支承第三十三頁，共74頁。E.汽缸汽缸的支承④臺板支承第三十四頁，共74頁。E.汽缸滑銷系統

1.作用（1）保持汽缸和轉子中心一致，避免因熱脹導致中心變化，引起機組振動或動靜相擦；（2）保證汽缸能自由膨脹，以免發生過大應力引起變形；（3）使轉子和靜子部分軸向和徑向間隙符合要求.第三十五頁，共74頁。E.汽缸滑銷系統

2.分類

立銷用于引導汽缸垂直方向位移縱銷用于引導汽缸、軸承箱水平軸向位移橫銷用于引導汽缸、軸承箱水平橫向位移貓爪橫銷保持汽缸與軸承箱之間的軸向位置不變，同時引導汽缸水平橫向膨脹。角銷用于限制軸承箱與臺板脫離第三十六頁，共74頁。E.汽缸滑銷系統第三十七頁，共74頁。E.汽缸滑銷系統第三十八頁，共74頁。F.隔板作用隔板用以固定汽輪機各級的靜葉片和阻止級間漏汽，并將汽輪機通流部分分隔成若干個級。它可以直接安裝在汽缸內壁的隔板槽中，也可以借助隔板套安裝在汽缸上。隔板通常做成水平對分形式，其內圓孔處開有隔板汽封的安裝槽。為了適應結構上的需要，沖動式汽輪機在汽缸上裝有支承隔板的隔板套，而反動式汽輪機在汽缸上裝的是支承靜葉環的靜葉持環。第三十九頁，共74頁。F.隔板分類隔板的分類焊接隔板

鑄造隔板

鑄鋼隔板鑄鐵隔板第四十頁，共74頁。F.隔板分類（a）普通焊接隔板；（b）帶加強筋的焊接隔板1—隔板外環；2—外圍帶；3—靜葉片；4—內圍帶；5—隔板體；6—徑向汽封；7—汽封槽；8—加強筋第四十一頁，共74頁。F.隔板分類鑄造隔板1—外緣；2—靜葉片；3—隔板體第四十二頁，共74頁。F.隔板隔板套將相鄰幾級隔板裝在一個隔板套中，然后將隔板套裝在汽缸上，上下隔板套之間采用螺栓連接，隔板套在汽缸內的支承和定位采用懸掛銷和鍵的結構。隔板套通過其下半部分兩側的懸掛銷支承在下汽缸上，隔板套的上、下中心位置通過改變墊片的厚度來實現，其左右中心位置靠隔板套底部的平鍵或定位銷來定位。為保證隔板套的熱膨脹，它與汽缸凹槽之間一般留有１～２mm的間隙，隔板在隔板套或汽缸內的支承和定位也是采用懸掛銷和鍵支承定位結構。第四十三頁，共74頁。F.隔板隔板套1—上隔板套；2—下隔板套；3—連接螺栓；4—上汽缸；5—下汽缸；6—懸掛銷；7—墊片；8—平鍵；9—定位銷；10—頂開螺釘第四十四頁，共74頁。F.隔板隔板套第四十五頁，共74頁。F.隔板靜葉環和靜葉持環反動式汽輪機沒有葉輪和隔板，動葉片直接嵌裝在轉子的外緣上，靜葉環裝在汽缸內壁或靜葉持環上。第四十六頁，共74頁。G.汽封按安裝部位軸端汽封隔板汽封通流部分汽封類型

第四十七頁，共74頁。G.汽封類型

按定位方式固定汽封可活動汽封第四十八頁，共74頁。G.汽封類型

按結構形式碳精式汽封水封式汽封曲徑式汽封梳齒形樅樹形J形蜂窩形第四十九頁，共74頁。G.汽封作用

1）軸端汽封高壓端的作用是減少蒸汽向外漏汽；低壓凋汽封的作用是防止空氣漏入排汽缸破壞真空（冷凝機組）或者是防止蒸汽向外漏氣（背壓機組）。第五十頁，共74頁。G.汽封作用

2）隔板汽封減少級間漏氣，維持隔板前后的壓力差。第五十一頁，共74頁。G.汽封作用

3）通流部分汽封減少葉片上部和下部漏氣。第五十二頁，共74頁。G.汽封結構

（a）高低齒（b）平齒（c）斜平齒第五十三頁，共74頁。G.汽封結構

（a）前軸封（b）后軸封（c）隔板汽封第五十四頁，共74頁。G.汽封結構

J型密封第五十五頁，共74頁。G.汽封結構

蜂窩形密封第五十六頁，共74頁。G.汽封結構

布萊登密封1-彈簧；2-汽封體；3-汽封環；4-汽封套；5-用于汽封環背面加壓的切口第五十七頁，共74頁。G.汽封國產的中小型汽輪機的汽封都采用薄片型和高低齒型迷宮汽封。汽封環分成4~6塊，裝在汽封體上用彈簧片壓緊。彈簧片的作用是箍緊汽封環，并保證軸與汽封環碰撞時，汽封片能有一定的退讓余地，防止汽封和主軸損壞。前后汽封各有調整墊片，用以調整汽封片軸向間隙。因為轉子的相對脹差的存在，前后汽封片軸向間隙不完全一樣。第五十八頁，共74頁。H.軸承汽輪機軸承

徑向支持軸承

推力軸承

徑向支持軸承用來承擔轉子的重量和旋轉的不平衡力，并確定轉子的徑向位置，以保持轉子旋轉中心與汽缸中心一致，從而保證轉子與汽缸、汽封、隔板等靜止部分的徑向間隙正確。推力軸承承受蒸汽作用在轉子上的軸向推力，并確定轉子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正確的軸向間隙。所以推力軸承被看成轉子的定位點，或稱汽輪機轉子對靜子的相對死點。

第五十九頁，共74頁。H.軸承徑向支持軸承按軸承支承方式

固定式

自位式

第六十頁，共74頁。H.軸承徑向支持軸承按軸承油楔數量圓筒形軸承（1個油楔）

橢圓形軸承（2個油楔）三油楔軸承（3個油楔）袋式軸承可傾瓦軸承3-6油楔

第六十一頁，共74頁。H.軸承徑向支持軸承圓筒形軸承1一軸瓦；2一調整墊