汽輪機運行中脹差的分析和控制

摘要：在發(fā)電廠中，汽輪機是非常重要的一部分，汽輪機在運行方面的效果能夠?qū)﹄娏恐圃斓男十a(chǎn)生直接影響。汽輪機要保證自身運行狀態(tài)的穩(wěn)定性及安全性，充分解決所存在的脹差問題便顯得極為重要。文章在分析汽輪機運行過程中產(chǎn)生脹差的原因及危害的基礎(chǔ)上，對脹差的有效控制進行了探究。

關(guān)鍵詞：汽輪機；脹差控制；發(fā)電廠；進汽參數(shù)；蒸汽溫度；負荷速度 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK264 文章編號：1009-2374（2015）14-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.038

對于汽輪機來說，基于啟動加熱及停機冷卻過程中，與此同時受到運行工作狀態(tài)變化的影響，汽缸與轉(zhuǎn)子便會發(fā)生熱膨脹或者冷卻收縮反應(yīng)，因轉(zhuǎn)子受熱面積要超過汽缸，并且轉(zhuǎn)子質(zhì)量小于與之對應(yīng)的汽缸，在同種情況下，便會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度變化快于汽缸，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸產(chǎn)生膨脹差。因此，我們將轉(zhuǎn)子和汽缸的熱膨脹差值便稱作膨脹差，簡稱為脹差。如果轉(zhuǎn)子軸向膨脹要比氣缸軸向膨脹大，則稱之為正膨脹；如果轉(zhuǎn)子軸向膨脹要比汽缸軸向膨脹小，則稱之為負膨脹。為了使汽輪機在運行過程中更具高效性及安全性，本課題對“汽輪機運行中脹差的分析和控制”進行分析與探究具有較為深遠的重要意義。

1 汽輪機運行過程中產(chǎn)生脹差的原因

轉(zhuǎn)子和汽缸形成脹差主要存在兩方面的原因：一方面即為轉(zhuǎn)子和汽缸的組織結(jié)構(gòu)具備較為顯著的差異性；另一方面為轉(zhuǎn)子和汽缸的工作條件存在較為顯著的差異性?；趩胃灼啓C中，排氣口中心周邊具備較為顯著的汽缸死點，與此同時轉(zhuǎn)子和汽缸也具備一個顯著的死點，其位置處于推力軸當(dāng)中的承推面上?；谄啓C正常運行過程中，轉(zhuǎn)子和汽缸便會具備顯著的溫度差異，同時受熱程度也比較明顯，轉(zhuǎn)子質(zhì)量和汽缸比較起來相對要小，但其受到的蒸汽熱作用面積要大，所以便能夠在很短的時間里提高到極高的溫度。因為汽缸比轉(zhuǎn)子的質(zhì)量要大，所以汽缸所受到的膨脹速度便較為緩慢。汽缸與轉(zhuǎn)子均會受到熱膨脹，但在兩者膨脹穩(wěn)定前是一定具備顯著的脹差的。除此之外，基于冷卻過程中也具備相同的情況，主要是因為轉(zhuǎn)子質(zhì)量相對要小，所以冷卻收縮時間和汽缸比較起來要短暫，進一步脹差便顯著存在。基于正常運轉(zhuǎn)過程中，汽輪機會慢慢在冷形態(tài)的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵝螒B(tài)；汽缸在受熱之后，便會形成熱膨脹，它的膨脹方向會受到滑銷系統(tǒng)死點部位的制約，導(dǎo)致只能夠朝著高壓側(cè)膨脹或者低壓側(cè)膨脹。同時，轉(zhuǎn)子同樣會在汽輪機運行的狀態(tài)下形成膨脹，其膨脹方向會受到推力軸承的制約，從而導(dǎo)致只能夠朝著低壓側(cè)膨脹。在汽輪機運行能夠?qū)⒁徊糠重摵沙袚?dān)起來之后，轉(zhuǎn)子和汽缸之間的受熱效果便會回歸穩(wěn)定，進一步縮小兩者間的脹差，從而使其狀態(tài)回歸穩(wěn)定。

2 脹差異常存在的危害

對于轉(zhuǎn)子和汽缸來說，兩者所產(chǎn)生的脹差大小會對汽輪機動靜軸向的間隙大小產(chǎn)生直接性的影響?；谡洸畹臈l件下，從噴嘴到動葉的間隙會變大，與此同時負脹差會變小?；谡顟B(tài)下，汽輪機軸封和動靜葉片所形成的軸向間隙相對要小，在汽輪機運行時間上升的情況下，其間隙會慢慢變大。倘若當(dāng)中有顯著的脹差形成，那么將會對軸封和動靜葉片間的間隙造成很大程度的影響。在間隙逐漸縮小，然后到?jīng)]有間隙的情況下，便會使兩者間形成摩擦，進一步發(fā)生機組振動，嚴重時還可能出現(xiàn)損壞或各種安全事故。鑒于此，無論何種型號的汽輪機，都應(yīng)具備相當(dāng)嚴格的脹差極限值。在轉(zhuǎn)子和汽缸間所存在的脹差與極限值相接近的狀況下，基于理論層面，軸封或者動靜葉片的軸向最小間隙是具備一定的間隙的，如此一來便能夠使機械事故的引發(fā)實現(xiàn)有效避免。

3 汽輪機運行中脹差的有效控制措施

3.1 對進汽參數(shù)進行有效控制

在對汽輪機的進汽參數(shù)進行控制過程中，需要將汽輪機的日常操作規(guī)章制度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，并需要結(jié)合冷態(tài)曲線，當(dāng)沖轉(zhuǎn)到帶60MW參數(shù)的情況下，把主汽溫度控制在320℃～360℃的范圍內(nèi)；熱溫度則大約控制在300℃；另外，對于主汽壓力則控制在4.2～4.8MPa范圍內(nèi)。

3.2 對蒸汽溫度及負荷速度進行有效控制

在汽輪機正常啟動的情況下，需使其承受負荷保持一定的穩(wěn)定性，進一步使之能夠?qū)λa(chǎn)生的脹差實現(xiàn)有效控制。以冷態(tài)曲線為參考依據(jù)，做好汽輪機溫度的提升、壓力的提升及負荷的合理增加等措施，以此讓汽輪機能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定運行。需要充分注意的是，基于汽輪機啟動之前，需要對冷態(tài)曲線優(yōu)先考慮，然后再將汽輪機啟動。

3.3 對機組真空進行有效控制

將汽輪機啟動完成之后，對于沖轉(zhuǎn)前的真空壓力，需維持在90kPa左右。不但需要增加機組的進氣量，而且還需要使機組的進氣量控制在合理的范圍內(nèi)?；谄啓C運行過程中能夠達到中速，并且處于暖機的條件下，可采取低加汽側(cè)及投運高等措施，以此使進氣量得到有效增加，進一步為機組真空有效控制的實現(xiàn)奠定良機。

3.4 對運作時間和氣缸膨脹之間的聯(lián)系進行有效控制

對于汽輪機在運行過程中的脹差現(xiàn)象來說，通常在冷態(tài)啟動的汽輪機當(dāng)中發(fā)生。特別是基于沖轉(zhuǎn)中，由于沖網(wǎng)的時間較為短暫，因此脹差的發(fā)生率便頗高。在對機組進行修理及養(yǎng)護過程中，具備足夠的試驗機會，其實這也屬于一種暖機時間，但是由于汽缸膨脹狀況是產(chǎn)生于汽輪機中速運作情況下的，并且通常維持在10～12mm左右，如果高達3000rpm試驗條件時，則極有可能高達20mm或以上。在此種情況下，便能夠?qū)γ洸畹漠a(chǎn)生進行有效控制。鑒于此，在日常工作過程中，需要以相關(guān)規(guī)章制度為參考標(biāo)準(zhǔn)，對汽輪機的暖機時間合理控制。與此同時，結(jié)合氣缸膨脹的實際狀況，進一步采取有效的處理措施。如果氣缸膨脹不具顯著性，基于高壓脹差頗高的狀態(tài)下極易產(chǎn)生，此時便需要對暖機時間進行增加，然后完成調(diào)節(jié)實現(xiàn)有效控制。

4 結(jié)語

通過本課題的探究，認識到汽輪機在運行過程中存在較為明顯的脹差現(xiàn)象。導(dǎo)致脹差的主要原因是轉(zhuǎn)子和汽缸的組織結(jié)構(gòu)及工作條件存在較為顯著的差異。為了汽輪機運行的高效性及可靠性，對脹差現(xiàn)象采取有效的控制措施便顯得極為重要，因此便需要對進汽參數(shù)、蒸汽溫度、負荷速度及機組真空等方面的控制進行完善。除此之外，筆者認為要想使汽輪機安全運行得到有效保障，需要做好每一個環(huán)節(jié)的工作，分析產(chǎn)生脹差的原因，并制定有效的控制措施，讓脹差能夠保持在正常范圍之內(nèi)，從而使機組動性得到有效增強，進一步使汽輪機在運行方面的高效性及安全性得到充分有效保障。

參考文獻

[1] 葉文華.600MW超臨界汽輪機低壓缸脹差偏大原因分析及控制[J].發(fā)電設(shè)備，2014，（6）.

[2] 呂德軍.汽輪機運行監(jiān)測及優(yōu)化管理[J].科技傳播，2014，（1）.

[3] 劉芳軍，李衍平.300MW汽輪機脹差影響因素與控制[J].云南電力技術(shù)，2014，（3）.

[4] 李衍平.300MW汽輪機脹差變化的原因分析與控制

[J].國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，（2）.

作者簡介：趙高峰（1982-），男，河南焦作人，陜西德源府谷能源有限公司運行部機組長，研究方向：熱能與動力工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）