深冷裝置采用的膨脹機屬于速度型透平膨脹機,以天然氣流動(dòng)時(shí)速度的變化來(lái)傳遞能量,高壓天然氣在膨脹機內做接近于等熵膨脹,產(chǎn)生焓降。同時(shí),輸出功,消耗能量,增大焓降,使天然氣出口溫度降低,達到制冷目的。膨脹葉輪屬于徑軸流反動(dòng)向心閉式葉輪,同軸制動(dòng)的離心增壓機的葉輪為半開(kāi)式，膨脹機和增壓機都是單機的。膨脹機是深冷站制冷系統的主要設備，它擔負著(zhù)制冷和回收能量的重要作用。高、低壓膨脹機的設計流量分別為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℃,出口溫度為：-105.32/-39.55℃。通過(guò)分析得出了影響膨脹機軸承溫度的主要因素有潤滑油、水冷卻器、密封氣、配件質(zhì)量、維修質(zhì)量等，其中潤滑油的油膜厚度是制約軸承溫度的主要原因，而軸承溫度是影響膨脹機長(cháng)周期、高效運行的關(guān)鍵。

    1 　膨脹機組存在的問(wèn)題

    2005年5月膨脹機組連續一周多出現軸承溫度高而連鎖停機現象（數據見(jiàn)表1），致使機組處于較低負荷運轉狀態(tài)，制冷負溫在-50℃左右，與設計制冷溫度相差甚遠。

    2  膨脹機軸承潤滑機理

    膨脹機的軸和軸承的潤滑、冷卻主要是靠潤滑油，潤滑油的主要作用是為軸、軸承、密封提供潤滑和冷卻作用。軸頸與軸承間形成一定厚度的動(dòng)壓油膜，構成油膜接觸，油膜將軸托起，軸承與軸不直接接觸，軸與軸承間為液體摩擦，摩擦因數較小。同時(shí)，摩擦副間脫落的金屬屑、雜質(zhì)被潤滑油帶走，減輕磨料磨損，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，防止軸與軸承溫度過(guò)高而燒瓦。 

    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由膨脹機殼體、轉子軸、葉輪、軸承、鍵、背冒螺栓、隔熱盤(pán)、背壓密封、密封膠圈及溫度探頭、振動(dòng)探頭等組成。其輔助系統有增壓機、密封氣系統、冷吹系統、蓄壓器、平衡閥等。

    低壓膨脹機的軸承與軸的潤滑采用

    L-TSA68號汽輪機油進(jìn)行潤滑，潤滑油的粘度指標為55.08～82.28mm2/s,閃點(diǎn)（開(kāi)口）指標為≥185℃。潤滑油的流程是油箱-粗過(guò)濾器-油泵-潤滑油水冷卻器-雙聯(lián)過(guò)濾器-管線(xiàn)閥門(mén)-機前過(guò)濾器-膨脹機的軸、軸承等部位進(jìn)行潤滑。

    4 　故障排查及分析

    4.1  檢查儀表系統

    察看低膨脹機軸承回油溫度現場(chǎng)數據與主控室計算機顯示的軸承溫度數據對照，再與用紅外線(xiàn)測溫儀進(jìn)行測量數據對照，測量的數據基本相同，誤差在 2℃左右；檢查低膨脹機溫度探頭安裝情況，如果探頭安裝松動(dòng)或探頭線(xiàn)性不好，也會(huì )影響數據變化，對現場(chǎng)的溫度進(jìn)行重新校驗，重新確認儀表探頭的靈敏度，通過(guò)檢查未發(fā)現任何異常。

    4.2  檢查油箱的潤滑油的化驗指標、溫度和壓力

    潤滑油化驗指標中影響軸承溫度的主要是運動(dòng)粘度和閃電。運動(dòng)粘度高于標準值時(shí)，軸頸與軸承之間油膜的運動(dòng)阻力大，運動(dòng)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)帶走，易造成低壓膨脹機軸承溫度高；運動(dòng)粘度小于標準值時(shí)，軸頸與軸承之間油膜厚度變薄，無(wú)法形成動(dòng)壓潤滑，軸與軸承間為邊界摩擦，此時(shí)的摩擦因數幾倍于液體潤滑，軸與軸承間產(chǎn)生的熱量大，易造成低壓膨脹機軸承溫度高；潤滑油閃電低，軸頸與軸承之間無(wú)法形成油膜或形成的油膜變薄，軸與軸承間為邊界摩擦，易造成低壓膨脹機軸承溫度高。油箱中潤滑油溫度對軸承的影響，油箱溫度過(guò)高（正常油箱溫度為58℃），而潤滑油水冷卻器的換熱面積是一定的，潤滑油的溫度也相應變高，造成低壓膨脹機軸承溫度升高，油箱壓力對軸承溫度的影響，油箱壓力過(guò)高，直接影響潤滑油回油箱的速度，這樣也易造成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不高，必須控制好潤滑油的化驗指標、油箱溫度和壓力?！?br />
    4.3  潤滑油水冷卻器換熱效果

    膨脹機潤滑油水冷卻器是隨機引進(jìn)的換熱器 ,換熱面積為34m2 ,管束采用銅材質(zhì),銅材質(zhì)的換熱效果好于其他材質(zhì),介質(zhì)為循環(huán)水,設計來(lái)/回水溫度為30/60℃，殼程介質(zhì)為潤滑油，設計進(jìn)/出潤滑油溫度為60/40℃。來(lái)水溫度高，經(jīng)過(guò)水冷卻器換熱后，潤滑油溫度降不下來(lái)，造成低壓膨脹機軸承溫度升高。潤滑油水冷卻器換熱效果，由于水冷卻器長(cháng)時(shí)間使用，管壁結垢，沉積泥砂的堵塞等水冷卻器換熱效果差，造成低壓膨脹機軸承溫度高。保證措施是定期對潤滑油水冷卻器進(jìn)行清洗，另外控制好動(dòng)力的循環(huán)水來(lái)水溫度，來(lái)水溫度控制在30℃以?xún)取?nbsp;

    4.4 檢查油泵的運行參數

    油泵的流量為216L/min,進(jìn)口壓力為0.5MPa，出口壓力為4.86MPa。如果油泵的出口壓力低，油泵的供油量不足，潤滑油循環(huán)減慢，潤滑油不能正常工作，無(wú)法滿(mǎn)足軸承及密封的潤滑，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(jìn)口過(guò)濾氣堵塞造成的，也可能是泵葉輪損壞而致，經(jīng)檢查現場(chǎng)油泵的出口壓力為4.5MPa，滿(mǎn)足膨脹機運行需要。 

    4.5  檢查管線(xiàn)

    回油的匯管多年運行積垢多不暢通，影響軸承回油量，或是調節閥堵塞開(kāi)關(guān)不靈活，造成油路不暢通，影響軸承溫度等。在停機時(shí)，對膨脹機的所有潤滑油管路和調節閥進(jìn)行檢查、清洗，同時(shí)用儀表風(fēng)進(jìn)行吹掃管線(xiàn)，未發(fā)現任何異物。 

    4.6  檢查膨脹機的配件質(zhì)量

    目前，膨脹機的配件都使用國產(chǎn)化研制加工的配件，軸承是由四川簡(jiǎn)陽(yáng)低溫設備廠(chǎng)加工的配件，懷疑有質(zhì)量問(wèn)題，軸承回油孔方位不對或孔小，造成回油不暢通，與引進(jìn)配件對比，同時(shí)檢查油孔是否有堵塞，并用儀表風(fēng)進(jìn)行吹掃，未發(fā)現異常。檢查隔熱盤(pán)的回油孔存在堵塞的現象，經(jīng)檢查軸承及隔熱盤(pán)。不是造成低壓膨脹機軸承溫度的原因。 

    4.7  檢查配合間隙

    軸承與軸的配合間隙過(guò)小，造成軸承與軸之間的油膜厚度過(guò)小，致使軸承與軸頸產(chǎn)生邊緣摩擦，造成軸承溫度過(guò)高。經(jīng)檢查維修記錄，裝配尺寸符合規程要求。

    4.8  密封氣的壓力調節不正確

    為了防止油進(jìn)入到工藝氣體中，或工藝氣體和油接觸，在迷宮密封中間注入一股密封氣，密封氣的流量稍高于從密封中的泄漏量，密封氣的壓差為0.15MPa。另外，密封氣中不能含有重烴，重烴會(huì )造成潤滑油粘度下降。經(jīng)檢查未發(fā)現異常。 

    4.9  儀表軟件故障

    從現場(chǎng)逐一排查，未找到膨脹機軸承溫度高的根源，檢查計算機程序系統，經(jīng)檢查發(fā)現儀表軟件故障所致，故障排除后，膨脹機運行軸承溫度正常，

    5　 結論 

    膨脹機組是深冷站制冷系統的主要機組，要保證膨脹機組平穩、高效運行，降低故障頻率，就必需嚴格控制機組的運行參數，保證機組在最佳狀態(tài)下運行，同時(shí)把好配件質(zhì)量關(guān)和維修質(zhì)量關(guān)，減少停車(chē)次數，避免損害膨脹機。