機組啟動時脹差變化的分析與控制

汽輪機在啟停過程中，轉(zhuǎn)子與汽缸的熱交換條件不同。因此，造成他們在軸向的膨脹也不一致，即出現(xiàn)相對膨脹。相對膨脹通常也稱為脹差。脹差的大小表明了汽輪機軸向動靜間隙的變化情況。監(jiān)視脹差是機組啟停過程中的一項重要任務(wù)。為避免軸向間隙變化而使動靜部分發(fā)生摩擦，不僅應(yīng)對脹差進行嚴格的監(jiān)視，而且脹差對汽輪機運行的影響應(yīng)該有足夠的認識。
受熱后汽缸是從“死點”向機頭方向膨脹的，所以，脹差的信號發(fā)生器一般安裝在汽缸相對基礎(chǔ)的“死點”位置。相對于5#6#機來說，脹差發(fā)信器安裝在盤車電機下側(cè)三瓦附近的軸承箱座上。
機組的啟動按啟動前汽輪機金屬溫度水平分為：冷態(tài)啟動（金屬溫度150—180度）溫態(tài)啟動（180度—350度）熱態(tài)啟動（350度—450度）極熱態(tài)啟動（450度以上）?，F(xiàn)僅就常見的冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動時機組脹差的變化與控制進行簡單分析：
在機組冷態(tài)啟動過程中，脹差的變化和對脹差的控制大致分為以下幾個階段：
1，汽封供汽抽真空階段。從汽封供汽抽真空到轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)前脹差值是一直向正方向變化的。因為在加熱或冷卻過程中，轉(zhuǎn)子溫度升高或降低的速度都要比汽缸快，相應(yīng)的膨脹或收縮的速度也要比汽缸快。在我們投入均壓箱對汽封供汽時，汽封套受熱后向兩側(cè)膨脹，對整個汽缸的膨脹影響不大。而與汽封相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子主軸段受熱后則使轉(zhuǎn)子伸長。汽封供熱對轉(zhuǎn)子伸長值的影響是由供汽溫度來決定的，但加熱時間也有影響。所以，冷態(tài)啟動時5#機均壓箱的壓力不宜過高，一般應(yīng)保持在0.1MPA以下，而溫度則應(yīng)在200攝氏度左右。當抽氣系統(tǒng)投入并開始抽真空后，如果脹差向正值變化過快，可以采取降低均壓箱壓力或適當提升凝汽器真空的方法，因為通過提升真空可以減少蒸汽在汽封中的滯留時間?？傮w上來說，冷態(tài)開機，汽封來汽溫度和壓力應(yīng)該低一些，真空應(yīng)該提升的快一點，在確保安全的前提下盡早達到?jīng)_轉(zhuǎn)的條件。
2,暖機升速階段。從沖轉(zhuǎn)到定速，脹差基本上繼續(xù)上升。在這一階段，蒸汽流量小，蒸汽主要在調(diào)節(jié)級內(nèi)做功。中速暖機以后再升速時，脹差值才會有減小的趨勢。這主要是因為隨著轉(zhuǎn)速的升高，離心力增大，軸向的分力也增大了，而使轉(zhuǎn)子變粗縮短。同時汽缸溫度逐漸上升，氣缸的膨脹速度也在上升，相對遲滯了轉(zhuǎn)子的膨脹值。對于5#機來說，在沖轉(zhuǎn)時，蒸汽的壓力和溫度都應(yīng)適當?shù)鸵恍?，但是溫度要保持一定的過熱度，沖轉(zhuǎn)速率要低。在沖轉(zhuǎn)過程當中要密切注意缸溫的變化，此時如果脹差正值過高應(yīng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，或者降低真空，讓蒸汽在汽缸中的滯留時間長一些，充分暖機。有時在暖機升速過程中，如果汽缸本體疏水調(diào)節(jié)不當也會影響到脹差，所以，開機時應(yīng)當注意控制汽缸本體疏水。為了防止脹差表數(shù)據(jù)失真，我們還應(yīng)當密切觀察機組熱膨脹和軸向位移的變化，通過熱膨脹，軸向位移的對比來進一步判斷脹差變化。同時嚴密監(jiān)視機組振動情況，特別是跨越臨界轉(zhuǎn)速時更為重要。
3，定速和并列帶負荷階段。由于從升速到定速的時間較短，蒸汽溫度和流量幾乎不變化，對脹差的影響在定速后才能反映出來。定速后，脹差增加的幅度較大，持續(xù)的時間較長，特別是在發(fā)電機并網(wǎng)以后。在低負荷暖機階段，蒸汽對轉(zhuǎn)子和汽缸的加熱比較劇烈。并網(wǎng)后，隨著調(diào)節(jié)汽閥的開大，調(diào)節(jié)級的溫度上升比較快，調(diào)節(jié)汽門的開啟速度對脹差的影響比較大，因此，5#機在并網(wǎng)后要緩慢開啟調(diào)節(jié)汽門，并注意調(diào)節(jié)級的溫度變化。也就是說，為了防止脹差變化過快，并網(wǎng)后應(yīng)但在低負荷狀態(tài)下暖機一段時間，具體的低負荷暖機時間由汽缸上、下壁溫度，調(diào)節(jié)級溫度和脹差的變化趨勢來定。只有脹差值出現(xiàn)下降趨勢而且比并網(wǎng)時的數(shù)值下降10%以后才能開始逐步提負荷，一旦脹差又出現(xiàn)上漲并且達到并網(wǎng)時的數(shù)值時就應(yīng)當適當?shù)臏p緩升負荷速度甚至停止升負荷繼續(xù)暖機。這樣一直到機組負荷升至額定值。
總的來說，影響機組脹差的因素主要有以下幾點：暖機時間的長短，凝汽器真空的變化，軸封供汽溫度的高低和供汽時間的長短，主蒸汽的溫升、溫降率，負荷變化的影響等。而冷態(tài)啟動機組簡單的說就是要做到：“調(diào)真空，穩(wěn)供汽，緩升速，慢暖機。低負荷，不要急，缸溫上，再去提”。