透平膨脹機(jī)故障的原因及處理和預(yù)防

轉(zhuǎn)速表指示失準(zhǔn)，一般有兩種原因:一是因膨脹機(jī)本身故障造成轉(zhuǎn)速表指示異常，這種情況往往伴隨著膨脹機(jī)有嚴(yán)重的異常聲音;二是磁電傳感器故障所致。

磁電傳感器安裝在制動(dòng)風(fēng)機(jī)的端蓋中間，由兩塊繞有線圈的永久磁鐵組成，利用磁電感應(yīng)原理，如果線圈對(duì)地短路或內(nèi)部受潮絕緣被破壞，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電流出現(xiàn)變化，造成測(cè)量轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)。可用兆歐表測(cè)量線圈接線對(duì)地電阻及絕緣程度，以作出準(zhǔn)確的診斷。

膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速表在0~40℃環(huán)境溫度下能正常工作，溫度過(guò)低或過(guò)高均對(duì)轉(zhuǎn)速表測(cè)量不利。在分餾塔加溫時(shí)沒(méi)有取下膨脹機(jī)，即使在風(fēng)機(jī)排氣放空閥關(guān)閉的情況下，由于冷吹階段空氣的溫度遠(yuǎn)低于0℃，加溫后期的空氣溫度又高于40℃，這兩種溫差較大的氣體長(zhǎng)時(shí)間充滿風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，磁電傳感器線圈受影響最大，多次進(jìn)行加溫，就會(huì)產(chǎn)生線圈受潮不絕緣、對(duì)地短路的故障，在這種情況下轉(zhuǎn)速表指示會(huì)遲鈍且低于實(shí)際轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)速表本身發(fā)生故障的情況十分少見(jiàn)。在轉(zhuǎn)速表指示失準(zhǔn)的情況下，可先判斷是否因機(jī)械故障所致，應(yīng)拆下膨脹機(jī)進(jìn)行檢查。如機(jī)械系統(tǒng)無(wú)異常，可憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，轉(zhuǎn)速顯示偏低，不必?fù)?dān)心膨脹機(jī)因轉(zhuǎn)速超高而自動(dòng)停車(chē)，造成分餾塔上塔壓力上升進(jìn)而威脅分餾塔的安全?？稍诒ＷC膨脹機(jī)前后壓力、溫度處于正常范圍內(nèi)維持運(yùn)轉(zhuǎn)。

風(fēng)機(jī)輪葉片與風(fēng)機(jī)端蓋的嚴(yán)重摩擦，是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)輪損壞的直接原因。這種故障只有在風(fēng)機(jī)輪螺母明顯松動(dòng)的情況下才會(huì)發(fā)生。螺母一般都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)不會(huì)自動(dòng)松脫。但是，在沖擊、振動(dòng)和變載荷的作用下，或在測(cè)試變化較大的環(huán)境下工作時(shí)，螺紋間的摩擦力可能在某一瞬時(shí)消失或減小，這種現(xiàn)象的多次重復(fù)，就會(huì)使螺紋聯(lián)接逐漸松動(dòng)。為防止螺紋聯(lián)接松動(dòng)造成膨脹機(jī)工作不正常或發(fā)生嚴(yán)重事故，風(fēng)機(jī)輪與轉(zhuǎn)子間的固定采用螺母和止動(dòng)墊片結(jié)合的機(jī)械防松裝置，膨脹葉輪的螺母與轉(zhuǎn)子采用長(zhǎng)細(xì)牙螺紋聯(lián)接，以滿足其長(zhǎng)期運(yùn)行的技術(shù)要求。

風(fēng)機(jī)輪壓緊螺母與轉(zhuǎn)子采用粗牙螺紋聯(lián)接，其 自鎖性較差。加溫時(shí)膨脹機(jī)未取下，其螺母受溫差變化的影響，會(huì)熱脹冷縮。雖有止動(dòng)墊片制約，由于加溫多次，其松動(dòng)仍不可避免。當(dāng)風(fēng)機(jī)輪與端蓋的間隙完全消失就會(huì)發(fā)生摩擦，其結(jié)果是膨脹機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常，風(fēng)機(jī)端蓋發(fā)燙，漆色改變，風(fēng)機(jī)輪葉片磨損嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子失去動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子與軸承之間的摩擦同樣會(huì)產(chǎn)生。膨脹機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重機(jī)械事故，就直接導(dǎo)致整套空分設(shè)備的停運(yùn)。

膨脹機(jī)拆檢，確認(rèn)風(fēng)機(jī)輪、工作輪報(bào)廢。兩個(gè)軸承鑲套內(nèi)襯因出現(xiàn)裂紋、松動(dòng)的嚴(yán)重缺陷，且間隙0.06mm，可靠性降低而不能使用。自購(gòu)回備件進(jìn)行組裝，在無(wú)負(fù)荷試車(chē)時(shí)，當(dāng)軸承氣壓力升至0.2MPa時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)子懸浮試驗(yàn)，測(cè)量轉(zhuǎn)子與外殼體的電阻值無(wú)窮大，懸浮性能良好，但無(wú)法進(jìn)行啟動(dòng)。詳細(xì)情況是:在做好膨脹機(jī)啟動(dòng)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，當(dāng)上塔壓力達(dá)0.4MPa時(shí)，開(kāi)啟通-2閥的，瞬間，膨脹機(jī)內(nèi)出現(xiàn)"啪"的一聲撞擊，發(fā)生卡機(jī)事故，緊急停車(chē)。拆檢發(fā)現(xiàn):風(fēng)機(jī)側(cè)軸承限位板4個(gè)固定螺釘全部斷裂，軸承鑲套內(nèi)襯與轉(zhuǎn)子有嚴(yán)重摩擦痕跡。反復(fù)裝配數(shù)次，懸浮轉(zhuǎn)動(dòng)均正常，但撞擊、卡機(jī)現(xiàn)象無(wú)法消除，試車(chē)被迫中斷。通過(guò)對(duì)故障認(rèn)真的分析，確認(rèn)是更換風(fēng)機(jī)輪、工作輪后，轉(zhuǎn)子整體動(dòng)平衡重心偏移量過(guò)大所造成。在這種情況下，不可草率地判斷為軸承與轉(zhuǎn)子之間的間隙過(guò)小所致，擴(kuò)大其間隙，只會(huì)造成軸承的報(bào)廢。

在沒(méi)有高精度的動(dòng)平衡條件下，軸承和限位板的固定螺絲的破壞程度也愈嚴(yán)重，還有可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向變形，在這種情況下，上塔0.4MPa壓力的氣體能量高速作用于工作輪，必然使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生向風(fēng)機(jī)一側(cè)位移，這種位移產(chǎn)生的突發(fā)撞擊力，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)側(cè)固定螺絲徑向斷裂。送到廠家進(jìn)行處理，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡經(jīng)廠家校驗(yàn)合格后，裝機(jī)試車(chē)一次成功，啟動(dòng)液化非常順利。

膨脹機(jī)每次就位時(shí)，一定要注意本體的軸向水平度和橫向水平度應(yīng)符合長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，嚴(yán)格對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行懸浮試驗(yàn)。懸浮試驗(yàn)合格后，再進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)，啟動(dòng)后應(yīng)逐漸提高轉(zhuǎn)速至正常轉(zhuǎn)速。確認(rèn)達(dá)到要求后才可投入使用，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。

分餾塔的操作和調(diào)整均可引起膨脹機(jī)技術(shù)參數(shù) 的改變，兩者之間的關(guān)系十分緊密。為了防止機(jī)械事故的發(fā)生，在啟動(dòng)前除按照技術(shù)說(shuō)明書(shū)的要求外，還應(yīng)注意做好以下準(zhǔn)備工作:

(1)在壓力達(dá)1MPa時(shí)，軸承氣壓力應(yīng)調(diào)整在0.5MPa，以保證熱交換器壓力在1.4MPa時(shí)，軸承氣壓力達(dá)到0.6MPa。

(2)防止在啟動(dòng)膨脹機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速超高，全關(guān)膨脹機(jī)后污氮放空閥，節(jié)-3閥開(kāi)3/12轉(zhuǎn)。

(3)軸承氣壓力表綠針調(diào)至0.3MPa，紅針調(diào)至0.5MPa，確保啟動(dòng)、停車(chē)控制電路正常工作。

膨脹機(jī)在出現(xiàn)緊急情況時(shí)，操作人員必須正確果斷地進(jìn)行處置，否則就會(huì)釀成責(zé)任事故。當(dāng)膨脹機(jī)因超速自動(dòng)停車(chē)時(shí)，膨脹機(jī)進(jìn)口閥通-2會(huì)立即關(guān)閉，應(yīng)迅速開(kāi)大污氮旁通節(jié)流閥節(jié)-3，再按啟動(dòng)按紐，可重新啟動(dòng);在活動(dòng)節(jié)流閥刮霜和切換純化器時(shí)切斷加熱器氣源時(shí)，應(yīng)觀察轉(zhuǎn)速指示表，防止超速;當(dāng)因軸承氣壓力過(guò)低自動(dòng)停車(chē)時(shí)，應(yīng)稍開(kāi)節(jié)-3，關(guān)小液空調(diào)節(jié)閥節(jié)-2，當(dāng)壓力達(dá)到要求后再重新啟動(dòng);當(dāng)緊急停電時(shí)，應(yīng)迅速關(guān)閉節(jié)-2、通-2、節(jié)-3，在完成這些動(dòng)作后，再開(kāi)分餾塔高壓放空閥。不論是正常停車(chē)還是緊急情況下的特殊停車(chē)，切記不要首先開(kāi)大高壓空氣放空閥，以維持軸承氣壓力，為有步驟的停車(chē)爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。在操作和檢修的整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)將預(yù)防膨脹機(jī)卡機(jī)和工作輪、風(fēng)機(jī)輪摩擦的機(jī)械事故作為設(shè)備管理的主要目標(biāo)進(jìn)行考核。

對(duì)膨脹機(jī)相關(guān)管路進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，可使操作更加簡(jiǎn)單實(shí)用。原風(fēng)機(jī)蝸殼設(shè)計(jì)用水冷卻，會(huì)產(chǎn)生水垢，形成堵塞，冷卻效果變差，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)水分滲漏至風(fēng)機(jī)內(nèi)部。可取消冷卻水冷卻，將放空的軸承氣引入蝸殼內(nèi)進(jìn)行冷卻，效果甚佳。風(fēng)機(jī)制動(dòng)氣全部直接放空，拆除風(fēng)機(jī)排氣進(jìn)加熱器管路，可有效地減少和防止切換純化器時(shí)的誤操作。

對(duì)膨脹機(jī)工作輪和風(fēng)機(jī)輪防松螺母的檢查應(yīng)半年進(jìn)行一次。在分餾塔進(jìn)行加溫時(shí)是檢查的最佳時(shí)機(jī)。在膨脹機(jī)正常使用的過(guò)程中，防松螺母的檢查對(duì)事故的預(yù)防極其重要，而這種檢查又非常簡(jiǎn)單，機(jī)身不用解體，只需用兩把扳手反方向作用于工作輪螺母和風(fēng)機(jī)輪螺母，將其扳緊即可。

在取下膨脹機(jī)時(shí)，由于蝸殼內(nèi)溫度很低，導(dǎo)流器有可能取不出來(lái)，為了防止加溫時(shí)開(kāi)啟通-2，塔內(nèi)溫度上升，其加溫空氣壓力將導(dǎo)流器吹出砸向地面而損壞葉片，可自制盲板與中間體法蘭相連(盲板見(jiàn)圖1)，可保證I、Ⅱ熱交換器膨脹后污氮隔層的加溫和導(dǎo)流器完好的需要。

運(yùn)行與檢查

膨脹機(jī)正常運(yùn)行必須同時(shí)具備四個(gè)要素:

(1)有高度清潔、壓力平穩(wěn)、連續(xù)供應(yīng)的軸承氣。

(2)各部位間隙在規(guī)定的技術(shù)要求范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子與其它部件不能出現(xiàn)任何摩擦。

(3)高質(zhì)量的動(dòng)平衡精度。

(4)工作輪、風(fēng)機(jī)輪防松螺母必須緊固。