談?wù)剻C(jī)組啟動過程中脹差的控制

任學(xué)軍（中煤龍化化工公司熱電分廠，黑龍江 依蘭 154854）

談?wù)剻C(jī)組啟動過程中脹差的控制

任學(xué)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(jī)，分析了在啟動調(diào)試和運(yùn)行中影響脹差的因素，全面總結(jié)在脹差調(diào)整方面理論與實(shí)踐相結(jié)合的必要性。

脹差；真空；暖機(jī)；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(jī)始建于2005年，在運(yùn)行初期多次出現(xiàn)脹差接近超限從而被迫停機(jī)的事故，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行總結(jié)了一些脹差控制方面的知識。在加熱過程中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸膨脹量的差值稱為汽輪機(jī)的相對膨脹也稱脹差。當(dāng)轉(zhuǎn)子大于汽缸的膨脹量為正脹差，反之則為負(fù)脹差。

以下對啟動時(shí)機(jī)組的脹差變化與控制進(jìn)行簡單的分析：

其一，在機(jī)組抽真空階段，在沖轉(zhuǎn)前的汽封供汽過程中，脹差的變化一直為正方向。是因?yàn)樵谄缀娃D(zhuǎn)子的加熱過程中，由于轉(zhuǎn)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(shí)，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(zhuǎn)子加熱比較劇烈，使轉(zhuǎn)子受熱膨脹伸長。汽封供汽后轉(zhuǎn)子的伸長值是由供汽溫度和供汽時(shí)間決定的，所以冷態(tài)啟動時(shí)#4機(jī)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(jī)均壓箱設(shè)置兩個(gè)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(tài)啟動時(shí)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(shí)間不要過長，冷態(tài)啟動時(shí)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(dāng)機(jī)組抽真空至-0.06 MPa時(shí)開始沖轉(zhuǎn)。通常汽缸的重量是轉(zhuǎn)子重量的3～4倍，此時(shí)汽缸和蒸汽的接觸面積不到轉(zhuǎn)子接觸面積的1/5，因此此時(shí)的脹差是向正值增大的，總體上來說冷態(tài)啟機(jī)，汽封供汽溫度應(yīng)采用低壓蒸汽，真空應(yīng)提升得快些。

其二，暖機(jī)升速階段，從沖轉(zhuǎn)到定速，脹差基本上是繼續(xù)上升，啟動初期即500r/min時(shí)，脹差的變化主要是由軸封供汽的溫度和供汽時(shí)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(shù)小，加熱速度極低，蒸汽流量小，高壓缸主要是調(diào)節(jié)級做功，金屬的加熱也主要在該級范圍內(nèi)，只要進(jìn)汽溫度無劇烈變化，相對脹差上升是均勻的，低速暖機(jī)的時(shí)間一般在20min左右，只作為摩擦檢查和機(jī)組轉(zhuǎn)動情況正常即可升速。中速暖機(jī)即1 200～1 400r/min暖機(jī)必須充分，因?yàn)樾枰乐褂捎谶^臨界時(shí)金屬溫升率過高造成過快膨脹，降低金屬壽命。此時(shí)轉(zhuǎn)子的膨脹開始放緩，而由于進(jìn)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(shí)應(yīng)注意檢查汽缸的金屬溫度、汽缸的熱膨脹，脹差和法蘭內(nèi)外壁溫差、法蘭螺栓溫差，中速暖機(jī)時(shí)此處的溫度會有顯著的增加，中速暖機(jī)的時(shí)間一般在40min左右，中速暖機(jī)充分之后，升速時(shí)注意適時(shí)的迅速通過臨界轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速一般為額定轉(zhuǎn)速的2/3左右，此時(shí)可能產(chǎn)生較大的振動，高速暖機(jī)即2 500r/min，這時(shí)升速過程中進(jìn)汽量較大，汽缸膨脹較明顯的階段，此時(shí)暖機(jī)的時(shí)間一般控制在30～40min，此時(shí)汽缸或法蘭內(nèi)壁溫度接近180℃左右，高速暖機(jī)后脹差才會有減小的趨勢，這主要是因?yàn)橛捎谵D(zhuǎn)速升高后泊松效應(yīng)（即轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)大軸在離心力的作用下變粗和變短）。高速暖機(jī)要高于臨界轉(zhuǎn)速200～250r/min，這樣會避免落入臨界轉(zhuǎn)速引起振動。對于#4汽輪發(fā)電機(jī)組來說在沖轉(zhuǎn)時(shí)一般采用將調(diào)節(jié)汽門全開，手動控制旁路門升速的方式，以確保機(jī)組全周進(jìn)汽，達(dá)到較高的暖機(jī)效果，啟動時(shí)的蒸汽的壓力和溫度都要適當(dāng)?shù)牡鸵恍欢ㄒ?0℃～100℃的過熱度，沖轉(zhuǎn)升速率不宜過高一般在100～150r/min左右。在沖轉(zhuǎn)的過程中要密切注意缸溫的變化，此時(shí)如脹差增長過快，可適當(dāng)降低真空同時(shí)增加進(jìn)汽量穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，使蒸汽在汽缸中滯留的時(shí)間長，暖機(jī)徹底。有些情況還會發(fā)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(zhuǎn)之前一定要注意將汽缸本體疏水放凈。在#4汽輪發(fā)電機(jī)組啟動調(diào)試階段，在啟動過程中始終出現(xiàn)脹差過大的故障，#4機(jī)的脹差控制范圍是+3～-1mm，經(jīng)過對汽缸膨脹和軸向位移的變化進(jìn)行對比分析，結(jié)論是安裝人員將正負(fù)位置安反，后來在機(jī)組檢修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)確實(shí)安反了，調(diào)換后機(jī)組每次啟動都得到了良好的控制。在過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)要密切注意機(jī)組的振動情況。

其三，在定速、并網(wǎng)帶負(fù)荷這一過程中，蒸汽參數(shù)變化不明顯，高速暖機(jī)后，當(dāng)轉(zhuǎn)速從2 800r/min向額定轉(zhuǎn)速提升時(shí)應(yīng)采用調(diào)速汽門控制進(jìn)汽，采用調(diào)門來控制轉(zhuǎn)速，因此時(shí)調(diào)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(guān)閉器、導(dǎo)汽管和調(diào)速汽門將受到過于劇烈的加熱，電閘門到調(diào)速汽門這一段管道從較低壓力升至全壓時(shí)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(tài)、極熱態(tài)啟動時(shí)，為防止負(fù)脹差的出現(xiàn)，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(jī)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(jìn)行必要的聽音檢查外，應(yīng)迅速以300～500r/min的速度升至額定轉(zhuǎn)速，機(jī)組并網(wǎng)后應(yīng)迅速將負(fù)荷帶至啟動前的負(fù)荷，以防止機(jī)組啟動帶過程受冷，脹差超限從而威脅機(jī)組安全。

總地來說，在啟動過程中控制好脹差，對汽輪發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著及其重要的作用，所以控制好脹差是機(jī)組安全運(yùn)行的前提和保障。

［1］ 郭麗紅，劉志強(qiáng).電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中節(jié)能的實(shí)現(xiàn)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（32）：18-19.

［2］ 廖均利.論發(fā)電廠汽輪機(jī)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(jī)運(yùn)行優(yōu)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

REN Xue-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