膨脹機(jī)的運(yùn)行原理及保養(yǎng)

作者：段孝忠

一、膨脹機(jī)工作過程及結(jié)構(gòu)

工作介質(zhì)由進(jìn)口管進(jìn)入蝸殼，經(jīng)可調(diào)噴咀再進(jìn)入工作輪作功，然后經(jīng)擴(kuò)壓室、排氣管排出。 　　

膨脹機(jī)氣量調(diào)節(jié)是依靠安裝在冷箱頂上的氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動噴咀葉片轉(zhuǎn)動，從而改變其通道截面積來實(shí)現(xiàn)的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(guān)小。 　　

1、蝸殼：為不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，固定在機(jī)身上，通過機(jī)身與底座相連，蝸殼內(nèi)容納有噴咀和膨脹機(jī)葉輪。 　　

2、轉(zhuǎn)子：二端分別裝有膨脹機(jī)葉輪和增壓機(jī)葉輪（二者均為閉式），為一剛性轉(zhuǎn)子，套裝在機(jī)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(jìn)油管供給清潔而充足的潤滑油，使轉(zhuǎn)子能長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，采用鉑電阻溫度計(jì)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(nèi)，在靠近膨脹機(jī)的密封套內(nèi)充入常溫密封氣（干燥空氣或氮?dú)猓┮宰柚沽鹘?jīng)膨脹機(jī)的低溫氣體外泄，而跑“冷”，為控制噴咀出口的氣體與膨脹機(jī)端密封氣之間的壓力差維持在0.05MPa左右，特設(shè)置一精密減壓閥，增壓機(jī)端的密封套內(nèi)充入～0.5MPa壓力的密封氣（干燥空氣）。

二、離心增壓機(jī)

增壓機(jī)由進(jìn)氣室、葉輪、無葉擴(kuò)壓器、蝸殼組成，其葉輪與膨脹機(jī)葉輪置于同一軸上，二者轉(zhuǎn)速相同，由膨脹機(jī)葉輪發(fā)出的機(jī)械功驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)入葉輪后，被加速、增壓，進(jìn)入無葉擴(kuò)壓器之后，又進(jìn)一步減速增壓，最后匯集于蝸殼排出機(jī)外，經(jīng)冷卻降溫后進(jìn)入板式換熱器，再進(jìn)入膨脹機(jī)。

該供油系統(tǒng)由單獨(dú)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(jìn)入油泵升壓后進(jìn)入油冷卻器和切換式油過濾器，再分別進(jìn)入各軸承，最后由機(jī)身內(nèi)腔匯入回油管回到油箱，另外設(shè)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(zhuǎn)后，機(jī)組聯(lián)鎖停車時(shí)能繼續(xù)供油一段時(shí)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(zhì)，在開始運(yùn)轉(zhuǎn)300小時(shí)后要進(jìn)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(jīng)過檢查確認(rèn)油的特性良好的前提下，才可延長換油時(shí)間。

三、緊急切斷閥

在膨脹機(jī)進(jìn)口處設(shè)置了一個(gè)緊急切斷閥，當(dāng)機(jī)組處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)各危險(xiǎn)點(diǎn)發(fā)出的聯(lián)鎖信號，此閥能在很短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，從而切斷氣源，使其快速停車，起到安全保護(hù)作用。 　　

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

為了將增壓機(jī)出口高溫氣體冷卻以達(dá)到空分流程的要求，設(shè)置了其冷卻器，用冷卻水進(jìn)行冷卻，調(diào)節(jié)進(jìn)水量可以達(dá)到調(diào)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(shù)參數(shù)和流程需要來進(jìn)行。 　　

四、增壓機(jī)回流閥 　　

設(shè)置該閥有以下三個(gè)用途： 　　

1、壓力調(diào)節(jié)：根據(jù)空分流程的要求，一般希望增壓機(jī)出口壓力保持恒定，閥的開大或關(guān)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(dá)到壓力恒定的目的。 　　

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

3、開大回流閥：可增加增壓機(jī)的負(fù)荷使膨脹機(jī)減速。

五、維護(hù)說明

1、噴咀：只要供應(yīng)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(chǎn)生的液滴時(shí)，就會產(chǎn)生噴咀葉片的磨蝕，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)凹坑，這樣就會使效率明顯下降，這時(shí)就應(yīng)更換噴咀。在裝置啟動期間，最容易產(chǎn)生磨蝕。因此裝置操作時(shí)要特別注意。

2、膨脹機(jī)葉輪：與噴咀葉片相同的原因，也可能造成對葉片進(jìn)口邊磨蝕，如果磨蝕嚴(yán)重甚至出現(xiàn)凹坑時(shí)應(yīng)更換工作輪。

3、膨脹機(jī)與增壓機(jī)葉輪密封蓋易遭輕微磨損。如磨損嚴(yán)重，就必須更換。 

4、軸密封套：軸密封套在運(yùn)行時(shí)孔也會產(chǎn)生輕微磨損。如磨損嚴(yán)重，就應(yīng)調(diào)換軸密封，因?yàn)檫^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(dāng)增大到0.1就應(yīng)予以調(diào)換。 

5、軸承：軸承型面是精心設(shè)計(jì)并通過機(jī)械加工而保證的。因此其內(nèi)孔和止推面都不允許進(jìn)行任意修正，如果發(fā)現(xiàn)由于暫時(shí)超負(fù)荷或潤滑不良而引起軸承損傷，就應(yīng)更換軸承。

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

7、油冷卻器，一般一年進(jìn)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(yīng)進(jìn)行清洗或更換濾芯。 

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

來源：化工設(shè)備圈

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