孫連杰

（淄博齊魯比歐西氣體有限責(zé)任公司）

摘　要：介紹齊魯比歐西KDON-45000/30000型空分設(shè)備在事故跳車時，發(fā)生的一起膨脹機(jī)軸承損壞事故。分析事故發(fā)生的原因和采取的處理措施及其效果，闡述為避免類似事故再次發(fā)生的對策。

1　膨脹機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

淄博齊魯比歐西有限責(zé)任公司新建KDON-45000/30000型空分設(shè)備，于2008年10月底完成整套空分設(shè)備試車，11月初開始試運(yùn)行，2009年4-5月停車檢修。自2009年5月16日檢修后開車至今，已穩(wěn)定運(yùn)行三年時間。

膨脹機(jī)為引進(jìn)產(chǎn)品，型號為ETB210MS，其設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2　軸承損壞過程和現(xiàn)象

某年11月19日03:34，因電網(wǎng)晃電，導(dǎo)致液氧泵停車，進(jìn)入高壓板翅式換熱器的冷量驟減，引起高壓板翅式換熱器溫度升高，膨脹端進(jìn)口溫度升高(Z高至－80.4℃)，膨脹機(jī)進(jìn)口壓力升高(Z高至4.47MPa)。03:36膨脹機(jī)增壓端進(jìn)口壓力2.84MPa(設(shè)計(jì)壓力2.74MPa)，出口壓力4.52MPa(設(shè)計(jì)壓力4.25MPa)。03:38膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到Z高值(23306r/min)，但未跳車(轉(zhuǎn)速跳車值為26335r/min)，隨后相關(guān)參數(shù)均下降。

03:53膨脹端徑向軸承溫度突然從57.88℃上升至197.3℃，轉(zhuǎn)速為19771r/min，膨脹機(jī)因溫度高而聯(lián)鎖停車(跳車值110℃)，期間徑向軸承溫度Z高上升至206.04℃。膨脹端止推軸承溫度突然從62.03℃上升至95.97℃，轉(zhuǎn)速5879r/min。在此期間，回油油溫從43.36℃下降至42.81℃、油壓維持在289kPa，微有波動。

11月20日17:36和19:52，兩次啟動膨脹機(jī)，均因膨脹端軸振動值高而聯(lián)鎖停車(振動值分別為48.79μm和48.45μm，聯(lián)鎖跳車值48μm)，只能加溫檢修膨脹機(jī)。拆檢后發(fā)現(xiàn)膨脹端徑向軸承磨損嚴(yán)重，止推軸承磨損稍輕一點(diǎn)。更換徑向軸承和止推軸承后膨脹機(jī)開車正常。

3　軸承損壞原因分析

3.1軸承與軸的間隙在低溫狀態(tài)下過小

由于對于軸承的溫度監(jiān)測只有瓦塊的溫度監(jiān)測而沒有軸承座溫度的監(jiān)測，即使是在軸承瓦塊的溫度達(dá)到允許開機(jī)溫度時，軸承座的溫度低也會造成間隙過小。在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)間隙壓力比膨脹端密封氣壓力高20kPa，而設(shè)計(jì)運(yùn)行條件應(yīng)為密封氣壓力比間隙壓力高5090kPa。在用密封氣減壓閥輸出壓力為0.051MPa，而實(shí)際膨脹端的間隙壓力為1.55MPa(設(shè)計(jì)值為1.66MPa)，不能有效地密封而隔絕來自冷端的冷量。由于密封氣壓力與間隙壓力出現(xiàn)負(fù)壓差，冷量傳遞至軸承座上，使整個軸承收緊、軸承間隙變小，Z終導(dǎo)致軸承損壞。膨脹機(jī)工藝流程如圖1所示。

在膨脹機(jī)開、停車時，轉(zhuǎn)子振動大造成迷宮密封間隙增大，膨脹端的冷量泄漏增大，造成膨脹端密封氣壓力小于間隙壓力，膨脹端的冷量泄漏，引起泄漏氣管道結(jié)霜，如果溫度低于－29℃，易使碳鋼管道低溫脆斷。如果冷量傳遞給潤滑油，引起潤滑油性能下降，流動性差和油膜形成不好，造成潤滑失效，Z終引起膨脹端軸承損壞。

3.2低溫氣體泄漏，使?jié)櫥宛ざ认陆?/p>

由于迷宮密封間隙大和密封氣壓力低，低溫氣體泄漏至軸承處，造成潤滑油黏度持續(xù)下降，當(dāng)下降到極限值時，從量變到質(zhì)變，軸承溫度瞬間達(dá)到206℃，軸承燒壞。

4　預(yù)防措施

(1)增設(shè)軸承座溫度測點(diǎn)，以解決因軸承座溫度低而使軸承間隙減小的問題。

(2)盡量避免出現(xiàn)膨脹機(jī)緊急跳車狀況。在正常運(yùn)行過程中，膨脹機(jī)一旦發(fā)生事故跳車，應(yīng)迅速關(guān)閉膨脹機(jī)增壓端和膨脹端的出、入口閥，控制室及時調(diào)整高壓板翅式換熱器的負(fù)荷，控制膨脹機(jī)進(jìn)口溫度高于－120℃;打開增壓端后冷卻器導(dǎo)淋閥，檢查是否有水排出;同時準(zhǔn)備加熱膨脹機(jī)。

(3)在ITCC系統(tǒng)上增加膨脹機(jī)進(jìn)口壓力波動的高報警聯(lián)鎖，如果壓力波動超過0.25MPa/min，立即降低膨脹機(jī)負(fù)荷，及時調(diào)整工況，避免在喘振區(qū)滯留。

(4)為進(jìn)一步提高膨脹端進(jìn)口溫度的控制有效性，增加進(jìn)口溫度低報警信號(－120℃)和低聯(lián)鎖跳車功能(－130℃)。如果出現(xiàn)進(jìn)口溫度低且操作人員調(diào)整未果的情況，能夠及時強(qiáng)制膨脹機(jī)跳車，阻止燒瓦事故發(fā)生。將膨脹端軸承溫度高聯(lián)鎖跳車值由110℃改為90℃。

(5)膨脹機(jī)在冷啟動時，泄漏氣排放溫度必須高于0℃，如低于0℃，則進(jìn)行加溫處理。嚴(yán)格監(jiān)測膨脹端溫度，保證軸承箱(不僅僅是油溫)溫度高于20℃。

(6)膨脹機(jī)導(dǎo)氣時嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，緩慢打開進(jìn)口閥，使升壓速率低于0.2MPa/min。待均壓后，方能完全打?進(jìn)口閥，避免出現(xiàn)膨脹機(jī)倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

(7)將間隙壓力PI64225、密封氣壓力PI64226、間隙和密封氣壓差PDCV64227的監(jiān)控點(diǎn)由現(xiàn)場引至ITCC系統(tǒng)。膨脹機(jī)在冷啟動時，檢查膨脹側(cè)密封氣壓力要大于間隙壓力，如不能滿足要求，及時調(diào)整密封氣減壓閥的輸出壓力。故障發(fā)生后，更換減壓閥解決了間隙壓力和密封氣反差的問題，并調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)值(5090kPa)。

5　結(jié)束語

通過對膨脹機(jī)的軸承座增設(shè)溫度測點(diǎn)、更換密封氣減壓閥和實(shí)施嚴(yán)格的冷態(tài)開車操作規(guī)程后，膨脹機(jī)近年來又經(jīng)歷了三次類似情況下的突然跳車和冷態(tài)開車的考驗(yàn)，各運(yùn)行參數(shù)正常，各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，為生產(chǎn)穩(wěn)定和獲取較高的經(jīng)濟(jì)效益做出了積極貢獻(xiàn)。

（來源：深冷技術(shù)）