透平膨胀机转子系统振动故障分析与处理

透平压缩机常见振动故障及解决对策作者：刘瑶韩为韬甘兴泉来源：《大东方》2019年第02期摘要：透平压缩机作为一种叶片式旋转机械，在工业生产中已经得到了广泛运用。

但是，作为旋转式机械，振动故障非常常见，透平压缩机也是如此。

震动故障的出现会对透平压缩机的正产运作造成影响，因此，本文对透平压缩机常见的故障进行了分析，并提出了一些解决对策，仅供参考。

关键词;压缩机;振动故障;解决对策1 透平压缩机故障概述透平压缩机的振动会产生噪声、加快磨损、缩短机器的使用寿命和降低工作效率，严重的振动会使机器部件断裂、转子失稳，造成重大事故。

为此，对透平压缩机振动原因的分析十分必要，找出并消除振动故障，延长机组使用寿命，降低企业财产损失，同时可以为透平压缩机转子系统的设计、制造和运行管理提供参考。

2 诊断方法2.1不平衡故障转子不平衡是压缩机最常见的振动故障，转子或多或少总是存在不平衡的，只是不平衡只能控制在标准范围内，超过标准就是故障，它在各类转子故障中占很高的比例。

不平衡有多种情况，有力不平衡、偶不平衡和动不平衡等。

磨损和结垢是产生转子不平衡的两大主要原因。

转子不平衡时，转子的质心与转子几何轴心不重合，存在着一个偏心矩，转子转动时偏心矩将会产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。

不平衡振动的频率与转速相一致，振动值的大小与转速相关。

2.1.1 不平衡故障的振动诊断振动大小与转速平方成正比;振动波形接近正弦波;轴心轨迹近似圆形;振动以径向为主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值;力不平衡的振动相位稳定，两个轴承处相位接近。

同一轴承垂直水平方向的相位相差接近900度，两个轴承处相位相差180°。

悬臂转子的不平衡在轴向和径向均出现较大振动;启动过程振动大，且具有再现性;初定速振动大，且振值基本稳定。

一般来说，如果单纯的水平方向振值较大，可以初步判断是转子不平衡故障;转子轴弯曲时，径向振动大，轴向同时也有较大的工频振动。

膨胀机轴颈振动大的原因分析及处理吕云辉(云天化集团呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古呼伦贝尔021506)摘要：介绍了进口膨账机的设备情况及工作原理。

对空分装置进口膨账机组增压端轴颈振动偏大的各种原因进行了排查分析，并通过更换转子解决了机组振动大的问题，为装置的平稳运行提供了强有力的支撑。

关键词：膨账机;轴承;振动；密封;摩擦中图分类号:TB 653文献标识码:A文章编号#2096-3548(2018)03-0018-04云天化集团 尔金新化工有限公司空分装置进口膨胀 （ 位 B 01401A [ET 01401A )增压端轴颈振动（位号VI 01409A )自 2013年8月以偏大，并现上涨的势。

虽然 行了几 ，但振动值偏大的问题一直存在。

2016年3月，膨胀机增 轴颈振动上25. 6 )@,已过报警值(25 )@);2016年5月，上涨至28.4 )@,几乎接近联锁值 (29)@)。

为不 的行，曾经锁跳车值分别 为31 和33 )@，但过程中轴颈振动上涨，着轴承温度升高，只能降转速减负荷运行，以及后续长周期满负荷运行极大的隐患。

因此，轴颈振动大的问题就显得尤为必要。

1设备介绍及工作原理口膨胀由法国Cryostar 公司生产制 ，为 分套的 ，主要为整个空分提 。

由 膨胀机，油站，底 座， ，分油、水、管成。

进口膨胀为布置，为增，另一端为膨胀端,中间为轴， 示见图1。

1.膨胀 器2.膨胀 壳3.膨胀4. 件5.转子6.轴承箱7.增压端叶轮8.增压端扩压器9.增压端蜗壳图1进口膨胀机结构示意该机组工作原理是利用有一定压力的气体在 膨胀机内进行绝热膨胀对外做功消耗气体本身的 内能，从而使气体自身强烈地冷却达到制冷的目 的。

即压缩空气轴向进入增压叶轮，在其内加速 增压，进入扩压器减速后进一步增压，在蜗壳内汇 集排出，经换热器冷却降温后，压缩气体从膨胀端 经可调喷嘴叶片通道径向进入膨胀叶轮做功后，从膨胀端进行绝热膨胀，压缩气体再经扩压室从 出口轴向迅速排出，利用气体迅速膨胀降温产生 大量冷量，满足空分装置对冷量的需要。

透平膨胀机的常见故障分析摘要：本文针对透平膨胀机工作轮损坏、风机轮松动、轴承温度失衡、轴承出现烧损、机组振动失衡等故障发生原因展开分析，通过研究检修制动电机、调节滑油压力、调整油冷却器供水温度、调试安装间隙、轴承参数调试等处理措施，其目的在于降低透平膨胀机故障发生几率，提高设备运行状态的安全性。

关键词：透平膨胀机；轴承温度；风机轮透平膨胀机是用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的机械，属于空气分离系统中的核心部件。

受到环境因素、操作因素等内容影响，透平膨胀机也会出现相应的运行故障，如工作轮损坏、轴承温度失衡等。

基于常见的透平膨胀机故障，采取恰当的处理措施，不仅可以将故障负面影响控制在较小范围，而且能够维持设备工作状态，延长设备的使用寿命。

1透平膨胀机的常见故障种类及原因1.1工作轮损坏此类故障的外在表现为工作轮在运行中出现异响、破损、掉块、杂质堆积表面等情况。

导致此类故障出现的主要原因如下：①工作轮的运行时间过长，在长时间高速运行的状态下，工作轮的稳定性也会受到影响，进而引起工作轮损坏问题的出现。

②在结构焊接时，由于操作过程不规范，使得结构焊接质量较差，在工作轮长期作业情况下，使得不合规位置出现开焊掉块问题，导致膨胀机转子部的动平衡破坏引发转子振动过大，进而使工作轮与导流器产生摩擦，改变了机器的稳定性，引起设备喘振。

1.2风机轮松动此类故障的外在表现为风机轮在运行中，出现了零部件间隙较大、螺母脱落等情况，使风机轮的转动稳定性失衡。

造成此类问题出现的主要原因如下：①将风机轮固定在主轴上的螺母具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱。

但在变载荷冲击和振动下，螺纹间的摩擦力可能在某一瞬时消失或减小，会使螺纹联接松动，螺母松动后会使叶片与风机端盖发生严重摩擦从而造成损坏。

②风机轮运行时间过长，其产生的共振性也使得固定螺母逐渐松动，若没有及时对其进行处理，也将导致风机轮损坏问题。

1.3轴承温度失衡此类故障主要表现为轴承温度过高或温度过低两种情况。

透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理【引言】透平压缩机在日常工作中经常处于高速转动的状态下，因此，在实际生产中最常的故障就是转子振动故障。

转子不平衡、对中不良、轴承故障、密封故障、轴向窜动等都会引发透平压缩机转子系统振动故障。

基于此，本文结合理论实践，对这些五个方面的故障原因和处理方式做了如下分析。

一.转子不平衡1. 故障分析转子不平衡是影响透平压缩机转子振动的主要因素之一，随着透平压缩机使用年限的增加，转子必然会发生不同程度的磨损、腐蚀等现象，从而破坏原来的平衡状态，如果不进行及时解决，就会发生不平衡振动，进而导致相关零件进一步损坏，影响透平压缩机运行效率和稳定性。

导致转子发生不平衡振动的主要原因体现在以下一个方面：1）转子安装精度不足，再加上使用磨损和腐蚀，导致误差加剧，从而引发不平衡振动；2）齿轮联轴器加工或者安装误差较大，没有达到设计标准；3）保养不当，导致转子发生不程度弯曲变形。

转子不平衡振动特征有以下几点：其一，转子不平衡振动的时域波接近正弦波；其二，谐波的能量主要集中在基频上，并产生较小的高次谐波。

2. 故障处理转子发生不平衡振动时可从以下两个方面进行处理：第一，先对转子相关零部件进行静平衡试验，再按照安装流程组装成转子，再次进行静平衡试验，确认无误后进行动平衡试验，根据试验结果调整转子的动平衡性，降低转子在运行中的不平衡量，避免在实际生产中产生离心力，进而扩大转子的稳定裕度，提升稳定性。

第二，加强净化效果，严格安装相关标准和规范进行操作。

二.对中不良1.故障分析透平压缩机转子对联轴器的转矩有很高的要求，但在具体安装过程中，如果安装误差控制不到位、基础发生不均匀沉降等，就会导致转子轴线之间发生不对中的问题。

主要原因有一下几点：1）找正顺序不合理，压缩机工作和启停时会发生热胀冷缩效应，增加变速机和压缩机的位置偏移，加剧不对中问题发生；2）压缩机在启动时电流比较大，会产生较大的瞬间扭力，从而导致电动机发生微量位移；3）联轴器安装精度不足【1】。

小型透平膨胀机机械故障原因分析及处理1. 引言小型透平膨胀机作为一种常见的机械设备，用于能量转换和发电。

然而，由于长期运行和环境因素等原因，小型透平膨胀机可能出现各种机械故障。

本文将对小型透平膨胀机机械故障的原因进行分析，并提供相应的处理措施。

2. 机械故障原因分析2.1 润滑不良润滑不良是小型透平膨胀机机械故障的常见原因之一。

由于润滑油质量不达标或润滑系统故障，导致摩擦不良，进而导致机械故障的发生。

润滑不良可能导致轴承磨损、齿轮磨损等故障。

2.2 过载运行小型透平膨胀机在运行时受到过载可能会导致机械故障。

过载运行会导致设备过热，增加零部件的应力，从而导致机械故障的发生。

此外，过载运行还可能导致某些部件的破坏，如轴承的损坏等。

2.3 设备老化长时间运行使得小型透平膨胀机设备自身老化，从而导致机械故障的发生。

设备老化可能导致密封不良、零部件疲劳等问题，进而引发机械故障。

2.4 设备维护不当设备维护不当也是小型透平膨胀机机械故障的一个重要原因。

不定期的设备维护可能导致零部件磨损加剧、设备清洁不彻底等问题，最终导致机械故障的发生。

3. 机械故障处理措施3.1 加强润滑管理针对润滑不良引起的机械故障，应加强润滑管理。

首先，选择合适的润滑油并定期更换。

其次，检查润滑系统是否正常工作，及时修复故障。

此外，加强轴承等关键部位的润滑，减少摩擦，延长设备寿命。

3.2 控制工作负荷针对过载运行引起的机械故障，应控制工作负荷。

确保设备按照设计参数正常工作，避免超负荷运行。

若发现过载情况，应立即停机检修，及时处理故障。

3.3 定期设备检修定期设备检修是预防机械故障的重要措施之一。

通过定期检查设备状态，包括零部件的磨损情况、设备清洁度等，及时发现潜在故障隐患。

同时，及时更换老化零部件，延长设备寿命。

3.4 合理设备维护合理的设备维护对预防机械故障至关重要。

应制定维护计划，并按照计划进行设备维护，包括清洁、润滑、紧固零部件等。

大型透平空压机轴振动故障分析与排除摘要：某空压机自投产运行以来，各级振动值稳定正常。

近日该空压机二级向轴振动超过报警值，二级其它3个轴振动点在原值基础上分别上升6～9μm，一级轴振动4个轴振动点在原值基础上分别上升1～2μm；位移测点无明显变化；齿轮箱各轴承温度测点无明显变化。

整个变化过程约5min，之后各参数保持稳定，空压机现场无明显异响，振动变化不明显，暂时注意观察。

空压机参数变化及现场实际情况说明该空压机运行存在较大隐患，设备状况不断劣化，严重影响设备安全，决定临时停机检查。

本文主要介绍了该空压机轴振动故障现象，查找故障原因，采取临时处理措施，制定优化方案，消除设备故障隐患。

关键词：空压机；轴振动；动平衡；密封1、存在问题空压机为制氧机组提供原料压缩空气，额定功率为20000kW。

该空压机为三级离心式压缩机，主电机两根小齿轮轴，其中一根小齿轮轴上装有一个闭式叶轮，为三级叶轮；另一根小齿轮轴作为过渡轴带动另一根小齿轮轴，该齿轮轴上装有一个半开式叶轮和一个闭式叶轮，分别为一级叶轮和二级叶轮。

级间共设2个冷却器，采用外置式。

该空压机投产运行以来，各级振动值正常稳定。

近日该空压机二级轴振动值突然上升，并超过报警值，利用临时检修时机，查找故障原因，利用有限条件采取紧急处理措施复产，并确定彻底消除故障隐患的方案待条件允许时实施，保证空压机安全稳定运行。

由于空压机二级振动点异常情况最为明显。

首先，检查各级测振探头尤其是二级测振探头安装情况。

测振探头紧固件安装到位，信号线连接正常；将各级测振探头拆下后进行动态校验，结果显示各探头测量准确稳定，无异常。

其次，检查二级叶轮运行情况。

拆除二级进口管，发现二级进口导叶上挂有1根橡胶条、2根金属条；透过进口导叶观察二级叶轮，发现在二级叶轮入口端同一叶片位置挂有2根金属条，见图2。

通过查阅资料，发现该橡胶条及金属条为中级冷却器的密封部件。

最后，检查一级中冷的出口侧，发现位于中冷中部、顶部的位置有约800mm的Y型密封条及压条消失，并在中冷底部发现脱落的Y型密封条及长约50mm的压条。

透平膨胀机是回收能量的主要设备之一，是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，透平膨胀机内工作过程更接近于等熵过程，具有效率高的优点，又具有尺寸小，重量轻、通过气量大、运转周期长、工作稳定等特点，作为能量回收使用时，和其它动力机械相比，透平膨胀机又具有级焓降大等特点，因此在废能与余能的综合利用中，透平膨胀机占有重要的地位[1]。

本装置使用的空压机组由电机驱动，转子成H型排列。

膨胀机组由装置产生的尾气驱动，叶轮采用高效半开式三元叶轮。

机组运行几年后，膨胀机一级转子振动时有偏高报警。

1　膨胀机结构在对故障的分析处理前有必要了解一下透平膨胀机的结构和工作原理。

透平膨胀机组的组成包括膨胀机本体、制动设备、减速机构、润滑系统、换热设备及气封、安全保护设备和监测仪控系统等。

其中膨胀机部分由叶轮、轴承、气封、形环、蜗壳、扩压器及导叶调节机构组成。

制动设备部分包括压缩机及联轴器，压缩机包括蜗壳、叶轮、联轴器等，电机制动属于功率回收型的制动器。

减速机构包括大齿轮轴、大齿轮、小齿轮轴、小齿轮，将膨胀机叶轮转速降到电机同步速度，其输出功由另一端的制动器所吸收。

机组的润滑系统用来为轴承、齿轮及其它摩擦零件润滑和冷却。

由于透平膨胀机转速高，润滑采用带压力连续循环润滑，进入润滑点的油压控制在0.25MPa，油温不高于35℃，为保证安全还有紧急供油箱，安置在机房顶部，利用重力自动供油，一旦供油压力消失，可以维持机组一分钟点内润滑。

气封采用迷宫密封，利用流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能即“迷宫效应”达到密封作用。

2　振动分析机械振动是物体或质点在其平衡位置附近所作有规律的往复运动。

振动的强弱用振动来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。

振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命。

透平膨胀机要达到较高的效率，其转子必须在高速下运转，因此，轴承能否在高速下保证具有足够的稳定性始终是膨胀机运行中的关键。

一起透平膨胀机设备故障的原因分析及处理西昌长安空气动力有限公司张天华摘要：分析空分失电造成透平膨胀机轴承、密封、转子叶轮设备损坏的原因，并介绍了相应的处理措施。

关键词：空分装置、透平膨胀机一、空分设备简介：目前新钢业公司使用的氧、氮（中、低压）、氩气均由长空动公司KDONAr-7100/6000/230型和KDONAr-10000/10000/360型两套空分装置供给，PLPK-146.7/7.98-0.39型透平膨胀机是KDONAr-7100/6000/230空分设备的核心机组之一，一共配有两台该型号膨胀机，在正常时一用一备，该机组由增压透平膨胀机主机、供油系统、增压机后冷却器等组成。

膨胀机系统流程如图1所示，图示1二、故障现象：由于空分外网突然失电，造成空分全套设备停机，各岗位人员立即按空分停电紧急预案进行操作，当空分操作完成后，等待电力恢复，在电力系统恢复后，操作人员按空分启车程序进行恢复，到空分膨胀机启动时，由于A膨胀机出口阀关闭不严（防止在长时间停机状态下低温液体冻住轴承，造成膨胀机损坏），只能启动A机，B机作为备机。

电气、机械、工艺及仪控人员逐一对A膨胀机设备进行检查后具备启动条件，空分操作人员按膨胀机操作规程进行启动，当膨胀机启动后，相关人员对设备进行检查，检查发现膨胀机运行声音比平时较大，后通知进行膨胀机停车，在停车过程中油从排油烟器中喷出，当膨胀机停机下，后进行加温。

三、原因分析：膨胀机解体检查，发现轴承、密封已烧坏、叶轮外缘磨损严重，从故障的现象来看，可以从两个方面分析原因：一是透平膨胀机油泵油压低，切断阀关闭不到位，仍有部分气流推动膨胀机运转；二是膨胀机油压容器有问题，不能在膨胀机联锁减速到停止过程中有效地供油润滑。

相关人员对三通电磁阀联锁情况及切断阀关闭情况进行检查，三通电磁阀已坏。

但由于空分全系统都停车，无大量气源，为此影响不大。

在对储能器氮气压力气囊进行检查时发现，气囊的压力为零，而膨胀机正常运转时供油压力为0.48MPa。

透平膨胀机六种常见故障结合实际事例，详细分析了透平膨胀机失控超速、转速表指示偏高或偏低、共振、转速突然升高、制动风机喘振及带液等六种常见故障的原因及处理方法。

此故障的具体表现为：当制动风机的出口调节阀全开时，透平膨胀机就能达到额定转速，或者超过额定转速而制动风机无法进行转速控制的故障。

此故障，除由转速检测系统发生故障引起外，大多是由制动风机进口过滤器或出口消声器阻力过大，或由于风机进口管道或出口管道设计的通径过小所致。

透平膨胀机失控超速，如果是因过滤器或消声器的阻力过大引起，那么只要减少这两部分的阻力，就能消除。

如果是因管道通径设计过小引起，那么扩大通径以减小阻力、增大流量就能消除故障。

1988年，延安氮肥厂第二套1000m3／h 空分设备试车时，就出现过这种故障。

检查发现：制动风机进口过滤器是由6层200目的铜丝网组成，且过滤网被灰尘严重堵塞。

经过清洗并把原来的6层过滤网改为2层后，膨胀机才运转正常。

1994年，江苏省淮阴钢厂1000m3／h空分设备试车时，又出现过膨胀机超速失去控制的故障。

检查发现：制动风机出口消声器阻力过大，出风筒的孔数量少，孔径也小。

孔径扩大后，转速恢复正常。

如何判断此类故障是发生在进口管道、进口过滤器，还是发生在排出管道、消声器? 可通过制动风机出口压力表的指示值进行分析和判断。

如果出口压力表指示值不高或为零，而转速超速，那么故障产生的部位在进口管道或进口过滤器。

如果出口压力表指示偏高，那么故障产生的部位在出口管道，或出口消声器。

二、转速表指示偏高或偏低当膨胀机启动后，如发现转速表指示值与实际转速不符，且有较大差异，那么故障产生的原因一般是转速检测系统发生了故障。

如果径向轴承和止推轴承温度比同样转速的轴承温度要高，喷嘴后压力也比同样转速的压力偏高；膨胀机发出的声音，比同样转速的膨胀机要大。

那么转速表所指示的膨胀机转速可能比实际转速偏低。

反之，则膨胀机的指示转速比实际转速可能偏高。

透平压缩机的振动分析一、振动的原因1、开车运行后的振动1.1原先在安装时电动机和大齿轮的同轴度完全根据设计要求来校正。

由于机组启动电流大，瞬间扭力也很大，造成电动机有移位感。

根据气温，设计要求安装时径向轴向误差允许在±0.02mm，我们严格照办。

机组运行一段时间后再测，明显测得轴向无变动，而径向的水平方向走动了0.18～0.20mm左右。

这说明机器在对中后走调的情况下运行，振动就会很大。

1.2空气中带有腐蚀性气体的冷凝水造成转子（尤其是3～4级）、气封、扩压器、碳钢空气管道等腐蚀十分严重，产生空气涡流的振动。

管道氧化物的被冲刷造成子平衡百战不殆，振动激烈，因此而被迫停车，此类事故已发生两次。

1.3频繁开停车对机组振动也有影响。

由于客观条件不允许或机械故障被迫一年中开停多次，使转子平衡被破坏。

停车时会把积在转子上的尘土或其他氧化物不均衡地脱落，破坏了转子的平衡。

2、检修后的振动2.1齿轮偏载造成工频振动。

透平机的转速很高，1～2级转速为15200rpm，3～4级为19200rpm，因而齿轮的精度要求也很高。

保持较高的齿轮接触面很重要，在静态下检查齿轮接触面无法得到动态的实际接触情况，我们的做法是在静态下使接触面不低于85%。

其中一台机组在检修时发现齿轮接触面差，一只新齿轮只运行两个多月就严重点蚀和大齿面剥落（一只大齿现价30万元左右）。

机组振动很大，齿轮的损坏就呈恶性循环，难以挽救。

2.2油膜涡动引起的低频振动。

轴承中的油膜在转轴和轴承间运行起着盗运和润滑作用，如轴承稳定性不好，会导致油膜半速涡动。

我三透平机转速为19200，约在10000左右产生低频振动。

低频振动产生与转子工作转速不合拍的激振力，对转子和轴寿命的影响程度超过工频振动的影响，它使转子振动总量增大，这历来被人们所禁忌。

如低频值是工频值的105时，就应引起重视。

我们原有的机器低频值大于工频值的5%，已造成严重后果。

轴瓦的锡基合金多次剥落（其实是撞落），被迫停机。

安装透平压缩机或鼓风机试运转时，产生振动过大的原因透平压缩机和鼓风机在安装试运转时，造成振动过大的原因甚多，各种因素往往交错在一起，因此具体检查这些原因就比较复杂，一般常见的原因有以下几方面：（1）转子不平衡转子的偏心质量在高速转动时产生方向不断变更的离心力，通过轴承而传给机身，使机身产生过大的振动。

这种振动的特征是振动比较有规律，一个转子的两个轴承都发生较强的振动，振动频率等于风机转速，振幅与转速的平方成正比。

造成转子不平衡的原因有：①转子在制造时就残留有较大的不平衡；②由于转子出厂过久，在运输等过程中造成主轴弯曲；③风机在运转过程中使转子产生变形；④运转中，叶轮受损伤，掉了铆钉或在叶轮中进入脏、杂物。

以上这些原因都可能造成转子的不平衡质量增加而使振动增大。

在使用刚性联轴器时，联轴器、增速机的不平衡，都可能通过联轴器而传给风机。

判断振动是否由于转子不平衡所致，主要看振动频率与转速频率是否同步。

（2）安装不良如发现联轴器两侧的两个轴承有强烈的振动，则可能是联轴器的不平衡或转子的找正不正确。

当两个转子用刚性联轴器连接时，转子旋转至不同角度时，位于联轴器两侧的两个轴承，受到不同的周期性的作用力，从而引起机组的振动。

如两个转子由三个轴承支撑时，两转子找正的不正确，则使其中一个转子不能按其本身的中心线转动，而形成不平衡并引起振动。

如两转子由齿形联轴器连接，则找正的不正确会引起联轴器套筒和转子的接触情况恶化，并引起套筒的振动。

（3）支承轴承工作条件不良润滑油温度过低，轴承间隙过大或过小，都可能导致轴承工作的恶化。

当润滑油温度过低（低于30℃时），润滑油粘度太小，润滑油就不可能很好地充满轴承间隙，造成油膜厚度不稳定；同样，轴承间隙过小，也会使油膜上压力不稳定而引起转子振动。

反之，若轴承侧间隙和顶间隙过大，也会使轴颈在轴孔内的位置不稳定，润滑油的减振作用减弱而引起转子的振动。

此外，轴瓦压盖没有紧力而松动，也能导致运转中的振动加剧。

气体轴承透平膨胀机常见故障分析和处理摘要：叙述叙述了空分设备所配套的风机制动气体轴承透平膨胀机在生产过程中出现的常见故障，并分析了透平膨胀机常见故障产生的原因和应采取的处理措施。

关键词：气体轴承透平膨胀机；泄露；超速；液击；卡机Abstract:The common faults in the fan-brake gas bearing tarbo-expander affiliated to air separation unit are introduced. Based on cause analysis,the corresponding treating measures are also proposed.Keywords: Gas bearing turbo–expander; Leakage; Overspeed; Liquid shock;Block.前言在深冷法空分设备中，透平膨胀机是十分关键的机组。

在启动空分设备时，需要透平膨胀机提供大量的冷量使空气液化；而在空分设备正常运行时，也要依靠透平膨胀机制冷来补偿冷损失。

因此，对透平膨胀机的正常维护和检修，不仅是保证透平膨胀机安全可靠运行的必要措施和保持其发挥最佳效能的重要前提，还是空分设备运行的保障。

因此在日常生产过程中必须熟练掌握透平膨胀机可能出现的故障，及处理和解决故障的方法，确保设备安全稳定的运行。

下面就透平膨胀机日常生产中常见故障和处理方法分析如下：一、泄露损失过大气体轴承透平膨胀机的泄露损失包括内泄漏和外泄漏两种。

（1）内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙泄露，与通过叶轮膨胀的气体汇合。

这小股泄露的气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。

内泄漏量的大小取决于工作轮叶片与机壳的间隙。

因而膨胀机内泄露量增大时，必须重新调整工作轮叶片与机壳的间隙，严格控制间隙值在规定公差范围内。

透平膨胀机生产运行过程中异常原因及解决办法摘要：透平膨胀机在长期的工作运转中，难免会出现各种故障与问题，文章结合透平膨胀机的结构与运行特点，介绍了透平膨胀机在运行过程中出现异常问题的原因，并提出了改进方案与效果，以保证设备稳定和安全运行。

一、叶轮轴向窜动1. 叶轮轴向窜动的因素分析透平膨胀机在变工况运行时，要求轴承具有较高的可靠性。

尤其是在开、停机时，膨胀空气量和压差波动较大，使止推轴承承受较大交变推力负荷，使膨胀机轴向推力不平衡值超过正常允许值，转子振动值超标，轴承和转子的稳定性和适应性遭到破坏，设备损坏，引起叶轮轴向窜动的原因主要有：通常膨胀机增压端叶轮在轮盖上设计有迷宫式密封，虽然减少了空气泄漏，但却导致了叶轮前后压差过大，从而导致增压轮产生较大轴向力，易使止推轴承损坏。

分子筛吸附器操作不当或净化失效，二氧化碳进入低温系统，在不同温度和压力下，二氧化碳由气体变成固体并聚集成大块的干冰，当温度升高时又急剧汽化膨胀，对工作轮产生一个径向和轴向作用力，破坏转子旋转轨迹，引起轴向窜动。

燥塔分子筛失效，脱水效果不佳，在膨胀轮叶片上形成水化物，堵塞叶轮流道，造成膨胀端轮背压力升高，使轴向力不平衡值指向膨胀端。

透平膨胀机轴向推力平衡器调节阀关闭不严，平衡作用失效，内漏造成增压端轮背压力降低，使轴向力不平衡值指向膨胀端。

2. 改进方案2.1 改进转子结构：取消增压端叶轮轮盖密封，以降低轴向推力；更换主轴材质，以增强其强度和刚度，降低叶轮摆动。

2.2 当透平膨胀机内出现液体造成振动时，压力表会急速跳动，温度指示波动，应迅速降低膨胀机转速，或停止膨胀机运行，并打开蜗壳吹除阀和出口吹除阀，排尽液体，同时设法提高膨胀机进口温度。

2.3 在膨胀轮背开平衡孔，使膨胀端与出口处接通，保持轮背压力和出口压力基本平衡，从而消除膨胀端的不平衡轴向力。

2.4 增强密封轴套的强度。

加大轴套止推面厚度，使其能承受较大轴向推力。

并在其端面圆周加一油槽，避免由于推力大时油膜形成不及时造成干摩擦，使轴套被烧毁，提高安全、可靠性。

编号：AQ-JS-05168( 安全技术)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑小型透平膨胀机机械故障原因分析及处理Cause analysis and treatment of mechanical failure of small turbo expander小型透平膨胀机机械故障原因分析及处理使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

PLN-6／4-0．25型透平膨胀机(厂家代号0303A)系哈尔滨制氧机厂KZO-50型空分设备(厂家代号1K015A)的配套主机之一。

具备所有静压气体润滑透平膨胀机(以下简称膨胀机)共有的特性，尤其启动性能极佳。

该套空分设备于1992年5月开始安装，12月正式投产，至2000年5月底，分馏塔加温30余次，膨胀机却从未取下拆检。

6月3日膨胀机声音异常紧急停车，折检发现风机叶轮防松螺母松动，因未及时发觉，导致风机叶轮叶片磨损过大而报废，酿成整个空分设备停产近一个月的重大损失。

1故障现象与经过1998年7月14日11时，膨胀机转速表突然失灵，转速指示从67000r／min降至30000r／min左右，指针有时在0~30000r／min之间来回摆动，但膨胀机未发现异常声音。

由于氧气供应相当紧张，运行人员未紧急停机，技术人员也认为是转速表本身故障，未要求拆检膨胀机。

由于膨胀机运行声音、膨胀前后温度、膨胀前后压力均正常，在转速表指示失灵的情况下，膨胀机一直在运行。

2000年6月1日7时，运行人员听见膨胀机运转声音不正常，立即停车，外观检查发现风机端盖过热。

8时30分，技术人员拆开风机端盖进气法兰，通人0．6MPa的轴承气，通过风机端盖对转子起浮情况检查良好，测量转子与中间体外壳的电阻值无穷大，风机叶轮转动也正常，就认为膨胀机不存在问题。

滚动轴承透平膨胀机常见故障分析和处理叙述了双氧水尾气回收行业所配套的滚动轴承膨胀机常见故障，并分析了透平膨胀机常见故障产生的原因和应采取的处理措施。

标签：滚动轴承透平膨胀机；泄漏；轴承失效；超速；振动一、概述增压透平膨胀机是一种高速旋转的透平机械，在双氧水尾气回收行业中应用广泛。

一方面气体在透平膨胀机中进行绝热膨胀时对外做功，使气体本身温度降低。

另一方面，高压气流在冲击膨胀机工作轮时，叶轮高速旋转，通过主轴带动另一端的风扇对外作功，使气体得到增压效果，其原理就是利用介质流动时的速度变化来进行能量转换。

表示透平膨胀机的基本结构。

在双氧水尾气回收行业中，透平膨胀机是十分关键的设备。

因为在启动回收装置时，需要提供大量的冷量来保证尾气中的芳烃冷凝液化回收。

因此对透平膨胀机的正常维护和检修，是透平膨胀机安全、正常运行的必要措施和保证保持其发挥最佳产能的保障。

二、常见故障及原因分析我公司研发各型号的透平膨胀机多套，用于双氧水回收装置，在生产过程中、外厂运行调试过程中，透平膨胀机发生过几起故障，对产品的正常运行造成了很大的影响。

1.润滑油泄漏润滑油通过叶轮盘后端沿着轴向间隙泄漏，泄漏润滑油随着膨胀机组进入到的气路，对混合气路进行污染，如果泄漏非常严重的话，润滑油的损耗非常大，给膨胀机的平稳运行造成了很大的影响。

产生泄漏的主要原因是工作轮后部的密封质量及密封气量是否充足有关。

因此发生泄漏时，首先要检查密封气量是否充足、气封管路是否与膨胀机气封管嘴正确连接、透平膨胀机内部气封通道是否通畅，以及重新调整工作轮后部的密封间隙，保证其密封良好。

2017年，公司一台透平膨胀机组在调试现场中，设备运行起来后，油箱液位下降明显，泄漏严重，后返厂返修分解后发现，润滑油泄漏严重，是由于膨胀机内部气封通道不通畅，密封气没有起到气路与油路的隔离作用所导致。

2.滚动轴承早期失效、透平膨胀机卡机滚动轴承是透平膨胀机重要机械的基础之一，轴承的运行情况直接会影响产品的运行质量和寿命，滚动轴承在正常工作情况下，要靠一定的清洁润滑油，使滚动体与内外圈滚道之间有一层润滑油膜保证可靠运行，因此轴承的润滑情况、轴承工作时所承受的负荷、轴承的工作转速、轴承工作时的温度、对滚动轴承的动力特性有着重要影响，会使轴承产生早期的失效情况。