汽轮机的分类、结构和运行方式

　　为防止和减少高、中压汽缸内的高压蒸汽从汽缸与转轴的间隙向缸外漏泄，在间隙内有多组交替安装在汽缸或转轴上的密封圈，称为迷宫式汽封。

　　汽轮机除主轴承外，设有推力轴承，以承受转子轴向推力，并确定转子的轴向位置。为了平衡转子轴向推力，高、中压转子多采用汽流反向布置；低压缸多采用镜像布置。为了防止运行中发生共振，叶片的自振频率、转子的临界转速，以及基础的振动频率均应避开汽轮机的工作转速。

　　调速保安系统 　汽轮机的重要组成部分。其功能是：随负荷的变化，调节进入汽轮机的蒸汽流量，维持汽轮机转速在额定范围之内，满足负荷需要。汽轮机为了防止外界负荷发生大幅度变化时，汽轮机发生超速事故，一般汽轮机装设超速保护系统,当汽轮机转速超过一定限度时，保安器动作,将主汽门迅速关闭，切断汽轮机汽源，以确保安全。

　　蒸汽参数 　提高汽轮机的蒸汽初参数不但能提高装置的热循环效率，而且可以提高设备本身的效率。选择合理的蒸汽初参数不仅决定于装置的热效率，还要考虑随着蒸汽初参数的提高，对金属材料的品质和设备的制造技术水平、造价、金属消耗量以及发电成本和运行可靠性等因素的影响。中压（及以下）汽轮机的蒸汽初温一般为400～450℃,以便采用碳素钢;高压（及以上）汽轮机初温采用520～565℃,一般多取535℃，以便采用低合金元素的珠光体钢，避免采用高价的奥氏体钢。蒸汽初压的选择主要受到末级叶片容许最大湿度(12～14％)的限制。大容量热能动力装置由于采用蒸汽中间再热和给水回热，有利于初压的提高。大型汽轮机的蒸汽初压一般采用超高压和亚临界压力，个别的采用超临界压力。中国制造的汽轮机的功率及进汽参数已系列化（表1）。当蒸汽初参数不变时，降低汽轮机的背压可明显提高装置的热循环效率。但过低的背压会导致末级蒸汽湿度增加，降低了汽轮机的相对内效率，还会使汽轮机的末级排汽面积和凝汽器结构尺寸随之增大，循环冷却水泵的容量也得相应增加。事实上，一些大功率的汽轮机采用了较高的背压。

　　单机容量 　单机容量较大的汽轮机，每千瓦的设备投资较低。因装置热效率较高，发电成本也较低。但另一方面，在电力系统中如果较大容量的单机机组经常处于低负荷状态运行,装置的热效率会降低很多,因而很不经济。此时应将建设费用与运行费用等技术经济指标进行综合，以确定是否代之以若干台较小容量的机组。中国的《火力发电厂设计技术规程》中规定，在新建的发电厂中，最大机组的单机容量一般为电力系统总容量的8～10％。而在电力负荷增加迅速的电力系统中,也可选用单机容量更大的机组。

　　起动与停运 　采用高温、高压参数的汽轮机，在起动、停运的过程中由于温度的急剧变化，可能导致汽缸发生变形、裂纹。因此，必须制订合理的起动、停运操作程序,保证汽轮机各部位的温度梯度在安全值以内,同时也能有效缩短起停时间。一般规定，蒸汽与金属的温差应在－30～＋55℃范围内。金属温度的上升率应小于278℃/h（h为小时），下降率应小于42℃/h。

　　起动加热时汽缸的膨胀滞后于转子，起动速度过快会引起汽缸与转子的膨胀差过大,使轴向间隙消失,导致动、静部件发生摩擦。摩擦部位局部过热会产生残余应力，进而导致转子永久性弯曲变形。为了随时监视胀差，汽轮机装有相对胀差指示器。大功率汽轮机转子直径达600～700mm，转子表面与中心部位的温差会产生热应力。因起动与停机时的热应力正负符号相反而形成交变应力。在交变应力作用下将产生疲劳损伤及至裂纹，特别是在转子锻件存在固有缺陷的地方。如不能及时发现并采取预防措施，裂纹扩展会造成严重的转子断裂事故。因此，应定期对大型汽轮机的转子进行无损探伤。尤其对起停频繁的调峰机组，除在设计上和材料选用上需作特殊考虑外，还应加强预防性检查以保证安全。为消除因转子上下温度不均引起的转子热变形，汽轮机备有盘车装置。汽轮机在起停过程中都要盘车数小时以减小温度变化率。