楊順迎

(洛陽(yáng)石化聚丙烯有限責(zé)任公司，河南洛陽(yáng) 471012)

1 概述

制冷機(jī)組C911是聚丙烯裝置的一臺(tái)大型關(guān)鍵機(jī)組，壓縮機(jī)型號(hào)為:VRXTE120-ED9Dds，它由電機(jī)、雙螺桿壓縮機(jī)、油氣分離器、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥和潤(rùn)滑油系統(tǒng)等組成。它以氟里昂R22為制冷劑，以40%的乙二醇溶液為冷載體，為聚合工段和催化劑工段提供冷凍鹽水。

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)聚合裝置進(jìn)行的一系列擴(kuò)能改造，使裝置的生產(chǎn)能力由原設(shè)計(jì)的5.6萬(wàn)t/a逐步提高到了目前的9萬(wàn)t/a。隨著生產(chǎn)負(fù)荷的不斷提高，聚合工段的制冷量需求也大幅提高，導(dǎo)致C911的工作負(fù)荷也相應(yīng)的不斷提升，曾多次出現(xiàn)制冷量不能滿足生產(chǎn)需求的情況，嚴(yán)重影響了催化劑工段的預(yù)聚合及催化劑的貯存和聚合工段深冷丙烯的供給，成為制約裝置高負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行的瓶頸。

2 制冷機(jī)組的工作原理

氟利昂氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，通過(guò)油氣分離器將其中的油分離出來(lái)，較純的氟利昂氣進(jìn)入冷凝器中冷凝成液體，該液體氟利昂通過(guò)膨脹閥TCV912、TCV913以等焓膨脹，壓力由＞1 000 kPa降為≤335 kPa，膨脹后的飽和蒸氣(約-4.5℃)進(jìn)入蒸發(fā)器中和冷凍乙二醇溶液進(jìn)行熱量交換，氟利昂蒸氣再次汽化為過(guò)熱蒸氣(此時(shí)壓力降至200 kPa左右)，乙二醇溶液由于被取走熱量而降溫到0℃以下，過(guò)熱氟利昂蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)中進(jìn)行下一輪循環(huán)。其制冷循環(huán)示意圖如圖1所示。

圖1 制冷循環(huán)示意圖

3 影響制冷機(jī)組制冷量的原因分析

3.1 制冷機(jī)組本身的影響

制冷機(jī)組中冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)油垢、水垢或污垢結(jié)的太多將大大降低其熱交換能力，它一方面導(dǎo)致冷凝溫度過(guò)高，在壓—焓圖上，可以看到降低冷凝溫度對(duì)提高單位質(zhì)量制冷量是很明顯的，同時(shí)它降低了排氣壓力，減小了軸功率;另一方面冷載體不能在蒸發(fā)器內(nèi)吸收相應(yīng)的制冷量，從而導(dǎo)致制冷量的損失。此外，如果冷凝器或蒸發(fā)器的束管出現(xiàn)內(nèi)漏不但會(huì)影響制冷機(jī)組的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

R22系統(tǒng)過(guò)濾器如果出現(xiàn)堵塞將導(dǎo)致壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣量降低，R22實(shí)際循環(huán)量減少，從而導(dǎo)致制冷量的降低。2008年8月份，在裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)冷載體溫度一直偏高(-1℃左右，正常溫度為-3℃)，同時(shí)壓縮機(jī)一直顯示滿負(fù)荷運(yùn)行，但是電流顯示并不高，表明實(shí)際壓縮量并不是很大，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)的確認(rèn)和分析，判斷為壓縮機(jī)入口過(guò)濾器堵塞，后打開(kāi)檢查發(fā)現(xiàn)堵塞的確很嚴(yán)重，過(guò)濾網(wǎng)已被抽變形，經(jīng)過(guò)清理入口管路、更換過(guò)濾器后，制冷機(jī)組的工況出現(xiàn)了明顯的好轉(zhuǎn)。

3.2 冷載體溫度的影響

C911的負(fù)荷與冷載體乙二醇溶液溫度、后路用戶用量有很大關(guān)系，同時(shí)環(huán)境溫度對(duì)這兩個(gè)因素有著直接的影響。當(dāng)冷載體溫度較高時(shí)，為了獲得較大的制冷量，C911的負(fù)荷就會(huì)自動(dòng)地不斷提高，長(zhǎng)時(shí)間的滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行勢(shì)必造成壓縮機(jī)的振動(dòng)、聯(lián)軸器的扭矩等增大，從而造成設(shè)備的磨損加快和軸承使用壽命縮短;若后路用戶用量波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)造成冷載體溫度波動(dòng)較大，從而引起壓縮機(jī)的負(fù)荷大幅波動(dòng)，導(dǎo)致負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作而出現(xiàn)故障。

3.3 制冷劑的影響

若制冷劑充裝太少，蒸發(fā)器內(nèi)沒(méi)有足夠的液態(tài)制冷劑，蒸發(fā)壓力過(guò)低，吸氣過(guò)熱，制冷量會(huì)降低;若充裝太多液態(tài)制冷劑沉淀在冷凝器底部，影響冷凝器內(nèi)熱交換，使冷凝壓力、冷凝溫度升高，又會(huì)妨礙制冷量的提高。若制冷劑不純也會(huì)導(dǎo)致制冷機(jī)制冷量的降低。如若系統(tǒng)內(nèi)空氣含量較大會(huì)導(dǎo)致單位質(zhì)量制冷劑的制冷量明顯下降;若制冷劑中水含量超標(biāo)還會(huì)導(dǎo)致管路系統(tǒng)內(nèi)生銹堵塞過(guò)濾網(wǎng)。

3.4 負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響

我裝置制冷機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩部分組成。一部分是通過(guò)油壓由配油閥(三位四通閥)執(zhí)行的，其工作過(guò)程是潤(rùn)滑油分三路進(jìn)入壓縮機(jī)中，其中一路經(jīng)三位四通閥分配后作用壓縮機(jī)底部的卸載滑閥，使之平行于軸線移動(dòng)，改變著轉(zhuǎn)子外殼底部中開(kāi)孔的大小，實(shí)際上是加長(zhǎng)或縮短了轉(zhuǎn)子的壓縮區(qū)域，從底部孔中旁路掉的壓縮氣體被送回到吸入側(cè)，完成壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié);另一部分有電磁閥進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制制冷劑在冷循環(huán)中的流量，當(dāng)壓縮機(jī)負(fù)荷大于5%時(shí)，旁路閥XCV914首先關(guān)閉，此時(shí)蒸發(fā)器進(jìn)料閥XCV912打開(kāi)，當(dāng)負(fù)荷＞50%時(shí)，蒸發(fā)器進(jìn)料閥XCV912、XCV913全部打開(kāi)。由以上工作過(guò)程可以看出:當(dāng)配油閥或電磁閥出現(xiàn)故障時(shí)將影響制冷機(jī)組的正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致制冷量降低。

3.5 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的影響

螺桿壓縮機(jī)耗油很大，要求機(jī)油(潤(rùn)滑油)無(wú)水、無(wú)雜質(zhì)、運(yùn)動(dòng)黏度適宜。機(jī)油在我裝置的制冷機(jī)組中起著冷卻、密封、消音、潤(rùn)滑、沖洗和調(diào)節(jié)負(fù)荷等作用。油的密封直接影響制冷機(jī)的輸氣系數(shù)，決定著壓縮機(jī)的壓縮功能，同時(shí)油壓的正常與否又直接影響著壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)。對(duì)螺桿壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，制冷劑與油在機(jī)頭中混合，混合物從機(jī)頭排出要經(jīng)過(guò)油氣分離器進(jìn)行分離，分離出來(lái)的制冷劑進(jìn)入冷凝器，而油經(jīng)過(guò)油泵、油冷器、過(guò)濾器回到機(jī)頭，這就完成了一個(gè)制冷劑循環(huán)和油循環(huán)，油循環(huán)一定要順利，參能保證制冷劑的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 采取的相關(guān)措施

4.1 避免換熱器結(jié)垢和管束內(nèi)漏

一方面每次檢修時(shí)對(duì)冷凝器和蒸發(fā)器應(yīng)進(jìn)行徹底高壓清洗和化學(xué)清洗，并對(duì)管束進(jìn)行厚度檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)進(jìn)行處理;另一方面協(xié)調(diào)相關(guān)單位降低循環(huán)水硬度，減少雜質(zhì)含量，避免鈣鎂離子在冷卻器中形成腐蝕層，降低換熱效率，同時(shí)冷載體乙二醇溶液在配制過(guò)程中嚴(yán)格按操作規(guī)程使用潔凈的軟化水。針對(duì)R22系統(tǒng)的過(guò)濾器結(jié)合制冷機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)定期進(jìn)行清理。

4.2 避免冷載體回水溫度波動(dòng)過(guò)大

措施如下:根據(jù)季節(jié)和環(huán)境溫度的不同，適時(shí)調(diào)整膨脹閥開(kāi)度。針對(duì)冷載體用戶用量波動(dòng)過(guò)大對(duì)制冷機(jī)組的影響。進(jìn)行了如下優(yōu)化冷載體用戶的措施:D208氣相丙烯冷卻器E218的作用是冷凝D208中的不凝氣。高負(fù)荷下，通過(guò)E218的冷載體量越多越好。但是量大必然導(dǎo)致制冷機(jī)組負(fù)荷過(guò)大。而催化劑預(yù)聚合罐D(zhuǎn)101不預(yù)聚合時(shí)，可以不需要冷載體維持其低溫環(huán)境。為此，在預(yù)聚合時(shí)，通過(guò)E218的乙二醇溶液量保持在2 t/h，不預(yù)聚合時(shí)，可以適當(dāng)提高其量，減少丙烯浪費(fèi)，降低丙烯單耗。

沖洗丙烯冷卻器 E219是為了保證進(jìn)入D201的深冷丙烯溫度(≤5℃)而設(shè)計(jì)的換熱器，改造前進(jìn)入換熱器的溫度40℃以上，乙二醇溶液的用量較大。經(jīng)過(guò)分析，可以在E219前加一換熱器E219B，用冷卻水先撤走一部分熱量，同時(shí)盡可能提高其流量。這樣就降低了E219的冷卻負(fù)荷，進(jìn)而降低了制冷機(jī)組的負(fù)荷，避免了制冷機(jī)組的長(zhǎng)周期、高負(fù)荷運(yùn)行，此項(xiàng)目已實(shí)施并取得了良好的效果。

4.3 嚴(yán)格按照要求充裝制冷劑

針對(duì)制冷劑的充裝量我們嚴(yán)格按照要求進(jìn)行充裝，并在冷凝器的玻璃板液面計(jì)上標(biāo)清上下限，當(dāng)液位低時(shí)及時(shí)進(jìn)行充裝。

為了降低制冷機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)的空氣含量，在機(jī)組進(jìn)行大修后初次充裝制冷劑時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理。為避免R22中水含量過(guò)高，定期對(duì)R22進(jìn)行采樣分析，當(dāng)水含量超標(biāo)時(shí)對(duì)分子篩進(jìn)行再生或更換。通過(guò)采取以上措施，確保了蒸發(fā)器的制冷效果良好。

4.4 完善復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)

針對(duì)制冷機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一方面加大配油閥、膨脹閥和相關(guān)電磁閥的維護(hù)保養(yǎng)力度，并保證備件的完好，同時(shí)對(duì)影響閥門(mén)動(dòng)作的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以避免其頻繁動(dòng)作;另一方面加強(qiáng)制冷機(jī)組潤(rùn)滑油和儀表風(fēng)系統(tǒng)的檢查，確保負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)力源的正常。

4.5 保證冷機(jī)油指標(biāo)合格

針對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)我們定期對(duì)冷凍機(jī)油進(jìn)行采樣分析，保證各項(xiàng)指標(biāo)合格;對(duì)油過(guò)濾器根據(jù)壓差情況及時(shí)進(jìn)行清理或更換，從而保證潤(rùn)滑油壓和油循環(huán)系統(tǒng)的順利進(jìn)行;根據(jù)季節(jié)和實(shí)際溫度的變化及時(shí)投用和停用油箱電加熱器以保證油溫的平穩(wěn)控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析和相關(guān)措施的實(shí)施，我裝置制冷機(jī)組的運(yùn)行工況得到了明顯的改善，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)。在夏季壓縮機(jī)負(fù)荷一般維持在50%-70%左右，即使在最高氣溫和最大用量的情況下不用開(kāi)膨脹閥付線也能滿足生產(chǎn)的需求;冬季壓縮機(jī)負(fù)荷一般維持在30%-50%左右。完全能滿足裝置擴(kuò)能后的高負(fù)荷運(yùn)行。

［1］聶伏虎.如何提高螺桿式冷凍機(jī)的制冷量［J］.啤酒科技，2003，(8):46.