135MW机组极热态开机过程中对高压缸差胀的影响和分析控制

李吉强

【摘要】青海宁北发电公司#1、#2机自2011年投产以来高压缸差胀较低，在热态启动时高压缸差胀下较快不易控制

【关键词】机组；高压缸；差胀；控制

1、前言

该厂#1、#2机型号N135-13.24/535/535型式超高压、中间再热、高中压合缸、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机。总缸胀为20-25mm。#1、#2机分别于2012年及2011年投产运行。自#1、#2机运行以来高压缸差胀偏低。在机组启停尤其在极热态启机中高压缸差胀下降快难以控制，故分析差胀下降较快的原因，形成一套合理有效的控制办法和防范措施对运行人员来说是非常重要的。

2、极热态开机过程中对高压缸差胀的影响

该厂#1、#2机在135MW额定负荷时高压缸差胀#1机为0.46mm，#2机为-0.01mm高压缸差值在正常运行时偏低。本机组高压缸定值为≥+7mm或≤-2mm高报警、≥+8或≤-3mm跳机。在极热态开机时由于（1）汽轮机高压内缸缸温高（2）锅炉升温升压达到冲转参数时新蒸汽温度达不到比高压缸内缸温度大50℃的要求。（3）机组冲转时锅炉新蒸汽温度到达汽轮机时由于管道热损失等因素新蒸汽温度会降低。故在极热态开机冲转过程中新蒸汽进入汽缸时对转子和汽缸是冷却的过程，由于转子冷却收缩速度快，导致高压缸差胀向负值走，产生较大的负胀差。如果负胀差过大汽轮机动静部份相对间隙发生了变化，相对胀差值超过了规定值，就会使动静间隙消失，发生动静摩擦，可能引起机组振动增大，甚至叶片断裂、大轴弯曲等事故。

3、高压缸差胀变化原因分析和控制

由于极热态开机通常是机组跳闸后立即恢复，机组跳闸后高压缸差胀是向负的方向发展，并且#1、#2机组在正常运行时高压缸差胀值就较小，所以在极热态开机时对高压缸差胀的控制较重要。现从以下几个方面对高差进行控制。

3.1 主蒸汽压力、轴向位移对高压缸差胀的影响

主蒸汽的压力会引起机组轴向位移的变化。轴向位移的测点在#2瓦处方向为向机头为负，向发电机为正，轴向位移发生变化时会影响高压缸差胀的变化，但只是从轴向位移单方面来考虑它对高压缸差胀的影响是有限的。对高压缸差胀的影响主要还是转子和汽缸的膨胀及收缩的差值。从轴向位移的角度来分析，在热态开机中轴向位移对高压缸差胀的影响比较小。

3.2 轴封供汽温度对高压缸差胀的影响

极热态启动时轴封供汽尽量选择高温汽源，辅助汽源必须保证温度控制在270℃左右。如果温度太低将造成高压轴封段大轴冷却收缩，有可能导致汽轮机前几级动静摩擦。

轴封供汽对转子的轴封段和轴封体加热，由于轴封是嵌在汽缸两端，其膨胀对汽缸轴长度几乎没有影响，但转子轴封段的膨胀却影响转子的长度因此轴封处的局部胀差比较大。如果轴封供汽温度过高则出现正胀差过大，反之负胀差大。一般规定轴封温度要略高于轴封金属温度。宁北135MW机组在极热态开机过程中所采用的辅助汽源的温度较低在200℃左右。故在极热态开机时，高压轴封禁止使用减温水，低压轴封可根据低压缸差胀对低压减温水进行调整 。在极热态开机过程中轴封压力不可控制过高，调整至可密封住高、中、低转子轴封即可，以免轴封压力高流量大反儿对高中压轴封进行冷却使高压缸差胀下降。

3.3 疏水及高、低加热器的投入对高压缸差胀的影响

在极热态开机中为使新蒸汽的流通加快，使主蒸汽的温度尽快的提升，转子快速的加热膨胀，在锅炉点火后应对机组进行及时的疏水，进行疏水的主要原因有两个：（1）防止发生水冲击事故；（2）增加主蒸汽的流通量加快对转子的加热速度。在机组并网后尽快投入高、低加热器增加疏水点，增大主蒸汽通流量尽快提高主蒸汽温度。使高压缸差胀向正方向走。

3.4 机组真空对高压缸差胀的影响

在极热态开机中机组跳闸后通常采用不破坏真空停机。机组重新点火后在未冲转前机组真空不易过高，真空过高汽缸内热气流通过快，转子反儿收缩加剧使高压缸差胀向负值走。到冲转时不利于控制高压缸差胀。在机组冲转过程中对真空的控制主要依据于调节级进气口壁温，在冲转时真空要高使主蒸汽流通速度加快，等调节级进气口壁温不再下降且有回升的趋势时调低真空，以使主蒸汽充分对转子进行充分加热使高压缸差胀回升。

3.5 主蒸汽温度对高压缸差胀的影响

无论在什么情况下的启、停机组。主蒸汽温度对高压缸差胀的影响都是比较大的。在极热态开机中，主蒸汽温度对高压缸差胀的影响尤为明显，所以对主蒸汽温度的要求也较高，因极热态开机通常是机组跳闸后的再次启动其主要特点是汽缸的温度高。在机组冲转时对冲转参数的要求较高，要求主蒸汽温度要比静叶持环的温度高50℃，且要求有50℃的过热度，在机组冲转时即使主蒸汽的温度比静叶持环的温度高，但冲转进气后主蒸汽对转子是个冷却的过程，所以静叶持环上、下的温度在冲转过程中是在下降，高压缸差胀也随之下降，等机组并带负荷后由于进入汽轮机的蒸汽流量增大，主蒸汽温度进一步的升高。主蒸汽对转子又开始加热，主要参考是静叶持环上、下的温度开始回升，这时高压缸差胀也随之开始回升。

4、結束语

在启、停机组过程中，使转子与汽缸保持大致相同的热膨胀速度是控制差胀的关键。差胀数值就是反映转子与汽缸轴向位置相对变化值。宁北135MW机组在热态开机中通过对主蒸汽温度、真空、轴封供气温度等参数的控制，差胀下降的速度得到了有效的控制。达到了一定的效果。

参考文献：

[1]电厂热力设备及系统 主编：王翔 中国电力出版社

[2]汽轮机设备及其系统 主编：胡念苏 中国电力出版社

[3]汽轮机设备运行 主编：王国清 中国电力出版社

[4]火电机组汽轮机运行技术 主编：肖增弘 中国电力出版社