離心式冰機典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機在化工生產中使用廣泛，由于受自身結構特性和工況影響也存在一些運行問題。通過對蘭州石化 6萬 t/a干氣制乙苯裝置冰機的故障進行研究，找出了喘振這一故障根源。經過對機組運行參數的調整，消除了冰機低負荷運行隱患，確保了冰機的平穩運行。

離心式冰機；故障；喘振

1 離心式冰機冷媒制冷系統、潤滑油系統簡介

1.1 冷媒制冷系統

制冷劑在蒸發器內蒸發吸收冷凍水熱量進行制冷，蒸發吸熱后的冷媒蒸汽被壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，被冷凝器的循環水冷凝后變成液體，冷媒液體經膨脹閥機節流裝置進入蒸發器再循環，從而制取冷凍水供用戶使用。

1.2 潤滑油系統

（1）油箱內的潤滑油通過潤滑油泵增壓，經冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉動部件潤滑，而后潤滑油流回機頭下部的油箱。

（2）油箱內的潤滑油通過潤滑油泵增壓，經冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉動部件潤滑，在此期間部分潤滑油通過氣封環間隙進入葉輪，在葉輪部位與冷媒混合后進入冷凝器，隨冷媒經過節流裝置進入蒸發器，在蒸發器底部通過射流泵回到油箱。

2 故障現象描述

2015年3月16日9 ：00，機啟動前油位處于正常油位區2/3位置，冰機啟動后油泵預潤滑油壓在230kPa 左右，油槽油位正常。預潤滑完畢后冰機機啟動，油槽油位快速下降，隨之油壓快速下降至172kPa，冰機低油壓聯鎖停機。為確保裝置能夠按計劃開工生產，在廠家指導下補加冷凍機油至綠區上限后 M-501能夠啟動運行。

M-501啟動后陸續將加注的冷凍機油排出，冷凍機仍存在以下問題：

（1）再次正常啟動冰機，仍存在低油壓聯鎖停機問題；（2）蒸發器液位顏色異常（乳白色）；

（3）蒸發器液位偏高、壓力偏低，M-501出水無法達到設計溫度。

3 故障現象分析

3.1 問題（1）分析

冰機開機時存在低油壓聯鎖停機問題，若開機失敗，冷凍機油損耗量大?？梢耘袛嗬鋬鰴C油系統存在泄漏，使用肥皂水檢查未發現外漏，說明冷凍機油系統存在內漏。通過查閱資料推測冷凍機油通過氣封環由齒輪箱泄漏致葉輪部位，葉輪旋轉在離心力作用下將冷凍機油排至冷凝器中。

3.2 問題（2）分析

油槽內冷凍機油采樣送檢，結果顯示潤滑油質合格未發現水分。另外，蒸發器底部排液出現乳白色泡沫狀物質，為冷媒和少量冷凍機油未見水分。所以我們認為由于蒸發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

蒸發器液位偏高說明冰機冷媒量充足，因為蒸發器壓力為其溫度的計算值，所以蒸發器壓力偏低說明蒸發器殼體溫度低。蒸發器管程冷凍水溫度偏高，說明蒸發器傳熱系數增大。由于該問題出現突然，基本可以排除管束堵塞、結垢的可能。我們認為蒸發器管束表面被乳白色泡沫包裹，導致蒸發器傳熱系數增大，雖然蒸發器管、殼程內介質溫差大（故障前約2～3℃，故障后約10～12℃），但是管束內冷凍水仍無法達到較低溫度。

4 檢修驗證及原因分析

4.1 檢修驗證

2016年大檢修期間我們對冰機 M-501進行檢修，齒輪箱與葉輪側之間采用氣封環進行密封，經測量氣封環間隙達到18道，高出標準值3道，與檢修前故障分析一致。另外，對蒸發器管束進行檢查，管束通暢無結垢。檢修期間對氣封環進行更換，冰機再次開機冷凍機油內漏問題消除，蒸發器內制冷劑顏色恢復正常，冰機制冷能夠達到設計溫度。通過本次檢修可以確認，冰機之前故障是氣封環磨損造成的。

4.2 冰機氣封環磨損原因分析

氣封環磨損說明冰機運行中出現轉子系統擾動，產生轉子擾動的原因有：①轉子系統自身存在不平衡；②轉子系統受工況影響產生擾動。檢修過程對轉子系統進行動平衡實驗，轉子系統動平衡良好。冰機 M-501在裝置開、停工中存在短暫低負荷運行工況，導流葉片開度為5%～15%，冰機出現異常氣流噪音、機體振動明顯加大，電機電流出現頻繁波動，可以確認冰機進入喘振工況。由此可以確定，乙苯裝置冰機在低負荷運行中進入了喘振工況，轉子系統出現了擾動，最終造成了氣封環的磨損。

5 處理措施

通過對冰機喘振產生的過程分析，可以知道使冰機脫離低負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器頂部之間的熱氣旁通開度，使部分排氣不參加制冷循環而直接回到壓縮機入口，既補充可能出現的最小喘振流量，又可以有效增加冰機無效負荷，從而使冰機迅速脫離低負荷的喘振工況。車間根據冰機實際運行狀況將熱氣旁通閥開度由0調節至45% 后，導流葉片開度達到15%～20%，運行負荷達到40%～45%，冰機運行平穩。

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

[2] 繆道平，吳業正 .制冷壓縮機 [M].北京 ：機械工業出版社，2004.

[3] 李濤 . 潤滑油對制冷系統的影響 [J]. 制冷與空調，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，主要從事煉化設備管理工作。