上海炫风实业集团有限公司
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大功率机组由于长度增加，机组膨胀死点增多，采用双层缸、高中压合缸及分流缸等结构，故增加了汽缸、转子相对膨胀的复杂性；特别在启动、停止和甩负荷的特殊工况下，若胀差的监视控制不好，则往往是限制机组启动速度的主要因素，甚至造成威胁设备安全的严重后果。因此，胀差是大型机组启、停时的关键性控制指标。
一、胀差的定义：
汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。
习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣。
二、汽轮机胀差的影响因素
（1）启动时加热装置投用不当。有汽缸加热装置的机组，启动机组时，汽缸与法兰加热装置投用不当，加热汽量过大或过小；
（2）启动时暖机不当。暖机过程中，升速率太快或暖机时间过短；
（3）启动时负荷控制不当。增负荷速度太快；
（4）蒸汽参数控制不当。正常运行过程中蒸汽参数变化速度过快。正常停机或滑参数停机时，汽温下降太快；
（5）甩负荷后，空负荷或低负荷运行时间过长；
（6）汽轮机发生水冲击。
三、胀差增大的原因
1.胀差向正值增大的主要原因
（1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。
（2）汽缸夹层、法兰加热装置加热汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。
（3）滑销系统或轴承台板滑动性能差，易卡涩。
（4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过份伸长。
（5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。
（6）推力轴承磨损，轴向位移增大。
（7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落，在严禁季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。
（8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。
（9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。
（10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。
（11）真空变化的影响。
（12）转速变化的影响。
（13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。
（14）轴承油温太高。
（15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。
2.胀差向负值增大的主要原因：
（1）负荷迅速下降或突然甩负荷。
（2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。
（3）水冲击。
（4）汽缸夹、法兰加热装置加热过度。（5）轴封汽温度太低。
（6）轴向位移变化。
（7）轴承油温太低。
（8）启动进转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小，尤其低差变化明显。（9）汽缸夹层中流入高温蒸汽，可能来自汽加热装置，也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。启动时胀差一般向正方向发展。汽轮机在停用时，随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方向发展，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。汽轮机转子停止转动后，负胀差可能会更加发展，为此应当维持一定温度的轴封蒸汽，以免造成恶果。
3.汽轮机负胀差偏大的调节
汽轮机负胀差偏大时，应立即对机组主、再热蒸汽温度、压力，机组振动及汽轮机内声音，汽缸金属温度，上、下缸温差，机组负荷等进行检查，当测量数据正常时，应及时采取以下措施：
（1）检查机组负荷。如因负荷降的太快，应及时稳定负荷，避免负荷骤降；
（2）检查汽温、汽压。如因汽温、汽压变化大，应及时进行调整，维持汽温、汽压正常；
（3）如胀差负向增大，同时汽轮机内有异常水击声及机组振动大，则为汽轮机进冷汽、冷水，水冲击所致，应立即故障停机。
四、冷态启动过程中，胀差的变化和控制大致分为以下几个阶段
1、汽封供汽抽真空阶段
从汽封供汽抽真空到转子冲转前胀差值是一直向正方向变化的。因为在加热或冷却过程中，转子温度升高或降低的速度都要比汽缸快，相应的膨胀或收缩的速度也要比汽缸快。在我们投入均压箱对汽封供汽时，汽封套受热后向两侧膨胀，对整个汽缸的膨胀影响不大。而与汽封相对应的转子主轴段受热后则使转子伸长。汽封供热对转子伸长值的影响是由供汽温度来决定的，但加热时间也有影响。
当抽气系统投入并开始抽真空后，如果胀差向正值变化过快，可以采取降低均压箱压力或适当提升凝汽器真空的方法，因为通过提升真空可以减少蒸汽在汽封中的滞留时间。总体上来说，冷态开机，汽封来汽温度和压力应该低一些，真空应该提升的快一点，在确保安全的前提下尽早达到冲转的条件。
2、暖机升速阶段
从冲转到定速，胀差基本上继续上升。在这一阶段，蒸汽流量小，蒸汽主要在调节级内做功。中速暖机以后再升速时，胀差值才会有减小的趋势。这主要是因为随着转速的升高，离心力增大，轴向的分力也增大了，而使转子变粗缩短。同时汽缸温度逐渐上升，气缸的膨胀速度也在上升，相对迟滞了转子的膨胀值。
在冲转过程当中要密切注意缸温的变化，此时如果胀差正值过高应稳定转速，或者降低真空，让蒸汽在汽缸中的滞留时间长一些，充分暖机。有时在暖机升速过程中，如果汽缸本体疏水调节不当也会影响到胀差，所以，开机时应当注意控制汽缸本体疏水。为了防止胀差表数据失真，我们还应当密切观察机组热膨胀和轴向位移的变化，通过热膨胀，轴向位移的对比来进一步判断胀差变化。同时严密监视机组振动情况，特别是跨越临界转速时更为重要。
3、定速和并列带负荷阶段
由于从升速到定速的时间较短，蒸汽温度和流量几乎不变化，对胀差的影响在定速后才能反映出来。定速后，胀差增加的幅度较大，持续的时间较长，特别是在发电机并网以后。在低负荷暖机阶段，蒸汽对转子和汽缸的加热比较剧烈。并网后，随着调节汽阀的开大，调节级的温度上升比较快，调节汽门的开启速度对胀差的影响比较大。
为了防止胀差变化过快，并网后应但在低负荷状态下暖机一段时间，具体的低负荷暖机时间由汽缸上、下壁温度，调节级温度和胀差的变化趋势来定。只有胀差值出现下降趋势而且比并网时的数值下降10%以后才能开始逐步提负荷，一旦胀差又出现上涨并且达到并网时的数值时就应当适当的减缓升负荷速度甚至停止升负荷继续暖机。这样一直到机组负荷升至额定值。
4、汽轮机热态冲转时，机组的胀差变化情况
汽轮机热态启动时，机组的胀差先向正的方向变化，然后向负的方向变化。原因是汽轮机启动冲转初期时，做功主要靠调节级，由于进汽量少，流速慢，通流截面大，鼓风损失大，排汽温度高，汽机胀差向正的方向变化。随着进汽量增加，汽轮机金属被冷却，转子被冷却相对缩短，随着转速升高，在离心力的作用下，转子相对收缩加剧，胀差向负的方向增大。
