[摘 要] 以华电湖北襄樊电厂5、6号600 MW机组为例，对该型汽轮机在实际生产中存在低压缸胀差超限的问题进行分析，提出了对机组冷态启动时，冲转时低差容易达到负值超限跳机、机组冬季低负荷运行下时低差容易达到正值超限跳机等问题的解决措施。这些方法可为同类机组运行调整提供参考。
[关键词] 上海汽轮机；低压缸胀差；600 MW 机组
华电襄樊电厂2×600MW 5#6#机组，为超临界机组，由上海汽轮机有限公司（STC）与西门子西屋(SWPC)联合设计制造。机组型号N600-24.2/566/566，机组为超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机。机组曾经在冷态启动冲转时低差超限涨差跳闸、滑参数停机、特别是跳机时低差超限不得不采取破坏真空方式停机。这些情况严重影响机组设备安全，也对安全生产造成了非常不力的影响。为此，针对机组启停时胀差变化的分析与控制做一总结，以便今后机组启停通过运行调节涨差变化得到预控、控制，保证机组的安全运行。
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,低压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,低压胀差发信器安装在盘车电机下侧轴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（金属温度小于204度）温态启动（204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。在我们投入轴封蒸汽对汽封供汽时,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,冷态启动时机组轴封的压力不宜过高,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,可以采取降低机组轴封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。
但是对于华电襄樊电厂5#6#机组来讲，其轴系较长。在机组从0——3000r /min升速过程中，由于转子泊桑效应低压转子可有4mm的长度缩短变化，而低差闸值为-1.02——17.5mm，这就要求机组在冲转前要有4mm的预暖膨胀量。因此，对于机组冷态启动冲转前轴封蒸汽的投入时间就有一个早晚的把握。5#机组就有轴封蒸汽的投入时间较短，约2小时，冲转时低差低于闸值为-1.02mm跳机的经历。
通过以后数次启动总结，轴封蒸汽的投入时间提前4小时为宜。
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。对于机组来说,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,机组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, 机组冷态启动时，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”。
在机组滑参数停机过程中，或者机组跳闸时,胀差的变化和对胀差的控制则相对简单一些。
机组滑参数停机要严格按照机组停机曲线来降温降压，保证缸温平稳下降。对于襄樊电厂 5#6#机组有一点要特别注意，其低压涨差机组正常运行时就较大，可达14——17mm。特别是冬季夜间循环水温低、负荷低时，低压差胀可达17mm 。分析原因为襄樊电厂无冷却塔循环水直接取之汉江水，汉江水质良好而冬季夜间水温低、负荷低时，即使尽量减少循泵的运行台数，但机组真空优良，排汽温度最低可达28℃，汽缸相对转子收缩要大的多，故低差增长较大，加上基数较大，低差就涨至一个危险的数值。机组转子停机时，转速下降因伯桑效应还会伸长4mm。因此低差在停机前必须预控，经过实践，其有效办法是尽量降低再热汽温、真空，其中最主要的还是降低再热汽温。我厂滑参数停机最终汽温参数为主、再热汽温度到410℃。经过试验主汽温410℃、再热汽温370℃时，可使低差降至13mm，再经过真空调整可再降低1mm。这样，就为停机提供了较大的安全预度。
[结 语]
总的来说, 机组滑参数停机时，最主要的是预控。对于机组跳闸的突发情况，也是提前预控，就是正常运行时，对胀差的增长提前干预调节。
[参 考 文 献]
[1] 上海汽轮机有限公司．N600(660)/24.2/566(538)/566，引进型超临界 600（660）MW 中间再热凝汽式汽轮机说明书，2005．
[2] 周礼泉．大功率汽轮机检修．中国电力出版社，1997，ISBN 7-80125-234-9