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。為避免軸向間隙變化而使動靜部分發(fā)生摩擦，不僅應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）。現僅就常見的冷態(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子沖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。在我們投入均壓箱對汽封供汽時，汽封套受熱后向兩側膨脹，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后則使轉子伸長。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。所以，冷態(tài)啟動時5#機均壓箱的壓力不宜過高，一般應保持在0.1MPA以下，而溫度則應在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該低一些，真空應該提升的快一點，在確保安全的前提下盡早達到沖轉的條件。
2,暖機升速階段。從沖轉到定速，脹差基本上繼續(xù)上升。在這一階段，蒸汽流量小，蒸汽主要在調節(jié)級內做功。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速的升高，離心力增大，軸向的分力也增大了，而使轉子變粗縮短。同時汽缸溫度逐漸上升，氣缸的膨脹速度也在上升，相對遲滯了轉子的膨脹值。對于5#機來說，在沖轉時，蒸汽的壓力和溫度都應適當低一些，但是溫度要保持一定的過熱度，沖轉速率要低。在沖轉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穩(wěn)定轉速，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節(jié)不當也會影響到脹差，所以，開機時應當注意控制汽缸本體疏水。為了防止脹差表數據失真，我們還應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)電機并網以后。在低負荷暖機階段，蒸汽對轉子和汽缸的加熱比較劇烈。并網后，隨著調節(jié)汽閥的開大，調節(jié)級的溫度上升比較快，調節(jié)汽門的開啟速度對脹差的影響比較大，因此，5#機在并網后要緩慢開啟調節(jié)汽門，并注意調節(jié)級的溫度變化。也就是說，為了防止脹差變化過快，并網后應但在低負荷狀態(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，調節(jié)級溫度和脹差的變化趨勢來定。只有脹差值出現下降趨勢而且比并網時的數值下降10%以后才能開始逐步提負荷，一旦脹差又出現上漲并且達到并網時的數值時就應當適當的減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：“調真空，穩(wěn)供汽，緩升速，慢暖機。低負荷，不要急，缸溫上，再去提”。