弹簧在深冷低压膨胀机中温度过高的原因分析

弹簧在深冷低压膨胀机中温度过高的原因分析

深冷装置采用的膨胀机属于速度型透平膨胀机,以天然气流动时速度的变化来传递能量,高压天然气在膨胀机内做接近于等熵膨胀,产生焓降。同时,输出功,消耗能量,增大焓降,使天然气出口温度降低,达到制冷目的。膨胀叶轮属于径轴流反动向心闭式叶轮,同轴制动的离心增压机的叶轮为半开式，膨胀机和增压机都是单机的。膨胀机是深冷站制冷系统的主要设备，它担负着制冷和回收能量的重要作用。高、低压膨胀机的设计流量分别为18623/17388Nm3/h,转速为39000/47000r/min，高、低压膨胀机进口温度为-69.15/21.55℃,出口温度为：-105.32/-39.55℃。通过分析得出了影响膨胀机弹簧温度的主要因素有润滑油、水冷却器、密封气、配件质量、维修质量等，其中润滑油的油膜厚度是制约弹簧温度的主要原因，而弹簧温度是影响膨胀机长周期、高效运行的关键。

    1 　膨胀机组存在的问题

    2005年5月膨胀机组连续一周多出现弹簧温度高而连锁停机现象（数据见表1），致使机组处于较低负荷运转状态，制冷负温在-50℃左右，与设计制冷温度相差甚远。

    2  膨胀机弹簧润滑机理

    膨胀机的轴和弹簧的润滑、冷却主要是靠润滑油，润滑油的主要作用是为轴、弹簧、密封提供润滑和冷却作用。轴颈与弹簧间形成一定厚度的动压油膜，构成油膜接触，油膜将轴托起，弹簧与轴不直接接触，轴与弹簧间为液体摩擦，摩擦因数较小。同时，摩擦副间脱落的金属屑、杂质被润滑油带走，减轻磨料磨损，带走摩擦产生的热量，防止轴与弹簧温度过高而烧瓦。

    3  低压膨胀机的结构及润滑油流程

    低压膨胀机的结构主要由膨胀机壳体、转子轴、叶轮、弹簧、键、背冒螺栓、隔热盘、背压密封、密封胶圈及温度探头、振动探头等组成。其辅助系统有增压机、密封气系统、冷吹系统、蓄压器、平衡阀等。

    低压膨胀机的弹簧与轴的润滑采用

    L-TSA68号汽轮机油进行润滑，润滑油的粘度指标为55.08～82.28mm2/s,闪点（开口）指标为≥185℃。润滑油的流程是油箱-粗过滤器-油泵-润滑油水冷却器-双联过滤器-管线阀门-机前过滤器-膨胀机的轴、弹簧等部位进行润滑。

    4 　故障排查及分析

    4.1  检查仪表系统

    察看低膨胀机弹簧回油温度现场数据与主控室计算机显示的弹簧温度数据对照，再与用红外线测温仪进行测量数据对照，测量的数据基本相同，误差在 2℃左右；检查低膨胀机温度探头安装情况，如果探头安装松动或探头线性不好，也会影响数据变化，对现场的温度进行重新校验，重新确认仪表探头的灵敏度，通过检查未发现任何异常。