模块一 汽轮机的工作原理总结
单元一 汽轮机级的工作原理
1.汽轮机的概念：将蒸气的热能转变为机械能的旋转式原动机。
2.汽轮机的分类：a.按工作原理分为：冲动式（由冲动级组成）和反动式（由反动级组成）。
b.按热力特性分为：凝汽式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽外全部排至凝汽器）；背压式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽外全部送至热用户）；调整抽汽式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽送往回热加热器外，还有调整抽汽送往热用户，其余排至凝汽器）。中间再热式（从锅炉出来的蒸汽进入汽轮机作过功后送往锅炉再热，然后再进入汽轮机作功）。
3.汽轮机型号：△x—x1/x2/（x3）—N。 4.级的概念：由喷嘴和紧跟其后的动叶组成的基本作功单元。
5.在级内的能量转换过程：热能在喷嘴中转换为动能，动能在动叶中转换为机械能。
6.级的工作原理（按在动叶中的流动情况不同分）：冲动作用原理（蒸汽在动叶中流动只改变速度方向，不改变速度大小），反动作用原理（物理上的反动作用原理是：蒸汽在动叶中流动只改变速度大小，不改变速度方向，但在汽轮机中应用反动作用原理工作的同时必须应用冲动作用原理，即蒸汽在动叶中流动既改变速度方向也改变速度大小，否则无法推动动叶旋转）。
7.级的反动度：蒸汽在动叶中的理想焓降与级的理想滞止焓降之比。即Ω＝Δhb/Δht*。
8.级的分类：a.按工作原理分：纯冲动级（反动度=0，动叶叶型对称弯曲），反动级（反动度=0.5，动叶叶型叶喷嘴叶型完全相同），冲动级（反动度=0.05~0.2，动叶叶型介于纯冲动级和反动级之间）
b．按结构分：单列级（同一级只有一列动叶栅），双列速度级（同一级有两列动叶栅，只有小机组的第一级是双列速度级）
c.按工况变化时通流截面积是否变化分：调节级（变，只有喷嘴配汽式汽轮机的第一级和调整抽汽口后的第一级是调节级），非调节级（不变）
9.喷嘴出口汽流实际速度的计算公式，
10.喷嘴的速度系数：喷嘴出口实际速度与理想速度的比值。即φ＝c1/c1t。 11.喷嘴损失的计算：
12.喷嘴的压力比：喷嘴出口压力与进口滞止压力之比。即εn＝p1/p0*。
13.蒸汽在渐缩斜切喷嘴中的膨胀：当压力比≥临界压力比时，在斜切部分不膨胀，喷嘴出口汽流方向角等于喷嘴出口的结构角；当压力比＜临界压力比时，在斜切部分膨胀，喷嘴出口汽流方向角大于喷嘴出口的结构角，两者之差称为偏转角。偏转的原因：在斜切部分，一侧压力由临界压力突然降至出口压力，另一侧则由临界压力缓慢降至出口压力，所以造成两侧压力不等，汽流就是由这个压力差推动偏转的。
14.通过喷嘴的蒸汽流量：当喷嘴达到临界状态（压力比≤临界压力比）时，计算公式为：
，当喷嘴为达到临界状态（压力比＞临界压力比）时，计算公式为：
或
。其中
为流量系数（通过喷嘴的实际流量和理想流量的比值）。
15.动叶的进口速度速度三角形：
16.动叶的出口速度三角形：
动叶速度系数：动叶出口实际相对速度与动叶出口理想相对速度之比。即ψ＝w2/w2 t。
17.动叶损失的计算：
18.蒸汽作用在动叶片上的周向力：
19.余速损失的计算：Δhc2＝c22/2。 20.轮周功率：单位时间蒸汽对动叶片作的功。
21.轮周功率的计算公式：
Pu＝G（c1cosα1＋c2cosα2）＝G（w1cosβ1＋w2cosβ2） 22.轮周功：单位质量蒸汽对动叶片作的功。
23.轮周功的计算公式：Wu＝Pu/G。 24.轮周效率：级的轮周功与级理想能量之比。
25.级的理想能量：级的理想滞止焓降减去被下级利用的余速能量。E0＝Δht*－ξ2Δhc2。 26.轮周效率的计算公式：ηu＝Wu/E0。
27.速比：圆周速度与喷嘴出口实际速度之比。x1＝u/c1。
28.速比对各项损失的影响：喷嘴损失与速比无关，动叶损失随着速比的增加而增大，余速损失随着速比的增加先是减小，然后是增大。
29.速比与轮周效率的关系：随着速比的增加，轮周效率先增加而后减小。
30.最佳速比：轮周效率最高时对应的速比称为最佳速比。
31.最佳速比的计算公式：
32.纯冲动级与反动级的比较：在各自的最佳速比下，纯冲动级的作功能力是反动级的二倍；但反动级的效率高于纯冲动级，而且在最佳速比下，反动级的变工况特性好于纯冲动级。
33.双列速度级与单列级相比：增加了第二列动叶损失和导叶损失，蒸汽作用给动叶片的周向力的计算公式为：
级的轮周功率的计算公式为：
34.级内损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、叶轮摩擦损失（只存在于冲动级中）、部分进汽损失（只有部分进汽度小于1的级存在）、漏汽损失、湿汽损失（只有级内蒸汽的干度小于1时存在）
35.叶轮摩擦损失的产生原因及减小措施：原因：叶轮与隔板间蒸汽摩擦及此处蒸汽与叶轮隔板的摩擦。措施：减小间隙及提高叶轮、隔板的表面光洁度。
36.部分进汽损失的产生原因及减小措施：原因：在叶片旋转至不装喷嘴的非工作弧段时，需要将动叶内的不工作蒸汽，从叶轮的一侧鼓到另一侧，消耗能量，称之为鼓风损失；在动叶片旋转至装喷嘴的工作弧段时，从喷嘴射出的高速汽流首先要将动叶通道内的蒸汽吹走并加速，也要消耗能量，称之为斥汽损失。措施：选择合理的部分进汽度（使部分进汽损失与喷嘴、动叶损失之和为最小），在不进汽的弧段加装护罩。
37.部分进汽度：隔板上装有喷嘴的弧长与整个圆周长之比。
38.漏汽损失的产生原因及减小措施：原因：蒸汽绕过喷嘴或动叶从动静径向间隙中漏过，减小了作功的蒸汽量；同时漏汽混入主流还会扰乱主流形成损失。减小措施：在动静间隙处加装汽封片，在叶轮上开平衡孔，设计动叶根部反动度为0.03～0.05。
39.湿汽损失的产生原因及减小措施：原因：由于蒸汽的凝结减小了作功蒸汽量；蒸汽携带水珠消耗能量；水珠进入喷嘴和动叶偏离设计方向形成撞击损失（并且对叶片有冲蚀作用，冲蚀现象最严重的位置是：动叶顶部进口背弧处）。减小措施：加装去湿装置，对叶片易被冲湿的部位进行硬化处理或贴金（加焊硬质合金）。
40.扇形损失：原因：叶栅通道呈扇形布置，使汽流的进汽角沿叶高方向不等于叶片的设计进汽角，形成撞击损失；汽流产生径向流动也会引起附加损失。减小措施：当径高比（叶片的平均直径与叶片高度之比）≤8～10时，采用扭曲叶片。
41.级实际的热力过程线： 42.动叶的进出口速度三角形：
43.级的内功率计算公式：Pi＝GΔhi。 43.级的内效率计算公式：ηi＝Δhi/E0。 44.级的内功率的概念：单位时间蒸汽对汽轮机轴作的功。
45.级的有效焓降的概念：单位质量蒸汽对汽轮机轴作的功。 46.级有效焓降的计算公式：
47.级的内效率的的概念：级的有效焓降与级的理想能量之比。
单元二 多级汽轮机
1.多级汽轮机的余速利用：多级汽轮机中前级的余速被后一级利用的现象。
2.下列级的余速不会被利用：与下级部分进汽度不相等、尺寸过渡不光滑、级后有调整抽汽口、最末级。
3.多级汽轮机的重热现象：多级汽轮机中前面级的损失可以被后面级部分利用的现象。
4.重热系数：由于重热而增加的理想焓降与汽轮机理想焓降之比的百分数。即：
5.多级汽轮机的热力过程线：
6.多级汽轮机的内功率：Pi＝GΔHi＝DΔHi/3600
7.多级汽轮机的损失：两大类：内部损失（影响蒸汽热力状态，可以在热力过程线上表示出来）和外部损失。内部损失包括：进汽机构的节流损失（产生原因：蒸汽在新蒸汽管道中流动的节流损失，一般会使压力降低3～5％）、各级级内损失（其产生原因祥见第一章）、排汽管压力损失（产生原因：蒸汽在排汽管道中流动的节流损失，一般可以通过将排汽管设计成扩压管的方法来解决）。外部损失包括：机械损失（产生原因：在工作过程中，转子和轴承的摩擦；在工作中必须携带附件一起转动消耗能量）和轴端漏汽损失（产生原因：汽缸内蒸汽压力与外界空气压力不同，所以造成高压端蒸汽通过轴端间隙漏出和低压端空气通过轴端间隙漏入的问题，通过设置轴封系统解决）。
8.汽轮发电机组的效率：（看似复杂，实际上掌握规律就好记了）
相对内效率：汽轮机的轴功率（或称内功率）与汽轮机的理想功率之比。即
相对有效效率：发电机的轴功率（或称有效功率）与汽轮机的理想功率之比。即
相对电效率：汽轮发电机组输出的电功率与汽轮机的理想功率之比。即
机械效率：发电机的轴功率与汽轮机的内功率之比。即
发电机效率：汽轮发电机组输出的电功率与发电机的轴功率之比。即
绝对内效率：汽轮机的轴功率（或称内功率）与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比。即
绝对有效效率：发电机的轴功率（或称有效功率）与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比。即
绝对电效率：汽轮发电机组输出的电功率与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比。即
各效率之间的关系：
绝对效率与对应的相对效率之间的关系：
汽轮机发电机组对外输出的电功率的计算公式：
由上述公式，可以近似地认为汽轮发电机组输出的电功率与进汽量成正比。
9.汽轮发电机组的经济指标：
汽耗量：汽轮发电机组每小时消耗的蒸汽量，kg/h。
汽耗率：汽轮发电机组每发1kw·h的电能所消耗的蒸汽量，kg/kw·h。
热耗量：汽轮发电机组每小时消耗的热量，J/h。
热耗率：汽轮发电机组每发1kw·h的电能所消耗的热量，J/kw·h。
10.级的轴向推力：冲动级包括：蒸汽作用在动叶片上的力、蒸汽作用在叶轮上的力和蒸汽作用在轮毂上的力三部分，方向与蒸汽的流动方向相同。反动级只有作用在动叶上的力。
11.多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力的代数和。
12.汽轮机轴向推力的平衡方法：在叶轮上开平衡孔（冲动级）、在转子上加装平衡盘（小机组）、采用反向流布置（大机组）。
13.平衡后剩余的轴向推力由推力轴承承担。
单元三 汽轮机的变工况
1.设计工况：工作参数如进汽量、功率、进排汽参数、转速等与设计值相等的工况。 2.变工况：与设计工况不同的工况。
3.喷嘴变工况（通过喷嘴的流量与喷嘴前后压力之间的关系）：
当喷嘴前后压力比≤临界压力比时，通过喷嘴的流量是临界流量，只与喷嘴前压力有关，与喷嘴后压力无关。此时我们称喷嘴处于临界状态。
当喷嘴后压力比＞临界压力比时，通过喷嘴的流量与压力比之间呈椭圆关系，关系式为：
不同工况下通过喷嘴的临界流量与喷嘴前压力成正比，与喷嘴前温度的平方根成反比，即：
4.级的变工况：
当变工况前后级均处于临界状态（组成该级的喷嘴或动叶处于临界状态）时，通过级的流量与级前压力成正比，与级前温度的平方根成反比，即：
当变工况前后级均处于亚临界状态（组成该级的喷嘴与动叶均处于亚临界状态）时，通过级的流量与级前后压力平方差的平方根成正比，与级前温度的平方根成反比，即：
5.级组的概念：不包括调节级的若干相邻级的组合。
6.级组变工况：当变工况前后级组均处于临界状态（该级组的任一级达到临界状态）时，通过级组的流量与各级的级前压力成正比，即：
当变工况前后级组均处于亚临界状态（该级组的所有级均处于亚临界状态）时，通过级组的流量与级前后压力平方差的平方根成正比，与级前温度的平方根成反比，即：
（该公式称为弗留格尔公式）
7.弗留格尔公式的使用条件：变工况时各级通流截面积不变、变工况前后级组均处于亚临界状态、级组中的级数大于3～5级。
8.凝汽式汽轮机的各级变工况特性：
中间各级：在流量变化时，压力比、焓降、反动度、级效率均不变，但级的内功率和轴向推力均随流量的增加而增大。
末几级：随着流量的增加，压力比减小、焓降增大、反动度减小、级效率减小、级的内功率和轴向推力均增大。
调节级：随着流量的增加，压力比增大、焓降减小、反动度增大、级效率减小、级的内功率减小、轴向推力增加。
9.凝汽式汽轮机的变工况特性：随着流量的增加，理想焓降几乎不变，但轴向推力增大。
11.汽轮机的调节方式：
节流调节：进入汽轮机的蒸汽经过几个同时启闭的调节阀调节的方式。节流调节的凝汽式汽轮机没有调节级，第一级的变工况特性与中间各级的相同。
喷嘴调节：进入汽轮机的蒸汽经过几个依次启闭的调节阀调节的方式。喷嘴调节的汽轮机的第一级为调节级。
12.蒸汽参数变化对汽轮机工作安全性的影响：
新汽压力变化：
升高：新汽压力升高后，汽轮机的理想焓降将增大，末级排汽湿度也将增大。
如果维持调汽阀开度不变，将会使汽轮机负荷增大，但同时中间各级尤其是末几级叶片会过负荷，汽轮机的轴向推力也将增大，而且末级排汽湿度增大，所以不安全。
如果关小调汽阀维持额定负荷不变，对于节流调节的汽轮机来说是安全的。但对于喷嘴调节汽轮机，如果有全开调节阀的话，会使全开阀门所控制的那组喷嘴叶片过负荷，而且末级排汽湿度也较大，所以要关小全开调节阀来保证机组安全工作。
降低：新汽压力降低后，汽轮机的理想焓降将减小，末级排汽湿度也将减小。
如果维持调汽阀开度不变，将会使汽轮机的负荷减小，但此时是安全的。
如果要维持额定负荷不变，就需开大调节阀，增加流量，将会使中间各级尤其是末几级叶片过负荷，整机轴向推力增大，因此要慎重。
新汽温度变化：
升高：新汽温度升高后，金属材料会产生高温蠕变，不安全，所以在运行中要严格限制温度的升高。
降低：新汽温度降低后，汽轮机的理想焓降将减小，末级排汽湿度将增大。
如果维持调汽阀开度不变，不仅汽轮机的负荷会减小，而且由于末级湿度比较大可能危及设备安全，所以必要的时候要在降汽温的同时降汽压运行。
背压变化（真空变化）：
在实际运行过程中，背压一般只会升高（或者说真空只会下降）。在真空下降后，由于排汽温度升高，会使排汽缸中心升高，引起机组振动甚至动静摩擦事故。
单元四 汽轮机结构总结
1.汽轮机本体的组成：静止部分：汽缸、喷管组、隔板（静叶环）、隔板套（静叶持环）、汽封、轴承；转动部分（转子）：动叶片、叶轮、联轴器、盘车装置等。
2.汽轮机各部件的作用：
动叶片：是蒸汽动能转换成转子机械能的重要部件。由叶型、叶根、叶顶三部分组成。
叶型部分是动叶片的基本部分，相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。有等截面的直叶片和变截面的扭曲叶片两种类型。
叶根是将动叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分。有T型（周向装配）、叉型（径向装配）和枞树型（轴向装配）三种类型。
围带（在叶顶将短叶片和中长叶片连成叶片组）的作用是增加叶片的刚性，提高叶片的振动安全性，使叶片顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部逸出。有整体围带、铆接或焊接围带、弹性拱形围带。
拉金（在叶片中部将长叶片连接成组）的作用：增加叶片的刚性，改善叶片的振动性能。有实心焊接拉金、实心松装拉金、空心松装拉金、剖分松装拉金、Z型拉金。
转子的作用：汇集各级动叶栅的机械能并传给发电机。冲动式汽轮机采用轮式转子，有整锻、套装、组合、焊接四种类型。反动式汽轮机采用鼓式转子。
叶轮的作用：安装动叶片并将动叶片上的转矩传递给主轴。由轮面、轮缘、（轮鼓，只有套装转子上的叶轮有轮鼓）组成。按轮面的型线可以将叶轮分为：等厚度叶轮、锥形叶轮、双曲线型叶轮和等强度叶轮四种类型。
联轴器的作用：连接汽轮机的各转子及发电机转子，并传递转子上的扭矩。有刚性联轴器、半挠性联轴器和挠性联轴器三种类型。
盘车装置：在汽轮机不进汽时驱动转子以一定转速旋转的设备。
盘车装置的作用：①在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲；②启动前盘动转子，用来检查汽轮机是否具备启动条件。按盘车转速高低可分为：高速盘车和低速盘车两种，按结构可分为具有螺旋轴的电动盘车、具有摆动齿轮的电动盘车及具有链轮－涡轮蜗杆的电动盘车。
汽缸的作用：将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开，形成能量转换的封闭汽室；内部安装隔板（静叶环）和隔板套（静叶持环）、汽封等部件，外部与进汽、排汽及抽汽管道相连接，起支承定位作用。
法兰螺栓加热装置的作用：减小汽缸、法兰及连接螺栓之间的温差，缩短机组启停时间。
滑销系统的作用：引导汽缸膨胀，防止汽缸变形。
喷管组的作用：固定调节级喷嘴叶片。有整体铣制焊接而成和精密铸造而成两种类型。
隔板（静叶环）的作用：固定静叶片，并将汽缸内分隔成若干个汽室。有铸造、焊接两种类型，在大机组的高压部分还有窄喷嘴隔板。由隔板体（静叶环无）、隔板外缘（静叶环称为静叶环外缘）和静叶片组成。
隔板套（静叶持环）的作用：固定各级隔板（静叶环）。
汽封的作用：减小动静间隙间的漏汽。按装设部位的不同可分为：隔板汽封、轴端汽封和通流部分汽封。
支持轴承的作用：承担转子的重量及转子不平衡质量产生的离心力，并确定转子的径向位置，保证转子中心与汽缸中心一致。
推力轴承的作用：承担转子上未平衡的轴向推力，并确定转子的轴向位置。
3.叶片的受力：在正常运行时，叶片受到离心力和汽流力作用。离心力大小与转速的平方成正比，不随时间变化，会在叶片的横截面上产生拉应力，当离心力的作用线不通过某个截面的形心时，会在该截面产生弯应力。汽流力由不随时间变化的分量和随时间变化的分量组成，不变的分量会引起叶片的弯应力，变化的分量会使叶片振动。在汽轮机启停或负荷变化时，叶片还会承受热应力作用，且温度高的部分受压应力，温度低的部分受拉应力。
4.叶片的振动：
自由振动：叶片受到一个瞬时外力作用后发生的在原平衡位置附近的周期性摆动。
强迫振动：叶片受到一周期性外力作用时，按外力频率发生的振动。
激振力：作用在叶片上周期性变化的外力。
汽流激振力的产生原因：沿圆周方向汽流不均匀。
高频激振力：动叶每经过一个喷嘴叶片，所受到的汽流力就变化一次，频率为：Zn×n。
低频激振力：级圆周上个别地方汽流速度异常，使得动叶每经过次处，受力都发生变化，频率为i×n。
叶片的振型：扭转振动（极少见，且危害不大，不考虑），弯曲振动包括轴向弯曲（不易发生，也不予考虑）振动和切向弯曲振动（易发生，且危害大，所以重点考虑）。切向弯曲又包括A型振动（叶片振动时，叶根不动、叶顶摆动的振动形式）（包括A0、A1、A2、……）和B型振动（叶片振动时，叶根不动、叶顶也基本不动的振动形式）（包括B0、B1、B2、……）。其中的下标为节点数目，而且不管是A型还是B型，随着节点数目的增加，振动频率会增加，振幅会减小，危害也会减小。
叶片的自振频率：静频率与叶片的刚度、高度、质量和振型有关。而且静频率的大小是随着刚度的增加、高度的减小、质量的下降和振型的后排而增大的。叶片工作时的动频率除与静频率有关外还与叶根的连接刚性、叶片的工作温度、叶片的工作转速有关。且随着叶根连接刚性的增加、叶片工作温度的下降和工作转速的增加而增大。
叶片振动的安全准则：不调频叶片（允许其在共振条件下长期工作的叶片）：安全倍率Ab≤许用安全倍率〔Ab〕。
调频叶片（需要将叶片的自振频率与激振力频率调开，避免运行中发生共振的叶片）：安全倍率Ab≤许用安全倍率〔Ab〕和频率指标。
叶片的调频：调整叶片的自振频率，且一般是往大调。具体方法为：①加装围带、拉金或改变围带、拉金的尺寸；②重新研磨叶根之间的接合面，以增加叶根的连接刚性；③在叶片顶部钻孔或切角，以减小叶片的质量；④改变叶片组内的叶片数目；⑤采用松拉金或空心拉金；⑥在焊接围带和拉金与叶片连接处加焊，或对铆接围带重新捻铆不合格的铆钉，以增加连接的牢固程度，提高叶片的自振频率。
5.除汽封和喷管组外其它的静止部件均为水平对分形式。上下之间一般均为法兰螺栓连接。
6.汽缸：大功率汽轮机均为多缸结构，而且大功率机组的高、中压缸及低压缸还为多层结构。
多层缸的优点：采用多层汽缸后每层汽缸承受的压差和温差减少，汽缸壁和法兰的厚度减薄，从而减小了启、停及工况变化时的热应力，加快了启、停速度，有利于改善机组变工况运行的适应性。同时由于外缸受到夹层蒸汽的冷却，工作温度较低，可采用较低等级的材料，节约了优质耐热合金钢。
多层缸的缺点：增加了安装、检修的工作量。
进汽部分：高压缸的前端即从调节阀到调节级喷管这短区域，包括蒸汽室和喷管室，是汽轮机中承受压力和温度最高的部分。
汽缸的支承：汽轮机安装在基础上，基础上固定有基础台板（或称机座或座架），汽缸通过轴承座或其外伸的搭脚支承在基础台板上。
高中压缸通过水平法懒两端伸出的猫爪支承在轴承座上，称为猫爪支承。猫爪支承有下缸猫爪和上缸猫爪支承两种方式。低压缸通常利用下缸伸出的搭脚直接支承在台板上，称为台板支承。
汽缸的滑销系统：由横销（引导汽缸沿横向膨胀）、纵销（引导汽缸沿轴向膨胀）、立销（引导汽缸沿垂直方向膨胀）组成。
死点：纵销中心线和横销中心线的交点。
7.盘车装置的投入和退出：
投入：首先拔出保险销，然后按指示方向转动手柄，使啮合齿轮与盘车齿轮啮合，当啮合后，电动机送电，盘车投入运行。在盘车运行过程中，啮合齿轮的转动方向是使螺纹旋紧的方向，所以啮合齿轮保持啮合状态。
退出：①直接切断电动机开关。②首先拔出保险销，然后按指示方向转动手柄，使啮合齿轮与盘车齿轮脱离啮合，当脱离后，切断电动机电源。③当汽轮机的转速增大到足够值时，盘车大齿轮变为主动轮，使啮合齿轮反向旋转，退出啮合状态，当彻底脱离后，切断电动机电源。
8.轴承：
轴承的工作原理：在两表面间建立稳定的油膜，必须具备以下条件：①两表面间构成楔形间隙；②两表面之间有足够的具有合适粘度的润滑油；③两表面间要有相对运动，且运动方向是使润滑油从楔形间隙的宽口流向窄口。随着转子转速的升高，转子中心沿静止时转子中心与轴承中心连线作为直径的半圆曲线向上升高。
轴承的油膜振荡：
失稳转速：使转子开始振动的转速。
半速涡动：转子发生的频率为转速一半的小振动现象。
油膜振荡：当转速大于等于一阶临界转速的两倍时，转子发生频率等于一阶临界转速的大振动现象。
油膜振荡发生的原因：转子受到扰动中心移动是产生油膜振荡的根本原因，但不是所有扰动引起的中心移动均会产生油膜振荡。在转子受到扰动中心移动后，转子的重力和油膜作用力的合力F沿转子移动方向的分力称为转子的失稳分力。若失稳分力等于阻尼力，转子会发生半速涡动；若失稳分力大于阻尼力，转子会发生油膜振荡。
油膜振荡的防止和消除：理论措施：增大相对偏心率以提高失稳转速。 相对偏心率：轴颈与轴瓦的绝对偏心距与它们的半径差的比值。
实际措施：①增加轴承比压（轴承载荷与轴瓦垂直投影面积之比）；②降低润滑油的粘度；③调整轴承间隙（减小顶部间隙）。
轴承的结构：
支持轴承：有圆筒形、椭圆形、三油楔和可倾瓦四种类型。 推力轴承一般和其附近的支持轴承共用一个外壳，组成支持推力联合轴承。
单元五 汽轮机的凝汽设备总结
1.凝汽设备的作用：①在汽轮机的排汽口建立并保持规定的真空；②将汽轮机的排汽凝结成水并送往锅炉。
2.真空的建立：在汽轮机进蒸汽之前，将真空系统中的空气抽出可以建立真空。当汽轮机进汽后，进入汽轮机的蒸汽在冷却介质的作用下，迅速凝结，也会在汽轮机的排汽口建立真空。
3.维持真空：将漏入真空系统的空气抽出。
4.凝汽设备的组成：凝汽器、抽气器（真空泵）、凝结水泵、循环水泵及其连接管道组成。
5.凝汽器的分类：按冷却水流程分为：单流程、双流程、三流程、四流程等。按中间有无垂直隔板分为：单一制和对分制。按凝汽器压力分为：单压制和双压制。
6.对凝汽器的要求：①传热性能好；②减小过冷度（凝汽器压力下的饱和温度和凝结水出口温度的差值）；减小过冷度的目的可以减小凝结水中溶解的空气，从而减小对设备的腐蚀。③减小汽阻和水阻。
7.凝汽器的端差：凝汽器压力下的饱和温度和循环水出口温度之差。
8.冷却水温升：冷却水出口温度与进口温度之差。
9.冷却（循环）倍率m：凝结1kg排汽所需要的循环水量。
10.极限真空：使汽轮机做功达到最大值的排汽压力所对应的真空。
11.最佳真空：提高真空后所增加的汽轮机功率与为提高真空使循环水泵多消耗的厂用电之差达到最大时的真空值。
12.凝汽器压力的确定：
13.凝汽器内空气的影响：空气的来源：新蒸汽中溶解的空气带入凝汽器中；真空不严密处漏入的。
空气的危害：①使凝汽器真空下降；②使凝结水过冷度增加；③使机组的经济性下降；④使凝结水含氧量增加。
14.真空系统严密性试验：先记录试验前的真空值，使机组保持80％的额定负荷，当关闭抽气门后的3～5min内，真空下降速度小于267～400Pa/min为合格。
15.检漏方法：蜡烛火焰法，肥皂泡法，氦气检漏仪。停机时还可作水压试验。
16.抽气器的工作原理：高压工质在工作喷嘴内膨胀，工作喷嘴出口的高速工质卷吸周围的由凝汽器来的蒸汽空气混合物一起进入其后的括压管扩压后排出，达到抽吸凝汽器中空气的目的。
17.射水式抽气器：高压水由专用的射水泵提供。扩压管出口的带有空气的水排入专用的水箱中。在凝汽器和射水式抽气器的连接管上必须安装逆止门，以防抽气器中的水进入凝汽器，影响凝结水品质。一般用在大机组中。
18.射汽式抽气器：有启动用的启动用抽气器和正常工作用的主抽气器。
启动抽气器为单级：扩压管出口的蒸汽空气混合物直接排入大气中。主抽气器多采用多级，且在每级的扩压管出口都安装有蒸汽冷却器，以回收蒸汽。
19.凝汽器的热力特性：凝汽器压力与循环水进口温度、循环水量、凝汽量之间的关系。利用 进行分析。
20.凝汽器的特性曲线：凝汽器压力与循环水进口温度、循环水量、凝汽量之间的关系曲线。
21.多压凝汽器压力的确定：用 计算出各汽室压力下的饱和温度，然后计算其平均温度，该平均温度对应的压力就是多压凝汽器的压力。
22.多压凝汽器的特点：①压力低（真空高），②凝结水温度高。由此可得出：多压凝汽器的凝结水过冷度低。
单元六 汽轮机调节总结
1.调节的任务：①及时调整汽轮机的功率，使它能满足外界负荷变化的需要；②保证转速在允许范围内。
2.供电数量、质量的关系：当供电量与用电量相等时，汽轮机的转速维持不变。当供电量大于用电量时，转速会升高。当供电量小于用电量时，转速会下降。
3.汽轮机调节系统的型式：液压调节系统（由机械部件和液压部件组成，输入信号只有转速，用于小机组）和电液调节系统（由电器部件和液压部件组成，输入信号为转速和功率，用于大机组）。电液调节系统按照电器部件接受的是数字信号还是模拟信号又分为功频电液调节系统（已淘汰）和数字电液调节系统（简称DEH调节系统）。
4.液压调节系统的组成方框图：见笔记。
5.调节系统的静态特性：在稳定状态（即静态）下，调节系统的输入信号n和输出信号P之间的关系。
6.调节系统的静态特性曲线：功率与转速的静态对应关系曲线。用四象限图求得。
7.速度（转速）变动率：当机组单机运行（孤立）运行时，电功率从零增加到额定值时，稳定转速相应从n1降为n2，转速改变值Δn＝n1－n2与额定转速n0之比的百分数，称为调节系统的速度变动率（或称转速不等率）。
8.一次调频：电负荷改变引起电网频率变化时，电网中并列运行的各台机组均自动地根据自身静态特性线承担一定负荷的变化以减少电网频率的改变，这种调节过程称为一次调频。
9.迟缓率：在同一功率下因迟缓而出现的最大转速变动量Δn与额定转速n0的比值的百分数被定义为迟缓率。
10.同步器：
同步器的用途：①调整单机运行机组的转速。②调整并网运行机组的功率。
二次调频：外界负荷扰动后，通过电网中各台机组的一次调频后，在维持总功率不变的条件下按经济调度的原则操作一些机组的同步器，实现负荷的重新分配，将电网频率调回到允许范围的过程。
同步器的调节范围：在允许的电网高频率条件下，能将汽轮机的负荷增加到额定值；在允许的电网低频率下，能将汽轮机的负荷降低到零。
11.动态特性：
转速飞升曲线：汽轮机甩全负荷时，转速随时间的变化曲线。是评价调节系统动态特性的依据。
动态特性指标：①稳定性，是基本要求。②超调量（转速动态偏差）：在机组甩负荷时，最大动态转速与最后的静态稳定转速之差被称为转速动态偏差（超调量）。要求：最大动态转速不超过107～109％n0。③快速性（过渡过程时间），当被调量与新的稳定值之差小于静态偏差的5％时，就可认为系统已达到新的稳定状态。从甩负荷开始到达到新的稳定状态所需要的最少时间被称为过渡过程时间。一般要求小于5～50s。
影响动态特性的主要因素：①转子飞升时间常数Ta：指转子在额定功率时的蒸汽主力矩作用下，转速从0增加到额定转速所需的时间。②中间容积时间常数TV：在额定蒸汽流量下将中间容积充满所需的时间。③转速变动率δ：过大会使最大动态转速超过允许值，过小会使调节系统的动态特性不好，所以一般范围为3～6。④油动机时间常数Tm：当油动机滑阀的开度为最大时，油动机在最大进油量条件下走完整个工作行程所需要的时间。⑤迟缓率ε。
中间再热对汽轮机调节系统的影响：①采用单元制的影响：锅炉燃烧滞后于调汽门开度的变化，降低了机组的负荷适应性；机炉的最低负荷不一致（设旁路系统解决）；在低负荷时再热器的冷却问题（设旁路系统解决）。②中间再热容积的影响：机组个功率滞后，降低了一次调频能力（采用高压调节阀动态过调的方法解决）。
12.功频电调调节系统的反调现象：当外界负荷突变时，由于转子存在惯性等原因，造成转速信号瞬时变化很小，这时转速调节回路输出的功率静态偏差请求值很小，而功率调节回路的功率动态偏差信号幅值很大，使得调节阀向要求的方向相反的方向启闭的现象。
13.数字电液调节系统：
组成：电子控制器，操作系统，油系统，执行机构，保护系统。
功能：自动程序控制（ATC）功能，汽轮机的负荷自动调节功能，汽轮机的自动保护功能，机组和DEH系统的监控功能。
运行方式：二级手动，一级手动，操作员自动，汽轮机自动。
控制模式：主汽阀控制，调节阀控制，
主要装置：①电子调节装置：转速测量，功率测量，频差校正器，功率校正器，调节级压力校正器。②阀位控制器：电液转换器，油动机（有双侧进油往复式和单侧进油往复式）。③配汽（执行）机构：（提板式，凸轮式，杠杆式）开启装置和调节阀（单阀芯式，双阀芯式）。
14.危急遮断保护系统：
电气危急遮断保护系统：
自动停机危急遮断系统（AST）系统：当发生危急情况时切断进汽，停机，以防造成设备的严重损坏。AST油路控制高压主汽阀和中压主汽阀，并通过OPC油路控制高中压调节阀。监视项目和控制参数为：超速保护、轴向位移保护、轴承供油低油压和回油高油温保护、EH（抗燃油）油压低保护、凝汽器低真空保护。
超速保护遮断控制系统（OPC）系统：当转速达到一定值时，暂时关闭高中压调节阀，减小汽轮机的进汽量和功率，不会停机。
机械危急遮断保护：
15.供油系统：
作用：①供给轴承润滑系统用油；②供给调节系统与危急遮断保护系统用油。
采用汽轮机油的供油系统：图6－57。EH油系统：图6－58。