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1 引言

現(xiàn)代電廠汽輪機逐漸向著超臨界、超超臨界機組負荷發(fā)展，汽輪機的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，另外汽輪機的運行環(huán)境相對比較嚴苛。另外，隨著隨著電網(wǎng)需求的復(fù)雜多變，使得電廠需要進行不斷得調(diào)峰以滿足需求。因機組的汽輪機和轉(zhuǎn)子存在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的差別，使得其質(zhì)面比存在差別。質(zhì)面比即轉(zhuǎn)子和汽缸的質(zhì)量與熱交換面積的比值，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量小，其質(zhì)面比小，汽缸的質(zhì)量大，質(zhì)面比也大。在機組升溫和冷卻的過程中，轉(zhuǎn)子升溫的速度比汽缸快，降溫過程也是此種情況。導(dǎo)致熱變形過程存在差脹，轉(zhuǎn)子膨脹過程大于汽缸，即正差脹，反之，則為負差脹。差脹過程如果嚴重，會導(dǎo)致機組的振動。長時間運行下容易出現(xiàn)振動異常情況，如果不能及時發(fā)現(xiàn)處理汽輪機的振動異常，會極大影響整個機組的安全運行，因此本文對差脹導(dǎo)致振動情況進行分析，并對相對應(yīng)的應(yīng)對措施進行說明，為汽輪機的運行提供實踐參考。

2 機組概況

該機組為為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司制造的CLN660-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機。

機組膨脹的絕對死點在#1低壓缸的中心，汽輪機膨脹時，#1低壓缸中心保持不變，它的后部通過定位中心梁推動#2低壓缸沿機組軸向向發(fā)電機端膨脹。#1低壓缸的前部通過定位中心梁推著中軸承箱、高中壓缸、前軸承箱沿機組軸向向調(diào)速器端膨脹。

3 機組冷態(tài)啟動

機組冷態(tài)啟動，機組轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度相對較低，由于啟動前，機組已進行數(shù)小時的盤車操作，其設(shè)備的膨脹情況基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時的差脹可以參考初始值1.3mm。

機組啟動過程中，轉(zhuǎn)子和汽缸均受蒸汽的作用影響，由于轉(zhuǎn)子和汽缸存在質(zhì)面比的差別，使得轉(zhuǎn)子的膨脹高于汽缸。待轉(zhuǎn)速升至3000時，機組運行溫度不斷提升，轉(zhuǎn)子的膨脹速度一直高于汽缸，此時的差脹從1.3升高至1.9，機組升高至3000轉(zhuǎn)速高保持穩(wěn)定運行，轉(zhuǎn)子的膨脹趨于平緩，因汽缸的膨脹存在時間差，導(dǎo)致汽缸在轉(zhuǎn)子膨脹結(jié)束后繼續(xù)膨脹，待差脹達到最大值2.3后，開始向負方向移動。

機組進行并網(wǎng)過程中，蒸汽溫度與流量不斷提升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度不斷提升，而由于轉(zhuǎn)子的升溫超前于汽缸，最終導(dǎo)致差脹繼續(xù)向正差脹方向移動。而隨著運行的平穩(wěn)，轉(zhuǎn)子基本溫度達到固定值，而汽缸繼續(xù)升溫，導(dǎo)致差脹向反方向移動；機組升負荷過程存在蒸汽和流量的不斷變化，導(dǎo)致差脹產(chǎn)生上下波動的情況。

機組跳閘導(dǎo)致蒸汽輪機甩負荷運行，轉(zhuǎn)子受到靜止部分的加熱作用而膨脹，差脹往正差脹方向發(fā)展且變化較為劇烈。機組打閘后轉(zhuǎn)速下降至盤車轉(zhuǎn)速，差脹回歸到初始值。

4 機組熱態(tài)啟動

機組帶大負荷運行后停機，缸內(nèi)溫度較高，盤車數(shù)小時后進行熱態(tài)啟動。熱態(tài)啟動第一次升速時，高壓內(nèi)缸溫度較高。機組熱態(tài)升速過程中，蒸汽流量相對較小且溫度較低。蒸汽做功后其溫度降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸存在一定的收縮，導(dǎo)致差脹向負方向移動。機組升高至3000轉(zhuǎn)速后，振動不斷發(fā)散至跳機值，打閘停機后，蒸汽的冷卻作用消失。轉(zhuǎn)子相對膨脹，機組差脹往正差脹方向變化。

5 轉(zhuǎn)子熱變形振動預(yù)防與維護措施

在所有的汽輪機振動的原因中，轉(zhuǎn)子變形導(dǎo)致汽輪機振動的情況最多。汽輪機的運行環(huán)境多為高溫高濕的環(huán)境，轉(zhuǎn)子在惡劣條件下長時間運行，會出現(xiàn)熱變形的情況。出現(xiàn)變形的轉(zhuǎn)子在汽輪機運行中，轉(zhuǎn)子之間會出現(xiàn)貼合不密實的情況，進而導(dǎo)致汽輪機的異常振動。在判斷汽輪機振動是否因轉(zhuǎn)子熱變形引起時，需要對轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致汽輪機振動的具體過程進行分析說明，然后對問題進行分析，進而找到問題的解決措施。在汽輪機剛沖轉(zhuǎn)時，汽缸的溫度較蒸汽的溫度低，隨著汽輪機的進氣參數(shù)不斷升高，轉(zhuǎn)子的溫度不斷升高，隨著轉(zhuǎn)子的溫度不斷升高，可能會對轉(zhuǎn)子的材質(zhì)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生變形進而使得汽輪機的振動情況加重；另外，轉(zhuǎn)子的線圈異常脫落也會影響汽輪機的振動。針對這一特性，可以對汽輪機轉(zhuǎn)子的表面進行處理，在轉(zhuǎn)子表面用滑移材料(聚四氟乙烯)進行表面覆蓋，通過此種方式，可以使得汽輪機的轉(zhuǎn)子匝線能夠在其表面進行有效的伸縮，另外可以有效避免過高的熱量導(dǎo)致轉(zhuǎn)子匝線脫落。在汽輪機振動出現(xiàn)時，如果該振動由轉(zhuǎn)子熱變形引起，需對轉(zhuǎn)子進行更換，徹底解決轉(zhuǎn)子變形問題，對新更換的轉(zhuǎn)子進行表面處理。

汽輪機在運行過程中，如果出現(xiàn)異響或者非正常的振動情況時，首先可以適當降低汽輪機的負荷，如能減小振動情況表明機組無明顯故障；如果降低負荷不能有效地消除振動和異響，需及時破壞真空緊急停機，否則可能會引起比較嚴重的事故。

針對轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致汽輪機的振動，需要及時更換新的轉(zhuǎn)子降低機組的振動情況，消除振動力能夠從根本上消除汽輪機的振動。加強對汽輪機的維護保養(yǎng)，在維護保養(yǎng)過程中，如果出現(xiàn)不和諧的機械摩擦聲音，確保及時發(fā)現(xiàn)問題并對相應(yīng)的部件進行維修和更換處理，避免因振動造成更為嚴重的機組運行故障?？刂茩C組運行中的干擾力的產(chǎn)生和存在，維持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中的速度和潤滑油粘度的正比例關(guān)系，避免干擾力造成油膜的破壞，杜絕低頻振動的產(chǎn)生。另外，可以利用傳感器對汽輪機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，通過傳感器的數(shù)據(jù)分析，可以充分判斷出汽輪機的實時運行情況，在故障發(fā)生初期降低、解決隱患，避免對汽輪機運行造成振動影響。

6 結(jié)語

轉(zhuǎn)子和汽缸存在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的差別，在溫度變化的情況下，其出現(xiàn)不同的熱變形率，由于膨脹和收縮情況的差異，導(dǎo)致機組運行可能產(chǎn)生振動。機組啟動和調(diào)峰運行過程中，蒸汽流量和溫度不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致溫度頻繁變化，因此進一步導(dǎo)致差脹變化，本文對啟動過程中的差脹變化情況進行分析，并對熱變形振動的預(yù)防措施進行說明。