膨脹機的運行原理及保養(yǎng)

作者：段孝忠

一、膨脹機工作過程及結構

工作介質由進口管進入蝸殼，經可調噴咀再進入工作輪作功，然后經擴壓室、排氣管排出。 　　

膨脹機氣量調節(jié)是依靠安裝在冷箱頂上的氣動薄膜執(zhí)行機構帶動噴咀葉片轉動，從而改變其通道截面積來實現(xiàn)的，執(zhí)行機構的閥桿行程反映了噴咀通道寬度的變化，閥桿總行程約為40毫米，閥桿下移使噴咀通道開大，上移則關小。 　　

1、蝸殼：為不銹鋼焊接結構，固定在機身上，通過機身與底座相連，蝸殼內容納有噴咀和膨脹機葉輪。 　　

2、轉子：二端分別裝有膨脹機葉輪和增壓機葉輪（二者均為閉式），為一剛性轉子，套裝在機身軸承上。 　　

3、軸承：前、后軸承均為徑向推力聯(lián)合式軸承，由進油管供給清潔而充足的潤滑油，使轉子能長期穩(wěn)定運轉，采用鉑電阻溫度計測量軸承溫度。 　　

4、軸密封：在靠近二葉輪的軸上各置有一迷宮密封套，使得氣體外漏量控制在最小的范圍內，在靠近膨脹機的密封套內充入常溫密封氣（干燥空氣或氮氣）以阻止流經膨脹機的低溫氣體外泄，而跑“冷”，為控制噴咀出口的氣體與膨脹機端密封氣之間的壓力差維持在0.05MPa左右，特設置一精密減壓閥，增壓機端的密封套內充入～0.5MPa壓力的密封氣（干燥空氣）。

二、離心增壓機

增壓機由進氣室、葉輪、無葉擴壓器、蝸殼組成，其葉輪與膨脹機葉輪置于同一軸上，二者轉速相同，由膨脹機葉輪發(fā)出的機械功驅動其旋轉，氣體進入葉輪后，被加速、增壓，進入無葉擴壓器之后，又進一步減速增壓，最后匯集于蝸殼排出機外，經冷卻降溫后進入板式換熱器，再進入膨脹機。

該供油系統(tǒng)由單獨的系統(tǒng)組成，主要包括油箱、三螺桿油泵、油冷卻器、溫控閥、囊式蓄能器等。潤滑油進入油泵升壓后進入油冷卻器和切換式油過濾器，再分別進入各軸承，最后由機身內腔匯入回油管回到油箱，另外設置了一蓄能器，在油泵啟動后自動充油，用于油壓降低或油泵停轉后，機組聯(lián)鎖停車時能繼續(xù)供油一段時間（約1分鐘），確保軸承的安全。 　　

潤滑油采用N32透平油，為保證油的品質，在開始運轉300小時后要進行一次換油，以后在油過濾器清潔的前提下每年至少換一次油，只有在經過檢查確認油的特性良好的前提下，才可延長換油時間。

三、緊急切斷閥

在膨脹機進口處設置了一個緊急切斷閥，當機組處于危險狀態(tài)時，根據(jù)各危險點發(fā)出的聯(lián)鎖信號，此閥能在很短時間內關閉，從而切斷氣源，使其快速停車，起到安全保護作用。 　　

在危急情況下，膨脹機儀控系統(tǒng)聯(lián)鎖即切斷電磁閥電源，使緊急斷閥快速關閉與此同時增壓機回流閥FCV401自動全開。

為了將增壓機出口高溫氣體冷卻以達到空分流程的要求，設置了其冷卻器，用冷卻水進行冷卻，調節(jié)進水量可以達到調節(jié)出口氣體溫度的目的，冷卻器工況的控制根據(jù)其技術參數(shù)和流程需要來進行。 　　

四、增壓機回流閥 　　

設置該閥有以下三個用途： 　　

1、壓力調節(jié)：根據(jù)空分流程的要求，一般希望增壓機出口壓力保持恒定，閥的開大或關小，可使壓力降低或升高，該閥在儀控系統(tǒng)自動控制下則可達到壓力恒定的目的。 　　

2、防喘振：增壓機在一定的進口流量和轉速下，當進口流量小到一定數(shù)值時，機器會發(fā)生喘振，此時壓力會大幅度波動，并發(fā)出強烈的“喘氣”聲響和振動，將引起機器損壞，為防止這種情況出現(xiàn)，該閥會在進口流量小到一定數(shù)值時自動打開。所給定的防喘振流量是根據(jù)進口壓力，進口溫度，轉速均為額定值的情況，當這些條件不同時，對防喘振流量值應予修正。 　　

3、開大回流閥：可增加增壓機的負荷使膨脹機減速。

五、維護說明

1、噴咀：只要供應的氣體是清潔的，即使噴咀葉片的光澤變暗，也不會影響效率，但如氣體中含有較大的即使少量的固體顆粒或二氧化碳產生的液滴時，就會產生噴咀葉片的磨蝕，嚴重時會出現(xiàn)凹坑，這樣就會使效率明顯下降，這時就應更換噴咀。在裝置啟動期間，最容易產生磨蝕。因此裝置操作時要特別注意。

2、膨脹機葉輪：與噴咀葉片相同的原因，也可能造成對葉片進口邊磨蝕，如果磨蝕嚴重甚至出現(xiàn)凹坑時應更換工作輪。

3、膨脹機與增壓機葉輪密封蓋易遭輕微磨損。如磨損嚴重，就必須更換。 

4、軸密封套：軸密封套在運行時孔也會產生輕微磨損。如磨損嚴重，就應調換軸密封，因為過度磨損會使軸承溫度降低并增加漏氣損失。軸密封的徑向間隙為0～0.04mm當增大到0.1就應予以調換。 

5、軸承：軸承型面是精心設計并通過機械加工而保證的。因此其內孔和止推面都不允許進行任意修正，如果發(fā)現(xiàn)由于暫時超負荷或潤滑不良而引起軸承損傷，就應更換軸承。

6、增壓機葉輪：如供應的氣體不干凈將引起增壓機葉片的磨蝕，以致破壞平衡，這種情況與膨脹機葉輪動平衡破壞相類似。 需要說明的是，無論是膨脹機葉輪、增壓機葉輪或其它零部件需要更換時，必須更換整個轉子而不能單獨更換葉輪或其它零部件。

7、油冷卻器，一般一年進行一次清洗。如果冷卻水不干凈，清洗次數(shù)還要增加。 

8、油過濾器，如發(fā)現(xiàn)過濾器阻力明顯增加，就應進行清洗或更換濾芯。 

9、增壓機后冷卻器，一般一年清洗一次，如工作時發(fā)生竄漏，阻力突然增大，換熱效果變差，則應立即檢查原因并加以修整。

來源：化工設備圈

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