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增压透平膨胀机使用维护说明书
I．概述
II．机组简介
一．透平膨胀机的构造
二．增压机
三．供油装置
四．膨胀机流量调节
五．快速安全关闭
六．增压气体过滤器
七．增压机出口气体冷却器
八．增压机回流阀
III．操作说明
一．开车前准备工作及检查项目
二．膨胀机启动
三．运行中的检视
四．膨胀机停车
IV．拆装说明
V．维护说明
VI．主要故障及其处理
VII．密封器跑合
本标准适用于增压机制动的，工作轮直径系列为Ø100毫米到Ø450毫米的，采用油轴承的透平膨胀机组。
I．概述
本机组利用气体经膨胀机进行绝热膨胀，产生空分装置所必须的冷量，其所产生的机械功又被增压机所吸收，用以提高增压气体的压力。
机组所使用的气体应为不含有机械杂质（金属粉尘，分子筛，珠光砂粉末等）并经净化处理的干净气体。
II．机组简介
机组由以下主要部分组成：（具体交货内容以合同和产品装箱清单为准。）
1．带保冷箱及底架的透平膨胀机；
2．供油装置；
3．增压机；
4．增压机进口气体过滤器；
5．增压机出口气体冷却器；
3.5.2 测振系统
一．透平膨胀机（以下简称膨胀机）的构造
气体由进气管进入蜗壳，经喷嘴叶片通道进入工作轮并做机械功，然后经扩压室排出。 膨胀机流量的调节系统是依靠一安装在冷箱顶上的执行机构带动喷嘴叶片转动而改变通道截面积来实现的。
1. 膨胀机蜗壳：蜗壳直接固定在底架上并支承膨胀机主机及增压机。蜗壳内容纳了膨胀机叶轮和喷嘴环。在排气侧有一压圈借助一弹性压紧机构而压在喷嘴叶片上，使喷嘴叶片的端面没有间隙。
2. 膨胀机轴：安装在两只轴承中，它的一端装有膨胀机叶轮，另一端装有增压机轮，组成一刚性转子。
3. 叶轮：膨胀机叶轮为径轴流反动式叶轮，叶轮型线按三元流设计计算。增压机轮为三元叶轮，两轮均为锻铝结构。
4. 轴承：径向和止推轴承，是按水力学油膜润滑理论设计的，只要安装正确并提供清洁而充足的润滑油，它们就能保证转子的良好运转而不致磨损。轴承的排油经回油管回入油箱。轴承温度用铂电阻温度计测量。
5. 轴封：在膨胀机排气侧，为防止喷嘴与工作轮间的气体不经工作轮而直接泄入扩压室，在工作轮端设置了密封，同时在工作轮背面，为防止低温带压气体向外泄漏，设置了石墨衬料内轴封，能保证很小的间隙值。通过轴封的泄漏量是轴封上流和下流压力、间隙值和轴封长度的函数，而轴封上流压力取决于间隙压力。因此，为了控制气体的泄漏，必须向轴封中通入密封气体（干燥空气或氮气），其压力要根据间隙压力的大小来控制。因此设置一差压控制阀，调整时应使密封气压力比间隙压力高（具体数值见膨胀机流程图）。以防止轴封中发生窜流。另外，在增压机叶轮上设置了密封，同时在增压机叶轮背面页设置了石墨衬料外轴封，并通入密封气体，内、外轴封泄漏气均由接管引至室外，以减轻轴承箱的负荷。
二、增压机
增压机由进口收敛管、叶轮、扩压器和蜗壳组成，叶轮和膨胀机叶轮装在同一主轴上构成转子。其所需功率由膨胀机提供。气体轴向吸入，在增压机叶轮内加速，压力增高，使得气体流经扩压形流道后，将动能转变为势能。随后气体汇集出增压机蜗壳；经空气冷却器冷却后，进入冷箱内热交换器换热。
增压机蜗壳：与轴承箱相连接，而增压机进气接管和出气管连结在它上面，蜗壳内容纳了增压机叶轮和端盖、密封器。端盖与蜗壳形成了扩压形流道以汇集气体，并将气体的速度能转化为压力能而增加了气体的压力。
三、供油装置
润滑油自油箱由油泵输入进油管，经油冷却器和切换式滤油器后分配到各润滑点，再经回油管回到油箱。另外，设置一蓄油器，油泵开动时，自行充油，再以保证油压降低联锁停车时必要的润滑。通过溢流阀可以调整油压。为保持机器和车间的清洁，要求从油气分离器接管至户外放空油蒸汽。
润滑油要求使用按GB11120-89的L-TSA32汽轮机油。为保证机器用油的品质，在运行200小时后要进行{dy}次油更换，此后在滤油器清洁的前提下，至少一年换油一次。只有在油的特性经检查确认良好的前提下，才可延长换油时间。
四、膨胀机流量调节
膨胀机流量调节是通过一执行机构改变喷嘴角度来实现的。喷嘴宽度与阀杆行程的关系参见《技术参数汇总表》中附图：喷嘴宽度与阀杆行程的关系。
五、快速安全关闭
在膨胀机进口处设置一紧急切断阀，其目的是在膨胀机处于危险状态时，能在很短的时间（1.0秒）内切断气源而使其快速停车，起到安全保护作用。紧急切断阀工作时所用的仪表空气是通过三通电磁阀供应的。
在事故情况下，切断电磁阀电源，充入紧急切断阀气动薄膜下侧的空气通过快速排气阀泄至大气，于是在弹簧力的作用下使阀门快速关闭。与此同时增压集回流阀自动全开，以防止增压机喘振。
六、增压气体过滤器
为了更进一步去除来源气体中含有的残余机械杂质，在增压机进口管道上设置了气体过滤器。
七、增压机出口气体冷却器
为了将增压机出口高温气体冷却以达到流程的要求，设置了冷却器，用冷却水进行冷却。调节进水量可以达到调节出口气体温度的目的。
八、增压机回流阀
设置该阀有以下三个用途：
1.压力调节：根据空分流程的要求，一般希望增压机出口压力保持恒定，该阀的开大或关小，可能使压力降低或升高，该阀在仪控系统自动控制下，则可达到压力恒定的目的。
2.防喘振：增压机在一定的进口压力、转速和阀门开度下，其出口压力上升到一定数值时，及其会发生喘振，此时压力会大幅度波动，并产生带有强烈的“喘气”声响的振动，将机器损坏。为防止这种情况出现，该阀会在压力达到一定数值时全开。所给定的防喘振压力值是在进口压力、转速均为额定值的情况时所给定的，当这些条件不同时，对防喘振压力值应予修正（如果用压力、流量共同控制来进行防喘振保护，该阀会在压力和流量达到一定数值时自动调节或全开，其
要求会在《技术参数汇总表》中给出）。
3. 当进行密封器跑合时，由于转速低，轴承难以形成油膜，为了减小止推轴承负荷，增压机应从大气吸气，因此压力空气可以经该阀旁通而到达膨胀机。
III.机组系统简介
3.1 主机系统：机身、透平蜗壳、增压蜗壳、可调喷嘴、可调喷嘴执行机构、轴承、转子、密封、主机支撑座等
3.1.1可调喷嘴执行机构：气动型
3.2 自动推力平衡系统：自动平衡转子的轴向推力
3.3 润滑油系统
3.3.1 油箱 一个
容器类别：Ⅱ类
容 积：0.47～1.3m3
设计压力：0.6～2.5MPa
设计温度：70℃
介 质：透平油 天然气
{zg}工作压力：2.0 MPa
{zg}操作液面：油箱中心线以上140mm
{zd1}操作液面：油箱中心线以下133mm
3.3.2 油泵（三螺杆泵）二台（用一备一）
型号：SPF40/54(或相类似产品)（德国）
流量：40～100升/分
出口压力：10～40bar
进口压力：4～13bar
防爆电机：380V 50HZ 7.5KW
3.3.3 油过滤器 二只
型 号：SFL-H220X8FW型双联过滤器
介 质：N32号汽轮机油
过滤精度：8微米
公称压力：20MPa
公称流量：220升/分
原始压力损失：≤0.01 MPa(max0.35 MPa)
3.3.4 囊式蓄能器（高位油槽） 一个
容 积：40～60升
公称压力：10MPa
工作压力：≤60bar
工作温度：43℃
介 质：N32号汽轮机油
设计温度：-30℃～70℃
3.3.5 油冷却器 一台
型号： PQXX
设计温度：≤100℃
油路压力：1.0～4.0MPa
水路压力： ≤0.6MPa
冷却面积：～15m2
管束材质：铜基合金材料或不锈钢
水用量： ～5T/h
3.3.6 供油差压调节阀 一只
自动调节供油差压
3.3.7 油箱压力调节阀 一只
3.3.8 油气分离装置 一台：油箱油气分离用
3.3.9 辅助加油泵 一台：油箱加油用
3.3.10 其它各类阀门、就地仪表、变送器、润滑油管路系统等
3.4 密封气系统
3.4.1 密封气电加热器
3.4.2 密封双联气过滤器
型号：707FH2023GS10BHXNC
过滤精度：8微米
公称流量：220升/分
原始压力损失：≤0.01 MPa(max0.35 MPa)
3.4.3 密封气差压调节阀
型 号:MK63(进口美国)
进口压力: 1.0～3.0MPa
出口压力: 比喷嘴后压力高0.05～0.1Mpa
3.4.4 密封气管路系统
3.5 仪控系统
膨胀/压缩机组仪控系统包括PLC控制系统、测振系统、测速系统、就地仪表等。
3.5.1 PLC控制系统
3.5.1.1转速；轴承温度；轴振动；轴承供油差压；供密封气压力；润滑油油箱液位；油箱温度； 回油温度；密封气温度；膨胀机前后轴承推力差压；油箱压力；膨胀机进、出口压力，温度；增压机进、出口压力，温度；增压端流量；密封气流量；密封气加热器介质流量等信号进PLC，并通过通讯进入主控室DCS系统。所有电缆(包括一次组件)通过防爆不锈钢挠性连接管、电缆保护管并配电缆密封接头,接入正压防爆柜副柜内，正压防爆柜到撬块上的一次组件电缆由乙方提供，到撬块外的仪表电缆均通过正压防爆柜的副柜连接。正压防爆柜主柜的防爆等级大于EX-dⅡBT4, 防护等级IP65，绝缘等级F。
3.5.1.2 PLC与DCS的通讯出现故障时，PLC能正常连续运行。
3.5.1.3 现场控制柜内的PLC控制系统通过RS-485／modbus RTU方式可以和上位机DCS进行通讯，并提供数据映像表 ，按甲方要求配合甲方完成数据通讯调试工作；
3.5.1.4 仪控系统和电控系统的联锁通过无源触点送入现场PLC控制柜。
3.5.1.5 PLC控制柜提供机组运行状态触点信号，并显示机组运行状态。
3.5.1.6 PLC控制柜选用上海自动化仪表研究所的产品,安装在整机撬块内，柜子尺寸约1800×850×600mm（高×宽×厚）。主柜内带德国威图电加热器一套，柜内温度低于10℃启动300W电加热器，大于12℃时停止电加热器。柜内温度范围在5-40℃可调。
3.5.1.7 PLC控制柜内有自己的报警及联锁停机功能,并能把现场报警及紧急停车报警信号传到DCS系统中;机组控制系统也能接受由DCS系统来的紧急停车信号。膨胀机的运行信号通过无源触点送入DCS系统。
监测主机运行时转子的振动,包含:两只测振探头,两只测振变送器,两条延伸电缆。转子的振动信号进入PLC,当转子的振动超过报警值和联锁停车值时， PLC会实现报警和联锁停车。
3.5.3 测速系统
监测主机运行时转子的转速,包含: 一只防爆转速探头,一台智能转速仪,一条延伸电缆。转子的转速信号进入PLC,当转子的转速超过报警值和联锁停车值时， PLC会实现报警和联锁停车。
3.6电控系统
膨胀/压缩机组的配套用电设备有膨胀机油泵7.5KW、380V、50HZ二台，润滑油电加热器5KW、380V、50HZ一台，密封气电加热器15KW、380V、50HZ。主电机: 防爆等级EX-dⅡBT4, 防护等级IP55, 绝缘等级F。润滑油电加热器：防爆等级EXdeⅡCT1-T4, 防护等级IP68。
3.6.1 膨胀机润滑油电加热器：
当膨胀机在准备开车时润滑油加热器自动或手动加热。如果润滑油温度低于20℃时，启动5KW电加热器，当润滑油温度等于或大于35℃时5KW电加热器停止工作, 润滑油温度低于15℃时主机不能起动。
3.6.2 膨胀机二台油泵要求一台为主泵另一台备用。
主泵正常运行时，PLC控制柜掉电也不影响主泵的运行，主泵的启、停可以通过就地启、停按钮或主泵热备时通过PLC柜上的触摸屏启、停油泵。辅助油泵处于热备时在主油泵出现故障或误动作，并润滑油差压低于报警值以下可自动启动，也可以手动启、停。
3.6.3密封气出电加热器温度≤10℃时报警。出电加热器温度≤15℃时两组（10KW+5KW）电加热器同时工作，当密封气出电加热器温度≥30℃（5KW）时一组电加热器工作。电加热器中部温度≥75℃报警，电加热器中部温度≥100℃时停两组电加热器。 | 
