透平膨胀机烧损轴瓦事故分析及处理
张 淼，尹光耀
【摘 要】通过对透平膨胀机烧损轴瓦的事故分析，找到了故障原因，通过进行技术改造解决了设备隐患，使压缩机能在一个安全稳定的状态下运行。 【期刊名称】仪器仪表用户 【年(卷),期】2018(025)004 【总页数】4
【关键词】故障；轴瓦；电加热器
0 引言
本公司乙烯装置透平膨胀机采用美国mafi-trench公司的EC2系列产品。20世纪90年代中期此机组投入使用，成为中原石化乙烯装置的关键机组，此机组回收系统冷量并调节冷箱压力，在工艺流程中的作用相当显著。机组共3段，分为3段膨胀和3段压缩。每一段都是由膨胀侧作为驱动源，带动压缩侧叶轮旋转压缩气体。最后一级压缩侧气体在升到一定压力后，最终进入燃料气系统。 透平膨胀机工作原理是利用绝热等熵膨胀原理，依靠膨胀机进出口压差，气体通过叶轮周围的可调喷嘴，使进入膨胀机的气相均匀吹动叶轮高速旋转，气流对叶轮做功，气体原有的压力能经过不可逆绝热膨胀变为动能，实现气体能量转换，气体压力和温度降低而强烈地被冷却，达到制冷目的，叶轮获得的动能通过轴转化为机械能，驱动其他装置并实现对外做功[1]。
1 透平膨胀机密封气系统简介
透平膨胀机要求进入膨胀机的气体全部能通过叶轮膨胀产生冷量。但由于工作轮是高速转动的部件，而机壳是静止部件，低温气体有可能通过机壳间隙外漏。
这种泄露将使膨胀机总制冷量下降，同时增加冷损。此外，冷量外漏还可能使轴承润滑油冻结，造成机械故障。因而必须采用可靠的密封措施。
当气体流经密封间隙时，压力逐渐降低，而泄漏量的大小取决于压差的大小。因此，在密封装置外侧加上带压力的密封气，就可以减少压差，从而减少低温气体泄漏量。同时也可防止轴承润滑油渗入密封，进入透平膨胀机。本机组采用迷宫式密封，减小密封气泄露。迷宫密封是利用节流降压来减小气体的泄漏量，通过抽气与充气可以密封危险性气体[2]。
为保证冷工艺介质不把冷量传递给轴承，并且保证自身管线不被冻结，密封气在进入迷宫轴密封前，必须经过电加热器加热后再进入工艺下游。电加热器控制加热温度范围为10℃～38℃，见图2中TT3101。加热后的密封气经双过滤器过滤后，输出至密封气管线上的自力式调节阀。由自力式调节阀调整密封气压力至设定值。最终密封气分别输出至3段膨胀机，最终返回密封气系统。
2 透平膨胀机烧损轴瓦事故现象
2009年8月27日16时，工艺人员将透平膨胀机重新投用时，发现无法使膨胀机正常启动，机组检测系统始终检测不到转速信号。现场查找故障原因，在将膨胀机开盖检查后发现密封盘靠近轴套部分融化，轴瓦出现抱轴现象。
3 事故分析与原因清查
根据开盖检查的结果，可以断定无法正常开车的原因是密封盘与轴瓦被高温烧损导致发生抱轴。
由于透平膨胀机组停车前各项参数均正常，可以大致判断是最近停车后发生的事故。清查停车期间的监测记录后发现，机组停车后，轴温监测点有一段时间检测到高温信号。分析可能产生高温的原因：一是润滑油系统高温；二是密封
气系统高温。通过查询记录，确认润滑油系统正常，密封气管线温度超高。密封气温度最高接近152℃，远远超过10℃～38℃的正常范围，由此可以判断由于密封气温度过高，高温的密封气进入膨胀机密封盘，烧损了密封盘后将热量传递给机组内润滑油，高温的润滑油烧损轴瓦导致轴瓦抱轴。
烧损轴瓦为支撑与推力一体化瓦块，轴瓦表层材质为巴氏合金，其最高使用温度不得超过100℃，密封气的高温远远超过其正常使用温度。
检查密封气高温故障。其一，检查密封气高温产生的原因；其二，判断停车后高温密封气如何进入膨胀机。
正常情况下，机组停车后，当润滑油系统未停止运行时，密封气系统必须投入使用，防止润滑油渗入密封，进入透平膨胀机。因为停车后再行开车间隔时间短，所以润滑油系统、密封气系统投入运行。
电加热器的加热过程是由自力阀后的测温元件TT3101测出的温度信号控制的。当温度低于10℃时，电加热器启动加热；若温度高于38℃，则电加热器停止加热。电加热器本体设计了超温保护，若本体温度超过250℃，会触发联锁，使电气的交流接触器断电，电加热器停止加热。
事故发生时的实际温度远远超过了电加热器正常的加热范围，并对加热流程中的各温度测量点进行了检查，确定超温原因。
针对电加热器本体超温保护温度元件TS3104，如图2所示。检查后发现此元件已坏，当电加热器超温后，开关无法断开，所以无法使电加热器停止工作。 针对自力式调节阀后密封气管线上的测温元件TT3101，检查后发现其工作正常。事故发生前此测温元件并未检测密封气高过38℃，于是可以判断出事故发生前高温密封气并未经过测温点。分析造成此现象的原因是自力式调节阀的问
透平膨胀机烧损轴瓦事故分析及处理
