一、基礎與機座

基礎是由鋼筋混凝土構成的整體結構。其型式根據機組的結構特點及大小而定。基礎主要承受著汽輪機、凝汽器、工作機（及冷卻器）等的重量，此外還承受著由于機組的轉動部分質量不平衡所引起的離心力。機座（臺板）是用來支承機組并使其牢固地固定在基礎上的部件。小型機組采用整塊式臺板，是用鑄鐵澆鑄的空心結構。臺板與基礎之間置有墊鐵，汽缸找平后，擰緊地腳螺栓，然后在空心臺板內灌入混凝土，使臺板牢固地固定在基礎上。連接臺板與基礎的地腳螺栓一般有雙頭螺栓和帶鉤式螺栓兩種型式。

二、汽缸

1．汽缸的作用及受力 

汽缸是汽輪機的外殼。其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開，形成封閉的汽室，保證蒸汽在汽輪機內完成其能量轉換過程。汽缸內部裝有噴咀室、噴咀、隔板套、隔板和汽封等零部件，汽缸外部裝有調節汽閥及進汽、排汽和回熱抽汽管路。

汽缸的受力情況比較復雜，而且隨著汽輪機的運行工況改變而變化，為了掌握正確地運行方式，保證機組的安全，必須了解汽缸在工作時的受力情況。汽缸在工作時承受的作用力主要有：

（1）汽缸內外的壓力差，使汽缸壁承受一定的作用力。

（2）隔板和噴咀作用在汽缸上的力，這是由隔板前后的壓力差及汽流流過噴咀時的反作用所引起的。

（3）汽缸本身和安裝在汽缸上零部件的重量。

（4）軸承座與汽缸鑄成一體或軸承座螺栓連接下汽缸的機組，汽缸還承受著轉子的重量及轉子轉動時產生的不平衡力。

（5）進排汽管道作用在汽缸上的力。

（6）汽輪機在運行中，汽缸各部分存在著溫度差引起的熱應力。因此，在考慮汽缸結構時，必須保證汽缸有足夠的強度和剛度，保證各部分受熱時自由膨脹，根據汽流壓力、溫度和容積的變化要求通流部分有比較大地流通特性；在滿足強度和剛度的情況下，盡量減薄汽缸和法蘭壁的厚度，力求汽缸形狀簡單、對稱。在汽輪機運行時，必須合理地控制汽缸的溫度變化速度，以避免汽缸產生過大的熱應力和熱變形及由此引起的汽缸結合面不嚴密或汽缸裂紋。

2．汽缸的結構 

根據機組的功率不同，汽輪機有單缸和多缸結構。我國生產的功率 10 萬千瓦以下的汽輪機多采用單缸結構。汽缸從高壓向低壓方向看，大體呈圓筒形或園錐形。為了便于加工、安裝及檢修，汽缸一般做成水平剖分式，即分為上、下汽缸，水平結合面通常用法蘭螺栓連接。

3．汽缸的支承及滑銷系統

1）氣缸是支撐在臺板上，臺板通過墊鐵用地腳螺栓固定在基礎上。汽缸的支承方式一般有兩種：一種是氣缸通過軸承座支撐;另一種是通過其外伸的撐腳直接放置在臺板上。

汽缸與軸承座的連接方式有：

（1）汽缸與軸承座作成一體。

（2）汽缸與軸承座采用半法蘭連接。

（3）汽缸與軸承座采用貓爪連接。這種方式能保證汽缸自由膨脹和不會使軸承座溫度升高過多，因此得到廣泛應用。

2）滑銷系統汽輪機在啟動、停機和運行中，汽缸溫度變化很大，隨著汽缸各部溫度的變化，各部件將產生膨脹和收縮。為了保證汽輪機自由地膨脹，并保持汽缸與轉子中心一致，均裝有滑銷系統。

根據滑銷的構造、安裝位置和作用不同可分為：

（1）縱銷：其作用是允許汽缸沿縱向中心線自由膨脹，限制汽缸向中心線的橫向移動。

（2）橫銷：其作用是允許汽缸在橫向能自由膨脹。一般裝在低壓缸排汽室的橫向中心線上。

（3）立銷：其作用是保證汽缸在垂直方向能自由膨脹，并與縱銷共同保持機組的縱向中心不變。

（4）貓爪橫銷：其作用是保證汽缸能橫向膨脹，同時隨著汽缸在軸向的膨脹和收縮，推動軸承座向前或向后移動，以保持轉子和汽缸的軸向相對位置。貓爪橫銷和立銷共同保持汽缸中心與軸承座中心的一致。

三、噴咀及隔板

1、噴咀組

汽輪機第一級的噴咀通常由若干個噴咀組成噴咀組固定在單獨設置的噴咀室上，第二級以后的各級噴咀裝在隔板上。第一級噴咀分成數目不同的弧段，直接受各調速汽門的控制，用它來調整汽輪機進汽量的多少，因此，第一級噴咀又稱調節級噴咀。

2、隔板

隔板是用來固定噴咀汽片，并將整個汽缸內間隔成若干個汽室，隔板在汽缸殼體內與汽缸殼體或內機殼組成氣道，即形成擴壓器、彎 道及回流器。隔板由隔板體、噴咀汽片和隔板外緣等部分組成。隔板通過外緣直接安裝在汽缸或隔板套內專門的凹槽中，為了檢修方便，隔板沿水平分剖為上、下兩半。

四、汽封

汽輪機通汽部分的動、靜機件之間，為了避免碰磨，必須留有一定的間隙。而間隙的存在又要導致漏汽，使汽輪機的效率降低。為解決這一矛盾，在汽輪機動、靜機件的有關部位設有密封裝置，通常稱為汽封。汽封的結構形式一般用迷宮汽封。? 宮汽封由若干個依次排列的環形密封齒組成，與軸形成一系列節流間隙和膨脹空腔，對通過的汽體產生節流效應而起密封作用。

五、軸承

1、分類

根據軸承中摩擦性質的不同，可把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類，每一類軸承按其所能承受的載荷方向的不同，又可分為支持軸承（承受徑向載荷）、止推軸承（承受軸向載荷）和支持止推軸承（同時承受徑向載荷和軸向載荷）等。滑動軸承按其摩擦狀態可分為非流體滑動軸承（干摩擦和半干摩擦）和流體潤滑軸承（流體摩擦），按照獲得流體摩擦狀態的方法不同，流體潤滑軸承又分為動壓軸承和靜壓軸承兩種。動壓軸承就是依靠本身軸頸（或止推盤）的回轉，把潤滑油帶人軸（或止推盤）與軸承之間，建立起油壓而把軸支撐起來（或承受轉子的軸向推力）的軸承。靜壓軸承就是用泵向軸與軸承之間輸入壓力油，把軸支撐起來的軸承。

對于工業透平機械（汽輪機、離心壓縮機），從承受載荷的角度來說，常用的是支持軸承和止推軸承兩類。支持軸承的作用是承受轉子重量和其他附加徑向力，保持轉子轉動中心與汽缸中心一致，并在一定的轉速下正常運行。止推軸承的作用是承受轉子的軸向力，限制轉于的軸向竄動，保持轉子在汽缸中的軸向位置。從軸承的工作原理角度來說，普遍采用動壓軸承。

汽輪機、離心壓縮機轉速很高，它們的支持軸承線速度一般在 50m/s 以上，止推軸承線速度一般在 80m/s 以上，均屬于高速滑動軸承，所以對軸承的要求是安全可靠、運行穩定、抗振性好、使用壽命長，尤其突出的是要求高度可靠。與其他軸承相比，動壓軸承能夠更好地滿足這些要求。

2、動壓軸承的工作原理

動壓軸承在運行過程中，軸承與軸頸之間會形成一層薄薄的油膜，這層油膜可以使軸浮起來。對于止推軸承，在止推軸承和瓦塊之間形成楔狀間隙，止推盤旋轉，由于潤滑油有一定的黏性，止推盤把油帶進這個間隙中，進油口大，出油口小，便在油楔中形成油模壓力，承受轉子的軸向推力。同樣，在徑向軸承運行過程中，由于軸頸不停地回轉，軸頸便把潤滑油帶人軸頸與軸承之間，從而形成了一層薄薄的油膜。由于軸頸與軸承中心并不同心，而是有一個偏心，這種楔形油膜可使沉重的軸浮起來。 概括來說，動壓軸承為了獲得液體潤滑，在結構上必須滿足有楔形間隙的要求，使進油口大與出油口小。軸承油膜的形成以及產生油膜壓力的大小受軸的轉速、潤滑油的黏度、軸承間隙和軸承承受的負荷等因素的影響。一般來說，軸的轉速越高，油的黏度越大，被帶進的油就越多，油膜壓力就越大．承受的載荷也就越大．但是，油的黏度過大，會使油分布不均勻，增加摩擦損失，不能保持良好的潤滑效果。軸承間隙過大，對油膜形成不利，并增加油的消耗量；軸承間隙過小，又會使油量不足，不能滿足軸冷卻的要求。一定的軸承結構，在一定的轉速下，只能承受相當的負荷，如果負荷過大，油膜形成會很困難，當超過軸承的承載能力時，軸瓦就會被燒壞。

3、常用的徑向軸承

在工業汽輪機上常用的徑向軸承有圓瓦軸承、橢圓瓦軸承、多油楔固定軸承和可傾瓦軸承，并且以可傾瓦軸承使用為至多。圓瓦軸承的優點是結構簡單，但高速穩定性差，只能用于中、小型和低速汽輪機中。橢圓瓦軸承同圓瓦軸承相比，其優點一是運行中形成上、下兩個油膜，垂直方向穩定性好，二是油量大，軸承散熱性好；缺點是功耗稍大，多應用于中型、軸承比壓較高的汽輪機。多油楔固定軸承的優點是軸承的各方向抗振性均好、軸承溫升低、不易發生油膜振蕩，多用于高速工業汽輪機。可傾瓦軸承與上述軸承相比，其優點是每一塊瓦均能自由擺動，在任何情況下都能形成佳油楔，高速穩定性好，不易發生油膜振蕩（旋轉的軸頸在滑動軸承中，帶動潤滑油高速流動，在一定條件下高速油流反過來激勵軸頸，產生一種強烈的自激振動現象）問題。多應用于高速輕載工業汽輪機。近年來在高速透平機械上主要采用了可傾瓦軸承。可傾瓦軸承主要由軸承殼、兩側油封和可以自由擺動的瓦塊構成。這種軸承由三個或更多個瓦塊所組成，一般是五塊瓦。軸瓦可以擺動。

圖3－1－19 所示是五塊瓦的可傾瓦軸承。

沿軸頸的周圍均勻分布五個瓦塊，各自可以繞自身的一個支點擺動。在軸頸的正下方有一個瓦塊，以便停機時支撐軸頸及冷態時用于找正。瓦塊與軸頸有正常軸承間隙量，一般取相對間隙的1．2220‰。每塊瓦的外徑都小于軸承殼體的內徑。瓦背圓弧與殼體孔是線接觸，它相當于一個支點。當機組轉速、負荷等運行條件變化時，瓦塊能在殼體的支撐面上自由地擺動，自動調節瓦塊位置，形成佳潤滑油楔。為了防止軸瓦隨軸頸沿圓周方向一起轉動，每個瓦塊上都用一個裝在殼體上并與軸瓦松配的銷釘或螺釘來定位，圖3－1－19 中的定位銷在瓦塊中間，也有不在中間的，進油道至定位銷的距離比出口邊至定位銷的距離大。為了防止軸瓦沿軸向和徑向竄動，把瓦塊裝在殼體內的T 形槽中。瓦塊澆注有巴氏合金，巴氏合金厚度為0．8～2．5mm。為了保證巴氏合金與瓦塊緊密貼合，在瓦塊上預制出溝槽。軸承殼體上下水平剖分，安裝在軸承座內，并用螺栓和定位銷釘 定位以保證對中，為了防止軸承殼體轉動，裝有一個徑向定位銷釘。一般情況下，軸承殼體外徑緊配在軸承座內。也可以把軸承的外殼做成凸球面，裝在軸承座的凹球面的支承上與其相吻合，從而軸孔殼體可以自動調位，以適應軸的彎曲和軸頸不對中時所產生的偏斜。軸承的進油口數各不一樣，有的軸承只有一個進油孔，有的軸承采用瓦塊與瓦塊間都有進油孔，但總是布置在不破壞油膜的地方。潤滑油沿軸向排出去。在軸承兩端的殼體上有一個凹槽相通的排油孔，潤滑油集中到凹槽中，經過排油孔流回油箱，也有的從上方排油孔排出。可傾瓦軸承與其他軸承相比，其特點是由多塊瓦組成，每一瓦塊可以擺動，因而使可傾瓦軸承在任何情況下有利于形成佳油膜，不易產生油膜振蕩。 

4、常用的止推軸承

在工業汽輪機上常用的止推軸承有米楔爾止推軸承和金斯伯雷止推軸承，這些軸承的共同特點是有多個活動的止推瓦塊，在瓦塊后有承力點，止推瓦塊可以繞支點擺動，以形成佳狀態的潤滑油膜。米楔爾止推軸承止推塊同基環直接接觸，是單層的；金斯伯雷止推軸承是止推塊下還有上、下水準塊，然后才是基環，是三層結構。

分別如圖3－l－20 和圖3－1－21 所示。

米楔爾止推軸承的優點是結構簡單，軸向尺寸小；缺點是當瓦塊厚度稍有差別或軸承基環同止推盤平行度有誤差時，每瓦塊間負荷不能調節，會造成部分瓦塊過載。米楔爾軸承主要包括軸向剖分的上下軸承殼體以及兩個瓦環。若干塊可傾瓦組成一個瓦環，瓦環直接通過止推軸承殼體和村環，將透平轉子的軸向推力傳給軸承殼體。可傾瓦塊與轉子止推盤接觸的一面材有巴氏合金，其厚度應小于汽輪機動、靜部分間的軸向間隙，目的是一旦巴氏合金熔化后，止推盤尚有鋼圈支撐著，短時間內不致引起汽輪機內動、靜部分碰傷，一般巴氏合金厚度為1～1．5mm。向旋轉方向傾斜，這樣，通過轉子止推盤和可傾瓦表面的相對運動，止推盤和可傾瓦之間便形成油楔。由于可傾瓦這種布置方式，可出現佳的潤滑間隙。通過安裝徑向圓銷防止了可傾瓦向切線方向移動。止推軸承包括兩個相同的、對稱安裝的可傾瓦環，分別承受兩個軸向方向的推力，一個作主推力軸承用，它應迎著轉子的軸向推力方向，一個作副推力軸承用，它承受由于啟動或甩負荷時可能出現的反向軸向推力。

金斯伯雷止推軸承的優點是瓦塊間載荷分布均勻，調節靈活，能自動補償轉子不對中、偏斜；缺點是結構復雜，需要軸向安裝尺寸較長。金斯伯雷止推軸承的結構中，止推瓦塊下墊有上水準塊，下水準塊和基環。它們之間用球面支點接觸，保證止推瓦塊，水準塊可以自由擺動，使載荷分布均勻 。

六、轉子

轉子的組成及作用：汽輪機中所有轉動部件的組合體稱作轉子。包括：主軸、軸封、平衡轂、轉轂、動葉片、止推盤、危急保安器、聯軸器總承、測量盤等。

1、轉子的結構

轉子的結構基本上有三種型：   

1）套裝轉子：

套裝轉子的結構如圖 6—4。這種轉子是將主軸及葉輪分別加工制造，然后將葉輪熱套（過盈配合）在主軸上。主軸加工成階梯形，中間直徑大、兩端直徑小，這樣不僅有利于減少轉子的撓度，而且便于葉輪的套裝和定位，套裝轉子的優點是葉輪和主軸可以單獨制造，故鍛件小，加工方便，節省材料，容易保證質量、轉子部分零件損壞后也容易拆換。其缺點是輪孔處應力較大，轉子的剛性較差，特別是在高溫下，金屬的里面蠕變容易使葉輪與主軸套裝產生松動現象。因此，它適用于工作溫度小于400℃轉速較低的中、低壓汽輪機。

圖 6－4  套裝轉子

1－油封   2－汽封環（平衡轂）  3－軸   4－葉片  5－葉輪

2）整鍛轉子

這種轉子的葉輪和主軸及其它主要零部件是用整體毛坯加工制成。主軸的中心通常鉆有中心孔。其作用是用來檢查整鍛轉子的質量，減輕轉子的重量。整鍛轉子的優點是：葉輪與主軸作成整體，因此不會產生松動，能適應高溫工作和快速啟動的要求；裝配零件少，結構緊湊，剛性較大。其缺點是：要求有生產大型鍛件的專用設備，工藝、質量檢驗比較復雜、轉子上零件損壞更換困難，甚至造成整個轉子報廢。汽輪機的高溫轉子均采用整鍛轉子。

3）組合轉子

組合轉子是在同一轉子上，高壓部分采用整鍛結構，中、低壓部分采用套裝結構，這種結構兼顧了整鍛轉子和套裝轉子的優點，因此，廣泛用于高、中等功率的汽輪機上。

2、葉輪結構

葉輪一般由輪緣、輪體和輪轂三部分組成。輪緣用來固定葉片，其結構根據葉片受力情況及葉根形狀確定，大多數輪緣具有比輪體大的截面。輪轂是將葉輪套在主軸上的配合部分，故只有套裝轉子才有，其結構取決于葉輪在主軸上的套裝方式。輪體是輪緣與輪轂連接的部分，其斷面根據受力情況確定。輪體斷面型線有等厚度葉輪、錐形葉輪、雙曲線葉輪等。為了減少葉輪前的壓力差，通常在葉輪的輪體上開有平衡孔。

七、葉片

1、葉片是汽輪機重要的零件之一

這是因為：

1）葉片的結構型線對汽輪機效率有直接影響；

2）葉片的工作?件 惡劣，受力情況復雜，故其事故較高、數量較大、加工量大。因此，要求葉片具有良好的流動特性，足夠的強度及滿意的轉動特性，合理的結構和良好的工藝性能。

2、葉片的類型與結構

葉片的類型很多，按工作原理可分為沖動式和反動式兩大類，按葉片的截面形狀還可分為等截面和變截面（扭曲）葉片，按制造工藝可分為銑制、軋制、模鍛等類型。葉片由葉型、葉根和葉頂三部分組成。

圖6—7 所示為軋制葉片和銑制葉片的結構。

（1）葉型部分 

葉型部分是工作部分，相鄰葉片的葉型部分組成蒸汽的流道。

（2）葉根部分

葉片通過葉根固定在葉輪上，葉根與葉輪的連接應該牢固可靠，而且應保證葉片在任何運行條件下不會松動。葉根有T 型、菌型、叉型、樅樹型等。

（3）葉頂部分 

汽輪機的葉頂部分通常裝有圍帶，它將若干個葉片聯成葉片組。

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