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1 概述 PLPK-867/39.6×4.85型透平膨胀机组是为气体分离装置配套的机组之一。利用空气膨胀产生的冷量,满足气体分离装置对冷量的需要以及补偿装置中的冷量损失。机组由透平膨胀机、油站、底座、冷箱、部分油、水、气管路等组成。透平膨胀机所产生的膨胀功由主轴另一端的增压叶轮所吸收利用，使增压机气体的出口压力升高。进入透平膨胀机的工质气体应为不含有机械杂质的干净气体。 2 技术参数 2.1 型号：PLPK-867/39.6×4.85型 2.2 型式：膨胀机：卧式，单级，向心，径-轴流反作用式 增压机：单级、离心式 2.3 主要参数
2.4机组重量： 5400kg 2.5机组外形尺寸：长×宽×高：3390mm×2200mm×2950mm 2.6仪控操作值
机组联锁停车顺序如下： a)全开增压机回流阀。 b)3秒钟内关闭膨胀机进口紧急切断阀。 3 机组简介 透平膨胀机组由以下主要部分组成： a)带保冷箱及底架的增压透平膨胀机主机一台。 b)油站一台。 主机和油站组装为一整体，用地脚螺栓固定在混凝土基础上。必须防止周围的振动和冲击传给机组。安装主机进出气管道时，必须避免管道重量和明显的安装应力附加在主机上。本机组所需绝热材料和润滑油用户自备。 3.1透平膨胀机 透平膨胀机为卧置、单级、向心、径-轴流反作用式。其中一端为膨胀机，另一端为增压机。 工质气体由膨胀机进口管进入膨胀机蜗壳，经可调喷嘴叶片通道进入膨胀叶轮作功后，再经扩压室从出口管排出。 机身为铸铁件，它支承转子连接两端蜗壳。膨胀蜗壳为铸不锈钢，直接固定在底架上。蜗壳内安装有膨胀叶轮，可调喷嘴等。 转子支承在机身上，其一端为膨胀叶轮，另一端为增压叶轮。膨胀叶轮和增压叶轮均为三元闭式叶轮。 轴承为止推径向轴承。只有安装正确并提供清洁而充足的润滑油，才能保证转子良好运转。轴承排油经回油管流回油箱。轴承温度由铂电阻温度计测量。 为防止膨胀叶轮膨胀前的气体和增压叶轮增压后的气体泄漏，在膨胀叶轮和增压叶轮的轮盖上设置了迷宫密封。 在靠近两叶轮的轴上也各设置一迷宫密封，使得工质气体外漏量控制在最小的范围内。膨胀机的密封内充有常温密封气（干燥空气或氮气）以防止膨胀机内低温气体外泄漏。其压力由减压阀来控制。膨胀机启动前，密封气由仪表气供给；启动后，密封气由自身提供。 3.2 增压机 工质气体轴向进入增压叶轮，在其内加速增压，进入扩压器减速后进一步增压，在蜗壳内汇集排出，经冷却降温，换热器换热后，再进入膨胀机。 增压叶轮和膨胀叶轮装在同一根轴上组成转子，二者转速相同。由膨胀叶轮发出的机械功驱动转子转动，将机械功传给增压叶轮。 3.3 润滑系统 透平膨胀机轴承由润滑系统强制供油润滑。润滑系统由油站、输油管等组成。油站由油箱、两台油泵、一台油冷却器、一台油过滤器、一台囊式蓄能器、油分离器、阀门、管道等组装在一起，形成一个完整的供油装置。 油箱由箱体焊接在底座上形成，其容积为0.8m3。油箱上部安装两台型号为GDB-100YZL型摆线齿轮油泵，每台流量为100L/min，额定排出压力为0.6MPa，电机转速为1440r/min，电机型号为Y112M-4,电压为380V,功率为4kW。 油冷却器为卧式壳管式冷却器。主要由筒体、水盖、冷却器芯子等组成，管子和管板胀管联接。油在管外流动，水在管内流动。冷却油量100L/min，冷却面积4m2，耗水量5t/h。在油冷却器水盖和筒体上设有放气、放水、放油丝堵。 油过滤器过滤油量150L/min，过滤限度10μ，压力降小于0.04MPa。两个过滤器体由三通旋塞连接，可以切断其中任意一个，以便清洗和更换芯子。 油箱内装有型号GYY4-220/5的电加热器，电压为220V，功率为5kW。当油温低于15℃时，必须用电加热器对润滑油加热。 润滑油自油箱由油泵吸入，经油冷却器和切换式滤油器后送至各润滑点，再经回油管返回油箱。在油泵启动之前，囊式蓄能器内应充入0.15MPa的氮气，在油泵启动时自行充油，用于保证油压降低联锁停车时必需的润滑。 由于透平膨胀机是强制润滑的，转速很高，因此油泵不工作时，透平膨胀机绝对不允许使用。当电源及油站发生故障时，透平膨胀机必须立即停车。此时将由囊式蓄能器供油一分钟左右，保证透平膨胀机惰转时润滑用油。 油箱应注入GB11120-1989规定的L-TSA32号汽轮机油。正常运行过程中，约一年更换一次润滑油。若油的特性经检查确认良好时可延长使用。 3.4膨胀机调节和安全保护 膨胀机流量调节是通过气动薄膜执行机构带动喷嘴调节机构的喷嘴叶片转动，从而改变流道截面积使流量改变的。执行机构阀杆行程反映了喷嘴流道截面积的变化。执行机构向上截面积变大，流量变大。反之截面积变小，流量变小。 增压机的回流阀可对增压机出口压力，转速及膨胀气量进行调节。 透平膨胀机进口处有一遥控薄膜调节阀，当发生事故时，可作为紧急切断阀，由总控制室进行操作。通过操纵三通电磁阀使遥控薄膜调节阀在3秒钟内关闭，切断膨胀机气源，使其停止运转。此阀和膨胀机出口阀均应密闭不漏气。 在下列情况时，三通电磁阀电源切断，气动薄膜下侧的空气通过快速泄气阀泄至大气，于是在弹簧力的作用下，使阀门快速关闭。 a)油泵电源断电； b)润滑油压力≤0.14MPa； c)轴承温度超过85℃； d)转速超过25500r/min。 4 操作说明 4.1 开车前准备 4.1.1 检查膨胀机组内部并保证清洁，将机组外部清理干净，清洗油路系统管道。 4.1.2 给油箱注GB11120-1989规定的L-TSA32号汽轮机油并达到正常油面，油量约为600升（注油时需经150目滤网过滤）。 4.1.3 检查膨胀机和增压机各进口管设置的过滤器安装是否正确。 4.1.4 油过滤器是否清洁。 4.1.5 各仪、电控线路与装置联接是否正确。 4.1.6 各阀是否在正确的“开”、“关”位置上。 4.1.7 密封气管路安装位置是否正确。 4.1.8 检查喷嘴调节机构的行程是否灵活，动作是否正确（拉杆上移，喷嘴流道截面面积变大）。其行程约为32mm,校验喷嘴调节机构行程时可作为参考值。 4.1.9 检查紧急切断阀工作是否灵活、正确。作遥控薄膜调节阀手动遥控试验及关闭试验（关闭时间自全开位置算起在3秒钟以内）。 4.1.10 对油路系统进行循环清洗（此时将油从膨胀机进油口引入回油管，以避免异物进入膨胀机内），时间约为8小时。循环结束后，清洗用油需尽量排净。再给油箱注4.1.2中规定的润滑油约600升（注油时仍需经150目滤网过滤）并检查油过滤器是否清洁。将进油、回油管路和膨胀机连接好，重新启动油泵进行清洗，清洗时需同时向膨胀机通密封气。由于油过滤器内重新充满油引起油面降低时，则需补充润滑油。 4.2 膨胀机开车 4.2.1 开车前检查 4.2.1.1 油箱油面指示正确。 4.2.1.2 加温气体阀门关闭。 4.2.1.3 可调喷嘴叶片关闭。 4.2.1.4 紧急切断阀关闭。 4.2.1.5 膨胀机进、出口阀关闭。 4.2.1.6 增压机进、出口阀关闭。 4.2.1.7 油箱油温：低于15℃时用电加热器加热。 4.2.1.8 轴承温度：无论哪个轴承温度低于15℃，都必须通入润滑油加温轴承（注意：先通入密封气），如仍不凑效，则必须用加温气体对膨胀机进行加温。 4.2.1.9 润滑系统工作正常 4.2.1.10 增压机回流阀关闭。 4.2.2 启动膨胀机 4.2.2.1 接通密封气气源。 4.2.2.2 接通仪、电控电源。 4.2.2.3 启动油泵。 4.2.2.4向油冷却器通冷却水（油温低时，可暂缓通水），同时向增压端后冷却器通冷却水。 4.2.2.5 全开膨胀机出口阀门。 4.2.2.6 全开膨胀机进口阀门。 4.2.2.7 可调喷嘴开度为全程的15%左右。 4.2.2.8 全开膨胀机进口紧急切断阀。 4.2.2.9 全开增压机出口阀。 4.2.2.10 缓慢打开增压机进口阀，机器开始运转，很快达到一较小转速。随即全开增压机回流阀，增压机进口阀，使膨胀机转速维持在10000r/min左右 4.2.2.11 再逐渐打开喷嘴，同时逐渐关小增压机回流阀，直至达到额定工况。注意增压机回流阀开关速度,同时监视轴承温度和增压机流量大小，避免造成机器的气流不稳定，引起震动，使机器受损。 4.2.2.12 启动期间要随时检查轴承温度、转速等，整个机组运行情况是否正常。 4.3 运行中的检视机组项目如下： 4.3.1 每二小时： 4.3.1.1 膨胀机进出口温度，增压机进出口温度。 4.3.1.2 膨胀机进出口压力及增压机进出口压力。 4.3.1.3 轴承温度 4.3.1.4 轴承进口油压、油温。 4.3.1.5 密封气压力 4.3.2 每天： 4.3.2.1 油箱油面（油面降低时，补充润滑油） 4.3.2.2 所有管道的密封性 4.3.3 定期（每三个月至少一次）检查紧急切断阀。检查方法如下： 用紧急停车按钮切断电磁阀电源，使电磁阀断电，如果紧急切断阀立即关闭，则其功能是正常的。随即又按下紧急切断按钮，紧急切断阀又会回复到开启位置（如果这时不能自动回复到开启位置，可能是由于紧急切断阀阀顶前后的压力差太大，这时可以关小喷嘴叶片直至紧急切断阀打开为止，然后重新调整喷嘴叶片至正常位置）。接着再调整增压机回流阀达到需要的转速。 4.3.4 每二个月至少一次进行如下检查工作： 4.3.4.1 检查油的润滑性能（外观、粘度、成份、流动性、闪点等）。 4.3.4.2 检查油过滤器的清洁度。 4.3.5 每年应对膨胀机进行彻底检查，并更换所有磨损件。 4.3.6 膨胀机出口温度监视 运行中膨胀机出口温度必须高于-175℃，防止出现大量液体。避免机器损坏。 4.4 膨胀机停车 4.4.1 停止运转 4.4.1.1逐渐全开增压机回流阀； 4.4.1.2关小可调喷嘴叶片开度； 4.4.1.3逐渐关闭紧急切断阀； 4.4.1.4 关闭膨胀机进口阀； 4.4.1.5 关闭膨胀机出口阀。 4.4.1.6逐渐关闭增压机进、出口阀； 4.4.2 停车后处理 4.4.2.1 临时停车： 保持密封气和润滑油供应，保持仪电控系统为工作状态，准备重新启动。 4.4.2.2 长期停车： 应对膨胀机进行加温解冻，操作如下： a)保持密封气和润滑油供应，保持仪电控为工作状态； b)打开紧急切断阀； c)打开可调喷嘴叶片； d)打开膨胀机所有吹除阀； e)检查膨胀机的进出口阀是否关严； f)打开加温气体阀加温膨胀机，使流经膨胀机的加温气体流向与正常流向反，且温度不超过60℃。气体的露点应低于-40℃； g)关闭各吹除阀； h)关闭加温气体阀，停止加温； i)关闭紧急切断阀； j)关闭可调喷嘴叶片； k)停止润滑油供应； l)15分钟后切断密封气源。 注意：膨胀机进出口阀门必须关严，使得加温后的透平膨胀机在长期停车期间避免因冷气漏入而使轴承在下次开车时产生过冷，特别是在分馏塔继续运行的情况下，更须注意。另外还要注意，在通加温气体之前必须先开紧急切断阀和喷嘴叶片，以免损坏机器。 5 拆装说明 膨胀机的拆装必须在十分清洁的条件下进行，所有零件特别是轴承、密封、叶轮和喷嘴叶片等必须特别小心地处理。膨胀机的冷箱、蜗壳、紧急切断阀、喷嘴调节机构等一般是不拆卸的，因为可以直接从膨胀机热端拆卸内部零件。拆卸膨胀机内部零部件的步骤如下： 先拆去增压机进出口管道，再拆去进出油管、轴承温度计、测速头、密封气管及仪表接管等，而后松开并取出增压机与底架间的紧固螺栓，松开并取出机身与前隔板的紧固螺栓，钩住机身上的吊环螺钉，并托住机身前端（膨胀机端），最后将机身徐徐退出（此时当心不要碰坏膨胀叶轮），并将它们放到清洁的工作台上水平垫稳，准备进一步拆卸。将放在工作台上的增压机蜗壳及后隔板拆下，再将装在机身上的转子两端的膨胀叶轮和增压叶轮、密封拆下，托住主轴一端将其另一端的轴承取出。 膨胀机的装配程序和拆卸程序相反，装配时参阅总图。 在进行装拆工作时，必注意如下事项： a)拆卸的各零部件应做好对应标记，复装时按标记进行装配； b)每次安装都必须对轴承间隙进行检查，保证径向和止推间隙值在规定范围之内； c)转子更换零件或对转子动平衡有怀疑时（运转时，可根据其声音的变化及机器振动情况判断其平衡性），必须按转子结合部的要求重新校正动平衡。 d)必须按透平膨胀机总图要求进行调整，使可调喷嘴叶片和膨胀叶轮的中心对齐； e)注意保护测速传感器测头表面，避免碰撞。保证测量距离； f)注意保护喷嘴叶片两端面，滑动盘的配合面，避免拉毛、划伤； g)如果必须拆装可调喷嘴和喷嘴调节机构，可参阅透平膨胀机总图(6893F.1000YH)及喷嘴调节机构(6886.1300)图纸进行。 6 维护说明 6.1 可调喷嘴：只要通过的气体是清洁的，即使喷嘴叶片表面的光泽变暗，也不会影响效率。如果气体中含有较大的即使是少量的固体颗粒或二氧化碳及其产生的液滴时，就会产生喷嘴叶片的磨蚀，严重时会出现凹坑，这样就会使效率明显下降，此时就必须更换喷嘴叶片。在空分装置启动期间，最容易产生磨蚀，因此操作时应特别注意。 6.2 膨胀机叶轮：由于和喷嘴叶片相同的原因，也可能造成对叶片进口边的磨蚀，如果磨蚀严重甚至出现凹坑时必须更换叶轮。 6.3 膨胀叶轮和增压叶轮轮盖处的密封是易损件，密封齿的磨损将导致其效率下降，如果密封发生明显磨损就必须更换。 6.4 轴密封：轴密封在运行中也会产生轻微磨损，如果磨损严重就应更换。否则会使漏气损失增加，使膨胀端轴承温度降低。 6.5 增压叶轮：如果通过的气体不干净，将引起增压机叶轮叶片磨蚀，严重时也会产生凹坑，和膨胀叶轮一样会引起动平衡的破坏。 6.6 轴承：轴承是高精度零件，不允许对其进行任何修正。如果发现由于暂时超负荷或润滑不良而引起轴承损伤，就应更换轴承。 6.7 油过滤器：如果发现油过滤器阻力明显增加，就应进行清洗或更换滤芯。 6.8 油冷却器：一般每年进行一次清洗，如果冷却水不干净，清洗次数还要增加。 最后还必须指出，维修装配时，必须保证装配间隙表中的数值。 7 主要故障及处理 以下列举常见的主要故障及其产生原因，以便针对这些原因进行相应的处理。 7.1轴承温度太高，其原因主要有： a)润滑油供应不足； b)油路不清洁（油过滤器、油管等堵塞）； c)转子动平衡精度低。 7.2膨胀机轴承温度低,其原因主要有： a)膨胀机密封间隙太大； b)膨胀机冷泄漏气体压力高于密封气压力； c)停车时装置冷气体窜流，此时必须启动油泵加温轴承。 7.3膨胀机带液： 出现这种情况容易打坏喷嘴和膨胀叶轮，且此时叶轮起了“泵”的作用，会使可调喷嘴出口压力波动，加重止推轴承的负荷，可能引起轴承等零件的损坏。 7.4固体颗粒进入膨胀机： 同样会打坏可调喷嘴叶片和膨胀叶轮，因此膨胀机前过滤器必须工作良好。 7.5出现下列情况： a)极不正常的记录； b)不寻常的振动和奇特噪音； c)突然发散大量烟雾； d)油泵断电； e)润滑压力≤0.18MPa，立即启动另一台油泵后，油压≤0.14MPa 此时应立即按紧急切断按钮，切断三通电磁阀电源，关闭紧急切断阀，使透平膨胀机立即停车。 8 装配间隙表：
0 增压透平膨胀机注意事项 0.1空分现场透平膨胀机开车的注意事项： 0.1.1 膨胀空气进上塔流程： 0.1.1.1一台透平膨胀机正常运转时，需要第二台透平膨胀机同时开时，需进行以下开车步骤： a）将正常运转的那台膨胀机转速降至设计转速的30%，回流阀开至100%； b）启动另一台透平膨胀机，转速缓慢升至设计转速的30%； c）两台透平膨胀机交替提速，转速差不得高于1000 rpm，同时两台增压机出口压力差不得高于0.02MPa。 0.1.1.2两台透平膨胀机正常运转，工况需要停止其中一台时，需进行以下开车步骤： a）将正常运转的两台透平膨胀机转速都降至设计转速的40%； b）将需要关闭的那台透平膨胀机缓慢降转速，直至转速值降为0。 c）将正在运转的那台透平膨胀机缓慢提速至空分工况所需要的转速。 0.1.2 膨胀空气进下塔流程： 0.1.2.1任何情况下不允许两台透平膨胀机同时启动、运行。 0.1.2.2正常启动一台透平膨胀机时开车步骤如下： a）全开膨胀机出口阀门； b）全开膨胀机进口阀门； c）可调喷嘴开度为全程的20%左右； d）全开膨胀机进口紧急切断阀； e）全开增压机出口阀； f）缓慢打开增压机进口阀，机器开始运转，很快达到一较小转速。随即全开增压机回流阀，增压机进口阀，使膨胀机转速维持在设计转速的30%左右； g）再逐渐打开喷嘴，同时逐渐关小增压机回流阀，直至达到额定工况。注意增压机回流阀开关速度，同时监视轴承温度和增压机流量大小，避免造成机器的气流不稳定，引起振动，使机器受损。 0.2 现场调试注意事项 凡我公司生产的透平膨胀机组，在现场开车前，均应熟悉说明书上的开车步骤，并按说明书操作。若有我公司技术人员在现场，也可以按我公司技术人员确定的方法操作。特别是以下事项必须严格检查确认： 0.2.1.在任何现场，开车前应作联锁试验，否则不允许开车。 0.2.2.确认油蓄能器内压力（油泵停止）为1.5～1.6 barG，否则不能开车。确认油站油烟排出口盲板已拆除，否则不能试车。 0.2.3.确认油冷却器的冷却水管道通畅，阀门起作用，能随时通入冷却水，否则不允许开车。 0.2.4.打开油箱，检查油箱内部是否清洁，必要时清洗油箱。清洗油箱时，不允许用棉砂，可以使用软面团粘的方法或其他方法清理，否则不允许注油。 0.2.5.打油循环时，先外循环，以连续带压循环3小时，在过滤网（150目）上无杂物（硬颗粒）为干净，否则不允许进入内循环。进入内循环后，以连续带压循环3小时，滤网可夹在窥视镜前或油过滤器后法兰处适当位置，以滤网上没有杂物为干净，否则不允许开车。 0.2.6.确认油箱内油温高于20℃，否则开电加热器，使油箱内油温升高。当油箱内油温升高到30℃时，停止电加热器。 0.2.7.对密封气管道进行吹扫。先脱开密封气总进口阀，吹干净外围管道，然后再连上密封气总进口阀，进入减压阀减压，防止管子中的杂物堵塞减压阀，影响减压阀正常工作。 0.2.8.检查增压机进、出口支架。在增压机进口远离主机方向应有与固定的竖直支撑焊在一起的斜撑，以阻止管道向外拉主机。在增压机出口也应该有支撑，增压机出口支撑应固定增压机出口位置，不得使管子向外拉主机。增压机进、出口若有波纹节，则应在波纹节远离主机方向有固定支撑，否则不允许开车。 0.2.9.在吹扫前，一定要将增压机进、出口管用盲板压紧，以防止吹扫的杂物进入主机。吹扫结束后，一定要将增压机进口管与增压机进口过滤器之间的管道拆开，检查增压机进口管道、增压机进口过滤器可检查部分筒体内是否干净，若有焊瘤或其他杂物附在壁面上或焊缝处有焊瘤、杂物，均应想办法去掉，之后，用软面团粘净焊瘤或其它杂物，否则不允许连接管道，不允许开车。 0.2.10.在开车前，要拆开膨胀机、增压机进口管，检查内部是否有锈、型砂或其它杂物，若有，必须清除，并对转子进行盘车，以能轻松盘动车为宜。增压机出口管连接不能有错位或变形，若变形或错位较大，必须重新配管，否则不能连接管道，不能开车。
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