第二讲汽轮机的滑销系统和窜轴、热膨胀监测
第一节汽轮机轴向位移监视
一、汽轮机产生轴向位移的原因和危害
（一）汽轮机转子产生轴向位移的原因
汽轮机转子高速旋转，而汽缸及隔板是静止不动的，所以动静部分之间必须留有一定间隙。
汽轮机叶片具有一定的反动度，叶片的叶轮前后两侧存在着压差，形成一个与汽流方向相同的轴向推力；轮毂两侧转子轴的直径不等，隔板汽封处转子凸肩两侧的压力不等，也要产生作用于转子上的轴向力。所以转子受到一个由高压端指向低压端的轴向推力。在这个轴向推力的作用下，转子就会产生轴向位移，使动静之间的间隙减小甚至消失，这是绝对不允许的。因此要设法平衡轴向推力，采取了高中压缸反向布置、中低压缸对称分流、开设平衡孔等一系列措施，平衡部分轴向推力，其余的则由推力轴承来负担。
汽轮机在运行过程中，引起轴向推力增大的原因有以下几方面：
1. 汽轮机发生水冲击由于含有大量水分的蒸汽进入汽轮机内，水珠冲击叶片使轴向推力增大，同时水珠在汽轮机内流动速度慢，堵塞蒸汽通路，在叶轮前后造成很大的压力差，使轴向推力增大。
2. 隔板轴封间隙增大由于不正确地启动汽轮机或机组发生强烈振动，将隔板轴封的梳齿摩损，间隙增大，漏汽增多，于是使叶轮前后压力差增加，致使轴向推力增大。
3. 动叶片结垢蒸汽品质不良，含有较多盐分时，会使动叶片
结垢。动叶片结垢后，蒸汽流通面积缩小，引起动叶片前后的蒸汽压差增大，因而增大了转子轴向推力。
叶片的结垢情况，可以由监视段压力的变化情况判断出。为了监视监视段的压力变化，需要作出通流部分清洁时的监视段压力与负荷的关系曲线。监视段压力的最大增长值，一般来说，对于中压冲动式汽轮机为15%，高压冲动式汽轮机为5%，有平衡盘的中压反动式汽轮机为20%，有平衡盘的高压反动式汽轮机为10%。
4. 新蒸汽温度急剧下降新蒸汽温度急剧下降，转子温度也跟着降低，由于转子的收缩量大于汽缸的收缩量，致使推力轴承的负荷增加。当汽轮发电机采用挠性靠背轮时，靠背轮对转子的移动起了制动闸的作用，因而使推力轴承上承受的推力增大。若是齿形靠背轮，当齿或爪有摩损或卡涩情况就就更为严重，推力轴承极易发生事故。
5. 真空下降汽轮机凝汽器真空下降，增大了级内反动度，致使轴向推力增大。
6. 汽轮机超负荷运行汽轮机起负荷运行时，蒸汽流量增加，会使轴向推力增大。
7.润滑油系统由于油压过低、油温过高等缺陷使油膜破坏而导致推力瓦块乌金烧熔，也会使转子产生轴向位移。润滑油系统会造成油膜破坏的原因有：
（1）润滑油压过低
（2）润滑油温过高
（3）润滑油中断
（4）油质不良
（5）润滑油中有水
（6）轴瓦与轴之间的间隙过大
（7）乌金脱落
（8）发电机或励磁机漏电
（二）汽轮机转子产生轴向位移的危害和监视保护措施
当轴向推力过大时，推力轴承过负荷，造成推力瓦块烧毁或动静部分发生碰摩，造成设备的严重损坏。
当转子轴向推力过大，推力轴承过负荷，将破坏油膜，致使推力瓦块乌金烧熔，转子窜动。当轴向位移超过动、静部件之间预留的间隙时，将会造成叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。
因此严密监视机组的轴向位移显得特别重要。一般在推力瓦块上装有温度测点，在推力瓦块回油处装有回油温度测点等，以监视汽机推力轴承的状态。此外，还装设各种轴向位移监测保护装置，以监视转子的轴向位移变化。
对于轴向位移监测器在正常工况下指示轴的位移量，当位称超过一定限值时，发出报警信息，提醒运行人员严密监视机组状态，采取处理措施，当轴向位移达到“危险”限值时，发出危急遮断高、中压调节阀门与主汽门的信号，以保证机组设备和人身的安全。
（三）轴向位移测量装置
轴向位移测量装置有四种类型：
1.机械式：采用一耐磨的金属直接与汽轮机大轴相接触，将大轴
的轴向位移变化通过杠杆传递系统传至指示器，当轴向位移达到限值时，保护跳闸机构动作，遮断去自动主汽门和调速器错油门的保护油路，实行紧急停机。
2.液压式：轴向位移改变喷油嘴与轴端平面(或转子的凸缘平面)之间的间隙，改变油的油量，引起喷油嘴前的压力变化，以此压力指示轴向位移的大小，当压力低于某一数值时，滑阀动作实现紧急停机。
3.电感式：将转子的机械位移量转换成感应电压的变化，然后进行指示、报警或停机保护。
4.电涡流式：根据电涡流原理，将位移的变化转换成与之成比例的电压变化，从而实现位移的测量、报警和停机保护。
第二节汽轮机热膨胀监视
一、机组热膨胀的原因及危害
（一）缸胀和差胀
汽轮机的汽缸和转子在启动、停机过程中，或在运行工况发生变化时，都会由于温度变化而产生不同程度的热膨胀。
汽缸受热而膨胀的现象称为“缸胀”。缸胀时，由于滑销系统死点位置不同，汽缸可能向高压侧伸长或向低压侧伸长，也可能向左侧或向右侧膨胀。为了保证机组的安全运行，防止汽缸热膨胀不均，发生卡涩或动静部分摩擦事故，必须对缸胀进行监视。缸胀监视仪表指示汽缸受热膨胀变化的数值，也叫汽缸的绝对膨胀值。
转子受热时也要发生膨胀，因为转子受推力轴承的限制，所以只能沿轴向往低压侧伸长。由于转子体面比小，而且直接受转子的冲击，因此温升和热膨胀较快，而汽缸的体积较大，温升和热膨胀相对要慢一些。当转子和汽缸的热膨胀还没有达到稳定之前，它们之间存在较大的热膨胀值，简称“胀差”(或“差胀”)值，也叫汽缸和转子间的相对热膨胀差。
在机组启动或增负荷时，是一个蒸汽对金属的加热过程，转子升温快于汽缸，大于汽缸的膨胀值，称为正胀差；在停机或减负荷时，是一个降温过程，转子降温快于汽缸，所以转子收缩的快，也就是转子的轴向膨胀值小于汽缸的膨胀，称为负胀差。
汽缸的绝对膨胀值理论上可以用下式表示
⎰∆=∆L
y y dy t t L 0)(α （mm ） 式中)(t y α——计算段材料的线膨胀系数（1/0C ）；
y t ∆——计算工况金属温度与安装温度之差，即计算段的温度增
量（0C ）；
L ——计算截面至死点的轴向距离（mm ）
。 但在实际应用时，往往采用近似方法进行计算，即沿着轴方向分成若干区段，先计算各区段的绝对膨胀值，然后进行修正和叠加，得出汽缸的绝对膨胀值。
由于汽轮机转子的轴向位置是由推力轴承固定的，所以差胀是以推力轴承为起点（相对死点）的某一处转子和汽缸总的膨胀差，例如高压缸在C 点处的差胀可表示为
