汽轮机运行中胀差的分析和控制

马明　郭恺

摘 要：汽轮机为发电厂当中的常用机械之一，其运转情况的好坏直接影响到了电量制造的效率。本次研究当中将针对某发电厂的汽轮机在运转过程当中产生的胀差现象进行研究，对其产生的原因进行分析，对有可能由此引发的危害提出解决措施与建议。

关键词：发电厂 汽轮机 胀差 控制

中图分类号：TK264 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0089-01

汽轮机在启动与停机的转换过程当中，或是在平常的运行当中产生节奏改变时，气缸以及转子会相应产生热涨冷缩的现象。在这种现象当中，转子的受热面积明显大于气缸，同时由于转子的质量与气缸相比较小，以及转子表面受到的蒸汽放热系数与气缸相比较大，因此转子在温度变化方面与气缸相比尤为明显，这就有可能导致转子与气缸之间产生胀差现象[1]。这种差值的产生指的是转子与气缸之间的差异而言，因此两者之间由热作用而产生的膨胀差即为胀差，又称相对膨胀差。两者在轴向膨胀的条件下进行对照比较时，若转子大于气缸，则称为正膨胀；若转子小于气缸，则称为负膨胀。

1 胀差的形成原因

转子与气缸之间产生胀差的主要原因是由于两者的组织结构以及工作条件存在明显的差异[2]。在单缸汽轮机当中，排气口中心附近存在着明显的气缸死点，而转子与气缸之间也存在着一个明显的死点，位置在推力轴的承推面。在汽轮机正常的运转当中，转子与气缸之间必然存在着明显的温度差异，受热程度差较为显著，转子质量虽然与气缸相比较小，但是受到蒸汽热作用的面积较大，因此将在短时间内提升至很高的温度，气缸与转子相比质量较大，因此其受热与膨胀的速度较慢。两者同样在受热后发生了膨胀的现象，但是在膨胀稳定之前，两者之间必然存在着明显的胀差。在冷却当中同样如此，转子质量较小，因此冷却收缩的时间与气缸相比较短，胀差情况也会更加明显。

汽轮机在正常的运行当中，逐渐从冷形态向热形态进行转变，气缸受热后逐渐产生热膨胀的现象，但是其膨胀方向却受到了滑销系统死点位置的限制，只能向高压或低压侧膨胀。转子也随着汽轮机的运行会发生膨胀现象，而膨胀方向也随着推力轴承的约束只能向低压侧膨胀。当汽轮机的运转逐渐承担一定程度上的负荷后，转子与气缸的受热程度也逐渐趋于稳定状态，两者之间的膨胀差也会随之越来越小，最终达到相对稳定的状态。

2 胀差异常的危害

转子与气缸之间的胀差程度将决定汽轮机动静轴向的间隙大小，在正胀差的情况下，自喷嘴至动叶之间的间隙将会增加，负胀差则会减小。正常情况下，汽轮机轴封与动静叶片之间存在的轴向间隙较小，随着汽轮机的运行时间逐渐增加，如果其中产生了较为明显的胀差，而这种胀差现象影响到了轴封与动静叶片之间的间隙时，将会使得其中的间隙不复存在，直接导致两者之间产生摩擦，最终导致机组振动甚至发生故障、损坏、事故。因此所有型号的汽轮机均存在非常严格的胀差极限值，这种极限值的确定取决于轴封或动静叶片的轴向最小间隙[3]。如果转子与气缸之间的间隙胀差趋于极限值的情况下，轴封或动静叶片的轴向最小间隙在理论上依然要留有一定程度的合理间隙，这样才能避免机械事故的发生。

3 胀差的控制措施

在日常工作当中要对汽轮机的运行情况进行深入解析，对胀差的形成以及危害进行了解后，要对汽轮机运行时、工作情况产生明显变化时对胀差进行有效控制，才能够确保机组运行当中的安全。

3.1 进汽参数的控制

按照日常操作的规章制度参考冷态曲线对汽轮机的进汽参数进行严格控制，冲转至带60 MW参数时将主汽温度控制在320 ℃～360 ℃之间，再热温度控制在300 ℃左右，主汽压力控制在4.2～4.8 MPa之间。

3.2 蒸汽温度及负荷速度控制

在汽轮机启动的状态下，对其承担负荷时的参数进行稳定能够有效控制胀差形成的有效措施。参照冷态曲线对汽轮机进行升温、升压以及增加负荷能够使汽轮机安全运行，因此在启动汽轮机前要优先参考冷态曲线对其进行启动。

3.3 机组真空控制

汽轮机在启动后冲转之前的真空压力保持在90 kPa，对机组的进气量进行增加的同时能够在合理的控制范围之内。在汽轮机运转达到中速且进行暖机的状态下，低加汽侧、投运高也是另一种能够增加进汽量的有效措施。

3.4 运转时间与气缸膨胀的关系控制

绝大多数的胀差现象均发生在冷态启动的汽轮机当中，尤其是在冲转的过程当中冲网时间较短的条件下，胀差发生的几率较高。在对机组进行日常维护与修理的过程当中，将会存在充足的试验机会，这也是另一种意义上的暖机时间，而气缸的膨胀现象一般发生在汽轮机中速运转状态下，此时达到了10～12 mm，当达到3000 rpm试验时将有可能达到20 mm或更高，在这种条件下能够有效的控制胀差的形成。因此在日常工作当中，对于汽轮机的暖机时间除了按照规章制度进行意外，还要参照气缸膨胀的具体情况进行相应的处理。若气缸膨胀现象不明显时，高压胀差较大的情况反而更加容易发生，可以通过增加暖机的时间进行调节。

参考文献

[1] 王运民，张伦柱，徐大懋，等.汽轮机级组特征通流面积的应用[J].热能动力工程，2012，27（2）：160-164.

[2] 刘景萍，郑侠.火电厂汽轮机运行故障对策技术研究[J].科技与企业，2013（9）：298.

[3] 王镇涛.浅谈火电厂汽轮机常见故障及维护[J].科技致富向导，2011（10）：55.