透平膨胀机的常见故障分析

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。

造成此类故障的主
要原因如下：①轴承间隙过小，形成的油膜过薄，摩擦产生热量过大。

②润滑油
路过滤器压差大，供油量减少，带走的摩擦热量少。

③转子动不平衡，转动工况
不稳，轴承发热量增加。

④密封磨损，间隙变大，膨胀端冷气外窜造成润滑油和
轴承温度下降。

⑤密封气压力波动，引起密封失效。

情况严重时，润滑油粘度增
大或凝结，可导致轴承因润滑不良而损坏。

⑥轴承在供油过程中，其温度处于波
动供给状态，这样也将导致供油温度过高或者过低的情况，从而影响到轴承使用
过程的稳定性。

1.4轴承出现烧损
此类故障主要表现为轴承磨损过于严重、轴承烧损等情况，同时也将直接影
响到其他零部件运行状态的稳定性。

导致此类问题出现的主要原因如下：①透平
膨胀机在运行过程中，其进气量和压力区间不均衡，出现突然增加或减少问题，
这样也增加了“飞车”问题的发生几率，导致轴承损坏问题。

②轴承和轴瓦之间
的安装间隙相对较小，这样在轴承运行期间，也会因间隙不足加快轴承磨损速度，形成轴承磨损问题。

③在设备运行期间，由于电网袋波动情况比较严重导致油泵
电机出现停运、压力油箱供给状态不稳定等情况，进而造成轴承烧损问题。

④轴
承失温报警装置出现失控，在出现问题后无法及时进行报警，在持续高温状态下
轴承出现烧损问题。

1.5机组振动失衡
此类故障的主要表现为机组在运行期间出现不均衡振动的情况，从而降低了
整个机组运行稳定性。

导致此类故障出现的主要原因如下：①在机组转子运行期间，出现了不平衡的情况，这样也会导致叶轮机械性损坏，影响到机组稳定性。

②轴承运行时间较长，其磨损情况也在不断加剧，轴承间隙也在不断扩大，从而
影响到机组振动稳定性。

③润滑油中含有的杂质总量较高，这样也会引起油压均
匀度较差的情况，导致失衡问题。

④制动风量直接进入到喘振区，使得风机及压
缩机出现喘振问题，从而影响到机组的振动平衡。

2透平膨胀机的常见故障检修要点
2.1检修制动电机
在故障问题处理中，进行制动电机检修属于非常重要的工作内容，从实际应
用情况来看，应注意以下几点：第一，根据实际情况来对制动电机进行检修，并
且按要求进行供电网改造，将电机电路的变压器以及开关和高压电网顺利关联在
一起，从而降低了故障问题的发生几率，提高制动电机工作状态稳定性。

第二，
对于系统管路阀门进行检修，针对存在老化、渗漏等问题的部位进行及时检修，
以起到改善操作环境的作用。

第三，对于紧急切断网进行检查和调试，将其状态
维持在稳定范围内，以提高系统操作的灵敏度。

2.2调节滑油压力
在对润油压力进行调试时，也需注意以下几点：第一，基于仿真实验得到的
实验数据，将润滑油压力调控在合理范围内，运行后查看设备运行状态是否稳定。

第二，如果调试后效果明显性较低，那么此时也需要及时停机来调整轴间间隙，
将该参数控制在合理范围内，以满足相应的调试要求。

第三，定期进行润滑系统
清洗，及时清理设备上存在的油污、杂质，更换堵塞管路，确保系统供油过程的
稳定性。

第四，对于油冷却器中的水量进行调节，具体水位需要结合实验数据进
行整理，从而降低系统的供油温度，满足系统冷却要求。

第五，在转子处理中，
也需要确保转子做功的平衡性，减少转子振动带来的影响性。

2.3调整油冷却器供水温度
在油冷却器供水温度的调试中，需注意以下几点：第一，在系统工作过程中，需要适当增大进水阀内部流量，增加冷却器中供水的流动性，从而更好的将供水
温度下调到合理范围内，确保冷却系统的工作效率。

第二，在使用一段时间后，
也需要利用化学试剂来清洗冷却器中的污垢，确保油冷却器内部洁净度。

第三，
按要求对温控系统进行检查，将相关参数调整到合理范围内，从而提升系统控制
结果的实用性。

第四，做好润滑油定期检查工作，一般会将检查周期控制在2-3
个月，若润滑油品质不满足要求需及时进行更换，以满足相应的使用需求[1]。

2.4调试安装间隙
进行安装间隙调试处理时，需要及时更换已经损坏或者磨损严重的零部件，
并且也需要按要求做好相应的备份工作，以满足相应的监测要求。

在初次进行装
置检修时，也需要利用系统管线进行分段吹扫，确保每一分段处理结果的可靠性，以满足相应的调试要求。

另外，在透平膨胀机使用过程中，也需要按要求适当提
高膨胀机的出口温度，位置远离膨胀气体的液化区域，减少安全隐患的出现。

而
且对于配件质量也需要做好严格的管控工作，这样也可以有效提升系统工作状态
稳定性，满足系统运行要求[2]。

2.5轴承参数调试
在轴承参数调试环节，首先，对于已有轴承运行参数进行梳理，对于不合理
结构进行更换，在工艺调节过程中，也需要遵循“缓、慢、看”原则，这样也可
以避免调节内容过多，影响到轴承转速稳定性。

其次，对于整体式轴承，也需要
严格遵循技术要求对尺寸进行控制，而且也需要控制好轴瓦间隙，以满足相应的
应用需求。

最后，围绕轴承运行需求来调试抗电网络，使整个系统对于“晃电”
问题的抵抗力得到有效提升，进而提升抗电网络的稳定性和合规性[3]。

结束语
综上所述，透平膨胀机在使用中，受到服役年限、润滑油质量、工作环境等
因素影响，会导致一些运行故障问题的出现。

基于故障问题发生原因，拟定恰当
的处理措施，不仅可以提高问题处理效率，而且对于延长设备使用年限也有着积
极地意义。

参考文献
[1]祁二小.浅谈增压透平膨胀机防喘振控制设计与应用分析[J].中国设备工程,2021(08):110-111.
[2]杨浩.透平膨胀机的常见故障及预防[J].内蒙古科技与经
济,2018(05):74+76.
[3]祝勇仁.气体轴承透平膨胀机故障分析与处理[J].机械强
度,2016,38(02):405-409.。