故障原因
转速表指示失准,一般有两种原因:一是因膨胀机本身故障造成转速表指示异常,这种情况往往伴随着膨胀机有严重的异常声音;二是磁电传感器故障所致。
磁电传感器安装在制动风机的端盖中间,由两块绕有线圈的永久磁铁组成,利用磁电感应原理,如果线圈对地短路或内部受潮绝缘被破坏,转子转动时切割磁力线产生的感应电流出现变化,造成测量转速不准。可用兆欧表测量线圈接线对地电阻及绝缘程度,以作出准确的诊断。
膨胀机转速表在0~40℃环境温度下能正常工作,温度过低或过高均对转速表测量不利。在分馏塔加温时没有取下膨胀机,即使在风机排气放空阀关闭的情况下,由于冷吹阶段空气的温度远低于0℃,加温后期的空气温度又高于40℃,这两种温差较大的气体长时间充满风机系统,磁电传感器线圈受影响最大,多次进行加温,就会产生线圈受潮不绝缘、对地短路的故障,在这种情况下转速表指示会迟钝且低于实际转速。
转速表本身发生故障的情况十分少见。在转速表指示失准的情况下,可先判断是否因机械故障所致,应拆下膨胀机进行检查。如机械系统无异常,可凭经验进行操作,转速显示偏低,不必担心膨胀机因转速超高而自动停车,造成分馏塔上塔压力上升进而威胁分馏塔的安全。可在保证膨胀机前后压力、温度处于正常范围内维持运转。
风机轮叶片与风机端盖的严重摩擦,是导致风机轮损坏的直接原因。这种故障只有在风机轮螺母明显松动的情况下才会发生。螺母一般都具有自锁性,在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱。但是,在冲击、振动和变载荷的作用下,或在测试变化较大的环境下工作时,螺纹间的摩擦力可能在某一瞬时消失或减小,这种现象的多次重复,就会使螺纹联接逐渐松动。为防止螺纹联接松动造成膨胀机工作不正常或发生严重事故,风机轮与转子间的固定采用螺母和止动垫片结合的机械防松装置,膨胀叶轮的螺母与转子采用长细牙螺纹联接,以满足其长期运行的技术要求。
风机轮压紧螺母与转子采用粗牙螺纹联接,其
自锁性较差。加温时膨胀机未取下,其螺母受温差变化的影响,会热胀冷缩。虽有止动垫片制约,由于加温多次,其松动仍不可避免。当风机轮与端盖的间隙完全消失就会发生摩擦,其结果是膨胀机运转声音异常,风机端盖发烫,漆色改变,风机轮叶片磨损严重,转子失去动平衡。转子与轴承之间的摩擦同样会产生。膨胀机出现严重机械事故,就直接导致整套空分设备的停运。
故障的处理方法
膨胀机拆检,确认风机轮、工作轮报废。两个轴承镶套内衬因出现裂纹、松动的严重缺陷,且间隙0.06mm,可靠性降低而不能使用。自购回备件进行组装,在无负荷试车时,当轴承气压力升至0.2MPa时进行转子悬浮试验,测量转子与外壳体的电阻值无穷大,悬浮性能良好,但无法进行启动。详细情况是:在做好膨胀机启动的各项准备工作后,当上塔压力达0.4MPa时,开启通—2阀的,瞬间,膨胀机内出现“啪”的一声撞击,发生卡机事故,紧急停车。拆检发现:风机侧轴承限位板4个固定螺钉全部断裂,轴承镶套内衬与转子有严重摩擦痕迹。反复装配数次,悬浮转动均正常,但撞击、卡机现象无法消除,试车被迫中断。通过对故障认真的分析,确认是更换风机轮、工作轮后,转子整体动平衡重心偏移量过大所造成。在这种情况下,不可草率地判断为轴承与转子之间的间隙过小所致,扩大其间隙,只会造成轴承的报废。
在没有高精度的动平衡条件下,轴承和限位板的固定螺丝的破坏程度也愈严重,还有可能使转子产生轴向变形,在这种情况下,上塔0.4MPa压力的气体能量高速作用于工作轮,必然使转子产生向风机一侧位移,这种位移产生的突发撞击力,导致风机侧固定螺丝径向断裂。送到厂家进行处理,膨胀机转子动平衡经厂家校验合格后,装机试车一次成功,启动液化非常顺利。
膨胀机每次就位时,一定要注意本体的轴向水平度和横向水平度应符合长期运转的要求,严格对膨胀机进行悬浮试验。悬浮试验合格后,再进行负荷试验,启动后应逐渐提高转速至正常转速。确认达到要求后才可投入使用,以保证运转的可靠性。
机械故障的预防
分馏塔的操作和调整均可引起膨胀机技术参数 的改变,两者之间的关系十分紧密。为了防止机械事故的发生,在启动前除按照技术说明书的要求外,还应注意做好以下准备工作:
(1)在压力达1MPa时,轴承气压力应调整在0.5MPa,以保证热交换器压力在1.4MPa时,轴承气压力达到0.6MPa。
(2)防止在启动膨胀机时转速超高,全关膨胀机后污氮放空阀,节-3阀开3/12转。
(3)轴承气压力表绿针调至0.3MPa,红针调至0.5MPa,确保启动、停车控制电路正常工作。
膨胀机在出现紧急情况时,操作人员必须正确果断地进行处置,否则就会酿成责任事故。当膨胀机因超速自动停车时,膨胀机进口阀通—2会立即关闭,应迅速开大污氮旁通节流阀节—3,再按启动按纽,可重新启动;在活动节流阀刮霜和切换纯化器时切断加热器气源时,应观察转速指示表,防止超速;当因轴承气压力过低自动停车时,应稍开节—3,关小液空调节阀节—2,当压力达到要求后再重新启动;当紧急停电时,应迅速关闭节—2、通—2、节—3,在完成这些动作后,再开分馏塔高压放空阀。不论是正常停车还是紧急情况下的特殊停车,切记不要首先开大高压空气放空阀,以维持轴承气压力,为有步骤的停车争取宝贵时间。在操作和检修的整个过程中,应将预防膨胀机卡机和工作轮、风机轮摩擦的机械事故作为设备管理的主要目标进行考核。
对膨胀机相关管路进行适当的改进,可使操作更加简单实用。原风机蜗壳设计用水冷却,会产生水垢,形成堵塞,冷却效果变差,有时还会出现水分渗漏至风机内部。可取消冷却水冷却,将放空的轴承气引入蜗壳内进行冷却,效果甚佳。风机制动气全部直接放空,拆除风机排气进加热器管路,可有效地减少和防止切换纯化器时的误操作。
对膨胀机工作轮和风机轮防松螺母的检查应半年进行一次。在分馏塔进行加温时是检查的最佳时机。在膨胀机正常使用的过程中,防松螺母的检查对事故的预防极其重要,而这种检查又非常简单,机身不用解体,只需用两把扳手反方向作用于工作轮螺母和风机轮螺母,将其扳紧即可。
在取下膨胀机时,由于蜗壳内温度很低,导流器有可能取不出来,为了防止加温时开启通—2,塔内温度上升,其加温空气压力将导流器吹出砸向地面而损坏叶片,可自制盲板与中间体法兰相连(盲板见图1),可保证I、Ⅱ热交换器膨胀后污氮隔层的加温和导流器完好的需要。
运行与检查
膨胀机正常运行必须同时具备四个要素:
(1)有高度清洁、压力平稳、连续供应的轴承气。
(2)各部位间隙在规定的技术要求范围内,转子与其它部件不能出现任何摩擦。
(3)高质量的动平衡精度。
(4)工作轮、风机轮防松螺母必须紧固。
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