米淑雲 付源 孟紅霞 / 天然氣分公司（sī）
摘要：簡單介紹了膨脹機潤滑流程及軸承潤滑機（jī）理，分析了造成膨脹機軸（zhóu）承溫度（dù）高的主要原因，找出了解決的辦法。
關鍵詞：透（tòu）平膨脹機；軸承；潤滑油；密封氣
中圖分（fèn）類號: TB653； TH133.3 文獻標識（shí）碼：B
文章（zhāng）編號： 1006-8155（2007）04-0077-03
Reason Analysis on High Temperature of Expander Bearing with Deep-cold and Low-pressure
Abstract: This paper briefly introduces the process of lubrication for expander and the mechanism of lubrication for bearing. The main reason for high temperature of expander bearing is analyzed and the solution is found.
Key words: turbo-expander ； bearing ； lubricating oil ； seal gas
0 引言
深（shēn）冷裝（zhuāng）置采用的膨脹機屬於速度型透平膨脹機,以天然氣流（liú）動時速度的變（biàn）化來（lái）傳遞能量,高壓天（tiān）然氣在膨（péng）脹機內做接近於等熵膨（péng）脹,產生焓降。同時,輸出功,消耗能量,增（zēng）大焓降,使天然氣出口溫度（dù）降低,達到（dào）製冷目的。膨脹葉輪（lún）屬於徑軸（zhóu）流反動向心（xīn）閉式葉輪（lún）,同軸製動的離心增壓機的葉輪為（wéi）半開（kāi）式，膨脹機和增壓機都（dōu）是單機的。膨脹機是深冷站（zhàn）製冷係（xì）統的（de）主要設備，它擔負著（zhe）製冷和回收能量的重（chóng）要作用（yòng）。高、低壓膨（péng）脹機的設計（jì）流量分（fèn）別（bié）為18623/17388Nm3/h,轉速為39000/47000r/min，高、低壓膨脹機進（jìn）口溫度為-69.15/21.55℃,出（chū）口溫度為：-105.32/-39.55℃。通過（guò）分析得出了影響膨脹機（jī）軸承溫度的（de）主要因素有潤滑油、水冷卻器、密封氣、配件（jiàn）質量、維修質量等，其中潤滑油的油膜厚度是製約軸承溫度的主要原因，而軸承溫度是（shì）影響膨脹機長周期、高效（xiào）運行（háng）的關鍵。
1 膨脹機組（zǔ）存在的問題（tí）
2005年5月膨脹機（jī）組連續一周多出現軸承溫度（dù）高而連鎖停機（jī）現象（數據（jù）見表1），致使機組處於較低負荷運轉狀態，製（zhì）冷負溫在-50℃左右，與設計製冷溫度相差甚遠。
表 1 膨脹機組（zǔ）有故障（zhàng）時的運行參數（shù）
2 膨脹（zhàng）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（rùn）滑油，潤滑油（yóu）的（de）主要作用是為軸、軸承（chéng）、密封提供潤滑和冷卻作用。軸頸與軸（zhóu）承間形成一定厚度的動壓（yā）油膜，構成油膜接觸，油膜（mó）將軸托起，軸承與軸不直接接觸，軸與軸承間為（wéi）液體摩擦，摩擦因數較小。同時，摩擦副間脫落的金屬屑（xiè）、雜質被潤滑油帶走，減（jiǎn）輕磨料磨損，帶走摩擦產生的熱量，防止軸（zhóu）與軸承溫度過高而燒（shāo）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（yào）由（yóu）膨脹（zhàng）機殼體、轉子軸（zhóu）、葉輪、軸承（chéng）、鍵、背冒螺栓、隔熱盤、背壓密封、密封膠圈及溫度探頭、振動（dòng）探頭等組成。其輔助係統有（yǒu）增壓機、密（mì）封氣係統、冷吹係統、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（hào）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（zhǐ）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-雙聯過濾器-管線閥門-機前過（guò）濾器-膨脹機的軸、軸承等（děng）部位進行潤滑。
4 故障（zhàng）排查及分析
4.1 檢查儀表係統
察看低膨脹機（jī）軸（zhóu）承回油溫度現場數據與主控室計（jì）算機顯示的軸承溫（wēn）度數據對照，再與用紅（hóng）外線測溫儀進行測量數據對（duì）照，測量的數據基本相同，誤差在 2℃左右；檢查低膨（péng）脹機溫度探頭安裝情況，如（rú）果探（tàn）頭安裝鬆動或探頭線性不好，也會影響數（shù）據變化，對現場的溫（wēn）度進行重新校驗，重新確認儀表探頭的靈（líng）敏度，通過檢查（chá）未發現任何異常。
4.2 檢查油（yóu）箱的潤滑油的化驗（yàn）指標、溫（wēn）度和壓力
潤滑油化驗指標中影響軸承溫度的（de）主要是運動粘度和閃電。運動（dòng）粘（zhān）度高於標準值時，軸（zhóu）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；運動粘度小於（yú）標準值時，軸頸與軸承之間油膜厚度變薄，無（wú）法形成動壓潤滑，軸（zhóu）與軸承間為邊界摩擦，此時的摩擦（cā）因數幾倍於液體潤滑，軸與軸承間（jiān）產生的熱量大，易造成低壓膨（péng）脹機軸承溫度高；潤滑油閃電低，軸（zhóu）頸與（yǔ）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（biān）界摩擦，易造成低壓膨脹機軸承溫度高。油（yóu）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（ér）潤滑油水（shuǐ）冷卻器的換熱麵積是一定的，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（duì）軸承溫度的影響，油箱（xiāng）壓力過高，直接影響潤滑油回油箱的速度，這樣也易造成（chéng）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（dù）不高，必須控製好潤滑油的化驗指標、油箱溫度和壓力。
4.3 潤滑油水冷卻器換（huàn）熱效果
膨脹機潤滑（huá）油水（shuǐ）冷卻器是隨機（jī）引進（jìn）的換熱器 ,換熱麵積（jī）為34m2 ,管束采用銅材質,銅材質的換熱效果好於其他（tā）材質,介質（zhì）為循環水,設計來/回水溫度（dù）為30/60℃，殼程介質為潤滑油，設計進/出潤滑（huá）油（yóu）溫度為60/40℃。來（lái）水溫度高，經過水冷卻器換熱後，潤滑（huá）油溫度降不下來，造成低壓膨脹機軸承溫（wēn）度升（shēng）高。潤滑油水冷卻（què）器（qì）換熱效果，由於水冷卻器長時間使用，管壁結垢，沉（chén）積泥砂的堵塞等（děng）水冷卻器換熱效果差，造成低壓膨脹（zhàng）機軸承溫度高。保證措施是定期對潤滑（huá）油水冷卻器進行清（qīng）洗，另外控製（zhì）好動力的循環水來水溫度（dù），來水溫度控製在30℃以內。
4.4 檢查油泵的運行參數
油泵的流量為216L/min,進（jìn）口壓力（lì）為0.5MPa，出口壓力為4.86MPa。如果（guǒ）油泵的出口壓力低，油泵（bèng）的供油量不足，潤滑油循環減慢，潤滑油不能正常工（gōng）作，無法滿足軸承及（jí）密（mì）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（lǜ）氣（qì）堵塞造（zào）成的（de），也可能是泵葉輪損壞而致，經檢查現（xiàn）場（chǎng）油泵的出口壓力為4.5MPa，滿足膨脹機運行需要。
4.5 檢查管（guǎn）線
回（huí）油（yóu）的匯管多年運行積垢多不暢通（tōng），影響軸承回油量，或（huò）是調節閥堵塞開關不靈活，造成油路（lù）不暢通，影響軸承溫度等。在停機時，對（duì）膨脹機的所有潤滑油管路和調節（jiē）閥進行檢查、清洗，同時用儀表風進行吹掃管線，未發現任何異物。
4.6 檢查膨脹機的配件質（zhì）量
目前（qián），膨脹（zhàng）機的配件都使用國產化研製加工的配件，軸承是由四川簡陽低（dī）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（huò）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，並用儀（yí）表風進行（háng）吹掃，未發現異常。檢查隔熱盤的回油孔（kǒng）存在堵塞的現象，經檢查軸承（chéng）及隔熱盤。不是造成低壓膨脹機軸承溫度的原因。
4.7 檢（jiǎn）查配合間隙
軸承與軸的配合（hé）間隙過小（xiǎo），造成軸承與軸之間的（de）油膜厚度過小（xiǎo），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（cùn）符合規程要（yào）求。
4.8 密封氣的壓力調節不正確
為了防止油進入（rù）到工藝氣體中，或工藝氣體和油接觸，在迷宮密封中間（jiān）注入一（yī）股密封氣，密封（fēng）氣的流量稍高於從密封中的泄漏量，密封氣的壓差為0.15MPa。另外，密封氣中不能（néng）含有（yǒu）重烴，重烴會造成潤滑（huá）油（yóu）粘（zhān）度下降。經檢查未發現異常。
4.9 儀表軟件故障
從現場逐一排查，未找到膨脹機軸承溫度高的根源，檢查計（jì）算機（jī）程序係統，經檢查（chá）發（fā）現儀表軟件故障所（suǒ）致，故障排除後，膨脹機運行軸承溫度正常，參數見表2。
表2 膨脹機組故障排除後的運行參數
5 結論（lùn）
膨脹機組是深冷站製冷係統的主要機組，要保證膨脹機組平穩（wěn）、高效運行，降低故障（zhàng）頻率，就必需嚴格控製機組（zǔ）的運行參數，保證機組在Z佳狀態下運行，同時把好配件質量關和維修（xiū）質量關，減少停車次數，避（bì）免損害膨脹機。
