#10 机大修后启动中胀差问题

      1 、设备概况

      安阳电厂#10 机组是东方汽轮机厂生产的亚临界高中压合缸的一次再热双
缸双排汽单轴冲动凝汽式N300-16.7/537/537-3 型汽轮机。#10 机组主蒸汽系统
采用“1-2 ”方式，再热蒸汽系统采用“2-1-2 ”方式的管路布置。本机组的推
力轴承为转子的相对死点，使高中压转子向机头膨胀，低压转子向电机侧膨胀。
绝对死点有两个，一个设在中低压轴承箱处，高中压外缸以此死点向机头侧膨胀，
另一个设在低压外缸进汽中心线向机头偏移360mm 处，低压缸以此死点向两侧膨
胀。高压内缸相对于高压外缸的死点在高压进汽中心前475mm 处，以轮缘槽定位
分别向前后两个方向膨胀，低压内缸相对于低压外缸的死点，设在低压进汽中心
线处，低压内缸经此死点向前后两个方向膨胀、机组依* 这样一套滑销系统，使
机组能够沿着预先规定的方向膨胀，保证机组安全运行。本机组高中压缸结构和
蒸汽流向合理，汽缸刚性大，通流间隙对胀差限制小，低压部分采用斜平齿汽封，
前轴承箱与基架间有润滑脂，因此机组启动和变负荷时胀差小启停灵活性和负荷
适应性较好。

      2 、存在问题

      我厂#10 机组投产以来，胀差基本稳定，不必进行十分特殊的控制，在冷
态启动过程中胀差最大达到过+4.2mm，在正常运行中一般为2.0mm.#10 机大修后
的首次启动过程中，机组胀差达到控制极限值6.0mm 而无法控制，不得不停机。
在冷态启动过程中，高中压胀差成为影响我们开机的直接因素。

      3 、分析原因

      #10 机组在大修中对原有的汽封系统进行了改造。改造前的汽封为传统汽
封，其典型结构图（如图1 ）。其背部装有平板弹簧片。每一圈汽封分成六个汽
封弧段，每个汽封弧段背部装有两个平板弹簧片，弹簧片将汽封弧段压向汽轮机
转子轴，使得汽封齿与转子轴的径向间隙保持最小，通常为0.6-0.935mm.

      该汽封在汽机启动时，尤其是过临界时，转子轴振动大，使得具有较小间
隙的汽封齿与转子间产生摩擦。当机组正常运行时，振动减少，被磨损的汽封齿
与转子的径向间隙相对设计安装时增大，使得蒸汽泄漏量大，蒸汽有用功减少，
降低了机组的热效率。

      传统汽封的特点：设计安装时，汽封齿与转子间隙大，启机过程临界时，
局部间隙为零，正常运行时径向间隙大，蒸汽泄漏量大，热效率低，安全性差。

      布莱登汽封的结构型式（见图2 、图3 ），其汽封弧段端面间装有螺旋圆
柱弹簧。每一圈布莱汽封也分成六个汽封弧段，在必要的汽封弧段的端面上钻有
弹簧安装孔，用来安装弹簧。在每一个汽封弧段的背面进汽侧铣出一个通汽槽道，
可以让高压侧的蒸汽进入汽封弧段的背面，并对汽封弧段产生一个蒸汽作用力。
这个作用力是随着汽轮机蒸汽进入量的增加而增大的。（见图2 ）

      汽轮机启动时，由于进入汽轮机的蒸汽量少，因此进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，在汽封弧段端面间的弹簧作用
下，每一汽封弧段相互推开，汽封齿与转子轴的径向间隙大，避免了汽封齿与转
子轴的摩擦（见图2 ）

      随着进入汽轮机的蒸汽量的增加，关闭力大于开启力，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齿侧的蒸汽作用力，弹簧弹力及摩擦力，
将汽封弧段压向转子轴，使得汽封齿与转子轴间隙变小，这样蒸汽漏量减少，热
效率高。（见图3 ）

      布莱登汽封的特点是汽封齿与转子的间隙可调整，启机时间隙最大，正常
运行时间隙最小；隔板汽封的蒸汽泄漏量少| ，端部汽封蒸汽泄漏量少，叶顶汽
封蒸汽泄漏量少（由于避免了转子由于隔板汽封、端部汽封摩擦所造成的临时性
弯曲，因而安装于转子叶片上的叶顶汽封就能保持完好，叶顶汽封的泄漏量就少）。
机组的安全性好，热效率高。

      综合以上分析，布莱登汽封在机组启动初期虽然由于其轴封间隙大避免了
轴封齿与转子轴的摩擦，但同时也正是由于启动初期轴封间隙大，造成启动时轴
封过汽量大加热了转子，致使转子的膨胀超前于汽缸的膨胀很多，使得#10 机在
启动时，尤其是在冷态启动时正胀差大。

      4 、采取对策

      1 ）降低冷态启动时的蒸汽参数

      300MW 汽轮机运行规程中规定，机组冷态启动时的蒸汽参数为主蒸汽压力
4.9-5.88Mpa ，主蒸汽温度为330-360 ℃，再热汽温度300-330 ℃，凝汽真空83Kpa ，
现降低为主蒸汽压力3.1-3.4Mpa，主蒸汽温度310-330 ℃，再热汽温度 300-320
℃，凝汽器真空80Kpa.

      2 ）轴封供汽由高辅联箱改为低辅联箱供

      本机高辅联箱的设计压力最高不超过1.2Mpa，温度不超过 350℃度，正常
运行中压力一般为0.7Mpa，温度为300 ℃。低辅联箱的设计压力最高不超过0.5Mpa ，
温度不超过250 ℃，正常运行中压力一般为0.45Mpa ，温度为250 ℃。大修前机
组启动时轴封由高辅供，未发现有何不妥。＃10机大修后的首次启动时仍采用高
辅供，但正胀差大，后改为低辅供汽后，正胀差有所降低。

      3 ）投入夹层加热装置

      汽缸夹层加热装置在启动过程中能加速加热高、中压外缸内壁和高、中压
缸内缸外壁，机组冷态启动时，由于汽缸热容量比转子大得多，故其热膨胀总是
滞后于转子热膨胀，采用夹层加热装置有效地改善了汽缸与转子热胀不同步，同
时也降低了高、中压内、外缸的温差，降低了机组的胀差，为加快机组启动速度
创造了条件。#10 机组至投运以来夹层加热装置未投用过，#10 机组大修后的首
次启动中因胀差大机组无法启动，此时投入夹层加热装置后有效地控制了机组的
胀差，使机组胀差控制在5.0mm 以内，保证了#10 机组的正常开启。

      4 ）投入盘车预暖装置

      盘车预暖装置在启动过程中能改善汽轮机的启动条件，它的暖机效果好，
利于控制金属的温升及胀差，且节省了启动时的锅炉的燃油量，提高经济性。汽
源可采用高辅联箱、低辅联箱、或高低辅联箱并供。

      5 、效益分析

      1 ）经采取以上措施后，#10 机的胀差控制在正常范围内，保证机组在规
定期限内启动成功。为#10 机组大修划上了一个圆满的句号。

      2 ）使高压缸在启动早期得到了较好的预暖，缩短了开机时间，节约了启
动时锅炉的燃油量，提高了经济性。

      参考文献：

      （1 ）布莱登汽封说明书

      （2 ）《#9、10机组汽轮机运行规程》