汽轮机运行中胀差的分析和控制

摘要：在发电厂中，汽轮机是非常重要的一部分，汽轮机在运行方面的效果能够对电量制造的效率产生直接影响。汽轮机要保证自身运行状态的稳定性及安全性，充分解决所存在的胀差问题便显得极为重要。文章在分析汽轮机运行过程中产生胀差的原因及危害的基础上，对胀差的有效控制进行了探究。

关键词：汽轮机；胀差控制；发电厂；进汽参数；蒸汽温度；负荷速度 文献标识码：A

中图分类号：TK264 文章编号：1009-2374（2015）14-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.038

对于汽轮机来说，基于启动加热及停机冷却过程中，与此同时受到运行工作状态变化的影响，汽缸与转子便会发生热膨胀或者冷却收缩反应，因转子受热面积要超过汽缸，并且转子质量小于与之对应的汽缸，在同种情况下，便会导致转子温度变化快于汽缸，从而导致转子和汽缸产生膨胀差。因此，我们将转子和汽缸的热膨胀差值便称作膨胀差，简称为胀差。如果转子轴向膨胀要比气缸轴向膨胀大，则称之为正膨胀；如果转子轴向膨胀要比汽缸轴向膨胀小，则称之为负膨胀。为了使汽轮机在运行过程中更具高效性及安全性，本课题对“汽轮机运行中胀差的分析和控制”进行分析与探究具有较为深远的重要意义。

1 汽轮机运行过程中产生胀差的原因

转子和汽缸形成胀差主要存在两方面的原因：一方面即为转子和汽缸的组织结构具备较为显著的差异性；另一方面为转子和汽缸的工作条件存在较为显著的差异性。基于单缸汽轮机中，排气口中心周边具备较为显著的汽缸死点，与此同时转子和汽缸也具备一个显著的死点，其位置处于推力轴当中的承推面上。基于汽轮机正常运行过程中，转子和汽缸便会具备显著的温度差异，同时受热程度也比较明显，转子质量和汽缸比较起来相对要小，但其受到的蒸汽热作用面积要大，所以便能够在很短的时间里提高到极高的温度。因为汽缸比转子的质量要大，所以汽缸所受到的膨胀速度便较为缓慢。汽缸与转子均会受到热膨胀，但在两者膨胀稳定前是一定具备显著的胀差的。除此之外，基于冷却过程中也具备相同的情况，主要是因为转子质量相对要小，所以冷却收缩时间和汽缸比较起来要短暂，进一步胀差便显著存在。基于正常运转过程中，汽轮机会慢慢在冷形态的基础上，转变为热形态；汽缸在受热之后，便会形成热膨胀，它的膨胀方向会受到滑销系统死点部位的制约，导致只能够朝着高压侧膨胀或者低压侧膨胀。同时，转子同样会在汽轮机运行的状态下形成膨胀，其膨胀方向会受到推力轴承的制约，从而导致只能够朝着低压侧膨胀。在汽轮机运行能够将一部分负荷承担起来之后，转子和汽缸之间的受热效果便会回归稳定，进一步缩小两者间的胀差，从而使其状态回归稳定。

2 胀差异常存在的危害

对于转子和汽缸来说，两者所产生的胀差大小会对汽轮机动静轴向的间隙大小产生直接性的影响。基于正胀差的条件下，从喷嘴到动叶的间隙会变大，与此同时负胀差会变小。基于正常状态下，汽轮机轴封和动静叶片所形成的轴向间隙相对要小，在汽轮机运行时间上升的情况下，其间隙会慢慢变大。倘若当中有显著的胀差形成，那么将会对轴封和动静叶片间的间隙造成很大程度的影响。在间隙逐渐缩小，然后到没有间隙的情况下，便会使两者间形成摩擦，进一步发生机组振动，严重时还可能出现损坏或各种安全事故。鉴于此，无论何种型号的汽轮机，都应具备相当严格的胀差极限值。在转子和汽缸间所存在的胀差与极限值相接近的状况下，基于理论层面，轴封或者动静叶片的轴向最小间隙是具备一定的间隙的，如此一来便能够使机械事故的引发实现有效避免。

3 汽轮机运行中胀差的有效控制措施

3.1 对进汽参数进行有效控制

在对汽轮机的进汽参数进行控制过程中，需要将汽轮机的日常操作规章制度作为参考标准，并需要结合冷态曲线，当冲转到带60MW参数的情况下，把主汽温度控制在320℃～360℃的范围内；热温度则大约控制在300℃；另外，对于主汽压力则控制在4.2～4.8MPa范围内。

3.2 对蒸汽温度及负荷速度进行有效控制

在汽轮机正常启动的情况下，需使其承受负荷保持一定的稳定性，进一步使之能够对所产生的胀差实现有效控制。以冷态曲线为参考依据，做好汽轮机温度的提升、压力的提升及负荷的合理增加等措施，以此让汽轮机能够实现安全稳定运行。需要充分注意的是，基于汽轮机启动之前，需要对冷态曲线优先考虑，然后再将汽轮机启动。

3.3 对机组真空进行有效控制

将汽轮机启动完成之后，对于冲转前的真空压力，需维持在90kPa左右。不但需要增加机组的进气量，而且还需要使机组的进气量控制在合理的范围内。基于汽轮机运行过程中能够达到中速，并且处于暖机的条件下，可采取低加汽侧及投运高等措施，以此使进气量得到有效增加，进一步为机组真空有效控制的实现奠定良机。

3.4 对运作时间和气缸膨胀之间的联系进行有效控制

对于汽轮机在运行过程中的胀差现象来说，通常在冷态启动的汽轮机当中发生。特别是基于冲转中，由于冲网的时间较为短暂，因此胀差的发生率便颇高。在对机组进行修理及养护过程中，具备足够的试验机会，其实这也属于一种暖机时间，但是由于汽缸膨胀状况是产生于汽轮机中速运作情况下的，并且通常维持在10～12mm左右，如果高达3000rpm试验条件时，则极有可能高达20mm或以上。在此种情况下，便能够对胀差的产生进行有效控制。鉴于此，在日常工作过程中，需要以相关规章制度为参考标准，对汽轮机的暖机时间合理控制。与此同时，结合气缸膨胀的实际状况，进一步采取有效的处理措施。如果气缸膨胀不具显著性，基于高压胀差颇高的状态下极易产生，此时便需要对暖机时间进行增加，然后完成调节实现有效控制。

4 结语

通过本课题的探究，认识到汽轮机在运行过程中存在较为明显的胀差现象。导致胀差的主要原因是转子和汽缸的组织结构及工作条件存在较为显著的差异。为了汽轮机运行的高效性及可靠性，对胀差现象采取有效的控制措施便显得极为重要，因此便需要对进汽参数、蒸汽温度、负荷速度及机组真空等方面的控制进行完善。除此之外，笔者认为要想使汽轮机安全运行得到有效保障，需要做好每一个环节的工作，分析产生胀差的原因，并制定有效的控制措施，让胀差能够保持在正常范围之内，从而使机组动性得到有效增强，进一步使汽轮机在运行方面的高效性及安全性得到充分有效保障。

参考文献

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作者简介：赵高峰（1982-），男，河南焦作人，陕西德源府谷能源有限公司运行部机组长，研究方向：热能与动力工程。

（责任编辑：秦逊玉）