汽轮机在启停过程中
机组胀差浅析
机组胀差浅析（华能营口电厂师永胜 2011.08.17）摘要：汽轮机在启停过程中，转子与汽缸的热交换条件不同，造成它们在轴向的膨胀不一致，即出现相对膨胀。
汽轮机转子与汽缸的相对膨胀通常也称为胀差。
胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况。
转子的相对胀差过大，会使动、静轴向间隙消失而产生摩擦，造成转子弯曲，引起机组振动，甚至出现重大事故。
合理的胀差变化是评价启动方式的重要指标。
关键词：正胀差、负胀差、温升、升速率引言：华能营口电厂一期工程两台汽轮机是前苏联哈尔科夫汽轮机厂制造的K—320—23.5—4型、超临界参数、非调节抽汽、一次中间再热、单轴三缸双排汽凝汽式汽轮机。
启动过程中经常出现胀差值过大，影响机组安全。
一、胀差的影响因素：转子的受热面积比汽缸大，质量比对应的汽缸小，因此转子比汽缸传热速度的快。
习惯上转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，转子膨胀小于汽缸膨胀时的胀差值为负胀差。
1、轴封供汽温度和供汽时间的影响：在汽轮机冲转前向轴封供汽时，由于冷态启动时轴封供汽温度高于转子温度，转子局部受热而伸长，出现正胀差，可能出现轴封摩擦现象。
在热态启动时，为防止轴封供汽后出现负值，轴封供汽应选用高温汽源，并且一定要先向轴封供汽，后抽真空。
应尽量缩短冲转前轴封供汽时间。
2、真空的影响：在升速暖机的过程中，真空变化会引起涨差值改变。
当真空降低时，为了保持机组转速不变,必须增加进汽量，摩擦鼓风损失增大，使高压转子受热膨胀，其涨差值随之增加。
当真空提高时，则反之。
使高压转子胀差减少。
但真空高低对中、低压缸通流部分的胀差影响与高压转子相反。
3、进汽参数影响：当进汽参数发生变化时，首先对转子受热状态发生影响，而对汽缸的影响要滞后一段时间，这样也会引起胀差变化，而且参数变化速度越快，影响越大。
因此，在汽轮机启停过程中，控制蒸汽温度和流量变化速度，就可以达到控制差胀的目的。
4、汽缸和法兰加热的影响：汽缸水平法兰在升速过程中温度比汽缸要低，阻碍汽缸膨胀，引起胀差增加。
汽轮机启停注意事项及典型事故预防
(控制操作复杂， 。
口机组
旁路要求高)
3 中压缸进汽量大，利于均匀加热 中压缸，减少升速过程的摩擦鼓风
损失，降低排气温度。
4 缩短启动时间，节约燃料。
分类方法 启动方式
按控制进汽 调速汽门 量的阀门分 冲转 类
主要特点
采用机 组
1 自动主汽门全开，用调速 国产机 汽门控制进入汽轮机的蒸汽， 组 进行冲转。
机组随锅炉升压提升负荷； 按照机组滑压运行曲线； 除氧器汽源切换到4抽 投入第一台汽动给水泵
投入第二台汽动给水泵；
除氧器压力大于 0.2Mpa时投四抽 滑压运行
逐步投入高加等 水位自动
9 270MW-300MW 机组定参数运行 主汽参数： 压力 16.7MPa 温度 537±5℃ 再热蒸汽参数： 压力 3.181 MPa 温度 537±5℃
1.2 机组启动方式及其特点汇总表
分类方法
按新蒸汽参 数分类
启动方式
主要特点
采用机组
滑参数启动
（热量和汽水损 失小，经济性 好，受热均匀、 冲击性小，加快 启动度。）
（机炉相互干扰
大）
1整个启动过程中，控制门前的的蒸汽参数随机 组转速、负荷升高而升高。
2 定压法启动：冲转前控制门前已有一定的蒸压 力，在升速过程中压力保持不变，逐渐开大调门 直到全开，再由锅炉提高蒸汽参数来增加负荷。
1 一般停机8小时后，调节级处下缸 金属温度在350℃以上情况下启动。 2冲转前要注意上、下缸温差和大轴 晃动要符合规定值，在低速时进行全 面检查，无须中速暖机，直接尽快升 速到额定转速。
1 一般停机2小时后，调节级处下缸 金属温度在400℃以上情况下启动。 2冲转前要注意上、下缸温差和大轴 晃动要符合规定值，在低速时进行全 面检查，无须中速暖机，直接快速升 速到额定转速。
汽轮机启停过程中上下缸温差增大的控制
启 停 机 过 程 中汽 轮 机 上 下 缸 温差 进 行 控 制 ．保 证 汽轮 机组 的 安 全 启 动 和 停 运 ．为 国 产 汽 轮 机 组 在启 停 过 程
巾上 下 缸 温差 控 制 提 供 参 考 和 借 鉴
关 键 词 ：汽 轮机 ； ｔ 下 缸 温 差 ；原 因 ；分 析 ；调 整
ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｔｅａｍ
收 稿 １５］期 ：２０ｌＯ一０５－０４：修 回 日期 ：２０ｌＯ一０６—０８ 作 者 简 介 ：梁 振 明 （１９７１～ ）．男 ，山 西 孝 义 人 ，高 级 工 程 师 ，从 事 发 电 厂 汽 轮 机 运 行 管 理 、节 能 管 理 丁 作
一 般 来 说 ．在 停 机 后 的 ６０ ｈ 内 高 压 缸 上 下 缸 温 差 呈 逐 步 增 大 的 趋 势 ． 最 大 能 达 到 ６６℃ 甚 至 更 大 。 停 机 ７２ｈ 以 后 ．温 差 逐 渐 减 小 ．最 后 趋 于 一 个 相 对 平 稳 的 状 态
图 １为 阳 城 电 厂 某 次 停 机 后 ．高 排 处 上 下 缸 温 差 的 变 化 趋 势 。 停 机 后 ３４ｈ．上 下 缸 温 差 最 大 ，为 ６６℃ 。
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Байду номын сангаас嘣
１ 高压缸上下缸 温差 增大 的原因及控制
１．１ 原 因 分 析 蒸 汽 在 高 压 缸 内 做 完 功 后 ，经 高 压 缸 排 汽 （以 下
停 机 小 时 数
图 １ 高排 处 上 下 缸 温 差 变 化 趋 势 Ｆｉｇ．１ Ｕｐｐｅｒａｎｄｌｏｗｅｒｃｙｌｉｎｄｅｒｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅ
摘 要 ： 详细 分 析 了 阳 城 电 厂 ６００ＭＷ 汽 轮 机 组 在 启 停 机 过 程 中 出现 的 高 、中 压 缸 上 下 缸 温 差 异 常 增 大 的
汽轮机的胀差和轴向位移
胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则 热工保护动作使主机脱扣，避免动静部分发生碰 撞，损坏设备。
转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封 汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。启动时胀 差一般向正方向发展。汽轮机在停用时，随着负 荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差 一般向负方向发展。
转子高速旋转时，受离心力的作用，使转子发生 径向和住向变形，大轴在离心力的作用下变粗变 短，这种现象称为回转效应也叫泊桑效应。当转 速降低时，离心力的作用减小，大轴的径长又回 到原来的状态，变细变长。
使胀差向负值增大的主要原因： 1）负荷迅速下降或突然甩负荷。 2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。 3）水冲击。 4）轴承油温太低。 5）轴封汽温度太低。 6）轴向位移变化。 7)真空过高，相应排汽室温降低而影响。 8）启动进转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩 小，尤其低差变化明显。 9）双层汽缸夹层中流入高温蒸汽，可能来自汽加热装置，也 可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。 10)汽缸夹层加热装置汽温太高或流量较大，引起加热过度。 11)滑销系统或轴承台板滑动卡涩，汽缸不缩回。 12)差胀值示表不准，或频率，电压变化影响。
使胀差向正值增大的主要因素简述如下： 1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。 2）汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低，（窗户 开太大，或环境太冷），引起汽加热的作用较弱。 3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩，汽缸胀不出。 4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过份伸长。 5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。 6）推力轴承工作面、非工作面受力增大并磨损，轴向位移增大。 7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落，在严禁冬季节里，汽 机房室温太低或有穿堂冷风。
汽机答辩试题
2005年大唐国际发电有限责任公司火电机组运行事故处理技能比赛很答辩试题（集控）专业：汽机集控（每题25分）题号01（集控）题目：汽轮机在启停或运行中出现大轴弯曲的主要原因有哪些？机组启动过程中防止大轴弯曲运行采取的措施有哪些？评分标准：1、主要原因：（1) 由于动静摩擦，使转子局部过热，产生压缩应力，出现塑性变形。
在转子冷却后，受到残余拉应力的作用，造成大轴弯曲。
（1分）（2) 加热器故障使冷水进入汽缸，转子受冷部位产生拉应力，出现塑性变形，造成大轴弯曲。
（1分）（3) 轴封系统故障，冷空气进入汽缸，转子急剧冷却，使动静间隙消失产生摩擦造成大轴弯曲。
（1分）（4) 轴瓦或推力瓦磨损，使轴系轴心不一致造成动静摩擦产生弯曲事故。
（1分）2、防止大轴弯曲的措施：（1) 机组启动前要按规程及操作标准认真进行系统检查，如下阀门应处于正确的位置：高压旁路减温水隔离门；所有汽轮机蒸汽管道及本体疏水门；通向锅炉的减温水，给水泵中间抽头；多级水封的注水门等。
（2分）（2) 机组启动前按规程要求进行盘车，转子的晃度不超过原始值的±0.02mm。
（4分）（3) 冲转过程中应严格监视机组振动。
中速暖机前轴承振动不超过0.03mm，过临界转速时，当轴承振动超过0.1mm，或相对轴振动超过0.26mm应立即打闸停机。
（4分）（4) 冲转前应对主蒸汽管道、再热蒸汽管道、各联箱充分疏水暖管暖箱。
（2分）（5) 投蒸汽加热装置要精心调整，不允许汽缸法兰上下左右交叉变化，各项温差在规定的范围内。
（1分）（6) 严格监视主、再热蒸汽温度的变化，当汽温在10分钟内下降50℃应打闸停机。
（4分）（7) 开机过程中应加强对各水箱、加热器水位的监视，防止水或冷汽进入汽缸。
（2分）（8) 低负荷时应调整好凝结水泵的出口压力，防止加热器钢管破裂。
（1分）（9) 投高加前要做好各项保护试验，使高加保护正常投入。
（1分）题号02（集控）题目：停机过程中及停机后防止转子弯曲的措施有哪些?评分标准：停机后防止汽轮机大轴弯曲主要是防止汽轮机进冷汽冷水。
汽轮机运行中振动大的原因及危害
汽轮机运行中振动大的原因及危害摘要：本文将立足汽轮机系统，探讨汽轮机组运行过程中振动大的原因、危害及应对举措，以期为有识之士提供参考，降低汽轮机的振动水平，保证汽轮机系统的平稳运行。
关键词：汽轮机；振动原因；振动危害前言：在新的时代背景下，我国对能源需求量不断膨胀，为了提供持续不断的能源，需要使电站汽轮机稳定运行。
汽轮机是电力系统的重要组成部分，相关人员需要对汽轮机进行定期保养和检修，为生产任务的完成提供稳定支持。
汽轮机在运行过程中容易产生振动现象，振动幅度过大会导致设备损坏，需要采取科学的应对举措。
1汽轮机运行中振动大的原因汽轮机在启停过程中振动较大，此时转速接近了临界点，汽轮机机组的振动幅度加大。
但是当转速超过临界点，汽轮机机组振动幅度会逐渐减小，趋于稳定。
导致汽轮机运行出现振动的原因有很多，包括汽轮机质量水平偏低、汽轮机安装失误、汽轮机检修维护不足等[1]。
1.1机组中心偏移汽轮机启动时，如果暖机时间比较短，或者是汽轮机加负荷速度太快，会对汽缸产生影响。
汽缸热度上升，且热气并不集中。
由于热气并不均匀，汽缸不同受热面膨胀的程度不同，自由膨胀无法实现，可能会出现转子倾斜的情况，导致机组中心发生偏移，汽轮机振动加大。
汽轮机在应用过程中会出现故障问题，此时需要对其进行维修。
机组大修后要使各个部件处在正确位置，如果部件出现安装错误，机组中心将会偏移正确位置，导致汽轮机在运行过程中发生振动。
随着负荷量的不断增加，汽轮机振动会越发明显。
为了保证汽轮机组正常运行，需要对进汽温度进行控制，当进汽温度过高，汽缸会出现变形情况，轴封会向上移动，导致机组轴向位移超过允许范围。
在机组位移的情况下，汽轮机组将大幅振动。
间隙振荡是汽轮机运行振动的一种表现形式，转子在特殊情况下可能会和气缸不同心，引发间隙振荡。
间隙振荡导致汽轮机组振动，使设备处在运行风险之中。
1.2转子质量失衡汽轮机组的运行时间不断延长，其使用寿命不断缩短，在运行过程中很容易出现叶片折断、叶片脱落等情况。
2023年汽轮机运行高级考试试题及答案
汽轮机运营高级工一、填空1.若给工质加入热量，则工质熵（增长）。
若从工质放出热量，则工质熵（减小）。
2.若循环水泵在出口门全开的情况下停运，系统内的水会倒流入泵内，引起水泵(倒转)。
3.疏水泵的空气门在泵运营时应在（启动）位置。
4.水泵的重要性能参数有(流量)、扬程、(转速)、功率、(效率)、比转速、(汽蚀余量)。
5.水泵在运营中出口水量局限性也许是(进口滤网堵塞)、(出入口阀门开度过小)、(泵入口或叶轮内有杂物)、吸入池内水位过低。
6.提高机组（初参数），减少机组（终参数）可以提高机组的经济性。
7.同步发电机频率与转速和极对数的关系式为(f=P·n/60)。
8.机组冲转时不得在(临界转速)附近暖机和停留。
9.为防止甩负荷时，加热器内的汽水返流回汽缸，一般在抽气管道上装设(逆止门)。
10.为防止水内冷发电机因断水引起定子绕组(超温)而损坏，所装设的保护叫(断水保护)。
11.为防止叶片断裂，严禁汽轮机过负荷运营，特别要防止在(低) 频率下过负荷运营。
12.为了保证疏水畅通，同一疏水联箱上的疏水要按照压力等级依次排列，（压力低）的疏水靠近疏水联箱出口。
13.为了保证汽轮机的安全运营，新装机组或大修后的机组必须进行(超速实验)，以检查危急保安器的动作转速是否在规定范围内。
14.为了提高凝结水泵的抗汽蚀性能，常在第一级叶轮入口加装(诱导轮)。
15.循环水泵按工作原理可分为(离心泵)、(轴流泵)、(混流泵)。
16.循环水泵出力局限性的因素重要有(吸入侧有异物)、叶轮破损、转速低、(吸入空气)、(发生汽蚀)、出口门调整不妥。
17.循环水泵的特点是(流量大)、(扬程低)。
18.循环水泵正常运营中应检查(电机电流)、(入口水位)、(出口压力)、(轴承温度)、电机线圈温度、循环泵的振动。
19.循环水泵重要用来向汽机的(凝汽器)提供冷却水，冷却(汽机排汽)。
20.循环水中断，会导致(真空)消失，机组停运。
汽轮机工作原理启停机
汽轮机工作原理启停机
汽轮机工作原理是利用燃料燃烧产生高温高压的燃气，通过喷嘴喷入涡轮机内，使涡轮机发生转动。
涡轮机转动的同时，驱动与其连接的轴上的压缩机工作，将空气进行压缩。
经过压缩后的空气进入燃气发生器，与燃烧器内的燃料混合后发生燃烧，释放出高温高压的燃气。
这些燃气又被引导到涡轮机中以驱动其继续转动，带动轴上的压缩机压缩空气，形成循环。
这样的循环运行可以持续产生功率，输出机械能。
而启动和停机过程中，涡轮机的转速需要逐渐增加或减小，以确保设备的正常运行。
启动时，需要通过外部能源或辅助设备帮助涡轮机旋转起来，例如使用启动电机或带有启动装置的液体动力系统。
在涡轮机转速达到一定值后，燃气发生器开始工作，供给涡轮机足够的压缩空气和燃料，使其继续自行运转。
而停机时，需要逐渐减小燃料供给，使涡轮机逐渐失去动力并减速。
当涡轮机转速降低到一定值后，可以切断燃气发生器的燃料供给，让涡轮机停止工作。
以上就是汽轮机的工作原理以及启停机过程中的步骤，这种设备广泛应用于发电厂、船舶和工业领域等。
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汽轮机在启停过程中,转子与汽缸的热交换条件不同。
因此,造成他们在轴向的膨胀也不一致,即出现相对膨胀。
相对膨胀通常也称为胀差。
胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况。
监视胀差是机组启停过程中的一项重要任务。
为避免轴向间隙变化而使动静部分发生摩擦,不仅应对胀差进行严格的监视,而且胀差对汽轮机运行的影响应该有足够的认识。
受热后汽缸是从“死点”向机头方向膨胀的,所以,胀差的信号发生器一般安装在汽缸相对基础的“死点”位置。
相对于5#6#机来说,胀差发信器安装在盘车电机下侧三瓦附近的轴承箱座上。
机组的启动按启动前汽轮机金属温度水平分为：冷态启动（金属温度150—180度）温态启动（180度—350度）热态启动（350度—450度）极热态启动（450度以上）。
现仅就常见的冷态启动和热态启动时机组胀差的变化与控制进行简单分析：
在机组冷态启动过程中,胀差的变化和对胀差的控制大致分为以下几个阶段：
1,汽封供汽抽真空阶段。
从汽封供汽抽真空到转子冲转前胀差值是一直向正方向变化的。
因为在加热或冷却过程中,转子温度升高或降低的速度都要比汽缸快,相应的膨胀或收缩的速度也要比汽缸快。
在我们投入均压箱对汽封供汽时,汽封套受热后向两侧膨胀,对整个汽缸的膨胀影响不大。
而与汽封相对应的转子主轴段受热后则使转子伸长。
汽封供热对转子伸长值的影响是由供汽温度来决定的,但加热时间也有影响。
所以,冷态启动时5#机均压箱的压力不宜过高,一般应保持在
0.1MPA以下,而温度则应在200摄氏度左右。
当抽气系统投入并开始抽真空后,如果胀差向正值变化过快,可以采取降低均压箱压力或适当提升凝汽器真空的方法,因为通过提升真空可以减少蒸汽在汽封中的滞留时间。
总体上来说,冷态开机,汽封来汽温度和压力应该低一些,真空应该提升的快一点,在确保安全的前提下尽早达到冲转的条件。
2,暖机升速阶段。
从冲转到定速,胀差基本上继续上升。
在这一阶段,蒸汽流量小,蒸汽主要在调节级内做功。
中速暖机以后再升速时,胀差值才会有减小的趋势。
这主要是因为随着转速的升高,离心力增大,轴向的分力也增大了,而使转子变粗缩短。
同时汽缸温度逐渐上升,气缸的膨胀速度也在上升,相对迟滞了转子的膨胀值。
对于5#机来说,在冲转时,蒸汽的压力和温度都应适当低一些,但是温度要保持一定的过热度,冲转速率要低。
在冲转过程当中要密切注意缸温的变化,此时如果胀差正值过高应稳定转速,或者降低真空,让蒸汽在汽缸中的滞留时间长一些,充分暖机。
有时在暖机升速过程中,如果汽缸本体疏水调节不当也会影响到胀差,所以,开机时应当注意控制汽缸本体疏水。
为了防止胀差表数据失真,我们还应当密切观察机组热膨胀和轴向位移的变化,通过热膨胀,轴向位移的对比来进一步判断胀差变化。
同时严密监视机组振动情况,特别是跨越临界转速时更为重要。
3,定速和并列带负荷阶段。
由于从升速到定速的时间较短,蒸汽温度和流量几乎不变化,对胀差的影响在定速后才能反映出来。
定速后,胀差增加的幅度较大,持续的时间较长,特别是在发电机并网以后。
在低负
荷暖机阶段,蒸汽对转子和汽缸的加热比较剧烈。
并网后,随着调节汽阀的开大,调节级的温度上升比较快,调节汽门的开启速度对胀差的影响比较大,因此,5#机在并网后要缓慢开启调节汽门,并注意调节级的温度变化。
也就是说,为了防止胀差变化过快,并网后应但在低负荷状态下暖机一段时间,具体的低负荷暖机时间由汽缸上、下壁温度,调节级温度和胀差的变化趋势来定。
只有胀差值出现下降趋势而且比并网时的数值下降10%以后才能开始逐步提负荷,一旦胀差又出现上涨并且达到并网时的数值时就应当适当的减缓升负荷速度甚至停止升负荷继续暖机。
这样一直到机组负荷升至额定值。
总的来说,影响机组胀差的因素主要有以下几点：暖机时间的长短,凝汽器真空的变化,轴封供汽温度的高低和供汽时间的长短,主蒸汽的温升、温降率,负荷变化的影响等。
而冷态启动机组简单的说就是要做到：“调真空,稳供汽,缓升速,慢暖机。
低负荷,不要急,缸温上,再去提”。
泊桑效应也就是汽轮机的轴在转速增加的时候,受到离心力的作用,而变粗,变短.转速减小的时候,而变细,变长. 一般在启,停机的时候由于低压缸的转子是最粗的,所以受泊桑效应最明显.是胀差变化的一个因素.
比如打闸停机，转速降低，转子的离心力减少了，转子有变细变长的趋势，所以胀差增大。
所谓鼓风是指部分蒸汽通过末端部位的某一级时，流速低于转子旋转的速度，与转子之间产生摩擦，这种现象称之鼓风，其摩擦损失就是鼓风损失，由于末端几级的蒸汽经过多级膨胀，在真空降低或进口蒸汽量减少时，末端某级进出口压差减小，蒸汽通过喷嘴后膨胀能力降低或者不膨胀，导致部分蒸汽从喷嘴中喷出的速度小于该点汽机转子的线速度，与转子产生摩擦。
鼓风现象是在什么工况都有的,只不过正常运行时弱一点,空负荷\低真空时较为明显而已。
所以尽量减少空负荷、有进汽并低真空的时间。
鼓风磨擦产生的热量会使汽机低压缸中心上移，产生振动等。
鼓风损失对差胀的影响要比泊桑来的小。