冷凍機帶液原因分析和對策

摘 要：具體分析了冷凍機C-911頻繁出現(xiàn)帶液故障的主要原因，并提出帶液故障的原因判斷方法和處理措施，延長冷凍機的使用壽命。

關(guān)鍵詞：冷凍機；帶液；故障；措施

1 概述

中石化廣州分公司70Kt/年聚丙烯裝置采用日本三井油化公司HYPOL工藝專利技術(shù)，冷凍機C-911是聚丙烯裝置用于制冷以保持冷凍鹽水系統(tǒng)低溫的關(guān)鍵機組。冷凍鹽水系統(tǒng)主要是為3臺催化劑預聚合反應(yīng)釜及多臺換熱器提供冷卻用水，以保證催化劑預聚合反應(yīng)的順利進行，該機組的運行平穩(wěn)與否，直接影響聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量和裝置的長周期運行。

冷凍機技術(shù)參數(shù)

冷凍機組C-911由美國FES公司設(shè)計制造，型號為MOBEL120R022。它的設(shè)計參數(shù)如表1：

表1 冷凍機組C-911設(shè)計參數(shù)

2 機組帶液故障現(xiàn)象與危害

冷凍機C-911自1999年開始投用，運行較為平穩(wěn)，持續(xù)到07年以后，頻繁出現(xiàn)機組帶液的故障。

2.1 機組帶液故障現(xiàn)象表現(xiàn)為

2.1.1 壓縮機機體溫度低，正常時溫度為50-60度，帶液故障時為30-45度。

2.1.2 通過油視鏡觀察到油分離器分離后的回油腔有大量積油，正常時此腔基本看不到油位。

2.1.3 冷凍機組不制冷。

2.1.4 油泵出口油壓偏低，甚至引起機組油壓低聯(lián)鎖停機。

2.2 機組帶液工作的危害

2.2.1 冷凍機組C-911采用噴油潤滑方式，在壓縮機工作過程中，通過油泵將潤滑油噴射致兩螺桿之間和軸承等需要潤滑的部位。當機組發(fā)生帶液故障時，潤滑油中溶解了大量的液態(tài)冷凍劑，導致潤滑油粘度下降，潤滑油在摩擦面不能形成足夠的油膜，使壓縮機螺桿產(chǎn)生非正常磨損。另外，潤滑油中的制冷劑在輸送過程中遇熱會沸騰，影響潤滑油的正常輸送，造成壓縮機潤滑不良。

2.2.2 潤滑油隨制冷劑進入冷劑系統(tǒng)，在蒸發(fā)器，換熱器及管道中積聚，甚至在管壁中形成油膜，堵塞管道，影響換熱效果。

3 機組帶液故障的原因分析

3.1 膨脹閥故障或膨脹閥過熱度設(shè)置不當

熱力膨脹閥熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，它實現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時控制制冷劑的流量。其結(jié)構(gòu)原理如圖（1）所示。感溫包的飽和壓力Pb，通過膜片傳到閥芯。膜片的下方有彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時有Pb=Pt+Po。當蒸發(fā)器熱負荷增大時，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開啟增大，制冷劑流量按比例增加，反之減小。膨脹閥故障導致不能把正確的壓力信號傳給熱力膨脹閥的執(zhí)機構(gòu)，過量的制冷劑進入蒸發(fā)器，導致帶液故障。膨脹閥的過熱度設(shè)置不當。過熱度設(shè)置過低，過量的制冷劑進入蒸發(fā)器，導致排氣溫度低，容易使制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不完全蒸發(fā)，導致帶液。

3.2 冷凝壓力設(shè)置不當

機組的冷劑冷凝溫度與冷劑飽和蒸汽冷凝壓力相對應(yīng)，由于系統(tǒng)存在阻力，冷凝壓力會略低于壓縮機的排氣壓力，冷凝壓力要控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，大約1.0-1.5MPa之間，冷凝壓力過大，導致膨脹閥前后壓差過大，過量的制冷劑進入蒸發(fā)器，導致排氣溫度低，容易使制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)不完全蒸發(fā)，導致機組帶液故障。

3.3 油分離器失效

冷凍機組壓縮機工作時噴入大量的潤滑油與制冷劑蒸汽一起排入高效的臥式油分離器。靠近油分離器出口的過濾芯采用的是高分子復合材料，油分離效果可達10ppm，當分油效果不夠理想時容易導致潤滑油與制冷劑蒸汽分離不徹底，引起系統(tǒng)帶液。回油閥故障或者回油管線堵塞，導致回油不暢，也可能導致系統(tǒng)帶液。還有一種情況就是進入油分離器的潤滑油與制冷劑蒸汽氣體在油分離器中冷卻成液體，這種情況容易出現(xiàn)在環(huán)境溫度較低的冬天，特別是長時間停機后再啟動時。

4 帶液故障處理措施

4.1 膨脹閥故障或過熱度設(shè)置不當處理措施

4.1.1 膨脹閥在正常工作時，閥體結(jié)霜呈斜形，入口側(cè)不應(yīng)結(jié)霜，否則應(yīng)視為入口濾網(wǎng)存在冰堵或臟堵。正常情況下，膨脹閥工作時是很幽靜的，如果發(fā)出較明顯的“絲絲”聲，說明系統(tǒng)中制冷劑不足。檢查膨脹閥的感溫系統(tǒng)，是否存在感溫包毛細管斷裂漏氣、調(diào)節(jié)失靈等故障，如果確定損壞時時應(yīng)予更換。

4.1.2 熱力膨脹閥工作有一個最佳匹配點，即合適的過熱度。通常把熱力膨脹閥的靜裝配過熱度與有效過熱度之和稱為工作過熱度，即平時所說的過熱度，設(shè)置為3-8℃。可通過閥上的調(diào)節(jié)桿重新調(diào)整設(shè)定值。調(diào)整時可借助一字螺絲刀進行調(diào)節(jié)。將桿順時針旋轉(zhuǎn)增加膨脹閥的過熱度。在蒸發(fā)溫度0度時，將桿旋轉(zhuǎn)一周就產(chǎn)生過熱度約3-4K的變化。每調(diào)動膨脹閥一次，一般需10-15分鐘的時間后才能將膨脹閥的調(diào)節(jié)壓力穩(wěn)定在吸氣壓力表上。壓縮機的吸氣壓力是膨脹閥調(diào)節(jié)壓力的重要參考參數(shù)。

4.2 冷凝壓力設(shè)置不當處理措施

4.2.1 冷凝壓力過高。系統(tǒng)中不凝氣體太多，制冷劑數(shù)量過量，會導致冷凝壓力過高；冷凝溫度高，也會導致冷凝壓力過高。要對冷卻水采取適當?shù)慕禍丶凹哟笏康却胧{(diào)整合適的冷凝壓力。

4.2.2 冷凝器水垢太多。形成水垢主要原因是冷卻水中含有大量Ca、Mg、Na元素的重碳酸鹽，硫酸鹽及氯化物，二氧化硅及其它一些雜質(zhì)，使水具有一定的硬度。形成水垢后，水流動阻力增大，熱交換導致管壁形成被侵蝕現(xiàn)象，壓縮機排出的高溫氣體不能很好地進行熱交換，冷凝溫度升高，導致冷凝壓力過高。化學清洗冷凝器管壁可以解決該問題。

4.2.3 冷凝壓力調(diào)節(jié)閥故障。冷凝壓力調(diào)節(jié)閥安裝在冷凝器的冷卻水管路上，根據(jù)冷凝壓力的變化來調(diào)節(jié)冷卻水的流量。當壓縮機的冷凝壓力升高時，閥門會自動開大，使較多的冷卻水進入冷凝器，加快制冷劑冷凝的速度；反之，當冷凝壓力下降時，閥門會自動關(guān)小，使進入冷凝器的冷卻水量減少，從而，使冷凝壓力保持在一定的范圍內(nèi)。檢查確認該閥門是否正常工作。

4.3 油分離器失效處理措施

檢查油分離器的分離效果，如果確定分油效果不夠理想時則更換新的油分離器濾芯。檢查確認回油閥是否正常工作，以及回油管線是否暢通。對現(xiàn)在常用的冷凍油，基本上都有這樣一個特性：油在制冷劑液體中溶解度遠大于油在制冷劑氣體中溶解度。溫度對油在制冷劑中的溶解度的影響比壓力大。因此要保證油分離器的溫度不能過低。

5 建議及結(jié)論

當機組出現(xiàn)帶液故障的情況時，通過上述方法可以檢查和掌握制冷系統(tǒng)的運行工況，準確判斷帶液故障的原因，進而消除隱患，將系統(tǒng)調(diào)整在最佳工作狀態(tài)，不但能使機組制冷效果達到要求，同時還可以延長冷凍機的使用壽命。

作者簡介：黎英（1975，12-），女，中石化股份有限公司廣州分公司機械動力部工程師，專業(yè)化工機械。