膨胀制冷的核心设备是膨胀机, 膨胀机的核心部件是转子(主轴、叶轮等的统称) 。在以推广膨胀制冷新技术为特征的膨胀机改造中, 通过与膨胀机制造厂家紧密合作, 解决了如下关键技术。

本文介绍了我国气体轴承低温透平膨胀机的主要发展概况。着重阐述了三个应用范畴—空气分离装置、天然气液化和分离装置、氦制冷与液化装置透平膨胀机使用气体轴承的一些重要进展。并简要介绍了动压气体轴承透平膨胀机的研究概况。

叙述透平膨胀机转速的测量方案及测速传感器和频率电流转换器存在信号不匹配问题的应急解决方法。

介绍了透平膨胀机故障产生的几种原因、如何预防和解决方法,侧重说明了膨胀机检修步骤,包括检修前的准备工作,卡机的修复与间隙调整,总体装配及机器的维护保养等。

将自行设计的复合式螺旋槽动压止推轴承应用在高速透平膨胀机上, 对其在动压下的振动特性进行了试验研究。试验结果表明: 在高速透平膨胀机上采用复合式动压螺旋槽止推轴承, 转子运行平稳、振动特性良好, 轴承与系统体现出较好的配合性能; 一定压力下的辅助供气是全动气体止推轴承具有良好的起停性能的重要保证, 对于透平膨胀机采用的全动压气体止推轴承, 供气压力在011～012 MPa之间。止推轴承的径向承载力不够是最终失稳的主要原因, 可通过提高轴承的设计承载能力和合理选择叶轮及工作轮参数将轴向力控制在很小的范围内来提高轴承稳定性。

针对目前油田转油站天然气脱水使用的光管冷却器存在脱水效果不稳定、安全性能差 等问题, 研制了天然气透平膨胀机脱水装置。该装置主要由热交换装置、气液分离装置、天然气制冷装置和排液装置等部分组成, 以天然气透平膨胀机作为制冷核心单元, 利用天然气自身输送压力推动膨胀机制冷, 将天然气内所含水分液化, 具有脱水效果好、保护环境、方便管理等优点。现场应用表明, 该装置工作性能稳定, 各项指标明显优于“干燥器”, 脱水效率达到9117% , 是一种非常适合油田中转站的小型脱水设备。

大型中高压带液透平膨胀机是内压缩流程4万Nm‘/h等级分设备的关键部机。它与中小型 中压透平膨胀机相比，存在以下特点:进气压力高、流量大，并且出口带液。由于流量大，因而叶轮的直径大，压力高，烩降大，同时，也会使转子轴向力增大。由于叶轮出口的带液量增大，对密封的要求更高。

在一台额定转速为10164 ×104 r/ min 的高速透平膨胀机(轴径为25100 mm ,转子质量为891 g) 上,采用新型弹性支承箔片动压径向轴承和螺旋槽动压止推轴承对全动压气体轴承透平膨胀机的机械性能进行了试验研究,达到了转速为12116 ×104 r/ min 、超速14 %稳定运转的良好效果. 还对全动压气体轴承副的性能进行了研究,验证了全动压气体轴承高速透平转子失稳的主要因素是动压止推轴承承载力丧失而造成的止推轴承失稳,并对止推间隙的影响因素和变化规律进行了探讨. 试验结果表明,在高速透平机械中采用国产全动压气体轴承是完全可行的.

在对KL215A 型制氧制氮车的工艺流程进行分析和实际调研的基础上, 提出了在透平膨胀机上适当增加喷嘴流通面积和增设转速调节阀来充分利用整套空分设备的设计余量, 提高制 氧制氮车产量的方法。实践证明, 采取上述措施后产量显著提高, 4 种工况下的产量分别达到:气氧45m3 / h、液氧38L/ h、气氮49m3 / h 和液氮65L/ h , 液态产品的产量显著提高; 并且制氧制氮车启动时间由6 小时缩短到4 小时。最后, 介绍了改造后操作时应注意的事项。

介绍了安阳钢铁股份公司2 # 6000 制氧机的膨胀机进行PLC 改造的过程、工作原理及使用效果。

采用有限儿法分析了某人l}!J透平膨胀机转子的临界转速、主振l}!J和不平衡响应，){日_针对透平膨胀机转子的特点，用MATLAB编制了相应的计算程序经算例验证，该程序运算速度快，计算精度i}}，用」几某人l}!J透平膨胀机的转子动力学计算中获得了较理想的结果

针对15000m3 / h 空分设备配套的T221/ 016 型透平膨胀机导流器和蜗壳等被损坏的原因 进行了详细分析, 介绍导流器和蜗壳的修复方法, 提出了防止同类故障再次发生的操作方法。

陕西神木28000Nm‘/h空分设备是2003年川空集团承接的煤化工用成套空分设备，属中压 内压缩流程，难度大，要求高，与之配套的增压透平膨胀机由川空低机公司研制。

15000Nm～3h制氧透平膨胀机叶轮窜动分析及改造

气体轴承具有速度高、精度高、功耗低、寿命长、低振动、无污染等优点,气体润滑技术在高速透平机械中具有广泛的开发和应用前景。全面回顾了我国在低温透平膨胀机领域开发应用气体轴承的历史与发展概况,以及国外在制冷机、风机等通用高速透平机械中动压气体轴承成功应用的实例。

针对15000m3/h 空分设备配套的T221/ 016 型透平膨胀机导流器和蜗壳等被损坏的原因 进行了详细分析, 介绍导流器和蜗壳的修复方法, 提出了防止同类故障再次发生的操作方法。

陕西神木28000Nm‘/h空分设备是2003年川空集团承接的煤化工用成套空分设备，属中压内压缩流程，难度大，要求高，与之配套的增压透平膨胀机由川空低机公司研制。

对目前分子筛增压空分流程微了详细分析，揭示7膨胀机参数与流程中其它参数的内在联系夏其互相影响的规律。同时提出了相应的控制和调节膨胀机参数的方法。

结合变浓度系统中的温度控制要求，对实验系统自动控制方案进行设计，并对控温程序 采用LabVIEW7．0进行了编写。在软件设计的基础上进行了PID参数自整定调试及控温实验等。实验结果表明，冷凝器进水温度能准确地控制在设定温度的士0．1℃ 以内，蒸发器出口温度控制在设定温度的士0．3℃ 以内，从一个工况到另一个工况的过渡时间不大于15 min。控制程序可以较好地满足实验要求。

模拟小空间制冷环境，在实验确定半导体制冷器最大制冷系数状态和最大制冷量状态工 作参数基础上，综合分析计算给出了等功率状态和最佳工作状态参数，弥补传统设计理论的不足，为半导体制冷器优化设计提供依据。

EAST装置于2006年成功进行工程调试和物理实验，全部超导磁体均已冷却到液氦温度，并获得了第一次等离子体。低温系统共有4台俄制氦透平膨胀机，通过气体绝热膨胀来获得低 温。实验表明4台透平的设计满足EAST装置对冷量的需求，透平效率略低于设计值，流量比设计值大。介绍了EAST低温系统中4台透平膨胀机的设计参数、启动过程和运行，并对透平膨胀机在运行过程中的性能参数进行测试和分析。

介绍了160万m3/d天然气连平膨胀机的设计参数和运行参数，重点分析了透平膨胀机设计中遇到的问题及解决措施，调整设计参数和运行参数后，透平膨胀机运行性能良好，最后 总结了天然气透平膨胀机设计中的经验教训。

介绍了5种膨胀机轴承烧坏事故，分析了原因，阐述了解决方法。

针对15000m3 / h 空分设备配套的T221/ 016 型透平膨胀机导流器和蜗壳等被损坏的原因 进行了详细分析, 介绍导流器和蜗壳的修复方法, 提出了防止同类故障再次发生的操作方法。

目前，低压饱和蒸汽差压能量回收,在冶金行业还是空白,本文介绍了一种新型的回收装置-螺杆膨胀动力机的工作原理、技术特点、应用范围、应用方式及经济、节能效益，并认为螺杆膨胀动力机将在冶金行业有广泛的应用前景。

介绍了160 万m3 / d 天然气透平膨胀机的设计参数和运行参数, 重点分析了透平膨胀 机设计中遇到的问题及解决措施, 调整设计参数和运行参数后, 透平膨胀机运行性能良好, 最后总结了天然气透平膨胀机设计中的经验教训。

近年来，随着电子、化工、玻璃等行业对高纯氮需求日益增加，高纯氮设备逐步向大型化发展。杭氧继2002 年成功开发了5000m3/h 高纯氮设备后，又在研制8000m3/h、30000m3/h 高纯氮设备。高纯氮设备的快速发展，离不开其核心部机———透平膨胀机的技术进步。高纯氮设备主要有空气正流膨胀和污氮气反流膨胀两种流程。在两种流程中，由于膨胀机系统作用不同，所以其设计参数差别很大。空分流程对膨胀机系统的要求越来越高，在某种程度上，膨胀机系统的技术进步显得更为突出。

制氧机组EGT240NS型膨胀机的变速器油封磨损，导致密封失效。因所选密封是进口件，国内不易配。使用磁力机械油封，重新制作油封压盖，对原油封改进，密封性能得以改善。

EC2—274型透平膨胀机是天然气深冷处理装置的关键制冷设备。频繁的开机与停机、工艺气带液和润滑油受污染等，使膨胀机的动平衡出现故障，造成轴承推力面、主轴推力面和密封组件的严重损坏，结果机组不得不停止运转。通过故障原因分析和解体检查及维修，整个系统和主机的故障最终得到排除。检修后的运行表明，各项参数正常，检修获得成功。为保障机组安全平稳运行，减少或避免某些事故的发生，提出了防止固体杂质、水和重烃进入增压机，凝液进入润滑油罐和改善材质以保护主轴推力面等多项措施。

分析了透平膨胀机损坏的原因，介绍了处理措施，通过增加一电磁阀控制气体进透平膨胀机和分馏的流路，以杜绝此类故障的发生。