膨脹機操作規(guī)程

1、PLPK-34.67/2.77 ×0.3 型透平膨脹機操作規(guī)程上海加力氣體有限責任公司二一二年十一月.1222323.123.233.33434.134.244.354.46565.16676.176.276.376.486.586.68.1 概述PLPK-34.67/2.77×0.3 型透平膨脹機組系氣體分離設備配套單機之一，該機在整套裝置中利用富氧空氣在膨脹機內絕熱膨脹，直接產生氣體分離設備中所需的冷量獲得低溫，同時補償氣體分離設備中的各種冷量損失。膨脹機絕熱效率和增壓效率的高低直接影響氣體分離設備能否正常運行及各項技術經濟指標。該機還具有結構簡單、 絕熱效率高節(jié)約能源

2、、 體積小重量輕操作維護方便等優(yōu)點。2 主要技術規(guī)范本透平膨脹機組配套機器數量為2 臺，主要技術參數如下：膨脹機：膨 脹 量2080Nm3/h（0， 101325Pa）膨脹前壓力0.277MPa膨脹前溫度128.15K膨脹后壓力0.030MPa工作介質富氧空氣轉速32900r/min絕熱效率80%增壓機：增 壓 量2050Nm3/h（0， 101325Pa）增壓前壓力0.618MPa增壓前溫度288.15K增壓后壓力0.75MPa工作介質氮 氣轉速32900r/min增壓機效率68%3 結構簡介3.1 透平膨脹機本機型式為臥式單級徑軸流向心反擊式， 帶增壓機。兩臺增壓透平膨脹機均采用相同的零部

3、件。透平膨脹機蝸殼為單進氣切向流動型式，采用鑄銅材料，蝸殼在低溫下工作并置于保冷箱內。.膨脹輪和增壓輪分別安裝于軸的兩端，軸是由兩氣體軸承支承。 氣體軸承則由機身支承，并采用整體軸向裝配結構。在膨脹輪后主軸段設有軸封裝置，其中充入常溫干燥氣體，以減少膨脹冷空氣泄漏。在增壓輪后主軸段設有軸封裝置，其中充入常溫干燥氮氣，以減少增壓氮氣泄漏以保證氮氣純度和平衡轉子軸向力。在機身中部左右裝有轉速電氣遙測裝置，可在儀表盤上顯示運轉情況。3.2 氣體軸承供氣系統(tǒng)氣體軸承設有專門的供氣系統(tǒng)。在啟動時，由分子篩純化器后， 引出一路純凈空氣，經過粗過濾器，精過濾器再次凈化，送至氣體軸承供氣管道。在正常運行情況下

4、，從氮氣管路中引出一路純凈氮氣，送至氣體軸承供氣管道。氣體軸承耗氣約為 25m3/h(在供氣壓力為 0.6MPa 表壓情況下 )。3.3 安全裝置透平膨脹機是高速旋轉裝置，為保護機器，配置有自動安全系統(tǒng)。3.3.1 在下列情況下發(fā)出報警信號，立即采取措施調整：a 氣體軸承氣壓力下降低于0.45MPa；b 轉速超過 36190r/min。3.3.2 在下列情況下，停車：a 氣體軸承氣壓力下降低于0.4MPa，而且無法調整；b 轉速超過 37835r/min，而且無法調整；c 電源發(fā)生故障。3.3.3 超速控制通過增壓機旁通閥，控制增壓機負荷，以調節(jié)機器轉速。當增壓機旁通閥調節(jié)無效時，可采用膨脹端

5、機前進口閥調節(jié)。4 操作氣體分離裝置起動時，為使其迅速冷卻，兩臺透平膨脹機順序起動運轉，每臺基本各自構成一獨立系統(tǒng)，操作也相同。4.1 起動前的準備4.1.1 對膨脹機各進出口管路須進行徹底吹除后，安裝本機。4.1.2 對氣體軸承供氣管路和密封氣管路須進行徹底吹除，然后安裝精過濾器鎳片，對于已長期使用而被污染的濾芯需嚴格進行清洗后方能再次使用。吹除結束.后接通軸承供氣系統(tǒng)及密封氣系統(tǒng)，同時接通儀表轉速表供電系統(tǒng)，使之處于完好狀態(tài)，機身排氣孔應去封。4.2 起動4.2.1 步驟4.2.1.1 調節(jié)氣體軸承供氣壓力，保持膨脹端氣體軸承供氣壓力>0.55MPa，增壓端氣體軸承供氣壓力 >

6、0.55MPa，對于初次開車，為確定軸承供氣后轉子是否起浮，可在機身排氣孔處觀察。4.2.1.2 增壓端出口閥全開，旁通閥全開。4.2.1.3 確認膨脹機進口截止閥處于關閉狀態(tài)，全開膨脹端出口截止閥。4.2.1.4 打開增壓端進口調節(jié)閥，再緩慢打開膨脹端進口閥，注意膨脹機轉速不許超過 36190r/min。4.2.1.5 然后不斷調整增壓端的進口閥、膨脹端的進口閥的開度。當增壓端進口壓力表讀數下降時，要加大增壓端進口閥和旁通閥的開度；當膨脹端進口壓力表讀數上升過快時，則關小膨脹端進口閥的開度。4.2.1.6 調節(jié)增壓端密封氣壓力為0.6MPa，調節(jié)膨脹端密封氣壓力為0.1MPa。4.2.1.7

7、 按同樣步驟起動另一臺透平膨脹機。4.2.1.8 當膨脹端進口溫度低于 -50時，在保證轉速不超過36190 r/min 的情況下，緩慢關閉增壓端旁通閥，以達到增壓效果。4.2.2 注意事項4.2.2.1 由于起動階段，偏離設計工況運行，運轉參數變化較大，故調節(jié)頻繁，起動時因整個裝置處于熱狀態(tài)，膨脹端進口溫度高于正常值，而膨脹端出口壓力低于正常值，因透平膨脹機絕熱效率高于活塞式膨脹機絕熱效率，故起動過程降溫極快，膨脹端進口溫度急速下降，此時應及時調整膨脹端進口閥門，防止膨脹機超速。4.2.2.2 在起動階段初期，因膨脹端進口溫度偏高，膨脹機進氣量達不到滿負荷運行，此時空壓機末級可部分放空。隨著

8、膨脹端進口溫度的不斷下降，放空閥逐漸關小，調節(jié)至要求。4.2.2.3 在起動階段后期，當進氣溫度繼續(xù)下降，而進氣壓力已不能再持續(xù)在設計值時，可使一臺膨脹機減量操作，從而保證另一臺膨脹機維持額定轉速工作，直.至停止一臺膨脹機運行。4.3 運轉4.3.1 正常操作條件膨脹端氣體軸承供氣壓力>0.55MPa增壓端氣體軸承供氣壓力>0.55MPa增壓端密封氣體壓力0.6MPa膨脹端密封氣體壓力0.1MPa膨脹端進口壓力0.277MPa膨脹端出口壓力0.030MPa膨脹端進口溫度128.15K轉速32900r/min增壓端進口壓力0.618MPa增壓端出口壓力0.75MPa增壓端進口溫度28

9、8.15K4.3.2 透平膨脹機的平行作業(yè)和切換由于透平膨脹機進氣管道公用，故從兩臺同時運轉轉入一臺單獨運轉時，應密切注視另一臺以防超速，操作過程需緩慢進行。當從一臺單獨運轉切換到另一臺單獨運轉時，應先停止一臺運轉，再按起動步驟起動另一臺，操作過程需緩慢進行。當從一臺單獨運轉轉入兩臺同時運轉時，切記要先全開未起動的一臺膨脹機增壓端的旁通閥， 以防其在起動時增壓端氣量不足，而產生喘振現象， 燒壞軸承，然后對正常運轉的一臺膨脹機使其轉速下降，使正常運轉的一臺膨脹機與正在啟動運轉的另一臺膨脹機的轉速差始終不大于1000r/min。對于停車的一臺膨脹機，軸承氣壓力應保持0.100.15MPa（表壓）左

10、右，以防雜質進入。4.3.3 加溫吹除運轉過程中若有冰和干冰附著于噴嘴上則會造成噴嘴堵塞，使透平膨脹機效率降低，需要切換，進行加溫解凍吹除，時間取決于實際操作狀態(tài)。4.3.3.1 有下列情況需進行加溫吹除：a 噴嘴出口壓力降低；.b 轉速下降；c 流量減少；d.進出口壓力波動很大。e.整個裝置停車時間超過3 天，設備未通軸承氣、密封氣保護的情況下。4.3.3.2 方法加溫空氣用干燥的熱空氣， 加溫到吹除口的出氣溫度接近加溫氣進氣溫度時為止。加溫空氣由膨脹機加溫閥膨脹機吹除閥。4.3.3.3 注意事項：a 加溫時透平膨脹機進出口截止閥要關嚴，吹除閥要全開。b 加溫熱氣與正常工作氣流相反，加溫吹除

11、應在軸承供氣狀態(tài)下進行。c 透平膨脹機停車后，為保護設備，必須進行一次加溫吹除。4.3.4 調節(jié)透平膨脹機的調節(jié)主要取決于氣體分離裝置對冷量的需要，一般采用膨脹端進口閥節(jié)流的調節(jié)方法，機前溫度的調節(jié)主要為了避免機后溫度過低，以免產生液滴使設備受損。在冷量比較富裕的情況下，若進口溫度很低，無法將其調高，則應機前節(jié)流使膨脹機低負荷運行，保證出口溫度不致產生液滴。4.4 停車4.4.1 步驟：停車步驟與起動步驟相反進行。4.4.1.1 逐漸打開增壓端旁通閥，同時逐漸關閉膨脹端進口閥，再關膨脹端出口閥和增壓端進口閥、出口閥。4.4.1.2 當轉速表讀數降為零時，關閉密封氣，并將軸承氣壓力降至0.15M

12、Pa（表壓）左右。4.4.2 緊急停車：發(fā)生下列情況須緊急停車：a 出現有極不正?，F象 (轉速壓力溫度流量)b 有異常的振動或噪音。c 氣體軸承卡住。4.4.3 突然停電除立即同時關閉膨脹機進口閥和純化器進口閥外，其他應按氣體分離裝置緊急停車處理。故障排除后，作好各項準備工作，準備下次起動。.5 維護裝配及故障處理5.1 維護除發(fā)生意外事故外，增壓透平膨脹機組可以和氣體分離裝置一起進行連續(xù)運行，一般情況下無需拆檢，如確實要拆檢時，須按規(guī)定要求進行。5.1.1 透平膨脹機檢查要求5.1.1.1 軸承允許在不影響尺寸精度和粗糙度的情況下局部修理，但修整后需嚴格進行清洗去污，并用高壓純凈氣體吹除干凈

13、。5.1.1.2 為了保證轉子動平衡性能，不應隨便更換零件或改變其位置，在修整或更換零件后須經動平衡校正后方可使用，其重心偏移量不大于0.3m，轉子拆裝時應注意原膨脹輪和增壓輪及所屬零部件的刻度線，膨脹輪螺母和增壓輪螺母允許最大刻度線偏移不應超過10°15°，否則需經再次動平衡校驗。5.1.2 膨脹機在工程配管安裝時，建議增壓端進出口總管道越粗越好，增壓端進口須保持 1015 倍管道內徑長度的直管段， 增壓端出口支管與主管成30 度夾角。6 透平膨脹機常見故障分析與排除6.1 透平膨脹機轉速失控該透平膨脹機使用增壓機制動，由于增壓端進氣過濾器上的過濾網被灰塵和臟污所堵塞，進

14、風量減少，膨脹機轉速可能上升而失控，應及時清洗增壓端進風過濾器。6.2 透平膨脹機后溫度過低此時容易產生液滴（指膨脹端出口壓力 0.030MPa，起動時隨排氣壓力下降該溫度也相應下降），將膨脹輪打壞。此時應調節(jié)膨脹機前溫度，調整旁通調節(jié)閥，如進口溫度很低無法調高時，則可關小膨脹端進口閥，或降低膨脹機進口壓力等措施來降低膨脹機的轉速，使膨脹機低負荷運行。6.3 透平膨脹機起動時超速透平膨脹機在起動時超速， 主要由兩個方面原因造成， 一方面打開膨脹機進氣截止閥時過猛，氣量過大，容易引起超速；另一方面也是容易忽視的就是增壓機進出口管路不暢造成超速。因為只有當增壓機進出口暢通時，管路阻力最小，此時所需

15、的壓力低。根據風機性能曲線風壓越低，對應的風量越大，功率消耗也越大。因此增壓機在較低轉速下所需的功率即能與膨脹機的輸出功率相平衡。故.在起動時，一方面要緩慢打開膨脹機進口截止閥；另一方面切記在起動膨脹機之前應將增壓端進、出口閥和膨脹端出口閥全開，保持增壓機進出口管路暢通，以防超速。6.4 膨脹端進口壓力過低膨脹機前整個通路中任何一部分發(fā)生堵塞或阻力過大，均會引起機前壓力降低。機前壓力過低將使膨脹量減少，單位制冷量減少，造成總制冷量減少，因此必須消除。造成機前壓力過低的原因可能是換熱器或膨脹氣體過濾器堵塞（機械塵埃或干冰），應及時加溫吹除， 對過濾器進行清洗， 或對分子篩純化器進行凈化效果的分析

16、。6.5 膨脹端出口壓力過高透平膨脹機后的富氧空氣經過換熱器復熱后去純化器再生用，若機后阻力過大，或換熱器阻力大，均可造成機后壓力過高。此時因膨脹比下降，膨脹制冷量減少，可能導致裝置冷量不平衡，必須及時處理。若因換熱器，過濾器阻力大，造成膨脹機后壓力過高，則必須清洗，吹除，調整到正常值，此時機后壓力應自動下降恢復原數值，否則應從機后管道阻力過大或葉輪與內擴壓器之間間隙過大等方面找原因，進而排除。6.6 透平膨脹機振動過大造成透平膨脹機振動過大的原因很多，主要有下列幾方面：6.6.1 轉子動平衡不良轉子出廠前是作過嚴格的動平衡試驗的，其重心偏移值和不平衡重量均控制在允許的范圍內，該機轉子動平衡精度為0.3m，但在裝拆運轉過程中因不對中，磨損或輪內雜質凍結都將破壞轉子的動平衡，由此將引起過大的振動，應停車檢查，必要時應對轉子再次作動平衡試驗，看其是否超過允許范圍。6.6.2 膨脹機內出現液體當膨脹機內出現液體時，由于液體被甩到葉輪外緣，溫度升高，又急劇汽化，會使間隙壓力大幅度波動，造