離心式冰機(jī)典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國(guó)石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機(jī)典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國(guó)石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機(jī)在化工生產(chǎn)中使用廣泛，由于受自身結(jié)構(gòu)特性和工況影響也存在一些運(yùn)行問題。通過對(duì)蘭州石化 6萬 t/a干氣制乙苯裝置冰機(jī)的故障進(jìn)行研究，找出了喘振這一故障根源。經(jīng)過對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，消除了冰機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行隱患，確保了冰機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

離心式冰機(jī)；故障；喘振

1 離心式冰機(jī)冷媒制冷系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 冷媒制冷系統(tǒng)

制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸收冷凍水熱量進(jìn)行制冷，蒸發(fā)吸熱后的冷媒蒸汽被壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體，被冷凝器的循環(huán)水冷凝后變成液體，冷媒液體經(jīng)膨脹閥機(jī)節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器再循環(huán)，從而制取冷凍水供用戶使用。

1.2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)

（1）油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油泵增壓，經(jīng)冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)部件潤(rùn)滑，而后潤(rùn)滑油流回機(jī)頭下部的油箱。

（2）油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油泵增壓，經(jīng)冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)部件潤(rùn)滑，在此期間部分潤(rùn)滑油通過氣封環(huán)間隙進(jìn)入葉輪，在葉輪部位與冷媒混合后進(jìn)入冷凝器，隨冷媒經(jīng)過節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器底部通過射流泵回到油箱。

2 故障現(xiàn)象描述

2015年3月16日9 ：00，機(jī)啟動(dòng)前油位處于正常油位區(qū)2/3位置，冰機(jī)啟動(dòng)后油泵預(yù)潤(rùn)滑油壓在230kPa 左右，油槽油位正常。預(yù)潤(rùn)滑完畢后冰機(jī)機(jī)啟動(dòng)，油槽油位快速下降，隨之油壓快速下降至172kPa，冰機(jī)低油壓聯(lián)鎖停機(jī)。為確保裝置能夠按計(jì)劃開工生產(chǎn)，在廠家指導(dǎo)下補(bǔ)加冷凍機(jī)油至綠區(qū)上限后 M-501能夠啟動(dòng)運(yùn)行。

M-501啟動(dòng)后陸續(xù)將加注的冷凍機(jī)油排出，冷凍機(jī)仍存在以下問題：

（1）再次正常啟動(dòng)冰機(jī)，仍存在低油壓聯(lián)鎖停機(jī)問題；（2）蒸發(fā)器液位顏色異常（乳白色）；

（3）蒸發(fā)器液位偏高、壓力偏低，M-501出水無法達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。

3 故障現(xiàn)象分析

3.1 問題（1）分析

冰機(jī)開機(jī)時(shí)存在低油壓聯(lián)鎖停機(jī)問題，若開機(jī)失敗，冷凍機(jī)油損耗量大。可以判斷冷凍機(jī)油系統(tǒng)存在泄漏，使用肥皂水檢查未發(fā)現(xiàn)外漏，說明冷凍機(jī)油系統(tǒng)存在內(nèi)漏。通過查閱資料推測(cè)冷凍機(jī)油通過氣封環(huán)由齒輪箱泄漏致葉輪部位，葉輪旋轉(zhuǎn)在離心力作用下將冷凍機(jī)油排至冷凝器中。

3.2 問題（2）分析

油槽內(nèi)冷凍機(jī)油采樣送檢，結(jié)果顯示潤(rùn)滑油質(zhì)合格未發(fā)現(xiàn)水分。另外，蒸發(fā)器底部排液出現(xiàn)乳白色泡沫狀物質(zhì)，為冷媒和少量冷凍機(jī)油未見水分。所以我們認(rèn)為由于蒸發(fā)器中的冷媒含油量偏高造成冷媒顏色異常（乳白色）。

3.3 問題（3）分析

蒸發(fā)器液位偏高說明冰機(jī)冷媒量充足，因?yàn)檎舭l(fā)器壓力為其溫度的計(jì)算值，所以蒸發(fā)器壓力偏低說明蒸發(fā)器殼體溫度低。蒸發(fā)器管程冷凍水溫度偏高，說明蒸發(fā)器傳熱系數(shù)增大。由于該問題出現(xiàn)突然，基本可以排除管束堵塞、結(jié)垢的可能。我們認(rèn)為蒸發(fā)器管束表面被乳白色泡沫包裹，導(dǎo)致蒸發(fā)器傳熱系數(shù)增大，雖然蒸發(fā)器管、殼程內(nèi)介質(zhì)溫差大（故障前約2～3℃，故障后約10～12℃），但是管束內(nèi)冷凍水仍無法達(dá)到較低溫度。

4 檢修驗(yàn)證及原因分析

4.1 檢修驗(yàn)證

2016年大檢修期間我們對(duì)冰機(jī) M-501進(jìn)行檢修，齒輪箱與葉輪側(cè)之間采用氣封環(huán)進(jìn)行密封，經(jīng)測(cè)量氣封環(huán)間隙達(dá)到18道，高出標(biāo)準(zhǔn)值3道，與檢修前故障分析一致。另外，對(duì)蒸發(fā)器管束進(jìn)行檢查，管束通暢無結(jié)垢。檢修期間對(duì)氣封環(huán)進(jìn)行更換，冰機(jī)再次開機(jī)冷凍機(jī)油內(nèi)漏問題消除，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑顏色恢復(fù)正常，冰機(jī)制冷能夠達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。通過本次檢修可以確認(rèn)，冰機(jī)之前故障是氣封環(huán)磨損造成的。

4.2 冰機(jī)氣封環(huán)磨損原因分析

氣封環(huán)磨損說明冰機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)擾動(dòng)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子擾動(dòng)的原因有：①轉(zhuǎn)子系統(tǒng)自身存在不平衡；②轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受工況影響產(chǎn)生擾動(dòng)。檢修過程對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)平衡良好。冰機(jī) M-501在裝置開、停工中存在短暫低負(fù)荷運(yùn)行工況，導(dǎo)流葉片開度為5%～15%，冰機(jī)出現(xiàn)異常氣流噪音、機(jī)體振動(dòng)明顯加大，電機(jī)電流出現(xiàn)頻繁波動(dòng)，可以確認(rèn)冰機(jī)進(jìn)入喘振工況。由此可以確定，乙苯裝置冰機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行中進(jìn)入了喘振工況，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)了擾動(dòng)，最終造成了氣封環(huán)的磨損。

5 處理措施

通過對(duì)冰機(jī)喘振產(chǎn)生的過程分析，可以知道使冰機(jī)脫離低負(fù)荷工況是消除喘振最根本的措施。在大馬拉小車的情況下，通過提高冷凝器與蒸發(fā)器頂部之間的熱氣旁通開度，使部分排氣不參加制冷循環(huán)而直接回到壓縮機(jī)入口，既補(bǔ)充可能出現(xiàn)的最小喘振流量，又可以有效增加冰機(jī)無效負(fù)荷，從而使冰機(jī)迅速脫離低負(fù)荷的喘振工況。車間根據(jù)冰機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況將熱氣旁通閥開度由0調(diào)節(jié)至45% 后，導(dǎo)流葉片開度達(dá)到15%～20%，運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到40%～45%，冰機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

[1] 約 克 公 司 .YK 系 列 離 心 式 冷 水 機(jī) 組 操 作 和 維 護(hù) 手 冊(cè)，F(xiàn)ormNo ：160.54.01（0108）.

[2] 繆道平，吳業(yè)正 .制冷壓縮機(jī) [M].北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3] 李濤 . 潤(rùn)滑油對(duì)制冷系統(tǒng)的影響 [J]. 制冷與空調(diào)，2005，（8）：4-5+75.

Typical Fault Analysis and Treatment Measures of Centrifugal Ice Machine

Yang Wen-xiang，Song Bin

Centrifugal ice machine is widely used in chemical production.Due to its own structural characteristics and operating conditions，there are some operational problems.We study the failure of the ice machine of the 30，000 tons/year dry gas system of Lanzhou Petrochemical Company，To fi nd out the root cause of this fault.After the adjustment of the operating parameters of the unit to eliminate the ice machine low load operation hidden trouble，to ensure the smooth operation of the ice machine.

centrifugal ice machine ；fault；surge

TH452

：A

：1003–6490（2017）07–0126–01

2017–05–24

楊文祥（1982—），男，河北省滄州人，助理工程師，主要從事煉化設(shè)備管理工作。