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动叶栅和喷嘴叶栅流道形状相同
动叶栅本身形状基本对称
动叶栅与喷嘴叶栅不对称
蒸汽在动叶栅中不膨胀或只少量膨胀
蒸汽在动叶栅中继续大量膨胀
主要依靠蒸汽冲击力推动动叶栅旋转
依靠蒸汽冲击力和反作用力推动动叶栅旋转
关于冲动级与反动级叶栅结构区别见图2。
图2冲动级与反动级叶栅结构比较
二、汽轮机的结构
汽轮机包括主体、调节保安系统和辅助设备三大部分。
主体包括有静止部分：
汽缸、喷嘴、隔板、气封等；
转动部分包括：
轴、叶轮、叶片等；
支承部分包括：
径向轴承和止推轴承。
如图3所示
图3单缸冷凝汽轮机
（一）汽缸
汽缸是静止的密封容器。
在汽缸内安装着转子、隔板、隔板套以及其它零部件；
在汽缸外连接着进汽管、抽汽管、排汽管以及支座等。
为了安装、检修方便，绝大多数汽缸采用水平剖分形式。
汽缸包括进汽部分、排汽部分、高压缸部分、低压缸部分、法兰和连接螺栓以及汽缸的支承定位和热膨胀滑销系统。
汽轮机在负荷变化时，缸体温度也会变化，因而产生热膨胀和冷收缩现象，而且热膨胀和冷收缩幅度可由几毫米至十几毫米。
但与汽缸连接的台板温度变化小，为保证汽缸与转子的相对位置，在汽缸与台板间装有适当间隙的滑销系统（图4）,以保证机组既能自由膨胀，又能保证中心不变。
图4汽轮机滑销系统图
1—纵销；
2—猫爪立销；
4—横销；
3、5—立销
前轴承搁置于前轴承座架上，二者之间有纵销。
后缸搁置于两支座后架上，二者联接面上有水平滑销。
后汽缸垂直方向有一滑销于埋入基础中与后汽缸导板相配。
整个汽轮机依靠后座架上水平横销与后汽缸导板上的纵销相交组成“死点”固定不动，当热膨胀时汽缸推动前轴承座架上热膨胀螺栓向前滑动时，靠座架上的滑销保证中心。
依靠整个滑销系统，保证汽缸前后左右、上下均能膨胀而中心不变。
（二）隔板
隔板包括外缘、喷嘴和板体三部分。
为便于安装检修，隔板一般都是水平剖分式的，上隔板装在汽缸上盖内，下隔板装在下汽缸内。
为减少漏气，在隔板与轴之间装有气封。
隔板的结构一般是全周进汽，即喷嘴沿整个圆周布置。
对于中、小型机组的前几级隔板，为适当提高喷嘴的高度，常采用部分进汽，其进汽面积有时小于50％，此时一段隔板有喷嘴，另一段无喷嘴，即为实心。
第一级喷嘴常分成几段，每一调速汽门控制一段喷嘴，以调节蒸汽量。
最后几级隔板，因汽缸内工作蒸汽含水分较多，所以设有去湿装置，并开有疏水孔，以除去蒸汽中的水分，并使疏水畅通，防止发生水击，损坏叶片。
（三）汽封
采用梳齿式密封（见图5）。
当压力差较小时可用平齿。
每一级隔板轴孔都安装汽封片，以减少级间漏气，隔板汽封结构与轴端汽封相同，只是压差较小，所需汽封片数目较少而已。
此外有的汽轮机的叶片上也设有汽封装置。
图5疏齿式密封
1－轴套环；
2－轴封环；
3－轴；
4－弹簧片
图6汽轮机端部轴封系统
为了确保汽轮机的安全运行，合理的利用端部轴封漏气，提高汽轮机的经济性，汽轮机端部轴封都有一套专门的轴封管路系统。
（见图6）
（四）转子
汽轮机转子包括主轴、叶轮、叶片等部件。
汽轮机转子形式主要有：
套装式转子，套锻式转子，组合式转子，焊接式转子。
叶轮结构基本分为三个部分:
轮缘部分，轮毂部分和轮体部分。
叶片是由叶根、工作部分和顶部构成。
当叶片很长时，为增加叶片强度和减少振动，还装有拉筋。
叶片顶上装有围带，提高叶片强度，同时减少漏汽。
叶轮结构形式及叶片结构见图7、图8所示。
图7叶轮结构形式
a—等厚式；
b—锥式；
c—等强度式
图8叶片结构
1—叶根；
2—工作部分；
3—叶顶
（五）轴承
汽轮机除了有径向轴承外，还有推力轴承，大多采用滑动轴承。
汽轮机运行时，转子产生一个由高压端推向低压端的轴向推力，因此推力轴承通常设在前端，以承受轴向力，并对保持通流部分的轴向间隙起定位作用。
目前我国多采用径向推力联合轴承。
第二节汽轮机的分类和型号
一、汽轮机的分类
（一）按用途分
1．电站汽轮机，用于拖动发电机发电；
2．工业汽轮机，用于拖动机械设备，如离心式压缩机、泵等。
（二）按热力过程分
1．凝汽式：
汽轮机排出的蒸汽都进入凝汽器。
因凝汽器真空度高，蒸汽在汽轮机中充分膨胀作功。
冷凝水质好，可循环使用。
2．背压式：
汽轮机排出的蒸汽压力高于大气压力，可用作炼油装置的工艺用汽使用。
汽轮机的经济性差，但不需凝汽设备，在炼厂中小型汽轮机多用。
3．抽汽式：
在汽轮机工作过程中，从中抽出一定量一定压力的蒸汽供炼油装置工艺用汽。
其余蒸汽在汽轮机中作功，最后再进入凝汽器。
（三）按蒸汽参数来分
1．低压汽轮机：
新蒸汽压力为1.0～2.0Mpa，蒸汽温度为300～350℃。
2．中压汽轮机：
新蒸汽压力为2.0～4.0Mpa，蒸汽温度为361～450℃；
新蒸汽压力为4.1～8.0Mpa，蒸汽温度为451～480℃。
3．高压汽轮机：
新蒸汽压力为8.1～12.5Mpa，蒸汽温度为481～535℃；
新蒸汽压力为12.6～15.0Mpa，蒸汽温度为536～570℃。
（四）按转速分
1．低速汽轮机：
n﹤3000rpm
2．中速汽轮机：
n＝3000rpm
3．高速汽轮机：
n﹥3000rpm
二、汽轮机型号
我国生产的汽轮机所采用的系列标准及型号已统一。
汽轮机产品型号的表示方法是：
△XX－XX－X
设计序号
蒸汽参数
额定功率
热力特性或用途
表2国产汽轮机型式的代表号
代号
型式
N
凝汽式
CB
抽汽背压式
B
背压式
H
船用
C
一次调节抽汽式
Y
移动式
CC
两次调节抽汽式
示例：
N50－8.82：
50MW凝汽式汽轮机－蒸汽初压8.82Mpa。
CC12－3.43/0.98/0.118：
两次调节抽汽式汽轮机－蒸汽初压3.43Mpa/高压抽汽压力0.98Mpa/低压抽汽压力0.118Mpa。
B25－8.82/0.98：
背压式汽轮机、额定功率25MW,蒸汽初压8.82Mpa/背压0.98Mpa。
第三节汽轮机的装配和维修（汽轮机组找同心）
本节主要介绍汽轮机零部件装配中所要检查的方法及要求
一、转子
汽轮机转子是可能引起振动的主要部件，同时高速下零件之间的摩擦磨损，也都将在转子上显露出来，因此对转子本身必须有严格的要求。
（一）转子的精度要求
1．转子轴颈和止推盘
转子轴颈和止推盘的正常与否，直接关系着转子的定位精度，也直接影响着机器的振动要求。
轴颈的圆度和圆柱度误差，一般都要求控制在0.02mm范围以内。
轴颈的圆度误差最好能控制在0.01mm甚至不超过0.005mm。
当轴颈圆度和圆柱度误差不符合要求时，应重新研磨修复。
表3转子轴颈缺陷及修复方法
缺陷性质和程度
修理方法
滑痕、拉毛、或轻微腐蚀；
深度小于0.02mm左右的轴向沟痕
采用手工研磨方法消除；
粗糙度降低，有轻微周向滑痕
用金相纱布涂干净的汽轮机油，外表缠白布，拉动抛光
深度较大，采用研磨方法无法消除缺陷
车床加工后磨光，当轴颈减少在0.15～0.20mm时用车削或磨削去除缺陷，然后用金属涂镀等离子喷镀等方法修复
2．止推盘检修方法：
止推盘常见缺陷有止推面拉毛、腐蚀、偏磨、过盈消失、套装止推盘与轴的配合处损伤或腐蚀等，可根据缺陷情况更换并相应的将轴上的套装部位修复，保持要求的过盈量。
与转子一起整锻的止推盘，根据缺陷情况采取在磨床上适当磨光或手工研磨，消除缺陷。
（二）转子的弯曲
转子的弯曲值一般应不超过0.02～0.03mm，弯曲值过大时应采取校直方法予以校正。
检查转子弯曲方法如下：
沿轴向放几个百分表，并将转子圆周作若干等分。
盘动转子，分别记录各测点的百分表读数，然后将相对180度的读数差值除以2即得该断面、该方向的弯曲值。
以转子的轴心线为横坐标，把在各端面同一方向的弯曲值按轴向相应位置画在纵坐标上，连接各点，就可以得出一条曲线，那么该曲线上的最大值，就是转子在该方向上的最大弯曲值。
按同样的方法可画出其余各方向上的转子弯曲曲线图，并得出该方向上的最大弯曲值。
（实例见压缩机转子弯曲度的测量方法）。
（三）转子的裂纹和转子连接的可靠性
转子的裂纹：
当转子经过长期使用或经受剧烈振动、冲击负荷后，有可能产生裂纹。
转子存在裂纹后，不仅影响运行的安全性，而且因转子刚度的变化，振动将会增大。
转子裂纹的检查有三种方法：
着色法探伤、磁粉探伤法和超声波探伤。
转子连接的可靠性：
当转子上有螺钉或者销等连接件时，应确保连接的紧固和可靠性，一定要有防松保险装置，以免在运转中因振动而松动，甚至使零件飞落而引起事故。
防松装置还应考虑对平衡的影响，以及防松装置自身在运转中是否会松动而失效。
（四）转子的动平衡
工业汽轮机的转子经过若干时间运行后，由于通流部分结垢使转子平衡破坏；
多次启动、停机可能产生永久性弯曲；
平衡块被充蚀或脱落；
转子在加工时残余应力发生弯曲；
动静件摩擦引起局部过热产生弯曲；
过盈装配的叶轮过盈消失；
叶片损坏或围带损坏等原因，使平衡精度可能遭到破坏。
因此，转子应根据需要定期进行平衡检查。
在动平衡机上找动平衡其精度应达到出厂说明书的要求或有关技术要求。
（五）转子测量项目及要求
表4转子测量项目及要求
测量项目
方法
要求
轴颈扬度
用水平仪测量前后端轴颈扬度。
测量时，同一位置水平仪掉转180°
测量两次，两数代数和一半为该位置扬度方向为较大值方向。
观察相对变化趋势。
单缸汽轮机后轴颈为零或向后扬起不超过前轴颈向前扬起程度。
径向跳动
转子放在汽缸内或在机床测量。
按转子旋转方向盘动转子，取千分表摆动的最大值。
套锻转子：
轴颈﹤0.02mm，叶轮外缘﹤0.04mm，其余柱面外缘﹤0.03mm；
套装转子：
轴颈﹤0.02mm，叶轮外缘﹤0.05,轴封套﹤0.05mm，挡油环﹤0.05mm，联轴器﹤0.03mm。
转子最大弯曲
以转轴若干横截面的径向跳动值作图，求出近似的实际轴线，取其与理想轴线距离的最大值为弯曲值。
3000rpm以下﹤0.06mm
3000rpm﹤0.04mm
3000rpm以上﹤0.03mm
轴向偏摆
转子无轴向窜动时，轴向千分表在给定直径圆周内，转子旋转一周中，指示的最大值与最小值之差。
止推盘﹤0.02mm，联轴器﹤0.03mm，套锻叶轮﹤0.03mm，套装叶轮﹤0.10mm
轴颈圆度
轴颈圆柱度
测量时沿轴颈长度取三至五个横断面。
用千分尺测直径差，取差值最大的横断面的数值为圆度。
沿轴颈全长各纵断面检查，同一断面最大最小直径差为圆柱度。
圆度﹤0.02mm
圆柱度﹤0.02mm
止推盘不平度，表面和基准平尺，平面的最大间隙
基准平尺平面与止推盘贴合，测量三个等分部位
0.02mm塞尺不入
二、轴承：
汽轮机轴承大多采用滑动轴承，这种轴承与滚动轴承相比，其寿命长、噪声小，能适应较大的温度变化和高速运转等。
目前径向轴承形式有圆柱形、椭圆形和可倾瓦等。
推力轴承以扇形推力块居多。
（一）径向轴承
径向轴承、轴瓦与瓦盖间一般要求过盈安装，过盈量因轴瓦与瓦盖平均温度差和轴瓦直径不同而不同，一般圆筒形和椭圆形轴承瓦盖对轴瓦应有0.00～0.015mm过盈量；
瓦背为球面形轴承一般过盈为零或不大于0.03mm间隙，用无铅丝法测定。
表5常见径向轴承特点和使用情况
轴承型式
主要结够特点
使用情况
单油楔圆筒型
内孔为圆筒形，顶隙为侧隙的两倍，轴颈下有60～90°
接触角，顶隙一般为
，结构简单、高速稳定性差
多用于中、小汽轮机或减速齿轮机构，转速一般在4000r/min以下
多油楔椭圆型
内孔为椭圆形，顶隙为侧隙的1/2，接触角较圆筒形略小，顶隙一般为（1～1.5）D/1000；
油流量较大，温升较低，高速稳定性较好
各种中型轴承比压较高的汽轮机
多油楔固定瓦型
（1）不对称三油楔轴承角度为60°
，相对间隙（1～2）D/1000，高速稳定性较好，承载能力较大；
（2）四油楔轴承油楔角度为45°
，相对间隙（1.2～2）D/1000，结构简单、轴承温升低，抗振性较好，不易发生油膜振荡
（1）中型和大型发电汽轮机
（2）多用在高速工业汽轮机
多油楔可倾瓦型
由三个或多个可自由摆动的瓦块组成，常用的五瓦块轴承，瓦块沿圆周均布，外载变化时瓦块可在外壳支承面上自由摆动，形成最佳油楔位置；
高速稳定性最好、相对间隙可取：
n≦3000r/min，（1.5～2.2）D/1000；
n＝3000～10000r/min，（1.75～2.25）D/1000；
n﹥10000r/min，（2.0～2.5）D/1000。
大多数高速轻载工业汽轮机多采用此种轴承。
表6径向轴承常见缺陷及处理方法
常见缺陷
可能原因
处理方法
巴氏合金溶化或烧灼
润滑不良或断油，油质不好有强烈腐蚀性，轴承过热等
检查油质和油量，增大进油节流孔板直径
巴氏合金剥落
疲劳引起较多。
轴颈不规则，振动大，轴承间隙过大，巴氏合金厚度相差过大，巴氏合金层与瓦壳接结合不良等
修理轴颈，更换轴承
巴氏合金裂纹
巴氏合金温度因瞬间油量变化引起骤冷和骤热；
巴氏合金质量不佳，浇注时瓦体不干净，结合差及冷却速度过快等
重浇巴氏合金或更换轴承
巴氏合金表面电蚀
巴氏合金表面有灰色麻点及烧灼印痕或光泽消失等现象，轴电流密度超过0.2A/
时，电蚀情况将加重
转子接地，检查转子剩磁，消除轴电流；
轴瓦轻微点蚀可适当修刮，可倾瓦则更换瓦块
可倾瓦块背部与外壳线接触破坏
长期微动磨损，接触面宽达2.0mm及超过
更换瓦块
表7径向轴承间隙测量和调整
轴瓦型式
间隙部位
测量方法
调整方法
圆筒形和椭圆形轴瓦
两侧间隙
用塞尺在瓦口四角插入测量，深度约为轴颈的1/10～1/12。
（1）手工刮研；
（2）轴承中分面加垫车削后修刮
顶间隙
（1）压铅丝法测定，铅丝直径以压缩30％直径为宜；
（2）塞尺测定
（2）允许时可采用中分面加垫片调整
多油楔固定瓦和可倾瓦
各油楔顶部间隙、瓦块相对直径总间隙和安装位置顶部间隙
（1）压铅丝法，铅丝长度应超过一个油楔弧长，轴向不少于两根铅丝；
（2）抬轴法；
（3）假轴颈专用工具法
（1）多油楔固定式轴瓦原则上不能修复和调整，应更换新瓦；
（2）多油楔可倾瓦可更换瓦块，瓦块不能修刮。
各瓦块直径方向间隙差不应超过0.02mm
（二）止推轴承
工业汽轮机常用的止推轴承有整体摆动瓦块式（如图9所示）、综合摆动瓦块式和多层摆动瓦块（金斯伯雷）式（如图10所示）等几种。
图9整体摆动瓦块式止推轴承
图10多层摆动瓦块式止推轴承
表8止推轴承各部件检查
部件名称
检查内容和处理方法
瓦块巴氏合金
合金如有裂纹、腐蚀、磨损、剥落、脱层、气孔、脱夹渣、电腐蚀、麻点及烧灼等缺陷时应全部更换。
瓦块厚度
用千分尺或千分表检查应均匀，整圈各瓦块厚度差超过0.02mm时应更换
工作及非工作侧调整垫板及瓦壳体
瓦块与垫板的承力部位有明显压痕、腐蚀、垫板或瓦壳变形较大，接触不良，垫板厚度差超过0.02mm等应更换垫板或瓦壳
定位销钉
磨损、弯曲或松动时应更换
油封
油封间隙增大、磨损或合金损坏应更换
轴承外壳和轴承座轴向间隙
将轴承外壳装在轴承座中检查，如果轴向间隙超过0.05mm时，应调整外壳轴向定位环的厚度，但注意不可太紧。
通流部分轴向间隙测定和止推轴承的调整方法如下：
1．组装好各级下隔板和汽封，放下转子并将其推向止推轴承工作面，转子危急保安器向上方，用楔形塞尺在左右两侧测定各级喷嘴出口边缘至叶片进口边缘的轴向间隙；
然后将转子按工作方向旋转90°
，重复测定一次。
根据所测各级轴向间隙数值，按制造厂要求决定调整转子轴向位置的方向和大小，通流部分轴向间隙和测定部位，见图（11）所示。
图11通流部分间隙图
A—气流方向；
a隔板喷嘴出口和动叶入口围带轴向间隙；
b—喷嘴出口和叶片进汽边缘轴向间隙；
c—叶片出口
边缘和隔板轴向间隙；
d、e—叶轮前后最小轴向间隙
2．调整转子轴向位置时，有三种方法：
（1）改变转子（止推盘）在止推轴承内的位置；
（2）将止推瓦的调整垫片一侧增厚，另一侧减薄；
（3）改变止推轴承的轴向位置，将止推瓦壳轴向定位环一侧增厚，另一侧减薄。
3．检查或调整止推轴承间隙，用增厚或减薄非工作侧调整垫片的方法调整并达到技术要求，同时检查止推轴承接触情况。
先组装好上、下止推轴瓦和外壳，轴向推动并旋转转子，拆检巴氏合金面的接触情况。
对于瓦块微小的厚度差及其它原因引起的接触不良，应进行适当的修刮，巴氏合金与止推盘在轴承组合的情况下检查相互接触面积应在80％以上。
三、联轴器
汽轮机常采用的联轴器，有刚性联轴器、半挠性联轴器、挠性联轴器三类。
半挠性联轴器中，以弹性柱销联轴器和齿轮联轴器应用比较普遍、挠性联轴器主要以膜片方式联接。
无论哪一种联轴器，其内孔与轴的配合必须具有一定的过盈量，过盈量的大小一般为（0.8～1.5）‰的轴径。
对于圆柱形内孔，通常采用加热法使内孔胀大，然后套装在轴上，待冷却后即可获得所要求的过盈量。
对于圆锥形孔的联轴器，同样可用加热法使孔胀大，但套装时在锥形轴头上时多套进一段轴向尺寸E（如图12所示），以保证冷却收缩后获得所要求的过盈量。
E的数值可根据锥度和要求的过盈量来算得：
E＝
式中：
E—轴向套进尺寸，mm；
△d—要求的直径过盈量，mm；
C—锥度。
图12锥形孔联轴器的套装
联轴器采用锥形而配合时，必须保证内孔与轴的接触面积大于75％，这个要求通常是采取按轴配磨（或按孔配磨轴）、按轴修刮等措施来达到。
联轴器套装在轴上后，还应仔细检查联轴器外圆的径向跳动和端面圆跳动，其误差必须在要求的范围内（一般为不超过0.03mm），误差过大时应查明原因，必要时再拆下后重新套装。
有些联轴器采用锥形而配合时，还可以采用高压油泵在径向方向和轴向方向上分别给联轴器内孔（内孔前后有密封垫）和轴向端面施加一定压力，先将径向压力保持一定时间，使联轴器内孔膨胀，然后用轴向泵通过专用工具将联轴器压入到一定位置。
其次松开径向油泵，让联轴器恢复变形量一定时间，最后再松开轴向油泵。
锁紧联轴器背帽。
表9工业汽轮机常用联轴器的结构及特点
名称
特点
使用场合
刚性联轴器
结构简单，制造方便，对两轴同心度要求严格
用于转速低、热态中心变化不大的中、小型汽轮机
半波半挠性联轴器
可少许缓和两轴的相对角位移和扭矩的冲击
用于高速大型汽轮机
弹性联轴器
具有可以补偿轴向、径向、角位移的综合能力；
能吸收振动和冲击；
易于整体平衡；
磨损少；
重量轻。
四、机组找中心
汽轮机组找中心包括汽轮机本身部件找中心、双转子三轴承汽轮机找中心和汽轮机转子与被驱动机械找中心。
双转子三轴承汽轮机找中心本章不做介绍。
（一）汽轮机本体找中心
汽轮机转子与静止件之间保持准确的同心度是保证汽轮机安全、稳定、经济运行的基本条件之一。
工业汽轮机运行一段时间后，因轴瓦磨损基础下沉不均、汽缸变形，检修中更换备用轴瓦或转子等原因，转子相对汽缸中心将发生变化。
找中心工作分为两种方式：
一种是台板埋入基础的机组，经长期运行以基本稳定或无法调整时，检修中应以汽缸为准恢复转子相对汽缸的中心；
另一种是安装在轻型钢结构或挠性支承板上的中、小型工业汽轮机，有时因整个机组在以联轴器为准校正机组轴线中心时，要求汽轮机转子按机组轴线进行调整，转子调整后则汽轮机汽缸必须以转子为准调整它们之间的中心状态。
常用找中心方法及要求见表10。
表10常用找中心方法及要求
找中心方法
一般要求
用专用找正工具找汽缸和轴承座中心，适用于汽缸、轴承座分开的汽轮机，汽缸和轴承座调整到基本处于中心的状态，常用于以汽缸为准恢复转子相对汽缸中心的找正
调整时滑动面不应安装垫片，轴承座相对汽缸移动时，猫爪销、立销均应符合滑销系统的检修要求
用转子找汽缸和轴承中心，转子就位，测量转子与汽缸前、后汽封洼窝的中心，根据测定结果，调整轴承座或轴承位置；
同时测量和调整汽缸、轴承座的纵、横向水平，纵向水平应与转子前、后轴颈的扬度一致；
横向应水平或向左右均匀扬起；
检查各滑销系统间隙应正常，此方法常用于校正转子相对汽缸的中心，如转子中心已按联轴器校好中心，用此法校正汽缸，使之符合转子中心
转子与汽缸、轴承座各洼窝的中心偏差应在0.05～0.10mm之内，偏差的方向要考虑运行状态后中心变化的因素。
汽缸水平一般只做参考，如确有较大变形应研究处理；
前轴承座水平应与转子一致，误差不应超过0.10mm/m。
用假轴找转子和汽缸、轴承座中心。
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