汽輪機是火力發電廠三大主要設備之一，具有單機功率大、效率高、運行平穩、使用壽命長等特點。
汽輪機以蒸汽為工質，將熱能轉變為機械能，為發電機發電提供機械能。
一、汽輪機的工作原理
「級」是汽輪機中最基本的工作單元。在結構上它是由靜葉（噴嘴）和對應的動葉所組成；一列固定的噴嘴和與它配合的動葉片構成了汽輪機的基本作功單元，稱為汽輪機的「級」 （汽輪機級的工作原理）
單級衝動式汽輪機工作原理結構立體圖
汽輪機內的能量轉換
一定壓力和溫度的蒸汽流經固定不動的噴嘴，並在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷增加，使蒸汽的熱能轉化為動能 。
（一）衝動作用原理
衝動力的定義：根據力學知識，當一運動物體碰到另一個靜止的物體或者運動速度低於它的物體時，就會受到阻礙而改變其速度的大小或方向，同時給阻礙它的物體的一個作用力
特點：蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉變為機械功，蒸汽在動葉通道中不膨脹，動葉通道不收縮
噴嘴出口處：蒸汽以相對速度w1進入動葉通道，由於受到動葉的阻礙，汽流方向不斷改變，最後以相對速度w2流出動葉通道，
在流道中蒸汽對動葉產生一個輪周方向的衝動力F1，該力對動葉作功使動葉轉動
蒸汽流過無膨脹動葉通道時速度的變化
（二）反動作用原理
反動力定義：蒸汽在動葉汽道內膨脹時對動葉的作用力。根據動量守恆定律，當氣體從容器中加速流出時，要對容器產生—個與流動方向相反的力。
基本特點：蒸汽在動葉流道中不僅要改變方向，而且還要膨脹加速，從結構上看動葉通道是逐漸收縮的。
從作用力方面分析原理
蒸汽流經級時先在噴嘴中膨脹壓力降低，速度增加一方面通過速度方向的改變，產生衝動力F1
蒸汽在動葉中繼續膨脹，壓力降低，所產生的焓降轉化為動能造成動葉出口的相對速度w2大於進口相對速度w1，使汽流產生了作用於動葉上的與汽流方向相反的反動力Fr。
在蒸汽的衝動力和反動力合力作用下推動動葉旋轉作功。
（三）反動度和級類型
基本概念
級滯止理想焓降：0點是級前的蒸汽狀態點，0*點是汽流被等熵滯止到初速等於零的狀態，p1、p2分別為噴嘴出口壓力和動葉出口壓力，蒸汽在級內從滯止狀態0*等熵膨脹到p2時的焓降稱為級的滯止理想焓降
級理想焓降：蒸汽在級內從0點等熵膨脹到p2時的焓降稱為級的理想焓降。
1. 反動度
反動度：表示蒸汽在動葉通道內膨脹程度大小的指標。
它等於蒸汽在動葉通道中的理想焓降與噴嘴的滯止理想焓降和動葉通道中理想焓降之和的比值
級的平直徑處（即1/2葉高處）的反動度用Ωm表示，其表達式為：
2. 級的類型及特點（汽輪機級的工作原理）
汽輪機的級可分為衝動級和反動級兩大類
(1)衝動級
衝動級又分：純衝動級、帶反動度的衝動級速度級
1) 純衝動級：反動度為零的級稱為純衝動級
工作特點：是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉通道中不膨脹
結構特點：動葉葉型近似對稱彎曲，作功能力大，但效率比帶反動度的衝動級低。
2) 帶反動度的衝動級
現代衝動式汽輪機中廣泛採用具有一定反動度的衝動級，簡稱為衝動級
工作特點:蒸汽的膨脹主要噴嘴中進行，在動葉通道中僅有小部分膨脹，產生的反動力較小，主要利用衝動力作功
結構特點：作功能力比反動級的大，效率又比純衝動級高。
衝動式汽輪機
3) 復速級
速度級:為使充分利用餘速，在兩列動葉之間裝設—列導向葉片，排汽經過導向葉片後改變方向，進入第二列動葉繼續作功。這種級稱為速度級。
復速級：同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級，又稱為復速級。
工作特點：蒸汽主要在噴嘴中膨脹加速：動葉通道和導向葉片通道中基本不膨脹，焓降大、效率較低。用於單級汽輪機和中、小型多級汽輪機的第一級。
4) 反動級
定義：蒸汽在級中的理想焓降平均分配在噴嘴和動葉通道中的級稱為反動級
工作特點：蒸汽在噴嘴和動葉通道中的膨脹程度相等，作功的力衝動力和反動力各佔一半
結構特點：動葉葉型與噴嘴葉型完全相同。反動級的效率高於衝動級，但整級的理想焓降較小。
反動式汽輪機
調節級
噴嘴調節：多數汽輪機採用改變第一級噴嘴面積的方法調節進汽量，稱之為噴嘴調節。（【大修現場一】高中壓轉子部件認識）
調節級：中、小容量汽輪機的調節級噴嘴調節汽輪機的第一級稱為調節級，一般採用復速級。大容量汽輪機多採用單列衝動級。
還把汽輪機的級分為速度級和壓力級兩種
汽輪機的基本作功原理
近代大功率汽輪機都是由若干個級構成的多級汽輪機，由於級的工作過程在一定程度上反映了整個汽輪機的工作過程，所以對汽輪機工作原理的討論一般總是從汽輪機「級」開始的，有助於理解和掌握全機的內在規律性。
一、級的作功原理
級是汽輪機中最基本的工作單位
級由靜葉（噴嘴）和對應的動葉組成
工質的熱能在噴嘴中先轉變為工質的動能，然後在動葉中使能轉變為機械能
噴嘴汽道示意圖
引用熱力學第一定律導出的能量方程，方程可表示為:
二、級內損失和級效率
(一)級的內部損失：在汽輪機通流部分中與流動、能量轉換有直接聯繫的損失稱為汽輪機級的內部損失
級內的損失主要有葉柵損失、餘速損失、部分進汽損失、葉輪摩擦損失、漏汽損失和溼汽損失等
1．葉柵損失
葉柵損失包括：噴嘴損失和動葉損失。
從產生原因看，它由：葉型損失、葉端損失和衝波損失所組成。
葉型損失
指蒸汽流過葉型表面時所產生的能量損失，由附面層中的摩擦損失、附面層分離時的渦流損失及尾跡損失組成。
摩擦損失
尾跡損失
葉端損失
蒸汽在通道的頂部和根部附面層產生的摩擦損失以及產生的由內弧向背弧的橫向流動（稱為二次流）。
超音速飛機遇到的衝波
2. 餘速損失
蒸汽離開動葉柵時帶走的餘速動能稱為餘速損失。
3．葉輪摩擦損失
4．部分進汽損失
由於部分進汽造成的能量損失稱為部分進汽損失。
由鼓風損失和斥汽損失組成。
在不裝噴噴的弧段內把動葉柵罩住，可減少鼓風損失。
5．漏汽損失
汽輪機通流部分中，隔板與轉軸之間，動葉頂部與汽缸之間都存在間隙，且間隙前後蒸汽存在壓力差，這樣蒸汽就有一部分不通過動葉通道，而經間隙漏到後面，造成損失，稱為漏汽損失。
減小漏汽損失的措施是安裝汽封等（【大修現場四】汽封【軸端汽封、隔板汽封、通流部分汽封、過橋汽封（平衡活塞汽封）】）
6．溼汽損失
溼蒸汽引起的有用功損失，稱為溼汽損失。
蒸汽由於凝結成水使作功量減少
高速的蒸汽帶動低速的水珠而消耗一部分動能
水珠進入動葉時撞擊在進口處的動葉片背弧上，阻止葉輪旋轉
安全上，動葉會被溼汽衝蝕損壞
（二） 級的相對內效率
級的相對內效率表示級的能量轉換的完善程度，是用來衡量級經濟性的一個重要指標，它與級的類型、葉型、反動度、速比、葉高、蒸汽的性質、級的結構特點等有關。
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