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[摘 要]根据N200-12.7/535/535型汽轮机，系统地分析了汽轮机在启，停和运行过程中汽缸和转子膨胀的不同。胀差的产生的原因。探索分析胀差的变化及变化规律。总结了胀差变化对汽轮机的影响，提出的防范措施，给运行人员在实际运行操作中有很大的指导意义。
[关键词]汽轮机，汽缸，转子，胀差，控制
中图分类号：TK249.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0073-01
前言
在汽轮机运行过程中，使转子与汽缸保持在大致相同的轴向热膨胀是极其重要的，胀差数值反映的就是瞬间转子与汽缸膨胀或收缩轴向位置相对的变化，它对于汽轮机组启动加热，停机冷却过程中或在汽轮机变工况过程中，都是很重要的运行参数，胀差值过大或过小都会使机组轴向间隙消失，导致动静部分发生磨擦，设备的损坏。因此机组运行时对胀有效期的监视有着十分重要的意义。
一、汽轮机胀差的定义及原因分析
汽轮机在启动时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准膨胀或收缩。相对来说，汽缸的质量大而接触蒸汽面积小，转子质量小而接触蒸汽面积大，而且由于转子转动时，蒸汽对转子的放热系数比对汽缸的要大，因此转子随蒸汽温度的变化膨胀或收缩的速度要快。因此在开始加热时，转子膨胀的数值大于汽缸，汽缸与转子间发生的热膨胀差值称为汽轮机相对胀差。若转子轴向膨胀值大于汽缸，则称为正胀差；反之转子轴向膨胀值小于汽缸称为负胀差。在稳定工况下汽缸和转子的温度趋于稳定值，相对胀差也趋于一个稳定值。机组启动时，由于转子和汽缸温度变化的速度不同，就会产生较大的胀差，即汽轮机动静部分相对轴向间隙发生了较大变化。如果相对胀差超过了规定值，就会使动静间的轴向间隙消失，发生动静磨擦，可能引起机组振动增大，甚至发生叶片损坏、大轴弯曲等严重事故。因此在汽轮机启、停及变工况的过程中必须严密监视并合理控制汽轮机胀差，确保汽轮机设备的安全运行
二、汽轮机胀差增在的危害
胀差的大小意味着汽轮机动静间隙相对于静止的变化。正胀差则表示自喷嘴到动叶片的间隙增大，反之负胀差表示该轴向间隙减小，汽轮机轴封和动叶片之间的间隙很小，当汽轮机在启动或停机的过程中胀差超过允许极限值时，会使轴向间隙消失，导致汽轮机动静之间发生磨擦，严重时会发生断叶片，大轴弯曲等事故，所以在不同容量的汽轮机胀差的允许极限值也不同，一旦胀差达到允许极限值时，会发出报警，以便运行人员及时采取果断措施，从而保护汽轮机的安全运行。
三、影响胀差的因素
汽轮机在启动，停机及正常运行中
1. 启动前轴封汽源的选择。
2. 启动送轴封供汽时间的长短。
3. 暖机过程中，升速率太快或暖机的时间长短。
4. 启动时，汽缸与法兰加热装置的使用。
5. 启动时蒸汽参数的影响。
6. 启动汽轮机时各管道及本体疏水未及时关闭，使排汽温度过高。
7. 凝汽器真空过低或过高，从而影响汽轮机的进汽量。
8. 发电机并网时间过长或并网后升负荷过快。
9. 甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长，转子鼓风磨擦损失，泊桑效应的影响。
10. 汽轮机发生水冲击。
11. 正常运行过程中负荷变化的速度。
12. 轴承油温的高低影响。
13. 汽轮机滑销系统卡，汽缸不能自由的膨胀及收缩。
14. 推力轴承磨损，轴向位移发生变化。
15. 汽缸的保温效果不佳或保温层脱落严重。
16. 轴承油温过高。
负胀差增大的原因：
1. 机组降负荷过快。
2. 主汽温度调整不当，汽温下降过快。
3. 轴封供汽温度过低，
4. 汽轮机发生水冲击。
5. 法兰螺栓加热装置不能合理的投入。
6. 轴向位移发生变化。
四、胀差在各种工况下的变化规律
汽轮机在冲转时
汽轮机启动从冲转到定速的阶段，汽缸和转子温度受热变化很剧烈，转子的热膨胀大于汽缸的热膨胀，因此胀差表现为正胀差，且曾上升趋势。
送轴封供汽时
汽轮机启动过程中，当轴封供汽时，由于转子的汽封被进一步的加热，正胀差随供汽温度的变化而变化。
加负荷过阶段
在汽轮机定速后发电机并网加负荷阶段，由于蒸汽参数的提高，进入汽轮机的蒸汽流量的增大，蒸汽与汽缸，转子之间的热交换加剧，正胀差增加的幅度会加大。其胀差的变化幅度与加负荷的速度与正比关系，但进入了准稳态区时，正胀差将达到最大值。
减负荷阶段
汽轮机在稳定工况下运行时。转子与汽缸的金属温度近于同级的蒸汽温度，胀差基本稳定，这时汽轮机减负荷或停机，流过汽轮机的蒸汽温度低于汽缸的金属温度。由于转子的质量小，但与蒸汽的接触面积大，所以转子比汽缸冷却的快，即转子比汽缸收缩的快，表现为负胀差。
转子打闸惰走阶段
汽轮机打闸后调速汽门关闭，没有蒸汽进入汽轮机内。转子的鼓风磨擦所产生的热量无法被蒸汽带走，从而使转子温度升高，加上转速下降，又由于泊桑效应的影响（转子会变长变细），使得胀差有不同程度的正方向增加
五、对胀差的控制
1. 轴封供汽汽源的选择条件：轴封供汽温度应与汽缸温度相匹配，在200MW汽轮机中高压内下壁温度在350℃以上时规定用主汽供（高温汽源），反之用厂用联箱供汽（低温汽源）。
2. 在汽轮机冲转前向轴封供汽时，由于冷态启动时轴封供汽温度高于转子温度，转子局部受热而伸长，出现正胀差，可能出现轴封摩擦现象。在热态启动时为防止轴封供汽后出现负值，轴封供汽应选用高温汽源，并且一定要先向轴封供汽，后抽真空。应尽量缩短冲转前轴封供汽时间。一般在冲转前 10～15分钟前送轴封供汽。
3. 汽缸法兰加热装置的温度应比高压内缸下壁温度高，适时可随机投入（但必需保证该加热温度比高压内缸下壁温度高100℃左右）
4. 汽缸法兰加热装置投入后对进汽量的控制。
5. 汽轮机启动时对蒸汽温度的要求，当进汽参数发生变化时，首先对转子受热状态发生影响，而对汽缸的影响要滞后一段时间，这样也会引起胀差变化，而且参数变化速度越快，影响越大。因此，在汽轮机启停过程中，控制蒸汽温度和流量变化速度，就可以达到控制胀差的目的。应按曲线控制汽温或规程规定：主汽温升速度≥1—1.5℃/分。严禁出现温度大幅度变化。同时必须保证蒸汽的过热度不少于50～80℃。
6. 启动时必须充分的疏水，因为疏水不畅可能造成下缸温度偏低，影响汽缸膨胀，并容易引起汽缸变形，从而导致相对差胀的改变。
7. 汽轮机甩负荷后应注意监视排汽缸温度的变化应及时投入汽缸喷水，保证排汽缸温度不超80℃或按规程中的规定温度。
8. 在汽轮机正常运行中应严密监视主再热汽温度的变化及汽包水位的变化，防止出现汽温大幅度下降，当温汽在10分钟内直线下降50℃或汽包水位升至极限值时应立即打闸停机。防止发生水冲击的事故。
9. 汽缸的保温不好直接影响汽缸的膨胀，当汽缸保温不好，会造成汽缸温度分布不均且偏低，从而影响汽缸的充分膨胀，使汽机膨胀差增大
10. 在启动过程中当负荷变化时，各级蒸汽流量发生变化，特别是在低负荷的范围内，各级蒸汽温度的变化较大，负荷增长的速度愈快。转子与汽缸受热膨胀的速度因为不一样，从而差生差值，特别是在启动的过程中，表现特别明显。
11. 在机组正常运行中，真空对汽轮机胀差的影响很明显。当真空降低时，为了保证机组负荷的不变。只能开大调汽门增大蒸汽流量，轴向推力也同时增加与之高压正胀差也同时增加，特别是到了夏季很明显。所以这时应按真空带负荷从而减小胀差。
六、小结
（1）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差如果大于设计的数据，对设备会造成损坏。
（2）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差是正常的，并且有时是正胀差、有时是负胀差。但是必须做到严格控制，尤其要控制负胀差的产生。？
（3）在控制胀差过程中，必须针对不同情况产生的胀差采取不同的措施和手段消除。在机组正常启动、停机和运行过程中，合理地控制蒸汽温升率和温降率，维持再热蒸汽温度在稳定的水平上，就能将汽轮机组胀差控制在安全的范围内。
[关键词]汽轮机，汽缸，转子，胀差，控制
中图分类号：TK249.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0073-01
前言
在汽轮机运行过程中，使转子与汽缸保持在大致相同的轴向热膨胀是极其重要的，胀差数值反映的就是瞬间转子与汽缸膨胀或收缩轴向位置相对的变化，它对于汽轮机组启动加热，停机冷却过程中或在汽轮机变工况过程中，都是很重要的运行参数，胀差值过大或过小都会使机组轴向间隙消失，导致动静部分发生磨擦，设备的损坏。因此机组运行时对胀有效期的监视有着十分重要的意义。
一、汽轮机胀差的定义及原因分析
汽轮机在启动时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准膨胀或收缩。相对来说，汽缸的质量大而接触蒸汽面积小，转子质量小而接触蒸汽面积大，而且由于转子转动时，蒸汽对转子的放热系数比对汽缸的要大，因此转子随蒸汽温度的变化膨胀或收缩的速度要快。因此在开始加热时，转子膨胀的数值大于汽缸，汽缸与转子间发生的热膨胀差值称为汽轮机相对胀差。若转子轴向膨胀值大于汽缸，则称为正胀差；反之转子轴向膨胀值小于汽缸称为负胀差。在稳定工况下汽缸和转子的温度趋于稳定值，相对胀差也趋于一个稳定值。机组启动时，由于转子和汽缸温度变化的速度不同，就会产生较大的胀差，即汽轮机动静部分相对轴向间隙发生了较大变化。如果相对胀差超过了规定值，就会使动静间的轴向间隙消失，发生动静磨擦，可能引起机组振动增大，甚至发生叶片损坏、大轴弯曲等严重事故。因此在汽轮机启、停及变工况的过程中必须严密监视并合理控制汽轮机胀差，确保汽轮机设备的安全运行
二、汽轮机胀差增在的危害
胀差的大小意味着汽轮机动静间隙相对于静止的变化。正胀差则表示自喷嘴到动叶片的间隙增大，反之负胀差表示该轴向间隙减小，汽轮机轴封和动叶片之间的间隙很小，当汽轮机在启动或停机的过程中胀差超过允许极限值时，会使轴向间隙消失，导致汽轮机动静之间发生磨擦，严重时会发生断叶片，大轴弯曲等事故，所以在不同容量的汽轮机胀差的允许极限值也不同，一旦胀差达到允许极限值时，会发出报警，以便运行人员及时采取果断措施，从而保护汽轮机的安全运行。
三、影响胀差的因素
汽轮机在启动，停机及正常运行中
1. 启动前轴封汽源的选择。
2. 启动送轴封供汽时间的长短。
3. 暖机过程中，升速率太快或暖机的时间长短。
4. 启动时，汽缸与法兰加热装置的使用。
5. 启动时蒸汽参数的影响。
6. 启动汽轮机时各管道及本体疏水未及时关闭，使排汽温度过高。
7. 凝汽器真空过低或过高，从而影响汽轮机的进汽量。
8. 发电机并网时间过长或并网后升负荷过快。
9. 甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长，转子鼓风磨擦损失，泊桑效应的影响。
10. 汽轮机发生水冲击。
11. 正常运行过程中负荷变化的速度。
12. 轴承油温的高低影响。
13. 汽轮机滑销系统卡，汽缸不能自由的膨胀及收缩。
14. 推力轴承磨损，轴向位移发生变化。
15. 汽缸的保温效果不佳或保温层脱落严重。
16. 轴承油温过高。
负胀差增大的原因：
1. 机组降负荷过快。
2. 主汽温度调整不当，汽温下降过快。
3. 轴封供汽温度过低，
4. 汽轮机发生水冲击。
5. 法兰螺栓加热装置不能合理的投入。
6. 轴向位移发生变化。
四、胀差在各种工况下的变化规律
汽轮机在冲转时
汽轮机启动从冲转到定速的阶段，汽缸和转子温度受热变化很剧烈，转子的热膨胀大于汽缸的热膨胀，因此胀差表现为正胀差，且曾上升趋势。
送轴封供汽时
汽轮机启动过程中，当轴封供汽时，由于转子的汽封被进一步的加热，正胀差随供汽温度的变化而变化。
加负荷过阶段
在汽轮机定速后发电机并网加负荷阶段，由于蒸汽参数的提高，进入汽轮机的蒸汽流量的增大，蒸汽与汽缸，转子之间的热交换加剧，正胀差增加的幅度会加大。其胀差的变化幅度与加负荷的速度与正比关系，但进入了准稳态区时，正胀差将达到最大值。
减负荷阶段
汽轮机在稳定工况下运行时。转子与汽缸的金属温度近于同级的蒸汽温度，胀差基本稳定，这时汽轮机减负荷或停机，流过汽轮机的蒸汽温度低于汽缸的金属温度。由于转子的质量小，但与蒸汽的接触面积大，所以转子比汽缸冷却的快，即转子比汽缸收缩的快，表现为负胀差。
转子打闸惰走阶段
汽轮机打闸后调速汽门关闭，没有蒸汽进入汽轮机内。转子的鼓风磨擦所产生的热量无法被蒸汽带走，从而使转子温度升高，加上转速下降，又由于泊桑效应的影响（转子会变长变细），使得胀差有不同程度的正方向增加
五、对胀差的控制
1. 轴封供汽汽源的选择条件：轴封供汽温度应与汽缸温度相匹配，在200MW汽轮机中高压内下壁温度在350℃以上时规定用主汽供（高温汽源），反之用厂用联箱供汽（低温汽源）。
2. 在汽轮机冲转前向轴封供汽时，由于冷态启动时轴封供汽温度高于转子温度，转子局部受热而伸长，出现正胀差，可能出现轴封摩擦现象。在热态启动时为防止轴封供汽后出现负值，轴封供汽应选用高温汽源，并且一定要先向轴封供汽，后抽真空。应尽量缩短冲转前轴封供汽时间。一般在冲转前 10～15分钟前送轴封供汽。
3. 汽缸法兰加热装置的温度应比高压内缸下壁温度高，适时可随机投入（但必需保证该加热温度比高压内缸下壁温度高100℃左右）
4. 汽缸法兰加热装置投入后对进汽量的控制。
5. 汽轮机启动时对蒸汽温度的要求，当进汽参数发生变化时，首先对转子受热状态发生影响，而对汽缸的影响要滞后一段时间，这样也会引起胀差变化，而且参数变化速度越快，影响越大。因此，在汽轮机启停过程中，控制蒸汽温度和流量变化速度，就可以达到控制胀差的目的。应按曲线控制汽温或规程规定：主汽温升速度≥1—1.5℃/分。严禁出现温度大幅度变化。同时必须保证蒸汽的过热度不少于50～80℃。
6. 启动时必须充分的疏水，因为疏水不畅可能造成下缸温度偏低，影响汽缸膨胀，并容易引起汽缸变形，从而导致相对差胀的改变。
7. 汽轮机甩负荷后应注意监视排汽缸温度的变化应及时投入汽缸喷水，保证排汽缸温度不超80℃或按规程中的规定温度。
8. 在汽轮机正常运行中应严密监视主再热汽温度的变化及汽包水位的变化，防止出现汽温大幅度下降，当温汽在10分钟内直线下降50℃或汽包水位升至极限值时应立即打闸停机。防止发生水冲击的事故。
9. 汽缸的保温不好直接影响汽缸的膨胀，当汽缸保温不好，会造成汽缸温度分布不均且偏低，从而影响汽缸的充分膨胀，使汽机膨胀差增大
10. 在启动过程中当负荷变化时，各级蒸汽流量发生变化，特别是在低负荷的范围内，各级蒸汽温度的变化较大，负荷增长的速度愈快。转子与汽缸受热膨胀的速度因为不一样，从而差生差值，特别是在启动的过程中，表现特别明显。
11. 在机组正常运行中，真空对汽轮机胀差的影响很明显。当真空降低时，为了保证机组负荷的不变。只能开大调汽门增大蒸汽流量，轴向推力也同时增加与之高压正胀差也同时增加，特别是到了夏季很明显。所以这时应按真空带负荷从而减小胀差。
六、小结
（1）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差如果大于设计的数据，对设备会造成损坏。
（2）汽轮机在运行及开停机过程中产生胀差是正常的，并且有时是正胀差、有时是负胀差。但是必须做到严格控制，尤其要控制负胀差的产生。？
（3）在控制胀差过程中，必须针对不同情况产生的胀差采取不同的措施和手段消除。在机组正常启动、停机和运行过程中，合理地控制蒸汽温升率和温降率，维持再热蒸汽温度在稳定的水平上，就能将汽轮机组胀差控制在安全的范围内。