膨脹機軸承損壞事故分析與對策

孫連杰

作者通聯：淄博齊魯比歐西氣體有限責任公司 山東淄博市臨淄區辛化路8號 255410

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1.故障

KDON-45000/30000 型空分裝置所用膨脹機型號ETB210MS。某日分兩次啟動，均因VISA64228 膨脹側軸振動高連鎖停車，分別為48.79μm和48.45μm，振動連鎖跳車值48μm。拆檢后發現膨脹側徑向軸承磨損嚴重，推力軸承磨損稍輕。

膨脹側密封氣的差壓調節閥是軸承損壞的主要原因。軸承的損壞是由于軸承與軸的間隙在低溫狀態下過小造成的。由于對于軸承的溫度監測只有瓦塊的溫度監測而沒有軸承座溫度的監測，即使是在軸承瓦塊的溫度達到允許開機溫度時，軸承座的溫度低而造成間隙過小。

在實際運行中，經過監測發現間隙壓力比密封氣壓力大20kPa，而設計運行條件應為密封氣壓力比間隙壓力大50～90kPa。在用密封氣調節閥輸出壓力0.05～1MPa，而實際膨脹機的間隙壓力為1.55MPa（設計值為1.66MPa），不能有效地密封住來自冷端的冷量。由于密封氣壓力與間隙壓力出現負壓差，冷量傳遞至軸承座上，使整個軸承收緊、軸承間隙變小，最終導致軸承損壞。

在膨脹機開停車時，轉子振動大造成迷宮密封間隙增大，膨脹端的冷量泄漏增大，造成膨脹機的密封氣壓力小于間隙壓力，膨脹端的冷量泄漏，引起泄漏氣管道結霜，如果溫度＜-29℃，會引起碳鋼管道的低溫脆斷；如果冷量傳遞給潤滑油，引起潤滑油性能下降，流動性差和油膜形成不好，造成潤滑失效，最終引起膨脹機膨脹端的軸承損壞。

膨脹機的噴嘴處產生液體引起軸承損壞由于迷宮密封間隙大和密封氣壓力低的原因，低溫氣體泄漏至軸承處，造成潤滑油粘度持續下降，當下降到極限值時，從量變到質變，使軸承溫度瞬間達到206℃，軸承燒壞。

2.對策

增加軸承座溫度測點對其溫度進行監測，可以杜絕軸承座溫度低使軸承間隙減小的缺陷。在正常運行過程中，膨脹機一旦事故跳車，迅速關閉膨脹機增壓端和膨脹端出入口閥，控制室及時調整高壓板式換熱器負荷，控制膨脹機入口溫度＞-120℃，打開膨脹機增壓后冷卻器導淋，檢查是否有水排出，同時準備加熱膨脹機。

在ITCC 上增加膨脹機入口壓力波動高報警設置，如果出現超過0.25MPa/min的情況，立即降低膨脹機負荷，及時調整工況，避免在喘振區滯留。

為進一步增加控制膨脹機膨脹側入口溫度的有效性，增加入口溫度低報警（-120℃）和低連鎖（-130℃）設置，如果出現入口溫度低且操作人員調整未果的情況，能夠及時強制膨脹機跳車，防止膨脹機燒瓦。鑒于已經監測到軸承溫度高，但還是導致了膨脹機燒瓦事故的，應將膨脹側的軸承溫度高跳車值由110℃改為90℃。

膨脹機冷啟動時，泄漏氣排放溫度必須＞0℃，如＜0℃，則進行加溫處理。嚴格檢查膨脹端溫度，保證軸承箱溫度（不僅僅是油溫）＞20℃。

膨脹機導氣時嚴格按照操作法操作，緩慢開進口閥，升壓速率＜0.2MPa/min，均壓后方能完全打開進口閥，避免出現膨脹機倒轉現象。

將間隙壓力PI64225，密封氣壓力PI64226，間隙和密封氣壓差PDCV64227的監控點由現場引至ITCC。膨脹機冷啟動時，檢查膨脹側密封氣壓力要大于間隙壓力，如不滿足要求，及時調整減壓調節閥。通過調整差壓調節閥（設計值50～90kPa），可解決間隙壓力和密封氣壓力反差的問題。