C50-90/1.2汽轮机组负胀差过大原因及处理

李明臣 雷亚军

中石油云南石化公司 云南安宁市

一、问题

某厂4号汽轮发电机组于1987年试运投产以来负胀差问题已有显现，伴随运行时间的增长，汽轮机的负胀差过大的问题越来越突出，机组平时满负荷运行时的负胀差达到-1.2mm，而夏季高温季节的负胀差更是达到-1.73mm，排汽室温度高达70℃，超出了运行规程的范围。

汽轮机胀差数值直接反映了通流部分轴向间隙的相对变化，胀差偏离正常运行范围后，可能使汽轮机动静叶片发生摩擦，其负胀差更易造成汽轮机的损坏。在负荷要求紧张情况下，该汽轮机不得不低负荷运行，而在机组启动过程中，由于负胀差的出现，又额外延长了机组的启动时间，锅炉燃煤消耗量增加。

二、负胀差影响因素的理论分析

胀差是指汽轮机某一截面汽缸与转子轴向相对位置的改变量。汽轮机的胀差主要受3方面因素的影响，一是转子和汽缸的热膨胀位移之差，二是转子转动时离心力引起转子的缩短量，三是转子在推力轴承处的轴向位移，可用式（1）表示。

式中ZΔ——汽轮机胀差

ZΔc——转子热膨胀量

Za——转子离心力引起转子的缩短量

Zcd——转子轴向位移

Zcc——汽缸热膨胀量

汽轮机在某一负荷下正常运行时，转子离心力引起转子的缩短量、转子热膨胀和转子的轴向位移变化相对较为稳定，其数值基本不变。对4号汽轮机而言，由于机组低压段抽汽温度高，排汽缸温度随之升高等因素而造成后汽缸的热膨胀变化，对胀差变化造成较大影响，在计算式（1）中，汽缸热膨胀量越大，汽轮机的负胀差也就越大。

三、负胀差问题的原因查找和分析

分析中发现四级抽汽、六级抽汽温度明显高于设计值，数据见表1。将表1中大修前各级抽汽温度实测值与设计值比较后可知，四级抽汽和六级抽汽温度偏离设计值较多，分别为285℃和127℃。这是由于4号汽轮机组高压段的二段汽封漏汽和三段汽封漏汽分别与低压抽汽的四级和六级相连接，连接点距抽汽口较近所以后汽缸的温度较高。对汽缸体起到了加热作用，使得汽缸膨胀量大大增加，从而引起汽轮机负胀差超出规程允许范围，为了验证以上的分析，进行以下实测。

表1 抽汽温度实测值与设计值比较 ℃

（1）在机组运行中，全开高压二段轴封漏汽至四级低压抽汽的截门，全开高压三段轴封漏汽至六级低压抽汽的截门，发现排汽缸温度从63℃迅速升至120℃，负胀差从-1.2mm升至-1.71mm，机组负胀差超标。

（2）缓慢关闭高压段轴封漏汽至低压抽汽截门时，排汽缸温度有所下降，且随着高压二、三段轴封漏汽量的减少，排汽缸温度逐渐下降至合格，而且能达到机组满负荷时后汽缸的温度标准要求。

试验证实了排汽缸温度过高与高压段轴封漏汽至低压抽汽口较近有直接关系，若能消除这种关系，则负胀差情况有较明显地改善。

四、大修期间消缺和改进措施

图1 改动二段和三段高压轴封漏汽走向

在机组大修中，重点安排二段和三段高压轴封漏汽走向的改动（图1）。采取的消缺措施是针对试验得出的结论，即关闭原二段和三段高压轴封漏汽至四级和六级低压抽汽的截门。将二段高压轴封漏汽直接接至三号低压加热器进汽门后，三段高压轴封漏汽直接接至一号低压加热器进汽门后，而且在新二段和三段高压轴封漏汽至低压加热器的管道上各加阀门，用以调节轴封漏汽高温蒸汽量。此改进有效地控制了排汽缸的温度，使排汽缸热膨胀量大大减小。

经过以上改动，机组从2010年7月再次启动带满负荷运行，四、六级的抽汽温度均已接近设计值，尤其是四、六级抽汽温度较改动前有大幅度下降。凝汽器真空明显改善，机组在带满负荷运行工况时排汽温度降至50℃以下，汽轮机组实际运行情况也表明，汽机的负胀差值较改动前有了明显改善，实测负胀差仅为－0.9mm，小于规程上限值-1.2mm，完全满足机组满负荷运行要求。