藺海云

(河南安陽鋼鐵股份有限責(zé)任公司 制氧廠，河南 安陽 455004)

PZYZ241AB膨脹機密封器跑合總結(jié)

藺海云

(河南安陽鋼鐵股份有限責(zé)任公司 制氧廠，河南 安陽 455004)

簡介新建4號23500空分工程配套的膨脹機組的參數(shù)、原理、構(gòu)造及功能。介紹了膨脹機跑合的操作步驟和方法，并描述了膨脹機跑合時的具體過程，總結(jié)了操作注意事項。

膨脹機；密封器；跑合

安鋼4號23500制氧機是杭氧設(shè)計、中空投標(biāo)建設(shè)，于2015年9月開始施工，2016年3月18日正式試車投產(chǎn)，現(xiàn)在空分運行穩(wěn)定良好，產(chǎn)品產(chǎn)量和純度全部達(dá)到或高于設(shè)計值，配套的兩臺膨脹機也是杭氧設(shè)計制造的增壓透平膨脹機，3月19日對兩臺膨脹機進(jìn)行了跑合，一次性試車成功，現(xiàn)在運行高效穩(wěn)定。

1 膨脹機密封器跑合目的

空分設(shè)備配套的新膨脹機和檢修更換密封器后的膨脹機在正常運行前都要進(jìn)行密封器跑合，因為新膨脹機或更換密封器后的膨脹機在設(shè)備零件、配件組裝時，石墨密封器和轉(zhuǎn)子軸是緊密配合沒有間隙的，而正常運行時它們之間是有一定間隙的，并且轉(zhuǎn)子是高速運轉(zhuǎn)的，如果密封器在正常運行前不進(jìn)行跑合，則密封器石墨一定會燒毀損壞。

膨脹機跑合的目的主要是通過轉(zhuǎn)子上的迷宮軸密封，將新的石墨碳環(huán)氣密封磨出迷宮凹槽，以此達(dá)到曲折式迷宮密封的效果。

2 PZYZ241AB膨脹機主要參數(shù)、構(gòu)造及組成部分

2.1 膨脹機的參數(shù)

安鋼制氧廠4# 23500制氧機配套的膨脹機組型號為PZYZ241AB，主要參數(shù)見表1。

2.2 膨脹機的工作原理

機組利用氣體經(jīng)膨脹機進(jìn)行絕熱膨脹，產(chǎn)生空分裝置必須的冷量，其產(chǎn)生的機械功又被增壓機所吸收，用以提高增壓氣體的壓力。

機組所使用的氣體應(yīng)為不含機械雜質(zhì)并經(jīng)凈化處理的干凈氣體。

表1 PZYZ241AB型膨脹機主要參數(shù)

2.3 膨脹機的構(gòu)造

本機組主要由以下部分組成：1. 帶保冷箱及底架的透平膨脹機(帶增壓機)；2. 供油裝置；3. 噴嘴調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)；4. 緊急切斷閥；5. 增壓機進(jìn)口氣體過濾器；6. 增壓機出口冷卻器；7. 增壓機進(jìn)出口及水路閥門。

本機組主要組成部分除增壓氣體過濾器、氣體冷卻器及增壓機進(jìn)出口及水路閥門外，均裝在一公用底架上而成一整體。

透平膨脹機主要由蝸殼、膨脹機軸、葉輪、軸承、密封器組成。增壓機主要由進(jìn)口收斂管、葉輪、擴壓器、蝸殼、密封器組成。

膨脹機的流量調(diào)節(jié)是通過一執(zhí)行機構(gòu)改變噴嘴喉部寬度來實現(xiàn)的。

2.4 膨脹機組兩個很重要的閥

1. 緊急切斷閥：在膨脹機進(jìn)口處設(shè)置一緊急切斷閥，目的是在膨脹機處于危險狀態(tài)時能在很短的時間(≤0.1 s)內(nèi)切斷氣源而使其快速停車，起到安全保護(hù)作用，與此同時增壓機回流閥自動全開，以防止增壓機踹振，并使膨脹機盡快停車運行。

2. 增壓機回流閥：在增壓機出口管和進(jìn)口管之間旁通管路上設(shè)置一自動調(diào)節(jié)閥，稱為增壓機回流閥，其作用：1)壓力調(diào)節(jié)；2)防踹振；3)當(dāng)進(jìn)行密封器跑合時，由于轉(zhuǎn)速低，軸承難以形成油膜，為了減少止推軸承負(fù)荷，增壓機應(yīng)從大氣吸氣，因此壓力氣體可以經(jīng)該閥旁通而進(jìn)入膨脹機。

3 膨脹機組油運和增壓機、膨脹機前后管道吹掃

在膨脹機組土建基礎(chǔ)施工、設(shè)備及附屬管道、閥門、氣體過濾器、氣體冷卻器等安裝完畢，水電儀表氣滿足條件后，首先對儀表、進(jìn)出口閥門、密封氣減壓閥、緊急切斷閥、噴嘴進(jìn)行了校對和校驗，確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后，對膨脹機組油系統(tǒng)進(jìn)行油運，油運的過程是壓力油不進(jìn)膨脹機、增壓機，而油路出口管用濾網(wǎng)包折后，壓力油直接回到油箱里，在油運兩周后，確認(rèn)濾網(wǎng)上沒有雜質(zhì)、油質(zhì)比較良好后，油運結(jié)束，油出口管路連接膨脹機、增壓機系統(tǒng)，膨脹機組油系統(tǒng)可以正常啟用。

在整個空分系統(tǒng)管路制作試壓、空壓機試車正常結(jié)束后，正常開啟空壓機，用壓力空氣對整個空分系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，空分系統(tǒng)分內(nèi)外管路系統(tǒng)，對應(yīng)的膨脹機系統(tǒng)也分為內(nèi)外管路系統(tǒng)。在對空分系統(tǒng)內(nèi)外管路系統(tǒng)分時分壓吹掃時，膨脹機內(nèi)外管路系統(tǒng)也對應(yīng)吹掃。吹掃的過程，管路系統(tǒng)與膨脹機、增壓機進(jìn)出口法蘭處斷開，吹掃空氣不進(jìn)膨脹機、增壓機設(shè)備內(nèi)，因為膨脹機組氣路、油路系統(tǒng)在出廠時已經(jīng)過凈化處理，不再需要吹掃。在吹掃達(dá)到要求后，標(biāo)志膨脹機組吹掃工作可以結(jié)束，下一步就要進(jìn)行膨脹機的密封器跑合工作。

4 膨脹機跑合操作方法和步驟

膨脹機的跑合操作方法按隨機膨脹機組通用使用維護(hù)說明書如下：將增壓機進(jìn)出管拆除，用悶蓋將拆除管口悶牢，氣體經(jīng)回流閥旁通進(jìn)入膨脹機。保持密封氣和潤滑油的供應(yīng)，打開膨脹機出口閥，打開緊急切斷閥和噴嘴葉片，完全依靠進(jìn)口閥門來控制轉(zhuǎn)速。逐漸開啟該閥，按工作轉(zhuǎn)速的20%、35%、60%、85%的分檔進(jìn)行升速，每檔轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)10 min，然后停車10 min，以使運轉(zhuǎn)時發(fā)熱的石墨密封冷下來。最后再次起動膨脹機升速至工作轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)10 min，跑合即告結(jié)束。

5 膨脹機跑合現(xiàn)場操作方法和過程

在3月6日兩臺膨脹機實際跑合過程中，我們操作方法如下：

1. 接通氣動控制閥的儀表空氣和密封氣，并檢查有無泄漏情況。

A膨脹機：膨脹端密封氣壓力0.15 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa。

B膨脹機：膨脹端密封氣壓力0.2 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa。

2. 接通控制系統(tǒng)及安全系統(tǒng)的控制電源，啟動油泵，油壓控制在0.23～0.3 MPa。

A膨脹機油泵壓力2.93 MPa，B膨脹機油泵壓力3.17 MPa。

3. 油冷卻器通入冷卻水(油溫過低可暫緩)。

4. 增壓機進(jìn)出口管拆除，使增壓機進(jìn)出口敞開，并用盲法蘭封住拆去部分的管口，使氣體經(jīng)回流閥旁通進(jìn)入膨脹機，回流閥全開。

5. 全開膨脹機出口。

6. 打開緊急切斷閥和噴嘴葉片，噴嘴開到50%。

7. 晚上11:10時回流閥、噴嘴、油泵都打到遠(yuǎn)程控制。

8. 我們先對A膨脹機進(jìn)行了跑合，具體過程如下：

1)11:28時，慢慢打開膨脹機進(jìn)口截止閥，直到轉(zhuǎn)子開始運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速調(diào)到5150 r/min先穩(wěn)定下來，軸溫14、26、25℃；11:32時，速度增到8300 r/min穩(wěn)定下來，此時軸溫15、28、29℃，油壓2.859 MPa，膨脹端密封氣壓力0.17 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.08 MPa；11:40時，關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機，軸溫17、30、29℃；11:53時，軸溫16、25、25℃。

2)11:57時，開膨脹機進(jìn)口閥，使轉(zhuǎn)速達(dá)到12 550 r/min，軸溫20、31、29℃；12:00時，軸溫22、31、30℃，膨脹端密封氣壓力0.18 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.1 MPa，油壓0.305 MPa；12:03時，軸溫23、32、31℃，膨脹端密封氣壓力0.18 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.1 MPa；12:06時，關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機，軸溫22、32、31℃。

3)12:20時，開膨脹機進(jìn)口閥，膨脹端密封氣壓力0.185 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.06 MPa，軸溫19，21、32℃；12:24時，轉(zhuǎn)速達(dá)到16 650 r/min，膨脹端密封氣壓力0.19 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.1 MPa；12:26時，軸溫30，30、37℃，油壓0.296 MPa；12:30時，關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機，軸溫25、36、37℃。

4)關(guān)膨脹機出口閥、增壓機進(jìn)出口閥，保持密封氣和油泵運行，膨脹機正常跑合結(jié)束，可以在空分投運時，直接啟動膨脹機。

9. 在A膨脹機跑合過程中，也對B膨脹機同時進(jìn)行了跑合，具體過程如下：

1)11:43時，慢慢打開B膨脹機進(jìn)口截止閥，直到轉(zhuǎn)子開始運轉(zhuǎn)；11:44時轉(zhuǎn)速調(diào)到5400 r/min先穩(wěn)定下來，膨脹端密封氣壓力0.2 MPa，增壓端密封氣壓力0.16 MPa，間隙壓力0.08 MPa，油壓0.319 MPa；11:47時，軸溫16、27、26℃；11:49時，速度增到8350 r/min穩(wěn)定下來；11:52時，軸溫17、29、28℃，油壓0.323 MPa，密封氣壓力沒有變化；11:55時關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機，軸溫17、29、28℃。

2)12:10時，開膨脹機進(jìn)口閥，使轉(zhuǎn)速達(dá)到12 550 r/min，軸溫18、19、30℃，膨脹端密封氣壓力0.12 MPa，增壓端密封氣壓力0.16 MPa，間隙壓力0.09 MPa；12:17時，軸溫23、33、34℃；12:18時關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機，軸溫20、30、31℃。

3)12:32時，開膨脹機進(jìn)口閥，轉(zhuǎn)速上升到13 000 r/min，由于進(jìn)口閥開閥速度過快，轉(zhuǎn)速迅速達(dá)到30 000 r/min，超過最大值，迅速關(guān)閉膨脹機進(jìn)口閥、增壓機進(jìn)口閥，使膨脹機立即停運。

4)12:38時，開膨脹機進(jìn)口閥，膨脹機運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速上升到16 250 r/min，膨脹端密封氣壓力0.21 MPa，增壓端密封氣壓力0.15 MPa，間隙壓力0.1 MPa，12:41時，軸溫29℃、39℃、40℃，12:46時，關(guān)膨脹機進(jìn)口閥，停運膨脹機。

5)關(guān)膨脹機出口閥，增壓機進(jìn)出口閥，保持密封氣和油泵運行，膨脹機正常跑合結(jié)束，可以在空分投運時，直接啟動膨脹機。

10. 經(jīng)過膨脹機上述的跑合過程，跑合工作宣告成功結(jié)束，可以在空分開車過程中，啟動膨脹機為空分裸冷及空分開車正常提供冷量。

6 膨脹機跑合時的注意事項

1. 膨脹機在跑合前一定要保證膨脹機的油質(zhì)和油壓，保證密封氣的壓力，調(diào)整增壓端和膨脹端的密封氣壓力達(dá)到要求。

2. 膨脹機加速一定要緩慢，達(dá)到階段速度后及時停止加速。

3. 達(dá)到階段速度后，運行時間要達(dá)到規(guī)定要求，停運后，停運時間也要達(dá)到規(guī)定要求，以使運轉(zhuǎn)時發(fā)熱的石墨密封冷卻下來。

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4. 膨脹機在跑合過程中，在達(dá)到工作轉(zhuǎn)速前的升速過程中，應(yīng)仔細(xì)觀察透平膨脹機的工作情況，要經(jīng)常檢查軸承溫度、油溫及間隙壓力，如發(fā)現(xiàn)有不正?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停車，待修復(fù)后，重新開車。

7 結(jié)束語

4號23500制氧機配套的膨脹機這次跑合工作非常順利，并且一次性成功，整體設(shè)備性能優(yōu)良，自動控制靈敏可靠，制冷量、進(jìn)出口壓力、溫度等參數(shù)全部達(dá)標(biāo)，及時為新建空分裸冷和正常運行提供了冷量。目前運行狀況穩(wěn)定高效。

通過此次配合廠家專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行膨脹機跑合工作，也為空分操作人員提供了一次學(xué)習(xí)、提高操作膨脹機技能的機會，也使他們具備了自行進(jìn)行膨脹機跑合工作的能力和水平。

Summary on the Running of the PZYZ241AB Expander Seal

LIN Haiyun

(Oxygen Factory, Henan Anyang Iron & Steel Co., Ltd., Anyang 455004, China)

This paper introduces the parameters, principle, structure and function of the expansion unit of the new No.4 23500 air separation project. The operation steps and methods of the expander are introduced. And describes the specific process of the expander running. Summed up the operational considerations.

expander; sealer; running

2016-11-22

TQ116

A

1007-7804(2017)02-0031-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.02.008

藺海云(1970)，男，工程師，現(xiàn)在河南安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠從事技術(shù)與質(zhì)量管理工作。