摘要: 从相对膨胀产生的理论出发, 针对焦作韩电发电有限公司1 号机的实际情况, 分启动和运行2 个过程, 对汽轮机相对膨胀值大的原因进行了分析, 并介绍了所采取的相应控制措施或注意事项, 以及在实际生产中起到的作用作出了举例证明。

1前言

我公司1 号汽轮机型号是C C50-8.83/4。22/1。57, 系哈尔宾汽轮机厂生产的双缸、单轴、双抽汽凝汽式汽轮机, 进汽温度535℃, 额定进汽量为224t, 中压额定抽汽量为30吨, 最大抽汽量为60吨。低压抽汽量为50吨，最大抽汽量为50吨。该机组投运后, 相对膨胀值及机组转动产生的噪声明显偏大, 特别是在启动过程中, 相对膨胀值超过规定值, 影响开机升速和升负荷时间, 是制约顺利开机的主要因素。投运初期, 开机时间在10h以上, 开机时间明显偏长。

2控制相对膨胀的重要性

金属物件在受热后, 向各个方向膨胀, 高温高压汽轮机从冷态启动到带额定负荷运行, 金属温度的变化很大 400～ 500℃ 。因此, 汽缸及汽轮机各部件的轴向、垂直、水平各个方向的尺寸都会因受热明显增大。汽轮机各部件膨胀量不同, 使得各部件的相对位置发生变化, 其变化量超过汽轮机动静部分的允许间隙后, 动静部件将会发生磨擦, 导致汽轮机损坏, 甚至报废等严重后果。为了控制汽轮机的动静部分不摩擦, 汽缸的轴向膨胀和汽缸与转子的相对膨胀就成为开机过程中重要的控制指标。汽轮机在启动暖机过程, 转子以推力轴承 机头,1号瓦处为死点向后膨胀, 汽缸以后轴承座中点2 号瓦处为死点向前膨胀, 二者的膨胀差值即为相对膨胀 习惯称为胀差 。当转子膨胀值大于汽缸膨胀值时, 相对膨胀为正值, 该值过大时可造成动叶片出口处与下级喷嘴摩擦。当转子膨胀值小于汽缸膨胀值时, 相对膨胀为负值, 该值过大时可造成动叶片进口处与喷嘴摩擦。因此, 汽轮机的相对膨胀值的控制相当重要。1号汽轮机的相对膨胀测量装置安装在2 号瓦附近, 即汽缸死点处。

31 号汽轮机的相对膨胀大的原因

3. 1理论分析

金属受热膨胀值有如下关系:

ΔL=Lσ(ti-t0) (1)

式中 ΔL 为金属的绝对膨胀值;

L 为金属的长度;

σ为该金属的线膨胀系数;

ti 为金属材料的平均温度;

to 为冷态温度, 通常取 20℃。

由式 1 可以看出汽缸与转子热膨胀的差值相对膨胀 取决于:

a. 由于转子与汽缸金属材料的不同, 其线胀系数σ的不同, 其在设计制造已确定, 这里不予讨论。

b.由于热力过程的影响, 转子与汽缸的平均温度的不同。

此外, 机组热膨胀值还受非热力过程的影响。如转子转动时受泊松效应影响膨胀值会变小, 但3000 r min 后影响较小, 而汽缸受到滑销系统和抽汽管道能否自由膨胀的影响是比较大的。

3. 2运行中相对膨胀值大原因分析及控制措施机组在稳定工况运行时, 各区段的温度分布是有规律的, 且转子和汽缸的金属温度接近同级的蒸汽温度, 理论上相对膨胀值应接近于0。而1 号汽轮机在30 MW , 抽汽90, t h 真空93 kPa的稳定工况长期运行时, 相对膨胀值仍为2.15 mm其原因分析如下:

3. 2. 1汽缸的平均温度低于转子的平均温度, 其影响主要有2 方面:

1 保温不良。

2 环境影响: 由于空气对流等引起汽轮机外缸产生温差, 从而降低了汽缸的平均温度。