300MW机组冷态启动高中压缸胀差的控制

郭 刚

（湖北华电襄樊发电有限公司，湖北 襄樊 441141）

300MW机组冷态启动高中压缸胀差的控制

郭 刚

（湖北华电襄樊发电有限公司，湖北 襄樊 441141）

汽轮机转子与汽缸相比较，转子的体积小，并且转子高速旋转与蒸汽热交换强度较大，因此在汽轮机启停过程中，转子温度的升高或降低速度比汽缸快，使得它们在轴向膨胀时出现相对膨胀差，称之为胀差。当转子的膨胀量大于汽缸的膨胀量时为正胀差，反之称为负胀差。胀差变化的大小反映了汽轮机内部动、静部分轴向间隙的变化。因此，在汽轮机日常运行中，尤其在启动和停机过程中，为防止因动、静部分发生摩擦造成设备损坏事故，同时为延长汽轮机的使用寿命，应密切监视机组高中压缸胀差的变化，并将其控制在允许范围内。

以襄樊发电有限公司N300-16.7/537/537-4型高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机在冷态高中压缸联合启动过程中，对机组胀差的变化与控制为例，进行简单分析。

1 抽真空送轴封阶段

在汽轮机冲转前，胀差值一直向正方向变化，因为在加热过程中，转子温度升高的速度要比汽缸快，相应的膨胀速度也比汽缸快。襄樊发电有限公司300M W机组冷态启动通常采用先抽真空后送轴封的方式，在对轴封供汽时，供汽压力维持汽轮机凝汽器真空大于87kPa即可，而凝汽器温度则应维持在200℃左右。

在机组通循环水后，应及时投入汽轮机高缸倒暖暖内缸和夹层加热暖外缸，汽源都采用辅汽汽源，控制汽轮机转子和汽缸金属温升率，并控制外缸的进汽量比内缸大。观察胀差变化趋势,如果胀差向正值方向变化过快，可以采取降低轴封母管压力或适当提升凝汽器真空的方法加以控制。当汽轮机内缸内壁温度达到150℃时退出高缸倒暖；当主蒸汽压力大于1.0MPa，主蒸汽温度大于汽缸外壁温50℃以上时，切夹层加热汽源为主蒸汽，控制胀差平稳发展。总体上说，冷态开机，轴封供汽温度和压力应该低一些，真空应该提升得快一点，尽早投入高缸倒暖和夹层加热，在确保安全的前提下尽快达到冲转的条件。

2 暖机升速阶段

在冲转过程中胀差基本上继续上升。在这一阶段，主再热蒸汽参数对差胀的影响是最大的，但此时蒸汽流量小，而且蒸汽主要在调节级内做功，所以冲转时蒸汽的压力和温度都应适当低一些。通常300M W机组冷态启动的冲转参数为：主汽压3.45MPa，主汽温320℃～340℃，再热汽压0.1 MPa～0.2MPa,再热汽温237℃～257℃，但主汽温至少高于高压调节级处内缸上壁温80℃～100℃，而且主汽温至少保证50℃以上的过热度。在冲转过程中升速率要低，要密切注意缸温的变化，如果胀差正值过高应稳定转速，或者降低真空，让蒸汽在汽缸中的滞留时间尽量长一些，充分暖机。在汽轮机中速暖机后再升速时，胀差值会有减小的趋势，但这并不代表转子已暖透，而是由于随着转速的升高，转子离心力增大，轴向位移也增大，从而使转子变粗缩短，同时汽缸温度在逐渐上升，汽缸的膨胀速度也在上升，相对迟缓了转子的膨胀值。

同时，为了防止胀差表数据失真，还应当密切监视汽缸膨胀、轴向位移和机组振动等参数的变化情况，特别是跨越临界转速时。机组冲转后，控制胀差的手段主要是控制主汽温在机组并网前不要超过400℃。这一点对于升速阶段控制胀差至关重要，还可以通过调整夹层加热的进汽量，将胀差控制在-1.8mm～+3.5mm之间。

3 并网带负荷阶段

机组并网后，特别是在低负荷暖机阶段，蒸汽对转子和汽缸的加热比较剧烈，随着汽轮机调节汽阀的开大，调节级温度上升比较快，对胀差的影响比较大。因此，并网后要缓慢开启调节汽门，并注意调节级的温度变化。

为了防止胀差变化过快，并网后应在低负荷状态下暖机一段时间。具体的暖机时间由汽缸上下壁温度、调节级温度和胀差的变化趋势来确定。只有在胀差值出现下降趋势而且比并网时的数值下降10%以后，才能开始逐步升负荷。一旦胀差又出现上涨并且达到并网时的数值时，应当减缓升负荷速度甚至停止升负荷，继续暖机，直到机组负荷升至额定值。其间，当汽轮机外缸内壁温度大于350℃，且胀差正常时应及时退出夹层加热。

此外润滑油温对胀差也有一定的影响，建议在盘车运行期间油温控制在25℃～30℃，升速至2000r/min～2500r/min时，应调整润滑油温达到40℃～50℃。而且汽缸本体疏水调节不当也会影响到胀差，开机时还应当注意控制汽缸本体疏水。当机组负荷达到10%～20%时及时关闭所有疏水门。

在300M W机组冷态启动过程中，对胀差的控制几乎贯穿始终，从启动一开始就要高度重视，严格控制。其中影响机组胀差的因素主要有以下几点：倒暖和夹层加热的投入，暖机时间的长短，凝汽器真空的变化，轴封供汽参数的高低，主蒸汽的温升率，负荷的变化等。因此在冷态启动中控制胀差简单地说，就是“投夹层，稳供汽，控温升，缓升速；低负荷，多暖机，缸温上，再去提”。

2009-06-1 1)