汽轮机轴向位移与胀差增大原因及处理.doc
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汽轮机轴向位移与胀差
汽轮机轴向位移与胀差 1
一、汽轮机轴向位移增大的原因 1
二、汽轮机轴向位移增大的处理 1
三、汽机轴向位移测量失灵的运行对策 1
汽轮机的热膨胀和胀差 2
相關提問：
2
1、轴向位移和胀差的概念 3
2、轴向位移和胀差产生的原因（影响机组胀差的因素） 3
使胀差向正值增大的主要因素简述如下：
3
使胀差向负值增大的主要原因：
4
正胀差-影响因素主要有：
4
3、轴向位移和胀差的危害 6
4、机组启动时胀差变化的分析与控制 6
1、汽封供汽抽真空阶段。
7
2、暖机升速阶段。
7
3、定速和并列带负荷阶段。
7
5、汽轮机推力瓦温度的防控热转贴 9
1润滑油系统异常 9
2轴向位移增大 9
3汽轮机单缸进汽 10
4推力轴承损坏 10
5任意调速汽门门头脱落 10
6旁路系统误动作 10
7结束语 10
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汽轮机轴向位移与胀差
轴向位移增大原因及处理
一、汽轮机轴向位移增大的原因
1）负荷或蒸汽流量突变；
2）叶片严重结垢；
3）叶片断裂；
4）主、再热蒸汽温度和压力急剧下降；
5）轴封磨损严重，漏汽量增加；
6）发电机转子串动；
7）系统周波变化幅度大；
8）凝汽器真空下降；
9）汽轮机发生水冲击；
10）推力轴承磨损或断油。
二、汽轮机轴向位移增大的处理
1）当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况；
2）当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；
3）若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；
4）若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；
5）当轴向位移达－1.0mm或+1.2mm时保护动作机组自动停机。
否则手动打闸紧急停机；
6）轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；
7）若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车。
必须经检查推力轴承、汽轮机通流部分无损坏后方可重新启动。
三、汽机轴向位移测量失灵的运行对策
1）严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度，当有超过两块推力瓦金属温度均异常升高，应立即汇报值长，按规程要求采取相应的措施。
2）当判定汽机轴向位移确实增大时，应按上述汽轮机轴向位移增大的处理措施进行处理。
汽轮机的热膨胀和胀差
（內文數值僅供舉例方便，切勿參照，必須依各汽機廠商或運行規定）
相關提問：
１．什么叫汽轮机的轴向位移？
答：
汽轮机头推力盘对于推力轴承支架的相对轴向位置，就是汽轮机的轴向位移。
推力盘对位于其两侧的推力轴承瓦块施加轴向压力，轴瓦磨损，造成转子的轴向位移由测量装置显示出来。
２．什么叫汽轮机的胀差？
胀差测点在哪里？
答：
蒸汽进入汽轮机后，转子及汽缸均要膨胀。
由于转子质量较小，温升较快，故而汽缸更为迅速，转子与汽缸沿轴向膨胀之差值称为转子与汽缸的相对胀差，简称胀差。
胀差测点在#4瓦与盘车大齿轮之间。
３．轴向位移与胀差有何关系？
答：
轴向位移与胀差的零位均在推力瓦处，而且零点的定位法相同。
轴各位移变化时，其数值虽然小，但大轴总位移发生变化。
轴向位移为正值时，大轴向发电机方向位移，胀差向正值（增加）方向变化；轴向位移向负值方向变化时，转子向车头方向位移，胀差向负值（减小）方向变化；机组负荷不变，参数不变，轴向位移与胀差不发生变化。
４．本机组胀差、轴向位移“零”值如何确定？
轴向位移为什么是负值？
答：
汽轮机在全冷态下，将推力盘向发电机侧（紧靠工作面瓦片）推足时的位置定为轴向位移基准零位，轴向位移指示为“零”值。
有某厂胀差用相对值表示，不用正负值表示，例如这时的胀差指示为2.52mm，但2.52mm以下相当于负值。
习惯上规定：
当转子轴向膨胀值大于汽缸的轴向膨胀值时，胀差为正，反之胀差为负。
胀差为正时，说明转子的膨胀大于汽缸的膨胀。
胀差为负时说明转子的收缩值较汽缸收缩值大。
內文：
1、轴向位移和胀差的概念
轴位移指的是轴的位移量而胀差则指的是轴相对于汽缸的相对膨胀量,一般轴向位移变化时其数值较小。
轴向位移为正值时，大轴向发电机方向移，若此时汽缸膨胀远小于轴的膨胀,胀差不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，胀差与轴向位移不发生变化。
机组启停过程中及蒸汽参数变化时，胀差将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。
运行中轴向位移变化，必然引起胀差的变化。
汽轮机的转子膨胀大于汽缸膨胀的胀差值称为正胀差，当汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值称为负胀差。
根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。
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。
启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而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，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。
汽轮发电机中，由于蒸汽在动叶中做功，以及隔板汽封间隙中的漏汽等原因，使动叶前后的蒸汽压力有一个压降。
这个压降使汽轮机转子顺着蒸汽流动方向形成一个轴向的推力，从而产生轴向位移。
如果轴向位移大于汽轮机动静部分的最小间隙就会使汽轮机静、转子相碰而损坏。
轴向位移增大，会使推力瓦温度开高，乌金烧毁，机组还会出现剧烈振动，故必须紧急停机，否则将带来严重后果。
差胀保护是指汽轮机转子和汽缺之间的相对膨胀差。
在机组启、停过程中，由于转子相对汽缸来说很小，热容量小，温度变化快，膨胀速度快。
若不采取措施加以控制升温速度，将使机组转子与汽缸摩擦造成损坏。
故运行中差胀不能超过允许值。
汽轮机转子停止转动后，负胀差有可能会更加发展，因此应当维持一定温度的轴封蒸汽，以免造成恶果。
2、轴向位移和胀差产生的原因（影响机组胀差的因素）
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，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，在严禁季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。
8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。
9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。
10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。
11）真空变化的影响（真空降低，引起进入汽轮机的蒸汽流量增大）。
12）转速变化的影响（转速降低）。
13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。
14）轴承油温太高。
15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。
16）差胀指示表不准，或频率，电压变化影响。
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。
正胀差-影响因素主要有：
（1）蒸汽温升或温降速度大
（2）负价苛变化速度的影响
（3）轴封供汽温度的影响
（4）凝汽器真空的影响
（5）环境温度的影响
（6）摩擦鼓风的影响
（7）其他：
汽缸法兰螺栓加热装置的影响
１．蒸汽温升或温降速度大
启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而转子主要依*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，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。
汽轮机转子停止转动后，负胀差可能会更加发展，为此应当维持一定温度的轴封蒸汽，以免造成恶果。
２．负价苛变化速度的影响
当负荷变化时，各级蒸汽流量发生变化，特别是在低负荷范围内，各级蒸汽温度的变化较大，负荷增长速度愈快，蒸汽的温升速度也愈快．与金属表向降负荷速度加快，汽缸和转子温升速度的差别愈大。
负荷增加速度加快，正胀差增大；降负荷速度加快，正胀差缩小，以致出现负胀差。
３．轴封供气温度的影响
轴封供气对转子的轴封段和轴封体加热，由于轴封体是嵌在汽缸两端，其膨胀对汽缸轴同长度几乎没有影响，但转子轴封段的膨胀却影响转子的长度，因而使正胀差加大。
由于轴封段占转子长度的比例较小，故对总胀差影响较小，可是轴封处的局部胀差却比较大。
若轴封供气温度过高，则出现正胀差过大；反之，负胀差过大。
一般规定轴封气温度略高于轴封金属温度。
４．真空对低压胀差的影视
真空降低，一方面排气温度升高，低压缸排气口压力升高，缸体内外压差减少，两者促进低压缸缸体膨胀，从而减少低压胀差。
另一方面，若轴封气压不变，低压缸轴封段轴封气量减少，转子加热减弱，也使低压胀差减少。
５．环境温度的影响
低压胀差对环境温度较敏感。
环境温度升高，低压胀差变小，环境温度降低，低压胀差升高。
主要原因一方面是环境温度降低，低压缸冷却加剧（低压缸无保温）；另一方面是循环水温度降低使真空升高，排气温度降低，缸温下降。
经观察，在不同负荷下，变化规律是一样的。
在同一负荷下，冬季跟夏季低压胀差相差15%。
６．摩擦鼓风的影响
在机组启动和低负荷阶段，蒸汽流量较小，而高中低压级内产生较大的鼓风摩擦损失（与转速三次方成正比），损失产生的热量被蒸汽吸收，使其温度升高。
由于叶轮直接与蒸汽相摩擦，因此转子温度比汽缸温度高，故出现正胀差。
随着转速升高，转子摩擦鼓风损失产生的热量相应加大，但此时由于流量增加，使产生的鼓风损失的级数相应减少，因此每千克蒸汽吸收摩擦鼓风损失产生的热量先随转速升高而增大，使高中低压缸正胀差增大，后又随转速升高而相应减少，对胀差的影响逐渐减少。
3、轴向位移和胀差的危害
1．泊桑效应影响机组低压胀差约10%，所以开机冲转前，低压胀差应保证10%以上。
在停机过程中尽量减少低压胀差（最好控制在90％以下），当低压胀差超过110%，必须紧急停机，这时随着转速下降，低压胀差会超过120%，在低转速区可能会有动静摩擦。
2．在冬季低压胀差过高时，要注意轴封气母管压力，若压力过高可适当调低，也可用降低真空方法来减少低压胀差。
冬季减少开窗的地方，这是冬季减少低压胀差有效措施。
3．极热态启动时，轴封供气尽量选择高温气源，辅气作为气源时，必须保证其温度控制在270℃左右，若温度太低，将造成高压轴封段大轴急剧冷却收缩，有可能导致前几级动静摩擦。
4．冷态启动时，轴封气源高于大轴金属温度，大轴将局部受热伸长，出现较大的正胀差。
因此要选择与轴封金属温度相匹配的气源，不拖延启动时间。
低压胀差过大，可采用降低真空来调节，尽量提前冲转升速。
机组启动阶段低压正胀差超过限
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