汽輪機運行中脹差的分析和控制

摘要：在發電廠中，汽輪機是非常重要的一部分，汽輪機在運行方面的效果能夠對電量制造的效率產生直接影響。汽輪機要保證自身運行狀態的穩定性及安全性，充分解決所存在的脹差問題便顯得極為重要。文章在分析汽輪機運行過程中產生脹差的原因及危害的基礎上，對脹差的有效控制進行了探究。

關鍵詞：汽輪機；脹差控制；發電廠；進汽參數；蒸汽溫度；負荷速度 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK264 文章編號：1009-2374（2015）14-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.038

對于汽輪機來說，基于啟動加熱及停機冷卻過程中，與此同時受到運行工作狀態變化的影響，汽缸與轉子便會發生熱膨脹或者冷卻收縮反應，因轉子受熱面積要超過汽缸，并且轉子質量小于與之對應的汽缸，在同種情況下，便會導致轉子溫度變化快于汽缸，從而導致轉子和汽缸產生膨脹差。因此，我們將轉子和汽缸的熱膨脹差值便稱作膨脹差，簡稱為脹差。如果轉子軸向膨脹要比氣缸軸向膨脹大，則稱之為正膨脹；如果轉子軸向膨脹要比汽缸軸向膨脹小，則稱之為負膨脹。為了使汽輪機在運行過程中更具高效性及安全性，本課題對“汽輪機運行中脹差的分析和控制”進行分析與探究具有較為深遠的重要意義。

1 汽輪機運行過程中產生脹差的原因

轉子和汽缸形成脹差主要存在兩方面的原因：一方面即為轉子和汽缸的組織結構具備較為顯著的差異性；另一方面為轉子和汽缸的工作條件存在較為顯著的差異性?；趩胃灼啓C中，排氣口中心周邊具備較為顯著的汽缸死點，與此同時轉子和汽缸也具備一個顯著的死點，其位置處于推力軸當中的承推面上?；谄啓C正常運行過程中，轉子和汽缸便會具備顯著的溫度差異，同時受熱程度也比較明顯，轉子質量和汽缸比較起來相對要小，但其受到的蒸汽熱作用面積要大，所以便能夠在很短的時間里提高到極高的溫度。因為汽缸比轉子的質量要大，所以汽缸所受到的膨脹速度便較為緩慢。汽缸與轉子均會受到熱膨脹，但在兩者膨脹穩定前是一定具備顯著的脹差的。除此之外，基于冷卻過程中也具備相同的情況，主要是因為轉子質量相對要小，所以冷卻收縮時間和汽缸比較起來要短暫，進一步脹差便顯著存在?；谡＿\轉過程中，汽輪機會慢慢在冷形態的基礎上，轉變為熱形態；汽缸在受熱之后，便會形成熱膨脹，它的膨脹方向會受到滑銷系統死點部位的制約，導致只能夠朝著高壓側膨脹或者低壓側膨脹。同時，轉子同樣會在汽輪機運行的狀態下形成膨脹，其膨脹方向會受到推力軸承的制約，從而導致只能夠朝著低壓側膨脹。在汽輪機運行能夠將一部分負荷承擔起來之后，轉子和汽缸之間的受熱效果便會回歸穩定，進一步縮小兩者間的脹差，從而使其狀態回歸穩定。

2 脹差異常存在的危害

對于轉子和汽缸來說，兩者所產生的脹差大小會對汽輪機動靜軸向的間隙大小產生直接性的影響?；谡洸畹臈l件下，從噴嘴到動葉的間隙會變大，與此同時負脹差會變小?；谡顟B下，汽輪機軸封和動靜葉片所形成的軸向間隙相對要小，在汽輪機運行時間上升的情況下，其間隙會慢慢變大。倘若當中有顯著的脹差形成，那么將會對軸封和動靜葉片間的間隙造成很大程度的影響。在間隙逐漸縮小，然后到沒有間隙的情況下，便會使兩者間形成摩擦，進一步發生機組振動，嚴重時還可能出現損壞或各種安全事故。鑒于此，無論何種型號的汽輪機，都應具備相當嚴格的脹差極限值。在轉子和汽缸間所存在的脹差與極限值相接近的狀況下，基于理論層面，軸封或者動靜葉片的軸向最小間隙是具備一定的間隙的，如此一來便能夠使機械事故的引發實現有效避免。

3 汽輪機運行中脹差的有效控制措施

3.1 對進汽參數進行有效控制

在對汽輪機的進汽參數進行控制過程中，需要將汽輪機的日常操作規章制度作為參考標準，并需要結合冷態曲線，當沖轉到帶60MW參數的情況下，把主汽溫度控制在320℃～360℃的范圍內；熱溫度則大約控制在300℃；另外，對于主汽壓力則控制在4.2～4.8MPa范圍內。

3.2 對蒸汽溫度及負荷速度進行有效控制

在汽輪機正常啟動的情況下，需使其承受負荷保持一定的穩定性，進一步使之能夠對所產生的脹差實現有效控制。以冷態曲線為參考依據，做好汽輪機溫度的提升、壓力的提升及負荷的合理增加等措施，以此讓汽輪機能夠實現安全穩定運行。需要充分注意的是，基于汽輪機啟動之前，需要對冷態曲線優先考慮，然后再將汽輪機啟動。

3.3 對機組真空進行有效控制

將汽輪機啟動完成之后，對于沖轉前的真空壓力，需維持在90kPa左右。不但需要增加機組的進氣量，而且還需要使機組的進氣量控制在合理的范圍內?；谄啓C運行過程中能夠達到中速，并且處于暖機的條件下，可采取低加汽側及投運高等措施，以此使進氣量得到有效增加，進一步為機組真空有效控制的實現奠定良機。

3.4 對運作時間和氣缸膨脹之間的聯系進行有效控制

對于汽輪機在運行過程中的脹差現象來說，通常在冷態啟動的汽輪機當中發生。特別是基于沖轉中，由于沖網的時間較為短暫，因此脹差的發生率便頗高。在對機組進行修理及養護過程中，具備足夠的試驗機會，其實這也屬于一種暖機時間，但是由于汽缸膨脹狀況是產生于汽輪機中速運作情況下的，并且通常維持在10～12mm左右，如果高達3000rpm試驗條件時，則極有可能高達20mm或以上。在此種情況下，便能夠對脹差的產生進行有效控制。鑒于此，在日常工作過程中，需要以相關規章制度為參考標準，對汽輪機的暖機時間合理控制。與此同時，結合氣缸膨脹的實際狀況，進一步采取有效的處理措施。如果氣缸膨脹不具顯著性，基于高壓脹差頗高的狀態下極易產生，此時便需要對暖機時間進行增加，然后完成調節實現有效控制。

4 結語

通過本課題的探究，認識到汽輪機在運行過程中存在較為明顯的脹差現象。導致脹差的主要原因是轉子和汽缸的組織結構及工作條件存在較為顯著的差異。為了汽輪機運行的高效性及可靠性，對脹差現象采取有效的控制措施便顯得極為重要，因此便需要對進汽參數、蒸汽溫度、負荷速度及機組真空等方面的控制進行完善。除此之外，筆者認為要想使汽輪機安全運行得到有效保障，需要做好每一個環節的工作，分析產生脹差的原因，并制定有效的控制措施，讓脹差能夠保持在正常范圍之內，從而使機組動性得到有效增強，進一步使汽輪機在運行方面的高效性及安全性得到充分有效保障。

參考文獻

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作者簡介：趙高峰（1982-），男，河南焦作人，陜西德源府谷能源有限公司運行部機組長，研究方向：熱能與動力工程。

（責任編輯：秦遜玉）