台山电厂600 MW汽轮机启动中胀差大原因分析及控制策略

唐道朋

摘 要：台山电厂2号机在冷态启动过程中，多次出现汽轮机高压胀差大甚至超越设计值的现象，当高压胀差超越设计值时，将会拖延机组的启动，严重时将会被迫停炉及造成汽轮机设备损坏等。现对一次高压胀差增大事件进行分析，以总结积累经验、吸取教训。

关键词：汽轮机;胀差;膨胀;转速

1 本次机组启动背景

台山电厂2号机为上汽600 MW亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，无法兰加热装置，设计允许的高压胀差为-5.5～16.5 mm。启动前机组经历了近一个月的小修，各测量装置与热控仪表均已按启动要求准确投入，缸胀在2.58 mm，高压胀差仍在10.71 mm，检修后正温差冷态启动。

汽轮机高压胀差增大事件发生在汽轮机2 370 r/min中速暖机时，高压正胀差由启动初期真空建立的10.65 mm增大到15.43 mm。

2 高压胀差大的危害

胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣。由于汽轮机静叶与动叶间的间隙比动叶与下一级静叶间的间隙小得多，因此负胀差比正胀差更危险。如胀差趋向负值，会引起动静之间的摩擦，造成恶性事故;当然正胀差增大到一定程度时也势必造成动静碰磨，严重威胁汽轮机动静部件安全，所以严格控制正负胀差值在一定的范围内是非常必要的。

3 启动过程中影响胀差的因素

（1）主汽、再热汽温升（温降）速度。（2）轴封供汽温度。（3）汽缸法兰、螺栓加热装置。（4）凝汽器真空。（5）机组负温差启动。（6）胀差指示器零点不准或触点磨损。（7）推力轴承磨损，轴向位移增大。（8）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落。（9）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩。（10）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。（11）各级抽汽量变化。（12）轴承油温太高。

4 汽轮机胀差大过程

结合表1所示的本次启动背景、启动过程中影响胀差的因素和胀差的实际反映，认为以下几个方面是影响本次启动过程中高压正胀差增大较快的重要原因。

4.1    轴封供汽的影响

15：00，未抽真空之前，缸胀2.576 mm，高压胀差10.709 mm。

16：09，轴封暖管，背压88.37 kPa，缸胀2.545 mm，高压胀差10.648 mm。

17：06，低压轴封汽暖至94.35 ℃时，缸胀2.545 mm，高压胀差10.643 mm，此时汽缸略有收缩。

18：33，低壓轴封汽暖至232.92 ℃时，缸胀2.551 mm，高压胀差11.526 mm，此时汽缸开始膨胀，而转子仍因被加热而持续膨胀。

19：00，低压轴封汽调节至226.86 ℃稳定，缸胀2.565 mm，高压胀差11.721 mm，此时汽缸与转子均因被加热而膨胀。

19：59，低压轴封汽调节至229.08 ℃稳定，缸胀2.641 mm，高压胀差11.980 mm，此时汽缸与转子均因被加热而膨胀。

23：06，汽轮机进汽冲转前，从19：00至此时低压轴封汽在225～230 ℃较稳定，缸胀3.787 mm，高压胀差11.694 mm，此时汽缸仍在膨胀，但高压胀差却变小。

由以上数据可得到如下结论：在汽轮机没有进汽冲转之前，唯一影响到缸胀及胀差的热源只有低压轴封供汽，在低压轴封供汽投入6 h后，汽缸与转子均受到不同程度的加热而膨胀，且由于汽缸质量较大，没有达到膨胀稳定，相对质量较小的转子却在230 ℃的低压热源作用下达到了膨胀稳定。

4.2    主再热汽温的影响

23：06，炉侧过热汽温362.94 ℃，再热汽温349.38 ℃，主汽压3.83 MPa，锅炉EF层4支油枪燃油9.59 t/h，汽轮机开始进汽，冲转至600 r/min，进汽量约15 t/h。

23：57，炉侧过热汽温392.76 ℃，再热汽温380.31 ℃，锅炉EF层4支油枪燃油9.59 t/h，汽轮机转速已到2 376 r/min，进汽量约43 t/h。此刻缸胀4.620 mm，高压胀差11.750 mm，汽缸与转子均因汽轮机的大量高温高压进汽而被加热膨胀。

次日00：08，炉侧主再热汽温仍在持续上升，过热汽温达396.40 ℃，再热汽温也达到384.87 ℃，主汽压5.37 MPa，锅炉燃油无变化，仍是EF层4支油枪燃油9.59 t/h，此时汽轮机在42.43 t/h蒸汽的作用下转速稳定在2 370 r/min。但此刻汽轮机金属在经历了十几分钟的延时之后，膨胀突然增大;00：09时缸胀4.874 mm，高压胀差达到12.152 mm，并且表现出了相当大的速率，有明显的抬头现象;00：09，撤出1支油枪，保留3支油枪，燃油控制在7.28 t/h。1 h之后过热汽温由396.40 ℃降到了375.52 ℃（温降明显），再热汽温由384.87 ℃降到了374.16 ℃，主汽压也由5.37 MPa降到了4.00 MPa。其间为控制胀差还采用了降低燃油压力的办法，将燃油减至7.00 t/h，加大了锅炉炉水的排补，以降低轴封供汽温度。

01：09，缸胀6.372 mm，高压胀差14.417 mm，胀差较大;01：10，继续撤出1支油枪，此时锅炉仅有2支油枪，燃油仅4.82 t/h。

01：55，在炉侧过热汽温降至341.26 ℃，再热汽温也降至338.34 ℃后，高压胀差在15.431 mm并趋于稳定。

由以上数据可得，汽轮机在大量蒸汽进入并冲转至2 370 r/min后，高压胀差有了明显的突增，随后在保持蒸汽通流量稳定的情况下，采用降低蒸汽温度的办法，使胀差的上升趋势得到了有效抑制。