孙庆龑(天津长芦海晶集团有限公司热电公司,天津 300455）

引言

天津长芦海晶集团有限公司热电公司2#汽轮机型号：B3—3．43／0．981 背压式汽轮机，为盐化生产提供电、汽。在2010年初发现汽轮机出力效能下降，于2010年7月进行了一次解体检修。在检修过程中发现汽轮机出现转子前窜的问题。这里对转子前窜问题与胀差有怎样关系进行简要分析。

1．机组结构及技术参数

(1)机组轴系结构

如图1 所示，汽轮机与发电机通过刚性联轴器连接。

图1 机组轴系统图

(2)有关技术参数

介质：蒸汽；

额定转速；3000r／min；

临界转速：1855r／min；

汽轮机前轴承 (1号轴承为椭圆与推力联合轴承)几何尺寸：内径130mm，宽110mm；

汽轮机后轴承(2号轴承为椭圆轴承)几何尺寸：内径140mm，宽11Omm；

额定进汽量：47.8t／h；

额定排汽压力：0．785～1．275MPa；

额定转速时振动值(全振幅)：≤0.030 mm；

临界转速时振动值(全振幅)：≤0.15 mm

2．转子前窜问题处理

为了解决转子前窜问题，对机组进行解体检修。

(1)将汽轮机转子运往它地维修，更换轴封后，做转子动平衡。

(2)对油系统进行彻底“大扫除”。清洗所有过滤网、油箱、油冷却器，溶剂油加热后注入油管线循环，用蒸汽吹扫管线，用润滑油循环冲洗油系统后放净，再用仪表风吹扫油系统。

(3)严格执行检修规程。使用白绸布擦洗配件，彻底清除轴承箱内杂物。

(4)注意密封胶的用量与涂抹位置，均匀且与内沿留有5mm的距离。

(5)油系统需按时间、质量要求跑油。跑油时间不少于72小时，每3小时更换一次进、出口过滤网，油箱内过滤网每天清洗一次，滤油机的滤纸每班(12小时)更换一次、脱水一次，每天至少做一次取样分析，在各项指标完全合格的基础上，增加一天时间跑油。

3.现象分析

（1）透过现象看本质，了解胀差原理

汽轮机的转子和汽缸，其轴向长度较横向尺寸大，故轴向热膨胀是主要的。转子和汽缸不仅金属材料和线膨胀差系数不同，而且汽轮机的转子质量比汽缸小（高压汽轮机高压段的转子质量一般只有汽缸的1/3—1/4），转子与蒸汽接触的表面积却是汽缸与蒸汽接触表面积5倍左右，因此启动过程中，转子的温升比汽缸快，轴向膨胀值比汽缸大，造成两者轴向膨胀数值产生差异。

图2 相对膨胀示意图

图2 为一台单缸汽轮机转子与汽缸的相对膨胀示意图：汽缸受热膨胀时，以滑销系统的死点5为基准向高压端伸长，推动轴承座向前移动。在推力瓦作用下，整个转子也必须随之向前移动；转子受热膨胀时，以推力轴承3为基准向低压端伸长。这样推力瓦就间接地成为转子和汽缸轴向位置的相对固定点。若转子和汽缸某一截面至推力瓦的距离为L，转子在该截面处的平均温升为Δtro,则转子在该截面处的轴向膨胀值ΔLro=αroΔtroL。假定汽缸和转子金属材料线膨胀系数均为α，则汽缸在这个截面上的轴向膨胀值ΔLro=αroΔtroL。此时转子与汽缸膨胀差值为：

ΔLrel=α（Δtro-Δtcy）L

ΔLrel=αLΔtro-cy

Δtro-cy转子与汽缸的平均温升差，℃。

转子与汽缸沿轴向膨胀的差值，称为转子与汽缸的相对膨胀差，简称胀差。当转子轴向膨胀值大于轴向膨胀值时，胀差为正；反之为负。通常，汽轮机在启动及加负荷过程中，转子温度升高比汽缸快，因而转子膨胀值大于汽缸膨胀值，胀差为正；相反，在停机或减负荷过程中，汽缸收缩比转子慢，胀差为负。由此可以得到胀差变化规律是 “热正冷负”。

（2）处理好胀差与机组安全运行的关系

胀差的大小，直接表明汽轮机内部动静部分轴向间隙变化的情况。在汽轮机运行中，尤其在启动、停机过程中，应注意监视胀差值得变化，并将控制在允许的范围内。而胀差的负值要比正值更加的危险，故一般规定，汽轮机负胀差的允许值要比正胀差允许值小的多。

通过上述分析不难看出机组的胀差对机组的影响是巨大的，造成的后果一般来说都很严重。所以要控制住胀差问题所带来的危害，在运行过程中采取一系列措施是相当有必要的。

通常一般意义上可以采取以下的措施控制胀差；

a.控制蒸汽升降温度及升降负荷的速度，以保证汽缸和转子的温差在允许范围内。

b.合理的使用汽缸和法兰螺栓加热装置。启动过程中，当高、中压缸胀差达到一定数值时投入法兰加热装置，并注意调整加热装置的进汽温度和进汽量，以满足加热要求。为了有效地加热法兰，并避免法兰过度加热，应控制加热蒸汽温度高于外壁温度不超过100～120℃（一般以80℃为宜）。

c.停机过程中，如果胀差值过大，还可用低温汽源投入法兰加热装置以冷却法兰外壁，一般控制蒸汽温度低于法兰金属温度80℃左右。

d.利用汽封供汽控制胀差。汽封供汽对胀差影响程度，主要取决于供汽温度，其次是供汽时间，供汽时间越长对胀差影响越大。冷态启动时为了不使胀差正值过大，应选择温度较低的汽源，并尽量缩短冲转前向轴封送汽时间；热态启动时应合理使用高温汽源，防止向轴封供汽后胀差出现负值；停机过程中，如出现负胀差过大，可向汽封送入高温汽源加热转子汽封段，控制转子收缩。

结论：综上所述，对于转子前窜等问题是与运行过程中的操作的合理把握是分不开的，在冷态和热态启动过程中，在正常停机和紧急过程中，在正常运行增减负荷过程中，都会涉及到胀差的问题，会导致出现一个个的问题，所以说了解胀差的危害和成因是相当的有必要的，从而提高了机组经济安全运行系数，从而有力地保障了盐化工艺的正常生产，对企业的可持续发展具有重要意义。