台山電廠2號機組啟動汽輪機高缸脹差大的原因分析
電工研究
作者：劉滌
【摘要】我廠2號機組本次機組啟動高壓缸的脹差偏大，通過熱控測量原理和機組運行工況的分析、論證，得出導致脹差增大的原因是再熱器溫度升高導致。
【關鍵詞】汽輪機；汽缸；轉子；脹差；再熱器
我廠2號機組為600MW汽輪機為上海汽輪機有限公司（按照美國西屋技術）生產的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機。汽輪機的型號是N600-16.7/537/537，最大功率663MW（VWO工況），具有較好的熱負荷和變負荷適應性，機組整個通流部分共58級葉片，其中高壓缸1+11級，中壓缸2×9級，低壓缸2×（2×7）級。高壓缸為雙層缸結構，中壓缸為雙層缸雙流對稱結構，兩個低壓缸結構相同，均為雙層內缸加一外缸的三層缸結構，分流布置。
一、脹差測量原理
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。在機組啟、停機及運行過程中，由於汽輪機轉子與汽缸的質量、熱膨脹係數和熱耗散係數不同，轉子的溫度比軸承的溫度上升得快，如果兩者間的熱增長差超過汽輪機所允許的間隙公差，就會發生動靜部分磨擦。為防止這類故障的發生，需要安裝脹差監測探頭，以監測轉子與汽缸之間的間隙。
台山電廠的脹差包括高壓缸和低壓缸兩部分，高壓缸的脹差是通過計算高壓缸與高壓缸內轉子軸係的膨脹差值，低壓缸是計算汽機低壓缸與發電機聯接處轉子軸係的膨脹差值。高壓缸軸係膨脹通過布置在高壓缸軸頭的二支渦流探頭測軸端法蘭與汽缸間隙得到。低壓缸軸係通過布置在汽輪機低壓缸和發電機間的軸的斜麵兩側的兩支渦流探頭采用補償方式測得。
二、機組啟動操作中對脹差造成影響的因素
1.機組啟動前工況
2.機組實際衝轉參數選擇
3、軸封汽溫度情況
4.真空情況
5.高、低加投入情況
6.滑銷係運行工況
7.保溫情況
三、結合我廠實際，啟動中高壓脹差造成偏大原因分析
根據我廠實際情況，目前各類啟動工況中，低壓脹差基本不存在問題，關鍵在於對高壓脹差的控製上。（注：高缸脹差保護定值打閘小於或等於5.5mm或者大於或等於16.5mm）。
在機組冷態啟動過程中，脹差的變化和對脹差的控製大致分為以下幾個階段：汽封供汽抽真空點火階段。從汽封供汽抽真空到轉子衝轉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，轉子溫度升高或降低的速度都要比汽缸快，相應的膨脹或收縮的速度也要比汽缸快。在投入輔汽對汽封供汽時，汽封套受熱後向兩側膨脹，對整個汽缸的膨脹影響不大。而與汽封相對應的轉子主軸段受熱後則使轉子伸長。汽封供熱對轉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。軸封溫度應在180-200攝氏度以內。當抽氣係統投入並開始抽真空後，如果脹差向正值變化過快，可以采取降低軸封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。冷態開機，汽封來汽溫度和壓力應該低一些，拉真空速度應該提升的快一點，在確保安全的前提下盡早達到衝轉的條件。
汽輪機衝衝轉前，一定要結合缸溫對衝轉參數進行選擇，尤其是汽溫不能過高，否則衝轉後，轉子迅速膨脹，導致脹差快速上升。
自汽機衝轉到汽機中速暖機之間，主汽溫度一般會有一定的上升趨勢。由於此前軸封的投入已經引起轉子一定的膨脹，而汽機衝轉期間進汽量很少，缸體相對轉子的受熱膨脹要緩慢很多，加之主汽溫度又有一定的上升，導致轉子受熱膨脹過快而缸體膨脹不足，所以自汽機中速暖機開始高壓缸差脹的上升趨勢就會變的比較快。