汽轮机轴向位移和胀差(汽轮机轴向位移大的现象)
导语：转载--汽轮机的轴向位移与胀差
来源：热电圈
轴向位移零位的定法与胀差零位的定法相同。是在汽轮机全冷状态时，将转子推向发电机侧，推力盘靠向推力瓦工作面，此时仪表指示应为零。
轴向位移与胀差的关系：
轴向位移与胀差的零点均在推力瓦块处，而且零点定位法相同。
轴向位移变化时，其数值虽然较小，但大轴总位移发生变化。轴向位移为正值时，大轴向发电机方向位移，胀差向负值方向变化；当轴向位移向负值方向变化时，汽轮机转子向机头方向位移，胀差向正值方向增大。如果机组参数不变，负荷稳定，胀差与轴向位移不发生变化。机组启停过程中蒸汽参数变化时，胀差将会发生变化，而轴向位移并不发生变化。运行中，轴向位移变化，必然引起胀差的变化。
胀差=转子膨胀+轴向位移变化量-汽缸膨胀
推力瓦设置在推力盘的两侧边，一边为工作瓦（即为工作面），一边为非工作瓦（非工作面），工作瓦承受转子的正向推力，非工作瓦承受转子的的反向推力，在机组正常运行中，轴向推力向后，由位于推力盘后端（发电机侧）的工作瓦承受。
汽缸膨胀测量装置在机头左侧，测定自低压缸中心固定点至机头轴承座间轴向尺寸的伸长。
东汽某300MW机组情况：
转子以推力瓦为死点，向前后两个方向膨胀。高中压缸以4轴承箱内，在轴承之前布置。
一、汽轮机轴向位移增大的原因
1)负荷变化，突甩负荷
2)叶片结垢严重
3)汽温变化
4)蒸汽流量变化
5)高压轴封漏汽大,影响轴承座温度的升高
6)频率变化
7)运行中叶片断落
8)水冲击
9)推力轴瓦磨损或损坏
10)抽汽停用,轴向推力变化
11)发电机转子窜动
12)高压汽封疏汽压调节变化
13)真空变化
14)电气式轴位移表受频率,电压的变化影响
15)液压式轴位移表受主油泵出口油压,油温变化等影响
二、轴向位移增大的处理方法
1) 当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况。
2) 当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；
3) 若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；
4) 若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；
5) 轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；
6)若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车，盘不动时进行闷缸处理。必须经检查推力轴承、汽轮机通流部分无损坏后方可重新启动。
1、轴向位移和胀差的概念
轴位移指的是轴的位移量，而胀差则指的是轴相对于汽缸的相对膨胀量,一般轴向位移变化时其数值较小。轴向位移为正值时，大轴向发电机方向移，若此时汽缸膨胀远小于轴的膨胀,差胀不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，差胀与轴向位移不发生变化。机组启停过程中及蒸汽参数变化时，差胀将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。运行中轴向位移变化，必然引起差胀的变化。
2、影响机组差胀的因素
使胀差向正值增大的主要因素如下： 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、法兰加热装置的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的滑动性能差，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，在严冬季节里，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。
当负荷变化时，各级蒸汽流量发生变化，特别是在低负荷范围内，各级蒸汽温度的变化较大，负荷增长速度愈快，蒸汽的温升速度也愈快．与金属表向降负荷速度加快，汽缸和转子温升速度的差别愈大。负荷增加速度加快，正差胀增大；降负荷速度加快，正差胀缩小，以致出现负差胀。轴封供气对转子的轴封段和轴封体加热，由于轴封体是嵌在汽缸两端，其膨胀对汽缸轴同长度几乎没有影响，但转子轴封段的膨胀却影响转子的长度，因而使正差胀加大。由于轴封段占转子长度的比例较小，故对总差胀影响较小，可是轴封处的局部差胀却比较大。若轴封供气温度过高，则出现正差胀过大；反之，负差胀过大。一般规定轴封气温度略高于轴封金属温度。
低压差胀对环境温度较敏感。环境温度升高，低压差胀变小，环境温度降低，低压差胀升高。主要原因一方面是环境温度降低，低压缸冷却加剧（低压缸无保温）；另一方面是循环水温度降低使真空升高，排气温度降低，缸温下降。经观察，在不同负荷下，变化规律是一样的。在同一负荷下，冬季跟夏季低压差胀相差 15%。摩擦鼓风的影响,在机组启动和低负荷阶段，蒸汽流量较小，而高中低压级内产生较大的鼓风摩擦损失（与转速三次方成正比），损失产生的热量被蒸汽吸收，使其温度升高。由于叶轮直接与蒸汽相摩擦，因此转子温度比汽缸温度高，故出现正差胀。随着转速升高，转子摩擦鼓风损失产生的热量相应加大，但此时由于流量增加，使产生的 鼓风损失的级数相应减少，因此每千克蒸汽吸收摩擦鼓风损失产生的热量先随转速升高而增大，使高中低压缸正差胀增大，后又随转速升高而相应减少，对差胀的影响逐渐减少。真空降低，一方面排气温度升高，低压缸排气口压力升高，缸体内外压差减少，两者促进低压缸缸体膨胀，从而减少低压差胀。另一方面，若轴封气压不变，低压缸轴封段轴封汽量减少，转子加热减弱，也使低压差胀减少。
泊桑效应（泊桑效应是转子高速旋转时，受离心力的作用，转子发生径向和轴向变形变粗变短；当转速降低时，离心力的作用减小，大轴的径长又回到原来的状态，变细变长。）影响机组低压差胀约10%，所以开机冲转前，低压差胀应保证10%以上。在停机过程中尽量减少低压差胀（最好控制在90％以下），当低压差胀超过110%，必须紧急停机，这时随着转速下降，低压差胀会超过120%，在低转速区可能会有动静摩擦。在冬季低压差胀过高时，要注意轴封气母管压力，若压力过高可适当调低，也可用降低真空方法来减少低压差胀。冬季减少开窗的地方，这是冬季减少低压差胀有效措施。
极热态启动时，轴封供气尽量选择高温汽源，辅气作为汽源时，必须保证其温度控制在270℃左右，若温度太低，将造成高压轴封段大轴急剧冷却收缩，有可能导致前几级动静摩擦。冷态启动时，轴封气源高于大轴金属温度，大轴将局部受热伸长，出现较大的正差胀。因此要选择与轴封金属温度相匹配的汽源，不拖延启动时间。低压差胀过大，可采用降低真空来调节，尽量提前冲转升速。机组启动阶段低压正差胀超过限值时，可破坏真空停轴封气，待差胀正常后重新启动。机组倒缸前，主蒸汽汽温至少比高压缸金属温度高50℃以上，倒缸前应考虑轴向位移对高压差胀影响。机组启停阶段差胀变化幅度大，影响因素多，调整难度大，因此要严格按规程操作，根据汽缸金属温度选择适当的冲转参数，适当的升温升压曲线，确定合适升温速度，控制升速和暖机时间，带负荷后根据具体情况，及时分析和采取有效方法，才能有效控制差胀。
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