機(jī)組啟動(dòng)時(shí)脹差變化的分析與控制

汽輪機(jī)在啟停過(guò)程中，轉(zhuǎn)子與汽缸的熱交換條件不同。因此，造成他們?cè)谳S向的膨脹也不一致，即出現(xiàn)相對(duì)膨脹。相對(duì)膨脹通常也稱(chēng)為脹差。脹差的大小表明了汽輪機(jī)軸向動(dòng)靜間隙的變化情況。監(jiān)視脹差是機(jī)組啟停過(guò)程中的一項(xiàng)重要任務(wù)。為避免軸向間隙變化而使動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，不僅應(yīng)對(duì)脹差進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)視，而且脹差對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響應(yīng)該有足夠的認(rèn)識(shí)。
受熱后汽缸是從“死點(diǎn)”向機(jī)頭方向膨脹的，所以，脹差的信號(hào)發(fā)生器一般安裝在汽缸相對(duì)基礎(chǔ)的“死點(diǎn)”位置。相對(duì)于5#6#機(jī)來(lái)說(shuō)，脹差發(fā)信器安裝在盤(pán)車(chē)電機(jī)下側(cè)三瓦附近的軸承箱座上。
機(jī)組的啟動(dòng)按啟動(dòng)前汽輪機(jī)金屬溫度水平分為：冷態(tài)啟動(dòng)（金屬溫度150—180度）溫態(tài)啟動(dòng)（180度—350度）熱態(tài)啟動(dòng)（350度—450度）極熱態(tài)啟動(dòng)（450度以上）?，F(xiàn)僅就常見(jiàn)的冷態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)機(jī)組脹差的變化與控制進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：
在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，脹差的變化和對(duì)脹差的控制大致分為以下幾個(gè)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?yàn)樵诩訜峄蚶鋮s過(guò)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(duì)汽封供汽時(shí)，汽封套受熱后向兩側(cè)膨脹，對(duì)整個(gè)汽缸的膨脹影響不大。而與汽封相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子主軸段受熱后則使轉(zhuǎn)子伸長(zhǎng)。汽封供熱對(duì)轉(zhuǎn)子伸長(zhǎng)值的影響是由供汽溫度來(lái)決定的，但加熱時(shí)間也有影響。所以，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)5#機(jī)均壓箱的壓力不宜過(guò)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(dāng)抽氣系統(tǒng)投入并開(kāi)始抽真空后，如果脹差向正值變化過(guò)快，可以采取降低均壓箱壓力或適當(dāng)提升凝汽器真空的方法，因?yàn)橥ㄟ^(guò)提升真空可以減少蒸汽在汽封中的滯留時(shí)間?？傮w上來(lái)說(shuō)，冷態(tài)開(kāi)機(jī)，汽封來(lái)汽溫度和壓力應(yīng)該低一些，真空應(yīng)該提升的快一點(diǎn)，在確保安全的前提下盡早達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)的條件。
2,暖機(jī)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(jí)內(nèi)做功。中速暖機(jī)以后再升速時(shí)，脹差值才會(huì)有減小的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)殡S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(shí)汽缸溫度逐漸上升，氣缸的膨脹速度也在上升，相對(duì)遲滯了轉(zhuǎn)子的膨脹值。對(duì)于5#機(jī)來(lái)說(shuō)，在沖轉(zhuǎn)時(shí)，蒸汽的壓力和溫度都應(yīng)適當(dāng)?shù)鸵恍菧囟纫３忠欢ǖ倪^(guò)熱度，沖轉(zhuǎn)速率要低。在沖轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中要密切注意缸溫的變化，此時(shí)如果脹差正值過(guò)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(shí)間長(zhǎng)一些，充分暖機(jī)。有時(shí)在暖機(jī)升速過(guò)程中，如果汽缸本體疏水調(diào)節(jié)不當(dāng)也會(huì)影響到脹差，所以，開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)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(dāng)密切觀察機(jī)組熱膨脹和軸向位移的變化，通過(guò)熱膨脹，軸向位移的對(duì)比來(lái)進(jìn)一步判斷脹差變化。同時(shí)嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組振動(dòng)情況，特別是跨越臨界轉(zhuǎn)速時(shí)更為重要。
3，定速和并列帶負(fù)荷階段。由于從升速到定速的時(shí)間較短，蒸汽溫度和流量幾乎不變化，對(duì)脹差的影響在定速后才能反映出來(lái)。定速后，脹差增加的幅度較大，持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，特別是在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后。在低負(fù)荷暖機(jī)階段，蒸汽對(duì)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(kāi)大，調(diào)節(jié)級(jí)的溫度上升比較快，調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)啟速度對(duì)脹差的影響比較大，因此，5#機(jī)在并網(wǎng)后要緩慢開(kāi)啟調(diào)節(jié)汽門(mén)，并注意調(diào)節(jié)級(jí)的溫度變化。也就是說(shuō)，為了防止脹差變化過(guò)快，并網(wǎng)后應(yīng)但在低負(fù)荷狀態(tài)下暖機(jī)一段時(shí)間，具體的低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)間由汽缸上、下壁溫度，調(diào)節(jié)級(jí)溫度和脹差的變化趨勢(shì)來(lái)定。只有脹差值出現(xiàn)下降趨勢(shì)而且比并網(wǎng)時(shí)的數(shù)值下降10%以后才能開(kāi)始逐步提負(fù)荷，一旦脹差又出現(xiàn)上漲并且達(dá)到并網(wǎng)時(shí)的數(shù)值時(shí)就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)臏p緩升負(fù)荷速度甚至停止升負(fù)荷繼續(xù)暖機(jī)。這樣一直到機(jī)組負(fù)荷升至額定值。
總的來(lái)說(shuō)，影響機(jī)組脹差的因素主要有以下幾點(diǎn)：暖機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短，凝汽器真空的變化，軸封供汽溫度的高低和供汽時(shí)間的長(zhǎng)短，主蒸汽的溫升、溫降率，負(fù)荷變化的影響等。而冷態(tài)啟動(dòng)機(jī)組簡(jiǎn)單的說(shuō)就是要做到：“調(diào)真空，穩(wěn)供汽，緩升速，慢暖機(jī)。低負(fù)荷，不要急，缸溫上，再去提”。