第一章 汽轮机级的工作原理
第一章汽轮机级的工作原理
第一节概述
汽轮机是将蒸汽工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。喷管叶栅将蒸汽的热能转变成动能，动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能。
一、蒸汽的冲动原理和反动原理
高速汽流通过动叶栅时，发生动量变化对动叶栅产生冲力，使动叶栅转动做功而获得机械能。由动量定理可知，机械能的大小决定于工作蒸汽的质量流量和速度变化量，质量流量越大，速度变化越大，作用力也越大。图1—1所示为无膨胀的动叶通道，汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这时蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。
蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力，此力类似于火箭发射时，高速气体从火箭尾部流出，给火箭一个与流动方向相反的反作用力，这个作用力叫做反动力。依靠反动力做功的级叫做反动级，如图1—2所示。
现代汽轮机级中，冲动力和反动力通常是同时作用的，在这两个力的台力作用下，使动叶栅旋转而产生机械功。这两个力的作用效果是不同的，冲动力的做功能力较大，而反动力的流动效率较高，这一点会在以后的讨论中说明。
二、级的反动度
为了说明汽轮机级中反动力所占的比例，即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小，常用级的反动度Ω表示，它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焙降厶Ab和整个级的滞止理想比焰降△ht。之比，即
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截面上喷管和动叶中的理想比焙降所确定。平均直径是动叶项部和根部处叶
轮直径的平均值。
图1—3是级中蒸汽膨胀在焓熵图上的热力过程线。o点是级前的蒸汽状态点，o*点是蒸汽等熵滞止到初速等于零的状态点，Pl、F2分别为喷管出口压力和动叶出口压力。蒸汽从滞止状态o·点在级内等熵膨胀到P，时的比焙降厶AI。为级的滞止理想比焙降△hn为蒸汽在喷管中的滞止理想比焙降，厶A，为蒸汽在动叶中的理想比焙降。
实际上蒸汽参数沿叶高是变化的，在动叶不同直径截面上的理想比焓降是不同的，因此，反动度沿动叶高度亦不相同。对于较短的直叶片级，由于蒸汽参数沿叶高差别不大，所以通常不计反动度沿叶高的变化，均用平均反动度表示级的反动度。对于长叶片级，在计算不同截面时，须用相应截面的反动度。
三、汽轮机级的类型
根据蒸汽在汽轮机级的通流部分中的流动方向，汽轮机级可分为轴流式与辐流式两种。目前电站用汽轮机绝大多数采用轴流式级。轴流式级通常有下列几种分类方法。
(一)冲动级和反动级
冲动级有三种不同的形式
1．纯冲动级
反动度Ωm=o的级称为纯冲动级，它的特点是蒸汽只在喷管叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。其动叶片的形式为对称叶片。因此动叶栅进出口压力相等，即p1=p2、△hb=o、△ht*=△hn*。纯冲动级做功能力大，流动效率较低，现代汽轮机中均不采用。
2．带反动度的冲动级
为了提高汽轮机级的效率，冲动级应具有一定的反动度(Ωm=0．05—0．20)，这时蒸汽的膨胀大部分在喷管叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中继续膨胀。因此P1>p2、△hn>△Abo由流体力学知识可知，加速汽流可改善汽流的流动状况，故冲动级具有做功能力大和效率较高的特点，得到了广泛的应用。
3．复速级(双列速度级)
复速级通常是一级内要求承担很大比焓降时才采用。它由喷管叶栅、装于同一叶轮上的两列动叶栅和两列动叶之间固定不动的导向叶栅组成，故又称双列速度级。第Ⅱ列动叶栅是为了将第1列动叶栅的余速动能进一步转换成机械能，导向叶栅的作用是改变汽流方向，使之与第Ⅱ列动叶栅进汽方向相符。
复速级的做功能力比单列冲动级要大，但流动效率较低，为了改善复速级的效率，也采
第二章多级汽轮机
第一节多级汽轮机的特点与损失
随着社会经济对电力需求的日益增长，对汽轮机的要求也越来越高，不仪要求汽轮机有更大的单机功率，而且要有更高的效率。为提高汽轮机的效率，除应努力减小汽轮机内的各种损失外，还应努力提高蒸汽的初参数和降低背压，以提高循环热效率；为提高汽轮机的单机功率，除应增大进入汽轮机的蒸汽量之外，还应增大蒸汽在汽轮机内的比焙降。可以看出，这两方面都要求蒸汽在汽轮机中应具有较大的比焓降。
如果仍然制成单级汽轮机，那么比焓降增大后，喷管出口汽流速度必将增大。为使汽轮机级在最佳速比附近工作，以获得较高的级效率，圆周速度和级的直径也必须相应增大。但是级的直径和圆周速度的增大是有限度的，它受到叶轮和叶片材料强度的限制，因为级的直径和圆周速度增大后，转动着的叶轮和叶片的离心力将增大，因此，为保证汽轮机有较高的效率和较大的单机功率，就必须把汽轮机设计成多级汽轮机，使很大的蒸汽比焓降由多级汽轮机的各级分别利用，即逐级有效利用，每个级只承担部分比焓降，这样，各级均可在最佳速比附近工作，各级的汽流速度c1和w2都较小，口-在最佳速比附近工作时圆周速度和级的直径也都较小，从而使叶轮和叶片在其离心力小于捌料强度所允许的离心力的情况下工作。
一、多级汽轮机的工作过程
多级汽轮机是由按工作压力高低顺序排列的若干级组成的，常见的多级汽轮机有两种：一种是多级冲动式汽轮机，另一种是多级反动式汽轮机。
图2—1是一台国产三缸三排汽的200MW凝汽式多级汽轮机的纵剖面图(见全文水插页)。该机组高压缸内有12级(由单列冲动级作为凋节级，另有11个压力级)；中压缸的中压部分有10级，低压部分有5级；低压缸内对称布置着10级。全机共有27个热力级，37个结构级。新蒸汽先经过高压外缸进入高压内缸的喷管室，然后逐级作功，第12级后的蒸汽从高压缸排出又回到锅炉再热。再热后的蒸汽在中压缸的中压部分逐级作功后，有1／3的流量在中压缸的低压部分继续作功，另外的2／3通过导汽管进入低压缸。蒸汽在低压缸内分流作功后排人凝汽器，此机组有三个排汽门分别将作完功的乏汽排人凝汽器中。
图2-2是国产双缸双排汽的300MW凝汽式汽轮机纵剖面图(见全文末插页)。全机有两个汽缸：高中压部分采用高中压合缸反流结构，对头布置，为双层缸；低压缸为分流结构，进汽部分为三层，通流部分为双层缸。高压缸内有一级冲动级(调节级)和12级反动式压力级，中压缸内有9列反动式压力级，低压缸内分流布置着14列反动式压力级。全机共有29个热力级，36个结构级。新蒸汽从汽乾机下部由主蒸汽管道进入2个高压主汽调节联合阀，山6个调节汽阀经导汽管按一定的顺序从高压外缸的上半和下半分别进入高压缸的6个喷管室，通过各自的喷管组流向顺布置的调节级，然后返流经过高压通流部分反向布
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置的12级反动级，经由高中压外缸下半排出后进人再热器。经过再热的蒸汽从汽轮机前部
由再热主汽管进入2个中压再热调节联合阀，再经过2根中压导汽管将蒸汽从下部导人高中
压外缸的中压内缸，冉经过中压通流部分后，经过一根连通管进入低压缸，蒸汽从中央流
人，再从2个排汽口排入凝汽器。
蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功过程与在级中的作功过程一样，可以用h-s图上的热力过程线表示，如图2—3所示。0，点是第一级喷管前的蒸汽状态点，根据第一级的各项级内损失，可定出第一级的排汽状态点2点，将o’点与2点之间用一条光滑曲线连起，则得出了第一级的热力过程线。而第一级的排汽状态点又是第二级的进汽状态点，同样可绘出第二级的热力过程线；以此类推，可绘出以后各级的热力过程线。把各级的热力过程线顺次连接起来就是整个汽轮机的热力过程线。图中户。为汽轮机的排汽压力，也称为汽轮机的背压，△Ht为汽轮机的理想比焓降，△Hi为汽轮机的有效比焙降，从图中可看出，汽轮机的有效比焓降△Hi等于各级有效比焓降△hi之和，即△Hi=Σ△hi.整个汽轮机的内功率等于各级内功率之和。
二、多级汽轮机的优点
多级汽轮机由于具有效串高、功率大、投资小等突出优点，无论是在发电、供热、或是驱动等各种用途中均得到了广泛应用。
多级汽轮机有下列优点：
(一)多级汽轮机的效率大大提高
1．多级汽乾机的循环热效率大大提高
与单级汽轮机相比，多级汽轮机的比焓降增大很多，因而多级汽轮机的进汽参数可大大提高，排汽压力也可显著降低；同时，由于是多级，还可采用回热循环和中间再热循环，这些都使多级汽轮机的循环热效率大大提高；
2．多级汽轮机的相对内效率明显提高
(1)在全机总比焓降一定时，每个级的比焓降较小，每级都可在材料强度允许的条件下，设计在最佳速比附近工作，使级的相对内效率较高；
(2)除级后有抽汽口，或进汽度改变较大等特殊情况外，多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下一级所利用，提高了级的相对内效率；
(3)多级汽轮机的大多数级可在不超临界的条件下工作，使喷管和动叶在工况变动条件下仍保持一定的效率。同时，由于各级的比焙降较小，速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小，根据连续性方程町知，在容积流量相同的条件下，使得喷管和动叶的出口高度增大，叶高损失减小，或使得部分进汽度增大，部分进汽损失减小，这都有利于级效率的提高；
(4)由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级利用，使全
第三章汽轮机的变工况
汽轮机的设计工况是指在一定的热力参数、转速和功率等设计条件下的运行工况。在此工况下运行，汽轮机具有最高的效率，故又称经济工况。汽轮机的额定功率等于或大于经济功率。偏离设计工况的运行工况称为变动工况，它包括汽轮机负荷的变动、蒸汽参数的变化、汽轮机转速的变化、汽轮机的启动和停机以及汽轮机甩负荷等运行工况。
研究变工况的目的在于分析汽轮机在不同工况下的效率，各项热经济指标以及主要零部件的受力情况，以保证汽轮机在这些工况下安全、经济运行。因此，研究汽轮机变工况是极其重要的。
影响变工况的因素很多，且这些因素又相互制约，本章主要讨论电站汽轮机变工况的最基本的规律——负荷变化与蒸汽参数变化的关系以及不同调节方式下汽轮机运行的经济性。
第一节喷管的变工况
同研究设计工况下的特性一样，对汽轮机变工况特性的讨论也从喷管和动叶开始。喷管和动叶虽然作用不同，但是如果用相对运动对动叶进行分析，则喷管的变工况特性完全适用于动叶。研究喷管变工况，主要是分析喷管前后压力与流量之间的变化关系。喷管的这种关系是以后研究汽轮机级和整个汽轮机变工况特性的基础。电站汽轮机级中通常不采用缩放喷管，故这里只对渐缩喷管进行讨论。
一、渐缩喷管压力与流量的关系
根据一元定常流动的假设，这里对喷管进出口截面的参数进行讨论，且各项蒸汽参数在各自的流动截面上都是相同的，都可以用流道中心线各
点参数来代表喷管内各截面的参数，如图3—1所示。
(一)喷管初压p*O不变而背压p1变化时
本书第一章指出，对渐缩喷管，当其初参数p*o、p*o及出口面积A。不变时，通过喷管的蒸汽流量c与喷管前、后压力的关系可用图3—1曲线表示。当喷管初压p*o不变而背压pI变化时的流量可按图中删曲线讨论。
第四章汽轮机的调节
第一节汽轮机调节的任务与组成
一、汽轮机调节的任务
由于电能不易大量储存，而电力用户的耗电量又不断地在变化，因此，汽轮机都装有调节系统，随时调节机组的功率，使之与用户的需要相适应。所以调节系统的任务之一就是要保证汽轮发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力。
电力生产除了要保证一定的数量外，还需保证一定的质量。供电质量标准主要有两个：一是频率；二是电压。由同步发电机的运行特性可知：发电机的端电压取决于无功功率，而无功功率决定干发电机的励磁；电网的频率(或周波)决定于有功功率，即决定于原动机的驱动功率。因此，电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率调节归汽轮机的功率控制系统。这样，机组并网运行时，根据转速偏差改变调节汽阀的开度，凋节汽轮机的进汽量及比焙降，改变发电机的有功功率，满足外界电负荷的变化。由于汽轮机调节系统是以机组转速为调节对象的，故习惯上将汽轮机调节系统称为调速系统。由此可知，调节系统的另一任务是调整汽轮机的转速，使它维持在规定的范围内。
二、汽轮发电机组的自调节特性
对汽轮发电机组而言，汽轮机工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽作用在转子上的主力矩MI、发电机的电磁阻力矩肘Me、摩擦力矩Mf。相对于射Mt和Me而言，Mf很小，可以忽略不计。所以转子的运动方程可以写为式中△H1——汽轮机的理想比焓降，kj／kg；二、汽轮发电机组的自调节特性对汽轮发电机组而言，汽轮机工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽作用在转子上的主力矩MI、发电机的电磁阻力矩肘Me、摩擦力矩Mf。相对于射Mt和Me而言，Mf很小，可以忽略不计。所以转子的运动方程可以写为式中△H1——汽轮机的理想比焓降，kj／kg；
ni——汽轮机的内效率；
G—汽轮机的进汽量，kg/s
由式(4—2)可知，在汽轮机功率一定时，转子上的蒸汽主力矩Mt与转速n成反比，如图4—1所示。转速升高主力矩减小。改变汽轮机的进汽量，就能改变汽轮机的功率和Mt—n特性。
发电机的输出特性，即电磁阻力矩与转速n的关系，主要取决于外界负载的特性。例如，当外界负载为风机或者水泵时，阻力矩比例于转速的平方；若外界负载为机床、磨煤机等，阻力矩与转速成正比；若外界负载为照明、电热设备等，则与转速无关。电网中上述各类负载都存在且用电比例随时而变。但一般说来，当外界负荷一定时，阻力矩随转速的增加而迅速增加，且负荷越大，曲线越陡，如图4—1中的M 在额定参数下，汽轮发电机组的工作点稳定于图4—1中汽轮机流量为C的特性线与发电机负荷为
户．的特性线的交点o。当外界负荷减小为Pel时，这一刻的阻力矩将减小为胛c=Mb,，此时若不调整汽轮机进汽量，则主力矩Mt=MB仍为原值。故材I，材t，转速将升高。由于发电机阻力矩随着转速的增大而增大，而汽轮机的主力矩随转速的升高而变小，当转速升至nb时，Mt=MB，两者又重新平衡，汽轮发电机组稳定工作于^点。由此可见，当外界负荷改变时，即使不调节汽轮机功率，理论上它也可以从一个稳定工况过渡到另一稳定工况。这种特性称为汽轮发电机组的自调节特性或自平衡特性。
由图4—1可以看出，当外界负荷变动时，若仅依靠自调节特性，汽轮发电机组的转速变化将会很大。例如负荷变动10％时，转速的变动将达20％-30％后才能重新平衡。这不仅不能满足电力用户的需要，对汽轮发电机组的安全运行也是不利的。因此，必须依靠汽轮机调节系统，当外界负荷改变时，能自动调节进汽量，使主力矩随之改变。例如对前面所讲的图4—1中的情况，可在外界负荷降低后将进汽量减小至，使机组稳定在c点工作，新的转速nc与原转速n。相比，其变化是很小的。这种调节称为有差调节——即外界负荷改变，调节系统动作达到新的平衡后，转速与原转速存在一个差值。
三、调节系统的基本工作原理及组成
前面已经谈到，在阀门开度不变时，汽轮发电机组的转速将随负荷的变化而变化，于是调节系统就可利用一定的仪器设备感受这种转速变化信号，并将其转换放大，从而达到调节阀门开度即调节功率而转速基本维持不变的目的。大功率汽轮机也有根据功率、加速度信号进行调节的。供热式的汽轮机除了调节转速外，还要调节供汽压力，因此还需感受供汽压力的变化信号。但习惯上仍称这些调节系统为调速系统。生产实际中所采用的调节系统大多是概括上述基本工作原理工作的。为了更好地理解调节系统的墓本工作原理，首先分析两个最简单的调节系统。
1．直接调节系统
图4—2为汽轮机直接调节系统示意图。当负荷减小时则转速升高，使离心调速器的飞锤向外扩张，带动滑环在转轴卜向卜移动Ax，Ax量的大小，就标志着转速变化的大小。滑环上移通过杠杆使调节阀关小，减小进汽量以适应外界新的负荷。当负荷增大时各机构的动作情况与此相反。该系统的基本原理町用方框图来表示(图4—3)。
在图4—2中，调节汽阀是由调速器本身直接带动的，所以称为直接调节。由于调速器的能量有限，一般难以直接带动调节汽阀，所以应将调速器滑环的位移在功率上口以放大，从而构成间接调节系统。
第五章供热式汽轮机
第一节背压式汽轮机
一、背压式汽轮机的特点
背压式汽轮机是供热式汽轮机的一种，进汽轮机的蒸汽在汽轮机中做完功后在背压(大于大气压)下全部排出，其排汽既可供应工业生产用汽，又可作供暖用汽，还可将排汽作为中、低压参数汽轮机的新蒸汽(这种背压汽轮机常称为前置式汽轮机)。图5—1是背压式汽轮机装置简图。
由式(5—1)、式(5—2)可见，背压式汽轮机无法同时满足热、电两种负荷。其基本运行方式是：以热定电，电能并入电网，电负荷的变动由并列运行的其它凝汽式汽轮机组承担。若背压式汽轮机在企业中孤立运行，则只能按电负荷运行，热负荷缺少的供热蒸汽由锅炉减温减压后供给，此时热电厂的经济性要下降。
背压式汽轮机在结构等方面尚有以下几个特点：
(1)背压式汽轮机不需要凝汽设备，当然也没有回热系统；
(2)由于背压式汽轮机各级的蒸汽比容变化不大，所以其通流部分各级的平均直径和叶高变化也不大，其轮缘外径有可能做成相等，且各压力级有可能选用相同的叶栅；
(3)背压式汽轮机总的理想比焙降比较小，为提高变工况时的效率，一般都采用喷管调节。
二、背压式汽轮机的调节
图5—2为一背压式汽轮机的调节系统。该系统只是比径向泵调速系统多了一只波纹筒调压器。调压器工作原理基本同压力变换器，用波纹筒将汽侧与油侧隔开，是为了防止油中进水。压力油经固定节流孔。。：进入控制油路，然后分别从压力变换器油口～、调压器油口of，和反馈油口om流出。机组启动时，在背压升高到向热负荷供热前，调压器是切出的(转动凸轮c)，由同步器控制进行。当转动凸轮c使调压器投入(同时将同步器退至零位)，则气轮机按热负荷运行
设热负荷增加，则背压Fh减小，作用在调压器下部波纹筒上的力减小，在上部弹簧的作用F，调压器活塞
下移，开大调压器油口oD，使控制油压Fx 下降，调节阀丌大。同时反馈油口o，关小，使Fx恢复，系
统稳定在新的I：作点。
甩负荷时，因背压Ph减小，调压器力求将调节阀开大，此反作用易使汽轮机超速。为消除此影响，
将压力变换器的油口o。做成T形油门。正常运行时活塞在窄段移动；甩负荷时，转速信号很大，活塞移
至宽段，克服调压器的反作用，使控制油压Fx迅速上升，调节阀迅速关闭。
凋压系统的静态特性与调速系统相仿，机组的排汽压力p相当于转速n，蒸汽流量D则相当于机组
功率户。由此町得调压系统的不等率δn，即压力不等率。通常δp可达10％～20％，甚至更大。
第二节一次调节抽汽式汽轮机
一次调节抽汽式汽轮机是指将作过功的—‘部分蒸汽从汽轮机中间抽出供给热用户，其余蒸汽继续膨
胀作功，最后排至凝汽器。从效果上看，它相当于一台背压式和一台凝汽式汽轮机的并列运行，可同时满
足热电两种负荷的需要。其热力系统简图如图5—3(s)所示。
一次调节抽汽式汽轮机由高压段l和低压段2组成。新蒸汽通过调节阀4进入高压段膨胀作功，流量
DI，压力降到Fh，然后分成两股，一股Dh经逆止阀和截止阀供热用户6，另
第六章汽轮机主要零件结构与振动
第一节汽轮机静止部分结构
汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分，它由静止部分(静子)和转动部分(转子)组成。静止部分包括汽缸、喷管、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、滑销系统以及有关紧固件等。
一、汽缸
汽缸即汽轮机的外壳，是汽轮机静止部分的主要部件之一。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽能量转换的封闭空间，以及支承汽轮机的其他静止部件(如隔板、隔板套、喷管室等)。对于轴承座固定在汽缸上的机组，汽缸还要承受汽轮机转子的部分质量。
由于汽轮机的型式、容量、蒸汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的不同，汽缸的结构也有多种形式。
汽缸一般为水平中分形式，上、下两个半缸通过水平法兰用螺栓紧固。为了便于加工和运输，汽缸也常以垂直结合面分成几段，各段通过法兰螺栓连接。汽缸通过猫爪或撑脚支承在轴承座或基础台板上，汽缸的外部连接有进汽管、排汽管和抽汽管等管道。对于中小功率的汽轮机，一般设计制造成单缸体；而功率较大些(100MW以上)的机组，特别是再热机组，都设计成多缸结构，按汽缸进汽参数的不同，分别称为高压缸、中压缸和低压缸，像国产200MW机组有高、中、低压三个缸，国产300MW机组有高中压合缸和低压缸两个缸，国产600MW有高压、中压和两个低压缸共四个缸。根据每个汽缸的工作条件不同，汽缸可设计制造成单层缸、双层缸和三层缸。按通流部分在汽缸内的布置方式可分为顺向布置、反向布置和对称分流布置；按汽缸形状可分为有水平接合面的或无水平接合面的以及圆筒形、圆锥形、阶梯圆筒形等。．
汽缸工作时受力情况复杂，它除了承受缸内外汽(气)体的压差以及汽缸本身和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下，对汽缸的作用力以及沿汽缸轴向、径向温度分布不均匀所引起的热应力。特别是在快速启动、停机和工况变化时，温度变化大，将在汽缸和法兰中产生很大的热应力和热变形。
由于汽缸形状复杂，内部又处在高温、高压蒸汽的作用下，因此在其结构设计时，汽缸的结构应满足以下几点：
(1)要保证有足够的强度和刚度，足够好的蒸汽严密性；
(2)保证各部分受热时能自由膨胀，并能始终保持中心不变；
(3)通流部分有较好的流动性能；
(4)汽缸形状要简单、对称，壁厚变化要均匀，同时在满足强度和刚度的要求下，尽量
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减薄汽缸壁和连接法兰的厚度；
(5)节约贵重钢材消耗量，高温部分尽量集十在较小的范围内；
(6)工艺性好，便于加工制造、安装、检修，也便于运输。
概括地说，汽缸的形体设计应力求简单、均匀、对称，以期能顺畅的膨胀和收缩，以减小热应力和应力集中，并月。具有良好的密封性能。
(一)高中压缸
高压汽缸的工作特点是缸内所承受的压力和温度都很高，因此要求汽缸的缸壁应适当加厚，法兰的尺寸和螺栓的直径等也要相应的加大，当机组启动、停机和工况变化时，将导致汽缸、沾兰和螺栓之间因温差过大而产生很大的热应力，甚至使汽缸变形、螺栓拉断。
通常蒸汽初参数不超过8．83MPa、535~C的中、小功率汽轮机都采用单层缸结构。随着机组容量的增大和蒸汽初参数的不断提高，若仍采用单层缸结构，则会带来下列问题：
大的预紧力，故其尺寸很大，因此需要设置加热(或冷却)装置。
(2)整个高压缸需用耐高温的贵重合金钢制造，提高了造价。
(3)由于法兰比缸壁厚得多，在机组启动、停机和变工况时，温度分布不均匀将产生很大的热应力和热变形，这对设备安全和工作寿命极为不利。
为此，近代高参数大容量汽轮机的高压缸多采用双层缸结构。有的机组甚至将高、中压缸和低压缸全做成双层缸。例如，国产200MW机组高压缸的高温部分采用了双层缸结构。而国产300MW机组的4个汽缸(高压缸、中压缸和两个低压缸)都是内外双层缸。哈尔滨汽轮机厂生产的600MW 机组的高中压缸为双层结构，低压缸为三层结构。功率为1000MW，初参数为24．4MPa、535℃／535℃的机组和功率为1300MW，初参数为23．3MPa、538~C／538'C的双轴机组，其高、中、低压缸均采用了双层缸结构。
一般对于初参数在12．7MPa、535℃及以上的汽轮机都将高压缸做成双层汽缸，并且机组的蒸汽初参数越高，容量越大，采用双层缸的优点就越明显。图6—1为300MW汽轮机高压缸结构示意图，内缸为WZGl5CrMo合金钢铸件，分为上缸和下缸，外缸为WZGl5CrlMoA合金钢铸件，也分为上缸和下缸。具法兰螺栓得靠近汽缸壁中心线布置，使汽缸壁与法兰的厚度差减小，同时法兰较窄，法兰螺栓的直径较小，节距较小，从而改善了螺栓的受力条件，提高了法兰中分面的蒸汽严密性。
双层缸结构的优点是把原单层缸承受的巨大蒸汽压力分摊给内外两缸，减少了每层缸的压差与温差，缸壁和法兰可以相应减薄，在机组启停及变工况时，其热应力也相应减小，因此有利于缩短启动时间和提高负荷的适应性。内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺寸较小，故可做得较薄，这样所耗用的贵重耐热金属材料相对减少。而外缸因设计有蒸汽内部冷却，运行温度较低，故可用较便宜的合金钢制造。外缸的内外压差比单层汽缸时降低了许多，因此减少了汽缸结合面漏汽的可能性，汽缸结合面的严密性能够得到保障。在启动过程中，内外缸夹层中的蒸汽可使内外缸尽可能迅速同步加热，有利于缩短启动时间。
第七章汽轮机热力系统及设备
第—节汽轮机凝汽设备及系统
凝汽式汽轮机是现代火力发电厂和核电站巾广泛采用的典型汽轮机，凝汽设备则是凝汽式机组的一个重要组成部分。凝汽设备工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。因此，掌握凝汽设备的工作原理及特性是十分必要的。
一、凝汽设备的组成及任务
凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵以及这些部件之间的连接管道组成，如图7—1所示。
第七章汽轮机热力系统及设备
第—节汽轮机凝汽设备及系统
凝汽式汽轮机是现代火力发电厂和核电站巾广泛采用的典型汽轮机，凝汽设备则是凝汽式机组的一个重要组成部分。凝汽设备工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。因此，掌握凝汽设备的工作原理及特性是十分必要的。
一、凝汽设备的组成及任务
凝汽设备通常由表面式凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵以及这些部件之间的连接管道组成，如图7—1所示。
排汽离开汽轮机后进入凝汽器3，凝汽器内流人由循环水泵4提供的冷却工质，将汽轮机乏汽凝结为水。山于蒸汽凝结为水时，体积骤然缩小(例如在0．0049MPa的压力下，干蒸汽的比容为饱和水比容的28000多倍)，从而在原来被蒸汽充满的凝汽器封闭空间中形成高度真空。为保持所形成的真空，抽气器6则不断地将漏人凝汽器内的空气抽山，以防不凝结气体在凝汽器内积聚，使凝汽器内压力升高。集中于凝汽器底部的凝结水，则通过凝结水泵6送往除氧揣方向作为锅炉的给水。
所以，凝汽设备的任务是：
(1)在汽轮机排汽口建立并维持高度真空；
(2)将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环使用。
凝汽器大都采川水作为冷却工质。在特别缺水的地区或移动式电站，则可采用空气作为冷却丁质。
表面式凝汽器在火电站和核电站中得到广泛应用，图?—2为表面式凝汽器的结构示意图，冷却水由进水管4进入凝汽器；先进入下部冷却水管内，通过回流水室5进人L部冷却水管内，再由出水管6排出。同一股冷却水在凝汽器内转向前后两次流经冷却水管，这称为双流程凝汽器，同一股冷却水下在凝汽器内转向的，称为单流程凝汽器。冷却水管2安装在管板3上，蒸汽进入凝汽器后，在冷却水管外汽测空间冷
凝，凝结水汇集在下部热井7中，由凝结水泵抽走。
凝汽器的传热面分为主凝结区10和空气冷却区8两部分，这两部分之间用挡板9隔开，空气冷却区的面积约占凝汽器面积的5％—10％，设置空气冷却区，可使蒸汽进一步凝结，
使被抽出的蒸汽一空气混合物巾的蒸汽量大为减少，减少了工质的浪费；同时，汽一气混合
物进一步被冷却使其容积流量减小，减轻了抽气器的负担。
二、凝汽器内压力的确定
在凝汽器内，蒸汽是在汽侧压力相应的饱和温度下凝结。在理想情况下，凝汽器内只有蒸汽而没有其他气体，凝汽器汽侧各处的压力是相同的，蒸汽则在汽侧压力相对应的饱和温度下进行等压凝结。若冷却水量和冷却面积均为无限大，蒸汽与冷却水之间的传热端差等于零，则凝汽器内的压力就等于冷却水温度相对应的饱和蒸汽压力。然而由于冷却水量和冷却面积不町能为无限大，且传热必然存在一定温差，所以蒸汽凝结温度要高于冷却水的温度，因此实际凝汽压力总是高于这一理想压力。由前面的分析可知，在主凝结区内，凝汽器总压力pc基本等于蒸汽分压力ps,即pc～ps.ps可由相对应的饱和温度ts来确定，而ts则需根据蒸汽与冷却水的传热温度曲线确定。
凝汽器中蒸汽和冷却水的传热近似于对流换热情况，其温度沿冷却表面的分布如图7—3所示。由图可见，蒸汽温度在大部分冷却而内并不改变，只是到了空气冷却区，由于蒸汽已大量凝结，空气相对含量增加，使蒸汽分压力P：显著低于凝汽器压力Fc，此时Ps所对应的饱和温度ts才会明显下降。而在冷却水吸热过程中，温度变化曲线在进水端较陡。这是由于进水端传热温差较大、换热面负荷较大所致。显然，蒸汽凝结的温度ts应由下式确定：
第八章汽轮机运行
汽轮机运行所涉及的内容是非常广泛的。就运行工况看，包括汽轮机的启动、停机、空负荷以及带负荷等工况。此外，汽轮机的经济调度、正常维护，汽轮机事故处理等也属于运行方面的内容。
汽轮机在运行中，各种不同类型的汽轮机有不同的特点，即使同一类型的汽轮机每台汽轮机也有不同的性能和特点，因此，必须根据具体条件，针刘性地制订每台汽轮机各自的行规程，但运行规程应遵循一般的原则和规律。
汽轮机运行人员的职责，就是保证汽轮机装置在所有可能丁况下安全经济地运行。为此，掌握运行的一般原则和规律，懂得运行的一般原理，将有助于掌握运行规程并改进运行规程，达到安全经济运行的目的。
第一节汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀及热变形
汽轮机从静止状态到工作状态的启动过程和从工作状态到静止状态的停机过程中，各零部件的工作参数都将发生剧烈变化，因此可以认为启动和停机过程是汽轮机运行中最复杂的运行工况。而这些剧烈变化的工作参数中，对机组安全运行起决定因素的则是温度的变化。在机组的启动停止过程中，由于温度的剧烈变化，以及汽轮机各零部件的结构和丁作条件不同，必将在各零部件中形成温度梯度，各零部件中以及它们相互之间必然形成较大的温差。除导致各零部件产生较大的热应力外，同时还会引起不协调的热膨胀利热变形。当综合应力达到相当高的水平，甚至超出屈服极限，就会使这些高温部件遭受一定损伤，这种损伤的累积最终导致部件损坏。
随着机组容量的增大和蒸汽参数的提高，这种由于温度变化导致部件的破坏，首先会在汽缸上发现，这就是汽缸裂纹。这是一个热疲劳损坏问题，这里面既有运行方式问题，也有结构设计方面的问题。50年代，设计制造部门对改进汽缸的结构设计做了大量工作，同时对机组启动、停机、加减负荷速度和时间也提出了限制性措施，从而使汽缸的热疲劳损坏和安全性的问题逐步得到了解决，汽缸裂纹逐年减少，目前已不再成为突山的问题了。很自然的，在汽缸问题之后，转子热疲劳损坏的予盾就突出了，事实上随着机组容量增大，转子直径增大，可视作空心圆筒的转子厚度也不断增大，乃致超过汽缸，这样在发生汽缸裂纹不多几年后转子裂纹也就开始出现了，如日产375Nw汽轮机，运行约450凹h起停70次后，转子上就发现厂裂纹。转子裂纹的出现，使人们逐渐认识到转子的温度变化及由之引起的热应力以及疲劳损耗问题是大功率汽轮机运行的关键性问题。因为，汽缸热应力和内压力引起的综合应力虽然因形状复杂而计算困难，但发现和解决它相对来讲是比较容易的，另外近年来的运行实践表明，对汽缸而言，只要把热应力控制在转子的允许值以下，就可保证更长的或者
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起码是与转子同等程度的寿命。
启动时，转子表面先被加热而膨胀，但此时轴孔内腔部位则处于冷状态，它限制表面的膨胀，从而使
转子表面层内产生热压应力，而轴孔内腔部位则承受热拉压力。停机时，转子表面先受冷，而轴孔腔室部
位却仍保持较高温度，从而使表面层承受拉应力而轴孔部位承受压应力。显然，汽轮机每启停一次，转子
内外表层就承受一次压缩利一次拉伸，这种压缩和拉伸反复作用，就会引起金属材料的疲劳损伤，就有可
能出现裂纹。目前把转子金属材料承受一次加热和冷却称作一次温度循环(或热循环)，由此而引起的疲劳则称作低周疲劳，并且用转子的寿命损耗来计量。这就是说，汽轮机每启停一次，转子的寿命就要被损耗掉一部分，这种交变热应力成千上万次的作用，转子表面就会因材料达到疲劳而出现裂纹。
目前，一般的大容量汽轮机都是以高压转子及中压转子的热应力水平来控制汽轮机的启动，以使汽轮机的寿命损耗率在允许范围之内，从而实现寿命管理，保证机组在服役期的安全。运行人员的首要任务是保证汽轮机的安全运行，在保证机组安全运行的前提下不断提高设备运行的经济性也是运行人员的重要任务。
一、汽轮机部件内的热应力
由于温度的变化而引起物体的变形称为热变形。热变形受到某种约束时会产生物体的内力，这种内力对应的应力称为温度应力或热应力。
温度变化时，若物体内部各点温度分布均匀，且变形不受任何约束，则物体仅产生热变形而没有热应力。当此变形受到某种约束时，则在物体内部产生热应力，见图8—1。
当物体的温度变化不均匀时，即使没有外界的约束条件，也将产生热应力。由此可知，引起热应力的根本原因是温度变化时，零部件内温度分布不均匀或零部件变形受到约束。
对同一种材料，在弹性模量和线膨胀系数相同的情况下，温度变化量大的区域承受压缩热应力。温度变化量小的区域承受拉伸热应力。
汽轮机在启、停或变负荷运行时，接触汽轮机汽缸、转子各段的蒸汽温度变化引起汽缸、法兰、转子温度变化，因此汽缸、法兰、转子等零部件内部存在着温度差，由于金属纤维之间的约束，这些零部件内产生热变形和热应力，其形式表现为不均匀受热物体的热变形、热应力。热应力的大小和方向与零部件内的温度场情况与运行方式有关。
冷态启动和升负荷阶段，汽轮机转子是受蒸汽的加热过程。蒸汽直接接触转子外表面，热量以对流的方式进行交换，转子外表
汽轮机润滑油系统工作原理
600MW汽轮机润滑油系统工作原理及调试探讨 东方汽轮机有限公司宫传瑶 摘要本文初步探讨了几种常见的汽轮机润滑油系统，对我公司600MW汽轮机所采用的供油方式进行了初步探讨，比较了与其它方式的优缺点。 关键词主油泵油涡轮调试系统 1 概述 随着机组向着大型化、自动化方面发展。机组故障停机次数将严重影响电站运行的经济性。汽轮机供油系统的故障不但要影响到电站运行的经济性，而且对机组的损害影响也是很大的。由于润滑系统的特殊性，在一般的情况下是不允许在线检修的。这样系统设计及设备运行的可靠性及其前期的调试试验工作显得尤其重要。 2 几种典型系统的比较 常见的电站润滑系统主要有以下几种。一：电动油泵、蓄能装置与调节阀系统；二：汽轮机转子驱动主油泵与注油装置系统；我厂600MW汽轮机采用汽轮机转子驱动主油泵与油涡轮升压泵供油方式。 3 系统安全性分析 对于系统来说除去系统本身的因素外，其可靠性主要取决于系统组成元件的可靠性。对于电动油泵系统其可靠性主要取决于电机及其电源的可靠性，由于电机及其相关电气元件制造水平的限制，其可靠性的高低将直接影响系统的可靠性。但是其优点在于系统简单。 对于汽轮机转子驱动主油泵与注油装置系统，由于大大减少了中间环节，这样对于主油
泵运行的可靠性大大提高。由于主油泵采用高位布置，这样在客观要求在主油泵的入口增设供油装置。我厂采用的注油装置主要有射油器与升压泵两种。 4 600MW汽轮机润滑系可靠性探讨 我厂600MW汽轮机润滑系统是我厂转化日立的系统。在系统中采用升压泵为供油装置。油涡轮升压泵作为系统的主要设备起着给主油泵供油,同时将高压油转化为低压油对汽轮发电机组进行润滑。起着参数匹配的作用。而在我公司300MW汽轮机润滑系统中起到此作用的是供油及润滑射油器。系统设计的好坏及相关部件工作的可靠性直接关系到机组运行的安全性。对于我公司600MW汽轮机润滑系统可靠主要取决于主油泵与油涡轮的可靠性。同时对系统的调试及机组启动过程中的监视至关重要。 5 系统简介 600MW汽轮机润滑系统主要分为以下三个分系统。 供油系统由主油泵、节流阀，滤网、喷嘴隔板、叶轮、升压泵组成。 主要作用维持主油泵正常工作。 润滑系统由主油泵、节流阀，滤网、喷嘴隔板、叶轮、溢流阀、轴承组成。 主要作用供给机组润滑油。 旁路系统由一只节流阀将工作油系统节流阀后与与叶轮后连接起来。 主要作用平衡润滑系统与供油系统。 同时在涡轮排油部分安装有溢流阀。主要作用稳定润滑油路压力。系统工作原理：由油涡轮的排油来润滑机组，同时高压油带动升压泵工作给主油泵供油。 润滑油系统图（图0-1-1所示）
《汽轮机原理》习题及答案_
第一章绪论 一、单项选择题 1．新蒸汽参数为13.5MPa的汽轮机为（b） A．高压汽轮机B．超高压汽轮机 C．亚临界汽轮机D．超临界汽轮机 2．型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是( B )。 A.一次调整抽汽式汽轮机 B.凝汽式汽轮机 C.背压式汽轮机 D.工业用汽轮机 第一章汽轮机级的工作原理 一、单项选择题 3．在反动级中，下列哪种说法正确?( C ) A.蒸汽在喷嘴中的理想焓降为零 B.蒸汽在动叶中的理想焓降为零 C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等 D.蒸汽在喷嘴中的理想焓降小于动叶中的理想焓降 4．下列哪个措施可以减小叶高损失?( A ) A.加长叶片 B.缩短叶片 C.加厚叶片 D.减薄叶片 5．下列哪种措施可以减小级的扇形损失?( C ) A.采用部分进汽 B.采用去湿槽 C.采用扭叶片 D.采用复速级 6．纯冲动级动叶入口压力为P1，出口压力为P2，则P1和P2的关系为（C）A．P1
A. 最大流量 B. 最佳速度比 C. 部发进汽 D. 全周进汽 1.汽轮机的级是由______组成的。【 C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮 2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C 1 【 A 】 A. C 1
汽轮机原理试题与答案
绪论 1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？【 D 】 A. 凝汽式 B. 调整抽汽式 C. 背压式 D. 抽气背压式 2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是【B 】 A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机 C. 背压式汽轮机 D. 工业用汽轮机 3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于【C 】 A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机 C. 亚临界汽轮机 D. 超临界汽轮机 4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为8.83 ，1.47表示汽轮机的抽汽压 力。 第一章 1.汽轮机的级是由______组成的。【C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮 2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1【A 】 A. C1
热能工程与动力类专业知识点--汽轮机原理知识点讲义整理
汽轮机原理知识点 汽轮机级的工作原理 冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。 答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。 反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。 动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。 在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值： op x )(1/ op x )(1=（1c u ）im /（1c u ）re =（1cos 2 1α）/1cos α=re t h ?21/im t h ? re t h ?／im t h ?=1/2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍 分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？ 答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩 擦损失等； 低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩 擦损失很小。 简述蒸汽在汽轮机的工作过程。 答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。 汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？ 答：汽轮机级内的损失有： 喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失9种。 造成这些损失的原因：
(完整word版)汽轮机原理沈士一
汽轮机原理沈士一 作者：沈士一等编 出版社：中国电力出版社 出版时间：1992-6-1 内容简介: 本书对“汽轮机原理”课程的三大部分内容，即汽轮机热力工作原理、汽轮机零件强度和汽轮机调节都作了介绍，主要内容有汽轮机级的工作原理、多级汽轮机、汽轮机变工况特性、凝汽设备、汽轮机零件强度及汽轮机调节。并结合大型汽轮机的运行特点，介绍了有关内容。本书为高等学校热能动力类专业本科“汽轮机原理”课程的基本教材，也可供有关专业的师生与工程技术人员参考。 目录: 前言 绪论 第一章汽轮机级的工作原理 第一节概述 第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程。 第三节级的轮周功率和轮周效率 第四节叶栅的气动特性 第五节级内损失和级的相对内效率 第六节级的热力设计原理 第七节级的热力计算示例 第八节扭叶片级 第二章多级汽轮机 第一节多级汽轮机的优越性及其特点 第二节进汽阻力损失和排汽阻力损失 第三节汽轮机及其装置的评价指标 第四节轴封及其系统 第五节多级汽轮机的轴向推力及其平衡 第六节单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率 第三章汽轮机的变工况特性 第一节喷嘴的变工况特性 第二节级与级组的变工况特性 第三节配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 第四节滑压运行的经济性与安全性 第五节小容积流量工况与叶片颤振 第六节变工况下汽轮机的热力核算 第七节初终参数变化对汽轮机工作的影响 第八节汽轮机的工况图与热电联产汽轮机 第四章汽轮机的凝汽设备 第一节凝汽设备的工作原理、任务和类型 第二节凝汽器的真空与传热 第三节凝汽器的管束布置与真空除氧 第四节抽气器 第五节凝汽器的变工况
第六节多压式凝汽器 第五章汽轮机零件的强度校核 第一节汽轮机零件强度校核概述 第二节汽轮机叶片静强度计算 第三节汽轮机叶轮静强度概念 第四节汽轮机转子零件材料及静强度条件 第五节汽轮机静子零件的静强度 第六节汽轮机叶片的动强度 第七节叶轮振动 第八节汽轮发电机组的振动 第九节汽轮机主要零件的热应力及汽轮机寿命管理第六章汽轮机调节系统 第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理 第二节液压调节系统 第三节中间再热式汽轮机的调节 第四节调节系统的试验和调整 第五节汽轮机功频电液调节 第六节背压式和抽汽式汽轮机的调节 参考文献
汽轮机的工作原理和结构-附图
汽轮机工作原理和结构 一、汽轮机工作原理 汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。如图1所示。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。 图1 冲动式汽轮机工作原理图 1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴 二、汽轮机结构 汽轮机主要由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。 图2 套装转子结构 1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽 汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。图3为汽轮机设备组成图。来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少热损失，提高汽轮机设备运行的经济性。
汽轮机工作原理及其分类
1汽轮机的分类 按照热力过程可以分为凝气使汽轮机、抽气凝汽式汽轮机、背压式汽轮机等 ⑴凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮机做完功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压力比大气压低。 ⑵抽气凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮机膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽从汽轮机中抽出来，供给其他的蒸汽用户，其余蒸汽在后面级中做完功后再排入凝汽器。 ⑶背压式汽轮机 蒸汽在进入汽轮机膨胀做功后，在大于一个大气压的压力下排出气缸。 按照工作原理可以分为冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合汽轮机。 2汽轮机的型号表示及其含义 国产汽轮机的表示方法 △（表示汽轮机类型）××（表示额定功率）—××（表示蒸汽参数）—×（表示变型设计次序） 常用的表示方法有： N—凝汽式、B—背压式、C—抽气式、CC—二次调整抽气式、CB —抽气背压式、HY—船用移动式
例如C145/N220—12.75/535/535—2 表示的就是抽气凝汽式汽轮机，抽气时汽机额定功率为145MW，全凝时额定功率为220MW，主蒸汽压力为12.75MPa，过热温度为535℃，再热温度为535℃。3汽轮机的工作原理 ⑴冲动式汽轮机 叶轮上装配一圈动叶片与喷嘴配合在一起，构成一个做功的简单机械，由喷嘴与其配合的动叶片构成的做功单元叫做级。由一个级组成的汽轮机叫做单级汽轮机。 喷嘴又叫静叶片，它是一个截面形状特殊且不断变化的通道，蒸汽进入喷嘴以后发生膨胀，消耗了蒸汽的压力能，也就是消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力和温度都下降了，而蒸汽的流速却增加了，变成了高速的气流，喷嘴的作用就是就是将蒸汽的热能变成动能。 动叶片又叫工作叶片，在叶轮的外圆周上装满的一整圈叶片常叫动叶栅，由喷嘴流出的高速气流流至动叶片时，其速度的大小和方向是一定的，之后气流由于受到动叶片的阻碍而改变其原来的速度大小和方向，这时气流必然给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将动能转化成叶轮转动的机械能。 由上述可知，在汽轮机连续工作过程中有两次能量转换：蒸汽热能→蒸汽动能→转子机械能。 ⑵反动式汽轮机 反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度转化为机械