300MW機組冷態啟動高中壓缸脹差的控制

郭 剛

（湖北華電襄樊發電有限公司，湖北 襄樊 441141）

300MW機組冷態啟動高中壓缸脹差的控制

郭 剛

（湖北華電襄樊發電有限公司，湖北 襄樊 441141）

汽輪機轉子與汽缸相比較，轉子的體積小，并且轉子高速旋轉與蒸汽熱交換強度較大，因此在汽輪機啟停過程中，轉子溫度的升高或降低速度比汽缸快，使得它們在軸向膨脹時出現相對膨脹差，稱之為脹差。當轉子的膨脹量大于汽缸的膨脹量時為正脹差，反之稱為負脹差。脹差變化的大小反映了汽輪機內部動、靜部分軸向間隙的變化。因此，在汽輪機日常運行中，尤其在啟動和停機過程中，為防止因動、靜部分發生摩擦造成設備損壞事故，同時為延長汽輪機的使用壽命，應密切監視機組高中壓缸脹差的變化，并將其控制在允許范圍內。

以襄樊發電有限公司N300-16.7/537/537-4型高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸凝汽式汽輪機在冷態高中壓缸聯合啟動過程中，對機組脹差的變化與控制為例，進行簡單分析。

1 抽真空送軸封階段

在汽輪機沖轉前，脹差值一直向正方向變化，因為在加熱過程中，轉子溫度升高的速度要比汽缸快，相應的膨脹速度也比汽缸快。襄樊發電有限公司300M W機組冷態啟動通常采用先抽真空后送軸封的方式，在對軸封供汽時，供汽壓力維持汽輪機凝汽器真空大于87kPa即可，而凝汽器溫度則應維持在200℃左右。

在機組通循環水后，應及時投入汽輪機高缸倒暖暖內缸和夾層加熱暖外缸，汽源都采用輔汽汽源，控制汽輪機轉子和汽缸金屬溫升率，并控制外缸的進汽量比內缸大。觀察脹差變化趨勢,如果脹差向正值方向變化過快，可以采取降低軸封母管壓力或適當提升凝汽器真空的方法加以控制。當汽輪機內缸內壁溫度達到150℃時退出高缸倒暖；當主蒸汽壓力大于1.0MPa，主蒸汽溫度大于汽缸外壁溫50℃以上時，切夾層加熱汽源為主蒸汽，控制脹差平穩發展。總體上說，冷態開機，軸封供汽溫度和壓力應該低一些，真空應該提升得快一點，盡早投入高缸倒暖和夾層加熱，在確保安全的前提下盡快達到沖轉的條件。

2 暖機升速階段

在沖轉過程中脹差基本上繼續上升。在這一階段，主再熱蒸汽參數對差脹的影響是最大的，但此時蒸汽流量小，而且蒸汽主要在調節級內做功，所以沖轉時蒸汽的壓力和溫度都應適當低一些。通常300M W機組冷態啟動的沖轉參數為：主汽壓3.45MPa，主汽溫320℃～340℃，再熱汽壓0.1 MPa～0.2MPa,再熱汽溫237℃～257℃，但主汽溫至少高于高壓調節級處內缸上壁溫80℃～100℃，而且主汽溫至少保證50℃以上的過熱度。在沖轉過程中升速率要低，要密切注意缸溫的變化，如果脹差正值過高應穩定轉速，或者降低真空，讓蒸汽在汽缸中的滯留時間盡量長一些，充分暖機。在汽輪機中速暖機后再升速時，脹差值會有減小的趨勢，但這并不代表轉子已暖透，而是由于隨著轉速的升高，轉子離心力增大，軸向位移也增大，從而使轉子變粗縮短，同時汽缸溫度在逐漸上升，汽缸的膨脹速度也在上升，相對遲緩了轉子的膨脹值。

同時，為了防止脹差表數據失真，還應當密切監視汽缸膨脹、軸向位移和機組振動等參數的變化情況，特別是跨越臨界轉速時。機組沖轉后，控制脹差的手段主要是控制主汽溫在機組并網前不要超過400℃。這一點對于升速階段控制脹差至關重要，還可以通過調整夾層加熱的進汽量，將脹差控制在-1.8mm～+3.5mm之間。

3 并網帶負荷階段

機組并網后，特別是在低負荷暖機階段，蒸汽對轉子和汽缸的加熱比較劇烈，隨著汽輪機調節汽閥的開大，調節級溫度上升比較快，對脹差的影響比較大。因此，并網后要緩慢開啟調節汽門，并注意調節級的溫度變化。

為了防止脹差變化過快，并網后應在低負荷狀態下暖機一段時間。具體的暖機時間由汽缸上下壁溫度、調節級溫度和脹差的變化趨勢來確定。只有在脹差值出現下降趨勢而且比并網時的數值下降10%以后，才能開始逐步升負荷。一旦脹差又出現上漲并且達到并網時的數值時，應當減緩升負荷速度甚至停止升負荷，繼續暖機，直到機組負荷升至額定值。其間，當汽輪機外缸內壁溫度大于350℃，且脹差正常時應及時退出夾層加熱。

此外潤滑油溫對脹差也有一定的影響，建議在盤車運行期間油溫控制在25℃～30℃，升速至2000r/min～2500r/min時，應調整潤滑油溫達到40℃～50℃。而且汽缸本體疏水調節不當也會影響到脹差，開機時還應當注意控制汽缸本體疏水。當機組負荷達到10%～20%時及時關閉所有疏水門。

在300M W機組冷態啟動過程中，對脹差的控制幾乎貫穿始終，從啟動一開始就要高度重視，嚴格控制。其中影響機組脹差的因素主要有以下幾點：倒暖和夾層加熱的投入，暖機時間的長短，凝汽器真空的變化，軸封供汽參數的高低，主蒸汽的溫升率，負荷的變化等。因此在冷態啟動中控制脹差簡單地說，就是“投夾層，穩供汽，控溫升，緩升速；低負荷，多暖機，缸溫上，再去提”。

2009-06-1 1)