談談機組啟動過程中脹差的控制

任學軍

（中煤龍化化工公司熱電分廠，黑龍江依蘭154854）

談談機組啟動過程中脹差的控制

任學軍

（中煤龍化化工公司熱電分廠，黑龍江依蘭154854）

本文針對中煤龍化化工公司熱電分廠的C15-8.83/3.82汽輪機，分析了在啟動調試和運行中影響脹差的因素，全面總結在脹差調整方面理論與實踐相結合的必要性。

脹差；真空；暖機；溫度；動靜摩擦

中煤龍化化工公司熱電分廠的C15-8.83/3.82汽輪機始建于2005年，在運行初期多次出現脹差接近超限從而被迫停機的事故，經過一段時間的運行總結了一些脹差控制方面的知識。在加熱過程中，汽輪機轉子與汽缸膨脹量的差值稱為汽輪機的相對膨脹也稱脹差。當轉子大于汽缸的膨脹量為正脹差，反之則為負脹差。

以下對啟動時機組的脹差變化與控制進行簡單的分析：

其一，在機組抽真空階段，在沖轉前的汽封供汽過程中，脹差的變化一直為正方向。是因為在汽缸和轉子的加熱過程中，由于轉子體積和受熱面要比汽缸小得多，所以膨脹要比汽缸快。在我們投入軸封供汽汽源時，對汽缸的加熱作用比較小，反而對直接與軸封汽源接觸的轉子加熱比較劇烈，使轉子受熱膨脹伸長。汽封供汽后轉子的伸長值是由供汽溫度和供汽時間決定的，所以冷態(tài)啟動時#4機均壓箱的壓力不宜過高，一般保持在0.03MPa以下，溫度在200℃左右。#4機均壓箱設置兩個汽源，一路是0.8MPa，300℃的低壓蒸汽，另一路是8.83 MPa，525℃的新蒸汽，冷態(tài)啟動時基本采用的是低壓蒸汽，通過除鹽減溫水來控制蒸汽的溫度，軸封供汽時間不要過長，冷態(tài)啟動時先啟動射水泵將真空抽至-0.03MPa左右，再投入均壓箱和軸封加熱器，當機組抽真空至-0.06 MPa時開始沖轉。通常汽缸的重量是轉子重量的3～4倍，此時汽缸和蒸汽的接觸面積不到轉子接觸面積的1/5，因此此時的脹差是向正值增大的，總體上來說冷態(tài)啟機，汽封供汽溫度應采用低壓蒸汽，真空應提升得快些。

其二，暖機升速階段，從沖轉到定速，脹差基本上是繼續(xù)上升，啟動初期即500r/min時，脹差的變化主要是由軸封供汽的溫度和供汽時間決定的，由于這一階段只是少量蒸汽對汽缸金屬對流放熱，放熱系數小，加熱速度極低，蒸汽流量小，高壓缸主要是調節(jié)級做功，金屬的加熱也主要在該級范圍內，只要進汽溫度無劇烈變化，相對脹差上升是均勻的，低速暖機的時間一般在20min左右，只作為摩擦檢查和機組轉動情況正常即可升速。中速暖機即1 200～1 400r/min暖機必須充分，因為需要防止由于過臨界時金屬溫升率過高造成過快膨脹，降低金屬壽命。此時轉子的膨脹開始放緩，而由于進汽量的增加，汽缸隨著蒸汽的接觸面積的增大開始逐漸膨脹出來，此時應注意檢查汽缸的金屬溫度、汽缸的熱膨脹，脹差和法蘭內外壁溫差、法蘭螺栓溫差，中速暖機時此處的溫度會有顯著的增加，中速暖機的時間一般在40min左右，中速暖機充分之后，升速時注意適時的迅速通過臨界轉速，臨界轉速一般為額定轉速的2/3左右，此時可能產生較大的振動，高速暖機即2 500r/min，這時升速過程中進汽量較大，汽缸膨脹較明顯的階段，此時暖機的時間一般控制在30～40min，此時汽缸或法蘭內壁溫度接近180℃左右，高速暖機后脹差才會有減小的趨勢，這主要是因為由于轉速升高后泊松效應（即轉子高速旋轉時大軸在離心力的作用下變粗和變短）。高速暖機要高于臨界轉速200～250r/min，這樣會避免落入臨界轉速引起振動。對于#4汽輪發(fā)電機組來說在沖轉時一般采用將調節(jié)汽門全開，手動控制旁路門升速的方式，以確保機組全周進汽，達到較高的暖機效果，啟動時的蒸汽的壓力和溫度都要適當的低一些，但一定要有50℃～100℃的過熱度，沖轉升速率不宜過高一般在100～150r/min左右。在沖轉的過程中要密切注意缸溫的變化，此時如脹差增長過快，可適當降低真空同時增加進汽量穩(wěn)定轉速，使蒸汽在汽缸中滯留的時間長，暖機徹底。有些情況還會發(fā)生由于汽缸本體疏水不徹底而造成缸體膨脹不開影響脹差。所以沖轉之前一定要注意將汽缸本體疏水放凈。在#4汽輪發(fā)電機組啟動調試階段，在啟動過程中始終出現脹差過大的故障，#4機的脹差控制范圍是+3～-1mm，經過對汽缸膨脹和軸向位移的變化進行對比分析，結論是安裝人員將正負位置安反，后來在機組檢修時檢查發(fā)現確實安反了，調換后機組每次啟動都得到了良好的控制。在過臨界轉速時要密切注意機組的振動情況。

其三，在定速、并網帶負荷這一過程中，蒸汽參數變化不明顯，高速暖機后，當轉速從2 800r/min向額定轉速提升時應采用調速汽門控制進汽，采用調門來控制轉速，因此時調速汽門前汽壓將上升到新蒸汽壓力，如切換過快，電閘門、自動關閉器、導汽管和調速汽門將受到過于劇烈的加熱，電閘門到調速汽門這一段管道從較低壓力升至全壓時間一般不小于15min，借此控制這一部分管道的金屬溫升。

在熱態(tài)、極熱態(tài)啟動時，為防止負脹差的出現，一定要選用較高溫度的汽源，而且一定要先投入軸封供汽，后機組抽真空。主蒸汽溫度一定要有50℃～100℃的過熱度，升速過程除進行必要的聽音檢查外，應迅速以300～500r/min的速度升至額定轉速，機組并網后應迅速將負荷帶至啟動前的負荷，以防止機組啟動帶過程受冷，脹差超限從而威脅機組安全。

總地來說，在啟動過程中控制好脹差，對汽輪發(fā)電機組的安全經濟運行有著及其重要的作用，所以控制好脹差是機組安全運行的前提和保障。

［1］郭麗紅，劉志強.電廠汽輪機運行過程中節(jié)能的實現［J］.科技創(chuàng)新與應用，2014，（32）：18-19.

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［3］馮劍釗，張景偉.電廠汽輪機運行優(yōu)化措施探討［J］.科技視界，2015，（12）：11-12.

The Control of Differential Expansion During the Start-up of the Unit

RENXue-jun
(ZhongmeilongCoal Chemical Company,HeilongjiangYilan 154854,China)

This article in viewof the coal Longhua chemical thermal power plant turbine of C15-8.83/3.82,analysis the influence factors in the debugging and running ofthe differential expansion on the start-up,a comprehensive summary of the necessity of combining theory with practice in the aspects ofadjustment is poor in the expansion.

Differential expansion;Vacuum;Warm-up;Dynamic friction

TM621

A

1674-8646（2015）08-0036-01

2015-06-06