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摘要：本文分析了汽轮机组在启停过程中胀差产生的主要原因，并提出了相对应的控制措施，提高了机组启停过程中的安全性，对于汽轮机组的启停具有一定的应用价值。
关键词：汽轮机 启停 胀差控制
引言:汽轮机组在启停过程中由于胀差的变化会引起振动增大、动静部分碰磨、大轴弯曲等严重事故，因此监视胀差 是机组启停过程中的一项重要任务。为避免轴向间隙变化到危险程度使动静部分发生碰磨，不仅应对胀差进行严格的监视，而且应对胀差产生的原因有足够的认识和了解。为此介绍了胀差产生的主要原因并提出了与之相对应的控制措施。
1 影响胀差的主要因素
汽机胀差是指转子和汽缸沿轴向膨胀不相同所产生的相对膨胀值。主要是由于转子和汽缸的质量不同，及热交换条件不同而产生。在机组启动、停机及变工况过程中胀差变化较大，稳定工况时，胀差趋于一稳定值。影响胀差的主要因素有：
（1）主、再热蒸汽的温升、温降率；
（2）轴封供汽温度的高低、以及供汽时间的长短；
（3）加热装置的投入时间以及所用汽源；
（4）暖机时间的长短；
（5）凝汽器真空的变化；
（6）负荷变化的影响。
1.1 汽轮机胀差正向增大的主要原因
(1) 机组启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快；
(2) 汽缸夹层、法兰加热装置的加热蒸汽温度太低或者流量较低，引起的加热作用较弱；
(3) 汽轮机滑销系统或者轴承台板的滑动性能比较差 ，容易发生卡涩现象；
(4 ) 轴封供汽温度过高或供汽流量过大，引起轴颈过份伸长；
(5) 机组在启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高；
(6) 汽缸保温层的保温效果不佳或者有保温层脱落现象。在严寒季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风 ；
(7)胀差指示器的零点不准或者触点磨损，引起数字偏差 ；
(8)多转子机组，相邻转子之间胀差变化带来的互相影响；
(9)真空和转速变化的影响；
1.2 汽轮机胀差负向增大的主要原因
(1)机组负荷迅速下降或突然甩负荷；
(2)主汽温度骤减或启动时的进汽温度低于金属温度；
(3)汽缸夹层、法兰加热装置加热过度 ；
(4)轴封供汽温度太低；
(5)轴向位移变化；
(6)真空急剧下降，排汽缸温度上升；
(7)机组在启动时转速突然飞升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩 小，引起低压缸胀差的变化尤其明显；
(8)汽缸夹层 中流入高温蒸汽 ，可能来自汽加热装置 ，也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽 ；
2 胀差的变化及控制方法
掌握胀差变化规律，采取有效调整手段，才能合理控制胀差，防止汽轮机的动静摩擦。以下分不同情况介绍胀差变化规律及控制方法。
2.1 冷态启动
2.1.1 汽封供汽从汽封供汽到冲转前，胀差值一直往正方向变化
汽封供汽后，汽封套受热后向两侧膨胀，对整个汽缸的膨胀并无影响。与汽封相应的主轴段受热后，则使转子伸长。除了轴端汽封以外，汽缸的通流部分也被加热，但因进入汽缸的汽量很少，汽封供汽不会使汽缸产生明显的膨胀。汽封供汽对转子伸长值的影响是由供汽温度决定的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但汽封供汽的时间越长，汽封段主轴被加热得越充分，胀差正值增加得越多。因此缩短汽封供汽的时间，对减少胀差的正值有一定的作用，冷态启动冲转前10～15分钟投入轴封供汽，汽源用临机供高辅供汽。
2.1.2 冲转参数的合理选择、控制
冷态启动，汽缸金属温度低于150℃，冲转参数的合理选择是控制升速、胀差的关键。由于冲转参数以机侧测点显示数据控制，因测点位置的不同，升参数过程中机侧温度较炉侧参数滞后80℃左右，所以升参数过程中，炉侧温度达190-200℃，蒸汽过热度大于50℃，进行二段暖管，尽早全开电动主闸门，提高机前参数。注意缸温变化。冷态启动过程中，要进行1000r/min中速暖机，所以冲转参数参照炉侧参数，尽量维持低限，机侧主汽压力1.76～1.96MPa，主、再热汽温度控制在230～260℃，且主、再热汽温过热度大于50℃，炉侧汽温控制在300±10℃范围内。
2.1.3 暖机升速
从冲转到定速期间，高压胀差基本上是上升的。在这一阶段，蒸汽流量比较少，在高压缸中，蒸汽主要在调节级内作功，金属主要在该级段范围内被加热，所以整个高压转子平均温度的上升是有限的。相对外缸来说，转子温度的变化总是超前的，只要汽温无剧烈的波动，在单位时间内，胀差的变化就比较均匀。中压缸因进汽量小，因为冲转时再热汽温往往低于主蒸汽温度，随着转速的升高，中压缸的进汽量增加，再热汽温上升也较快，中压转子的膨胀值大于汽缸的，故中压胀差增加。低压胀差在整个升速过程中变化较大，在低速暖机时，低压缸转子都有明显的伸长，所以低压胀差就比较大。自低速暖机至中速暖机结束，中压转子的膨胀速度有所增加，低压转子保持原有的膨胀速度，而相应的低压缸变化较小，所以，低压胀差增加较多。当中速暖机后再升速时，中、低压胀差都有减小的趋势，低压胀差大幅度下降。这主要是泊桑效应对低压转子的缩短作用，即随着转速的升高，离心力增大，在轴向上的分力增大了，因而使转子变粗而缩短，表现为低压胀差减小。
在冷态启动时，机组冲转前加热装置应进行暖管，一般在1000r/min时，及时投入加热装置。汽源用主汽供，因为冷态启动冲转参数较低，尽量开大供汽门维持压力，随着参数的增长及时调整，避免加热联箱超压。特别是法螺加热投入时，回汽总门尽量开大，用供汽门调整压力，保证加热的蒸汽流量，确实起到加热法螺的作用。加热装置投运后，要监视汽缸各金属温度的变化，根据各部的温升情况及时对系统各分门进行调整。
2.2 热态启动
热态启动机组胀差变化不同于冷态启动，不仅要控制正胀差的增长，在机组启动初期负胀差的控制是重点。由于缸温高，要先送轴封汽源，后抽真空，对胀差的控制除主、再热汽参数的合理选择，轴封汽源的选择及调整非常重要。热态启动胀差的变化, 主要受主再热汽温的影响。 为了 减少热应力 和胀差的负值, 要求汽 温高于汽缸 50 ～100℃。 因此要求锅炉点火后升压时 , 要将旁路进汽门全开, 以便将主再热温度提到所需的数值。热态启动时, 一般汽压较高, 相同工况下, 调速汽门开度较冷态为小, 节流后汽温仍是降低。 所以初始时, 汽缸和转子均要受到不同程度的冷却, 其中又以转子冷却较快, 因此, 出现胀差的负值不可避免, 但同属热态启动,汽缸温差水平却不一样。 对于不同的汽缸温度, 胀差的变化规律也不同, 当汽缸温度较高时, 汽封供汽后, 高中低压胀差均减少 , 当汽缸温度较低时, 汽封供汽后胀差基本不变 。冲转到定速, 各胀差仍为减小趋势。 汽缸温度高时,减小的幅度大些;汽缸温度低时, 减小的幅度小些。 中速以后升速过程中, 中低压胀差减小的情况与冷态相同。热态启动时, 定速后尽快并网, 如空转时间拖长, 胀差将继续减小 。并网后, 胀差的变化情况取决于带负荷的速度 。当缸温较高时, 带负荷速度更应快些, 不然转子要进一步冷却收缩, 使高中压胀差负值过大, 甚至造成前几级动叶入口间隙消失;如果缸温较低, 低负荷暖机以后,高压胀差增加较快, 应提前投入法加。
总之, 热态启动时, 为防止胀差负值过大, 要尽快升速 、 并网和接带负荷, 并使之达到与缸温对应的负荷水平。
2.3 机组滑停
在滑参数停机过程中，高压胀差的变化规律与冷态启动时的相反。只是在调速汽门全开的一段时间内，因为调节级温度接近于主蒸汽温度，所以这时高压胀差有一定的增加，而后随着主蒸汽温度的逐渐降低，高压转子的收缩快于汽缸的，高压胀差是减小的。因此，必须控制蒸汽的温降速度，投入加热装置。机组滑停过程中，加热装置投入前暖管方法采用倒暖，即先开夹层联箱疏水门，然后开启上、下夹层供汽分门，让夹层蒸汽倒暖至联箱；同时开主汽供加热装置门前疏水，进行供汽管道疏水。充分暖管后再开主汽供汽门，调整联箱压力开启。中压胀差和低压胀差随着再热蒸汽温度的降低而减小。当排汽室温度高时，中、低压胀差减少的幅度更大。所以，要及时调整排汽缸喷水门，降低排汽缸温度，注意不要造成排汽缸温度过高。如果排汽缸温度降低的速度快于再热蒸汽温度降低的速度，中、低压胀差则是增加的。
在滑参数停机过程中，应保持真空高一点，这对控制胀差有好处。打闸前要将真空适当地降低。打闸停机后在转子惰走阶段，在几分钟内转速从3000r/min降到1000r/min以下，离心力与转速的平方成正比地减少，使转子很快伸长，各胀差均有不同程度的突增，其中以低压胀差的增加量为最大，这就是前面提到的泊桑效应。如果打闸前的低压胀差比较大，往往会造成低压胀差超过极限，这时很可能造成通流部分摩擦。对于正常停机，打闸前要注意胀差的大小，务必要把胀差的实增值考虑进去，以防打闸后动静部分的轴向间隙消失。
3 结论
总之，汽轮机启停及运行工况变化时受热应力、热变形、胀差和振动等因素的限制，要保证汽轮机组的安全运行，必须抓好每一个环节，并且有机的联系起来。研究胀差，就是为了掌握汽轮机组在启停及工况变化时胀差的变化规律，并采取与之对应的控制措施，使胀差维持在正常范 围，减少机组在启停过程 中的消耗，增加机组动性，保证汽轮机组的安全运行。
参考文献
[1]郭文斌,汽轮机运行中胀差的分析和控制. [J]西北电力技术,2004年06期.
论文作者:陈小豪
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期
论文发表时间:2015/10/12
标签：汽缸论文; 转子论文; 温度论文; 机组论文; 低压论文; 蒸汽论文; 过程中论文; 《基层建设》2015年16期论文;