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        螺桿式冷凍機(jī)組應(yīng)用與常見故障分析處理

        2019-10-18 06:00:46胡學(xué)東
        中國氯堿 2019年9期
        關(guān)鍵詞:氟利昂列管齒槽

        胡學(xué)東

        (中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司氯堿廠,內(nèi)蒙古阿拉善750336)

        1 冷凍機(jī)組工作原理

        螺桿式制冷壓縮機(jī)屬于容積式制冷壓縮機(jī),利用一對相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在機(jī)體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動,周期性的改變轉(zhuǎn)子每對齒槽間的容積來完成吸氣、壓縮、排氣過程。

        目前使用較廣的制冷劑為氟利昂,即機(jī)組制冷過程也是氟利昂氣相液相的轉(zhuǎn)化過程,先由儲氟器經(jīng)供液電磁閥與節(jié)流閥供液到機(jī)組蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器內(nèi)氟利昂與冷媒介質(zhì)進(jìn)行換熱,氟利昂吸熱氣化后,經(jīng)機(jī)組吸氣閥進(jìn)入機(jī)組完成壓縮過程,再經(jīng)排氣閥到氟利昂冷凝器,通入循環(huán)水換熱后,氣態(tài)氟利昂冷凝成液態(tài),進(jìn)入儲氟器進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

        2 冷凍機(jī)組工作過程

        (1)吸氣過程

        當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí),齒槽容積隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而逐漸擴(kuò)大并和吸入口相連通,由蒸發(fā)系統(tǒng)來到吸氣閥進(jìn)入齒槽容積進(jìn)行氣體的吸入過程。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到一定角度以后,齒槽容積越過吸入孔口位置與吸入孔口斷開,吸入過程結(jié)束。

        (2)壓縮過程

        當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí),被機(jī)體、吸氣端座和排氣端座所封閉的齒槽內(nèi)的氣體,由于陰陽轉(zhuǎn)子的相互嚙合和齒的相互填塞而被壓向排氣端,同時(shí)壓力逐步升高進(jìn)行壓縮過程。

        (3)排氣過程

        當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到使齒槽空間與排氣端座上的排氣孔口相通時(shí),氣體被壓出并排氣閥排出,完成排氣過程。

        由于每個(gè)齒槽空間里的工作循環(huán)都要出現(xiàn)以上3 個(gè)過程,在壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí),幾對齒槽的工作容積重復(fù)進(jìn)行吸氣、壓縮、排氣循環(huán),從而使壓縮機(jī)的輸氣連續(xù)、平穩(wěn)。

        3 螺桿式制冷機(jī)組運(yùn)行情況說明

        中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司(以下簡稱“吉蘭泰氯堿”), 共2 期, 其中第一期建設(shè)投產(chǎn)日期為2007 年,二期投產(chǎn)為2010 年,燒堿產(chǎn)能為36 萬t/a,PVC 樹脂產(chǎn)能為40 萬t/a。螺桿式制冷機(jī)組共有9臺, 其中氯堿廠用于液氯液化用3 臺機(jī)組,2 開1備,脫硝乙二醇冷凍機(jī)組1 臺;樹脂廠氯乙烯車間有鹽水冷凍機(jī)5 臺,設(shè)計(jì)為4 開1 備。

        3.1 氯堿廠制冷機(jī)組運(yùn)行情況

        氯堿廠液氯液化冷凍機(jī)單臺功率為220 kW,單臺設(shè)計(jì)年產(chǎn)液氯為2 萬t,其中一期2 臺機(jī)組,為1 開1 備;二期采購1 臺機(jī)組,3 臺機(jī)組從投入運(yùn)行至今未發(fā)生過任何較大故障,運(yùn)行一直較為穩(wěn)定,只是日常按操作說明書嚴(yán)格維護(hù)并執(zhí)行計(jì)劃性大修工作,維護(hù)潤滑油更換周期為12 個(gè)月,同時(shí)更換油氣分離器濾芯與油精過濾器,大修周期為3 年1 次;目前主要出現(xiàn)問題是油冷卻器列管泄漏進(jìn)行了更換。

        氯堿廠脫硝乙二醇冷凍機(jī)組功率為315 kW,該機(jī)組結(jié)構(gòu)較為簡單,主要由油氣分離器、油冷卻器、氟冷凝器、蒸發(fā)器組成一個(gè)模塊,2012 年裝置建成投入使用后一直運(yùn)行較為穩(wěn)定, 維護(hù)保養(yǎng)周期亦為12個(gè)月,大修周期也是3 年1 次。2018 年機(jī)組出現(xiàn)較大故障,制冷效果較差,對整個(gè)裝置運(yùn)行影響較大。

        (1)蒸發(fā)器受乙二醇腐蝕影響,導(dǎo)致蒸發(fā)器固定列管端板腐蝕,堵漏后減少換熱面積,制冷受限,2018 年已更換添加緩蝕劑的冰河冷媒。

        (2)油冷卻器列管泄漏,主要由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),為保障油溫在45~55 ℃,循環(huán)水閥門開度較小,致使水循環(huán)量小,列管為碳鋼材質(zhì),長時(shí)間運(yùn)行造成垢下腐蝕。

        (3)油氣不能很好分離,致使大量潤滑油進(jìn)入蒸發(fā)器,影響機(jī)組制冷較為嚴(yán)重,經(jīng)查為機(jī)組排氣管道脫落所致,具體位置見圖1。

        3.2 樹脂廠氯乙烯車間制冷機(jī)組運(yùn)行情況

        樹脂廠氯乙烯車間鹽水制冷機(jī)組單臺功率為800 kW,運(yùn)行需求溫度為-23 ℃,一期3 臺機(jī)組,二期2 臺機(jī)組,正常設(shè)計(jì)為4 開1 備,該機(jī)組2015 年未改造之前,開5 臺機(jī)組運(yùn)行制冷一直也不能達(dá)到生產(chǎn)需求,對整體負(fù)荷提升有一定制約,主要原因是機(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)不獨(dú)立,一期3 臺機(jī)組公用1 套儲氟器與冷凝器,蒸發(fā)器3 臺機(jī)組配套2 臺,二期2 臺機(jī)組共用1 套儲氟器與冷凝器,上面提到氯堿廠制冷機(jī)組常出現(xiàn)問題主要為油冷卻器易出現(xiàn)泄漏,鹽水冷凍機(jī)組也一樣。

        (1)由于系統(tǒng)不獨(dú)立,所以單臺機(jī)組油冷卻器泄漏會影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,停機(jī)檢查或保養(yǎng)情況下,油冷卻器列管出現(xiàn)泄漏,則循環(huán)水會進(jìn)入油系統(tǒng),最終導(dǎo)致進(jìn)入蒸發(fā)器,致使蒸發(fā)器出現(xiàn)冰堵問題,大大影響了機(jī)組的制冷效果;該蒸發(fā)器為滿液式虹吸蒸發(fā)器,在冰堵情況下,氟利昂不能有效供入蒸發(fā)器,所以換熱能力下降,從而影響機(jī)組制冷。

        (2)氟利昂冷凝器由于公用,在夏季循環(huán)水溫度偏高時(shí),換熱效果差,致使機(jī)組運(yùn)行排氣壓力較高,可達(dá)1.6 MPa 左右,同時(shí)會有部分碎小填料進(jìn)入換熱器,也影響機(jī)組換熱,但由于冷凝器為公用設(shè)備,無備用,所以不能及時(shí)進(jìn)行清理、清洗,每到夏季影響較大。

        2015 年通過改造增加3 套氟冷凝器與儲氟器,讓每臺機(jī)組系統(tǒng)徹底獨(dú)立,運(yùn)行逐步趨于穩(wěn)定,同時(shí)開4 臺機(jī)組即可滿足生產(chǎn)需求, 出水溫度可達(dá)到-20 ℃左右,同時(shí)日常運(yùn)行中可實(shí)現(xiàn)正常的維護(hù)、清理工作,夏季生產(chǎn)亦無壓力,單體產(chǎn)能得以釋放,產(chǎn)量逐年提升。

        圖1 機(jī)組排氣管道脫落位置圖

        4 冷凍機(jī)組常見故障及分析處理(見表1)

        5 運(yùn)行中注意事項(xiàng)

        (1)機(jī)組開機(jī)后,加載亦緩慢進(jìn)行,加載不易太快,避免奔油,影響機(jī)組制冷。

        (2)運(yùn)行過程確保油溫在45~55 ℃,確保油氣分離效果,避免大量奔油到蒸發(fā)器而影響機(jī)組制冷。

        (3)巡檢時(shí)常關(guān)注機(jī)組儲油器油位,保障上視鏡1/2 即可,若發(fā)現(xiàn)油位下降明顯需查明原因,確定油冷卻器是否泄漏,避免缺油而損壞機(jī)組,或因水進(jìn)入系統(tǒng)造成蒸發(fā)器冰堵。

        (4)巡檢時(shí)觀察蒸發(fā)器視鏡蒸發(fā)是否正常,氟利昂中是否含油,大量含油則影響機(jī)組制冷。

        (5)按操作手冊做好定期維護(hù),確保油質(zhì)正常,濾芯過濾、分離效果良好。

        表1冷凍機(jī)組常見故障及分析處理一覽表

        6 冷凍機(jī)組油冷卻器改造

        機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),吸氣多少都會有一定的帶液現(xiàn)象,所以導(dǎo)致油溫偏低,而設(shè)備配套的油冷卻器循環(huán)水閥門開度較小,致使冷卻器循環(huán)水循環(huán)量不足,長久運(yùn)行則會造成冷卻器內(nèi)部泥沙沉積,在一定溫度下,形成垢層,腐蝕冷卻器列管,導(dǎo)致冷卻器泄漏。

        結(jié)合實(shí)際,由于冷卻器列管為碳鋼管,表面光潔度較差,且冷卻器為四流程式,循環(huán)水量較小時(shí),易結(jié)垢,也容易造成列管腐蝕。為解決該問題,可對冷卻器列管材質(zhì)進(jìn)行更換, 由碳鋼管更換為紫銅管,同時(shí)可結(jié)合實(shí)際,把四流程式冷卻器改為雙流程式,即在保證油溫的情況下,可適當(dāng)加大冷卻水的循環(huán)量,以此保障換熱器的長久穩(wěn)定運(yùn)行,也避免了因換熱器泄漏,而造成整個(gè)制冷系統(tǒng)的癱瘓。

        7 運(yùn)行管控的重要性

        制冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵與制冷的效果和冷凍潤滑機(jī)油有著至關(guān)重要的聯(lián)系。 機(jī)組奔油嚴(yán)重時(shí),直接表現(xiàn)為機(jī)組噪音增加,由于缺油導(dǎo)致機(jī)組潤滑不良,將影響機(jī)組正常運(yùn)行,致使密封過早磨損,會大大縮短機(jī)組使用壽命;同時(shí),由于機(jī)組奔油,大量潤滑油進(jìn)入蒸發(fā)器,則導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱效果差,致使機(jī)組制冷不足,影響裝置生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行,所以日常系統(tǒng)維護(hù)一定要嚴(yán)格執(zhí)行操作手冊,定期更換過濾器濾芯,正常巡檢時(shí),多關(guān)注潤滑油位,發(fā)現(xiàn)油位有明顯變化時(shí),一定要查明原因并進(jìn)行解決,否則后續(xù)帶來的影響將很難控制;制冷機(jī)組停機(jī)后再次開機(jī),由于操作不當(dāng),極易出現(xiàn)奔油問題,但只要整個(gè)系統(tǒng)正常,運(yùn)行一段時(shí)間,經(jīng)過油氣分離,油會逐步回到儲油罐,若長周期運(yùn)行潤滑油仍不能正常分離,則要嚴(yán)格對系統(tǒng)進(jìn)行排查處理。

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