汽轮机的分类、结构和运行方式

汽轮机的分类、结构和运行方式：

蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

　　汽轮机的种类很多，分类方式也各异，主要有按工作原理分类，按蒸汽参数分类，按排汽方式分类等。

　　①按工作原理分类：汽轮机可分为冲动式和反动式两大类。在冲动式汽轮机中，蒸汽主要在喷嘴叶栅中膨胀降压，增加流速，蒸汽热能被转换为动能。进入动叶栅改变流动方向，推动叶栅作周向运动，蒸汽的动能进一步转化为机械能。在反动式汽轮机中，蒸汽不但在静叶栅中膨胀，而且在动叶栅中同样膨胀加速，蒸汽不但给动叶片以推动力，而且在流出动叶片时给动叶片以反作用力。蒸汽在动叶片中焓降占一级总焓降的百分比称为级的反动度。反动式汽轮机反动度常取50％，以使动叶和静叶可取相同叶型，从而简化制造工艺。为防止叶片根部出现倒吸现象，减少流动损失，冲动级动叶片中也设计为具有一定焓降，其反动度视叶片长度而定，一般取5～30％。冲动级具有较大的热-功转换能力，并且变工况性能好，所以两类汽轮机都采用冲动级作为第一级（调节级）。中、小型汽轮机常采用复速级作为第一级，它是在一个叶轮上装有两列动叶，在两列动叶之间装有导向叶片。由喷嘴射出的高速汽流在第一列动叶内将一部分动能转变为机械功；经过导向叶片改变流动方向后，再进入第二列动叶片继续作功，因此复速级的焓降及作功能力比单列级大。

　　②按蒸汽参数分类:一般分为低压（1.3兆帕）、中压（6兆帕）、高压（～9兆帕）、超高压(～13.5兆帕)、亚临界（～16.5兆帕）或超临界(～24兆帕)汽轮机。由于高温金属材料性能的限制，目前汽轮机中使用的最高蒸汽温度在565 ℃左右。世界一些先进国家正在研究发展超超临界汽轮机,其蒸汽参数为：～35兆帕，～600℃。

　　③按排汽方式分类：汽轮机可分为凝汽式和背压式两类。凝汽式汽轮机的排汽在低于大气压的状态下进入凝汽器凝结成水。它具有较高的热能－电能转换率，广泛应用于大功率发电机组。在凝汽式汽轮机中，若在某一级后将部分蒸汽于该点压力下引出，并用作工业过程用汽或生活用汽，这类汽轮机称为抽汽式汽轮机。抽汽式汽轮机可以在不同压力点多次抽汽。这类机型广泛用于热电联产。背压式汽轮机的排汽压力高于大气压力,排汽可作为工业用汽源，一般功率较小。如用于驱动发电机，其发电量取决于工业用蒸汽的需要量。若背压式汽轮机的排汽用作其他中、低压汽轮机的汽源，则该汽轮机称为前置式汽轮机。 　　此外，汽轮机还可按汽流方向分为轴流式和辐流式，按结构分为单级和多级。以发电为主要目的的现代大功率汽轮机广泛采用轴流式、多级、高初参数、凝汽式(或抽汽式)机组。

　　汽轮机本体由汽缸和转子两大部件构成。大功率、高参数汽轮机通常由高压、中压（或高中压）及低压缸组成，超大功率汽轮机可以有两个或两个以上的中压缸和低压缸。每个缸体采取反向对称结构。高、中压缸体由铬钼钢铸造后加工而成，低压缸多用钢板焊制。大容量汽轮机高压缸多采用双层结构，在内、外缸间的夹层中通以适当参数的蒸汽，以减少汽缸厚度，降低起动热应力。

　　转子由主轴、叶轮和动叶组成。高、中压部分主轴和叶轮由铬钼钒高强度钢锻件车削而成；动叶由高铬不锈合金钢铣制成型并镶嵌组合在轮缘上。低压部分叶轮与轴采用红套组合成整体；动叶加工成型后铆接在轮缘上。静叶栅（喷嘴）装在隔板上。隔板制成两个半圆形，分别组装在上、下汽缸内，上、下缸的法兰对口后用螺栓紧固。