1、珠海發(fā)電廠1號機組汽輪機脹差增大的原因分析洪暉虹 （珠海發(fā)電廠，廣東珠海519000） 摘要：就珠海發(fā)電廠1號機組汽輪機脹差比剛投產時有所增大，并曾經出現(xiàn)高報警的現(xiàn)象，通過熱控測量原理和機組運行工況的分析、論證，得出導致脹差增大的原因是再熱器溫度升高。 關鍵詞：汽輪機；汽缸；轉子；再熱器；脹差 珠海發(fā)電廠2700 MW汽輪機是從日本三菱重工公司引進的亞臨界、反動式、單軸、三缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機。汽輪機高、中壓缸采用合缸方式共用一個缸，2個低壓缸采用雙分流結構從而形成4個排汽口。自開始運行以來，珠海發(fā)電廠1號機組汽輪機脹差比剛投產時增大了，并一度出現(xiàn)脹差高報警，通過對脹差測量回

2、路的檢查和對運行工況的分析，找出了汽輪機脹差增大的原因，并采取了相應的解決措施，使脹差回落至標準值。1脹差監(jiān)測原理在汽輪機運行過程中，使轉子與汽缸保持大致相同的軸向熱脹速率是極其重要的。在機組啟、停機及運行過程中，由于汽輪機轉子與汽缸的質量、熱膨脹系數(shù)和熱耗散系數(shù)不同，轉子的溫度比軸承的溫度上升得快，如果兩者間的熱增長差超過汽輪機所允許的間隙公差，就會發(fā)生動靜部分磨擦。為防止這類故障的發(fā)生，需要安裝脹差監(jiān)測探頭，以監(jiān)測轉子與汽缸之間的間隙。脹差監(jiān)測探頭一般采用兩種辦法監(jiān)測脹差，即斜面測量法和補償式測量法。對于斜面測量法，如圖1所示，若A點向左移至A點，設軸方向上的位移為L，探頭所觀測的斜面在探

3、頭軸線上的位移為a，斜面與膨脹方向的夾角為，則探頭探測到的相對位移aLsin。 斜面式測量方法需要兩個探頭，一個用來探測軸的軸向位移，另一個用來探測軸的徑向運動（由于油楔或油膜的升高，使得軸的徑向位置發(fā)生變化）。在雙探頭測量法的應用中，當轉子膨脹或收縮時，它總是以向著一個傳感器而離開另一個傳感器的方向移動，因此最終顯示的脹差值為軸向位移與徑向位移的矢量差。斜面式測量法按探頭的安裝位置可分為雙斜面選擇測量法與單斜面選擇測量法。珠海發(fā)電廠采用的是雙斜面選擇測量法。2脹差增大的原因分析對于1號機組汽輪機脹差增大的原因，從監(jiān)測系統(tǒng)測量回路和運行工況兩方面進行分析。21測量回路的檢查脹差測量回路是由探頭

4、、前置器和卡件組成，其中探頭和前置器各兩套，顯示卡件一塊。211物理檢查現(xiàn)場設備無明顯受損現(xiàn)象；前置器工作環(huán)境溫度為40左右，符合要求；前置器工作電壓為24235 V，電壓穩(wěn)定、無波動。212現(xiàn)場數(shù)據1號機組負荷為480 MW，脹差為20 mm，A通道的輸入電壓為493 V，B通道輸入電壓值為732V，且數(shù)據穩(wěn)定。213原始數(shù)據根據探頭安裝的原始校驗報告可知：A探頭的原始安裝零點位置為103 mm，B探頭的原始安裝零點位置為70 mm；A探頭的靈敏度為0798Vmm，B探頭的靈敏度為0788 Vmm；A探頭在間隙距離為7 mm時對應的輸出電壓為4962V，B探頭在間隙距離為11 mm時對應輸出

5、電壓為7813 V；A探頭和B探頭與膨脹方向存在95的夾角。214數(shù)據推算和論證根據脹差測量原理和現(xiàn)場數(shù)據可推算出零點間隙位置，再與探頭的原始安裝零點間隙位置相比較，以判斷脹差探頭安裝位置與測量回路是否正常。如果推算出的零點間隙位置與原始數(shù)據存在偏差，則說明脹差探頭所測量的脹差值非實際值，探頭或測量回路可能存在故障；否則說明脹差的增大不是由于探頭安裝及測量回路出現(xiàn)故障所致。根據原始和現(xiàn)場數(shù)據，可推算出A探頭在脹差為20 mm時的間隙距離為6960 mm，零點間隙距離為1026 mm；B探頭在脹差為20 mm時的間隙距離為1037 mm，零點間隙距離為707 mm。對于探頭的零點間隙距離，A探頭

6、的推算結果與原始安裝位置有04的偏差，B探頭的推算結果與原始安裝位置有1的偏差，均符合探頭精度的要求。因此可以判斷探頭的安裝位置及測量回路為正常，脹差的增大并非測量回路有故障所致。22運行工況的分析221轉子為尋找脹差增大的原因，將1號機組小修停機時的脹差數(shù)據與原始數(shù)據相比較（見表1）。的間隙。2002年2月7日1號機組小修時，由于機械檢修原因，汽輪機轉子并未處于標準零位，因此只要此時汽輪機脹差變化量與轉子和汽缸之間間隙變化量一致，便證明脹差探頭安裝位置未發(fā)生改變。通過表1比較，我們可以清楚看出，在2月7日停機時的測量值與調試階段的原始安裝值相比較，脹差的增大量與轉子和汽缸之間間隙值的變化量相

7、一致，說明脹差探頭的安裝位置并未改變，脹差值的增大與探頭安裝位置無關。222運行工況在汽輪機啟動、停機和運行中，汽缸和轉子分別以各自的死點向某一方向膨脹，脹差值反映了汽缸與轉子之間的變化程度。珠海發(fā)電廠1號機組汽缸和轉子的死點分別處于兩個低壓缸之間和汽輪機機頭。表2列出了1號機組投產以來的運行參數(shù)值。將表2中2000年4月11日的數(shù)據與2001年11月6日的數(shù)據進行比較，1號機組的脹差和熱段再熱蒸汽溫度存在較大的差異，其它參數(shù)基本一致。當汽輪機進汽參數(shù)發(fā)生變化時，首先是轉子的熱狀態(tài)發(fā)生變化，汽缸的熱狀態(tài)變化要滯后于轉子一段時間，因此機組的脹差會發(fā)生變化。當汽輪機的再熱蒸汽溫度升高時，由于死點的

8、存在，將使轉子向發(fā)電機方向膨脹；由于汽缸的死點位于兩個低壓缸之間，兩個汽缸之間是剛性連接的，只存在很少的熱傳遞，同時再熱蒸汽經過了中壓缸的做功后，其溫度已大大降低，而脹差監(jiān)測探頭是安裝在汽輪機低壓缸與發(fā)電機之間，因此再熱蒸汽溫度的升高使脹差監(jiān)測探頭所在汽缸的膨脹速度大大慢于轉子的膨脹速度，汽缸的膨脹程度小于轉子膨脹程度，從而導致脹差增大。從表2可知，在同等負荷的前提下，熱段再熱蒸汽溫度比剛投產時有所升高，而脹差正是隨著再熱蒸汽溫度的升高而增大，因此再熱蒸汽溫度的變化是導致脹差變化的直接原因。在1號機組小修時，對再熱器管路進行機械處理后，在同等負荷工況下，現(xiàn)在再熱器溫度已下降至投產初期的水平，脹差亦已回落到標準值。3結論造成珠海發(fā)電廠1號機組脹差增大的原因是在運行過程中熱段再熱蒸汽溫度有較大的升高，使轉子在軸向方向的膨脹程度比汽缸的膨脹程度大。