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  5－高压部分/高压缸6－高压部分/高压叶片7－高压部分/2号轴承座8－径向推力联合轴承

  9－中压部分/中压缸10－中压部分/中压叶片11－中低压连通管12－中压部分/3号轴承座

  13－中压缸轴承14－低压部分/低压缸15－低压部分/低压叶片16－低压部分/4号轴承座

  强度和刚度；严密性；流动性能好；自由膨胀；汽缸法兰厚度尽量薄、结构形状简单对称、节约材料、便于安装和施工。

  汽缸是汽轮机的外壳，它承受载荷、蒸汽对静止部分的反作用力、热应力。其作用：

  ①起着封闭的作用。它将进入汽轮机的工质与外界隔绝，使工质在一个封闭的空间流动做功；

  ②起定位支承的作用。它内部安装隔板、喷嘴和轴封等部件，外部连接进汽、排汽和抽汽等管道；

  ③它与这些附件一起起到组织汽流流动的作用。使进汽、排汽和抽汽有规律的分配。

  采用双层缸，在内外缸之间通入低与初参数的蒸汽，使内缸和外缸承受的压差、温差大大减小，每层缸相应减薄。因此：

  启动、停机、变工况时汽缸的热应力减小；加快了启停速度，实现了机组的快速启停；

  外缸的内、外压差比单层汽缸时降低了许多，因此减少了汽缸结合面漏汽的可能。

  缸体整个周向壁厚为旋转对称，无需局部加厚，避免了不理想的材料集中和非对称变形及局部热应力，

  使得机组在启动停机或快速变负荷时缸体的温度梯度很小，将热应力保持在一个很低的水平。

  高压内缸有中分面设置于垂直方向将汽缸分为左右两半，采用高温螺栓进行连接，螺栓不需要承受内缸本身的重量，可减少螺栓应力，无高应力的高温蠕变问题，安全可靠性好。1级低反动度叶片和13级反动式扭叶片直接装在内缸上。

  1－2号轴承座2－径向推力联合轴承3－高压转子4－高压内缸5－第一级斜置静叶

  6－高压静叶7－高压动叶8－高压外缸进汽段9－高压进汽口10－补汽阀进汽口

  中压缸采用双流程、双层缸设计，内缸和外缸均在水平中分面上分为上、下两半，采用法兰螺栓进行连接。

  蒸汽从中压中部通过进汽插管立即进入中压内缸，流经对称布置的双分流叶片通道至汽缸的两端，然后经内外缸夹层汇集到中压缸上半中部的中压排汽口，经中低压连通管流向低压缸。

  低压缸采用两个双流、双层缸设计，内、外缸均由钢板拼焊而成，均在水平中分面分开成上下半，采用中分面法兰螺栓进行连接。

  来自中压缸的蒸汽通过汽缸顶部的中低压连通管接口进入低压缸中部，再流经双分流低压通流叶片至两端排汽导流环，蒸汽经排汽导流环后汇入低压外缸底部进入凝汽器。

  低压内缸通过其前后各两个猫爪，搭在前后两个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量，并以推拉杆装置与中压外缸相连，以保证动静间隙。

  外缸和内缸之间的相对膨胀通过在内缸猫爪处的汽缸补偿器、端部汽封处的轴封补偿器以及中低压连通管处的波纹管进行补偿。

  在低压缸适当位置上装设有向空泄放安全膜(安全阀)，其作用是防止汽缸遭受超压损害。

  （1）定义：进汽部分是指调节汽阀后蒸汽进入汽缸第一级喷嘴的这段区域。它包括调节汽阀至喷嘴室的主蒸汽(再热蒸汽)导管、导管与汽缸的连接部分和喷嘴室。它是汽缸中承受蒸汽压力温度最高的部分。

  ①超高参数的机组，高压缸都采用双层缸结构，运行中内外缸有相对膨胀，不能将进汽部分与内缸合为一个整体；

  ②进汽部分承受的蒸汽压力温度都很高，采用比汽缸更好的金属材料来制造，为合理规划利用优质耐高温金属材料，采用分开结构比较合理；

  ③进汽部分承受的蒸汽压力温度都很高，汽缸温度稍低，为使汽缸设计制造成对称形受热均匀的形状，运行时以减小汽缸的热应力、热膨胀和热变形，采用分开结构比较合理。

  完成多缸汽轮机中工质在汽缸之间的直接转移，即在最小的压损下将蒸汽从中压排汽口引入低压缸。

  汽轮机的启动、停机和功率的变化，是通过改变汽门的开度（或保持汽门在一定的开度或全开汽门），调节进入汽轮机的蒸汽量（或蒸汽参数）实现的，这种调节蒸汽量或蒸汽参数的汽门称为调节汽门（简称调门）。

  机组在停机时（特别是机组在运行中需紧急停机时），除了关闭调门外，还必须设置能快速切断汽源的汽门，即在调门出现泄漏的情况下，也能保证汽轮机降速停机，这种具有安全保护功能的汽门称为自动主汽门（简称主汽门）。

  在中压缸进口处必须设置中压主汽门来紧急切断来自再热器及管道的蒸汽。另一方面在机组低负荷时为维持锅炉再热器及旁路系统的稳定运行，保证再热器有足够的冷却蒸汽流量，保护再热器不被烧坏，必须设置中压调门。

  上汽1000MW超超临界汽轮机采用全周进汽滑压运行与补汽阀调频技术，设置有2只高压主汽门和高压调门组合件（简称高压联合汽门）、2只中压主汽门和中压调门组合件（简称中压联合汽门）及2只补汽调门，所有的汽门均通过弹簧弹力来关闭，运行安全可靠。

  1 再热蒸汽进口 2 中压缸 3 再热主门和调门组件 4 再热调门油动机

  第二是使机组实际运行时，不必通过主调门的节流就具备调频功能，可避免节流损失，而且调频反应速度快，可减少锅炉的压力波动。

  （1）当汽轮机的最大进汽量与THA工况流量之比较大时，可采用补汽技术，超出额定流量的部分由外置的补汽调节阀提供，即补汽阀一般在最佳运行经济工况点后开启，控制额外的蒸汽进入高压缸以使汽轮机在额定功率外再增加一部分输出功率，满足在该工况外机组能到达更高的负荷。此时主调节门在额定流量下可设计成全开，来提升额定负荷以下所有工况的效率（机组热耗可至少下降40kJ/（kW·h））。

  （2）对超超临界高温汽轮机，补汽还能起到对汽缸的冷却作用。在机组正常运行中补汽阀通过保持一定的漏汽，充分的利用补汽温度始终低于主蒸汽30℃的特点，对汽缸起到冷却作用，有利于提高高温部件的可靠性。

  （3）补汽阀还具有提高变负荷速率的功能（具有调频功能），有利于提高大电网的稳定性。

  汽缸通过轴承座及本身的搭脚支承在基础台板上，基础台板又用地脚螺栓固定在基础上。

  由下汽缸水平法兰前后延伸出的猫爪作为支承猫爪，分别支承在汽缸前后的轴承座上。分为非中分面下猫爪支承和中分面下猫爪支承。

  特点：非中分面下猫爪支承的承力面与汽缸水平中分面不在一个平面上。其优点是结构相对比较简单，安装检修方便；缺点是汽缸受热使猫爪因温度上升而产生膨胀时，导致汽缸中分面抬高，使静子和转子不在一个中心线上，从而改变了静、动部分的径向间隙，严重时会造成静、动部分摩擦甚至碰撞振动而损坏汽轮发电机组。非中分面下猫爪支承只适用于温度不高的中低参数机组的高压缸的支承。

  中分面下猫爪支承是抬高猫爪的位置使其承力面正好与汽缸的中分面在同一水平面上，从而克服了非中分面下猫爪支承的缺点。这种结构使下汽缸的加工变的复杂，但安装检修简单。现常用于高参数大容量的机组的高、中压缸的支承。（如上海汽轮机厂300MW机组采用的支承结构就是中分面下猫爪支承）

  由上汽缸水平法兰前后延伸出的猫爪作为支承猫爪，分别支承在汽缸前后的轴承座上。

  特点：这种支承结构与中分面下猫爪支承一样，汽缸受热膨胀时，不会影响汽缸的中心线。同样克服了非中分面下猫爪支承的缺点。但其缺点是由于下缸是靠水平法兰螺栓吊在上缸上，螺栓受力增加，而且对中分面密封也不利，其安装也比较复杂。

  低压缸的温度低，外观尺寸较大，低压缸一般都会采用下缸伸出的搭脚直接支撑在基础台板上，虽然它的支撑面比汽缸中分面低，但因排汽缸温度低，膨胀小，故影响不大。轴向两端预埋入基础的固定板确定了低压缸的轴向位置，在两轴向定位板连线上，汽缸不允许轴向位移，轴向定位板连线和横向定位板连线的交点，既是低压缸的膨胀死点

  保证汽轮机在启动加热和停机冷却时，其动、静部件能沿着设定的方向顺畅地膨胀与收缩。保证动静间隙和动静中心。

  横销引导汽缸沿横向滑动，并在轴向起定位作用。一般安装在低压缸的搭脚与台板之间，左右各装一个。高中压缸猫爪与轴承座之间也设有横销，称为猫爪横销。

  纵销引导轴承座或汽缸沿轴向滑动，并限制轴向中心线横向移动。纵销与横销中心线的交点为膨胀的固定点，称为死点。纵销一般安装在轴承座底部与台板之间及低压缸与台板之间，处于汽轮机的轴向中心线正下方。

  立销引导汽缸的膨胀沿垂直方向的滑动，并与纵销共同保持机组的轴向中心不变。立销安装在汽缸与轴承座之间也处于机组的纵向中心线正下方。

  （1）高、中压汽缸通过猫爪支撑在轴承座上，轴承座直接支撑在基础上，汽缸不承受转子重量的影响，变形小，易保持动静间隙的稳定。（2）低压内缸通过猫爪直接支撑在轴承座上，并以推拉装置与中压外缸相连，以保证动静间隙。（3）各个轴承座固定不动，与其他轴承座要动的机型相比，滑动面小，膨胀阻力小，滑动非常顺畅；能够迅速启动。

  低压外缸现场焊接，和凝汽器刚性连接，减少了基础载荷。凝汽器真空变化不影响内缸及转子变形。

  （1）汽缸与转子的绝对死点及相对死点均在高中压缸之间的推力轴承处，汽缸与转子同方向膨胀，为此动静叶片的相对间隙变化最小，胀差小。

  （4）低压外缸通过轴封补偿器和端部汽封弹性连接，轴封补偿器能吸收内外缸相对膨胀。

  结构上要求隔板一定要有足够的强度与刚度、较好的流动性、合理的支承与定位，保证静止或运作时的状态均能与转子中心一致。

  隔板是冲动式汽轮机各级的间壁。其作用用来固定汽轮机各级的静叶片；隔板内孔安装隔板汽封以减少级间漏汽；将汽轮机通流部分分隔成若干个级。

  滑压及全周进汽使第一级动静叶片的最大载荷大幅度下降，根本解决了第一叶片级采用单流程的强度设计问题。

  切向进汽的第一级斜置静叶结构流道简捷、无径向漏汽损失，无双流180度大回转，压损小。

  末级叶片设计为空心静叶。末级空心静叶以两种方式防止水滴侵蚀：一是空心静叶具有疏水槽，可以将静叶导向叶片表明产生的冷凝液膜（水珠）抽到凝汽器中；二是空心静叶加热，使静叶导向叶片上的冷凝液膜（小水滴）蒸发，防止在叶片表明产生大的水滴。

  汽缸及叶片结构方面采取预防措施，即采用细的叶片后缘，优化末级静叶外形，以防止有流动死区以及形成较大的水滴；

  径向支持轴承：支承转子轴颈并减少其转动摩擦阻力的部件。其作用是承受转子的质量和旋转时的不平衡力，并确保转子的径向位置。

  在一定的条件下，轴承宽承载能力增强，油的运动黏性系数大、油的压力高、转子的转速高，油膜厚度厚，承载能力强，轴颈被抬高。

  （a）轴颈在轴瓦中构成楔形间隙（b）轴心运动轨迹及油楔中的压力分布（周向）

  工作瓦及定位瓦各8~12块推力瓦，均布在转子推力盘（转子膨胀的相对死点：运行时转子以推力盘工作面为基准向两侧膨胀，而该工作面相对于静子没有位移，该工作面成为~。）两侧同一圆周上。

  推力瓦的工作面都浇铸一层乌金（乌金厚度小于通流部分的最小轴向间隙，一般为1.5mm。避免烧瓦乌金全部熔化事故后，轴向间隙消失而引起动静部分直接摩擦。），其背后在偏向润滑油侧有一条允许本身摆动的凸棱（工作支点）。

  推力轴承润滑油温升能反映转子轴向推力的变化，但不能敏感地反映轴向推力的大小。直接测量推力瓦的温度，灵敏地反映推力瓦处的润滑情况和轴向推力的大小。

  1号轴承采用双油契椭圆轴承，润滑油供应充足，能确保转子的平稳运转。2号轴承采用径向联合推力轴承，支持轴承也为双油契椭圆轴承，推力轴承为可倾瓦结构，被弹性支承在轴瓦上，因而可以将转子轴向推力通过轴瓦传送到轴承垫上。

  1－轴承壳体上半 2－油封 3－转子 4－轴承壳体下半5－支撑垫块 6、7－键

  6－转子 7－轴承座下半 9－轴承壳体下半 10－调整垫片11－球面垫块

  当转速由零开始升高时，起初没有振动，只是随着不同的转速，轴颈中心处于不同的偏心位置。当转速升高到A点时，轴颈中心慢慢的出现振动，但振动较小，振幅也不大，振动频率约等于A点转速的一半。继续升速时振幅基本不变而频率总保持当时的转速的一半。

  当转速升高到转子第一临界转速ωc1时（图中A1点），振动加剧，振幅猛地增加，频率等于ωc1。超过第一临界转速后，振幅重又降低，频率也恢复为当时转速的一半。当转速升高到两倍第一临界转速时（图中A2点，），振动又加剧，振幅增大，频率等于此时转速的一半，即等于一半ωc1。此时转速继续升高，振幅不再减小，频率从始至终保持第一临界转速不变。由于转速升高到A点后，轴颈开始失去稳定，

  涡动频率接近当时转速的一半，称为半速涡动。半速涡动一旦产生，就不再自行消失。如果半速涡动的角速度正好达到或超转子的第一临界转速，轴颈就失去了稳定性，故称这个转速为失稳转速。当轴颈转速继续增加时，半速涡动的振动频率也增加，当振动频率增加到等于转子的第一阶临界转速的两倍时，涡动被共振放大，振幅增大，转轴产生剧烈跳动，这就是油膜振荡。由此可见，只有当转子的工作转速不小于转子的临界转速的两倍时，才有机会发生油膜振荡。

  发生油膜振荡时轴颈振幅很大，会引起轴承油膜破裂、轴颈与轴瓦碰撞甚至损坏。另外，因其振动频率刚好等于转子的第一临界转速，称为转子的共振激发力，使转子发生共振，可能会引起转轴损坏。

  增加比压 所谓比压，就是轴承载荷与轴承垂直投影面积（轴承长度×直径）之比。

  汇集各级动叶栅所得到的机械能，并把它传递给其它机械。发电用汽轮机的转子把得到的机械能传递给发电机。

  它的锻件小，锻造质量容易保证，组焊后的整体转子的刚度好，能适应低压转子直径大的要求。（N125MW、N300MW ）

  转子材料的低温脆化是当温度降至某一值时，冲击韧性显著下降，所以要求转子应在脆性转变温度（简称FATT）以上工作。

  汽轮机组的轴系由1个单流程反向高压转子、1个双流程中压转子和2个双流程低压转子组成。四个汽轮机转子均为整锻式转子。由整锻主轴及一体锻造的联接法兰和插入式动叶片组成，所有转子均无中心孔。各转子之间全部采用刚性联轴器连接。

  汽轮机的四根转子之间用整体法兰刚性联接在一起，分别由五只径向轴承来支承，除高压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承（除与发电机连接的低压转子外）。这种支承方式主要在于减少基础变形对于轴承荷载的影响，使得汽机转子能平稳运行。转子之间容易对中，安装维护简单，而且轴向长度可大幅度减少（结构比较紧凑）

  主轴是支持汽轮机转子在轴承中旋转的部件，是叶轮和叶片的载体。其作用是通过接受动叶传递来的力矩带动发电机转子。

  叶轮是用来装动叶的轮盘，是冲动式汽轮机转子的组成部分。其作用是将动叶的转动力矩传递给主轴。

  T形叶根：周向装配式叶根。加工方便，常用于短叶片。更换叶片时需拆卸许多完好的叶片，增加了装卸工作量。

  叉形叶根：径向装配叶根。加工较简单，拆换叶片方便。装配时把叶根插入轮缘槽中以后，需用铆钉固定，比较费工。

  纵树形叶根：轴向装配叶根。承载截面接近按等强度分布，其承载能力最强拆装简单。叶根承力面多，外形复杂，加工精度要求高。

  其作用：减少叶片工作时的弯应力；调整叶片的自振频率；封闭汽流通道，以减少动叶顶部漏汽。

  焊接拉金的作用：减少叶片的弯应力，改变叶片的刚度，提高叶片振动的安全性。

  增加叶片的离心力，以提高叶片的自振频率；增加叶片的阻尼，以减小叶片的振幅；限制叶片的扭曲变形和扭转振动。

  其主要作用是传递扭矩和轴向推力。而传递轴向推力的能力要视它的结构类型而定。