LNG泵的平衡非常重要，直接影響軸承的使用壽命和泵的大修周期。影響泵的平衡主要有徑向載荷和軸向載荷，不平衡主要由機械構件不平衡或流體流動不均勻或流體產生的壓差所引起。

1. 徑向力平衡

LNG泵在設計時，就要考慮到流體和機械方面由于力不平衡所產生的負面影響。在設計和制造時，應盡可能地消除非平衡力。從葉輪中出來的低溫流體進入軸向導流器。軸向導流器應有良好的水力對稱性。對于傳統(tǒng)的具有渦殼的泵，達到設計流量時，作用在葉輪上的徑向力理論上為零。流量高于或低于設計流量時，非平衡狀態(tài)影響蝸殼內部的壓力分布，容易產生徑向作用力。因此，設計需要考慮泵的機械平衡和水力學方面的平衡。

2. 軸向推力的平衡

為了使軸向力達到平衡，減少軸向推力載荷，有的LNG泵設計了一種自動平衡機構，通過一個可變的軸向節(jié)流裝置來完成，使軸向推力為零。

3. LNG泵的效率

影響LNG泵效率的關鍵因素主要有兩個方面：一是流體在葉輪流道中加速時的水力學性能；二是流體在擴壓器中能量轉換時的水力性能。每個葉輪的水力特性應該是對稱的，流體在流道中的流動必須是平滑的。擴壓器主要用于將流體的動能轉變?yōu)閴毫δ?。擴壓器的設計應確保在能量轉換過程中，使流體流動的不連續(xù)性和渦流現象減少到最低程度。有些低溫泵采用風向標式的擴壓器，使能量轉換更加對稱和平滑。水力對稱性越好，就越有利于消除徑向不平衡引起的載荷。

研究證明，由于水力性能方面的故障，可以引起泵的性能惡化。例如：軸向擴壓器內被阻塞，在徑向葉輪和軸向擴壓器入口之間的幾何形狀不理想等，會導致泵的流量性能曲線發(fā)生變化，甚至使效率降到最低的情況。測試結果表明：當故障產生在擴壓器內，葉輪周圍存在不對稱的壓力分布。在圓周方向產生徑向力，擴壓器周圍可能有液體下落，使軸的載荷增加，不僅降低泵的效率，還會降低其使用壽命。

在軸向擴壓器中，控制流體流出葉輪時出口角度和流入擴壓器時的進口角度，可以消除水力學特性方面的問題和產生的低頻振蕩力。關鍵是徑向擴壓器的間隙處于最佳狀態(tài)時，能改善泵的水力性能和機械強度。

非潛液式低溫泵采用立式無軸封電動泵，由于這種電動泵的電動機的機殼和泵的殼體是通過密封結構連接在一起的，因此沒有軸封的泄漏問題。電動機的殼體與泵體是連通的。兩者之間只需要靜密封，而不需要動密封，使泵對工作環(huán)境的適應性大為增加，因此很適用于輸送LNC,類的可燃低溫流體。

葉輪直接安裝在電動機的主軸上。在排出口處引一小股低溫流體，對電動機進行冷卻。泵與電動機之間設計有大的翅片，避免電動機溫度過低。為了建立氣相與液相之間的平衡，設計有迷宮結構，使下軸承處于適當的溫度。由于有先進的設計理念和新的工藝技術這種泵即使在無液體的千式狀態(tài)運行，也不會損壞。

1. LNG泵的冷卻

對于安裝在儲罐外面的LNG泵，在正式輸送液體之前，對整個泵及管路系統(tǒng)先要進行充分的冷卻，即預冷。這個過程非常重要，否則由于系統(tǒng)溫度過高，引起LNG氣化，產生氣液兩相流，會使泵無法運行。一般安裝在儲罐外面的LNG泵，在管路系統(tǒng)都應考慮有預冷所需要的管路。

LNG在儲罐內壓力和液柱重力的作用下，流經LNG泵，流動過程中LNG吸熱氣化，泵與管路系統(tǒng)被冷卻。氣化的蒸氣通過回氣管路返回儲罐內，當LNG完全被冷卻下來，可轉換到液體輸送管路，啟動LNG泵。鋁合金制造的泵熱容量小，冷卻和復溫所需要的時間短，因而減少了冷卻所損失的低溫LNG。

2. 狀態(tài)監(jiān)控

采用振動監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)控LNG泵的運行狀態(tài)。安裝在泵內的壓電傳感器，體積非常小，直接固定在軸承座上，測量振動加速度，通過信號轉換，提供速度和位移等數據；據此分析確定內部零件的狀態(tài)和耗損程度j用渦流位移表可以測量主軸的軸向移動。在啟動和停機時，儀表可監(jiān)視軸承的磨損情況和軸的移動，有利于改進操作和延長泵的使用壽命。利用這些信息，在泵發(fā)生故障時，可以幫助診斷，改善保養(yǎng)方法，對增加泵的運行可靠性，降低運行成本都有利。狀態(tài)監(jiān)控使得維護更有計劃，運行更加可靠，效率更為提高。

利用天然氣能量推動膨脹機葉輪旋轉，氣體在降壓、降溫的同時，在葉輪軸上輸出外功，這種機械稱為透平膨脹機。由于透平膨脹機具有體積小，質量小，氣體處理量大，運行效率高等特點，比容積型膨脹機優(yōu)點明顯，因而在天然氣工業(yè)中，廣泛使用透平膨脹機獲取冷量。采用膨脹制冷工藝的天然氣液化裝置也使用透平膨脹機制冷。

在膨脹機軸的另一端裝有吸收膨脹機輸出軸功率的壓縮機，稱制動壓縮機，用膨脹機輸出的能量帶動壓縮機為天然氣增壓，膨脹機和壓縮機構成機組。圖3-24為膨脹機和壓縮機機組示意圖。機組由三部分組成：膨脹機、壓縮機、兩者間的軸承和機座。機組中部的徑向和止推軸承常用青銅制造，潤滑油用輕質透平油(40℃黏度為40mPa·s)。為防止天然氣泄漏和潤滑油進入工藝氣流區(qū)，膨脹機迷宮軸封處應注入壓力高于工藝氣壓力約340kPa的密封氣。密封氣應從干氣引入，以防潤滑油稀釋。

膨脹機出口和壓縮機入口的氣體壓力不同，所產生的軸向推力施加于止推軸承上，止推軸承通常能承受140kPa左右的壓差。為防止推力過大，在每個止推軸承后裝有壓力計，指示與軸承荷載成正比的潤滑油膜壓力。推力平衡盤后的油膜也有壓力計，指示平衡盤后的油膜壓力，該壓力有推力控制閥控制，防止止推軸承過載。

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通常膨脹機等熵效率為75%～85%，壓縮機效率為65%～80%。有些高壓透平膨脹機的等熵效率可達91.5%。

按照氣流通過膨脹機葉輪時的流動方向，透平膨脹機可分為徑流、徑軸流和軸流幾種形式。天然氣工業(yè)中，徑流反作用式膨脹機使用較多。這種膨脹機，氣流由徑向流入葉輪并由葉輪流道轉變?yōu)檩S向流出，也稱為向心徑軸流式膨脹機。工質在葉輪內的膨脹程度稱為反作用度，具有一定反作用度的膨脹機稱反作用式膨脹機?，F對常用的徑流反作用式膨脹機結構作一簡單介紹。

膨脹機的氣體流通部分由蝸殼、噴嘴環(huán)(或稱導翼環(huán))、葉輪和擴壓器等組成。蝸殼將氣體均勻地分配至每個噴嘴，使葉輪均勻進氣。噴嘴的角度一般可以調節(jié)，改變氣流方向和噴嘴流道面積，以適應原料氣流量和壓力的變化并控制膨脹機出口壓力。若噴嘴流道面積已達到最大，仍不能滿足氣體流量要求時，壓力控制閥將自動開啟膨脹機的旁通閥(J-T閥)。

如圖3-25所示，氣體進入葉輪流道后，推動葉輪旋轉，氣體先向徑向流動，后經另一組導向葉片使氣體軸向流出葉輪。葉輪有開式、半開式和閉式三種。半開式常用于中小型膨脹機，閉式用于大型膨脹機。擴壓器為流道面積逐漸增大的圓管，將氣體的動能變?yōu)閴耗堋?/div>