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????? #10 機大修后啟動中脹差問題

????? 1 、設(shè)備概況

????? 安陽電廠#10 機組是東方汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界高中壓合缸的一次再熱雙
缸雙排汽單軸沖動凝汽式N300-16.7/537/537-3 型汽輪機。#10 機組主蒸汽系統(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。本機組的推
力軸承為轉(zhuǎn)子的相對死點，使高中壓轉(zhuǎn)子向機頭膨脹，低壓轉(zhuǎn)子向電機側(cè)膨脹。
絕對死點有兩個，一個設(shè)在中低壓軸承箱處，高中壓外缸以此死點向機頭側(cè)膨脹，
另一個設(shè)在低壓外缸進汽中心線向機頭偏移360mm 處，低壓缸以此死點向兩側(cè)膨
脹。高壓內(nèi)缸相對于高壓外缸的死點在高壓進汽中心前475mm 處，以輪緣槽定位
分別向前后兩個方向膨脹，低壓內(nèi)缸相對于低壓外缸的死點，設(shè)在低壓進汽中心
線處，低壓內(nèi)缸經(jīng)此死點向前后兩個方向膨脹、機組依* 這樣一套滑銷系統(tǒng)，使
機組能夠沿著預(yù)先規(guī)定的方向膨脹，保證機組安全運行。本機組高中壓缸結(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，因此機組啟動和變負荷時脹差小啟停靈活性和負荷
適應(yīng)性較好。

????? 2 、存在問題

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

????? 3 、分析原因

????? #10 機組在大修中對原有的汽封系統(tǒng)進行了改造。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汽
封弧段，每個汽封弧段背部裝有兩個平板彈簧片，彈簧片將汽封弧段壓向汽輪機
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.

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

????? 傳統(tǒng)汽封的特點：設(shè)計安裝時，汽封齒與轉(zhuǎn)子間隙大，啟機過程臨界時，
局部間隙為零，正常運行時徑向間隙大，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。在每一個汽封弧段的背面進汽側(cè)銑出一個通汽槽道，
可以讓高壓側(cè)的蒸汽進入汽封弧段的背面，并對汽封弧段產(chǎn)生一個蒸汽作用力。
這個作用力是隨著汽輪機蒸汽進入量的增加而增大的。（見圖2 ）

????? 汽輪機啟動時，由于進入汽輪機的蒸汽量少，因此進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 ）

????? 隨著進入汽輪機的蒸汽量的增加，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 ）

????? 布萊登汽封的特點是汽封齒與轉(zhuǎn)子的間隙可調(diào)整，啟機時間隙最大，正常
運行時間隙最??；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）。
機組的安全性好，熱效率高。

????? 綜合以上分析，布萊登汽封在機組啟動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，但同時也正是由于啟動初期軸封間隙大，造成啟動時軸
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 機在
啟動時，尤其是在冷態(tài)啟動時正脹差大。

????? 4 、采取對策

????? 1 ）降低冷態(tài)啟動時的蒸汽參數(shù)

????? 300MW 汽輪機運行規(guī)程中規(guī)定，機組冷態(tài)啟動時的蒸汽參數(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

????? 本機高輔聯(lián)箱的設(shè)計壓力最高不超過1.2Mpa，溫度不超過 350℃度，正常
運行中壓力一般為0.7Mpa，溫度為300 ℃。低輔聯(lián)箱的設(shè)計壓力最高不超過0.5Mpa ，
溫度不超過250 ℃，正常運行中壓力一般為0.45Mpa ，溫度為250 ℃。大修前機
組啟動時軸封由高輔供，未發(fā)現(xiàn)有何不妥。＃10機大修后的首次啟動時仍采用高
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，機組冷態(tài)啟動時，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
時也降低了高、中壓內(nèi)、外缸的溫差，降低了機組的脹差，為加快機組啟動速度
創(chuàng)造了條件。#10 機組至投運以來夾層加熱裝置未投用過，#10 機組大修后的首
次啟動中因脹差大機組無法啟動，此時投入夾層加熱裝置后有效地控制了機組的
脹差，使機組脹差控制在5.0mm 以內(nèi)，保證了#10 機組的正常開啟。

????? 4 ）投入盤車預(yù)暖裝置

????? 盤車預(yù)暖裝置在啟動過程中能改善汽輪機的啟動條件，它的暖機效果好，
利于控制金屬的溫升及脹差，且節(jié)省了啟動時的鍋爐的燃油量，提高經(jīng)濟性。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 機的脹差控制在正常范圍內(nèi)，保證機組在規(guī)
定期限內(nèi)啟動成功。為#10 機組大修劃上了一個圓滿的句號。

????? 2 ）使高壓缸在啟動早期得到了較好的預(yù)暖，縮短了開機時間，節(jié)約了啟
動時鍋爐的燃油量，提高了經(jīng)濟性。

????? 參考文獻：

????? （1 ）布萊登汽封說明書

????? （2 ）《#9、10機組汽輪機運行規(guī)程》