長嶺分公司CC50機組脹差的分析和控制

劉建平

（中石化長嶺分公司熱電作業部，吉林松原　131500）

長嶺分公司CC50機組脹差的分析和控制

劉建平

（中石化長嶺分公司熱電作業部，吉林松原131500）

在汽輪機運行過程中，使轉子與汽缸保持大致相同的軸向熱脹速率是極其重要的，脹差是汽輪機一個非常重要的控制參數，關系到機組的安全運行。我廠新安裝的C1#汽輪機在啟動和運行中脹差異常，嚴重危及機組的安全運行，經過我們多次調試、系統的改造，將脹差控制在安全范圍內，確保了長周期運行。

汽輪機脹差安全運行

1　前言

中石化長嶺分公司C1#汽輪機是哈爾濱汽輪機廠制造的高壓、高溫、單缸、沖動、雙抽冷凝式汽輪機。額定進汽壓力為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月投產以來，脹差一直變化異常，最高達到-2.4mm，還有增大的趨勢，聯鎖跳機值為-2.5mm。危及機組的安全運行。我們在運行中通過摸索和調整，從工藝上進行改進，將機組的脹差控制在安全范圍內。

2　汽輪機脹差原因分析

（1）汽輪機在啟停和負荷變化時，汽缸和轉子會產生熱膨脹或冷卻收縮，對于高壓汽輪機，轉子的質量比汽缸的質量小許多。在運行過程中，轉子接觸蒸汽的面積卻是汽缸接觸蒸汽面積的5倍左右，因此在機組啟動被蒸汽加熱的初期，轉子的平均溫升較大，而汽缸的平均溫升較小，從而出現正脹差；相反在突然減負荷時被蒸汽冷卻的初期，則出現負脹差，在被加熱或冷卻的末期，汽缸和轉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。習慣上把轉子的膨脹大于汽缸的相對膨脹差稱為正脹差，反之為負脹差。脹差的變化也就說明了汽輪機轉子和汽缸的膨脹變化情況，脹差增大，將會造成汽輪機動靜部分發生摩擦，振動增大，汽輪機嚴重損壞事故。

（2）脹差增大的原因；脹差增大的原因有很多：暖機不充分或升速、升負荷太快，滑銷系統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；機組啟動時， 進汽壓力、溫度、流量等參數過高；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子產生不同膨脹變化，而產生脹差異常。

3　汽輪機不同條件下的脹差變化分析

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

（2）熱態啟動時，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，沖轉時盡量多消耗高溫主蒸汽。一般沖轉后剛開始蒸汽是對汽缸進行冷卻，脹差會快速下降，負脹差出現時應增加進汽量，使汽輪機快速升速，直到負脹差停止變化或向正脹差變化，有必要時盡量快速并電網加負荷，確保脹差控制在規定范圍內。

（3）汽輪機并電網后，調節汽門的開大會使調節級的溫度上升比較快，正脹差上升也比較快，此時應在低負荷階段暖機一段時間，具體的低負荷運行時間由汽缸的上下壁溫度、調節級溫度和脹差的變化趨勢來定，只有脹差值出現下降趨勢后才可以逐步提高負荷，一旦脹差上漲就應當適當減緩升負荷速度甚至停止升負荷，這樣一直到機組負荷升至額定值。正常運行中的汽輪機脹差一般為微小的正值。

4　基于長嶺分公司CFB汽輪機運行中的脹差控制

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

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，脹差依然不正常，還有加劇的趨勢，最高達到—2.4mm。脹差達到—2.5mm時就會聯鎖跳機停機。同時工藝參數變化脹差就跟著變化，隨時都有停機的可能。經過觀察和分析，確定我們的測量儀器確準，但變化極不正常。最終我們找到了脹差變化的原因，并采取了相應的措施進行控制。

（1）正常運行時，負脹差增加，隨時有可能跳機，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，機組真空也由85KPa升到90KPa，脹差下降。（4）汽輪機第六段抽汽口溫度達到了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，通過儀表效驗該表顯示準確。我們進行了分析，因機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入1#低加加熱凝結水，因前汽封第三檔腔室的漏汽量大，高溫蒸汽經六段抽汽口返到了汽輪機的低壓汽缸，造成了低壓汽缸的加熱，使負脹差增大。對此，最后我們采用關閉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℃，機組負脹差也由—1.5mm穩定下降到—0.71mm，達到了安全長期運行的條件。

5　結語

目前的運行方式在經濟上會比低加疏水逐級自流要差一點，但確保了機組安全。而軸封系統安裝、設計上的缺陷還需要通過停機大修來整改由于現場的安裝位置限制，改造起來較困難。總的來說，汽輪機組運行中出現脹差異常的變化時，要高度重視，及時加以控制。控制好脹差是確保機組安全運行的必要條件。

［1］吳季蘭 主編.汽輪機設備及系統［M］.北京：中國電力出版社，1998. 8.

［2］山東中華聊城發電廠.汽機設備及運行.