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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术

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汽轮机转子热变形分析与控制策略研究

胡志明张文瀚陈申乾

华能苏州热电有限责任公司，江苏苏州215000

摘要：汽轮机作为发电行业中的关键设备其转子热变形问题一直是影响机组安全稳定运行的重要因素。基于此，

文章首先深入分析了汽轮机转子热变形的原因，包括温度场分布不均、运行工况变化以及材料特性与制造工艺等

方面。其次提出了针对性的控制策略，包括优化运行操作、改进监测技术、优化设计与制造工艺、故障诊断与修

复以及维护管理体系建设。最后通过实际案例分析验证了这些控制策略的有效性和可行性。文章旨在为提高汽轮

机转子的抗热变形能力，保障机组的安全稳定运行。

关键词：汽轮机转子；热变形；控制策略

中图分类号：TK263

1前景概述如，在暖机阶段如果暖机时间不足或暖机参数不合理，

转子内部温度分布不均匀会导致热变形。在停机过程

汽轮机作为电力生产中的主要设备之一，其运行

中转子逐渐冷却同样会因冷却速度不一致而产生热变

稳定性和可靠性直接关系到电网的安全与稳定。然而

形。某汽轮机在启动过程中由于暖机时间过短转子表

在实际运行过程中汽轮机转子常常受到各种因素的影

面与内部的温差达到了80℃，启动后不久就出现了异

响而发生热变形，这不仅会降低机组的运行效率还可

常振动，经检查是转子热变形所致。这是因为快速的

能引发严重的安全事故。因此，深入研究汽轮机转子

温度变化使得转子各部分的膨胀和收缩不一致从而产

热变形的原因与控制策略对于提高机组的运行稳定性

生了热应力和热变形。不同材料的热膨胀系数不同在

和可靠性具有重要意义。

温度变化时各部件之间的相互约束也会加剧热变形的

2汽轮机转子热变形的原因分析程度。

2.1温度场分布不均2.2运行工况变化

（1）蒸汽参数变化。汽轮机运行过程中蒸汽的温（1）负荷波动。汽轮机负荷的频繁变化会使转子

度、压力和流量等参数的波动会导致转子表面和内部承受交变的热应力和机械应力。当负荷增加时蒸汽流

的温度分布不均。当蒸汽温度突然升高时转子表面温量增大对转子的作用力增强，同时蒸汽温度和压力也

度迅速上升，而内部温度由于热传导的滞后性升高较会发生变化导致转子温度升高，热变形加剧。反之，

慢从而在转子内部形成较大的温度梯度，产生热应力当负荷降低时转子温度下降也会产生热变形。长期的

导致热变形。例如，某电厂在汽轮机负荷调整过程中负荷波动会使转子材料疲劳降低其抗热变形能力。例

由于蒸汽温度调节不当短时间内蒸汽温度升高了50℃如，某热电厂的汽轮机在电网负荷波动较大的情况下

导致转子热变形加剧，振动值明显增大。这是因为温运行，一年内因负荷波动导致转子热变形引发的振动

度梯度的增大使得热应力超过了材料的承受极限从而故障就发生了3次。这是因为负荷波动使得转子的工

引发了转子的热变形。从微观角度来看高温区域的原作环境不断变化，热应力和机械应力的交替作用加速

子间距增大而低温区域相对稳定，这种差异导