增压透平膨胀机
增压透平膨胀机是一种能够利用工作介质的绝热膨胀产生冷量的设备。该机组的工作原理是首先通过增压机对工作介质进行增压，随后将其冷却后再送入主换热器。接着，工作介质进入膨胀机进行绝热膨胀，由此产生的机械功又被增压机吸收。
工作过程
增压透平膨胀机的工作过程中，工作介质首先通过进口管道进入蜗壳，随后经过可调喷嘴进入工作轮做功。完成这一过程后，工作介质依次经过扩压室和排气管排出。膨胀机的气量调节是通过安装在冷箱顶部的气动薄膜执行机构来实现的，该机构通过带动喷嘴叶片转动来改变通道截面积，进而调整气量。执行机构的阀杆行程反映了喷嘴通道宽度的变化，阀杆总行程约为40毫米，向下移动阀杆会使喷嘴通道扩大，向上移动则会使通道缩小。
结构部件
蜗壳
蜗壳是由不锈钢焊接而成的结构件，它固定在机身上并与底座相连。蜗壳内部容纳了喷嘴和膨胀机叶轮。
转子
转子两端分别装备了膨胀机叶轮和增压机叶轮，两者均为封闭式结构。它们构成一个刚性的转子单元，安装在机身轴承上。
轴承
前、后轴承均采用了径向推力联合式的结构，由进油管提供清洁且充足的润滑油，以确保转子能够长时间稳定地运转。使用铂电阻温度计来监测轴承温度。
轴密封
在接近两个叶轮的轴上都设有迷宫密封套，以最大限度地减少气体泄漏。在膨胀机一侧的密封套内填充有常温密封气（通常是干燥空气或氮气），以防止低温气体泄露而导致能量损失。为了控制喷嘴出口的气体与膨胀机端密封气之间的压力差，通常设定为0.05MPa左右，专门设置了一个精密减压阀。而在增压机一侧的密封套内则填充有大约0.5MPa压力的密封气（通常是干燥空气）。
离心增压机
离心增压机包括进气室、叶轮、无叶扩压器和蜗壳。其中，叶轮与膨胀机叶轮位于同一条轴线上，两者的转速相同。增压机叶轮接收来自膨胀机叶轮的机械功，推动气体加速、增压，随后进入无叶扩压器进一步减速增压，最终通过蜗壳排出机外。经过冷却降温后，气体进入板式换热器，继而进入膨胀机。
供油系统
供油系统独立于其他系统，主要包含油箱、三螺杆油泵、油冷却器、温控阀和囊式蓄能器等组件。润滑油首先通过油泵加压，然后经过油冷却器和切换式油过滤器，分别流入各个轴承，最后通过机身内的集油槽返回油箱。此外，还配备了一个蓄能器，能够在油泵停止或油压降低的情况下，持续为轴承提供约一分钟的润滑油，以保障轴承的安全。润滑油选用N32透平油，初始运行300小时后建议进行首次换油，此后在油过滤器清洁的前提下，每年至少更换一次。只有在确认油品性能良好时，才能适当延长换油周期。
安全措施
紧急切断阀
在膨胀机入口处设置有一个紧急切断阀，当机组面临危险状况时，根据相关联锁信号，该阀门可以在极短的时间内迅速关闭，切断气源，促使机组快速停车，从而发挥安全保护的作用。在紧急情况下，膨胀机仪表控制系统会触发联锁动作，切断电磁阀电源，使紧急切断阀迅速关闭，同时增压机回流阀FCV401自动全开。
冷却器
为了将增压机出口的高温气体冷却至符合空分工艺的要求，配备了相应的冷却器，通过冷却水进行冷却。通过调节冷却水的流量，可以精确控制出口气体的温度。冷却器的操作状态根据其技术参数和工艺需求进行调整。
增压机回流阀
增压机回流阀具有多种功能：一是压力调节，可以根据空分工艺的需求，通过增压机回流阀的开启或关闭来调节出口压力；二是防喘振，当增压机进口流量降至特定阈值时，为了避免喘振现象的发生，增压机回流阀会自动打开；三是通过增压机回流阀的开启，可以增加增压机的负荷，从而使膨胀机减速。
维护指南
喷嘴
喷嘴的使用寿命取决于气体的质量。如果气体清洁，即使喷嘴叶片表面失去光泽，也不影响效率。然而，如果气体含有较大颗粒物或二氧化碳形成的液滴，会导致喷嘴叶片磨损，严重时会产生凹陷，这将显著降低效率。在这种情况下，应及时更换喷嘴。特别是在装置启动阶段，容易产生磨损，因此在操作时应注意。
膨胀机叶轮
膨胀机叶轮也可能会因同样的原因导致叶片进口边缘磨损。如果磨损严重，甚至出现凹陷，应更换工作轮。
叶轮密封盖
膨胀机与增压机叶轮的密封盖可能受到轻微磨损。如果磨损严重，必须更换，其装配间隙详见图纸。
轴密封套
轴密封套在运行过程中可能会产生轻微磨损。如果磨损严重，应更换轴密封，因为过度磨损可能导致轴承温度过低，并增加漏气损失。轴密封的径向间隙应在0-0.04mm之间，一旦超过0.1mm，应考虑更换。
轴承
轴承的型面经过精心设计并通过机械加工得到保证。因此，其内孔和止推面不应随意修改。如果发现轴承因临时超载或润滑不当而受损，应更换轴承。
增压机叶轮
如果提供的气体不洁净，可能会导致增压机叶片磨损，从而破坏平衡。这种情况下，增压机叶轮的处理方法与膨胀机叶轮相似。需要注意的是，无论何时需要更换膨胀机叶轮、增压机叶轮或其他零件，都必须更换整个转子，而不是单独更换叶轮或其他零件。
油冷却器
油冷却器通常每年清洗一次。如果冷却水不干净，清洗频率可能更高。
油过滤器
如果发现油过滤器阻力明显增加，应进行清洗或更换滤芯。
增压机后冷却器
增压机后冷却器通常每年清洗一次。如果在工作中出现渗漏、阻力突然增加或换热效果恶化等情况，应立即检查原因并进行维修。
参考资料
浅谈增压透平膨胀机.道客巴巴.2024-09-14
增压透平膨胀机的性能有什么特点?.空分网.2024-09-14
增压透平膨胀机工作过程及结构.空分网.2024-09-14