1 軸向位移和（hé）脹差的概念
軸位移指（zhǐ）的是軸的位移量，而（ér）脹差則指（zhǐ）的是軸相對於汽（qì）缸的相對膨脹量，一般（bān）軸向位移變化時其數值較小（xiǎo）。軸（zhóu）向位（wèi）移（yí）為正值時，大軸向發電機方向移，若此時汽缸膨脹遠小於軸的膨脹（zhàng），脹差不一定向正（zhèng）值方向變化（huà）；如果機組（zǔ）參數（shù）不變，負荷穩定，脹差與軸向位移不發生變化。機組啟停過程中及（jí）蒸汽參數（shù）變化時（shí），脹差（chà）將會發生變化，由於負荷的變化而軸向位移（yí）也一定發生變化。運行中軸向位移變化，必然引起脹差的變化。
汽輪機的（de）轉子（zǐ）膨脹大（dà）於（yú）汽缸膨脹的脹差值稱為正脹差，當汽缸膨脹大於轉子膨脹時的脹（zhàng）差值稱為（wéi）負脹差。
根據汽缸分類又可分為高差、中差、低（dī）I差、低II差。
脹差（chà）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（tuō）扣，避免動靜（jìng）部分發生碰撞，損（sǔn）壞設備。
啟動時，一般應用加熱裝置來控製汽缸的（de）膨脹量，而轉子主要依靠汽輪機的進汽溫度和流量以（yǐ）及軸封（fēng）汽的（de）汽溫和流量來控製轉子的膨脹（zhàng）量。啟動時脹差一般向正方向發展。汽輪機在停用（yòng）時，隨著負荷、轉（zhuǎn）速的降低，轉子冷卻（què）比汽缸快（kuài），所（suǒ）以（yǐ）脹差一般向負方向發展，特別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（lán）通以冷卻蒸汽，以免脹差保護動作。
汽輪發電機（jī）中，由於蒸汽在動葉中做功，以及隔板汽封間隙中的漏汽等原（yuán）因，使動葉（yè）前後的蒸汽壓力有一個壓降。這個壓降使汽輪機轉子順著（zhe）蒸（zhēng）汽流動方向形成一個軸向的推力（lì），從而產生（shēng）軸向位移。如（rú）果軸向位移（yí）大於汽輪機動（dòng）靜部分的Z小間隙就會使（shǐ）汽輪機靜、轉子相（xiàng）碰而損壞。軸向位移增大，會使推力瓦溫度開高，烏金燒毀，機組還會出現劇（jù）烈振動，故必須（xū）緊急停機，否（fǒu）則將帶來嚴重後果。
差（chà）脹保護是指汽輪（lún）機轉子和汽缺之（zhī）間的（de）相對膨脹差。在機組啟、停過程中，由於轉子相對汽缸來說很小，熱容量小，溫度變化（huà）快，膨脹（zhàng）速度快。若不采取措施加（jiā）以控製升溫速度（dù），將使機組轉子（zǐ）與汽缸摩擦造成損壞（huài）。故運行（háng）中差脹不能超過允許值。
汽輪機轉子停止轉動後，負脹差有可能會更加發（fā）展，因此應當維持一定溫度的軸封蒸汽，以免造（zào）成惡果。
2 軸向位移和脹差的影響因素
使（shǐ）脹差向正值增大的（de）主要因素簡述如下：
1）啟動（dòng）時暖機時間（jiān）太短，升速太快（kuài）或升負荷太快（kuài）。
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（xiāo）係統或軸承台板（bǎn）的滑動性能差（chà），易卡澀，汽（qì）缸脹不出。
4）軸封汽溫度過高或軸封供（gòng）汽量過大，引起軸頸過份（fèn）伸長。
5）機組啟動時，進汽壓力、溫度、流量等參數過高。
6）推力（lì）軸承工作麵、非工作麵受力增大並磨損，軸向位移增大。
7）汽缸保溫層（céng）的保溫效果不佳或保溫層脫落，在嚴禁季節裏，汽機房室溫太低或有（yǒu）穿堂冷風。
8）雙層（céng）缸的（de）夾層（céng）中流入冷汽（或冷水）。
9）脹差指示器零點不準或觸點磨損（sǔn），引起數字偏差。
10）多轉子機組（zǔ），相鄰轉子脹差變化帶來的互相影響。
11）真空變化的影響(真空降（jiàng）低，引起進入汽輪機的（de）蒸汽流量（liàng）增大)。
12）轉速變化的影響(轉速降（jiàng）低)。
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（xiǎn）。
14）軸承油溫太高。
15）機組停機惰走過程中由於“泊桑效（xiào）應”的影響。
16）差（chà）脹（zhàng）指（zhǐ）示表不準，或頻率（lǜ），電壓變化影響。
使脹差向負值增（zēng）大的主要原（yuán）因（yīn）：
1）負荷迅速下降或（huò）突然甩負荷。
2）主汽（qì）溫驟減或啟動時的進汽溫度低於金屬溫度。
3）水衝擊。
4）軸承油溫太低。
5）軸封汽溫度太低。
6）軸向位移（yí）變化。
7）真空過高，相應排汽（qì）室溫（wēn）降低而影響。
8）啟動進轉速突升（shēng），由於轉子在離心力的作用下軸向（xiàng）尺寸縮小，尤其低差變化明顯（xiǎn）。
9）雙層汽缸夾層中流入高溫蒸（zhēng）汽，可能來自汽加熱裝置，也可能來自進汽套管的（de）漏汽或（huò）者軸封漏汽。
10）汽缸夾層加熱裝置（zhì）汽溫太高或流（liú）量較大（dà），引（yǐn）起加（jiā）熱（rè）過（guò）度。
11)滑銷係統或軸承台板滑動卡澀，汽缸不縮回。
12)差脹（zhàng）值示表（biǎo）不準，或頻率，電壓變化影響。
正脹差（chà）的影響（xiǎng）因素主（zhǔ）要（yào）有：
１）蒸汽溫升或溫降速度大
啟動時，一般應用加熱裝置來（lái）控製汽缸的膨脹量，而轉子主要依照汽輪機的進汽溫度和流量以及軸封汽（qì）的汽溫和流量來控製轉（zhuǎn）子的膨脹量（liàng）。啟動時脹差（chà）一般（bān）向正方向發展。汽輪機在停（tíng）用時，隨著負荷、轉速的降低，轉子冷卻比汽（qì）缸快，所以脹差一般向負方（fāng）向發展，特別是滑參數停機（jī）時尤其嚴重，必須采用（yòng）汽加熱裝置向汽缸夾層和法（fǎ）蘭通以冷卻蒸汽，以免脹（zhàng）差保護動作。汽輪機轉子（zǐ）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（zhóu）封蒸（zhēng）汽，以免造成惡果。
２）負荷變化速度的影響
當負（fù）荷變化（huà）時，各級蒸汽流量發生變化，特別是在低負荷範圍內，各級蒸汽溫（wēn）度的變化較大，負荷增長速度愈快，蒸汽的（de）溫升速度也愈快。與金屬表向降（jiàng）負（fù）荷（hé）速度（dù）加快，汽缸和轉子溫升速度的差別愈大。負荷增加速度加快，正（zhèng）脹差增大；降負荷速（sù）度（dù）加快，正脹差縮小，以致（zhì）出現負脹差。
３）軸封供汽溫度的影響
軸封供汽對轉子（zǐ）的軸封段（duàn）和軸封體加熱，由（yóu）於軸（zhóu）封體是嵌在汽缸兩端，其膨（péng）脹（zhàng）對汽缸軸同長度幾乎沒有影響，但轉子軸（zhóu）封段的膨脹卻影響轉子的長度，因（yīn）而使正脹差加大。由於軸封段占轉子長度的比例較小，故對總脹差（chà）影響較小，可是軸封處的局部（bù）脹差卻比較大。若軸封供汽（qì）溫度過高，則出現正脹差（chà）過大；反之，負脹差過（guò）大。一般規定軸（zhóu）封（fēng）汽（qì）溫度略高於軸封金屬溫度。
４）真空對低壓脹差的影（yǐng）響
真（zhēn）空降低，一方麵排汽溫（wēn）度升高，低壓缸排汽口壓力升（shēng）高，缸（gāng）體內外壓差減少，兩者促進低壓缸缸體膨脹，從（cóng）而減少低壓脹差。另一方麵（miàn），若軸封汽壓不變，低壓缸軸封段軸封汽量減少，轉子加熱減弱，也使（shǐ）低壓脹差減少（shǎo）。
５）環（huán）境溫度的（de）影響
低壓脹差對環境溫度較敏感。環境溫度（dù）升高，低壓脹差變小，環境溫度降低，低壓脹差升高（gāo）。主要原（yuán）因（yīn）一方麵是環境溫度降低，低壓缸冷卻加劇（低（dī）壓缸無保溫（wēn））；另一方麵是循環水溫度降低使（shǐ）真（zhēn）空升高，排（pái）汽溫度降（jiàng）低，缸溫下降。經觀察，在不同負荷下，變化規律是一樣的。在同一（yī）負荷下，冬季跟夏季低壓脹差相差15%。
６）摩擦鼓風的（de）影響
在機組啟（qǐ）動和低負荷階段，蒸汽流量較小，而高中低壓級內產生較大的鼓風摩擦損失（與轉速（sù）三次方成正比），損失產生的熱量被（bèi）蒸汽（qì）吸收，使其溫度升高。由於（yú）葉輪直接與蒸汽相摩擦，因此轉子溫度（dù）比（bǐ）汽（qì）缸溫度高，故出現正脹差。隨著轉速升高，轉（zhuǎn）子（zǐ）摩擦鼓風損失產生的熱量（liàng）相應加大，但此（cǐ）時（shí）由於流（liú）量增加，使產生的鼓風損失的級數相應（yīng）減少，因此每千克蒸汽吸收摩擦鼓風損失產生的（de）熱量先隨轉速升高（gāo）而增大，使（shǐ）高中低壓缸正脹差增大，後又隨（suí）轉速升高而相應減少，對脹差的影響逐漸減少。
7）其他方麵：汽缸法蘭螺栓加熱裝置的影響
3 軸向位移和脹差的危害
1）泊桑效應影（yǐng）響機組（zǔ）低壓脹差約10%，所以開機衝轉前，低壓脹差應保證10%以上。在停機（jī）過程中（zhōng）盡量（liàng）減少低（dī）壓脹差（Z好控製在90％以下），當（dāng）低壓（yā）脹差超過110%，必須緊急停機，這時隨著轉（zhuǎn）速下（xià）降，低壓脹（zhàng）差會超過120%，在低轉（zhuǎn）速區可（kě）能會（huì）有動靜摩擦。
2）在冬季（jì）低壓（yā）脹差過高時，要注意軸封汽母管（guǎn）壓力，若壓力過高可適當調低，也可用降低真空方法（fǎ）來減少低壓脹（zhàng）差。冬季減少開窗的地方，這是冬季減少低壓脹（zhàng）差有效措（cuò）施。
3）極熱態啟動時，軸封供汽盡量選擇高溫汽源，輔汽作為汽源時，必須保證其溫度控製（zhì）在270℃左右，若溫度太低，將造成高壓軸封段大軸急劇冷卻收縮，有可能導致前幾級動靜摩（mó）擦。
4）冷態啟動時，軸封汽源高於大軸金屬溫（wēn）度，大軸將局部受熱伸長，出現較大的正脹差。因此要選擇與（yǔ）軸封金屬溫度相匹配的汽源，不（bú）拖延啟動時間。低（dī）壓脹差過大，可采（cǎi）用降低真空來調（diào）節，盡量（liàng）提前衝轉升速。機組啟動階段（duàn）低壓正脹差超過限值時，可破（pò）壞真空（kōng）停軸封汽，待脹差正常後重新啟動。
5）機組倒缸前（qián），主蒸汽（qì）汽溫至少比高壓缸金屬（shǔ）溫度高50℃以上，倒缸前應考（kǎo）慮軸向位移對高壓脹差影響。
機組啟停階段脹差變化幅度大，影響因素（sù）多（duō），調整難度大，因此要嚴格按規程操作，根（gēn）據汽缸金屬溫度選擇適當的（de）衝轉（zhuǎn）參數，適當（dāng）的升溫升壓（yā）曲線，確定（dìng）合適升溫速度，控製升速和暖機時（shí）間，帶（dài）負荷（hé）後根據具體情況，及時分析和采取有效方法，才能有效控製脹差。
4 機組啟動時（shí）脹（zhàng）差變化的分析與控製
汽輪機在啟停過程（chéng）中，轉子與汽缸的熱交換條件不同。因（yīn）此，造成（chéng）他（tā）們在軸（zhóu）向（xiàng）的膨脹也不一致，即出（chū）現相對膨脹。相對膨脹通常也稱為脹差。脹差的大小表明了（le）汽輪機軸向動靜間隙的變化情況。監視脹差是機組啟停過程中的一項重要任務。為避免軸向間隙變化而使動靜部分發生摩擦，不僅應對脹差進行嚴格（gé）的監視，而且脹差（chà）對汽輪機運行（háng）的影響應該有足夠的認識（shí）。
受（shòu）熱後汽缸是從“死（sǐ）點”向機頭方向膨脹的，所以，脹（zhàng）差的信號發生器一般安裝在汽缸相對基礎的“死點”位置（zhì）。脹差發信器安裝在（zài）前（qián）軸承箱（xiāng）座上。
機組的啟動按啟動前汽輪機金屬溫度水平分為：冷態啟動（金屬溫度（dù）150—180度）；溫態啟動（dòng）（180度—350度（dù））；熱態啟動（350度—450度）；極熱態啟動（dòng）（450度以上）。
現僅就常見的冷態啟（qǐ）動和熱態啟動時機組脹差的（de）變化與控製進行（háng）簡單分析。
在機組冷態啟動過程中，脹差（chà）的變化和對脹差（chà）的控製大致分為以下幾個階段：
1）汽封供汽抽（chōu）真空階（jiē）段
從汽封供（gòng）汽抽真空到轉子（zǐ）衝轉前脹差值是一（yī）直向正方向變化的（de）。因為在加熱或冷（lěng）卻過程中，轉子溫（wēn）度升高或降低的速度都（dōu）要比（bǐ）汽缸快，相應的膨脹或收縮的速度也要比汽缸快。在我們（men）投入均壓箱對汽封供汽時，汽封（fēng）套受熱後向（xiàng）兩側膨脹，對整個汽缸的膨脹（zhàng）影（yǐng）響不大。而與汽封相（xiàng）對應的轉子主軸段受熱後則使轉子伸長（zhǎng）。汽（qì）封供熱對（duì）轉子伸長值的影響是由供汽溫度來決定的，但加熱時間也有影響。所以，冷態啟動時均壓箱的（de）壓力不宜過高，一般應保持在0.1MPA以下，而溫度則應在250攝氏度左右。當抽汽（qì）係統（tǒng）投入並開始抽真空後，如果脹（zhàng）差（chà）向（xiàng）正值（zhí）變化過快，可以采取降（jiàng）低均（jun1）壓箱壓力或適（shì）當提升凝汽（qì）器真空的方法，因為通過提升真空可以減少蒸汽在（zài）汽封中的滯留時間。
總體上來說，冷（lěng）態開機，汽封來汽溫（wēn）度和壓力應該低一些，真空應該提升的快一點（diǎn），在確保安全的前提下盡早達到衝轉（zhuǎn）的條件。
2）暖機升速階段
從衝轉到定速（sù），脹差基本（běn）上繼續（xù）上（shàng）升。在這一階段，蒸汽流量小，蒸汽主要在調節級（jí）內做功。中（zhōng）速暖機以後再（zài）升速時，脹差值才會有減小的趨勢。這主要是因為隨著轉速的升高，離心力增大，軸向的分力也增大（dà）了，而使轉子變粗縮短。同時汽缸溫度逐漸上升，汽缸的膨脹速度也在上升，相對遲滯了轉子（zǐ）的膨脹值。在衝轉時，蒸（zhēng）汽的壓力和溫度都應適當低一些（xiē），但是溫度要保持一定的過熱度，衝轉速率要低。在衝轉過程當中要密切注（zhù）意缸溫的變化，此時（shí）如果脹差正值過高應穩定轉速，或者降低真空，讓蒸汽在汽缸中的滯留時間長一些，充分暖（nuǎn）機。有時在暖機升速過程中，如果汽（qì）缸本體疏水調節不當也會影響到脹差，所以，開（kāi）機時應當注意控製汽缸本體疏水。為了防止脹差表數據失真，我們還應當密切（qiē）觀察機組熱膨脹（zhàng）和軸向位移的變化，通過熱（rè）膨脹，軸向位移的對比來進一步判斷脹差變化（huà）。同（tóng）時嚴密監（jiān）視機組振動情況，特別是（shì）跨越臨界轉速（sù）時更（gèng）為重要（yào）。
3）定速（sù）和並列帶負荷階段
由於從升速到定速的時間較短，蒸汽溫度和流量幾乎不變化，對脹差的影（yǐng）響在定速後才能反映出來。定速（sù）後，脹（zhàng）差增（zēng）加的幅度較（jiào）大（dà），持續的時間（jiān）較長（zhǎng），特別是在發電機並網以後。在低負荷暖機階段，蒸汽對（duì）轉子和汽缸（gāng）的加熱比較劇烈。並網後，隨著調（diào）節汽閥（fá）的開大，調節（jiē）級的溫度上升比較快，調節汽門（mén）的開啟速度對脹差的影響比較大。也就是說，為了防（fáng）止（zhǐ）脹差變化過快，並網後應但在低負荷（hé）狀態下暖機一段時間，具體的低（dī）負荷暖機時間由汽缸上、下壁溫度，調節級溫度和脹差的變（biàn）化趨勢來定。隻有脹（zhàng）差值出現下（xià）降趨勢而且比並網時的數值下降10%以後才能開始逐步提負荷，一旦（dàn）脹差又出現上漲並且達到並網時的數值時就（jiù）應當適當的減緩升負荷速度甚至停止升負荷繼續暖機。這樣一直到機組負荷升至額定值。
總（zǒng）的來說，影響機組脹（zhàng）差的因素主要有以下幾點：暖機時（shí）間的長（zhǎng）短，凝汽器真（zhēn）空的變化（huà），軸（zhóu）封供汽（qì）溫度的高低和供汽時間的長短，主蒸汽（qì）的溫升、溫降（jiàng）率，負荷變化的（de）影響等。
而冷態啟動機組簡單的說就是要做到：“調真空，穩（wěn）供汽，緩升速（sù），慢暖機。低負荷，不要急，缸溫上，再去提”。
（來源：發電（diàn）廠全能值班員技術交流與培訓）
