冷凍機(jī)帶液原因分析和對(duì)策

摘 要：具體分析了冷凍機(jī)C-911頻繁出現(xiàn)帶液故障的主要原因，并提出帶液故障的原因判斷方法和處理措施，延長(zhǎng)冷凍機(jī)的使用壽命。

關(guān)鍵詞：冷凍機(jī)；帶液；故障；措施

1 概述

中石化廣州分公司70Kt/年聚丙烯裝置采用日本三井油化公司HYPOL工藝專(zhuān)利技術(shù)，冷凍機(jī)C-911是聚丙烯裝置用于制冷以保持冷凍鹽水系統(tǒng)低溫的關(guān)鍵機(jī)組。冷凍鹽水系統(tǒng)主要是為3臺(tái)催化劑預(yù)聚合反應(yīng)釜及多臺(tái)換熱器提供冷卻用水，以保證催化劑預(yù)聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行，該機(jī)組的運(yùn)行平穩(wěn)與否，直接影響聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量和裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

冷凍機(jī)技術(shù)參數(shù)

冷凍機(jī)組C-911由美國(guó)FES公司設(shè)計(jì)制造，型號(hào)為MOBEL120R022。它的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1：

表1 冷凍機(jī)組C-911設(shè)計(jì)參數(shù)

2 機(jī)組帶液故障現(xiàn)象與危害

冷凍機(jī)C-911自1999年開(kāi)始投用，運(yùn)行較為平穩(wěn)，持續(xù)到07年以后，頻繁出現(xiàn)機(jī)組帶液的故障。

2.1 機(jī)組帶液故障現(xiàn)象表現(xiàn)為

2.1.1 壓縮機(jī)機(jī)體溫度低，正常時(shí)溫度為50-60度，帶液故障時(shí)為30-45度。

2.1.2 通過(guò)油視鏡觀察到油分離器分離后的回油腔有大量積油，正常時(shí)此腔基本看不到油位。

2.1.3 冷凍機(jī)組不制冷。

2.1.4 油泵出口油壓偏低，甚至引起機(jī)組油壓低聯(lián)鎖停機(jī)。

2.2 機(jī)組帶液工作的危害

2.2.1 冷凍機(jī)組C-911采用噴油潤(rùn)滑方式，在壓縮機(jī)工作過(guò)程中，通過(guò)油泵將潤(rùn)滑油噴射致兩螺桿之間和軸承等需要潤(rùn)滑的部位。當(dāng)機(jī)組發(fā)生帶液故障時(shí)，潤(rùn)滑油中溶解了大量的液態(tài)冷凍劑，導(dǎo)致潤(rùn)滑油粘度下降，潤(rùn)滑油在摩擦面不能形成足夠的油膜，使壓縮機(jī)螺桿產(chǎn)生非正常磨損。另外，潤(rùn)滑油中的制冷劑在輸送過(guò)程中遇熱會(huì)沸騰，影響潤(rùn)滑油的正常輸送，造成壓縮機(jī)潤(rùn)滑不良。

2.2.2 潤(rùn)滑油隨制冷劑進(jìn)入冷劑系統(tǒng)，在蒸發(fā)器，換熱器及管道中積聚，甚至在管壁中形成油膜，堵塞管道，影響換熱效果。

3 機(jī)組帶液故障的原因分析

3.1 膨脹閥故障或膨脹閥過(guò)熱度設(shè)置不當(dāng)

熱力膨脹閥熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時(shí)控制制冷劑的流量。其結(jié)構(gòu)原理如圖（1）所示。感溫包的飽和壓力Pb，通過(guò)膜片傳到閥芯。膜片的下方有彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時(shí)有Pb=Pt+Po。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大時(shí)，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開(kāi)啟增大，制冷劑流量按比例增加，反之減小。膨脹閥故障導(dǎo)致不能把正確的壓力信號(hào)傳給熱力膨脹閥的執(zhí)機(jī)構(gòu)，過(guò)量的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，導(dǎo)致帶液故障。膨脹閥的過(guò)熱度設(shè)置不當(dāng)。過(guò)熱度設(shè)置過(guò)低，過(guò)量的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，導(dǎo)致排氣溫度低，容易使制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不完全蒸發(fā)，導(dǎo)致帶液。

3.2 冷凝壓力設(shè)置不當(dāng)

機(jī)組的冷劑冷凝溫度與冷劑飽和蒸汽冷凝壓力相對(duì)應(yīng)，由于系統(tǒng)存在阻力，冷凝壓力會(huì)略低于壓縮機(jī)的排氣壓力，冷凝壓力要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，大約1.0-1.5MPa之間，冷凝壓力過(guò)大，導(dǎo)致膨脹閥前后壓差過(guò)大，過(guò)量的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，導(dǎo)致排氣溫度低，容易使制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不完全蒸發(fā)，導(dǎo)致機(jī)組帶液故障。

3.3 油分離器失效

冷凍機(jī)組壓縮機(jī)工作時(shí)噴入大量的潤(rùn)滑油與制冷劑蒸汽一起排入高效的臥式油分離器。靠近油分離器出口的過(guò)濾芯采用的是高分子復(fù)合材料，油分離效果可達(dá)10ppm，當(dāng)分油效果不夠理想時(shí)容易導(dǎo)致潤(rùn)滑油與制冷劑蒸汽分離不徹底，引起系統(tǒng)帶液。回油閥故障或者回油管線堵塞，導(dǎo)致回油不暢，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)帶液。還有一種情況就是進(jìn)入油分離器的潤(rùn)滑油與制冷劑蒸汽氣體在油分離器中冷卻成液體，這種情況容易出現(xiàn)在環(huán)境溫度較低的冬天，特別是長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后再啟動(dòng)時(shí)。

4 帶液故障處理措施

4.1 膨脹閥故障或過(guò)熱度設(shè)置不當(dāng)處理措施

4.1.1 膨脹閥在正常工作時(shí)，閥體結(jié)霜呈斜形，入口側(cè)不應(yīng)結(jié)霜，否則應(yīng)視為入口濾網(wǎng)存在冰堵或臟堵。正常情況下，膨脹閥工作時(shí)是很幽靜的，如果發(fā)出較明顯的“絲絲”聲，說(shuō)明系統(tǒng)中制冷劑不足。檢查膨脹閥的感溫系統(tǒng)，是否存在感溫包毛細(xì)管斷裂漏氣、調(diào)節(jié)失靈等故障，如果確定損壞時(shí)時(shí)應(yīng)予更換。

4.1.2 熱力膨脹閥工作有一個(gè)最佳匹配點(diǎn)，即合適的過(guò)熱度。通常把熱力膨脹閥的靜裝配過(guò)熱度與有效過(guò)熱度之和稱(chēng)為工作過(guò)熱度，即平時(shí)所說(shuō)的過(guò)熱度，設(shè)置為3-8℃。可通過(guò)閥上的調(diào)節(jié)桿重新調(diào)整設(shè)定值。調(diào)整時(shí)可借助一字螺絲刀進(jìn)行調(diào)節(jié)。將桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)增加膨脹閥的過(guò)熱度。在蒸發(fā)溫度0度時(shí)，將桿旋轉(zhuǎn)一周就產(chǎn)生過(guò)熱度約3-4K的變化。每調(diào)動(dòng)膨脹閥一次，一般需10-15分鐘的時(shí)間后才能將膨脹閥的調(diào)節(jié)壓力穩(wěn)定在吸氣壓力表上。壓縮機(jī)的吸氣壓力是膨脹閥調(diào)節(jié)壓力的重要參考參數(shù)。

4.2 冷凝壓力設(shè)置不當(dāng)處理措施

4.2.1 冷凝壓力過(guò)高。系統(tǒng)中不凝氣體太多，制冷劑數(shù)量過(guò)量，會(huì)導(dǎo)致冷凝壓力過(guò)高；冷凝溫度高，也會(huì)導(dǎo)致冷凝壓力過(guò)高。要對(duì)冷卻水采取適當(dāng)?shù)慕禍丶凹哟笏康却胧{(diào)整合適的冷凝壓力。

4.2.2 冷凝器水垢太多。形成水垢主要原因是冷卻水中含有大量Ca、Mg、Na元素的重碳酸鹽，硫酸鹽及氯化物，二氧化硅及其它一些雜質(zhì)，使水具有一定的硬度。形成水垢后，水流動(dòng)阻力增大，熱交換導(dǎo)致管壁形成被侵蝕現(xiàn)象，壓縮機(jī)排出的高溫氣體不能很好地進(jìn)行熱交換，冷凝溫度升高，導(dǎo)致冷凝壓力過(guò)高。化學(xué)清洗冷凝器管壁可以解決該問(wèn)題。

4.2.3 冷凝壓力調(diào)節(jié)閥故障。冷凝壓力調(diào)節(jié)閥安裝在冷凝器的冷卻水管路上，根據(jù)冷凝壓力的變化來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水的流量。當(dāng)壓縮機(jī)的冷凝壓力升高時(shí)，閥門(mén)會(huì)自動(dòng)開(kāi)大，使較多的冷卻水進(jìn)入冷凝器，加快制冷劑冷凝的速度；反之，當(dāng)冷凝壓力下降時(shí)，閥門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)小，使進(jìn)入冷凝器的冷卻水量減少，從而，使冷凝壓力保持在一定的范圍內(nèi)。檢查確認(rèn)該閥門(mén)是否正常工作。

4.3 油分離器失效處理措施

檢查油分離器的分離效果，如果確定分油效果不夠理想時(shí)則更換新的油分離器濾芯。檢查確認(rèn)回油閥是否正常工作，以及回油管線是否暢通。對(duì)現(xiàn)在常用的冷凍油，基本上都有這樣一個(gè)特性：油在制冷劑液體中溶解度遠(yuǎn)大于油在制冷劑氣體中溶解度。溫度對(duì)油在制冷劑中的溶解度的影響比壓力大。因此要保證油分離器的溫度不能過(guò)低。

5 建議及結(jié)論

當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)帶液故障的情況時(shí)，通過(guò)上述方法可以檢查和掌握制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況，準(zhǔn)確判斷帶液故障的原因，進(jìn)而消除隱患，將系統(tǒng)調(diào)整在最佳工作狀態(tài)，不但能使機(jī)組制冷效果達(dá)到要求，同時(shí)還可以延長(zhǎng)冷凍機(jī)的使用壽命。

作者簡(jiǎn)介：黎英（1975，12-），女，中石化股份有限公司廣州分公司機(jī)械動(dòng)力部工程師，專(zhuān)業(yè)化工機(jī)械。