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首頁 > 深冷低壓膨脹機軸承溫度過高的原因分析
深冷裝置采用的膨脹機屬于速度型透平膨脹機,以天然氣流動時速度的變化來傳遞能量,高壓天然氣在膨脹機內做接近于等熵膨脹,產生焓降。同時,輸出功,消耗能量,增大焓降,使天然氣出口溫度降低,達到制冷目的。膨脹葉輪屬于徑軸流反動向心閉式葉輪,同軸制動的離心增壓機的葉輪為半開式，膨脹機和增壓機都是單機的。膨脹機是深冷站制冷系統(tǒng)的主要設備，它擔負著制冷和回收能量的重要作用。高、低壓膨脹機的設計流量分別為18623/17388Nm3/h,轉速為39000/47000r/min，高、低壓膨脹機進口溫度為-69.15/21.55℃,出口溫度為：-105.32/-39.55℃。通過分析得出了影響膨脹機軸承溫度的主要因素有潤滑油、水冷卻器、密封氣、配件質量、維修質量等，其中潤滑油的油膜厚度是制約軸承溫度的主要原因，而軸承溫度是影響膨脹機長周期、高效運行的關鍵。
1 膨脹機組存在的問題
2005年5月膨脹機組連續(xù)一周多出現(xiàn)軸承溫度高而連鎖停機現(xiàn)象（數(shù)據(jù)見表1），致使機組處于較低負荷運轉狀態(tài)，制冷負溫在-50℃左右，與設計制冷溫度相差甚遠。
2 膨脹機軸承潤滑機理
膨脹機的軸和軸承的潤滑、冷卻主要是靠潤滑油，潤滑油的主要作用是為軸、軸承、密封提供潤滑和冷卻作用。軸頸與軸承間形成一定厚度的動壓油膜，構成油膜接觸，油膜將軸托起，軸承與軸不直接接觸，軸與軸承間為液體摩擦，摩擦因數(shù)較小。同時，摩擦副間脫落的金屬屑、雜質被潤滑油帶走，減輕磨料磨損，帶走摩擦產生的熱量，防止軸與軸承溫度過高而燒瓦。
3 低壓膨脹機的結構及潤滑油流程
低壓膨脹機的結構主要由膨脹機殼體、轉子軸、葉輪、軸承、鍵、背冒螺栓、隔熱盤、背壓密封、密封膠圈及溫度探頭、振動探頭等組成。其輔助系統(tǒng)有增壓機、密封氣系統(tǒng)、冷吹系統(tǒng)、蓄壓器、平衡閥等。
低壓膨脹機的軸承與軸的潤滑采用
L-TSA68號汽輪機油進行潤滑，潤滑油的粘度指標為55.08～82.28mm2/s,閃點（開口）指標為≥185℃。潤滑油的流程是油箱-粗過濾器-油泵-潤滑油水冷卻器-雙聯(lián)過濾器-管線閥門-機前過濾器-膨脹機的軸、軸承等部位進行潤滑。
4 故障排查及分析
4.1 檢查儀表系統(tǒng)
察看低膨脹機軸承回油溫度現(xiàn)場數(shù)據(jù)與主控室計算機顯示的軸承溫度數(shù)據(jù)對照，再與用紅外線測溫儀進行測量數(shù)據(jù)對照，測量的數(shù)據(jù)基本相同，誤差在 2℃左右；檢查低膨脹機溫度探頭安裝情況，如果探頭安裝松動或探頭線性不好，也會影響數(shù)據(jù)變化，對現(xiàn)場的溫度進行重新校驗，重新確認儀表探頭的靈敏度，通過檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常。
4.2 檢查油箱的潤滑油的化驗指標、溫度和壓力
潤滑油化驗指標中影響軸承溫度的主要是運動粘度和閃電。運動粘度高于標準值時，軸頸與軸承之間油膜的運動阻力大，運動產生的熱量不能及時帶走，易造成低壓膨脹機軸承溫度高；運動粘度小于標準值時，軸頸與軸承之間油膜厚度變薄，無法形成動壓潤滑，軸與軸承間為邊界摩擦，此時的摩擦因數(shù)幾倍于液體潤滑，軸與軸承間產生的熱量大，易造成低壓膨脹機軸承溫度高；潤滑油閃電低，軸頸與軸承之間無法形成油膜或形成的油膜變薄，軸與軸承間為邊界摩擦，易造成低壓膨脹機軸承溫度高。油箱中潤滑油溫度對軸承的影響，油箱溫度過高（正常油箱溫度為58℃），而潤滑油水冷卻器的換熱面積是一定的，潤滑油的溫度也相應變高，造成低壓膨脹機軸承溫度升高，油箱壓力對軸承溫度的影響，油箱壓力過高，直接影響潤滑油回油箱的速度，這樣也易造成低壓膨脹機軸承溫度升高。因此，要保證低壓膨脹機軸承溫度不高，必須控制好潤滑油的化驗指標、油箱溫度和壓力?！?br />
4.3 潤滑油水冷卻器換熱效果
膨脹機潤滑油水冷卻器是隨機引進的換熱器 ,換熱面積為34m2 ,管束采用銅材質,銅材質的換熱效果好于其他材質,介質為循環(huán)水,設計來/回水溫度為30/60℃，殼程介質為潤滑油，設計進/出潤滑油溫度為60/40℃。來水溫度高，經過水冷卻器換熱后，潤滑油溫度降不下來，造成低壓膨脹機軸承溫度升高。潤滑油水冷卻器換熱效果，由于水冷卻器長時間使用，管壁結垢，沉積泥砂的堵塞等水冷卻器換熱效果差，造成低壓膨脹機軸承溫度高。保證措施是定期對潤滑油水冷卻器進行清洗，另外控制好動力的循環(huán)水來水溫度，來水溫度控制在30℃以內。
4.4 檢查油泵的運行參數(shù)
油泵的流量為216L/min,進口壓力為0.5MPa，出口壓力為4.86MPa。如果油泵的出口壓力低，油泵的供油量不足，潤滑油循環(huán)減慢，潤滑油不能正常工作，無法滿足軸承及密封的潤滑，易造成軸承溫度高。這種情況可能是油泵密封損壞，泄漏量大造成的，或是油泵進口過濾氣堵塞造成的，也可能是泵葉輪損壞而致，經檢查現(xiàn)場油泵的出口壓力為4.5MPa，滿足膨脹機運行需要。
4.5 檢查管線
回油的匯管多年運行積垢多不暢通，影響軸承回油量，或是調節(jié)閥堵塞開關不靈活，造成油路不暢通，影響軸承溫度等。在停機時，對膨脹機的所有潤滑油管路和調節(jié)閥進行檢查、清洗，同時用儀表風進行吹掃管線，未發(fā)現(xiàn)任何異物。
4.6 檢查膨脹機的配件質量
目前，膨脹機的配件都使用國產化研制加工的配件，軸承是由四川簡陽低溫設備廠加工的配件，懷疑有質量問題，軸承回油孔方位不對或孔小，造成回油不暢通，與引進配件對比，同時檢查油孔是否有堵塞，并用儀表風進行吹掃，未發(fā)現(xiàn)異常。檢查隔熱盤的回油孔存在堵塞的現(xiàn)象，經檢查軸承及隔熱盤。不是造成低壓膨脹機軸承溫度的原因。
4.7 檢查配合間隙
軸承與軸的配合間隙過小，造成軸承與軸之間的油膜厚度過小，致使軸承與軸頸產生邊緣摩擦，造成軸承溫度過高。經檢查維修記錄，裝配尺寸符合規(guī)程要求。
4.8 密封氣的壓力調節(jié)不正確
為了防止油進入到工藝氣體中，或工藝氣體和油接觸，在迷宮密封中間注入一股密封氣，密封氣的流量稍高于從密封中的泄漏量，密封氣的壓差為0.15MPa。另外，密封氣中不能含有重烴，重烴會造成潤滑油粘度下降。經檢查未發(fā)現(xiàn)異常。
4.9 儀表軟件故障
從現(xiàn)場逐一排查，未找到膨脹機軸承溫度高的根源，檢查計算機程序系統(tǒng)，經檢查發(fā)現(xiàn)儀表軟件故障所致，故障排除后，膨脹機運行軸承溫度正常，
5 結論
膨脹機組是深冷站制冷系統(tǒng)的主要機組，要保證膨脹機組平穩(wěn)、高效運行，降低故障頻率，就必需嚴格控制機組的運行參數(shù)，保證機組在最佳狀態(tài)下運行，同時把好配件質量關和維修質量關，減少停車次數(shù)，避免損害膨脹機。
