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????? #10 機(jī)大修后啟動(dòng)中脹差問題

????? 1 、設(shè)備概況

????? 安陽電廠#10 機(jī)組是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界高中壓合缸的一次再熱雙
缸雙排汽單軸沖動(dòng)凝汽式N300-16.7/537/537-3 型汽輪機(jī)。#10 機(jī)組主蒸汽系統(tǒng)
采用“1-2 ”方式，再熱蒸汽系統(tǒng)采用“2-1-2 ”方式的管路布置。本機(jī)組的推
力軸承為轉(zhuǎn)子的相對死點(diǎn)，使高中壓轉(zhuǎn)子向機(jī)頭膨脹，低壓轉(zhuǎn)子向電機(jī)側(cè)膨脹。
絕對死點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)設(shè)在中低壓軸承箱處，高中壓外缸以此死點(diǎn)向機(jī)頭側(cè)膨脹，
另一個(gè)設(shè)在低壓外缸進(jìn)汽中心線向機(jī)頭偏移360mm 處，低壓缸以此死點(diǎn)向兩側(cè)膨
脹。高壓內(nèi)缸相對于高壓外缸的死點(diǎn)在高壓進(jìn)汽中心前475mm 處，以輪緣槽定位
分別向前后兩個(gè)方向膨脹，低壓內(nèi)缸相對于低壓外缸的死點(diǎn)，設(shè)在低壓進(jìn)汽中心
線處，低壓內(nèi)缸經(jīng)此死點(diǎn)向前后兩個(gè)方向膨脹、機(jī)組依* 這樣一套滑銷系統(tǒng)，使
機(jī)組能夠沿著預(yù)先規(guī)定的方向膨脹，保證機(jī)組安全運(yùn)行。本機(jī)組高中壓缸結(jié)構(gòu)和
蒸汽流向合理，汽缸剛性大，通流間隙對脹差限制小，低壓部分采用斜平齒汽封，
前軸承箱與基架間有潤滑脂，因此機(jī)組啟動(dòng)和變負(fù)荷時(shí)脹差小啟停靈活性和負(fù)荷
適應(yīng)性較好。

????? 2 、存在問題

????? 我廠#10 機(jī)組投產(chǎn)以來，脹差基本穩(wěn)定，不必進(jìn)行十分特殊的控制，在冷
態(tài)啟動(dòng)過程中脹差最大達(dá)到過+4.2mm，在正常運(yùn)行中一般為2.0mm.#10 機(jī)大修后
的首次啟動(dòng)過程中，機(jī)組脹差達(dá)到控制極限值6.0mm 而無法控制，不得不停機(jī)。
在冷態(tài)啟動(dòng)過程中，高中壓脹差成為影響我們開機(jī)的直接因素。

????? 3 、分析原因

????? #10 機(jī)組在大修中對原有的汽封系統(tǒng)進(jìn)行了改造。改造前的汽封為傳統(tǒng)汽
封，其典型結(jié)構(gòu)圖（如圖1 ）。其背部裝有平板彈簧片。每一圈汽封分成六個(gè)汽
封弧段，每個(gè)汽封弧段背部裝有兩個(gè)平板彈簧片，彈簧片將汽封弧段壓向汽輪機(jī)
轉(zhuǎn)子軸，使得汽封齒與轉(zhuǎn)子軸的徑向間隙保持最小，通常為0.6-0.935mm.

????? 該汽封在汽機(jī)啟動(dòng)時(shí)，尤其是過臨界時(shí)，轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)大，使得具有較小間
隙的汽封齒與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生摩擦。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)減少，被磨損的汽封齒
與轉(zhuǎn)子的徑向間隙相對設(shè)計(jì)安裝時(shí)增大，使得蒸汽泄漏量大，蒸汽有用功減少，
降低了機(jī)組的熱效率。

????? 傳統(tǒng)汽封的特點(diǎn)：設(shè)計(jì)安裝時(shí)，汽封齒與轉(zhuǎn)子間隙大，啟機(jī)過程臨界時(shí)，
局部間隙為零，正常運(yùn)行時(shí)徑向間隙大，蒸汽泄漏量大，熱效率低，安全性差。

????? 布萊登汽封的結(jié)構(gòu)型式（見圖2 、圖3 ），其汽封弧段端面間裝有螺旋圓
柱彈簧。每一圈布萊汽封也分成六個(gè)汽封弧段，在必要的汽封弧段的端面上鉆有
彈簧安裝孔，用來安裝彈簧。在每一個(gè)汽封弧段的背面進(jìn)汽側(cè)銑出一個(gè)通汽槽道，
可以讓高壓側(cè)的蒸汽進(jìn)入汽封弧段的背面，并對汽封弧段產(chǎn)生一個(gè)蒸汽作用力。
這個(gè)作用力是隨著汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)入量的增加而增大的。（見圖2 ）

????? 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量少，因此進(jìn)入汽封弧段背部的蒸
汽量少，作用于汽封弧段背部的蒸汽作用力就小，在汽封弧段端面間的彈簧作用
下，每一汽封弧段相互推開，汽封齒與轉(zhuǎn)子軸的徑向間隙大，避免了汽封齒與轉(zhuǎn)
子軸的摩擦（見圖2 ）

????? 隨著進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量的增加，關(guān)閉力大于開啟力，作用于汽封弧段背
部的蒸汽作用力克服了作用于汽封弧段有齒側(cè)的蒸汽作用力，彈簧彈力及摩擦力，
將汽封弧段壓向轉(zhuǎn)子軸，使得汽封齒與轉(zhuǎn)子軸間隙變小，這樣蒸汽漏量減少，熱
效率高。（見圖3 ）

????? 布萊登汽封的特點(diǎn)是汽封齒與轉(zhuǎn)子的間隙可調(diào)整，啟機(jī)時(shí)間隙最大，正常
運(yùn)行時(shí)間隙最??；隔板汽封的蒸汽泄漏量少|(zhì) ，端部汽封蒸汽泄漏量少，葉頂汽
封蒸汽泄漏量少（由于避免了轉(zhuǎn)子由于隔板汽封、端部汽封摩擦所造成的臨時(shí)性
彎曲，因而安裝于轉(zhuǎn)子葉片上的葉頂汽封就能保持完好，葉頂汽封的泄漏量就少）。
機(jī)組的安全性好，熱效率高。

????? 綜合以上分析，布萊登汽封在機(jī)組啟動(dòng)初期雖然由于其軸封間隙大避免了
軸封齒與轉(zhuǎn)子軸的摩擦，但同時(shí)也正是由于啟動(dòng)初期軸封間隙大，造成啟動(dòng)時(shí)軸
封過汽量大加熱了轉(zhuǎn)子，致使轉(zhuǎn)子的膨脹超前于汽缸的膨脹很多，使得#10 機(jī)在
啟動(dòng)時(shí)，尤其是在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)正脹差大。

????? 4 、采取對策

????? 1 ）降低冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的蒸汽參數(shù)

????? 300MW 汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的蒸汽參數(shù)為主蒸汽壓力
4.9-5.88Mpa ，主蒸汽溫度為330-360 ℃，再熱汽溫度300-330 ℃，凝汽真空83Kpa ，
現(xiàn)降低為主蒸汽壓力3.1-3.4Mpa，主蒸汽溫度310-330 ℃，再熱汽溫度 300-320
℃，凝汽器真空80Kpa.

????? 2 ）軸封供汽由高輔聯(lián)箱改為低輔聯(lián)箱供

????? 本機(jī)高輔聯(lián)箱的設(shè)計(jì)壓力最高不超過1.2Mpa，溫度不超過 350℃度，正常
運(yùn)行中壓力一般為0.7Mpa，溫度為300 ℃。低輔聯(lián)箱的設(shè)計(jì)壓力最高不超過0.5Mpa ，
溫度不超過250 ℃，正常運(yùn)行中壓力一般為0.45Mpa ，溫度為250 ℃。大修前機(jī)
組啟動(dòng)時(shí)軸封由高輔供，未發(fā)現(xiàn)有何不妥。＃10機(jī)大修后的首次啟動(dòng)時(shí)仍采用高
輔供，但正脹差大，后改為低輔供汽后，正脹差有所降低。

????? 3 ）投入夾層加熱裝置

????? 汽缸夾層加熱裝置在啟動(dòng)過程中能加速加熱高、中壓外缸內(nèi)壁和高、中壓
缸內(nèi)缸外壁，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，由于汽缸熱容量比轉(zhuǎn)子大得多，故其熱膨脹總是
滯后于轉(zhuǎn)子熱膨脹，采用夾層加熱裝置有效地改善了汽缸與轉(zhuǎn)子熱脹不同步，同
時(shí)也降低了高、中壓內(nèi)、外缸的溫差，降低了機(jī)組的脹差，為加快機(jī)組啟動(dòng)速度
創(chuàng)造了條件。#10 機(jī)組至投運(yùn)以來夾層加熱裝置未投用過，#10 機(jī)組大修后的首
次啟動(dòng)中因脹差大機(jī)組無法啟動(dòng)，此時(shí)投入夾層加熱裝置后有效地控制了機(jī)組的
脹差，使機(jī)組脹差控制在5.0mm 以內(nèi)，保證了#10 機(jī)組的正常開啟。

????? 4 ）投入盤車預(yù)暖裝置

????? 盤車預(yù)暖裝置在啟動(dòng)過程中能改善汽輪機(jī)的啟動(dòng)條件，它的暖機(jī)效果好，
利于控制金屬的溫升及脹差，且節(jié)省了啟動(dòng)時(shí)的鍋爐的燃油量，提高經(jīng)濟(jì)性。汽
源可采用高輔聯(lián)箱、低輔聯(lián)箱、或高低輔聯(lián)箱并供。

????? 5 、效益分析

????? 1 ）經(jīng)采取以上措施后，#10 機(jī)的脹差控制在正常范圍內(nèi)，保證機(jī)組在規(guī)
定期限內(nèi)啟動(dòng)成功。為#10 機(jī)組大修劃上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。

????? 2 ）使高壓缸在啟動(dòng)早期得到了較好的預(yù)暖，縮短了開機(jī)時(shí)間，節(jié)約了啟
動(dòng)時(shí)鍋爐的燃油量，提高了經(jīng)濟(jì)性。

????? 參考文獻(xiàn)：

????? （1 ）布萊登汽封說明書

????? （2 ）《#9、10機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程》