汽轮机胀差形成的原因、危害及控制措施

浅议汽轮机胀差形成的原因、危害及控制措施

【摘要】对汽轮机在启动很正常运行中常见的胀差产生原因、控制要点及危害，进行了分析，同时给出了解决方法，对保证汽轮机的安全运行具有一定的作用。

【关键词】汽轮机；胀差；温度；汽缸；转子；摩擦

一、前言

在汽轮机运行过程中，使转子与汽缸保持大致相同的轴向热胀速率是极其重要的。在机组启、停机及运行过程中，由于汽轮机转子与汽缸的质量、热膨胀系数和热耗散系数不同，转子的温度比轴承的温度上升得快，如果两者间的热增长差超过汽轮机所允许的间隙公差，就会发生动静部分磨擦，造成机组的损坏。为此在实际运行中，为了保证机组的正常运行，必须严格控制好胀差。

二、胀差种类及产生的原因、危害

胀差的产生主要是由于汽轮机汽缸和转子在受热或受冷时他们的传热系数不一样使得在受热或受冷时汽缸受热或受冷膨胀相对于转子不同造成的。胀差分为正胀差和负胀差，当转子膨胀大于汽缸膨胀的为正胀差，反之为负胀差。在实际运行中不论产生正胀差还是负胀差都对机组产生影响，为此必须严格控制。所以胀差是汽轮机的一项重要参数，而胀差在机组正常运行中一般不会出现大的偏差，只有在启机、停机和负荷突然大幅变动的过程中由于对参数的人为控制不当而产生和形成，一旦发生胀差超限会造成汽轮机级间动静摩擦使振动增大损坏设备，严重时可能打断叶片使设备严重

损坏。当然在正常运行时若出现比如突然出现甩80%负荷等情况时也可能出现胀差超限的情况，这时我们也要严格监视胀差的变化，避免事故的发生。

胀差分为正胀差和负胀差，当转子膨胀大于汽缸膨胀的为正胀差，反之为负胀差。正负胀差的产生与机组在不同的运行工况有关，启机、升负荷过程中产生的胀差为正胀差，减负荷、停机过程中产生的胀差为负胀差。

产生正胀差的主要因素是：1）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汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩。4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过份伸长。5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。6）推力轴承磨损，轴向位移增大。7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落，在严禁季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。11）真空变化的影响。12）转速变化的影响。13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。14）轴承油温太高。15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。产生负胀差的主要因素是：1）负荷迅速下降或突然甩负荷。2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。3）水冲击。4）汽缸夹、法兰加热装置加热过度。5）轴封汽温度太低。6）轴向位移

变化。7）轴承油温太低。8）启动进转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小，尤其低差变化明显。9）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。

汽轮机启机、停机以及正常运行中出现胀差是不可避免的，问题是怎么控制胀差不得超过运行规程允许值。由于负胀差的危害大于正胀差，因此对负胀差的上限允许值低于正胀差上限允许值。三、控制胀差的要点

（1）控制加减负荷速度（根据机组容量大小由运行规程决定）以及汽机主汽温度变化率（一般小于1.5度/分）。

（2）对于带有法兰加热的机组，启动过程中要合理的使用汽缸和法兰螺栓加热装置，当高、中压缸胀差达到一定数值时投入法兰加热装置，并注意调整加热装置的进汽温度和进汽量，以满足加热要求，为了有效的加热法兰，并避免法兰加热过度，应控制加热蒸汽温度高于外壁温度不超过100-120℃（一般在80℃左右）。（3）利用汽封供汽控制胀差，汽封供汽对胀差影响的程度，主要取决于供汽时间和供汽温度，供汽时间越长对胀差影响越大，冷态启动时为了不使胀差值过大，应选择温度较低的汽源，并尽量缩短冲转前轴封送汽时间，热态启动时应合理使用高温汽源，防止向轴封供汽后胀差出现负值，在停机过程中，如出现胀差负值，可向汽封送入高压汽源加热转子汽封段，控制转子收缩。因此胀差在于控制，而不在于消除。

四、小结

（1）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差如果大于设计的数据，对设备会造成损坏。

（2）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差是正常的，并且有时是正胀差、有时是负胀差。但是必须做到严格控制，尤其要控制负胀差的产生。

（3）在控制胀差过程中，必须针对不同情况产生的胀差采取不同的措施和手段消除。在机组正常启动、停机和运行过程中，合理地控制蒸汽温升率和温降率，维持再热蒸汽温度在稳定的水平上，就能将汽轮机组胀差控制在安全的范围内。