大型汽轮机高中压缸膨胀不畅的原因分析与消除

汽轮机运行中胀差的分析和控制

当汽轮机在启动加热、停机冷却过程中，或在运行中工况变化时，汽缸和转子会产生热膨胀或冷却收缩，由于转子的受热表面积比汽缸大，且转子的质量比相对应的汽缸小，蒸汽对转子表面的放热系数较大，因此，在相同的条件下，转子的温度变化比汽缸快，使得转子与汽缸之间存在膨胀差，而这差值是指转子相对于汽缸而言的，把转子与汽缸之间热膨胀的差值称为相对膨胀差，简称胀差。当转子轴向膨胀大于汽缸的轴向膨胀时，称为正膨胀；反之若转子轴向膨胀小于汽缸的轴向膨胀时，称为负膨胀。

一．汽轮机胀差的产生

汽缸和转子之间出现胀差的主要原因是它们的结构和工作条件不同。由于转子与汽缸之间存在温差，各自受热状况不一样，转子质量小但接触蒸汽的面积大，温升和热膨胀较快，而汽缸质量大，温升和热膨胀就比较慢，因此在转子和汽缸热膨胀还没有达到稳定前，他们之间就有较大的胀差。同理，由于转子比汽缸体积小，转子的冷却收缩也比汽缸的冷却收缩快，这时它们之间也会产生较大胀差。汽轮机启动加热，从冷态变为热态，汽缸受热发生热膨胀，汽缸向高压侧或低压侧伸长。同样转子也因受热发生热膨胀。转子膨胀大于汽缸，其相对膨胀差被称为正胀差。汽轮机带负荷后，转子和汽缸受热面逐渐于稳定，热膨胀逐渐区于饱和，它们之间的相对膨胀差也逐渐减小，最后达到某一稳定。

二．胀差过大的危害

胀差的大小意味着汽轮机动静轴向间隙相对于静止时的变化，正胀差表示自喷嘴至动叶间隙增大；反之，负胀差表示该轴向间隙减小。汽轮机轴封和动静叶片之间的轴向间隙都很小，若汽轮机启停或运行中胀差变化过大，超过了轴封以及动静叶片间正常的轴向间隙时，就会使轴向间隙消失，导致动静部件之间发生摩擦，引起机组振动，以至造成机组损坏事故。因此，汽轮机都规定有胀差允许的极限值，它是根据动静叶片或轴封轴向最小间隙来确定的。当转子与汽缸间隙相对膨胀差值达到极限值时，动静叶片或轴封轴向最小间隙仍留有一定的合理间隙。不同容量的汽轮机组胀差允许极限值不同。我厂机组对胀差允许的极限值高压缸为-2.0~+7.4mm，中压缸-4.5~+7.0mm，低压缸-3.3~+9.1 mm。一旦胀差达到报警值，立即发出声光报警信号，以便运行人员及时采取措施，保护机组安全。如果胀差超限，热工保护将汽机打闸，保护机组安全。为了在汽轮机启动、暖机和升速过程中或在运行、停机过程中保护机组安全，必须设置汽轮机热膨胀测量装置和转子与汽缸相对膨胀测量装置。

Ｊ　电力安全技术　第１４卷（２０１２年第ｌ期）　

汽轮机高压缸胀差偏大的故障分析　

彭博伟　

（安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州　２３４１０１）　

［摘要］某电厂发生了汽轮机高压缸胀差偏大故障，通过对胀差的含义和胀差测量方式的分　

析，，Ｖ，ＪＬ水系统和物理检查等运行工况进行分析和测量，并检查了热：ｒ＿ａｑ量系统的外部回路和内部　

回路，找出了引发高压缸胀差偏大的原因。　

［关键词］高压缸；胀差；运行工况；热工测量系统　

某电厂１号机组采用上海汽轮机有限公司引　

进美国西屋公司技术生产的超临界、一次中间再　

热、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号为　

Ｎ６００－２４．２／５６６／５６６。ＴＳＩ系统是由上海汽轮机厂　

配套，由德国ｅｐｒｏ飞利浦公司生产的ＭＭＳ６０００　

系列产品，能在线监测汽轮发电机组的振动、轴向　

位移、胀差、缸胀、偏心、键相等本体运行重要　

参数。其中，高压缸胀差测量系统为单探头、反　

装，型号为ＰＲ６４２６／ｏ００—０３０，量程范围为一８～２０　

ＩＹｌＩＩ１，工作电压为一４～２０　ＶＤＣ，线性工作区　

为一４～一ｌ７．８　ＶＤＣ。产品于２００７年９月随机组　

一起投产。　

胀差是大型汽轮发电机组运行过程中一个十分　

重要的参数。当胀差超过允许值时，机组部件便可　

能发生磨擦，严重时会产生灾难性的故障。目前，　大型汽轮发电机组的胀差基本上都接入了保护装置　

中，而保护动作的依据是对胀差值的大小。胀差值　

的准确测量对保护装置正确动作起到重要作用。　

１胀差的含义　

汽轮机在结构上可以分为缸体和转子２部分。　

保证汽轮机转子在缸体内高速旋转时不发生动静摩　

擦，是汽轮机安全运行的基本要求。汽轮机胀差是　

监视转子运行状态的重要参数之一。　

启动时，汽轮机从冷态变为热态，汽缸因受热　

而发生热膨胀，汽缸热膨胀的方向取决于汽轮机滑　

销系统中的死点位置，可以向高压侧伸长，也可以　

向低压侧伸长。同样，转子也因受热而发生热膨胀，　

转子膨胀的方向是以推力轴承为基准，分别向两侧　

汽轮机差胀过大的原因分析及改进措施

摘 要: 从相对膨胀产生的理论出发, 针对焦作韩电发电有限公司1

号机的实际情况, 分启动和运行2 个过程, 对汽轮机相对膨胀值大的原因进行了分析, 并介绍了所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作出了举例证明。

关键词: 相对膨胀; 滑销; 温升率

1 前 言

我公司1 号汽轮机型号是C C50-8.83/4。22/1。57, 系哈尔宾汽轮机厂生产的双缸、单轴、双抽汽凝汽式汽轮机, 进汽温度535℃,

额定进汽量为224t, 中压额定抽汽量为30吨, 最大抽汽量为60吨。低压抽汽量为50吨，最大抽汽量为50吨。该机组投运后, 相对膨胀值及机组转动产生的噪声明显偏大, 特别是在启动过程中, 相对膨胀值超过规定值, 影响开机升速和升负荷时间, 是制约顺利开机的主要因素。投运初期, 开机时间在10h以上, 开机时间明显偏长。

2 控制相对膨胀的重要性

金属物件在受热后, 向各个方向膨胀, 高温高压汽轮机从冷态启动到带额定负荷运行, 金属温度的变化很大 400～ 500℃ 。因此,

汽缸及汽轮机各部件的轴向、垂直、水平各个方向的尺寸都会因受

热明显增大。汽轮机各部件膨胀量不同, 使得各部件的相对位置发生变化, 其变化量超过汽轮机动静部分的允许间隙后, 动静部件将会发生磨擦, 导致汽轮机损坏, 甚至报废等严重后果。为了控制汽轮机的动静部分不摩擦, 汽缸的轴向膨胀和汽缸与转子的相对膨胀就成为开机过程中重要的控制指标。汽轮机在启动暖机过程, 转子以推力轴承 机头,1号瓦处为死点向后膨胀, 汽缸以后轴承座中点2

号瓦处为死点向前膨胀, 二者的膨胀差值即为相对膨胀 习惯称为胀差 。当转子膨胀值大于汽缸膨胀值时, 相对膨胀为正值, 该值过大时可造成动叶片出口处与下级喷嘴摩擦。当转子膨胀值小于汽缸膨胀值时, 相对膨胀为负值, 该值过大时可造成动叶片进口处与喷嘴摩擦。因此, 汽轮机的相对膨胀值的控制相当重要。1号汽轮机的相对膨胀测量装置安装在2 号瓦附近, 即汽缸死点处。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因

汽轮机启动过程中，如果汽缸膨胀不出来，可能存在多种原因。本文将探讨一些可能导致这种情况发生的原因，并提供相应的解决方案。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因之一可能是供气不足。汽轮机启动需要大量的气体供应，如果供气系统存在问题，如管道堵塞、阀门故障或压力不足等，都会导致汽缸无法膨胀。解决这个问题的方法是检查供气系统，确保气体流通畅通，并调整气体压力到合适的范围。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因可能是汽缸内部存在堵塞。汽缸内部可能会积聚污垢、沉积物或其他杂质，导致汽缸无法正常膨胀。解决这个问题的方法是进行汽缸清洗，可以使用适当的清洗剂或溶剂进行清洗，确保汽缸内部干净无污染。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因还可能是活塞密封不良。活塞密封不良会导致气体泄漏，从而影响汽缸的膨胀效果。解决这个问题的方法是检查活塞密封件，确保其完好无损，并进行必要的更换或修理。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因还可能是温度过高。汽缸在工作过程中会产生大量的热量，如果散热不良或冷却系统存在问题，会导致汽缸温度过高，进而影响膨胀效果。解决这个问题的方法是检查冷却系统，确保冷却水流通正常，并清理散热器以提高散热效果。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来的原因还可能是机械故障。例如，活塞卡死、连杆断裂或阀门损坏等问题都会导致汽缸无法正常膨胀。解决这个问题的方法是进行机械部件的检修或更换，确保各个部件的正常运行。

汽轮机启动过程中汽缸膨胀不出来可能是由供气不足、汽缸内部堵塞、活塞密封不良、温度过高或机械故障等原因引起的。针对不同的原因，可以采取相应的解决方案，确保汽轮机启动过程中汽缸能够正常膨胀。通过细致的检查和维护，可以提高汽轮机的启动效率和可靠性，确保其正常运行。