气体轴承透平膨胀机常见故障分析和处理

1、气体轴承透平膨胀机常见故障分析和处理    摘要：叙述叙述了空分设备所配套的风机制动气体轴承透平膨胀机在生产过程中出现的常见故障，并分析了透平膨胀机常见故障产生的原因和应采取的处理措施。 关键词：气体轴承透平膨胀机；泄露；超速；液击；卡机 Abstract:The common faults in the fan-brake gas bearing tarbo-expander affiliated to air separation unit are introduced. Based on cause analysis,the correspondi

2、ng treating measures are also proposed. Keywords: Gas bearing turboexpander; Leakage; Overspeed; Liquid shock;Block. 中图分类号：O659文献标识码：A 文章编号： 前言 在深冷法空分设备中，透平膨胀机是十分关键的机组。在启动空分设备时，需要透平膨胀机提供大量的冷量使空气液化；而在空分设备正常运行时，也要依靠透平膨胀机制冷来补偿冷损失。因此，对透平膨胀机的正常维护和检修，不仅是保证透平膨胀机安全可靠运行的必要措施和保持其发挥最佳效能的重要前提，还是空分设备运行的保障。因此在日常生

3、产过程中必须熟练掌握透平膨胀机可能出现的故障，及处理和解决故障的方法，确保设备安全稳定的运行。下面就透平膨胀机日常生产中常见故障和处理方法分析如下： 一、泄露损失过大 气体轴承透平膨胀机的泄露损失包括内泄漏和外泄漏两种。 （1）内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙泄露，与通过叶轮膨胀的气体汇合。这小股泄露的气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。内泄漏量的大小取决于工作轮叶片与机壳的间隙。因而膨胀机内泄露量增大时，必须重新调整工作轮叶片与机壳的间隙，严格控制间隙值在规定公差范围内。 （2）外泄漏是指通过叶轮盘

4、后部沿轴间隙向外泄露的气体。这部分气体的泄露对膨胀机的效率没有影响，但是将减少总的制冷量。同时外泄露气体的冷量也无法回收，所以对产冷的影响很大。外泄漏量的大小与工作轮后部的密封质量及密封气量是否充足有关。因此发生泄漏时，先应检查密封气量是否充足，如果密封气量正常，则需要重新调整工作轮后部的密封间隙，保证其密封良好。 二、气体轴承卡机： 气体轴承要靠一气压力的清洁气体在轴承与轴颈之间形成气膜，使轴转动时不与轴承接触。如果不能很好地形成气膜，两者直接接触，高速旋转时产生剧摩擦，将出现相互“咬住”的卡机现象。膨胀机出现气体轴承卡机现象前往往会出现轴承气压力和转速不稳定的现象，甚至发生异常响声。 通常

5、气体轴承透平膨胀机发生卡机的原因有： （1）轴承气供应不良，供气管破裂使轴承气发生外泄露，造成转子不能安全起浮。 （2）操作不当，未按“先供气，再开车、先停车、再关气”的规程操作。 （3）启动停车时过快，过急、使转速急剧变化失去平衡，破环了润滑气膜。 （4）轴承气体不洁净，带有油水等，破环了气膜的形成，或将轴承的供气小孔堵塞： 因此，为了防止透平膨胀机气体轴承出现卡机现象，必须注意以下几点： （1）严格按照操作规程进行操作； （2）经常检查轴承气供气管路，定期清洗轴承气过滤器，保证轴承气供气良好； （3）保证轴承气清洁无油水； （4）在保养膨胀机时，工作场地一要清洁无灰尘。装拆转子叶轮时一定要

6、在转子，叶轮各部件上做好标记，安装时按原技术要求装配，与拆卸时的标记核对好，绝不能破坏转子的动平衡。 三、运转超速 （1）启动时超速 气体轴承透平膨胀机在启动时超速，主要有两个原因造成:一方面是打开进气阀时过猛，气量过大。另一方面，也是容易被忽视的，就是制动风机出口阀没有全开。因为只有当制动风机出口阀全开时，管路阻力才最小，此时风压较低，根据风机性能曲线，风压越低对应的制动风量越大，功率消耗也越大。因此制动风机在较低转速下所需的功率就能与透平膨胀机输出功率相平衡。所以在启动时，一方面要缓慢打开透平膨胀机的进口阀，另一面要切记将制动风机出口阀全开以防超速。 （2）运转时超速 气体轴承透平膨胀机在

7、运转时超速，多数是因为制动风机进气过滤器逐渐堵塞，而使系统阻力增大，风量减小，从而降低了风机的制动效率，使转速升高。但有时透平膨胀机也会突然转速升高以至飞车。这主要是制动风机出口蝶阀失灵，阀瓣脱落或过滤器突然堵塞至使制动功率骤减而造成的。 四、振动过大 造成气体膨胀机振动过大的原因较多，但主要有以下几个方面： （1）叶轮松动，叶轮磨损或是叶轮内有杂质凝结； （2）风机出口蝶阀关的过小或风机进口管路及过滤器受阻，风机工作点进入喘振区，造成风机工作不稳定而产生振动； （3）膨胀机内出现液体，液滴被抛向叶轮外缘而急剧气化使间隙压力大幅波动，膨胀机振动； （4）气体轴承供气压力过低，造成透平膨胀机不能

8、正常运转而产生振动。 五、产生液击 气体轴承透平膨胀机产生液击的主要原因有： （1）透平膨胀机的进气温度过低，导致气体在膨胀机内就液化。 （2）塔内液空液位过高或主冷过冷带液，导致液体进入膨胀机内。 由于透平膨胀机内温度最低部位是在工作轮的出口处，气体在透平膨胀机内膨胀，温度显著降低。如果膨胀机进气温度过低，经膨胀后，机内气体温度低于机后压力对应的液化温度，则将会有部分气体在机内液化，如果膨胀机前就带液，情况更危险。由于透平膨胀机工作轮的旋转速度很高，一旦机内出现液体，液滴对叶片表面的撞击将加速叶片的磨损，甚至液滴在离心力的作用下，被甩到叶轮的外缘上导流器的间隙处，液体温度升高，产生急剧气化，体积骤日然膨胀，气体对导流器出口和叶轮产生剧烈的冲击，严重时还会造成叶片断裂。 为了防止透平膨胀机内出现液体，透平膨胀机在运行时，一定要将其机后温度控制在机后压力对应的液化温度以上，在启动空分设备时，要避免主冷过冷造成机前带液。特别是每年的雷雨季节，雷电导致电网晃电，空分设备停车后，如果恢复生产时，液体流入塔底过多造成液空液位过高，则应先排放部分液空，或先开空气节流阀和液空节流阀，再启动透平膨胀机