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(diào)節(jié)閥全開時，膨脹機就能達到額定轉(zhuǎn)速，或者超過額定轉(zhuǎn)速，而制動風機無法進行轉(zhuǎn)速控制。

2.故障原因

可能因為轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)損壞導(dǎo)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(shè)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(zhuǎn)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(dǎo)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(dǎo)致，則擴大其口徑進而增大通過能力即可消減問題。

二、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速表顯示的實際數(shù)字與機器真是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)聲音，如果問題機器的溫度相對較高，壓力相對過大，運轉(zhuǎn)聲音相對偏高，則一般可考慮為機器轉(zhuǎn)速表出現(xiàn)問題，其實際顯示數(shù)值相應(yīng)低于機器真實轉(zhuǎn)速。如果經(jīng)與正常運轉(zhuǎn)機器的以上的四個指標比較，結(jié)果為較低、偏小、偏低，可考慮為機器轉(zhuǎn)速表出現(xiàn)問題，其實際顯示數(shù)值相應(yīng)高于機器真實轉(zhuǎn)速。

3.故障檢查

當出現(xiàn)這類問題時，相關(guān)檢查人員可往考察轉(zhuǎn)速表顯示數(shù)字與機器真實轉(zhuǎn)速，如果對比結(jié)果存在較大差異，一般須檢查并校驗轉(zhuǎn)速表與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)著的1號膨脹機進行比較：兩臺膨脹機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速表不配套，調(diào)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(diào)整機器的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。 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(shè)計人員應(yīng)盡量分離機器冷箱器和機器風入口過濾器。既有運行設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速調(diào)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(zhuǎn)速升高、報警和停車故障

1.故障判定

該類問題表現(xiàn)與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速表失實情況下，機器運轉(zhuǎn)聲音無突出轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)閥，聲音就發(fā)生在共用的管道內(nèi)。在不少情況下，由于廠內(nèi)2臺機器在制造、安裝等方面存在不同，進而導(dǎo)致機器的轉(zhuǎn)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(guān)閉問題。

3.故障排除

要從根源上徹底解決該類問題，就要設(shè)計人員在開展設(shè)計工序時，各自設(shè)置兩臺機器分用的兩個出口調(diào)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(dǎo)致。

3.故障處理

發(fā)現(xiàn)機器帶液后，須迅速調(diào)低機器轉(zhuǎn)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(shè)法提高膨脹機進口溫度。

4.預(yù)防預(yù)防

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

結(jié)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(jié)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(shù),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(shù),1995（2）：153-154.