马鹏飞
伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆伊宁市 835000
摘要：汽轮机在合理的损失范围内，以稳定的转速和负荷进行调试。由于转子转速和汽缸转速的变化，膨胀有很大的差别，也就是说转速和汽缸转速有很大的差别。当相对膨胀差超过规定值时，动、静部件的相对轴向间隙消失，动、静摩擦使装置振动增大，甚至导致严重事故。因此，为了保证汽轮机系统的安全运行，有必要在汽轮机调试过程中对汽轮机的胀差进行准确监测，并进行适当的控制。
关键词：火电厂；600MW汽轮机；汽轮机胀差；分析措施
前言
超临界技术是世界上先进的、发展中的热能技术。目前我国已通过大力推广火电厂结合600MW超临界机的使用。600MW超临界机组的功能原理，从提高机器热效率的角度出发，对火电厂凝汽装置进行经济性分析和节能优化分析。
1 600MW超临界机组节能性改进分析
随着我国节能减排政策的全面推进和能源系统对节能降耗工作的日益重视，高参数、大容量机组正逐步取代高污染的小机组。目前，我国600MW、1000MW火电机组已基本建成未来我国供热生产最重要的发展方向。热量产生的主要环节是热量的传递和转换能量。用于火力发电的热效率每提高一个百分点，全国节约的能源成本都在几十亿左右，因此提高火力发电的热效率和效率是分析和改进的关键热力系统。
2汽轮机发展现状
2.1国外发展现状
世界上超临界技术的全球发展史是：第一阶段美国第一台超临界试验机正式投产；第二阶段由于对植物化学和技术材料发展的深入了解，早期超临界机组存在的问题已经解决，第三阶段将启动新一轮发展。在保证机组高可用性和可靠性的基础上，选择了较高的压力和蒸汽温度。
2.2国内发展现状
上海石洞口600MW机组是我国第一台超临界机组。该装置的最终参数当然是从材料、经济、技术等方面考虑的。2004年投产的2×600MW机组是中国整体能源水平提高的标志。2011年6月，我国正式启动超临界发电技术研究。
3汽轮机胀差的分析
在启动火电厂启动600MW超临界机组前，必须做到，在汽轮机轴系供汽部分和采取真空处理同时运行，并在汽轮机系统的胀差表现应为正。目前，在火力发电厂订购的许多汽轮机系统中，高中压转子上没有中间孔，无法对汽轮机进行中速加热，使得汽轮机的胀差处理显得尤为重要，但现阶段蒸汽流量较低，只要入口蒸汽温度变化不大，相对差扩散都是均匀的。同时，由于离心力和摩擦热引起的不均匀膨胀，当汽轮机与主管道连接并带负荷运行后，蒸汽温度将进一步升高。如果冲转蒸汽的温度下降，蒸汽进入涡轮机后，转子和气缸的温度将在一定程度上冷却，导致二者的温度下降，最终形成胀差的负发展。
4控制胀差的意义
胀差是汽缸膨胀和转子的差值。在降低负荷变化等条件下，气缸和转子分别进行收缩或膨胀，如果汽缸膨胀小于转子膨胀，则称为正膨胀差，否则就成为负膨胀差。汽缸容积较大，与蒸汽接触面积较小，受热后汽缸膨胀缓慢，而转子容积较小，与蒸汽接触面积较大，受热后温升较快，膨胀较大，所以两者之间存在差异。胀差的大小真正反映了汽轮机动、静态部件之间轴向间隙的变化。如果膨胀超过正负极限，轴向间隙消失，甚至出现静摩擦和动摩擦。超过正负极限，带来轻微的后果是增加机组启动时间，降低生产效率，造成经济损失；超过正负极限，带来非常严重的后果是出现大波浪弯曲、工件振动等重大安全事故，在汽轮机变工的情况下出现的胀差变化，研究汽轮机安全措施具有重要意义为加快装置调试和安全运行。
5控制汽轮机胀差因素的措施
5.1控制凝汽器真空
火电厂600MW超临界机组在实际运行后，只要汽轮机在转速、冲转或首次偏转的状态下运行，通过适当降低电容器的真空度，使汽轮机系统的蒸汽输入流量保持在适当的范围内。实际运行后，检查压缩机压力在85.0kpa至88.0kpa之间。
同时，火电厂600MW高压发电机正常运行时真空度的调整，也可能影响机组胀差状态的变化。根据火电机组600MW超临界机组的实际运行情况，冬季为低温低负荷汽轮机的状态，致使低压胀差原值偏差大，对整个机组的安全运行影响很大，解决这一问题的关键是调整电容器的真空压力值，通过调节真空压力，使低压差保持在适当的范围内，保证机组的安全运行。
5.2汽轮机机器的优化
影响汽轮机效率的因素有很多，如汽轮机端部的汽封和过流段的隔板，蒸汽泄漏是汽轮机效率低的最重要原因，特别是在相同的密封情况下，汽轮机参数越来越高，蒸汽增加了泄漏。漏气应绕过工质通道的流动，扰乱下一次空气收集的主流量，其质量效率降低。目前，大多数600MW汽轮机仍采用梳齿式传统技术。研究表明，传统梳齿式传统技术容易产生激振风量，密封效果不完全保证，生产误差和磨损的劣势。
5.3保持汽轮机的疏水畅通
为保证排水通畅，应对机侧所有排气阀进行试验，在打开锅炉点前。如果更换气缸不顺畅，气缸温度低，上下气缸温差大，这将影响到气缸的均匀膨胀，并容易导致气缸的变形。如果高压和中压气缸的密封不顺畅，下气缸的温度可能很低。为保证汽轮机膨胀差均匀增大，必须保证上下缸温差最小。
5.4蒸汽升温与流量变化
汽轮机胀差大小的控制受蒸汽温升和流量控制的影响很大，主要原因是转子与汽缸温差明显，如果蒸汽温度太高或流量太大，转子和汽缸之间的温差会明显增大，通过对上述两个变量的合理控制，直接影响到胀差的大小，在理想状态下，控制上述两个变量可以控制胀差的大小。一般来说，对于火电厂600MW超临界机组的汽轮机组，根据标准，汽缸和转子的温度可以同步、缓慢升高、均匀加热，以促进压差的稳定增大。
5.5启动过程优化控制
选择合适的冲转参数，控制冲转期间的热冲击或冷冲击只是启动过程中关键的第一步。如何根据机组不同的温度场状态选择合理的升速率、温升率、负荷率，不仅关系到汽轮机在暖机、升负荷阶段中的低周疲劳损伤，也关系到机组启动过程中的经济性。有必要优化各状态启动曲线，通过调整温升率和负荷率等，使优化后的启动曲线在保证较低的疲劳寿命消耗下，尽量减小启动的时间，以达到少耗燃油、增加发电量、满足电网调峰的快速响应需求等目的。以机组长期停机状态下的冷态启动为例，参照规程冷态启动曲线，保持启动过程中压力控制曲线，仅修改冲转蒸汽温度、升速率、温升率、负荷率等参数。优化冷态启动曲线降低了冲转时的蒸汽温度，分别在中速暖机、初负荷暖机、升负荷3个阶段控制蒸汽温升，与规程冷态启动曲线相比，优化冷态启动曲线有以下几点优化：
（1）由于转子冲转前表面及内部金属温度较低，优化曲线的冲转蒸汽温度降低了20℃，在中速暖机阶段保持较低的温升率，使转子内外换热能力平稳上升；
（2）降低了启动过程总的蒸汽温升率，最大的蒸汽温升率不超过70℃/h，并且将蒸汽温升分别放在冲转至定速、切缸至30%额定负荷、30%额定负荷至60%额定负荷3个阶段，总体上降低了蒸汽温升率；
（3）提前25min并网，提前进入最低稳燃负荷，高负荷阶段提高负荷率，提前40min达到100%额定负荷，冷态启动过程经济性大大提高。合理的冲转参数使转子在冲转时刻出现的应力幅值降低明显，通过合理的分区控制温升率，将带负荷阶段的应力峰值向低温区推移，使转子的应力峰值尽量出现在转子金属温度低的时候。另外通过降低转子高温时的应力水平，有利于减小转子的高温蠕变疲劳损伤。
结语
600MW超临界机组具有节能改造的潜力。这些工作将开发过程、性能优化和总体优化方法结合起来。在现阶段，与国外一些发达国家相比，我国的经济统一水平还存在较大差距，因此我国需要对机组的综合技术进行分析比较，找出更多需要充分利用机组的节能优化措施，提高机组的潜在效率。
参考文献
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