一起氨制冷設(shè)備油冷卻器事故分析

李震

摘要：本文針對(duì)一起氨制冷設(shè)備事故，通過從設(shè)備的工作機(jī)理及事故發(fā)生的直接原因和間接原因分析著手，探討闡述氨制冷系統(tǒng)操作及設(shè)備制造質(zhì)量對(duì)氨制冷運(yùn)行安全的重要性。

關(guān)鍵詞：氨制冷;設(shè)備;事故;分析;原因

氨制冷系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用于我國食品行業(yè)冷庫的一種制冷型式，近些年，氨制冷系統(tǒng)屢次發(fā)生制冷設(shè)備及管道的相關(guān)事故。某一食品加工企業(yè)生產(chǎn)時(shí)一臺(tái)油冷卻器平封頭與筒體發(fā)生連接焊縫撕裂、脫落，造成氨泄漏事故，幸虧該企業(yè)應(yīng)急救援措施得當(dāng)，未造成人員傷亡事故。本文從該臺(tái)設(shè)備的工作機(jī)理及事故發(fā)生的直接原因和間接原因分析著手，探討闡述氨制冷系統(tǒng)操作及設(shè)備制造質(zhì)量對(duì)氨制冷運(yùn)行安全的重要性。

1.????? 氨用螺桿壓縮機(jī)潤滑油冷卻機(jī)理

氨用螺桿壓縮機(jī)吸入低壓氨氣，通過轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)壓縮成高溫高壓的氨氣，壓縮過程中需用大量的潤滑油來潤滑，隨后高溫高壓的氨氣及高溫的潤滑油進(jìn)入氨油分離器進(jìn)行分離，分離出的高溫高壓的氨氣進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器進(jìn)行冷凝，分離出的高溫潤滑油進(jìn)入油冷卻器進(jìn)行冷卻。

給轉(zhuǎn)子潤滑的油路循環(huán)系統(tǒng)是螺桿壓縮機(jī)自帶的一套系統(tǒng)，一般循環(huán)過程是：經(jīng)油冷卻器冷卻的潤滑油，經(jīng)油泵回到壓縮機(jī)中給壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子提供潤滑，再經(jīng)氨油分離器進(jìn)行分離，高溫潤滑油進(jìn)入油冷卻器進(jìn)行冷卻。

2.????? 油冷卻器的結(jié)構(gòu)

油冷卻器是一種換熱容器，由殼程和管程組成。由氨油分離器分離出的高溫潤滑油進(jìn)入油冷卻器的殼程，經(jīng)管程介質(zhì)冷卻后變成溫度較低的油進(jìn)入油泵循環(huán)，而管程介質(zhì)一般由外部液氨總管提供的常溫???? 液氨經(jīng)與殼程換熱后變成氣氨進(jìn)入回氣管路。管程兩端管箱與圓形平板端蓋焊接采用全焊透結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在殼體與平板焊透結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用角焊縫進(jìn)行密封加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

3.????? 油冷卻器失效后的外部特征及評(píng)價(jià)方法

一側(cè)平板端蓋沿焊縫撕裂、脫落，另一側(cè)平板端蓋未脫落，但兩側(cè)平板端蓋均已向外凸起變形，從焊縫撕裂情況看，焊縫未采用如圖1設(shè)計(jì)所采用的全焊透型式，僅在平板邊緣及殼體外部邊緣進(jìn)行焊接，焊縫厚度僅為殼體壁厚的70%左右，在殼體與平板焊透結(jié)構(gòu)內(nèi)部也無角焊縫進(jìn)行密封的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。殼體及其余部位未見明顯變形。

現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法簡介，如圖2所示。

一般情況下，在油冷卻器行業(yè)中的傳熱性能參考標(biāo)準(zhǔn)是油流量對(duì)應(yīng)的油冷卻器熱流量的大小，該方法直觀反映出油冷卻器的熱負(fù)荷，能夠方便地確定該油冷卻器是否滿足工程需要。

4.????? 對(duì)平板端蓋失效的分析

平板端蓋已向外凸起變形，說明平板端蓋已發(fā)生材料屈服，按照?qǐng)A形平板的強(qiáng)度計(jì)算公式 δp=Dc???????? 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算參數(shù)按該臺(tái)設(shè)備的實(shí)際參數(shù)選取，δp =20mm，Dc=245+14=259mm，K=0.5，【】t=325N/mm2，

Φ=1，得到pc=3.88MPa。

即平板端蓋發(fā)生變形，管程氨壓力應(yīng)已達(dá)到3.88MPa。按油冷卻器的設(shè)計(jì)參數(shù)管程、殼程均為2.1MPa，計(jì)算結(jié)果是管程超壓導(dǎo)致平板端蓋失效。

5.????? 平板端蓋超壓的原因分析

按計(jì)算結(jié)果，管程氣氨壓力應(yīng)已達(dá)到3.88MPa，結(jié)合油冷卻器管程進(jìn)口液氨壓力，即系統(tǒng)來源壓力一般不超過1.5MPa，可以認(rèn)為是油冷卻器殼程油溫太高導(dǎo)致管程中氨壓力升高，進(jìn)而造成達(dá)到平板失效的壓力。通過與現(xiàn)場(chǎng)操作人員的交談了解到，這臺(tái)氨用螺桿壓縮機(jī)是開機(jī)后20分鐘后發(fā)生事故，操作過程是先開螺桿壓縮機(jī)，然后打開油路循環(huán)。但實(shí)際開機(jī)后，油路系統(tǒng)并未運(yùn)行，原因是未對(duì)油路系統(tǒng)進(jìn)行檢查，有一處閥門未打開，待發(fā)現(xiàn)問題打開閥門油路進(jìn)行循環(huán)時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子因得不到潤滑，已造成轉(zhuǎn)子溫度很高，進(jìn)而造成循環(huán)的油溫度急劇升高，進(jìn)入油冷卻器殼程，油冷卻器管程中的液氨急速汽化，達(dá)到了失效的壓力，致使設(shè)備失效。

6.????? 綜合分析原因

綜合分析這臺(tái)設(shè)備的失效原因，一是操作人員未按未按設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)油溫過高造成管程氨壓力過大達(dá)到了設(shè)備失效的條件。二是設(shè)備制造未按設(shè)計(jì)圖紙制造，焊縫強(qiáng)度達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。三是管程部位未設(shè)安全排放裝置或超壓、超溫保護(hù)裝置，不能保證在超壓時(shí)泄放壓力或停機(jī)保護(hù)。

7結(jié)語

綜上結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)分析了油冷卻器冷確機(jī)理，簡要說明了油冷卻器傳熱強(qiáng)化性能評(píng)價(jià)方法，對(duì)其出現(xiàn)的故障做了探討，能夠?yàn)橛屠鋮s器的設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用提供參考依據(jù)，但是限制于研究方法及研究工具、時(shí)間等方面的限制，以下內(nèi)容值得進(jìn)一步研究：

（1）?????? 油冷卻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作人員在進(jìn)行操作時(shí)，一定要按相關(guān)規(guī)程操作，可以建立整體模型研究其流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)比分析簡化模型存在的不足。

（2）?????? 在設(shè)計(jì)和制造中，各部件必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求制造，在設(shè)備安裝中要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行安裝，并在管程部位設(shè)置保護(hù)裝置，防止人員受到傷害，安裝完成后，需要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，設(shè)備正常運(yùn)行后，方可使用。

參考文獻(xiàn)：

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