01 轉子結構

汽輪機中所有轉動部件的組合體稱為轉子，是汽輪機中最重要的部件之一，由轉軸、葉輪或轉鼓、工作動葉片、平衡活塞、危急保安器、盤車器和聯軸器等部件所組成。它的作用是將蒸汽的動能轉變為機械能，傳遞作用在工作動葉片上的蒸汽圓周分力所產生的扭矩，向外輸出機械功，用以驅動壓縮機、泵或發電機。按其結構型式轉子可分為輪式轉子和鼓式轉子；按制造工藝可分為套裝式、整鍛式和焊接式。

02 葉輪

葉輪的功用是用于安裝工作動葉片，并將動葉片所受到的氣流作用力所產生的旋轉力矩傳遞給主軸做功，以驅動泵、壓縮機以及發電機。

葉輪處于高溫工質內，并以高速旋轉，受多種復雜、交變的作用力，這些力通常是很大的。葉輪工作時承受的力如下。

a.葉輪本身重量引起的離心力。

b.葉片、圍帶和拉金引起的離心力，這部分離心力一般稱為葉輪外部徑向載荷。

c.套裝轉子由于葉輪套在軸上的過盈產生的接觸應力。

以上這三種載荷所引起的應力與葉輪的旋轉速度有關，稱為轉動應力。

d.在較高溫度區域內的葉輪，以及在汽輪機啟動過程中，葉輪受到溫度沿半徑方向分布不均勻而引起的溫度應力。

e.在帶反動度的級中，由葉輪前后蒸汽壓差造成的軸向力。

此外，由于葉輪軸向振動也會引起振動應力，所以葉輪是汽輪機中承受應力最大的零件之一。

汽輪機葉輪由輪緣、輪縠和輪體三部分所組成。輪緣即葉輪的外緣，是用來安裝動葉片的部分，一般是等厚度的，其中開有周向的葉根槽或軸向的葉根槽，視葉片的裝配方式而定。葉根槽缺口的形狀由葉根結構型式而定。輪緣是葉輪與轉軸的連接部分，套裝式轉子靠輪載將葉輪套裝在轉軸上，整鍛轉子的輪緣與轉軸鍛造在一起。輪緣的形狀都是等厚度的，套裝葉輪輪載內孔的應力很大，選用較厚的厚度以減少內孔處的應力。輪體是把輪緣和輪載連成一體的中間部分，輪面的型線取決于負荷的大小和加工要求，一般有四種。

a.等厚度葉輪

如圖1（a）所示，這種葉輪截面為等厚度，其結構簡單，制造方便，但葉輪強度較差，一般適用于小直徑、短葉片葉輪，一般圓周速度u<120~130m/s。汽輪機高壓部分整鍛轉子經常采用等厚度葉輪。

b.錐形葉輪

如圖1（b）所示，這種葉輪截面為錐形，強度高，應力分布均勻，加工方便，是應用最為廣泛的一種型式，一般圓周速度達u=300m/s。

c.雙曲線型葉輪

如圖1（c）所示，這種葉輪截面形狀近似為雙曲線，結構重量較輕，剛性稍差，制造加工復雜。

d.等強度葉輪

如圖1（d）所示，這種葉輪的截面變化使其應力分布均勻，因而強度最佳，但因中心不能開孔，故只能與軸整體鍛造，加工困難，一般只用于高速的單級汽輪機。

圖1 葉輪

除第四種葉輪外，前三種葉輪上均鉆有平衡孔。一般都在葉輪中部沿圓周均布，孔數為奇數（5個或7個），其目的是為了減少葉輪前后壓力差所造成的軸向推力，而且可以避免或減少葉輪發生有節奏的振動。平衡孔邊緣倒成大圓角，以減少應力集中。

轉子兩端的兩個葉輪的外側平面上設有放置平衡塊的燕尾槽，便于動平衡時調整平衡塊的位置。

03 工作動葉片

汽輪機工作動葉片是重要的零部件之一，氣流流經動葉片后將動能轉變為葉片和轉子的機械功，它的技術狀況對汽輪機的安全、經濟運行有直接的影響。動葉片的數量很多，加工量大（占1/3），在運行中發生的事故較多，常達主機事故的30%~40%，往往由于某一個或幾個葉片發生斷裂而造成嚴重的事故。因此，要求動葉片應具有良好的空氣動力特性，要滿足強度上的要求，要有完善的轉動特性，結構要合理并具有良好的工藝性能，對葉片的加工和裝置都有嚴格的要求。

工作動葉片由葉根、工作部分（型線）和葉頂三個部分所組成。

a. 葉根

用來將葉片固定在葉輪或轉鼓上，葉根的結構型式很多，取決于強度、制造和安裝的工藝要求、轉子的結構型式以及制造廠的生產傳統。對葉根的要求是將葉片牢固地固定在輪緣中，在任何運行條件下保證葉片在轉子中的位置不變。此外，在滿足強度的條件下，應做到結構簡單，制造維修方便，并使輪緣的軸向尺寸最小。常用的葉根有T形、叉形、Ⅰ形、雙T形和縱樹形。

b. 葉型（也叫葉片工作部分或型線部分）

葉片葉型部分是葉片中最主要的部分，氣流流經葉片葉型部分時，蒸汽的動能轉換為機械功。葉型的型線對空氣動力性能和流動損失有直接的影響，按照葉型沿葉片高度的變化情況，葉片可分為等截面葉片和變截面葉片。

c.葉頂

葉頂部分是指葉片頂端的圍帶和拉金，汽輪機高壓段的動葉片一般都設有圍帶，低壓段多設有拉金。圍帶在葉片頂部形成一個蓋板，可以防止葉片頂部的漏汽，提高級效率，并減少汽流力所引起的彎曲應力，同時也可以改變葉片的剛性以達到改變葉片頻率的目的，即所謂調頻。

04 平衡活塞

在沖動式汽輪中，因為蒸汽在工作動葉片中沒有（或很少有）膨脹，葉片前后沒有壓力差（或很小），在理論上不會產生軸向推力（或有很小），故一般不設置平衡活塞而采用在葉輪上開鉆平衡孔的方法來平衡。有時由于蒸汽流量的變化而產生偶然的軸向推力，則由止推軸承來承受。但是，在反動式汽輪機中由于蒸汽在工作動葉片中膨脹做功，工作動葉片前后存在壓力差，這樣轉子上就始終有著從高壓端推向低壓端的軸向推力，平衡活塞就是為了基本上抵消這種推力而設置的裝置。平衡活塞正面承受高壓蒸汽的推力，背面承受某級引出的蒸汽壓力的作用，其作用與離心式壓縮機平衡盤相同。

05 聯軸器

聯軸器又叫靠背輪，用來聯結汽輪機各個轉子以及驅動工作機械（泵、風機、壓縮機和發電機）的轉子，并將汽輪機的扭矩傳送給工作機械。在多缸汽輪機中，如果幾個轉子合用一個推力軸承，則聯軸器還將傳遞軸向力；如果每個轉子都有自己的推力軸承，則聯軸器應保證各轉子的軸向位移互不干擾，即不允許傳遞軸向推力。

現代工業汽輪機的聯軸器通常有三種型式：剛性聯軸器、半撓性聯軸器、撓性聯軸器。