膨脹機的故障診斷及排除

郭銳(陜西煤化能源有限公司 陜西省 咸陽市 713600)

一、膨脹機失控超速

1.故障表現(xiàn)

當制動風機的出口調節(jié)閥全開時，膨脹機就能達到額定轉速，或者超過額定轉速，而制動風機無法進行轉速控制。

2.故障原因

可能因為轉速檢測系統(tǒng)損壞導致。風機制動膨脹劑的氣流入口濾器以及消聲器風面摩擦力偏大，或者設計原因，氣流進、出口管道既有通徑偏小引起。

3.定位技巧

發(fā)生該類問題時，檢查人員可檢查風機制動膨脹機的出口壓力表，根據(jù)其顯示數(shù)字展開對比判別：如果存在數(shù)值較低或者直接是0，同時機器轉速超速，則故障發(fā)生位置一般為風機的進口管道或者在機器的進口過濾器位置。如果出口壓力表指示顯示數(shù)字相對偏高，則故障發(fā)生位置多為出口管道或者風機出口的消聲器。

4.故障排除

該類問題的解決措施：如果經(jīng)判定為風機過濾器或消聲器的阻力偏大所導致，則采取簡單措施消減阻力即可排除故障。如果經(jīng)判定為管道口徑偏小所導致，則擴大其口徑進而增大通過能力即可消減問題。

二、轉速表指示失實

1.故障表現(xiàn)

該類問題的表現(xiàn)為：當膨脹機開機后，其轉速表顯示的實際數(shù)字與機器真是轉速不能同步，并且兩者之間差別過于明顯時，較有可能是因為機器的轉速檢測裝置發(fā)生了問題。

2.故障判定

對比問題機器和同樣轉速的正常運行機器的徑向軸承和止推軸承溫度、噴嘴后壓力、機器運轉聲音，如果問題機器的溫度相對較高，壓力相對過大，運轉聲音相對偏高，則一般可考慮為機器轉速表出現(xiàn)問題，其實際顯示數(shù)值相應低于機器真實轉速。如果經(jīng)與正常運轉機器的以上的四個指標比較，結果為較低、偏小、偏低，可考慮為機器轉速表出現(xiàn)問題，其實際顯示數(shù)值相應高于機器真實轉速。

3.故障檢查

當出現(xiàn)這類問題時，相關檢查人員可往考察轉速表顯示數(shù)字與機器真實轉速，如果對比結果存在較大差異，一般須檢查并校驗轉速表與轉速檢測系統(tǒng)。

4.故障案例

1996年，遵化鋼廠新購進1000m3／h膨脹機在開機試車作業(yè)時，轉速表數(shù)字顯示已經(jīng)達到2000r／min，然而，當時機器的功率開度實際上還很小。檢修人員與正在運轉著的1號膨脹機進行比較：兩臺膨脹機轉速指示相同；l號軸承溫度比2號溫度高十幾度，噴嘴后壓力比2號高 0.03～0.04MPa，制動風機聲音比2號高。后檢查測速頭，發(fā)現(xiàn)其與轉速表不配套，調換后指示正常[2]。

三、膨脹機的共振、共鳴現(xiàn)象

1.故障表現(xiàn)

發(fā)生此類問題時，機器會發(fā)出明顯偏大的響聲，且響聲較為異常，而調整機器的轉速時，此類不正常響聲可能隨之消失。

2.故障定位

該類問題屬于機器的的共振或者說共鳴現(xiàn)象問題，多數(shù)存在于制動風機膨脹機的入風口過濾器安裝在機器冷箱上的情況下。

3.排除技巧

機器會發(fā)出明顯偏大的響聲，且響聲較為異常，優(yōu)先考慮檢查入風口過濾器和機器冷箱的安裝結構。 機器共振、共鳴一般情況下為物理現(xiàn)象，要從根源上徹底解決該類問題，就要設計人員應盡量分離機器冷箱器和機器風入口過濾器。既有運行設備發(fā)生此類問題時，可以采取輔助措施，加固管道支架，消減和改變機器冷箱器和機器風入口過濾器固有頻率。

4.故障案例

1996年，遵化鋼廠新購進膨脹機在開機試車作業(yè)時出現(xiàn)該類問題：膨脹機的轉速升到27000r／min時出現(xiàn)異響。經(jīng)多次檢查，未發(fā)現(xiàn)機器異常，后判定為共振 、共鳴現(xiàn)象，后把機器轉速調至35000r／min，使其與冷箱體的固有頻率相差較遠，共振現(xiàn)象消失。

四、機器突發(fā)轉速升高、報警和停車故障

1.故障判定

該類問題表現(xiàn)與轉速表問題引發(fā)的超速報警、停車現(xiàn)象存在差異點，它屬于機器真實的突然轉速超速。在這種問題發(fā)生時，運作中機器會突然發(fā)出明顯的聲音變化，聲音瞬間變大；而在轉速表失實情況下，機器運轉聲音無突出轉變。

2.故障原因

在機器發(fā)生以上現(xiàn)象時，多數(shù)是因為兩臺機器共同使用一個排出管和一個調節(jié)閥，聲音就發(fā)生在共用的管道內。在不少情況下，由于廠內2臺機器在制造、安裝等方面存在不同，進而導致機器的轉速也存在差異。兩臺機器的制動風機出口存在壓力不統(tǒng)一情況時，就有較大概率產(chǎn)生風機出口止回閥中的一只瞬間關閉問題。

3.故障排除

要從根源上徹底解決該類問題，就要設計人員在開展設計工序時，各自設置兩臺機器分用的兩個出口調節(jié)閥，也就是把制動風機出口管一分為二。

五、膨脹機帶液故障

1.故障原因

主要因為機器進出口溫度原因，當機器進口溫度＜-155～-60℃時，易發(fā)生帶液；＞-155℃時，一般不會帶液。當機器出口溫度＜-188～-190℃時易發(fā)生帶液；＞-188℃時，一般不會帶液[3]。

2.故障判定

帶液問題多產(chǎn)生在機器開啟階段。多數(shù)由于量分配不合理，使板式冷端過冷，機器進口溫度控制過低導致。

3.故障處理

發(fā)現(xiàn)機器帶液后，須迅速調低機器轉速，或直接停止運行，開啟開蝸殼吹除閥和出口吹除閥，排掉液體，同時設法提高膨脹機進口溫度。

4.預防預防

設備啟動時，除了考慮迅速通過水分凍結區(qū)、二氧化碳凍結區(qū)和板式自清除等方面外，還需考慮冷量分配問題[3]。

結語

本文分析的膨脹機常見故障表現(xiàn)、原因和處理措施，是筆者總結多年工作實踐得出的，部分故障的原因分析和處理還很粗淺，只能拋磚引玉，有待于今后工作中進一步探討，不足之處請予斧正。

[1]蔡春郎,周舉仁.透平膨脹機六種常見故障的處理[J].深冷技術,1998（1）：34-36.

[2]楊軍.透平膨脹機幾種常見故障的分析與處理[J].遼寧化工,2005（10）：452-454.

[3]朱景富.氣體軸承透平膨脹機卡機故障分析[J].深冷技術,1995（2）：153-154.