汽轮机胀差过大原因研究和改进措施

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1、汽轮机胀差过大原因研究和改进措施　　摘要：本文从胀差产生的原因，分析胀差变化规律，针对我厂汽轮机的实际情况，分启动和正常运行过程中，对汽轮机胀差采取的相应控制措施或注意事项，以及在实际生产中起到的作用。关键词：高中压缸；相对膨胀；胀差中图分类号：TK26文献标识码：B1概述我厂汽轮机型号为CC135-13.21/0.98/0.25，系哈尔滨汽轮机厂生产的超高压中间再热、双缸、双排气、双抽汽凝汽式汽轮机，进汽温度535℃，额定进汽量为440t/h，额定工业抽汽量为80t/h，额定采暖抽汽量为120t/h。

2、机组投运后，高压和低压相对膨胀值偏大。冷态启动过程，正常运行带工业和采暖抽汽中，胀差值常接近报警值，影响开机升速、升负荷时间和机组正常运行。2控制胀差的重要性5汽轮机从冷态启动到带额定负荷运行中，汽轮机气缸和转子受热后，向各方向受热膨胀，特别是超高压汽轮机金属温度变化大。汽缸及汽轮机转子轴向尺寸大，各部件轴向尺寸因受热增大，各部件膨胀量不同，使各部件相对轴向位置变化，汽轮机动静部分轴向变化量超过允许间隙后，动静部件将磨擦，轻则增加启动时间，重则大轴弯曲，甚至机组报废。为使汽机动静部分不摩擦，汽缸与转子轴

3、向膨胀相对差值，成为开机过程中控制指标。当转子膨胀值大于汽缸膨胀值时，相对膨胀为正，反之为负。启动暖机过程，转子以中间轴承箱内推力轴承为死点向两端膨胀，高中压汽缸以中间轴承座中点为死点向机头前膨胀，二者膨胀差值为高压胀差，低压汽缸以中间轴承座中点为死点向发电机膨胀，二者膨胀差值为低压胀差。高压胀差若出现正胀差，造成高压通流部分喷嘴出口轴向间隙增大，中压通流部分喷嘴出口轴向间隙减小。低压胀差若出现正胀差，靠近中压排汽缸的流道内喷嘴出口的轴向间隙减小，另侧流道内喷嘴出口的轴向间隙减小。超设计允许值，造成汽轮

4、机动静部分轴向摩擦。3胀差大的原因3.1理论分析汽轮机气缸和转子受热温度变化产生热变形，膨胀或收缩，膨胀值为：ΔL=Lβ（t-t0）（1）式中：ΔL金属受热后膨胀变化值；L-金属长度；β-金属线膨胀系数；t-金属材料受热后平均温度；t0-金属初始温度。式（1）看出汽缸和转子热膨胀变化值取决于t，转子与汽缸金属材料在设计制造时已定，线胀系数β不变。53.2运行中胀差大原因分析及控制措施汽轮机稳定工况运行时，转子和汽缸金属温度接近同级蒸汽温度，沿蒸汽流动方向，转子和汽缸金属温度不变，轴向胀差值应稳定正常。在

5、80MW，采暖抽汽90t/h，真空90kPa稳定工况长期运行时，低压胀差时常为5.45mm接近报警值，原因如下：（1）气缸保温层保温效果不佳和保温脱落，秋冬季汽机房低温或有风，造成汽缸平均温度低于转子，造成造成胀差大。定期检查汽轮机本体及联接抽汽管保温，冬季汽机房内供暖设备及时投入运行。（2）多缸汽轮机机组的滑销系统较复杂，常周期运行中滑销系统在膨胀或收缩过程中受阻，汽缸轴向热膨胀值会跳跃式增加或减小。大修时对滑销系统进行检查清理，结合面注油，热膨胀值变小现象有所好转。（3）由于采暖抽气量大，进入低压缸

6、进气量小，缸温低，低压汽封供汽温度较高，造成胀差大。对后汽封供汽减温水装置改造，将供汽温度降低，低压胀差大得以控制。3.3启动阶段胀差偏大的原因分析及控制3.3.1控制主汽参数及金属温升率对胀差的影响汽轮机启停过程中，蒸汽对于汽缸和转子主要传热方式为对流换热。对设计好的汽轮机，其材质、结构、金属部件厚度已定，金属部件受热引起温差，与蒸汽和金属间单位时间传热量成正比，即蒸汽对金属单位时间放热量q（J/㎡·h）为5q=α（t蒸汽-t金属）（2）蒸汽对汽缸和转子部件对流放热系数α非常数，随蒸汽温度、压力、流量

7、增加而提高。控制蒸汽温升、温降率，可控制蒸汽与金属传热量。对超高压汽轮机，结构又厚又重的法兰和汽缸，相对转子，汽缸质量大而解触蒸汽面积小；转子质量小，接触蒸汽面积大；转子转动情况下蒸汽对转子放热系数α大于对汽缸放热系数α。汽轮机启动升速或加负荷暖机过程中，转子膨胀值大于汽缸膨胀值会出现正胀差。胀差原因是汽缸与转子有温差，蒸汽温升速度大，转子与汽缸温差会增大，胀差会增大。控制蒸汽温升或温降速度能控制住胀差。滑参数启动过程中，为防蒸汽参数过高引起进汽量少，暖机不均造成转子加热过快，汽缸加热相对过慢，使胀差正

8、值增加过快。对冲转过程中主汽参数的控制在0.9～1.5MPa、220～250℃，冲转过程及时投入汽缸夹层加热装置，控制金属温升率；并网加负荷过程中，控制蒸汽温升1.5℃/min防止正胀差值过大。3.3.2控制轴封供汽温度对胀差影响超高压汽轮机汽封段转子长度较大，轴封供汽直接与汽轮机大轴接触，如果有效降低轴封供汽温度，有利减小轴封段正胀差。我厂轴封供汽来源：厂用汽。经对高压、低压汽封供汽装置减温水改造，降低轴封供汽温度，控制正胀差。53.3.