一、汽輪機脹差的定義

當汽輪機啟動加熱或停止運行冷卻時以及負荷發生變化時，汽缸和轉子都會産生熱膨脹或冷卻收縮。由于轉子受熱表面積比汽缸大，且轉子的質量比相對應的汽缸小，蒸汽對轉子表面的放熱系數較大。

因此，在相同條件下，轉子的溫度變化比汽缸快，轉子與汽缸之間存在膨脹差，而這差值是指轉子相對于汽缸而言，故稱為相對膨脹差（即脹差）。

習慣上規定轉子膨脹大于汽缸膨脹時的脹差值為正脹差，例如當進入汽輪機的蒸汽溫度明顯升高或汽輪機暖機時，轉子和汽缸同時受熱膨脹，轉子由于質量相對汽缸要小，受熱後膨脹要快，在軸向上膨脹量要大于汽缸的膨脹量，表現為正脹差。汽缸膨脹大于轉子膨脹時的脹差值為負脹差。當進入汽輪機的蒸汽溫度明顯降低或汽輪機滑參數停機時，轉子和汽缸同時受冷收縮，轉子由于質量相對汽缸要小，受冷後收縮要快，在軸向上收縮量要大于汽缸的收縮量，表現為負脹差。

二、差脹保護的意義：

汽輪機啟動、停機和異常工況下，常因轉子加熱（或冷卻）比汽缸快，産生膨脹差值（簡稱差脹）。無論是正差脹還是負差脹，達到某一數值，汽輪機軸向動靜部分就要相碰發生摩擦。為了避免因差脹過大引起動靜摩擦，大機組一般都設有差脹保護，當正差脹或負差脹達到某一數值時，立即破壞真空緊急停機，防止汽輪機損壞。

三、脹差大的危害：

當脹差超過規定值時，就會使汽輪機動靜間的軸向間隙消失，發生動靜摩擦，引起汽輪機組振動增大，甚至掉葉片、大軸彎曲等嚴重事故。

四、汽輪機在啟動、停機及運行過程中，脹差的大小與下列因素有關：

1.啟動機組時，汽缸與法蘭加熱裝置投用不當，加熱汽量過大或過小。

2.暖機過程中，升速率太快或暖機時間過短。

3.正常停機或滑參數停機時，汽溫下降太快。

4.增負荷速度太快。

5.甩負荷後，空負荷或低負荷運行時間過長。

6.汽輪機發生水沖擊。

7.正常運行過程中，蒸汽參數變化速度過快。

8.軸位移變化。

使脹差向正值增大的主要原因如下：

1）啟動時暖機時間太短，升速太快或升負荷太快。

2）汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱汽溫太低或流量較低，引起汽加熱的作用較弱。

3）滑銷系統或軸承台闆的滑動性能差，易卡澀。

4）軸封汽溫度過高或軸封供汽量過大，引起軸頸過份伸長。

5）機組啟動時，進汽壓力、溫度、流量等參數過高。

6）推力軸承磨損，軸向位移增大。

7）汽缸保溫層的保溫效果不佳或保溫層脫落，在嚴禁季節裡，汽機房室溫太低或有穿堂冷風。

8）雙層缸的夾層中流入冷汽（或冷水）。

9）脹差指示器零點不準或觸點磨損，引起數字偏差。

10）多轉子機組，相鄰轉子脹差變化帶來的互相影響。

11）真空變化的影響。

12）轉速變化的影響。

13）各級抽汽量變化的影響，若一級抽汽停用，則影響高差很明顯。

14）軸承油溫太高。

15）機組停機惰走過程中由于“泊桑效應”的影響。

使脹差向負值增大的主要原因：

1）負荷迅速下降或突然甩負荷。

2）主汽溫驟減或啟動時的進汽溫度低于金屬溫度。

3）水沖擊。

4）汽缸夾、法蘭加熱裝置加熱過度。

5）軸封汽溫度太低。

6）軸向位移變化。

7）軸承油溫太低。

8）啟動進轉速突升，由于轉子在離心力的作用下軸向尺寸縮小，尤其低差變化明顯。

9）汽缸夾層中流入高溫蒸汽，可能來自汽加熱裝置，也可能來自進汽套管的漏汽或者軸封漏汽。

五、汽輪機啟動時怎樣控制脹差：

1、選擇适當的沖轉參數。

2、制定适當的升溫、升壓曲線。

3、及時投汽缸、法蘭加熱裝置，控制各部分金屬溫差在規定的範圍内。

4、控制升速速度及定速暖機時間，帶負荷後，根據汽缸溫度掌握升負荷速度。

5、沖轉暖機時及時調整真空。

6、軸封供汽使用适當，及時進行調整。

7、調整軸承潤滑油供油溫度。

脹差

1）脹差的定義：汽輪機轉子與汽缸的相對膨脹，稱為脹差。習慣上規定轉子膨脹大于汽缸膨脹時的脹差值為正脹差，汽缸膨脹大于轉子膨脹時的脹差值為負脹差。根據汽缸分類又可分為高差、中差、低I差、低II差。脹差數值是很重要的運行參數，若脹差超限，則熱工保護動作使主機脫扣。

2）使脹差向正值增大的主要因素簡述如下：

a、啟動時暖機時間太短，升速太快或升負荷太快。（意思大概就是暖機不充分，轉子和缸體膨脹不均勻吧）

b、汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱汽溫太低或流量較低，引起汽加熱的作用較弱。（這也是熱應力的原因引起）

c、滑銷系統或軸承台闆的滑動性能差，易卡澀。（導緻缸體膨脹不順暢）

d、軸封汽溫度過高或軸封供汽量過大，引起軸頸過份伸長。（轉子膨脹量過大）

e、機組啟動時，進汽壓力、溫度、流量等參數過高。（相當于轉子太熱，缸體的膨脹跟不上轉子的膨脹）

f、推力軸承磨損，軸向位移增大。（轉子蹿動量太大）

g、汽缸保溫層的保溫效果不佳或保溫層脫落，在嚴禁季節裡，汽機房室溫太低或有穿堂冷風。（缸體受冷卻，膨脹跟不上轉子）

h、雙層缸的夾層中流入冷汽（或冷水）。（缸體受冷卻，膨脹跟不上轉子）

i、脹差指示器零點不準或觸點磨損，引起數字偏差。

j、多轉子機組，相鄰轉子脹差變化帶來的互相影響。

k、真空變化的影響。

l、轉速變化的影響。

m、各級抽汽量變化的影響，若一級抽汽停用，則影響高差很明顯。

n、軸承油溫太高。

o、機組停機惰走過程中由于“泊桑效應”的影響。

3）使脹差向負值增大的主要原因：

a、負荷迅速下降或突然甩負荷。

b、主汽溫驟減或啟動時的進汽溫度低于金屬溫度。

c、水沖擊。

d、汽缸夾、法蘭加熱裝置加熱過度。

e、軸封汽溫度太低。

f、軸向位移變化。

g、軸承油溫太低。

h、啟動進轉速突升，由于轉子在離心力的作用下軸向尺寸縮小，尤其低差變化明顯。

i、汽缸夾層中流入高溫蒸汽，可能來自汽加熱裝置，也可能來自進汽套管的漏汽或者軸封漏汽。啟動時，一般應用加熱裝置來控制汽缸的膨脹量，而轉子主要依靠汽輪機的進汽溫度和流量以及軸封汽的汽溫和流量來控制轉子的膨脹量。

啟動時脹差一般向正方向發展。汽輪機在停用時，随着負荷、轉速的降低，轉子冷卻比汽缸快，所以脹差一般向負方向發展，特别是滑參數停機時尤其嚴重，必須采用汽加熱裝置向汽缸夾層和法蘭通以冷卻蒸汽，以免脹差保護動作。汽輪機轉子停止轉動後，負脹差可能會更加發展，為此應當維持一定溫度的軸封蒸汽，以免造成惡果。

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