PLPK透平膨胀机提速时轴承烧坏故障分析及改进

　　一、概述

　　南宁化工股份有限公司750型空分制氧装置中的PLPK-14.12/7.72×0.46型透平膨胀机组是空分设备配套单机之一，该机在整套装置中利用压缩空气在膨胀机内绝热膨胀直接产生空分设备所需冷量获得低温，同时补偿空分设备中各种冷量损失。该机为卧式单级轴流向心反应式，带增压机，轴承采用气体轴承，正常运行时转子与气体轴承是不接触的，靠气体润滑。

　　该机参数：

　　膨胀机：膨胀量：847Nm3/h，膨胀前压0.772MPa，膨胀前温度142.15K，膨胀后压力0.046MPa，转速60460r/min。

　　增压机：增压量847Nm3/h，增压前压力0.635MPa，增压后压力0.84MPa，转速60460r/min。

　　2006年10月安装试车后投入使用，在每一次的停电大检修后重新开车时，当膨胀机提速至40000r/min时，膨胀机噪音加大，振动明显，然后自动停机，拆机检查时发现转子被轴承卡死，把转子和轴承分开后发现气体轴承内臂烧坏，端面被磨、气孔被堵，转子表面发黑。

　　二、问题分析及改进

　　(一)气体轴承供气系统

　　1.问题分析。气体轴承设有专门的供气系统，

　　由分子筛纯化器后，引出一路纯净空气，经过粗过滤器、精过滤器再次净化后送至气体轴承供气管道，当轴承气量不足，压力低于0.45MPa时，提速40000r/min、膨胀量：500Nm3/h、膨胀前压0.45MPa时膨胀机噪音加大，振动明显，然后自动停机;主要原因是一是轴承气气量和压力不足;二是精过滤器的过滤镍片堵塞，造成供气不足;轴承气量和压力不足时，气体无法把转子托浮在轴承正中心，提速时转子摆动过大，造成转子与轴承高速磨擦，气体轴承烧坏，转子被磨坏如下图所示：

　　2.改进。(1)加大轴承气系统管道，由原来的DN20扩大到DN25，供气总阀由针型阀改为球阀，减小阻力;(2)更换精过滤器的过滤镍片，安装前用四氯化碳溶液清冼。

　　(二)增压机系统

　　1.问题分析。增压机进口管有一过滤器，滤蕊的过滤层为海棉布，使用一段时间后会老化脱落，过滤效果差，一些机械杂质进入增压机，造成增压机风轮磨损或轮内杂质冻结破坏转子动平衡，引起膨胀机振动，提速时转子摆动过大，碰到气体轴承内壁及端面，造成转子与气体轴承磨擦，气体轴承烧坏。主要是海棉布遇热容易脆，易碎脱落，杂质进入增压机风轮。

　　2.改进。过滤器滤蕊的过滤层改用无纺过滤布代替原来的海棉布，并定期检查清冼。

　　三、改造后的效果

　　2009年9月改造后投入使用，经过5次制氧装置停电检修后重新开车，透平膨胀机在提速到60000r/min、膨胀气量：840Nm3/h，膨胀前压0.70MPa，膨胀前温度142.15K，膨胀后压力0.046MPa，运行平稳，没有发生故障，各项工况参数正常。