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        螺桿式冷凍機組應用與常見故障分析處理

        2019-10-18 06:00:46胡學東
        中國氯堿 2019年9期
        關鍵詞:氟利昂列管齒槽

        胡學東

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

        1 冷凍機組工作原理

        螺桿式制冷壓縮機屬于容積式制冷壓縮機,利用一對相互嚙合的陰陽轉子在機體內做回轉運動,周期性的改變轉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,即機組制冷過程也是氟利昂氣相液相的轉化過程,先由儲氟器經供液電磁閥與節(jié)流閥供液到機組蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器內氟利昂與冷媒介質進行換熱,氟利昂吸熱氣化后,經機組吸氣閥進入機組完成壓縮過程,再經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),進入儲氟器進行下一個循環(huán)。

        2 冷凍機組工作過程

        (1)吸氣過程

        當轉子轉動時,齒槽容積隨轉子旋轉而逐漸擴大并和吸入口相連通,由蒸發(fā)系統(tǒng)來到吸氣閥進入齒槽容積進行氣體的吸入過程。在轉子旋轉到一定角度以后,齒槽容積越過吸入孔口位置與吸入孔口斷開,吸入過程結束。

        (2)壓縮過程

        當轉子繼續(xù)轉動時,被機體、吸氣端座和排氣端座所封閉的齒槽內的氣體,由于陰陽轉子的相互嚙合和齒的相互填塞而被壓向排氣端,同時壓力逐步升高進行壓縮過程。

        (3)排氣過程

        當轉子轉動到使齒槽空間與排氣端座上的排氣孔口相通時,氣體被壓出并排氣閥排出,完成排氣過程。

        由于每個齒槽空間里的工作循環(huán)都要出現(xiàn)以上3 個過程,在壓縮機高速旋轉時,幾對齒槽的工作容積重復進行吸氣、壓縮、排氣循環(huán),從而使壓縮機的輸氣連續(xù)、平穩(wěn)。

        3 螺桿式制冷機組運行情況說明

        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, 其中第一期建設投產日期為2007 年,二期投產為2010 年,燒堿產能為36 萬t/a,PVC 樹脂產能為40 萬t/a。螺桿式制冷機組共有9臺, 其中氯堿廠用于液氯液化用3 臺機組,2 開1備,脫硝乙二醇冷凍機組1 臺;樹脂廠氯乙烯車間有鹽水冷凍機5 臺,設計為4 開1 備。

        3.1 氯堿廠制冷機組運行情況

        氯堿廠液氯液化冷凍機單臺功率為220 kW,單臺設計年產液氯為2 萬t,其中一期2 臺機組,為1 開1 備;二期采購1 臺機組,3 臺機組從投入運行至今未發(fā)生過任何較大故障,運行一直較為穩(wěn)定,只是日常按操作說明書嚴格維護并執(zhí)行計劃性大修工作,維護潤滑油更換周期為12 個月,同時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行了更換。

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

        (1)蒸發(fā)器受乙二醇腐蝕影響,導致蒸發(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,主要由于機組正常運行時,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,長時間運行造成垢下腐蝕。

        (3)油氣不能很好分離,致使大量潤滑油進入蒸發(fā)器,影響機組制冷較為嚴重,經查為機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組運行情況

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

        (1)由于系統(tǒng)不獨立,所以單臺機組油冷卻器泄漏會影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,停機檢查或保養(yǎng)情況下,油冷卻器列管出現(xiàn)泄漏,則循環(huán)水會進入油系統(tǒng),最終導致進入蒸發(fā)器,致使蒸發(fā)器出現(xiàn)冰堵問題,大大影響了機組的制冷效果;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,換熱效果差,致使機組運行排氣壓力較高,可達1.6 MPa 左右,同時會有部分碎小填料進入換熱器,也影響機組換熱,但由于冷凝器為公用設備,無備用,所以不能及時進行清理、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,讓每臺機組系統(tǒng)徹底獨立,運行逐步趨于穩(wěn)定,同時開4 臺機組即可滿足生產需求, 出水溫度可達到-20 ℃左右,同時日常運行中可實現(xiàn)正常的維護、清理工作,夏季生產亦無壓力,單體產能得以釋放,產量逐年提升。

        圖1 機組排氣管道脫落位置圖

        4 冷凍機組常見故障及分析處理(見表1)

        5 運行中注意事項

        (1)機組開機后,加載亦緩慢進行,加載不易太快,避免奔油,影響機組制冷。

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

        (3)巡檢時常關注機組儲油器油位,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,避免缺油而損壞機組,或因水進入系統(tǒng)造成蒸發(fā)器冰堵。

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

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

        表1冷凍機組常見故障及分析處理一覽表

        6 冷凍機組油冷卻器改造

        機組正常運行時,吸氣多少都會有一定的帶液現(xiàn)象,所以導致油溫偏低,而設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,長久運行則會造成冷卻器內部泥沙沉積,在一定溫度下,形成垢層,腐蝕冷卻器列管,導致冷卻器泄漏。

        結合實際,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,易結垢,也容易造成列管腐蝕。為解決該問題,可對冷卻器列管材質進行更換, 由碳鋼管更換為紫銅管,同時可結合實際,把四流程式冷卻器改為雙流程式,即在保證油溫的情況下,可適當加大冷卻水的循環(huán)量,以此保障換熱器的長久穩(wěn)定運行,也避免了因換熱器泄漏,而造成整個制冷系統(tǒng)的癱瘓。

        7 運行管控的重要性

        制冷機組穩(wěn)定運行的關鍵與制冷的效果和冷凍潤滑機油有著至關重要的聯(lián)系。 機組奔油嚴重時,直接表現(xiàn)為機組噪音增加,由于缺油導致機組潤滑不良,將影響機組正常運行,致使密封過早磨損,會大大縮短機組使用壽命;同時,由于機組奔油,大量潤滑油進入蒸發(fā)器,則導致蒸發(fā)器換熱效果差,致使機組制冷不足,影響裝置生產的穩(wěn)定運行,所以日常系統(tǒng)維護一定要嚴格執(zhí)行操作手冊,定期更換過濾器濾芯,正常巡檢時,多關注潤滑油位,發(fā)現(xiàn)油位有明顯變化時,一定要查明原因并進行解決,否則后續(xù)帶來的影響將很難控制;制冷機組停機后再次開機,由于操作不當,極易出現(xiàn)奔油問題,但只要整個系統(tǒng)正常,運行一段時間,經過油氣分離,油會逐步回到儲油罐,若長周期運行潤滑油仍不能正常分離,則要嚴格對系統(tǒng)進行排查處理。

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