空分透平膨脹機開車調試注意事項

摘 要：透平膨脹機的運轉是理論與實踐間所普遍關注的問題，其涉及到生產方面要項，有必要對其的科學運轉加以科學的重視。在這種背景下，首先對透平膨脹機的實務現狀進行了分析，進而探討了結合空分設備（KDN150/10Y）的操作步驟與相應特性，詳細闡述透平膨脹機開車調試及運行的要項，以期為理論與實踐界更好的理解與操作透平膨脹機的運行提供必要的借鑒與參考。

關鍵詞：透平膨脹機；實務現狀；開車調試；要項

1 透平膨脹機的實務現狀

在空分行業的理論與實踐界中，有很多的專家學者對透平膨脹機給予了關注，并且對其運行的機理有著不同的認識。就這一方面而言，本文的理解包括著如下方面：

第一，認為透平膨脹機的運行是需要借助于電機。實際上，透平膨脹機并非由電機所驅動，而是在一些高壓力的氣體的強烈推動下，其膨脹葉輪將形成轉動。這個葉輪的進氣處是在葉輪的圓周面，通過軸轉動來將氣體推進到擴壓管道中，最終從膨脹機中排除。而對于制動葉輪而言，這一過程卻恰恰相反，其是由軸轉動面進入氣體，而圓周面的主要作用則是排除氣體，從而將氣體進入到擴壓容器當中，進而由蝸殼將氣體加以收集，最終得以排出。也就是說，透平膨脹機完全是借助于高壓氣體來驅動的。

第二，認為透平膨脹機如果擁有較快的轉速，則相應的效率也會很高。通常而言，僅僅是對透平膨脹機的轉速進行討論沒有任何實際價值，必須要將這一轉速與膨脹機的葉輪大小相結合，從而最終對相應的速度加以說明。就特定的膨脹機葉輪大小而言，轉速高必然會帶來較高的速度。然而，如果透平膨脹機的葉輪具有不同的大小，則轉速與速度的關系就不能夠一概而論。就具有較大直徑的膨脹機葉輪而言，其效率之所以會比較高，完全與膨脹所帶來較大氣量有關，焓降水平也十分合適。

第三，具有壓力的氣體通過對透平膨脹機葉輪產生沖擊力而急速帶動葉輪進行轉動，并進而通過這種軸轉動將膨脹功進行有針對性的輸出。排除由于軸轉動所消耗掉的功不談，膨脹功所結余的部分如果不能夠被及時的用掉，則就會導致透平膨脹機發生飛車現象，從而最終形成膨脹機的超速運轉。這種超速運轉的狀況通常是發生在相應設備的初始啟動階段，造成這種狀況也具有多種原因。一是可能由于在打開進口截止閥門時出現用力過猛的狀況；二是操作人員對相關操作不夠熟悉，也沒有嚴格按照規章制度進行科學操作。不可否認的是，超速現象的出現也有可能是儀表的測量不準所造成。出現儀表問題時，就應當對其進行及時的校正。透平膨脹機能夠以合乎規則的穩定轉速進行工作，主要是借助于在轉動軸的旁邊安裝的輸出功控制設備，也即是制動式風機輪，這可以很好的對膨脹機轉速加以高效的控制。

2 空分透平膨脹機開車調試的要項

第一，開車前應先檢查平衡罐或儲能氣的壓力是否達到0.5-0.65Mpa（KDN150空分），如果達不到則需使用隨機帶的充氣專用工具充入足夠壓力的氮氣或干燥、干凈的空氣，否則不允許啟動透平膨脹機。

第二，對于軸承的氣過濾器的整潔干凈度要進行嚴格的檢查，關注在鎳片上是否存在會造成污染的散碎的銷顆粒物體。對于膨脹機軸承的進出氣管也需要進行風吹處理，進而把精確過濾裝置的蓋打開，再一次對鎳過濾片進行整潔度的清除。對于已經有較長使用年限的鎳過濾片而言，還必須經過更為嚴格的風吹、水洗步驟之后，才能夠被使用。在吹除工作結束之后，需要將膨脹機的軸承氣管與密閉的氣管、關鍵儀器儀表、轉速的控制表及供電裝置加以連接，從而確保透平膨脹機的運轉具有較好的狀態環境，而機身所自帶的排氣孔也需要及時去掉封蓋。

第三，透平膨脹機運行時，風機出口調節閥門開。檢查透平膨脹機進口閥在全關閉的情況下，全開透平膨脹機出口閥。緩慢打開透平膨脹機進口閥，逐漸使膨脹機轉速上升至10000r/min左右，檢查儀表，轉速表等系統是否正常，使之處于完好狀態，然后緩慢使膨脹機轉速上升至額定轉速69000r/min，不宜超過73000r/min。注意：由于啟動階段，偏離設計工況運行。運轉參數變化頗大，故調節頻繁。啟動時因整個裝置處于熱狀態，膨脹機進口溫度高于正常值，而膨脹機進口壓力低于正常值，但因透平膨脹機絕熱效率高，故啟動過程降溫極快，膨脹機進口溫度急速下降，此時應及時開大進氣閥門，提高膨脹機進口壓力。

第四，在進行現場的裸冷開車時，當前最為主要的不合規操作就是當透平膨脹機的機身出現十分緩慢的溫度下降時，通常被認為這種情況對會存在于屬于較低壓力的步驟當中，因為這個時候透平膨脹機所擁有較小數值的制冷量。因此，在開車之前，大多數操作人員是想要借助擴大膨脹機的噴嘴的大小，以及提升膨脹機自身的轉動速度來處理這個問題。事實上，這種理解是有所偏差的，當透平膨脹機處于裸冷步驟時，其很難達到所要求的效率水平，因此僅僅是通過對機前的溫度進行調整很難達到相應的目的。

第五，現場開透平膨脹機大家可能經常會遇見膨脹機超速現象，此現象的產生通常是因為開車時噴嘴開度調節過猛或者回流閥關閉過快造成的，也就是膨脹葉輪的輸出功和制動器的耗功突然不匹配引起的。運行中，風機前吸入濾清器堵塞可導致超速，風機后的蝶閥開度與實際不一致，也可導致超速。另外，透平膨脹機轉子的每次更換零件或零件受損，也均需重新做動平衡，未做動平衡的轉子嚴禁開車使用。

3 結束語

總體而言，在空分透平膨脹機的調試過程中，操作者有必要首先對機器的操作流程及注意事項加以關注，并且在進行調試時，一定要扎扎實實，不能夠貪圖快速，需要按照制度文件中所規定的各項要求依次進行。尤其是在進行熱負荷的試車工作中，所涉及到的設備、連接設施等都應當進行極為嚴格的查驗，確保運行條件的滿足，否則很有可能導致較大的損失出現。

參考文獻

[1]陳雙濤，侯予，陳汝剛，趙紅利.高速透平膨脹機臨界轉速的計算與分析[J].西安交通大學學報，2010（9）.

[2]李超，艾麗琨，劉延峰，顧文婷.高速透平膨脹機葉輪動力學模態的有限元分析[J].動力工程學報，2010（3）.

[3]趙祥雄，陳雙濤，侯予.轉子型式對高速透平膨脹機臨界轉速的影響[J].低溫工程，2010（3）.

[4]陳克平，鐘麗娜，蔡國成.中高壓增壓透平膨脹機在大型空分設備中的應用[J].深冷技術，2010（S1）.