由于转子的受热表面积比汽缸大，且转子的质量比相对应的汽缸小，在汽轮机起动加热和冷却过程中，转子温度的升高或降低比汽缸快，也就是说加热时转子的膨胀值大于汽缸，冷却时转子的收缩值也大于汽缸。当转子的膨胀大于汽缸时，定义为正胀差；反之，称为负胀差。

在汽轮机起停和变工况时，转子和汽缸各自以自己的死点为基准膨胀或收缩。推力轴承布置在高、中低压缸间的轴承座内，它构成了转子的死点，高压缸转子从推力轴承处开始朝高压缸前轴承座方向膨胀；中低压缸转子则从推力轴承处开始朝发电机方向膨胀。

中压缸和低压缸三个汽缸均采用双流布置（图1）。中压缸和中压缸转子从推力轴承处开始朝发电机方向膨胀，中压缸转子和汽缸之间的胀差也从高压缸后的轴承座开始的膨胀不同而产生，因此在距推力轴承最远的一端，中压缸的胀差最大，中压转子的膨胀量比中压缸的膨胀量大，产生正胀差。

图1 汽轮机胀差变化

汽轮机转子和气缸在起动加热和停机冷却过程中必然会产生膨胀和收缩。即使转子气缸的物性相同，换热强度不同，转子和气缸的膨胀也会产生差异，产生胀差。转子与气缸的重量、表面积和结构不同，它们的体面比不同，气缸的质面比大于转子的体面比。起动时，转子温度大于汽缸温度。若转子与汽缸温差超过一定限值，就会使胀差超限。一般汽轮机都规定胀差允许的极限值，它是根据动静叶片轴向最小间隙决定的，即当转子和汽缸胀差达到极值时，动静叶轴向间隙仍留有一定的合理间隙。通常在保护系统中该限值是确定的。但在汽轮机运行时，不同的热状态下限值是不断变化的，所以现在的汽轮机采用变限值。胀差保护设有两个限值，在汽轮机运行时，一旦胀差达到报警值时，发出声光报警信号。当胀差超过跳闸值时，机组跳机。

为了保证汽轮机各个部件正确地膨胀、收缩和定位，同时保证汽缸和转子正确对中，需要设计合理的滑销系统。上海汽轮机厂采用的支撑及膨胀滑销系统（图2），所有汽缸通过猫爪支撑在轴承座上，滑动面小，膨胀阻力小，滑动非常顺畅；动静死点同在高中压之间，汽缸与转子同方向膨胀，胀差非常小；中压外缸与低压内缸、低压内缸之间推拉杆联动，减少了低压缸相对膨胀。西门子-上海汽轮机厂因为采取了圆筒结构和新的滑销系统，有效减小了胀差，因此取消了胀差超限跳机，只对胀差进行报警，减少了保护系统误跳。

图2 上海汽轮机厂1000兆瓦汽轮机组滑销系统示意图

在运行时，一般负荷变化对胀差的影响不大。只有在负荷急剧变化或主蒸汽温度不稳定时，由于温度的变化，才会对热膨胀产生较大的影响。汽轮机轴封和动静叶片之间的轴向间隙都设计的较为紧凑。若汽轮机起停或者运行时胀差过大，超过了轴封和动静叶片间正常的轴向间隙时，就会使动静部件发生碰撞和摩擦，增加起动时间，引起机组强烈振动、大轴弯曲、掉叶片等恶性事故。因此，在机组起停和工况变化时，要密切监视和控制胀差变化。

汽轮机正胀差过大的原因为：①汽轮机起动时升速过快，暖机时间不够，使转子膨胀大于汽缸膨胀；②增加负荷的速度过快，使转子膨胀大于汽缸膨胀。汽轮机负胀差过大的原因为：①减负荷速度过快，或由满负荷突然甩至空负荷，使转子收缩大于汽缸收缩；②空负荷或低负荷运行时间过长，使转子摩擦鼓风损失加大，低压缸温度升高，出现负胀差；③停机过程中，用轴封蒸汽冷却汽轮机的速度太快；④真空急剧下降，排气温度迅速上升，使低压缸负胀差增大。