舒效偉 祁 星 潘梁偉 劉明威

（1.河南開(kāi)元空分集團(tuán)有限公司，河南 開(kāi)封 475004；2.河南天方藥業(yè)有限公司，河南 駐馬店 463000）

出口阿爾及利亞的KDONAr-5000/1900/150 型空分設(shè)備由河南開(kāi)元空分集團(tuán)設(shè)計(jì)、制造，采用常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、規(guī)整填料上塔和全精餾制氬流程。整套裝置包括：空氣壓縮系統(tǒng)、空氣預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、增壓透平膨脹機(jī)系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、氧氣壓縮系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等?？辗盅b置所需的大部分冷量由增壓透平膨脹機(jī)提供，使空氣冷卻到-183°C 時(shí)氧氣液化，-185°C 時(shí)氬氣液化，-195.8℃時(shí)氮?dú)庖夯?，以此?lái)分離三種產(chǎn)品氣，所以增壓透平膨脹機(jī)是保證整套設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的心臟?？辗衷O(shè)備自2014年6月投運(yùn)，總體運(yùn)行穩(wěn)定，氧氣及氮?dú)獾漠a(chǎn)量和純度均滿足合同要求。2014年7月，在調(diào)氬階段，空分設(shè)備配備的1臺(tái)膨脹機(jī)（共2臺(tái)）因轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生異常，連鎖引起膨脹機(jī)跳車(chē)，嚴(yán)重影響空分設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 膨脹機(jī)原理及監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速儀表特點(diǎn)

圖1 油軸承增壓透平膨脹機(jī)

增壓透平膨脹機(jī)主要由膨脹機(jī)通流部分、增壓機(jī)部分和機(jī)體三部分組成。膨脹機(jī)通流部分是獲得低溫的主要部件，包括蝸殼、噴嘴、膨脹輪和擴(kuò)壓器；增壓部分是透平膨脹機(jī)功率消耗元件；機(jī)體起著傳遞、支撐和隔熱的作用［1］。由膨脹輪、增壓輪和主軸等旋轉(zhuǎn)零件組成的部件稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。膨脹輪和增壓輪懸掛在主軸兩端，為雙懸臂式轉(zhuǎn)子。透平膨脹機(jī)將來(lái)自上游的高壓氣體膨脹為低壓氣流，連續(xù)不斷地將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。高速氣流使葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)由軸承支撐的轉(zhuǎn)軸將機(jī)械能傳遞給壓縮機(jī)制動(dòng)消耗。工質(zhì)在透平膨脹機(jī)的通流部分中膨脹獲得動(dòng)能，并由工作輪輸出外功，從而降低了膨脹機(jī)出口工質(zhì)的內(nèi)能和溫度。

膨脹機(jī)生產(chǎn)廠家為成都深冷，智能轉(zhuǎn)速儀表型號(hào)XJP-48T105，規(guī) 格0～50000r/min，輸 出4～20mA，供 電220VAC；磁電傳感器型號(hào)SZMB-9-160，外徑M16×1，長(zhǎng)度160mm，2脈沖/轉(zhuǎn)，帶10m電纜。

XJP-48T105 型智能轉(zhuǎn)速表用于膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速就地顯示，變送的4～20mA 信號(hào)送入DCS 系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示。磁電傳感器的工作原理是當(dāng)鐵芯端面近處有轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)磁齒輪時(shí)，磁路中的磁阻變化引起磁通量變化，在感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸出近似正弦波的電信號(hào)。

2 故障現(xiàn)象分析

圖2 膨脹機(jī)轉(zhuǎn)信號(hào)在DCS上的歷史趨勢(shì)

如圖2 所示，膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出無(wú)規(guī)律的急劇變化趨勢(shì)，而且這種異常峰值的出現(xiàn)只有在DCS 系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)上能查到，機(jī)旁柜的轉(zhuǎn)速表上采樣周期慢，顯示不出這種異?，F(xiàn)象。

結(jié)合膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速歷史趨勢(shì)的判斷，分析最大可能原因是信號(hào)源受到了外部信號(hào)的干擾。

3 故障處理

采取排除法，首先需排除是否由轉(zhuǎn)速探頭引發(fā)的問(wèn)題，分別對(duì)轉(zhuǎn)速儀表進(jìn)行了調(diào)校，更換了轉(zhuǎn)速探頭，重新安裝確定轉(zhuǎn)速探頭安裝的間隙距離為1.5 絲，改變了探頭到機(jī)旁柜轉(zhuǎn)速表屏蔽電纜的走向，膨脹機(jī)開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速顯示依舊有急劇變化趨勢(shì)，轉(zhuǎn)速探頭排除；其次需排除是否由轉(zhuǎn)速儀表到DCS 機(jī)柜卡件的電纜引發(fā)的問(wèn)題，重新就近拉了一條新屏蔽電纜（不走橋架），因?yàn)閼岩蓸蚣苣硞€(gè)地方有干擾，處理完開(kāi)啟膨脹機(jī)，轉(zhuǎn)速顯示依舊有急劇變化趨勢(shì)，屏蔽電纜排除；再者需排除是否是DCS卡件的問(wèn)題，在另外一個(gè)新卡件上接入轉(zhuǎn)速信號(hào)，在DCS 組態(tài)上建立新點(diǎn)，轉(zhuǎn)速顯示依舊有急劇變化趨勢(shì)，DCS卡件排除。

通過(guò)以上三個(gè)方案的處理，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速指示顯示和以前一樣，有急劇的變化趨勢(shì)，這說(shuō)明導(dǎo)致轉(zhuǎn)速異常的干擾信號(hào)來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)干擾源，膨脹機(jī)附近有許多大電流、大功率設(shè)備，如分子篩純化系統(tǒng)電加熱器、低壓泵機(jī)組等，這些都是膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的主要干擾源；考慮到這些情況，檢查現(xiàn)場(chǎng)電氣接地情況，把智能轉(zhuǎn)速表裝到中控室，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)速探頭的延長(zhǎng)電纜。經(jīng)過(guò)這兩方面的處理，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速指示恢復(fù)正常，證明確實(shí)是現(xiàn)場(chǎng)大電流、大功率設(shè)備干擾了智能轉(zhuǎn)速表。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，阿爾及利亞現(xiàn)場(chǎng)空分設(shè)備配套的膨脹機(jī)運(yùn)行正常，解除了空分設(shè)備可能隨時(shí)面臨停車(chē)的危險(xiǎn)，保證了鋼廠的用氧量，確保了鋼廠的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］湯學(xué)忠，顧福民.新編制氧工問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.