透平膨胀机运行效率低的原因及解决方法

　　首钢贵阳特殊钢有限责任公司氧气厂现有1套于1993年投入运行的KDON-1500/1500Ó型空分设备,主要满足首钢贵阳特殊钢有限责任公司第一炼钢厂30 t电炉用氧需求,同时供应第一炼钢厂、第二炼钢厂连铸坯切割用氧,部分产品供应首钢贵阳特殊钢有限责任公司各二级单位的瓶装氧气、瓶装氮气。2008年2月,曾对空压机中间冷却器进行改造,目前氧气产量可达到约1800 m3/h。

　　1 PLK2500@2-4183/0137型透平膨胀机技术参数和结构特点

　　KDON-1500/1500Ó型空分设备所需冷量由2台PLK2500@2-4183/0137型透平膨胀机(1#、2#)提供,透平膨胀机的技术参数见表1。

　　PLK2500@2-4183/0137型透平膨胀机结构如图1所示,其特点为:

　　(1)工作轮采用半开式、径)轴流向心式叶轮,叶片数为12,材料采用ZLZn7,精密浇铸而成。

　　(2)风机叶轮叶片数为14,材料采用LD5锻铝件,叶片进口扭曲部分用靠模弯曲。

　　(3)导流器出口角A为17b,叶片数为25,导流器用不锈钢2Cr13铣制。

　　(4)主轴材料采用40Cr。

　　(5)轴承(包括径向轴承和止推轴承)采取整体装入。

　　(6)制动鼓风机出口总管安装电动蝶阀,以保证透平膨胀机处于最佳工作状态并防止飞车。

　　2 透平膨胀机运行情况

　　2009年9月29日,在空分设备年度检修期间,委托外单位对1#透平膨胀机进行大修,检修过程中更换了转子、支撑轴承、止推轴承和密封套,转子送至贵航集团黎阳飞机发动机制造厂进行动平衡测试。1#透平膨胀机结构尺寸、各部间隙设计数据、转子平衡情况及调整后的各部间隙数据见表2。

　　2009年10月9日,空分设备年度检修完成,加温吹除后开车。由于1#、2#透平膨胀机转子没有使用全新备件,且在做动平衡测试时模拟转速比出厂时的(2500 r/min)低,只能达到1375 r/min,为避免透平膨胀机在运转过程中因动平衡原因造成设备损坏,在开车过程中将1#、2#透平膨胀机转速控制在28000 r/min。

　　在开机过程中发现1#透平膨胀机的运行效率比2#透平膨胀机低,由于空分设备开车时需要大量冷量,无法停运1#透平膨胀机,只能在出氧后停运,然后扒砂、拆检。10月12日,空分设备顺利生产出氧气,氧气产量为1000 m3/h,停运1#透平膨胀机, 2#透平膨胀机维持运行。经过近一周时间的调整,空分设备各参数达到设计工况,氧气产量达到1700 m3/h、纯度9918%。

　　3 透平膨胀机运行效率偏低的原因分析

　　2009年至2010年初,由于钢铁行业产能严重过剩和南方地区持续干旱造成电力紧张,致使第一、二炼钢厂生产严重不饱和,产量大幅度下降,空分设备产品供应压力减小。利用这个机会,于2009年12月停运2#透平膨胀机,运行1#透平膨胀机,维持空分设备运行。1#、2#透平膨胀机运行参数比较见表3。