膨胀机轴瓦温度信号引出线断线联锁停机

(一)基本情况

1.装置简介

2006年，某化肥厂产能为40000Nm³/h标准的空分装置在原来产能的基础上进行了50%扩能改造，新增透平式膨胀机两台，一用一备。透平式膨胀机位号为TP215(4121-ET1-1/2)，型号规格为PZYZ153A。

2.工况及仪表简介

透平式膨胀机设计入口温度为110℃，出口温度为160℃，正常转速为22000~33000r/ min，入口压力为3.3MPa，轴瓦温度测量采用铂热电阻(Pt100)，4个测温点分别是:内侧止推轴瓦(温度测量信号两支，高高限联锁设定值为83℃)、内侧支撑轴瓦(温度测量号两支，高高限联锁设定值为108℃)、外侧止推轴瓦、外侧支撑轴瓦。原设计内侧支撑轴瓦和内侧止推轴瓦温度信号分别进入两套系统:一支温度测量信号进横河CS3000，仅为温度显示，不参与联锁;另一支温度测量信号进TRICONEX系统，参与联锁，保护膨胀机。

(二)故障描述及处理过程

1.故障前的工艺情况

故障前，2006年空分装置正在试生产。

2.故障现象

试车期间:1#膨胀机(4121-ET1-1)运行15天，内侧支撑轴瓦(4121-TAZ-405TA)温度由45℃陡升为130℃，超过高高限联锁设定值(108℃)，导致1#膨胀机联锁停车，正常时内侧支撑轴瓦(4121-TAZ-405TA)温度显示为43~45℃;立即启动2#膨胀机(4121-ET1-2)，运行18天，其内侧支撑轴瓦(4121-TAZ-405TB)温度突然达到高高限联锁设定值(108℃)，导致2#膨胀机联锁停车。两套膨胀机都是相同测温部位出现高高限故障联锁。

3.影响范围

1#、2#膨胀机因内侧支撑轴瓦温度高高限故障联锁造成停车。

4.仪表及系统处理过程

(1)拆开2#膨胀机检查，发现内侧支撑轴瓦温度信号引出线被磨断，造成温度高高限联锁，与1#膨胀机内侧支撑轴瓦温度信号故障现象类似。温度信号引出线磨断情况如图1-8、图1-9所示。

将该轴瓦封油环原出线孔从Φ3扩大到Φ5，并在出线孔的两端边缘做倒角处理，防止温度信号引出线被割断损坏，出线孔改造前后对比照片如图1-10、图1-11所示。

在轴瓦压盖上开槽，将温度信号引出线嵌入槽内，防止设备在运行过程中锐边割断温度信号引出线，延长使用周期，槽改造前后对比照片如图1-12、图1-13所示。

改造后温度信号引出线全部在保护槽内，处于孔的正中央位置，得到了更好的保护。其使用周期得到了延长。改造前后对比照片如图1-14、图1-15所示。

5.故障性质

在膨胀机高速运转时(正常转速26000~30000r/min),温度信号引出线长期处于高频振动，在出线孔的倒角边缘形成剪切磨损最终被割断。

(三)故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价

由于对内埋热阻的引线风险估计不足，空分装置试车过程中，温度信号引出线所处的位置不当造成磨损或剪切，使温度测量失效。

2.失效分析

(1)直接原因:膨胀机内侧支撑轴瓦温度信号引出线断线，温度突然超过高高限联锁设定值(108℃)。

(2)间接原因:一是膨胀机温度信号引出线及出线孔设计不合理;二是单点温度联锁易产生联锁误动。

(四)防范措施及建议

经过改造，膨胀机轴瓦温度信号引出线完全在保护槽内，轴瓦高速运转时测温元件引出线不会被磨损或剪切。改造后2#膨胀机在2015年11月-2016年11月期间运行正常，周期长达12个月以上，与未改造前仅运行1个月相比，运行周期大大增加，减少了检修次数，减轻了劳动强度。

膨胀机故障一直影响该厂空分装置运行周期，经过分析膨胀机温度信号引出线损坏的原因，找到问题的症结，同时将1#膨胀机也进行相同升级改造。两台膨胀机的运行周期由1个月提高到12个月以上，更好地保护了设备，提高了仪表维护水平和能力。

注：本文摘自仪表圈编辑的《仪表问答》，感谢仪表圈的团队！