汽轮机转子与构成
汽轮机转子部分
3.分类： （1）按盘车转速高低分： 高速盘车：40~70rpm,利于油膜的建立，加快热交换， 利于减小上下汽缸之间、转子内部温差，缩短起动时 间 低速盘车：2~4rpm，起动力矩小。速度低，不好建立 油膜，不能应用于大功率汽轮机。 （2）按结构特点分 具有螺旋轴的电动盘车装置 具有链轮—涡轮蜗杆的电动盘车装置
汽轮机转子
汽轮机的转动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶 轮(反动式汽轮机为转鼓)、联轴器等； 作用：汇集各级动叶栅所得到的机械能，并传递给发电机转 子。 一、转子的结构 （一）轮式转子 1.套装转子 2.整锻转子 3.组合转子 4.焊接转子 （二）鼓式转子
加工方便，合理利用 材料，热态松动 应用于中低压转子
叶片振动的激振力
三、叶片的振动 叶片是根部固定的弹性杆件 自由振动——自振频率 强迫振动——激振力 共振 ——叶片的自振频率与激振力频率相等或成整数倍， 叶片将发生共振 。 共振时：振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的疲劳 损坏 。
(一)引起叶片振动的激振力 1.高频激振力 汽流力 周期性变化 激振力的频率为：f=Zn×n0 激振力的频率f=2000～4000Hz
二、转子上的零部件 （一）叶轮 1.叶轮的结构 2.叶轮的振动
叶轮轮面上开有 平衡孔，奇数个
正在加工中的汽轮机转子
叶轮上的平衡孔、轴封
叶轮上的平衡孔、隔板汽封
与隔板对比
转子上的主油泵和转速表连接齿轮
主油泵
转速表连接齿轮
推力盘
隔板和汽封
动叶片
概念：动叶片是蒸汽动能转换成转子机械能的重 要部件。
汽轮机主轴结构详解
汽轮机主轴结构详解
汽轮机主轴是汽轮机中的重要部件，其结构通常包括以下几个部分：
1. 转子：转子是汽轮机的核心部件，由主轴、叶轮、叶片和联轴器等组成。
主轴通过叶轮和叶片将蒸汽的热能转化为转子的机械能。
2. 叶轮：叶轮安装在主轴上，叶片安装在叶轮上。
当转子旋转时，叶轮和叶片一起带动汽轮机转动，将蒸汽的热能转化为机械能。
3. 叶片：叶片安装在叶轮上，设计成一定的形状和角度，以充分利用蒸汽的热能。
叶片的材质通常为合金钢或不锈钢，具有较高的强度和耐腐蚀性。
4. 联轴器：联轴器是连接汽轮机与发电机的重要部件，它将汽轮机的输出轴与发电机的输入轴连接起来。
联轴器有多种形式，如刚性联轴器、弹性联轴器和膜片联轴器等。
5. 主轴承：主轴承安装在汽轮机的两端，用于支撑汽轮机的重量和承受转子的径向力和轴向力。
主轴承的材质通常为耐磨铸铁或高级合金钢，具有较高的承载能力和耐磨损性。
6. 润滑系统：润滑系统用于为主轴承提供润滑油，以减少摩擦和磨损，延长轴承寿命。
润滑油通常为矿物油或合成油，具有较高的粘度和耐高温性能。
总之，汽轮机主轴结构是汽轮机的重要组成部分，其各个部件都有其独特的作用和特点。
在设计和制造过程中，需要充分考虑各部件的材质、加工精度、热处理和装配等方面的因素，以确保汽轮机的正常运转和长期寿命。
汽轮机结构
汽轮机结构结构部件由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、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通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、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，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。
高压缸有单层缸和双层缸两种形式。
单层缸多用于中低参数的汽轮机。
双层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开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。
高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。
猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承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，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。
中压外缸由水平中分面分开，形成上下汽缸。
中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。
低压缸为反向分流式，每个低压缸一个外缸和两个内缸组成，全部由板件焊接而成。
汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分，但在安装时，上缸垂直结合面已用螺栓连成一体，因此汽缸上半可作为一个零件起吊。
低压外缸由裙式台板支承，此台板与汽缸下半制成一体，并沿汽缸下半向两端延伸。
低压内缸支承在外缸上。
每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。
低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。
转子转子是由合金钢锻件整体加工出来的。
在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接，此节上轴上装有主油泵和超速跳闸机构。
所有转子都被精加工，并且在装配上所有的叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡。
汽轮机结构讲解
汽轮机结构讲解
汽轮机是一种将热能转化为动能的设备，主要由转子、静子和附件三部分组成。
1.转子
汽轮机的转子包括高压转子和低压转子。
高压转子通常由几个高温区域和中间几个低温区域组成，需要高温材料承受高温高压。
低压转子则由多个低温区域组成，可以采用高强度材料。
转子通常采用重点部位类似叶片的‘I’梁型结构，可以大幅提高承受力和高速平衡性能。
2.静子
汽轮机的静子包括高压缸、中压缸和低压缸。
其中，高压缸位于气流进口处，收缩后气流经过中压缸和低压缸继续排出。
不同压力区域的静子使用不同的材料和结构。
3.附件
汽轮机的附件包括轴承、密封件、润滑系统等。
轴承是支撑转子的重要组件，需要承受高速旋转和负载，通常采用油膜滑动轴承或气膜滑动轴承。
密封件是防止气流泄漏的重要组件，通常采用各种不同类型的装置来实现。
润滑系统是为了降低各组件间摩擦损耗和保证零件的长期性能而设计的。
总体而言，汽轮机属于高温高压环境下运转的设备，因此各个组
件要承受极高的压力、温度和振动力。
设计和制造汽轮机需要高度专
业化的技能和精密的加工工艺，以确保设备能够长期高效稳定地运行。
汽轮机转子
二、转子上的主要零部件
（一）叶轮 1.叶轮的结构 作用：安装动叶片并将动叶片上的转矩传递给 主轴。 整锻式；轮面、轮缘 套装式：轮面、轮缘、轮毂 按轮面的型线，可分为：等厚度、等强度、锥 形、双曲线形。 2.叶轮的振动：叶轮及其上面的动叶片振动。 主要是轴向振动。在振动时，某直径处基本不 振，此直径称为节径。节径两侧振动方向相反。
（二）联轴器
作用：连接汽轮机的各转子及发电机转子， 并传递转子的扭矩。 类型：刚性、半挠性、挠性（已极少采用）。 刚性连轴器的对中要求很高，一般用来连接 汽轮机各转子。 半挠性联轴器广泛用来连接汽轮机和发电机 转子。
刚性联轴器：
半挠性联轴器
靠背轮对中
三、转子的临界转速
概念：使机组发生强烈振动时的转速。 转子在临界转速下的强烈振动可看作共振， 振动原因是转子的质量偏心。 汽轮机转子的临界转速由生产厂家提供具体 数值。在启动时应迅速通过临界转速区。 根据临界转速的不同，可将转子分为： 刚性转子：一阶临界转速＞正常工作转速 挠性转子：一阶临界转速＜正常工作转速 为了减小转子的振动，转子在出厂前或检修 时都要进行动平衡试验。
某汽轮机的高压整锻转子模型
放在下缸中的某300MW汽轮机的高压转子
某单缸汽轮机的转子
转子的中心孔检查
某汽轮机的高中压转子
2.套装转子 叶轮与主轴分别加工制造，装配时将叶轮 热套在轴上。 3.组合转子 转子的前端整锻，后端套装。 （二）鼓式转子 除调节级外的其它各级动叶片直接装在转 子上开出的叶片槽中，
一阶临界转速正常工作转速为了减小转子的振动转子在出厂前或检修时都要进行动平衡试验
汽轮机转子
转子的作用：汇集各级动叶栅所得到的 机械能并传给发电机。 本节学习目标为： 1.了解转子、叶轮、联轴器的作用； 2.熟知转子、叶轮、联轴器的作用； 3.能表述转子临界转速的概念，并掌握设 计、运行中避免转子共振的方法。
电厂汽轮机原理-第六章、转动部分
汽轮机转子
注
意
整锻转子的中心通常打 有ф100mm的中心孔，其目的主 要是便于检查锻件质量，同时也 可以将锻件中心材质差的部分去 掉，防止缺陷扩展，以保证转子 强度。
汽轮机转子
套装转子
叶轮与主轴分别制造，然后热套在轴 上。这种转子加工方便、材料利用合理，叶 轮和主轴的锻件质量容易保证，但是它不宜 在高温条件下工作，快速启动适应性差。因 为材料的高温蠕变和过大的温差会使叶轮与 主轴间的过盈配合消失，发生松动。因此它 使用于中低压汽轮机或高压汽轮机的低压段。
汽轮机转子
转子的结构
汽轮机转子可分为：轮式转子、鼓式转子
轮式转子：装有安装动叶轮的叶轮，多用
转子
于冲动式汽轮机。 鼓式转子：没有叶轮，动叶片直接装在轮 鼓上，多用于反动式汽轮机。
汽轮机转子
轮式转子又分为：
套装转子 整锻转子 组合转子
焊接转子
汽轮机转子
整锻转子
整锻转子由整体锻件加工而成。它 的叶轮、联轴器、推力盘与主轴为一整 体，因而不会出现叶轮等零件高温下可 能松动的现象。此外，它的结构紧凑， 强度和刚度都比同一外形尺寸的套装转 子高。但是，整锻转子的生产需要大型 锻压设备，而且加工要求很高，贵重材 料消耗量很大。使用于高温区工作的转 子。
汽轮机的盘车装置分为：低速盘车（3~5转/分）
高速盘车（40~70转/分）
盘车装置
汽轮机采用高速盘车的优缺点优源自是： 高速盘车的鼓风作用，可使机内各
部分金属温差减少；
高速盘车可使轴瓦形成油膜，减
少 轴瓦干摩擦。 缺点是：盘车装置结构复杂，并且必须装配高压 油顶轴装置，且容易发生故障。因此，大型机组 又有改向采用低速盘车的趋势。
联轴器
汽轮机转子加工工艺分析
汽轮机转子加工工艺分析摘要：汽轮机转子从结构上来讲相对复杂，主要由主轴、叶轮、联轴器、叶片以及安装在轴上的其他零部件组成。
在实际中，对转子的加工工艺要求又受到其工作环境的温度以及转子旋转的速度等的影响，因此其加工难度较大。
另外，转子的质量又是直接影响汽轮机工作性能的重要因素。
转子的尺寸精度以及相应的跳动要求都会影响汽轮机在实际中的工作，对汽轮机转子结构特点进行分析，然后结合实际情况对加工工艺进行相应的总结概括以追求进一步的完善发展。
关键词：汽轮机；转子；加工工艺转子是汽轮机重要的组成部件，由于其工作环境温度高、旋转速度快、应力集中部位较多等特点，其寿命长短直接决定着汽轮机的寿命。
汽轮机转动部件的组合体称为转子，它主要包括主轴、叶轮、叶片、联轴器以及安装在其轴上的零件。
由于汽轮机转子结构复杂，尺寸精度和跳动要求较高，因此加工难度很大，转子加工质量的好坏对汽轮机的使用性能有着直接的影响。
针对汽轮机转子特点并结合相关加工经验，经过反复的工艺研究，可采取诸多行之有效的加工工艺方法。
一、汽轮机转子加工应考虑的因素1、汽轮机转子的工作环境。
汽轮机转子的工作环境包括很多因素，并且汽轮机转子的加工过程中也应该综合考虑这些因素来对转子进行改进，以求其能够适应以后的工作环境，延长其工作时间、工作寿命。
汽轮机转子在实际的工作中受到环境影响的因素包括：工作环境的温度、转子的旋转速度以及应力的集中部位。
首先，就工作温度来讲，转子在工作中如果热应力加大，其运行的温度就会升高，这就会使得转子受到疲劳而损伤以及高温损伤，影响汽轮机转子工作寿命。
其次，就转子的旋转速度来讲，汽轮机在实际运行中如果转子旋转速度过来会造成转子不同程度上的磨损，如果旋转速度过慢又会影响汽轮机的工作效率。
因此，汽轮机转子的旋转速度也就成为其加工过程中必须考虑的因素之一。
最后，就转子的应力集中部位来讲，其受到温度，旋转速度等的综合影响。
应力集中部位多，会使得转子在实际的工作中会出现裂纹等损伤，而这些裂纹会在工作中不断的扩展造成转子旋转不平衡从而损坏转子。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理汽轮机是一种以蒸汽为工作介质的高效能能源转换设备，其工作原理是基于热力学循环原理，将蒸汽能量转化为机械能。
一、汽轮机的构成汽轮机主要由以下几个部分组成：1.汽轮机转子：包括高压段转子、中压段转子和低压段转子。
2.汽轮机叶片：由静叶环、动叶等组成，分布在各个转子上。
3.汽轮机定子：由静子环、定子壳体、定子叶等组成，相对于转子静止不动。
4.汽轮机内部的各种附件：如进口调节阀、溢流阀、干蒸器、回路安全阀、冷却水系统等组成。
二、汽轮机的工作流程汽轮机的工作流程是基于热力学循环原理，其阶段可以分为：1.加热阶段：高温和高压的蒸汽由锅炉送入汽轮机高压缸内，进入高压叶片，从而使高压转子转动。
高压缸内的蒸汽逐渐膨胀，通过中压缸和低压缸依次膨胀，从而提取蒸汽的能量。
2.膨胀阶段：蒸汽在高压缸中膨胀，从而推动高压转子顺时针方向旋转；蒸汽在中压缸中膨胀，从而推动中压转子顺时针方向旋转；蒸汽在低压缸中膨胀，从而推动低压转子顺时针方向旋转。
3.排气阶段：在低压缸排气的过程中，蒸汽经过冷凝器冷却，并转化为水，然后经过泵被送回锅炉再次被加热为蒸汽，形成蒸汽循环。
三、汽轮机的热力学循环汽轮机是基于布雷顿循环（Brayton cycle）的热力学循环完成的，主要包含以下四个过程：1.蒸汽加热过程（常压下热量供给）加热过程是在常压条件下进行的，蒸汽在 const 等压过程下加热，温度和压力同时增加，这是热力学循环的第一过程。
2.等压膨胀过程蒸汽在等压状态下膨胀，能量转化为动能，从而推动机械设备转动，这是热力学循环的第二过程。
3.蒸汽排放过程（常压下热量排放）在常压情况下，蒸汽通过排气管排放，并在排放过程中进一步降温，温度和压力同时下降，这是热力学循环的第三过程。
4.等压压缩过程在等压条件下，剩余的热能被回收，从而再次提高蒸汽的温度和压力。
这是热力学循环的第四过程，使得汽轮机能得到更加高效的转能。
四、汽轮机的分类汽轮机可以按照其轴向划分为：直立式汽轮机和水平式汽轮机。
汽轮机工作原理__结构
汽轮机工作原理和结构1汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械图1冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴2汽轮机结构汽轮机主要由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套（过盈配合）在主轴上，并用键传递力矩。
图2套装转子结构1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机的基本原理及其附属设备介绍
汽轮机的基本原理及其附属设备介绍一、汽轮机的基本原理1、汽轮机的组成汽轮机又名蒸汽透平机(steam turbine)，是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。
（1）汽轮机的组成：转子和静子。
（2）转子：转动部分的总称。
包括：转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件。
（3）静子：不转动部分的总称。
包括：汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等。
汽轮机工艺图2、汽轮机分类汽轮机的分类3、背压式汽轮机排汽直接用于工业或供热，排汽压力高于大气压力，没有凝汽器。
当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机,因此没有冷源损失，能量利用率高，但发电量完全由热负荷决定。
(凝汽式机组排汽在凝汽器中被冷却水带走的热量为2140-2220kJ/kg,称为冷源损失,而蒸汽带入汽轮机的热量3400kJ/kg左右)背压式汽轮机4、调节抽汽式汽轮机从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。
由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节（用于回热抽汽的压力无需调节)，因而汽轮机装备有抽汽压力调节机构，以维持抽汽压力恒定故称为调节抽汽。
根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。
揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图5、汽轮机的级、级内能量转换过程（1）汽轮机的级：静叶栅动叶栅是汽轮机作功的最小单元。
能量转换过程（2）级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在喷嘴叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。
能量转换过程（3）冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。
这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽进、出动叶通道时其动能的变化量。
汽轮机介绍之转动部分的结构及作用
汽轮机介绍之转动部分的结构及作用汽轮机是一种将热能转化为机械能的热能机械装置，广泛应用于发电、航空、航天等领域。
汽轮机的转动部分是整个机组的核心，负责将高速旋转的热能转化为机械能。
本文将介绍汽轮机转动部分的结构以及其作用。
汽轮机的转动部分由以下几个组成部分构成：1.转子：转子是汽轮机转动部分的核心部件，通常由高强度材料制成，如铸铁、钢等。
转子由主叶轮、中叶轮和末叶轮组成，每个叶轮上安装有叶片。
转子的作用是将热能转化为机械能，通过高速旋转带动轴系转动，进而驱动发电机或其他设备。
2.轴系：轴系是支持和连接转子的重要组成部分。
轴系通常由轴、轴承、油封等零部件构成。
轴是负责承载转子旋转力的重要组件，需要具备足够的强度和刚度。
轴承则用于支撑和定位转子，使其能够稳定旋转，并承受轴向和径向力。
油封用于防止润滑油泄漏，保证轴系的正常运转。
3.换向器：换向器位于转子的高速旋转部分，其作用是改变蒸汽流动的方向。
换向器通常由固定叶片和转动叶片组成，通过改变叶片的位置，使蒸汽在叶片上产生反作用力，从而改变蒸汽的流向，实现能量的传递和转换。
4.冷却系统：汽轮机转动部分会因为高温和高速旋转而产生大量热量，如果不及时散热，可能导致转子变形甚至损坏。
因此，冷却系统是汽轮机转动部分中非常重要的组成部分。
冷却系统通常通过沿轴向布置的冷却通道和冷却空气来实现，这些冷却通道可以将热量从转子中传导出去，降低转子的工作温度，确保转子的正常运转。
汽轮机转动部分的作用是将蒸汽能量转化为旋转机械能，并输出给发电机或其他设备。
在汽轮机工作过程中，蒸汽从汽轮机的锅炉进入转动部分，通过主叶轮和中叶轮的叶片将其动能转化为机械能，驱动轴系旋转。
而末叶轮则将剩余的能量进一步转化为机械能，提高汽轮机的整体效率。
此外，汽轮机的转动部分还具有以下作用：1.平衡作用：汽轮机的转动部件需要精确制造和安装，以确保转子在高速旋转时能够保持平衡。
平衡失调会导致振动和噪音增加，甚至使整个机组发生故障。
汽轮机结构：第二节转子
键
特点：
（1）套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部 件是分别加工后热套在阶梯形主轴上； （2）采用过盈配合，以防止离心力产生的松 动现象，并用键传递扭矩； （3）所有设备锻件小，质量易保证； （4）能够合理利用材料； （5）应用：中、低压转子，适合温度400℃ 以下、低应力环境下工作。
4、焊接转子
特点：ຫໍສະໝຸດ （1）由若干个实心叶轮和两个端轴焊接 而成； （2）不存在松动，也没有中心孔； （3）强度高，刚性大，质量轻，结构紧 凑； （4）可以做成转鼓结构用于反动式汽轮 机； （5）应用：大多用于低压转子。
反动式汽轮机转子的结构（国产
引进型300MW汽轮机）
1、鼓式转子（实心鼓形转子，但有中心孔）
2、整锻转子
特点：
（1）整锻转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件与 主轴是由一个整体锻件加工而成，无热套部件； （2）工作时叶轮与主轴不会产生松动现象； （3）结构紧凑，装配零件少，轴向尺寸相对较短 （没有连接短轴，叶轮无轮毂）； （4）转子刚性较好； （5）早期制造的整锻转子有中心孔（用于去除中 心处的残留杂质，并可以检查锻件质量），现在大 多没有成为实心转子； （6）应用：早期主要是高压转子，现在都可采用。
汽轮机转子的冷却
（1）冷却原因： a.鼓形转子直径大，热阻也大； b.进汽部分工作温度太高； c.要降低金属蠕变速度； d.减小热应力。 （2）冷却部位：高压转子（调节级区域）和中压转 子进汽部分表面 （3）冷却工质：温度较低的蒸汽
高压转子（调节级区域）表面的冷却
主蒸汽进入调节级区域内转子的冷却：
汽轮机结构
汽轮机结构概述汽轮机是一种将热能转化为机械能的设备，常用于发电厂和工业领域。
汽轮机的结构可以分为以下几个主要部分：汽轮机转子、汽轮机定子、汽轮机叶轮和汽轮机外壳。
汽轮机转子汽轮机转子是汽轮机的核心部件，主要由转子盘、转子叶轮和轴承组成。
转子盘转子盘是汽轮机转子的主体部分，它连接着所有的转子叶轮，并通过轴承支撑整个转子。
转子叶轮转子叶轮是汽轮机转子上最重要的部分，它通过叶轮叶片将高速高温的工作流体（一般为蒸汽）的动能转化为机械能。
轴承轴承是支撑和定位转子的重要组件，可以减小转子的摩擦和磨损，并增强汽轮机的稳定性和寿命。
汽轮机定子汽轮机定子位于汽轮机转子的周围，主要由定子盘、定子叶轮和定子外壳组成。
定子盘定子盘是汽轮机定子的主体部分，它通过固定定子叶轮和定子外壳，保持定子的整体结构稳定。
定子叶轮定子叶轮是汽轮机定子上的关键部分，它通过叶轮叶片引导工作流体流过转子叶轮，以进一步提高汽轮机的工作效率。
定子外壳定子外壳是汽轮机定子的保护层，它不仅可以保护定子叶轮和定子盘不受损坏，还可以对工作流体进行导向和控制。
汽轮机叶轮汽轮机叶轮是汽轮机中的关键零部件，主要包括转子叶轮和定子叶轮。
转子叶轮转子叶轮可以将高速高温的工作流体的动能转化为机械能，通过与转子盘相连，将转子的动力传递给发电机。
定子叶轮定子叶轮通过工作流体流过叶轮叶片，加速流体并增加压力，提高汽轮机的工作效率。
汽轮机外壳汽轮机外壳是汽轮机的外部保护层，它主要由上下两部分组成：汽轮机上部外壳和汽轮机下部外壳。
汽轮机上部外壳汽轮机上部外壳主要保护转子和转子叶轮，同时将蒸汽导向发电机。
汽轮机下部外壳汽轮机下部外壳主要保护定子和定子叶轮，同时引导工作流体流动，并与上部外壳连接。
总结汽轮机结构的主要部分包括转子、定子、叶轮和外壳。
转子由转子盘、转子叶轮和轴承组成，定子由定子盘、定子叶轮和定子外壳组成。
叶轮包括转子叶轮和定子叶轮，外壳则分为上部外壳和下部外壳。
这些部件共同工作，将热能转化为机械能，实现汽轮机的正常运转和发电功能。
汽轮机转子及构成
汽轮机转子及构成1转子定义汽轮机所有转动部件的组合体称为转子（图13）。
它主要包括：主轴、叶轮（转鼓）、叶片、联轴器等部件。
图13 转子转子的作用：汇集各级动叶栅所得到的机械能，并传给发电机。
转子受力分析：传递扭矩、离心力引起的应力、温度不均匀引起的热应力、轴系振动所产生的振动应力。
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。
此外，当转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动，转子要承受轴系振动所产生的振动应力。
因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。
2转子的分类根据汽轮机的分类，转子分为两种：轮式转子、鼓式转子。
前者用于冲动式汽轮机，后者用于反动式汽轮机，鼓式转子上的动叶直接安装在转鼓上。
按临界转速是否在运行转速范围内，分为刚性转子和柔性转子。
在启动过程中，刚性转子启动就很方便，不存在跨临界区域，而柔性转子因需要快速的跨临界，故要求用户在实际启动过程中，要充分暖机，为快速跨临界作好准备。
1、轮式转子轮式转子根据转子结构和制造工艺的不同，可分为：套装转子、整段转子、焊接转子以及组合转子。
1-油封环2-轴封套3-轴4-动叶栅5-叶轮6-平衡槽图14 套装转子示意图（1）套装转子套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套在主轴上，各部件与主轴之间采用过盈配合，并用键传递力矩。
主轴加工成阶梯形，中间直径大。
适用性：只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400℃以下。
不宜用于高温高压汽轮机的高、中压转子。
①优点：加工方便，材料利用合理，质量容易得到保证。
①缺点：轮孔处应力较大，转子刚性差，高温下套装处易松动。
（2）整锻转子叶轮和主轴及其他主要零部件由整体毛坯加工制成，没有热套部件。
主轴的中心通常钻有中心孔，其作用是：℃去掉锻件中残留的杂质及疏松部分；℃用来检查锻件的质量；℃减轻转子的重量。
汽轮发电机的主要组成部分及结构特点
汽轮发电机的主要组成部分及结构特点汽轮发电机是一种利用汽轮机驱动发电机发电的设备。
其主要组成部分包括汽轮机、发电机、热交换设备、控制系统和辅助设备等。
下面将分别介绍这些组成部分的结构特点。
汽轮机是汽轮发电机的核心部件，它通过燃烧燃料产生的高温高压气体驱动转子旋转，进而带动发电机发电。
汽轮机的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 转子结构：汽轮机的转子通常由高压段、中压段和低压段组成。
每个段落的转子叶片的数量和形状都不相同，根据气流参数的不同，使得每个段落的转子受力均衡，提高了转子的可靠性和稳定性。
2. 叶片结构：汽轮机的叶片通常采用双流道结构，即每个叶片上有两个流道，分别用于高压气体和低压气体。
叶片材料通常采用高温合金，以保证叶片在高温高压下的强度和耐腐蚀性能。
3. 汽轮机的外壳：汽轮机的外壳通常由高温合金制成，能够承受高温高压气体的冲击和腐蚀。
外壳内部的冷却结构可以减少叶片和外壳的温度梯度，提高了汽轮机的寿命和可靠性。
发电机是汽轮发电机的另一个重要组成部分，它将汽轮机产生的机械能转换为电能输出。
发电机的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 定子结构：发电机的定子通常由若干组线圈和铁芯叠装而成。
定子线圈的数量和排列方式根据发电机的额定功率和电压等参数确定。
定子铁芯的结构通常采用矩形截面，以提高磁通密度和发电效率。
2. 转子结构：发电机的转子通常由磁极和转子轴组成。
转子磁极的数量和形状根据发电机的极数和转速等参数确定。
转子轴一般采用高强度材料制成，以承受转子磁极的离心力和惯性力。
3. 冷却结构：发电机的定子和转子通常需要进行冷却，以保持其温度在可控范围内。
常见的冷却方式有风冷和水冷两种，其中水冷方式可以提供更高的冷却效果，但需要增加冷却系统的复杂性和成本。
热交换设备是汽轮发电机的重要辅助设备，它负责将汽轮机排出的高温排烟进行冷却，以提高热能的利用效率。
热交换设备的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 烟气冷却器：烟气冷却器通常采用水冷方式，即将烟气通过管道与循环水进行换热，使烟气的温度降低。
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汽轮机转子及构成1转子定义汽轮机所有转动部件的组合体称为转子（图13）。
它主要包括：主轴、叶轮（转鼓）、叶片、联轴器等部件。
图13 转子转子的作用：汇集各级动叶栅所得到的机械能，并传给发电机。
转子受力分析：传递扭矩、离心力引起的应力、温度不均匀引起的热应力、轴系振动所产生的振动应力。
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。
此外，当转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动，转子要承受轴系振动所产生的振动应力。
因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。
2转子的分类根据汽轮机的分类，转子分为两种：轮式转子、鼓式转子。
前者用于冲动式汽轮机，后者用于反动式汽轮机，鼓式转子上的动叶直接安装在转鼓上。
按临界转速是否在运行转速围，分为刚性转子和柔性转子。
在启动过程中，刚性转子启动就很方便，不存在跨临界区域，而柔性转子因需要快速的跨临界，故要求用户在实际启动过程中，要充分暖机，为快速跨临界作好准备。
1、轮式转子轮式转子根据转子结构和制造工艺的不同，可分为：套装转子、整段转子、焊接转子以及组合转子。
1-油封环2-轴封套3-轴4-动叶栅5-叶轮6-平衡槽图14 套装转子示意图（1）套装转子套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套在主轴上，各部件与主轴之间采用过盈配合，并用键传递力矩。
主轴加工成阶梯形，中间直径大。
适用性：只适用于中、低参数的汽轮机和高参数汽轮机的中、低压部分，其工作温度一般在400℃以下。
不宜用于高温高压汽轮机的高、中压转子。
①优点：加工方便，材料利用合理，质量容易得到保证。
②缺点：轮孔处应力较大，转子刚性差，高温下套装处易松动。
（2）整锻转子叶轮和主轴及其他主要零部件由整体毛坯加工制成，没有热套部件。
主轴的中心通常钻有中心孔，其作用是：①去掉锻件中残留的杂质及疏松部分；②用来检查锻件的质量；③减轻转子的重量。
其缺陷在于：①使转子工作应力增大，制造成本增加；②运行中易出现中心孔进油、进水、腐蚀，引起转子不明的振动；③检修、动平衡复杂。
随着锻造、热处理及探伤技术水平的提高，无中心孔的转子结构应运而生。
①优点：不会出现零件松动问题，结构紧凑，强度、刚度高，适合高温、高应力环境下工作；②缺点：贵重材料消耗大，对加工工艺要求高。
适用性：中小型汽轮机的高压转子、大型汽轮机的任何转子（高参数或超高参数机组的高压转子）。
图15 整锻转子毛坯（3）焊接转子若干实心轮盘、端轴单独铸造，然后焊接加工。
焊接转子的主要优点是：不存在松动问题；采用实心的轮盘，强度高，不需要叶轮轮壳，结构紧凑；轮盘和转子可以单独制造，材料利用合理，加工方便且易于保证质量；焊成整体后转子刚性较大等。
但是焊接转子要求材料的可焊性好，焊接工艺及检验技术要求高且比较复杂，这一切在一定程度下妨碍了焊接转子的应用。
图16 整锻转子示意图1-叶轮2-焊缝3-动叶栅4-平衡槽5-联轴器的连接轮图17 焊接转子示意图（4）组合转子根据各段的工作条件不同，在同一转子上，高压部分采用整锻结构，中、低压部分采用套装结构，从而兼得整锻转子和套装转子的优点。
适用性：广泛用于高参数、中等功率的汽轮机上。
图18 组合转子示意图2、鼓式转子反动式汽轮机采用，无叶轮，动叶片直接装在转鼓的凸环上（反动式汽轮机级数较多，动叶栅的反动度大，采用转鼓式转子可缩短轴向长度，避免轴向推力过大）图19鼓式整锻转子附表不同转子结构的比较3、转子的选材转子材料选择要素：转子工作温度、结构特点、应力状态、工作条件以及材料使用的经济性；叶轮、转子的材料应具有足够的机械强度和韧性，性能稳定，金项组织均匀、无损探伤合格、热处理和冷热工艺性良好。
高温下工作的部件，不仅要考虑工作温度下的屈服极限，还要考虑工作温度下的持久强度和蠕变强度。
对于套装转子，叶轮的材料通常采用34CrMo1A和35CrMoV,载荷较大的低压叶轮可用34CrNi3Mo;套装转子的主轴，根据工作温度和应力状态分别选用45或34CrMo1A。
对于整锻转子，可根据工作温度分档选取，工作温度低于480℃，可选用34CrMo1A，工作温度低于540℃时，可选用34Cr2MoV或30Cr1Mo1V；低压整锻转子工作温度较低，要求材料在常温下有较高的机械强度和低的脆性转变温度，常采用30Cr2Ni4MoV。
工作温度达到600℃时，可选用X12CrMoWVNbN10-1-1 对于焊接转子，材料要有良好的焊接性能，可选用25Cr2NiMoV。
3动叶片在汽轮机工作过程中随汽轮机转子一起转动的叶片称工作叶片，动叶片安装在转子叶轮(冲动式汽轮机)或转鼓（反动式汽轮机）上，接受喷管叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动能转换成机械能，带动转子旋转。
动叶由叶型、叶根、叶顶三部分组成。
1、叶型（1）按照蒸汽经过叶片时的膨胀程度来分为冲动式叶片和反动式叶片；（2）按照截面积变化来分为等截面叶片和变截面叶片。
等截面叶片的截面积沿叶高是不变的，变截面叶片的截面积沿叶高按照一定的规律减小，即叶片绕各截面形心连续发生扭转，通常又称为扭曲叶片。
叶身是动叶片的主要部分，它构成汽流通道。
它的横截面形状称作叶型，叶型的周线称为型线。
图20 动叶片的组成a 冲动式叶片b 反动式叶片图21 冲动式叶片、反动式叶片示意图2、叶根将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，使其在经受汽流的推力和旋转离心力作用下，不致于从轮缘沟槽里拔出来。
它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定常用的叶根结构型式有：T 型、叉型和枞树型。
（1）T 型叶根结构简单、加工方便、工作可靠为短叶片普遍采用。
它的缺点是叶片的离心力对轮缘两侧截面产生弯矩，使轮缘有开的趋势。
故将叶根和轮缘上做成凸肩形。
叶根叶型叶顶T型和菌型叶根属于周向装配式叶根。
这类叶根的轮缘槽上开有一个或两个缺口，叶片就从这些缺口一片片依次装入轮缘槽中。
最后装在缺口处的叶片叫做封口叶片，研配装入后用两个铆钉固定在轮缘上。
周向装配式叶根的缺点是当个别叶片损坏时，不能单独拆换，而必须将部分或全部叶片拆下重装。
（a）等截面直叶片（b）变截面扭曲叶片1-叶顶2-叶型3-叶根图22 等截面直叶片、变截面扭曲叶片示意图（2）叉型叶根的叉尾直接插入轮缘槽，并用两排铆钉固定叉尾，叉尾数可根据叶片离心力大小选择。
叉型叶根强度高、适应性好。
检修时可以单独拆换个别叶片，所以被大功率汽轮机末几级广泛采用。
但装配时比较费工，且轮缘较厚，钻铆钉孔不便由于整锻转子和焊接转子的工作空间小，给钻铆钉孔带来了困难，所以这两种转子一般不用叉型叶根。
（3）枞树型叶根沿轴向直接装入轮缘相应的枞树槽中。
这种叶根承载能力强，叶根齿数可根据离心力大小决定，同时拆装容易，故被大功率的调节级和末几级采用。
但由于其加工面多，精度要求高，所以受到限制。
a-T型叶根b-外包T型叶根c-双T型叶根d-转入T型叶根的切口图23 T型叶根图24 叉形叶根图25 枞树型叶根3、叶顶汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。
长叶片在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。
（1）高、中压转子使用的短叶片，由围带连成叶片组，围带的作用：①减小叶片工作的弯应力；②增加叶片刚性，调整叶片的自振频率，避开共振；③使叶片顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部泄漏，减少叶顶漏汽，降低漏汽损失。
（2）低压转子使用的长叶片，由拉金连成叶片组，拉金的作用：增加叶片刚性；调整叶片的自振频率，避开共振，改善振动性能；但增加了蒸汽流动阻力，且会削弱叶片强度，所以在满足叶片振动和刚度要求下，尽量避免采用拉金。
拉金一般是以6～12mm的金属丝或金属管，穿在叶身的拉金孔中。
拉金与叶片之间可以是焊接的（焊接拉金），也可以是不焊接的（松拉金）。
在一级叶片中，一般有1~2圈拉金，最多不超过3圈拉金。
拉金处在汽流通道中间，将影响级汽流流动，同时，拉金孔削弱了叶片的强度，所以在满足振动和强度要求的情况下，有的长叶片可设计成自由叶片。
有的低压叶片，不用拉金，呈自由叶片。
一般，自由叶片和仅用拉金固定成组的叶片都将顶部削薄，可起到汽封齿的作用；且一旦发生动、静部分摩擦，可减轻事故程度，保护汽轮机。
图26 拉金与围带4、叶片结构（1）成组叶片（叶片组）：用围带、拉金连在一起的数个叶片（2）整圈连接叶片：用围带、拉金将全部叶片连结在一起（3）单个叶片(自由叶片)：不用围带、拉金连结的叶片附图：a-实心焊接拉金b-实心松装拉金c-空心松装拉金d-剖分松装拉金e-z装拉金图27 拉金的形式a-成组连接b-网状连接c-整圈连接d-z形连接图28 拉金的连接方式a、b -整体围带c-铆接围带d-弹性拱形围带图29 围带的形式3叶轮1、叶轮及其组成（1）概念：用来安装动叶片并将汽流对动叶栅的作用力所产生的扭矩传递给转子。
（2）位置：装于主轴或与主轴联成一体，装上动叶片后置于汽缸。
（3）结构组成：轮缘、轮面、轮毂（套装转子才有）。
套装转子上的叶轮有轮缘、轮面和轮毂三部分组成。
整锻转子和焊接转子上的叶轮只有轮缘和轮体两部分。
轮缘：轮缘上开有安装动叶片的叶根槽，大多数轮缘具有比轮体大的截面。
轮面：将轮缘和轮毂或主轴连成一体。
轮面上通常开有平衡孔（奇数、均匀分布）。
轮毂：将叶轮套在主轴上的配合部分，减小叶轮孔应力的加厚部分。
2、叶轮分类按叶轮断面的型线分类（1）等厚度叶轮：加工方便，轴向尺寸小，但强度低，通常用于叶轮直径较小的高压部分；（2）锥形叶轮：加工方便，强度高，得到广泛应用；（3）等强度叶轮：无中心孔，强度最高，但加工要求高，多用于轮盘式焊接转子。
1-轮缘2-轮体3-轮毂4-主轴5-平衡孔a、b、c -等厚度叶轮d-锥形叶轮e-等强度叶轮图30 叶轮结构示意图（左图）及叶轮分类（右图）4联轴器1、定义：联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。
又称靠背轮、对轮或联轴节。
在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
在汽轮机设备中，联轴器的作用是连接汽轮机各转子以及汽轮机转子与发电机转子，借以将蒸汽作用在汽轮机转子上的扭矩传递给发电机转子，使发电机转子旋转，从而产生电能。
2、联轴器的分类：刚性、半挠性和挠性联轴器。
（1）刚性联轴器优点：结构简单、连接刚性强、传递功率大，轴向尺寸短、工作可靠、不需要润滑、没有噪声，可传递轴向力和径向力，多段转子可只用一个联轴器，可在刚性联轴器处省去一个支持轴承。
缺点：对中要求严格，不能吸收振动。