低压末级叶片排汽面积决定饱和蒸汽汽轮机的最大功率,而末级叶片排汽面积取决于叶片的高度。所以为了增大功率就必须采取增加低压缸的数量或增加末级叶片的高度。
对于增加低压缸的数量来说,由于受机组轴系长度、轴系稳定性、转子的临界转速等限制,一般最多采用四个低压缸。此外随着机组轴系的加长,汽轮机厂房的投资也会增加。
末级叶片的高度增加,受到叶片材料应力和强度的限制。对于全速汽轮机来说,由于其转速是半速机的一倍,同样长度的叶片工作时承受到的离心力是半速机的四倍。因此全速汽轮机不可能采用较长的叶片。采用半速机在同样的末级叶片应力和强度的情况下,可使汽轮机的功率大约增加四倍。随着机组功率的不断增加,要求不断增加排汽面积,而排汽面积的增加受末级叶高增加的限制,因为随着叶高的增加,叶片的应力不断增大,采用全速机可能超过叶片材料的许用应力。采用半速机在满足末级叶高增加的同时,叶片的应力又不会超过叶片材料的许用应力,因此采用半速机组有利于提高单机的极限功率和机组效率,有利于降低叶片的设计难度。
采用半速机另外的原因是在同样末级叶片情况下,由于叶顶速度降低,叶片的水蚀量减小,同时降低了转动部件的应力。在给定功率的前提下,由于可以采用更长的末级叶片来增加排汽面积,因此可以减少排汽缸的数量,降低设备及厂房的投资。