汽輪機脹差小知識

一、汽輪機脹差的定義

當汽輪機啟動加熱或停止運行冷卻時以及負荷發(fā)生變化時，汽缸和轉子都會產生熱膨脹或冷卻收縮。由于轉子受熱表面積比汽缸大，且轉子的質量比相對應的汽缸小，蒸汽對轉子表面的放熱系數較大。

因此，在相同條件下，轉子的溫度變化比汽缸快，轉子與汽缸之間存在膨脹差，而這差值是指轉子相對于汽缸而言，故稱為相對膨脹差（即脹差）。

習慣上規(guī)定轉子膨脹大于汽缸膨脹時的脹差值為正脹差，例如當進入汽輪機的蒸汽溫度明顯升高或汽輪機暖機時，轉子和汽缸同時受熱膨脹，轉子由于質量相對汽缸要小，受熱后膨脹要快，在軸向上膨脹量要大于汽缸的膨脹量，表現為正脹差。汽缸膨脹大于轉子膨脹時的脹差值為負脹差。當進入汽輪機的蒸汽溫度明顯降低或汽輪機滑參數停機時，轉子和汽缸同時受冷收縮，轉子由于質量相對汽缸要小，受冷后收縮要快，在軸向上收縮量要大于汽缸的收縮量，表現為負脹差。

二、差脹保護的意義

汽輪機啟動、停機和異常工況下，常因轉子加熱（或冷卻）比汽缸快，產生膨脹差值（簡稱差脹）。無論是正差脹還是負差脹，達到某一數值，汽輪機軸向動靜部分就要相碰發(fā)生摩擦。為了避免因差脹過大引起動靜摩擦，大機組一般都設有差脹保護，當正差脹或負差脹達到某一數值時，立即破壞真空緊急停機，防止汽輪機損壞。

三、脹差大的危害

當脹差超過規(guī)定值時，就會使汽輪機動靜間的軸向間隙消失，發(fā)生動靜摩擦，引起汽輪機組振動增大，甚至掉葉片、大軸彎曲等嚴重事故。

四、汽輪機在啟動、停機及運行過程中，脹差的大小與下列因素有關：

1.啟動機組時，汽缸與法蘭加熱裝置投用不當，加熱汽量過大或過小。

2.暖機過程中，升速率太快或暖機時間過短。

3.正常停機或滑參數停機時，汽溫下降太快。

4.增負荷速度太快。

5.甩負荷后，空負荷或低負荷運行時間過長。

6.汽輪機發(fā)生水沖擊。

7.正常運行過程中，蒸汽參數變化速度過快。

8.軸位移變化。

使脹差向正值增大的主要原因如下：

1）啟動時暖機時間太短，升速太快或升負荷太快。

2）汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱汽溫太低或流量較低，引起汽加熱的作用較弱。

3）滑銷系統(tǒng)或軸承臺板的滑動性能差，易卡澀。

4）軸封汽溫度過高或軸封供汽量過大，引起軸頸過份伸長。

5）機組啟動時，進汽壓力、溫度、流量等參數過高。

6）推力軸承磨損，軸向位移增大。

7）汽缸保溫層的保溫效果不佳或保溫層脫落，在嚴禁季節(jié)里，汽機房室溫太低或有穿堂冷風。

8）雙層缸的夾層中流入冷汽（或冷水）。

9）脹差指示器零點不準或觸點磨損，引起數字偏差。

10）多轉子機組，相鄰轉子脹差變化帶來的互相影響。

11）真空變化的影響。

12）轉速變化的影響。

13）各級抽汽量變化的影響，若一級抽汽停用，則影響高差很明顯。

14）軸承油溫太高。

15）機組停機惰走過程中由于“泊桑效應”的影響。

使脹差向負值增大的主要原因：

1）負荷迅速下降或突然甩負荷。

2）主汽溫驟減或啟動時的進汽溫度低于金屬溫度。

3）水沖擊。

4）汽缸夾、法蘭加熱裝置加熱過度。

5）軸封汽溫度太低。

6）軸向位移變化。

7）軸承油溫太低。

8）啟動進轉速突升，由于轉子在離心力的作用下軸向尺寸縮小，尤其低差變化明顯。

9）汽缸夾層中流入高溫蒸汽，可能來自汽加熱裝置，也可能來自進汽套管的漏汽或者軸封漏汽。

五、汽輪機啟動時怎樣控制脹差：

1、選擇適當的沖轉參數。

2、制定適當的升溫、升壓曲線。

3、及時投汽缸、法蘭加熱裝置，控制各部分金屬溫差在規(guī)定的范圍內。

4、控制升速速度及定速暖機時間，帶負荷后，根據汽缸溫度掌握升負荷速度。

5、沖轉暖機時及時調整真空。

6、軸封供汽使用適當，及時進行調整。

7、調整軸承潤滑油供油溫度。

（來源：火電技術）