试论汽轮机胀差过大的危害及预防

试论汽轮机胀差过大的危害及预防

摘要：汽轮机给人们的生活和生产提供了很大的便利，但是一旦汽轮机出现问题，就会严重影响人们的生活。本文系统地分析了汽轮机组停止工作的原因，对运行的转子和汽缸膨胀所产生的胀差进行分析，探讨胀差过大产生的影响，并且提出了一些预防措施，提出在实际操作中应注意的一些事项，对汽轮机的生产运行具有较大的意义。

关键词：汽轮机；胀差；预防

前言

在汽轮机正常运行过程中，转子与汽缸保持大致相同的轴向膨胀速度是很重要的。膨胀值反映的是转子和汽缸膨胀或在轴向位置相对变化的值，是一个非常重要的参数，胀差太大或太小都会使机组轴向间隙消失，导致动态和静态摩擦，这样对设备的损坏是十分严重的，工作人员进行操作时应严格监视胀差的变化。为了能够更好的指导生产操作，需要对胀差过大产生的原因进行有效分析，探讨其变化规律，形成一套科学有效的预防控制措施，这对操作人员是大有帮助的。

1.汽轮机胀差过大的影响因素

1.1.负载变化率太大

当负荷发生变化时，各级涡轮机的蒸汽流量也会死随之发生变化，特别是在低负荷的范围内，蒸汽温度变化越大，负荷的增长速度就会越大，蒸汽温度上升得就更快。当与金属表面之间的温度差较大时，汽缸的温度上升就会推动转子加快速度。负荷增加的速度加快，胀差就会增大；相反情况就会出现负胀差，如果是单位的负荷运行稳定的时候，胀差将随时间的变化而变化，最后稳定在一个定值。

1.2.蒸汽温度上升速度的影响

机组正常启动时，蒸汽温度的变化是正常的。它将影响所有等级的蒸汽温度，主蒸汽温度上升越快的话，汽缸和转子之间的胀差就会越大，而且有时候会出现负胀差，这样会严重影响汽轮机的运行。

1.3.轴封供汽温度的影响

密封体嵌入在汽轮机汽缸的两端，在汽缸的轴向长度几乎没有影响，但是当转子轴封段的发展影响了转子的膨胀时，就会造成膨胀差。由于轴密封部分的转子长度比较短，所以对膨胀产生比较小的影响，但密封胀差比较大的地方就会产生胀差过大的影响。如果蒸汽温度太高就会密封，轴向间隙就会消失，随之出现静态和动态摩擦。如果蒸汽温度低于密封的金属温度，形势就会发生逆转，局部

膨胀密封性就会比较差。为了避免密封出现正胀差和负胀差，蒸汽温度应略高于密封的金属温度，热启动时就应该抽掉里面的空气，以免造成轴封泄漏和局部负膨胀差异较大，影响汽轮机正常工作。

2.胀差过大对汽轮机运行的影响

汽轮机胀差的大小，直接表明汽轮机的轴向间隙内部静态部分的一些基本变化。当汽轮机的胀差为零，转子和汽缸的膨胀值就会相等，最终的轴向间隙就会保持正常；如果胀差是一个正值的话，表明转子的汽缸膨胀差值大，转子推力轴承的一个固定点，相对于汽缸向后伸，出口轴向间隙就会随之增加，轴向间隙就会降低膨胀差。如果胀差是一个负值的话，那么表明转子缸快速收缩比，喷嘴出口轴向间隙就会降低，轴向间隙就会增大。显然，任何轴向间隙消失，都会使汽轮机出现动摩擦或者静摩擦，这样容易损坏设备，造成一些生产事故。为了减少损失，提高汽轮机的相对内效率，应该提高喷嘴出口，通常这种动态轴向间隙比叶片出口喷嘴的人口轴向间隙要小，所以胀差是负值的情况下风险比较大，所以一般规定，汽轮机胀差的值不应该过大，避免产生一些不必要的损失。

3.控制胀差过大的有效措施

3.1.控制蒸汽温度的升降

严格控制升降的负荷速度，确保汽缸和转子的温度在工作允许的范围内。这是开始或者停止时控制胀差过大的一种有效方法。产生胀差的根本原因是汽缸和蒸汽的温度差造成温度上升速度过快，转子的温度差比较大，就会引起膨胀差值过大。因此，在启动和停机的过程中，应该严格按照制造商的要求，严格控制蒸汽温度的速度，达到有效控制胀差的目的，提高汽轮机的生产效率。

3.2.加热缸及螺栓装置的合理使用

在启动过程中，当高、中压缸胀差达到一定值时再投入到加热装置中，注意调整加热蒸汽的温度、蒸汽的量，需要满足供暖的要求。为了有效地加热法兰，还要有效避免法兰过度加热，应控制加热蒸汽温度高于外壁温度，如果负胀差太大的话，也可用于低温蒸汽源输入法兰的冷却加热装置，把蒸汽温度严格控制在低于80℃的金属温度。在启动和停止汽轮机汽缸的法兰螺栓加热装置的使用过程中，可以有效提高或降低汽缸法兰螺栓的温度，有效降低内外温差，加快汽缸的膨胀或收缩，控制胀差产生的不利影响。如果液压缸法兰螺栓加热装置的使用不当，就会造成蒸汽供应短缺，加热时间就会比较短，可能会造成一定程度的汽轮机轴向间隙中降到不允许的程度。所以操作人员需要合理使用加热缸和螺栓装置。

3.3.密封蒸汽来有效控制胀差

由于密封蒸汽与汽轮机轴有直接的接触，所以其温度能够影响伸缩轴，从而影响汽轮机的胀差。在稳定的状态，如果胀差发生变化，一般是由蒸汽温度的变

化引起的，需要操作人员及时调整。密封蒸汽温度差的影响，主要取决于蒸汽和蒸汽温度，蒸汽供应时间越长越影响胀差。冷却启动可以有效防止胀差过大，应选用低温度的蒸汽源来供汽，并尽可能地在转向上缩短密封蒸汽的接触时间。必须注意的是轴封蒸汽进料过早的话，会使转子轴封段的加热时间过长，使膨胀差增大；如果轴封蒸汽进料太晚就会导致凝汽器真空度达不到运行条件，所以在启动的时候应选择适当的时间，防止出现胀差过大，一般用高压密封蒸汽来供应蒸汽，但要严格控制蒸汽的温度。

3.4.加强工作人员的培训工作

提高工作人员的素质和工作能力是十分有必要的。如果有一个优秀的运营团队，拥有控制高温高压汽轮机胀差的能力，每个起始和停止条件都能够严格有效地进行控制，那么这个单位将不会出现胀差失控的现象。因此，为了保证机组能够安全高效运行，提高操作人员的素质这项工作，也是企业的重点所在。

4.结论

汽轮机的胀差是汽轮机的一个重要的监测与保护系统，所以对胀差控制要进行科学分析，有效避免胀差过大的现象发生，提高机组的安全性能，保持机组的正常运行。

参考文献：

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