摘要： 從相對膨脹產(chǎn)生的理論出發(fā)， 針對焦作韓電發(fā)電有限公司1 號機(jī)的實(shí)際情況， 分啟動(dòng)和運(yùn)行2 個(gè)過程， 對汽輪機(jī)相對膨脹值大的原因進(jìn)行了分析， 并介紹了所采取的相應(yīng)控制措施或注意事項(xiàng)， 以及在實(shí)際生產(chǎn)中起到的作用作出了舉例證明。

　　1 前言

　　我公司1 號汽輪機(jī)型號是C C50-8.83/4。22/1。57， 系哈爾賓汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的雙缸、單軸、雙抽汽凝汽式汽輪機(jī)， 進(jìn)汽溫度535℃， 額定進(jìn)汽量為224t， 中壓額定抽汽量為30噸， 最大抽汽量為60噸。低壓抽汽量為50噸，最大抽汽量為50噸。該機(jī)組投運(yùn)后， 相對膨脹值及機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲明顯偏大， 特別是在啟動(dòng)過程中， 相對膨脹值超過規(guī)定值， 影響開機(jī)升速和升負(fù)荷時(shí)間， 是制約順利開機(jī)的主要因素。投運(yùn)初期， 開機(jī)時(shí)間在10h以上， 開機(jī)時(shí)間明顯偏長。

　　2 控制相對膨脹的重要性

　　金屬物件在受熱后， 向各個(gè)方向膨脹， 高溫高壓汽輪機(jī)從冷態(tài)啟動(dòng)到帶額定負(fù)荷運(yùn)行， 金屬溫度的變化很大 400～ 500℃ 。因此， 汽缸及汽輪機(jī)各部件的軸向、垂直、水平各個(gè)方向的尺寸都會因受熱明顯增大。汽輪機(jī)各部件膨脹量不同， 使得各部件的相對位置發(fā)生變化， 其變化量超過汽輪機(jī)動(dòng)靜部分的允許間隙后， 動(dòng)靜部件將會發(fā)生磨擦， 導(dǎo)致汽輪機(jī)損壞， 甚至報(bào)廢等嚴(yán)重后果。為了控制汽輪機(jī)的動(dòng)靜部分不摩擦， 汽缸的軸向膨脹和汽缸與轉(zhuǎn)子的相對膨脹就成為開機(jī)過程中重要的控制指標(biāo)。汽輪機(jī)在啟動(dòng)暖機(jī)過程， 轉(zhuǎn)子以推力軸承 機(jī)頭，1號瓦處為死點(diǎn)向后膨脹， 汽缸以后軸承座中點(diǎn)2 號瓦處為死點(diǎn)向前膨脹， 二者的膨脹差值即為相對膨脹 習(xí)慣稱為脹差 。當(dāng)轉(zhuǎn)子膨脹值大于汽缸膨脹值時(shí)， 相對膨脹為正值， 該值過大時(shí)可造成動(dòng)葉片出口處與下級噴嘴摩擦。當(dāng)轉(zhuǎn)子膨脹值小于汽缸膨脹值時(shí)， 相對膨脹為負(fù)值， 該值過大時(shí)可造成動(dòng)葉片進(jìn)口處與噴嘴摩擦。因此， 汽輪機(jī)的相對膨脹值的控制相當(dāng)重要。1號汽輪機(jī)的相對膨脹測量裝置安裝在2 號瓦附近， 即汽缸死點(diǎn)處。

　　3 1 號汽輪機(jī)的相對膨脹大的原因

　　3. 1理論分析

　　金屬受熱膨脹值有如下關(guān)系：

　　ΔL=Lσ（ti-t0） （1）

　　式中 ΔL 為金屬的絕對膨脹值;

　　L 為金屬的長度;

　　σ為該金屬的線膨脹系數(shù);

　　ti 為金屬材料的平均溫度;

　　to 為冷態(tài)溫度， 通常取 20℃。

　　由式 1 可以看出汽缸與轉(zhuǎn)子熱膨脹的差值相對膨脹 取決于：

　　a. 由于轉(zhuǎn)子與汽缸金屬材料的不同， 其線脹系數(shù)σ的不同， 其在設(shè)計(jì)制造已確定， 這里不予討論。

　　b.由于熱力過程的影響， 轉(zhuǎn)子與汽缸的平均溫度的不同。

　　此外， 機(jī)組熱膨脹值還受非熱力過程的影響。如轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受泊松效應(yīng)影響膨脹值會變小， 但3000 r min 后影響較小， 而汽缸受到滑銷系統(tǒng)和抽汽管道能否自由膨脹的影響是比較大的。

　　3. 2 運(yùn)行中相對膨脹值大原因分析及控制措施機(jī)組在穩(wěn)定工況運(yùn)行時(shí)， 各區(qū)段的溫度分布是有規(guī)律的， 且轉(zhuǎn)子和汽缸的金屬溫度接近同級的蒸汽溫度， 理論上相對膨脹值應(yīng)接近于0。而1 號汽輪機(jī)在30 MW ， 抽汽90， t h 真空93 kPa的穩(wěn)定工況長期運(yùn)行時(shí)， 相對膨脹值仍為2.15 mm其原因分析如下：

　　3. 2. 1汽缸的平均溫度低于轉(zhuǎn)子的平均溫度， 其影響主要有2 方面：

　　1 保溫不良。

　　2 環(huán)境影響： 由于空氣對流等引起汽輪機(jī)外缸產(chǎn)生溫差， 從而降低了汽缸的平均溫度。