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汽輪發電機組來說在沖轉時一般采用將調節汽門全開，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、極熱態啟動時，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能的實現［J］.科技創新與應用，2014，（32）：18-19.

［2］廖均利.論發電廠汽輪機常見故障分析與排除［J］.民營科技，2009，（05）：172.

［3］馮劍釗，張景偉.電廠汽輪機運行優化措施探討［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