汽輪機(jī)脹差小知識

一、汽輪機(jī)脹差的定義

當(dāng)汽輪機(jī)啟動加熱或停止運行冷卻時以及負(fù)荷發(fā)生變化時，汽缸和轉(zhuǎn)子都會產(chǎn)生熱膨脹或冷卻收縮。由于轉(zhuǎn)子受熱表面積比汽缸大，且轉(zhuǎn)子的質(zhì)量比相對應(yīng)的汽缸小，蒸汽對轉(zhuǎn)子表面的放熱系數(shù)較大。

因此，在相同條件下，轉(zhuǎn)子的溫度變化比汽缸快，轉(zhuǎn)子與汽缸之間存在膨脹差，而這差值是指轉(zhuǎn)子相對于汽缸而言，故稱為相對膨脹差（即脹差）。

習(xí)慣上規(guī)定轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸膨脹時的脹差值為正脹差，例如當(dāng)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽溫度明顯升高或汽輪機(jī)暖機(jī)時，轉(zhuǎn)子和汽缸同時受熱膨脹，轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量相對汽缸要小，受熱后膨脹要快，在軸向上膨脹量要大于汽缸的膨脹量，表現(xiàn)為正脹差。汽缸膨脹大于轉(zhuǎn)子膨脹時的脹差值為負(fù)脹差。當(dāng)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽溫度明顯降低或汽輪機(jī)滑參數(shù)停機(jī)時，轉(zhuǎn)子和汽缸同時受冷收縮，轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量相對汽缸要小，受冷后收縮要快，在軸向上收縮量要大于汽缸的收縮量，表現(xiàn)為負(fù)脹差。

二、差脹保護(hù)的意義

汽輪機(jī)啟動、停機(jī)和異常工況下，常因轉(zhuǎn)子加熱（或冷卻）比汽缸快，產(chǎn)生膨脹差值（簡稱差脹）。無論是正差脹還是負(fù)差脹，達(dá)到某一數(shù)值，汽輪機(jī)軸向動靜部分就要相碰發(fā)生摩擦。為了避免因差脹過大引起動靜摩擦，大機(jī)組一般都設(shè)有差脹保護(hù)，當(dāng)正差脹或負(fù)差脹達(dá)到某一數(shù)值時，立即破壞真空緊急停機(jī)，防止汽輪機(jī)損壞。

三、脹差大的危害

當(dāng)脹差超過規(guī)定值時，就會使汽輪機(jī)動靜間的軸向間隙消失，發(fā)生動靜摩擦，引起汽輪機(jī)組振動增大，甚至掉葉片、大軸彎曲等嚴(yán)重事故。

四、汽輪機(jī)在啟動、停機(jī)及運行過程中，脹差的大小與下列因素有關(guān)：

1.啟動機(jī)組時，汽缸與法蘭加熱裝置投用不當(dāng)，加熱汽量過大或過小。

2.暖機(jī)過程中，升速率太快或暖機(jī)時間過短。

3.正常停機(jī)或滑參數(shù)停機(jī)時，汽溫下降太快。

4.增負(fù)荷速度太快。

5.甩負(fù)荷后，空負(fù)荷或低負(fù)荷運行時間過長。

6.汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊。

7.正常運行過程中，蒸汽參數(shù)變化速度過快。

8.軸位移變化。

使脹差向正值增大的主要原因如下：

1）啟動時暖機(jī)時間太短，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低，引起汽加熱的作用較弱。

3）滑銷系統(tǒng)或軸承臺板的滑動性能差，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)組啟動時，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）脹差指示器零點不準(zhǔn)或觸點磨損，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）各級抽汽量變化的影響，若一級抽汽停用，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。

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）主汽溫驟減或啟動時的進(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，可能來自汽加熱裝置，也可能來自進(jìn)汽套管的漏汽或者軸封漏汽。

五、汽輪機(jī)啟動時怎樣控制脹差：

1、選擇適當(dāng)?shù)臎_轉(zhuǎn)參數(shù)。

2、制定適當(dāng)?shù)纳郎?、升壓曲線。

3、及時投汽缸、法蘭加熱裝置，控制各部分金屬溫差在規(guī)定的范圍內(nèi)。

4、控制升速速度及定速暖機(jī)時間，帶負(fù)荷后，根據(jù)汽缸溫度掌握升負(fù)荷速度。

5、沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時及時調(diào)整真空。

6、軸封供汽使用適當(dāng)，及時進(jìn)行調(diào)整。

7、調(diào)整軸承潤滑油供油溫度。

（來源：火電技術(shù)）