汽輪機(jī)也稱(chēng)蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)力裝置，高溫高壓蒸汽穿過(guò)固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)外作功。汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，也用于冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、艦船動(dòng)力裝置中。
汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)部件組成：
由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分兩個(gè)方面組成。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、動(dòng)葉片和聯(lián)軸器等。靜子包括進(jìn)汽部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。
1、汽缸
汽缸是汽輪機(jī)的外殼，其作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開(kāi)，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)部完成能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，汽缸內(nèi)安裝著噴嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外連接著進(jìn)汽、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(jié)構(gòu)，低壓段可根據(jù)容量和結(jié)構(gòu)要求，采用鑄造結(jié)構(gòu)或由簡(jiǎn)單鑄件、型鋼及鋼板焊接的焊接結(jié)構(gòu)。
高壓缸有單層缸和雙層缸兩種形式。單層缸多用于中低參數(shù)的汽輪機(jī)。雙層缸適用于參數(shù)相對(duì)較高的汽輪機(jī)。分為高壓內(nèi)缸和高壓外缸。高壓內(nèi)缸由水平中分面分開(kāi)，形成上、下缸，內(nèi)缸支承在外缸的水平中分面上。高壓外缸由前后共四個(gè)貓爪支撐在前軸承箱上。貓爪由下缸一起鑄出，位于下缸的上部，這樣使支承點(diǎn)保持在水平中心線上。
中壓缸由中壓內(nèi)缸和中壓外缸組成。中壓內(nèi)缸在水平中分面上分開(kāi)，形成上下汽缸，內(nèi)缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出來(lái)的一外凸臺(tái)和在內(nèi)缸上的一個(gè)環(huán)形槽相互配合，保持內(nèi)缸在軸向的位置。中壓外缸由水平中分面分開(kāi)，形成上下汽缸。中壓外缸也以前后兩對(duì)貓爪分別支撐在中軸承箱和1號(hào)低壓缸的前軸承箱上。
低壓缸為反向分流式，每個(gè)低壓缸由一個(gè)外缸和兩個(gè)內(nèi)缸組成，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為三個(gè)部分，但在安裝時(shí)，上缸垂直結(jié)合面已用螺栓連成一體，因此汽缸上半可作為一個(gè)零件起吊。低壓外缸由裙式臺(tái)板支承，此臺(tái)板與汽缸下半制成一體，并沿汽缸下半向兩端延伸。低壓內(nèi)缸支承在外缸上。每塊裙式臺(tái)板分別安裝在被灌漿固定在基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)臺(tái)板上。低壓缸的位置由裙式臺(tái)板和基礎(chǔ)臺(tái)板之間的滑銷(xiāo)固定。
2、轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子是由合金鋼鍛件整體加工出來(lái)的。在高壓轉(zhuǎn)子調(diào)速器端用剛性聯(lián)軸器與一根長(zhǎng)軸連接，此節(jié)上軸上裝有主油泵和超速跳閘機(jī)構(gòu)。
所有轉(zhuǎn)子都被精加工，并且在裝配上所有的葉片后，進(jìn)行全速轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)和精確動(dòng)平衡。
套裝轉(zhuǎn)子：葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件都是分別加工后，熱套在階梯型主軸上的。各部件與主軸之間采用過(guò)盈配合，以防止葉輪等因離心力及溫差作用引起松動(dòng)，并用鍵傳遞力矩。中低壓汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和高壓汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子常采用套裝結(jié)構(gòu)。套裝轉(zhuǎn)子在高溫下，葉輪與主軸易發(fā)生松動(dòng)。所以不宜作為高溫汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子。
整鍛轉(zhuǎn)子：葉輪、軸封套、聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件削而成，無(wú)熱套部分，這解決了高溫下葉輪與軸連接容易松動(dòng)的問(wèn)題。這種轉(zhuǎn)子常用于大型汽輪機(jī)的高、中壓轉(zhuǎn)子。結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)啟動(dòng)和變工況適應(yīng)性強(qiáng)，宜于高溫下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子剛性好，但是鍛件大，加工工藝要求高，加工周期長(zhǎng)，大鍛件質(zhì)量難以保證。
焊接轉(zhuǎn)子：汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，承受的離心力大，采用套裝轉(zhuǎn)子時(shí)葉輪內(nèi)孔在運(yùn)行時(shí)將發(fā)生較大的彈性形變，因而需要設(shè)計(jì)較大的裝配過(guò)盈量，但這會(huì)引起很大的裝配應(yīng)力，若采用整鍛轉(zhuǎn)子，質(zhì)量難以保證，所以采用分段鍛造、焊接組合的焊接轉(zhuǎn)子。它主要由若干個(gè)葉輪與端軸拼合焊接而成。焊接轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕，鍛件小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高，與尺寸相同、有中心孔的整鍛轉(zhuǎn)子相比，焊接轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高、剛性好，質(zhì)量輕，但對(duì)焊接性能要求高，這種轉(zhuǎn)子的應(yīng)用受焊接工藝及檢驗(yàn)方法和材料種類(lèi)的限制。
組合轉(zhuǎn)子：由整鍛結(jié)構(gòu)套裝結(jié)構(gòu)組合而成，兼有兩種轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)。
3、聯(lián)軸器
聯(lián)軸器用來(lái)連接汽輪機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并將汽輪機(jī)的扭矩傳給發(fā)電機(jī)。現(xiàn)代汽輪機(jī)常用的聯(lián)軸器常用三種形式：剛性聯(lián)軸器，半撓性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。
剛性聯(lián)軸器：
這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸��；工作不需要潤(rùn)滑，沒(méi)有噪聲；但是傳遞振動(dòng)和軸向位移，對(duì)中性要求高。
半撓性聯(lián)軸器
右側(cè)聯(lián)軸器與主軸鍛成一體，而左側(cè)聯(lián)軸器用熱套加雙鍵套裝在相對(duì)的軸端上。兩對(duì)輪之間用波形半撓性套筒連接起來(lái)，并以配合兩螺栓堅(jiān)固。波形套筒在扭轉(zhuǎn)方向是剛性的，在變曲方向剛是撓性的。這種聯(lián)軸器主要用于汽輪機(jī)－發(fā)電機(jī)之間，補(bǔ)償軸承之間抽真空、溫差、充氫引起的標(biāo)高差，可減少振動(dòng)的相互干擾，對(duì)中要求低，常用于中等容量機(jī)組。
撓性聯(lián)軸器
撓性聯(lián)軸器通常有兩種形式，齒輪式和蛇形彈簧式。這種聯(lián)軸器，可以減弱或消除振動(dòng)的傳遞。對(duì)中性要求不高，但是運(yùn)行過(guò)程中需要潤(rùn)滑，并且制作復(fù)雜，成本較高。
4、靜葉片
隔板用于固定靜葉片，并將汽缸分成若干個(gè)汽室。
5、動(dòng)葉片
動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪或轉(zhuǎn)鼓上，接受?chē)娮烊~柵射出的高速氣流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
葉片一般由葉型、葉根和葉頂三個(gè)部分組成。
葉型是葉片的工作部分，相鄰葉片的葉型部分之間構(gòu)成汽流通道，蒸汽流過(guò)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。按葉型部分橫截面的變化規(guī)律，葉片可以分為等截面直葉片、變截面直葉片、扭葉片、彎扭葉片。
等截面直葉片：斷面型線和面積沿葉高是相同的，加工方便，制造成本較低，有利于在部分級(jí)實(shí)現(xiàn)葉型通用等優(yōu)點(diǎn)。但是氣動(dòng)性能差，主要用于短葉片。
彎扭葉片：截面型心的連線連續(xù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，可很好地減小長(zhǎng)葉片的葉型損失，具有良好的波動(dòng)特性及強(qiáng)度，但制造工藝復(fù)雜，主要用于長(zhǎng)葉片。
葉根是將葉片固定在葉輪或轉(zhuǎn)鼓上的連接部分。它應(yīng)保證在任何運(yùn)行條件下的連接牢固，同時(shí)力求制造簡(jiǎn)單、裝配方便。
T形葉根：加工裝配方便，多用于中長(zhǎng)葉片。
菌形葉根：強(qiáng)度高，在大型機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。
叉形葉根：加工簡(jiǎn)單，裝配方便，強(qiáng)度高，適應(yīng)性好。
樅樹(shù)型葉根：葉根承載能力大，強(qiáng)度適應(yīng)性好，拆裝方便，但加工復(fù)雜，精度要求高，主要用于載荷較大的葉片。
汽輪機(jī)的短葉片和中長(zhǎng)葉片通常在葉頂用圍帶連在一起，構(gòu)成葉片組。長(zhǎng)葉片剛在葉身中部用拉筋連接成組，或者成自由葉片。
圍帶的作用：增加葉片剛性，改變?nèi)~片的自振頻率，以避開(kāi)共振，從而提高了葉片的振動(dòng)安全性；減小汽流產(chǎn)生的彎應(yīng)力；可使葉片構(gòu)成封閉通道，并可裝置圍帶汽封，減小葉片頂部的漏氣損失。
拉筋：拉筋的作用是增加葉片的剛性，以改善其振動(dòng)特性。但是拉筋增加了蒸汽流動(dòng)損失，同時(shí)拉筋還會(huì)削弱葉片的強(qiáng)度，因此在滿(mǎn)足了葉片振動(dòng)要求的情況下，應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長(zhǎng)葉片就設(shè)計(jì)成自由葉片。
6、汽封
轉(zhuǎn)子和靜體之間的間隙會(huì)導(dǎo)致漏汽，這不僅會(huì)降低機(jī)組效率，還會(huì)影響機(jī)組安全運(yùn)行。為了防止蒸汽泄漏和空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱(chēng)為汽封。
汽封按安裝位置的不同，分為通流部分汽封、隔板汽封、軸端汽封。
7、軸承
軸承是汽輪機(jī)一個(gè)重要的組成部分，分為徑向支撐軸承和推力軸承兩種類(lèi)型，它們用來(lái)承受轉(zhuǎn)子的全部重力并且確定轉(zhuǎn)子在汽缸中的正確位置。
1、多油楔軸承（三油楔、四油楔）：輕載、耗功大，高速小機(jī)。
2、圓軸承：可承重載，瓦溫高。
3、橢圓軸承：可承重載。
4、可傾瓦軸承：2、4、5、6瓦塊軸承，穩(wěn)定性好，承載范圍大，耗油量較大。
5、推力軸承：1）固定瓦塊式：承載能力小，用于小機(jī)組。2）可傾瓦塊式：①密切爾式：瓦塊背面線接觸；②金斯伯里式：瓦塊背面點(diǎn)接觸。