汽機(jī)脹差控制

1、運(yùn)行分場(chǎng)運(yùn)行分場(chǎng)2013.01.01汽機(jī)的脹差是一項(xiàng)重要的運(yùn)行參數(shù),也是汽機(jī)的主保護(hù)之一，如果脹差值超限則熱工保護(hù)動(dòng)作使汽機(jī)動(dòng)作跳機(jī)，避免動(dòng)靜部分發(fā)生碰撞，損壞設(shè)備 。 。 在啟、停機(jī)過程中如果脹差控制不好，將延誤啟停機(jī)的時(shí)間；脹差過大時(shí)可能影響到機(jī)組安全，發(fā)生動(dòng)靜磨擦事故，輕則間隙磨損后增大降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，重則引起振動(dòng)而擴(kuò)大事故。機(jī)組啟停及正常運(yùn)行中如果脹差過大，不能有效控制時(shí)將被迫降負(fù)荷甚至被迫停機(jī)。因此了解脹差的相關(guān)知識(shí)和掌握控制脹差的方法，使我們可以有效地保障機(jī)組 的 安 全 經(jīng) 濟(jì) 運(yùn) 行 。 。一、脹差的定義1.1.脹差脹差-轉(zhuǎn)子與汽缸沿軸向膨脹之差值，稱為轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子與汽缸沿軸向膨

2、脹之差值，稱為轉(zhuǎn)子與汽缸的相對(duì)膨脹脹差，簡(jiǎn)稱脹差汽缸的相對(duì)膨脹脹差，簡(jiǎn)稱脹差 。 脹差的大小反應(yīng)了汽輪機(jī)動(dòng)靜部分之間的間隙的大小 。 當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向膨脹值大于汽缸的軸向膨脹值時(shí)，脹差為正，表明動(dòng)葉出口與下一級(jí)噴嘴入口間隙減小；當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向膨脹值大于汽缸的軸向膨脹值時(shí)，脹差為負(fù)，表明噴嘴出口與本級(jí)動(dòng)葉入口間隙減小。根據(jù)汽缸分類又可分為高脹、中脹、低脹。2.2.脹差的產(chǎn)生：脹差的產(chǎn)生：汽輪機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)，汽缸與轉(zhuǎn)子均會(huì)受熱膨脹，受冷收縮。由于汽缸與轉(zhuǎn)子質(zhì)量上的差異，受熱條件不相同，轉(zhuǎn)子的膨脹及收縮較汽缸快，轉(zhuǎn)子與汽缸沿軸向膨脹出現(xiàn)一個(gè)差值，既脹差。脹差為正值時(shí)，說明轉(zhuǎn)子的軸向膨脹量大于汽缸的膨脹量，脹差

3、為負(fù)值時(shí)，說明轉(zhuǎn)子軸向膨脹量小于汽缸膨脹值。 汽缸與轉(zhuǎn)子的膨脹情況： 汽缸相對(duì)基礎(chǔ)的“死點(diǎn)”有兩個(gè)，分別在第一、第二排汽缸的后基架上，以橫向鍵定位。高、中壓缸以第一個(gè)排汽缸上定位點(diǎn)為死點(diǎn)，向機(jī)頭方向膨脹。低壓缸以第二個(gè)排汽缸上的定位點(diǎn)為死點(diǎn)向發(fā)電機(jī)方向膨脹。轉(zhuǎn)子相對(duì)汽缸的死點(diǎn)安置在二號(hào)軸承箱內(nèi)，以推力盤定位，因推力盤夾在工作瓦塊與定位瓦塊之間，使轉(zhuǎn)子的竄動(dòng)量極小。高壓轉(zhuǎn)子向機(jī)頭方向膨脹，中低壓轉(zhuǎn)子向發(fā)電機(jī)方向膨脹。汽機(jī)滑銷系統(tǒng)圖（3538為橫銷）二、脹差的定“0”位使脹差向正值增大的主要因素簡(jiǎn)述如下：1、啟動(dòng)時(shí)暖機(jī)時(shí)間太短，升速太快或升負(fù)荷太快。2、汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱汽溫太低或流量較

4、低，引起汽加熱的作用較弱。3、滑銷系統(tǒng)或軸承臺(tái)板的滑動(dòng)性能差，易卡澀。4、軸封汽溫度過高或軸封供汽量過大，引起軸頸過份伸長。5、機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)汽壓力、溫度、流量等參數(shù)過高。6、推力軸承磨損，軸向位移增大。7、汽缸保溫層的保溫效果不佳或保溫層脫落，在嚴(yán)禁季節(jié)里，汽機(jī)房室溫太低或有穿堂冷風(fēng)。8、雙層缸的夾層中流入冷汽（或冷水）。9、脹差指示器零點(diǎn)不準(zhǔn)或觸點(diǎn)磨損，引起數(shù)字偏差。10、多轉(zhuǎn)子機(jī)組，相鄰轉(zhuǎn)子脹差變化帶來的互相影響。11、真空變化的影響。12、轉(zhuǎn)速變化的影響。13、各級(jí)抽汽量變化的影響，若一級(jí)抽汽停用，則影響高差很明顯。14、軸承油溫太高。15、機(jī)組停機(jī)惰走過程中由于“泊桑效應(yīng)”的影響。

5、三、脹差向正值增大的主要因素 使脹差向負(fù)值增大的主要原因：1、負(fù)荷迅速下降或突然甩負(fù)荷。2、主汽溫驟減或啟動(dòng)時(shí)的進(jìn)汽溫度低于金屬溫度。3、水沖擊。4、汽缸夾、法蘭加熱裝置加熱過度。5、軸封汽溫度太低。6、軸向位移變化。7、軸承油溫太低。8、啟動(dòng)進(jìn)轉(zhuǎn)速突升，由于轉(zhuǎn)子在離心力的作用下軸向尺寸縮小，尤其低差變化明顯。9、汽缸夾層中流入高溫蒸汽，可能來自汽缸加熱裝置，也可能來自進(jìn)汽套管的漏汽或者軸封漏汽。四、脹差向負(fù)值增大的主要因素 五、脹差的控制五、脹差的控制 啟動(dòng)時(shí)，一般應(yīng)用加熱裝置來控制汽缸的膨脹量，而轉(zhuǎn)子主要依靠汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度和流量以及軸封汽的汽溫和流量來控制轉(zhuǎn)子的膨脹量。啟動(dòng)時(shí)脹差一般向正

6、方向發(fā)展。 汽輪機(jī)在停用或甩負(fù)荷時(shí)，隨著負(fù)荷、轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)子冷卻比汽缸快，所以脹差一般向負(fù)方向發(fā)展，特別是滑參數(shù)停機(jī)時(shí)尤其嚴(yán)重，必須采用汽加熱裝置向汽缸夾層和法蘭通以冷卻蒸汽，以免脹差保護(hù)動(dòng)作。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子惰走期間，負(fù)脹差可能會(huì)更加發(fā)展，為此應(yīng)當(dāng)維持一定溫度的軸封蒸汽，以免造成惡果。 1、機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程中汽機(jī)差脹的控制 ： 1）冷態(tài)開機(jī)，軸封來汽溫度和壓力應(yīng)該低一些，真空應(yīng)該提升的快一點(diǎn)，在確保安全的前提下盡早達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)的條件 ；(軸封供汽時(shí)間越長，軸封段主軸被加熱越充分，脹差正值增加得就越多，因此縮短軸封供汽時(shí)間，對(duì)減少脹差的正值增大有一定的作用）。 2）參數(shù)匹配，沖轉(zhuǎn)參數(shù)不要太高，否則造成

7、進(jìn)氣流量太小，造成上下缸溫差增大，轉(zhuǎn)子膨脹過快于汽缸。在沖轉(zhuǎn)時(shí)，蒸汽的壓力和溫度都應(yīng)適當(dāng)?shù)鸵恍?，但是溫度要保持一定的過熱度，沖轉(zhuǎn)速率要低。在沖轉(zhuǎn)過程當(dāng)中要密切注意缸溫的變化，此時(shí)如果脹差正值過高應(yīng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，或者降低真空，讓蒸汽在汽缸中的滯留時(shí)間長一些，充分暖機(jī)； 3）中速暖機(jī)要充分，等汽缸充分脹出（高壓缸膨脹指示在4mm以上，中壓缸膨脹至1.5mm以上 ），再升速并網(wǎng)。有時(shí)在暖機(jī)升速過程中，如果汽缸本體疏水調(diào)節(jié)不當(dāng)也會(huì)影響到脹差，所以，開機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意控制汽缸本體疏水； 4）并網(wǎng)后，隨著調(diào)節(jié)汽閥的開大，調(diào)節(jié)級(jí)的溫度上升比較快，調(diào)節(jié)汽門的開啟速度對(duì)脹差的影響比較大，因此，在并網(wǎng)后要緩慢開啟調(diào)節(jié)汽門

8、，并注意調(diào)節(jié)級(jí)的溫度變化（11.5C /分）。也就是說，為了防止脹差變化過快，并網(wǎng)后應(yīng)當(dāng)在低負(fù)荷狀態(tài)下暖機(jī)一段時(shí)間，具體的低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)間由汽缸上、下壁溫度，調(diào)節(jié)級(jí)溫度和脹差的變化趨勢(shì)來定。此階段高脹隨著高壓內(nèi)外缸的溫差增大而增大，因此控制好高壓內(nèi)外缸溫差就能比較直觀地控制了高脹的增大。 5）加負(fù)荷階段高脹增加的快慢取決于主蒸汽溫升速，因此控制主汽溫的升速率是此階段的關(guān)鍵；假如主汽溫升速度過快（達(dá)到23C/分），高脹就很難控制，只能采取臨時(shí)降溫的辦法，作為應(yīng)急的手段加以控制。 6）設(shè)法提高高壓外缸金屬溫度，也是控制高脹的有效途徑；沖轉(zhuǎn)后全開夾層分門投入夾層加熱，增大加熱量。 7） 調(diào)整夾層和法螺

9、進(jìn)汽量； 8）注意檢查就地膨脹情況及滑銷系統(tǒng) 。 總的來說，影響機(jī)組脹差的因素主要有以下幾點(diǎn)：暖機(jī)時(shí)間的長短，凝汽器真空的變化，軸封供汽溫度的高低和供汽時(shí)間的長短，主蒸汽的溫升、溫降率，負(fù)荷變化的影響等。而冷態(tài)啟動(dòng)機(jī)組簡(jiǎn)單的說就是要做到：“調(diào)真空，穩(wěn)供汽，緩升速，慢暖機(jī)。低負(fù)荷，不要急，缸溫上，再去提”。 在帶負(fù)荷階段，中、低壓脹差受再熱汽溫及排汽溫度影響較大，但主要是受排汽溫度影響，因此調(diào)整中、低脹差的手段是改變真空和低缸噴水進(jìn)行調(diào)整。 。2、熱態(tài)啟動(dòng)脹差的控制1）投用高溫軸封汽；2）選擇匹配的沖轉(zhuǎn)蒸汽溫度；3）定速后要盡快并網(wǎng)，并快速升負(fù)荷至缸溫所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷；否則高、中缸脹差將會(huì)向負(fù)值增長

10、過大（尤其是汽缸溫度較高時(shí)）。 總之，熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，為了防止脹差負(fù)值過大，只要檢查操作跟得上，要盡快升帶、并網(wǎng)、帶負(fù)荷，并使之達(dá)到與缸溫相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷水平。3、滑參數(shù)停機(jī)脹差的控制1）控制溫降速度不要過快；2）夾層、法螺投入要早些；3）將真空保持較高，對(duì)中壓缸脹差負(fù)值過大有好處；打閘前再將真空適當(dāng)降低。4）還可通過投入高溫軸封汽的辦法來控制脹差向負(fù)值增長。4、打閘停機(jī)前脹差的控制 打閘后在轉(zhuǎn)子惰走階段，由于泊桑效應(yīng)各脹差都有不同程度的突增，從3000轉(zhuǎn)每分打閘時(shí)，高脹約增加0.40.8mm,中脹約增加0.30.5mm，低脹約增加1.52.0mm。當(dāng)真空較高時(shí)，中脹可增加0.81.0mm，低脹可增加

11、2.52.8mm。如此一來，如果碰到緊急停機(jī)時(shí)，停機(jī)前的低脹比較大又來不及調(diào)整，往往使低脹超過極限，很可能造成動(dòng)靜部分磨損。正常停機(jī)時(shí)，打閘前要注意脹差的大小，務(wù)必把脹差的突增值考慮進(jìn)去，以防止打閘后動(dòng)靜部分軸向間隙的消失。 另方面，打閘后通流部分蒸汽量被截?cái)?，轉(zhuǎn)子在惰走過程中動(dòng)葉與殘存汽缸內(nèi)的汽體摩擦，產(chǎn)生的摩擦鼓風(fēng)熱量沒有冷卻蒸汽帶走，該熱量就直接加熱轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子伸長，脹差增大。 控制措施主要有： 1）打閘前要設(shè)法降低低脹值。可通過關(guān)閉低缸噴水或降低真空（停真空泵或開真空破壞門），使排汽溫維持在允許的較高數(shù)值運(yùn)行。 2）當(dāng)打閘前低脹正值大于3mm，而中脹負(fù)值又較大，如果提高排汽溫度，則可能

12、使中脹負(fù)值超限。這時(shí)可采用延長惰走時(shí)間（用真空破壞門控制惰走時(shí)間），使轉(zhuǎn)速降至中速以下再打開真空破壞門，以減小低脹的突增。需要注意的是過臨界的振動(dòng)情況。名詞解釋泊桑效應(yīng)又稱回轉(zhuǎn)效應(yīng)，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)受離心力的影響，發(fā)生了徑向和軸向變形的結(jié)果。因?yàn)殡x心力和轉(zhuǎn)速的平方成正比，轉(zhuǎn)速升高時(shí)，葉片和片輪產(chǎn)生巨大的離心力并作用在大軸上，使軸產(chǎn)生徑向拉力。直徑變粗，長度減?。ū憩F(xiàn)為脹差減?。．?dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，隨著離心力的減小，軸的徑長比又回到原來數(shù)值，相對(duì)比較軸的直徑變細(xì)，長度增加了，打閘后轉(zhuǎn)速從3000轉(zhuǎn)每分在幾分鐘內(nèi)就降到1000轉(zhuǎn)每分以下時(shí)，離心力與轉(zhuǎn)速（1000/3000）成正比的減小，使轉(zhuǎn)子很快伸長，（即表現(xiàn)脹差突增）。因?yàn)榈蛪恨D(zhuǎn)子直徑較大，所以突增的幅度也就大些。5、正常運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)脹差有突變情況w1）核對(duì)熱工表值是否準(zhǔn)