摘要：神头第二发电厂＃1机组在多次启机时出现高压负胀差，拖延了机组的启动，严重时被迫停炉，停止启动。此外在停机后多次出现高压负胀差超限，甚至对下一次的温态启动造成了一定影响。为此，通过对历次机组高压负胀差大进行分析，总结，制定针对性措施给予解决。 

      1.　概述 
　　神头第二发电厂＃1机安装的是捷克皮尔森汽轮机厂的500MW亚临界一次中间再热单轴四缸四排气凝汽冲动式汽轮机。2001年机组大修后，正常运行时高压胀差值一直在0mm左右，在机组启动尤其是热态启动时高压胀差会向负方向增大，对机组的安全构成严重的威胁。 

      2.　胀差的定义 
　　汽缸和转子受蒸汽加热后，随着金属温度的升高，都会膨胀，但转子和汽缸由于重量和受热面积的不同，所以膨胀值也不同。胀差表示汽轮机转子的膨胀值和汽缸的膨胀值之间的差。胀差的大小反应了汽轮机动静部分之间的间隙的大小。 

      3 .　高压负胀差大的危害 
　　由于汽轮机静叶与动叶间的间隙比动叶与下一级静叶间的间隙小的多，因此负胀差比正胀差更危险。如胀差向负值增大到一定程度时，会引起动静之间的摩擦，造成恶性事故，所以严格控制负胀差值在一定的范围内是非常必要的。 

      4.　影响胀差的因素 

      4.1主汽、再热汽温升（温降）速度：这是控制胀差最基本也是最有效的手段，因为胀差产生的原因是汽缸和转子存在着温差，蒸汽温升（温降）速度小，那么汽缸和转子之间的温差也就小，胀差也就小。 

      4.2轴封供汽温度的影响：由于轴封供汽直接送至汽轮机各转子的两端，所以供汽温度直接影响转子的伸缩，而对汽缸的膨胀影响较小。 

      4.3汽缸法兰、螺栓加热装置的影响：由于大型汽轮机法兰要比汽缸壁厚的多，因此汽缸的热膨胀往往取决于法兰的温度。为了使汽轮机汽缸和转子同步膨胀，一般使用法兰、螺栓加热装置。合理地投用法兰、螺栓加热装置就可以达到控制胀差的目的。 

      4.4凝汽器真空的影响：当凝汽器的真空降低时，欲保持机组转速不变或负荷不变，必须增加进汽量，使高压转子受热加快，高压转子的正胀差值随之增大，由于进汽量的增大，中低压缸鼓风摩擦产生的热量容易被蒸汽带走，因而转子被加热的程度减小，正胀差减小，同时由于凝汽器真空降低，排汽缸的温度升高，这样低压缸的膨胀就增大，正胀差也会减小。当凝汽器的真空升高时，胀差的变化正好相反。 

     4.5机组负温差启动：机组在热态启动尤其是极热态恢复时极容易出现负温差启动。或由于主调汽门不严，使没有达到冲车参数的蒸汽进入汽轮机内，由于转子的受热面积比汽缸大，因此会使转子的收缩速度比汽缸的收缩速度大，会出现负胀差，严重时汽轮机将无法启动。 

      5.　近年来机组启停中出现高压负胀差的实例 

      5.12004年5月28日机组极热态恢复时，高压负胀差上升至-1.95mm，超过保护值（-1.44mm）被迫停炉。停炉后高压负胀差才缓慢下降。后分析原因是：机组热态恢复时由于拖的时间过长，主汽温度大幅下降，另外，炉启磨后主汽压力快速上升，而主汽温度的上升速度较慢，这样主汽的过热度就很小，对主调门冷却收缩，汽轮机转速由盘车状态上升至500rpm左右。这时高压负胀差快速上升。 

      5.22004年8月16日机组停运后高压负胀差最大上升到-1.60mm。为了不让高压胀差继续上升，采取在高压法兰中通入压缩空气来冷却汽缸的方法降低高压胀差值。分析原因是机组在刚停运时，高压轴封还处于排气状态，轴封温度较高，这时高压胀差的变化不大，当高压轴封由排气变为供气时，轴封温度由290℃突降到180℃左右，对轴颈进行冷却，使转子收缩速度加快。 

     5.32004年10月6日停机后高压负胀差同样上升到-1.49mm。 

      6.　机组极热态恢复时高压负胀差大的原因分析：（以2004年5月28日为例） 

　　5月28日15：40，＃1机负荷450MW，电气立盘突发“电气DCS故障”信号，同时负荷表指示到零，小机转速表指示直线下降，主机转速表维持3000rpm不变，电气的两个主开关5012、5013未断开，查电调画面CCS已退出，阀门手控为自动状态，位置回到零，马上切“阀门手控”手动，发现切不过来，无法加负荷，炉侧拉磨的同时，马上开高低旁，发现低旁已打开，而高旁发温度高保护已无法打开，这时炉侧安全门已动作，主汽压力已升高至18.5MPa且还有上升的趋势，炉立即紧停、机打闸，发电机逆功率保护动作。机打闸前的高压胀差为－0.07mm，打闸后随着汽轮机转速的下降，高压胀差最高升至0.536mm，其后一直缓慢向负方向变化，18：10机组热态恢复启＃1电泵，启电泵后立即拉开主汽、再热汽、冷段、高排逆止门疏水至炉扩手动门。到19：05炉点火时，高压胀差已变为－0.2mm左右，此时主汽门前汽温为370℃，压力8MPa左右，机侧再热汽温390℃，压力0.3MPa，两路高旁开度均为10％，低旁开度为30％左右。至19:35路启磨时高压胀差已降到－0.37mm，在这以前主汽门前压力和温度变化不明显，再热汽温度和压力有所回升，炉启磨后主汽压力升高很快，而主汽温度却下降了近100℃，随后发现汽轮机由盘车转速开始上升，高压胀差加快向负方向变化，汽轮机转速上升过程中一是发现轴加发水位高信号掉，两台轴抽风机失电，马上联系送电，启轴抽风机，投轴加。二是高压缸上下缸温差有上升趋势，后拉开缸体疏水约10分钟后关闭，高压缸上下缸温差上升到20℃后缓慢回落。主汽门前降至260℃时逐渐回升，后逐渐开大高低旁，但汽轮机转速一直在500rpm左右，20：05高压胀差已降到－1.22mm，此时主汽门前汽温450℃，压力11MPa，再热汽温度460℃，再热汽压力1.0MPa，后温度升高较快，当主汽温度480℃，再热汽温度490℃时，马上挂闸冲车，此时高压胀差已变为－1.36mm，汽轮机转速升至630rpm时，高压胀差已达保护值（－1.44mm）机掉，其后炉一直维持燃烧，高压胀差一直向负方向变化，转速下降至500rpm时，不在下降，到20：45高压胀差已达－1.95mm,申请值长灭火停炉，关高低旁，其后汽轮机转速下降，高压胀差回头。停机后由于电气方面操作较多，拖的时间比较长，15：40机掉至19：05炉才点火，这样导致锅炉过热器出口至汽轮机主汽门前这一段积下的蒸汽温降较大，但汽压却相对较高，虽经机侧疏水，但由于这一段的冷汽量较大，炉启磨后随着压力的急剧升高升高，大量的冷汽顶到主汽门前，引起主汽门、调汽门的门芯受冷收缩，冷汽进入高压缸内，引起汽轮机转速上升，使高压转子受冷，高压胀差下降。同时，高压轴封处于排气状态，冷汽进入高压缸内，膨胀降温，在轴抽风机的作用下，大量的冷汽通过轴颈，加剧了对转子的冷却，使高压负胀差进一步加剧。由于冷湿蒸汽进入轴加，使轴加的水位升高，引起轴加掉，轴抽风机过负荷失电。另一方面由于高压阀室回汽电动门不严，部分低温再热蒸汽经高压调汽门进入高压缸后扩容降压、降温后，对高压转子冷却，加剧了高压负胀差的增大。这次高压负胀差增大的主要原因是热态恢复时，主汽温度降的太低，炉启磨后主汽压力大幅上升，这样相对过热度较小使冷汽进入汽缸所致。 

     7.　采取的措施 
     7.1机组停机后，适时提高高压轴封压力。 

　　由于汽机打闸后，高压轴封还开始一段时间内处于排气状态，轴封温度还较高，这时轴封温度对高压胀差的影响还较小。当轴封变为供汽时，供汽温度由300℃降为200℃（当时的厂用汽温度）以下，这时转子收缩较快。对＃1机而言，正常运行时，高压胀差在0mm左右，当转速降下来时，由于转子离心力作用的消失，高压胀差变为0.5mm，当轴封变为供气时，胀差值急剧下降，（第1小时约0.3mm到0.4mm），如10月5日22：45机打闸后2小时后高压胀差由0.1mm降为－0.36mm，到破坏真空时胀差变为－0.94mm，而且一直下降，不得已在高压法兰中通少量的压缩空气来冷却法兰，降低汽缸的膨胀值，以减小高压负胀差值。高压负胀差一直困扰着＃1机的正常启动尤其是极热态恢复。为了减小负胀差带来的威胁，在2004年12月19日停机时，机组打闸后，我们及时关闭了轴封回六段抽汽的电动门SG14/15S101，转速降到0时，高压胀差油0.1mm变为0.5mm，这时高压轴封还处于排气状态，我们及时将高压轴封压力由10kPa提高到30kPa，这样既减少了高压轴封的排气量，增加了破坏真空前的排气时间，又对高压轴封进行了足够的加热。在这种情况下高压胀差开始上升到0.69mm。有效地控制了高压负胀差。 

      7.2锅炉在达到热炉放水的参数时，及时放水，尽快将主汽压力降为0，已达到破坏真空的条件，尽早破坏真空，减小真空抽吸对转子的冷却，降低胀差的下降速度。在2004年12月19日停机后高压负胀差最大值为-0.55mm。在2004年12月24日的启动中高压胀差顺利通过转子3000rpm时离心力的影响。 

      7.3机组掉闸后，严密监视有效地控制主、再热汽温度的下降速度。查明原因尽快点火。如果短时内各种原因不能点火，则锅炉通风10分钟后停止风机的运行，将温水减温水手动总门关闭，控制分离器水位在可视范围内，关闭锅炉上水门，维持电泵低出力打循环运行，如果分离器水位超限，而长时间不能点火，要停止电泵的运行。当主汽温度下降速度较快时（每分钟5℃）要及时拉开主汽滤网疏水。 

      7.4机组掉闸后，及时联系邻机提高厂用汽温度到240℃以上，压力在0.55MPa以上，拉开轴封管道上的疏水旁路门，以免轴封带水，引起轴抽风机掉闸。 

       7.5热态启动点火时应先点中排、后点下排油枪，只有待汽温有上升趋势时，才可以启动磨煤机。启磨时先启中排磨，启磨后维持给煤机出力为最低，以保证较低的压力上升速度和较快的汽温上升速度，这样对提升蒸汽的过热度，使汽机旁路可以进一步开大极为有利。 

      7.6机组极热态启动时合理调整旁路。主汽压力高于13MPa时，禁止开启高旁，只有当旁路后温度有上升趋势时才可以逐渐开大旁路。 

      7.7机组温、热态启动时，投运厂用汽时要摇紧高压轴封供气电动门SG24/25S101及高压轴封供气手动门，避免低温蒸汽串入轴封。 

      7.8热态启动时尽量推迟送汽封抽真空的时间，等锅炉开始点火时，再送汽封抽真空。这样相对缩短了轴封蒸汽对高压转子的冷却时间，可降低转子的收缩程度。 

       8.　结束语 
　　由于捷制500MW机组高压汽封没有高温汽源，在机组热态启动时，不可避免高压胀差向负方向发展。此外每次机组故障前所带负荷高低不同、运行工况不同，掉机的原因不同，恢复的难易程度也不同，等等。造成高压负胀差大小也不尽不同。总之要解决这一问题还需要专业技术人员共同探讨和努力。