膨胀机烧瓦事故分析及检修情况汇总

2＃膨胀机烧瓦事故分析及检修情况汇总2月19日16:38:13，因新11万伏变电站跳闸，造成2＃14000制氧机所有运转设备全部因为停电而停止运转。这次突如其来的停电停车造成了多起设备事故：空压机电机烧瓦、2＃透平膨胀机烧瓦、15000氮透三级冷却器上水管道堵塞等等。下面我就将在停电停车过程中因油泵停运后，油压低联锁停膨胀机未起作用，造成了2＃增压透平膨胀机增压端轴瓦被烧的事故经过、原因及检修过程做一重点介绍。
    2月20日08:42:02空透再次启动成功后，于09:30左右连续两次启动2＃膨胀机，均在就地听到机组有异常声音，随立即手动停运该机组，并上报。在启动1＃膨胀机正常后，立刻对两台膨胀机停电停车前后的报警信息和相关运行趋势图进行了对比和检查。
1、1＃膨胀机安全停运情况：
微机上报警信息显示：
16:38:23，1＃膨胀机油压PIAS406A≤0.3MPa；
16:38:30，1＃膨胀机流量FICS401A≤5400m3/h；
趋势图反映出：1＃膨胀机流量FICS401A和1＃膨胀机转速SIAS401A在油压降低后迅速降至0。
以上信息说明，在油压低于联锁停车值0.3MPa时，该联锁按照设计程序正常启动，即：紧急切断阀HC401A的电磁阀SV401A和增压机回流阀FICS401A的电磁阀SV402A在得到联锁信号后迅速失电，控制紧急切断阀HC401A的仪表气源通过紧急放空口迅速放空，在三秒钟中之内迅速全关了该阀，同时也控制回流阀FICS401A迅速全开。从而使机组在没有润滑油供应的情况下迅速停运，进而达到了保护机组的作用。
另外，趋势图还显示：在流量和转速迅速降下来后，供油压力在两分钟后才降至0.05MPa以下。由此证明，蓄能器在油泵停运后仍然能够向机组各润滑点持续供油2分钟，使长期高速运转的部件在紧急停运后自身产生的热量能够被润滑油带走一部分，从而进一步确保了机组的安全停运。
2、2＃膨胀机烧瓦情况：
微机上报警信息显示：
16:38:37,2＃膨胀机油压PIAS406B≤0.3MPa；
16:40:45,2＃膨胀机流量FACAS401B≤8340m3/h；
16:42:49,2＃膨胀机增压端轴承温度TIAS403B≥70℃
16:42:57,2＃膨胀机增压端轴承温度TIAS403B≥75℃；
16:44:08,2＃膨胀机流量FICS401B≤5400m3/h；
趋势图反映，在2＃膨胀机油压降至0.3MPa后，该机的蓄能器同1＃膨胀机一样，油泵停运后仍然能够向机组各润滑点持续供油2分钟；而趋势图同样反映出，2＃膨胀机在油泵停运后仍然以21000rpm的较高转速和5500m3/h的较大流量下继续运转7分钟时间，直至空冷塔和分子筛系统以及管道内的残余空气被完全消耗掉为止。
以上信息说明，2＃膨胀机在油泵和蓄能器停止供油后仍然在较高转速和较大流量下持续运转了5分钟，这将不可避免得造成轴承和转子在无润滑油润滑的情况下高速相对运动而烧毁。
于是继续查找2＃膨胀机各轴承温度的变化曲线后，发现在油压逐渐降低时，2＃膨胀机增压端轴承温度TIAS403B由停车前的19.5℃迅速上涨，直至16：45的最高点132℃（膨胀机增压端轴承温度的联锁停车值是75℃，也就是说当温度达到该值时，轴瓦就已经有被烧的可能了）。由此我们判断，2＃膨胀机增压端轴瓦已经被严重烧毁了。启动机组时听到的异常声音，有可能就是被烧毁的轴承与转子摩擦而产生的声音。
在之后拆开2＃膨胀机进行检修时，发现增压端轴承内表面的巴氏合金层因为温度超高而被完全烧化，这一点也验证了通过微机上报警信息和趋势图分析出轴瓦被烧这一判断的正确性。
3、2＃膨胀机烧瓦原因分析：
那么，为什么在油泵停运后，油压低于联锁停车值时，1＃膨胀机的联锁能够按照设计程序正常启动，即电磁阀迅速失电，控制紧急切断阀迅速关闭，从而达到了保护机组的作用；而2＃膨胀机的相关联锁却未起到作用，进而导致该机增压端轴承被严重烧毁呢﹖
经仪控人员研究后，确认该事故的原因为：控制1＃膨胀机进口紧急切断阀的电磁阀SV401A的“操作状态”（MODATTR）是在“程序控制状态”（PROGRAM），于是在油压低于联锁停车值时，电磁阀SV401A就能够按照设计程序控制电磁阀SV401A迅速失电，进而控制紧急切断阀迅速关闭。而2＃膨胀机进口紧急切断阀的电磁阀SV401B的“操作状态”（MODATTR）当时是在“操作员控制状态”（OPERATOR），即该阀的运行状态不受程序控制而是完全受操作员手动控制。这样一来，包括油压在内的所有联锁点在达到联锁停车值时，电磁阀SV401B都不能够受设计程序控制而联锁失电了。
通过以上分析，我们认为造成2＃膨胀机增压端轴瓦被烧事故的主要原因，是对本套制氧机控制系统的掌握程度还不够全面和深入。另外，在稍后的8月4日10:34:58，因修改油压联锁值造成运行中的油泵停运，而备用泵未启动，进而使空透因油压低联锁停车。这一事故的发生原因也是因为上述原因所致。
因此，为避免类似事故的再次发生，各相关专业的人员有必要针对本套制氧机的控制系统进行一次全面系统的研究。
现存问题为：
A、控制空气进分馏塔阀FCV101的电磁阀SV101，在联锁启动后不能联锁失电，进而控制FCV101阀迅速关闭。
B、2＃膨胀机正常运行时，密封气压力PIA407B和PIA408B在低于油泵允许启动值：PVLL值时，会联锁停运油泵，而1＃膨胀机则不会。
C、两台中压液氩泵的运行信号SOSAPr703和SOSAPr704无法显示运行、停车与否，而是配电室给那台泵送电则显示红色，失电则显示绿色。
4. 2＃膨胀机检修情况：
2月21日至2月23日，以刘书庆为主，负责对2＃膨胀机进行紧急抢修。
检修前情况：
前轴承及前密封套彻底损坏（前轴承内表面的巴氏合金层因为
温度超高而被完全烧化、烧流），
转子及前端推力面受损，
止推轴承轴向间隙为0.8mm（标准为0.15～0.20mm），
前轴承径向间隙因烧毁无法测量（标准为0.05～0.07），
后轴承径向间隙0.25mm（标准为0.05～0.07）。
检修情况：
更换主要备件：前轴承、后轴承、前密封套、后密封套；
因无备件，转子经修复并做动平衡后继续使用，前挡油环经修复后继续使用。
止推轴承轴向总间隙：0.16mm（标准为0.15～0.20mm）,
前轴承径向间隙为：0.07mm（标准为0.05～0.07），
后轴承径向间隙为0.06mm（标准为0.05～0.07），
前密封套径向间隙0.04mm（标准为0～0.04），
后密封套径向间隙0.05mm（标准为0～0.04）。
5、2＃膨胀机试车情况：
    2月23日下午2＃膨胀机检修结束，准备试车。考虑到川空生产的透平膨胀机的使用说明书，并未要求对重新安装的轴密封进行跑合，而且在机组安装到位后首次开车时，也未进行密封器跑合。因此我们车间准备按照杭氧生产的透平膨胀机的使用说明书要求进行密封器跑合，即通过控制进口阀或喷嘴开度使机组按工作转速的20﹪、35﹪、60﹪、80﹪和100﹪分五档由低到高进行跑合,每档转速运转10分钟，然后停车10分钟使运转时发热的石墨密封冷却下来。但又因为考虑到不清楚该机组的一阶临界转速的具体数值，跑合时有可能使机组在接近或达到这一临界转速的某一低转速状态下长时间运转，进而对机组产生损坏，因此决定在了解清楚是否需要跑合和如何进行跑合后再进行试车。
经过对川空低温机械公司总工进行咨询后，得知川空生产的透平膨胀机即使在厂内试车时也不刻意进行密封器跑合，而只是在较低转速下（一般高于机组的一阶临界转速，如13000rpm以上）运行一段时间，用以检验机组安装间隙是否合适，在各检测参数正常的情况下再缓慢提高转速直至达到额定转速即可。川空产膨胀机如此试车的原因是：该厂生产的透平膨胀机所采用的密封材料是巴氏合金，不同于杭氧的石墨密封，不需要进行密封跑合。
于是，2月24日上午开始对检修后的2＃膨胀机进行试车。但是，机组在低转速下运转正常后开始对机组进行提速时，出现了在增压机回流阀全开及喷嘴开度较小的情况下，机组就出现了超速的现象。为查找超速的原因并解决这一问题，五车间、机修车间、计控车间、电气车间、技术科、设备科、二、三车间主任等各专业技术人员共同研究了两天时间。期间，2＃膨胀机共开、停车24次，1＃膨胀机也因此开、停车7次，直至2月25日下午六点2＃膨胀机正式运行为止。
在2＃膨胀机出现超速的现象后，我们首先将该机组的运行状态、阀门开度与其检修前进行比较，分析机组是否确实超速。经过比较，机组在相关阀门开度一致的情况下具有同样的流量，区别只是在于检修后试车时转速超高。由此可以判断机组的实际转速并不超高，而出现转速超高这一现象很有可能与转速表测量有关。在仪控人员采取将 2＃膨胀机测振仪的所有元件逐一更换，将2＃膨胀机与1＃的测振仪全部对调，征得测振仪生产厂家意见后将测振探头与转子距离调大等多种措施后仍然无法解决该问题。
于是，采用示波器对同样工作状态下两台膨胀机的波形进行比较，以求发现原因。示波器显示1＃膨胀机的波形平滑且无杂波和干扰，每个周期都有两个波并记录转动圈数1次；而2＃膨胀机波形杂乱并有干扰波，每个周期都有两个明显的波以及一个不太明显但能被检测出的波并计数1.5次。也就是说，2＃膨胀机因为每一个转动周期的两个正常波之间都有一个杂波干扰，造成测量转速比实际转速高50﹪。通过分析，我们认为形成这一干扰波的原因是：每台膨胀机转子主轴上都有两个错位1800的测速槽，正常时转速表探头每检测出这两个测速槽2次就会计录转子转动的次数1次，进而累加出转速来。但是如果在转子主轴上或是在测速槽内有明显划伤时就会干扰转速表探头的检测，从而显示出错误的转速来。
在明确转速表测量并显示的转速比实际转速高50﹪后，随决定将转速的联锁值相应提高，即：将原来的29600rpm和31700rpm分别改为42000rpm和45000rpm，然后按新的联锁值进行操作。以后，年度检修时，如果有机会再将转子取出进行修复。
2＃膨胀机2月25日下午六点试车完毕，正式启动至今，机组运行情况良好。在相同工作状态下，检修前、后的2＃膨胀机温降和效率基本相同。