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一起600MW机组汽轮机低压缸差胀大的原因分析及处理

【摘 要】通过对600MW上汽机组低压缸差胀大的原因分析、查找，采取合理措施有效地降低低压缸差胀，保证机组安全运行。

【关键词】汽轮机；低压缸；差胀大；原因；措施；处理

1 概述

某电厂三期5、6号600MW超临界机组主汽轮机由上海汽轮机有限公司生产，型式为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式，型号为N600-24.2/566/566，其中5号机组于2007年12月8日完成168小时试运转。5号机组自投产以后，低压缸差胀（测点安装在6号与7号瓦之间）一直正向偏大，特别是每年入冬以后，低压缸差胀长期在+15.0 mm左右，而同等情况下同型号的6号机组低压缸差胀值只有+13.0 mm左右，尤其在夜间低负荷情况下5号汽轮机的低压缸差胀值有时会超过报警值+15.2 mm，曾一度接近跳闸限值16mm，严重影响了机组的安全运行。

所谓的差胀，即转子与汽缸的膨差胀值。当汽轮机启动加热或停止运行冷却时以及负荷发生变化时，汽缸和转子都会产生受热膨胀或冷却收缩。由于转子受热表面积比汽缸大，且转子的质量比相对应的汽缸小，蒸汽对转子表面的放热系数较大。因此，在相同条件下，转子的温度变化比汽缸快，转子与汽缸之间存在膨差胀，转子的膨胀值大于汽缸，其相对膨差胀值称为正差胀，反之，则为负差胀。该厂5号机组低压缸差胀的保护定值是+16mm和-1.02mm。差胀正向限值大于负向限值，主要是因为汽轮机同一级的静叶和动叶的间距小于该级动叶与下一级静叶之间的距离，如果差胀正向增长则说明该级动叶与下一级静叶间的距离在减小，负向增长说明本级内动静间隙在减小，因此，差胀的正向限值要大于负向限值。

我们知道如汽轮机差胀过大，易引起动静部分碰磨，从而导致机组振动上升，危及转子及其叶片的安全，严重影响汽轮机组的安全运行。所以当发生低压缸差胀过大时要谨慎对待，及时分析查找原因并出台控制措施。

2 原因分析

我们知道影响汽轮机差胀的因素通常有以下：

（1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。

（2）汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。

（3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，滑销系统发生了卡涩。

（4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过份伸长。

（5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。启动中主、再热蒸汽温升过快。

（6）推力轴承磨损，轴向位移增大。

（7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落。在严寒季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。

（8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。

（9）差胀指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。

（10）多转子机组，相邻转子差胀变化带来的互相影响。

（11）真空变化的影响。

（12）转速变化、”泊桑效应”的影响

（13）抽汽量的影响。

（14）轴承油温的影响，通常油温变化 9 ～1 2℃差胀变化约0.2mm。

但就该厂5号机组而言，引起低压缸差胀正值增大的原因，通过分析比对可能有以下几点：

1）差胀指示器零位不准。曾跟踪关注这一参数变化：停机15天后，5号机低缸差胀仍有1.9mm，且已经没有下降趋势，同型号的#6机组在停运一周后该值可到零，分析5号机低缸差胀零位有偏移或测量耐磨头存在磨损，需择机对测点进行校准。

2）环境温度及真空的影响。低压缸差胀对温度很敏感。环境温度升高，低压缸差胀变小，环境温度降低，低压缸差胀升高。主要原因一方面是环境温度降低，保温不良，缸体冷却加剧；另一方面是循环水温度降低使真空升高，对应排汽温度降低造成缸体膨胀减小，差胀增大。经观察，在不同负荷下，变化规律是一样的，在同一负荷下，冬季跟夏季低压缸差胀相差1mm左右。环境温度低是冬季低压缸差胀常常接近报警值的主要因素。真空对低压缸差胀的影响主要也有另外两个方面，一方面真空升高，低压缸排气口压力降低，缸体内外压差减小，缸体收缩，另一方面，真空升高，同样负荷下，减小了蒸汽流量，使得低压转子摩擦鼓风产生的热量带走量减少（低压缸末级叶片较长，为1050mm），低压转子温度偏高，膨胀量相对真空低时要大，造成低压缸差胀正向偏大。在机组夜间降负荷后这一影响尤为明显，以至于每次降完负荷后的大夜班差胀都会有不同程

度的增长。但是该厂#6机组在真空高达-98.2KPa时未见差胀有增长趋势，可见真空的影响并不是根本原因，但它确实是5号机差胀大的一个主要因素。

3）轴封供汽的影响。轴封供汽温度高使转子膨胀加剧，从而使低压缸差胀正向偏大。

4）安装问题。比如低压缸滑销系统卡涩，影响低压缸膨胀。因为该厂#6机组差胀一直很好，由于5号、6机组是两家单位施工，安装方面存在偏差在所难免。

3 处理措施：

3.1 异常消除前，机组运行中运行人员采取的措施：

（1）密切注意低压缸差胀变化趋势，同时加强机组振动、轴向位移、上下缸温差等TSI各参数以及主再热汽温的监视，对机组各参数要综合分析。

（2）合理控制机组负荷的变化速率。负荷增加速度过快，则低压缸差胀会增大，反之缩小。当机组负荷变化时，各级蒸汽流量发生变化，特别是在低负荷阶段，汽轮机级内温度变化较大，升负荷速率越快，蒸汽温升速率也越快，蒸汽与金属表面温差会加大，这样就造成汽缸与转子的温升速度差越大。故升负荷阶段控制负荷变化速率不大于6MW/min。同时当发现低压缸差胀异常增大时，应停止升负荷，控制其发展趋势，若差胀大的同时就地伴有明显的金属摩擦声应紧急停机，破坏真空。

（3）降低低压轴封汽的温度。通常低压轴封供汽温度一般维持在150℃左右，在保证安全的前提下降低轴封汽温度至130℃运行，以减小低压缸侧转子的膨胀量。需要注意的是防止轴封减温水调门调节线性不好，造成汽温波动，使得汽温低于饱和温度，从而使轴封汽带水。

（4）适当降低凝汽器真空。在夜班环境温度较低时，若低压缸排气温度过低，则采取微开#8低加疏水管道空气门略微破坏真空。虽然这样可以控制低压缸差胀，但毫无疑问凝结水溶氧和除氧器溶氧增大甚至超限，且影响机组经济性。

（5）适当降低再热蒸汽温度。这一点可使得进入低压缸的蒸汽温度降低，使转子的膨胀量减小，因为蒸汽对转子影响是大于其对汽缸的影响的，因此可以适当降低差胀，但同样降低了机组经济性。

（6）做好汽缸保温工作。尤其在环境温度较低时，关好汽机房内门窗避免穿堂冷风的影响。

3.2 停机后检修人员采取的措施

利用5号机组大修的机会，汽机检修人员检查、维护了整个汽缸滑销系统，