長嶺分公司CC50機(jī)組脹差的分析和控制

劉建平

【摘 要】在汽輪機(jī)運行過程中，使轉(zhuǎn)子與汽缸保持大致相同的軸向熱脹速率是極其重要的，脹差是汽輪機(jī)一個非常重要的控制參數(shù)，關(guān)系到機(jī)組的安全運行。我廠新安裝的C1#汽輪機(jī)在啟動和運行中脹差異常，嚴(yán)重危及機(jī)組的安全運行，經(jīng)過我們多次調(diào)試、系統(tǒng)的改造，將脹差控制在安全范圍內(nèi)，確保了長周期運行。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī) 脹差 安全運行

1 前言

中石化長嶺分公司C1#汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的高壓、高溫、單缸、沖動、雙抽冷凝式汽輪機(jī)。額定進(jìn)汽壓力為9.2Mpa、溫度535℃。具有六級抽汽，16級葉輪，前汽封為五組，后汽封為三組，額定功率50MW。2008年11月投產(chǎn)以來，脹差一直變化異常，最高達(dá)到-2.4mm，還有增大的趨勢，聯(lián)鎖跳機(jī)值為-2.5mm。危及機(jī)組的安全運行。我們在運行中通過摸索和調(diào)整，從工藝上進(jìn)行改進(jìn)，將機(jī)組的脹差控制在安全范圍內(nèi)。

2 汽輪機(jī)脹差原因分析

（1）汽輪機(jī)在啟停和負(fù)荷變化時，汽缸和轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生熱膨脹或冷卻收縮，對于高壓汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量比汽缸的質(zhì)量小許多。在運行過程中，轉(zhuǎn)子接觸蒸汽的面積卻是汽缸接觸蒸汽面積的5倍左右，因此在機(jī)組啟動被蒸汽加熱的初期，轉(zhuǎn)子的平均溫升較大，而汽缸的平均溫升較小，從而出現(xiàn)正脹差；相反在突然減負(fù)荷時被蒸汽冷卻的初期，則出現(xiàn)負(fù)脹差，在被加熱或冷卻的末期，汽缸和轉(zhuǎn)子的溫度趨近于一致，溫差減小，它們之間膨脹差值也就減小。習(xí)慣上把轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸的相對膨脹差稱為正脹差，反之為負(fù)脹差。脹差的變化也就說明了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹變化情況，脹差增大，將會造成汽輪機(jī)動靜部分發(fā)生摩擦，振動增大，汽輪機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞事故。

（2）脹差增大的原因；脹差增大的原因有很多：暖機(jī)不充分或升速、升負(fù)荷太快，滑銷系統(tǒng)或軸承臺板的滑動性能差，容易卡澀；軸封供汽溫度高、供汽量大、引起軸頸過分伸長；機(jī)組啟動時， 進(jìn)汽壓力、溫度、流量等參數(shù)過高；推力軸承磨損，引起軸向位移增大；汽缸保溫層保溫效果不佳或保溫層脫落，以及真空變化等都會使汽缸和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不同膨脹變化，而產(chǎn)生脹差異常。

3 汽輪機(jī)不同條件下的脹差變化分析

（1）冷態(tài)啟動時，汽輪機(jī)要抽真空和投入軸封供汽，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后，進(jìn)汽量小，轉(zhuǎn)子受熱快，轉(zhuǎn)子的加熱速度要遠(yuǎn)大于汽缸，正脹差會增大，此時應(yīng)盡量降低真空和主蒸汽壓力和溫度、使用低溫軸封汽，加大進(jìn)汽量來控制正脹差的增速，嚴(yán)格控制好正脹差不超過+3.5mm，同時讓高加、低加隨機(jī)啟動，開大汽缸疏水以增加汽缸的加熱蒸汽總量。關(guān)鍵要控制好主蒸汽的溫升速度，這樣就可以控制汽缸和轉(zhuǎn)子的溫差，從而減小正脹差的增速。

（2）熱態(tài)啟動時，軸封用汽必須使用高溫汽源，主蒸汽溫度要有50℃以上的過熱度，汽缸疏水保持全開，高低加熱器均投入，沖轉(zhuǎn)時盡量多消耗高溫主蒸汽。一般沖轉(zhuǎn)后剛開始蒸汽是對汽缸進(jìn)行冷卻，脹差會快速下降，負(fù)脹差出現(xiàn)時應(yīng)增加進(jìn)汽量，使汽輪機(jī)快速升速，直到負(fù)脹差停止變化或向正脹差變化，有必要時盡量快速并電網(wǎng)加負(fù)荷，確保脹差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）汽輪機(jī)并電網(wǎng)后，調(diào)節(jié)汽門的開大會使調(diào)節(jié)級的溫度上升比較快，正脹差上升也比較快，此時應(yīng)在低負(fù)荷階段暖機(jī)一段時間，具體的低負(fù)荷運行時間由汽缸的上下壁溫度、調(diào)節(jié)級溫度和脹差的變化趨勢來定，只有脹差值出現(xiàn)下降趨勢后才可以逐步提高負(fù)荷，一旦脹差上漲就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減緩升負(fù)荷速度甚至停止升負(fù)荷，這樣一直到機(jī)組負(fù)荷升至額定值。正常運行中的汽輪機(jī)脹差一般為微小的正值。

4 基于長嶺分公司CFB汽輪機(jī)運行中的脹差控制

CFB汽輪機(jī)自安裝開工以來，脹差就很不正常。初步認(rèn)為是儀表安裝問題，只要沒有超過—2.5～+3.5mm的范圍就不會發(fā)生聯(lián)鎖跳機(jī)。

2009年5月檢修，將脹差測量儀器重新定位，6月22日重新開機(jī)，脹差依然不正常，還有加劇的趨勢，最高達(dá)到—2.4mm。脹差達(dá)到—2.5mm時就會聯(lián)鎖跳機(jī)停機(jī)。同時工藝參數(shù)變化脹差就跟著變化，隨時都有停機(jī)的可能。經(jīng)過觀察和分析，確定我們的測量儀器確準(zhǔn)，但變化極不正常。最終我們找到了脹差變化的原因，并采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行控制。

（1）正常運行時，負(fù)脹差增加，隨時有可能跳機(jī)，我們采用開大軸封汽和增加軸封蒸汽溫度，提升真空等手段，控制住負(fù)脹差下降至—1.88mm。（2）將前汽封第四檔腔室的漏汽排到除氧器，將第四檔腔室的蒸汽壓力由1.1Mpa降至0.4Mpa，負(fù)脹差又降至—1.5mm，但波動仍較大。（3）提高前、后軸封壓力。將前軸封壓力由0.103MPa提高到0.131MPa，后軸封壓力由0.11Mpa提高到0.141Mpa以上，機(jī)組真空也由85KPa升到90KPa，脹差下降。（4）汽輪機(jī)第六段抽汽口溫度達(dá)到了245℃，并且比第五段抽汽的溫度都高出了很多，這是極為不對的參數(shù)，通過儀表效驗該表顯示準(zhǔn)確。我們進(jìn)行了分析，因機(jī)組的六段抽汽和前汽封第三檔腔室的蒸汽合并為一根管道后進(jìn)入1#低加加熱凝結(jié)水，因前汽封第三檔腔室的漏汽量大，高溫蒸汽經(jīng)六段抽汽口返到了汽輪機(jī)的低壓汽缸，造成了低壓汽缸的加熱，使負(fù)脹差增大。對此，最后我們采用關(guān)閉2#低加的疏水汽液兩相閥出口門，開啟2#低加危急泄水門使疏水直排凝汽器，這樣六段抽汽口溫度由原來的210℃下降到70℃，機(jī)組負(fù)脹差也由—1.5mm穩(wěn)定下降到—0.71mm，達(dá)到了安全長期運行的條件。

5 結(jié)語

目前的運行方式在經(jīng)濟(jì)上會比低加疏水逐級自流要差一點，但確保了機(jī)組安全。而軸封系統(tǒng)安裝、設(shè)計上的缺陷還需要通過停機(jī)大修來整改由于現(xiàn)場的安裝位置限制，改造起來較困難?？偟膩碚f，汽輪機(jī)組運行中出現(xiàn)脹差異常的變化時，要高度重視，及時加以控制?？刂坪妹洸钍谴_保機(jī)組安全運行的必要條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳季蘭 主編.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，1998.8.

[2] 山東中華聊城發(fā)電廠.汽機(jī)設(shè)備及運行.