摘要： 從相對膨脹產生的理論出發， 針對焦作韓電發電有限公司1 號機的實際情況， 分啟動和運行2 個過程， 對汽輪機相對膨脹值大的原因進行了分析， 并介紹了所采取的相應控制措施或注意事項， 以及在實際生產中起到的作用作出了舉例證明。

　　1 前言

　　我公司1 號汽輪機型號是C C50-8.83/4。22/1。57， 系哈爾賓汽輪機廠生產的雙缸、單軸、雙抽汽凝汽式汽輪機， 進汽溫度535℃， 額定進汽量為224t， 中壓額定抽汽量為30噸， 最大抽汽量為60噸。低壓抽汽量為50噸，最大抽汽量為50噸。該機組投運后， 相對膨脹值及機組轉動產生的噪聲明顯偏大， 特別是在啟動過程中， 相對膨脹值超過規定值， 影響開機升速和升負荷時間， 是制約順利開機的主要因素。投運初期， 開機時間在10h以上， 開機時間明顯偏長。

　　2 控制相對膨脹的重要性

　　金屬物件在受熱后， 向各個方向膨脹， 高溫高壓汽輪機從冷態啟動到帶額定負荷運行， 金屬溫度的變化很大 400～ 500℃ 。因此， 汽缸及汽輪機各部件的軸向、垂直、水平各個方向的尺寸都會因受熱明顯增大。汽輪機各部件膨脹量不同， 使得各部件的相對位置發生變化， 其變化量超過汽輪機動靜部分的允許間隙后， 動靜部件將會發生磨擦， 導致汽輪機損壞， 甚至報廢等嚴重后果。為了控制汽輪機的動靜部分不摩擦， 汽缸的軸向膨脹和汽缸與轉子的相對膨脹就成為開機過程中重要的控制指標。汽輪機在啟動暖機過程， 轉子以推力軸承 機頭，1號瓦處為死點向后膨脹， 汽缸以后軸承座中點2 號瓦處為死點向前膨脹， 二者的膨脹差值即為相對膨脹 習慣稱為脹差 。當轉子膨脹值大于汽缸膨脹值時， 相對膨脹為正值， 該值過大時可造成動葉片出口處與下級噴嘴摩擦。當轉子膨脹值小于汽缸膨脹值時， 相對膨脹為負值， 該值過大時可造成動葉片進口處與噴嘴摩擦。因此， 汽輪機的相對膨脹值的控制相當重要。1號汽輪機的相對膨脹測量裝置安裝在2 號瓦附近， 即汽缸死點處。

　　3 1 號汽輪機的相對膨脹大的原因

　　3. 1理論分析

　　金屬受熱膨脹值有如下關系：

　　ΔL=Lσ（ti-t0） （1）

　　式中 ΔL 為金屬的絕對膨脹值;

　　L 為金屬的長度;

　　σ為該金屬的線膨脹系數;

　　ti 為金屬材料的平均溫度;

　　to 為冷態溫度， 通常取 20℃。

　　由式 1 可以看出汽缸與轉子熱膨脹的差值相對膨脹 取決于：

　　a. 由于轉子與汽缸金屬材料的不同， 其線脹系數σ的不同， 其在設計制造已確定， 這里不予討論。

　　b.由于熱力過程的影響， 轉子與汽缸的平均溫度的不同。

　　此外， 機組熱膨脹值還受非熱力過程的影響。如轉子轉動時受泊松效應影響膨脹值會變小， 但3000 r min 后影響較小， 而汽缸受到滑銷系統和抽汽管道能否自由膨脹的影響是比較大的。

　　3. 2 運行中相對膨脹值大原因分析及控制措施機組在穩定工況運行時， 各區段的溫度分布是有規律的， 且轉子和汽缸的金屬溫度接近同級的蒸汽溫度， 理論上相對膨脹值應接近于0。而1 號汽輪機在30 MW ， 抽汽90， t h 真空93 kPa的穩定工況長期運行時， 相對膨脹值仍為2.15 mm其原因分析如下：

　　3. 2. 1汽缸的平均溫度低于轉子的平均溫度， 其影響主要有2 方面：

　　1 保溫不良。

　　2 環境影響： 由于空氣對流等引起汽輪機外缸產生溫差， 從而降低了汽缸的平均溫度。