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摘 要 本文通过对KZON-50/120-I制氧设备配套主机之一PLPN-6/4×0.25透平膨胀机检修后，运行效率低，通过更换导流器、降低导流器后压力，同时调整工作轮与扩压器之间的间隙，减少内泄漏损失，提高了膨胀机的运行效率。文章通过介绍膨胀机的结构、技术参数和运行参数，分析运行效率低的原因和现象。
关键词 透平膨胀机；效率；导流器；内泄漏
中图分类号：U463.85+7
2 透平膨胀机运行情况
运行中发现透平膨胀机的运行效率比平时正常运行时较低，2012年5月对KZON-50/120-I型空分塔进行大修期间，并同时对LPN-6/4×0.25 型透平膨胀机检修过程中更换了导流器和工作轮。透平膨胀机各部间隙设计数据及调整后的各部间隙数据见（表-2）
3 膨胀机运行效率偏低的原因及解决方法
3.1 泄露损失
泄露损失包括两种损失：即内损失和外泄漏。
所谓内损失就是指气体必须全部经过导流器后并通过叶轮膨胀，但是有一部分气体而直接从工作轮与机壳之间的缝隙露出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。然而这一部分泄露气体没有通过叶轮所的进一步膨胀，导致气体的温度升高，因此膨胀机的效率降低，制冷量也就减小了。
透平膨胀机在检修前测量的数据为：工作轮与扩压器间隙（设计要求是0.25～0.35mm，实际测量时该尺寸为0.5mm），造成内泄漏损失加大，透平膨胀机效率下降。
解决方法：安装时通过塞入法测量工作轮与扩压器之间的间隙尺寸，使其调整到设计安装要求。
3.2 流动损失
所谓流动损失就是气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失。
影响流动损失的因素包括：①膨胀机内的流道形状是否与气流流动方向相适应。②膨胀机内的道流表面是否光洁。③膨胀机内流道的设计、制造技术水平是否较高。④膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化导致气流进入叶轮时产生的撞击等。
上述这些原因都会增加流动损失。一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。
通过拆卸后发现导流器上的喷嘴不仅出口宽度变大，而且整个喷嘴围成的圆直径增大，从表-3中的数据得出：喷嘴出口面积增加后，造成喷嘴出入口压力降低，喷嘴出口气体流速降低，同时，从喷嘴流出的气流速度方向偏离元设计值，使绝对速度C1方向改变，与叶轮的圆周速度u1配合不当，相对速度W1方向与大小都改变，使气流不能顺着叶片方向做径向流动，气流进入叶轮时产生撞击，与流道的磨损加剧，导致流动损失增加，膨胀机效率下降。
解决方法：更换导流器和工作轮
将磨损的导流器和工作轮进行更换，使流出喷嘴气流速度的实际方向朝着叶轮旋转的方向有一定得倾斜，保证了气流沿着叶片作径向流动。同时增大了气流流速，提高了喷嘴入口压力。
3.3 导流器内能量转换效率低
膨胀空气在导流器内的能量转换，直接影响透平膨胀机两方面的效率：①导流器内气体的焓降是否达到设计要求；②导流器内动能的增加是否达到设计值，导流器内动能可以决定工作轮入口的气瓶参数，从而影响工作轮的效率。
通过检测导流器后、工作轮前的压力来判断导流器内能量转换效率的高低。維修前透平膨胀机运行时导流器后压力达到0.2MPa，维修后透平膨胀机运行时导流器压力达到0.156MPa，说明维修后比维修前膨胀空气在透平膨胀机内的能量转换效率低。
在检修过程中，发现透平膨胀机的导流器在斜切口出口处有卷边、缺失等伤损现象。
解决方法：更换导流器。
4 维修后透平膨胀机及设备的运行情况
2012年3月份，通过对透平膨胀机进行拆除并检修。检修过程中对转子进行动平衡测试，更换膨胀机导流器，调整工作轮与扩压器之间的间隙为0.3mm；现膨胀机的效率大大提高，启动时间明显缩短，各部运行参数正常，设备运行平稳。
5 结束语
通过对LPN-6/4×0.25 型透平膨胀机运行效率低的原因分析，并且结合相关理论，调整扩压器与工作轮之间的间隙，减少内泄漏损失，更换了导流器和工作轮，降低了导流器后压力，加强了导流器内能量的转换；提高了膨胀机运行效率。
参考文献：
⑴ 汤学忠 顾富民 新编制氧工问答 冶金工业出版社 2009年
⑵ 李化治 制氧技术（第2版） 冶金工业出版社 2009年
⑶ 哈尔滨制氧厂 《PLPN-6/4×0.25透平膨胀机使用说明书》
关键词 透平膨胀机；效率；导流器；内泄漏
中图分类号：U463.85+7
2 透平膨胀机运行情况
运行中发现透平膨胀机的运行效率比平时正常运行时较低，2012年5月对KZON-50/120-I型空分塔进行大修期间，并同时对LPN-6/4×0.25 型透平膨胀机检修过程中更换了导流器和工作轮。透平膨胀机各部间隙设计数据及调整后的各部间隙数据见（表-2）
3 膨胀机运行效率偏低的原因及解决方法
3.1 泄露损失
泄露损失包括两种损失：即内损失和外泄漏。
所谓内损失就是指气体必须全部经过导流器后并通过叶轮膨胀，但是有一部分气体而直接从工作轮与机壳之间的缝隙露出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。然而这一部分泄露气体没有通过叶轮所的进一步膨胀，导致气体的温度升高，因此膨胀机的效率降低，制冷量也就减小了。
透平膨胀机在检修前测量的数据为：工作轮与扩压器间隙（设计要求是0.25～0.35mm，实际测量时该尺寸为0.5mm），造成内泄漏损失加大，透平膨胀机效率下降。
解决方法：安装时通过塞入法测量工作轮与扩压器之间的间隙尺寸，使其调整到设计安装要求。
3.2 流动损失
所谓流动损失就是气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失。
影响流动损失的因素包括：①膨胀机内的流道形状是否与气流流动方向相适应。②膨胀机内的道流表面是否光洁。③膨胀机内流道的设计、制造技术水平是否较高。④膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化导致气流进入叶轮时产生的撞击等。
上述这些原因都会增加流动损失。一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。
通过拆卸后发现导流器上的喷嘴不仅出口宽度变大，而且整个喷嘴围成的圆直径增大，从表-3中的数据得出：喷嘴出口面积增加后，造成喷嘴出入口压力降低，喷嘴出口气体流速降低，同时，从喷嘴流出的气流速度方向偏离元设计值，使绝对速度C1方向改变，与叶轮的圆周速度u1配合不当，相对速度W1方向与大小都改变，使气流不能顺着叶片方向做径向流动，气流进入叶轮时产生撞击，与流道的磨损加剧，导致流动损失增加，膨胀机效率下降。
解决方法：更换导流器和工作轮
将磨损的导流器和工作轮进行更换，使流出喷嘴气流速度的实际方向朝着叶轮旋转的方向有一定得倾斜，保证了气流沿着叶片作径向流动。同时增大了气流流速，提高了喷嘴入口压力。
3.3 导流器内能量转换效率低
膨胀空气在导流器内的能量转换，直接影响透平膨胀机两方面的效率：①导流器内气体的焓降是否达到设计要求；②导流器内动能的增加是否达到设计值，导流器内动能可以决定工作轮入口的气瓶参数，从而影响工作轮的效率。
通过检测导流器后、工作轮前的压力来判断导流器内能量转换效率的高低。維修前透平膨胀机运行时导流器后压力达到0.2MPa，维修后透平膨胀机运行时导流器压力达到0.156MPa，说明维修后比维修前膨胀空气在透平膨胀机内的能量转换效率低。
在检修过程中，发现透平膨胀机的导流器在斜切口出口处有卷边、缺失等伤损现象。
解决方法：更换导流器。
4 维修后透平膨胀机及设备的运行情况
2012年3月份，通过对透平膨胀机进行拆除并检修。检修过程中对转子进行动平衡测试，更换膨胀机导流器，调整工作轮与扩压器之间的间隙为0.3mm；现膨胀机的效率大大提高，启动时间明显缩短，各部运行参数正常，设备运行平稳。
5 结束语
通过对LPN-6/4×0.25 型透平膨胀机运行效率低的原因分析，并且结合相关理论，调整扩压器与工作轮之间的间隙，减少内泄漏损失，更换了导流器和工作轮，降低了导流器后压力，加强了导流器内能量的转换；提高了膨胀机运行效率。
参考文献：
⑴ 汤学忠 顾富民 新编制氧工问答 冶金工业出版社 2009年
⑵ 李化治 制氧技术（第2版） 冶金工业出版社 2009年
⑶ 哈尔滨制氧厂 《PLPN-6/4×0.25透平膨胀机使用说明书》