移動(dòng)式膜制氮機(jī)組使用與維護(hù)

◎李玉戈

（中央儲(chǔ)備糧日照糧油儲(chǔ)備庫　山東　日照　276800）

移動(dòng)式膜制氮機(jī)組使用與維護(hù)

◎李玉戈

（中央儲(chǔ)備糧日照糧油儲(chǔ)備庫山東日照276800）

根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合制氮機(jī)組的工作原理和工作流程，總結(jié)了使用移動(dòng)式膜制氮機(jī)的注意事項(xiàng)和機(jī)組可能出現(xiàn)的故障及原因分析。

膜制氮機(jī)；氣體分離；原理；使用；維護(hù)

根據(jù)中儲(chǔ)糧總公司“綠色儲(chǔ)糧”的號(hào)召，中央儲(chǔ)備糧日照糧油儲(chǔ)備庫實(shí)現(xiàn)了氣調(diào)、控溫相結(jié)合的儲(chǔ)糧工藝。其中，低氧充氮儲(chǔ)糧也就是氮?dú)鈿庹{(diào)技術(shù)，是一種自然降氧與人工充氮降氧相結(jié)合的綜合氣體處理技術(shù)。它的主要特征是實(shí)用、綠色、無公害。實(shí)現(xiàn)氮?dú)鈿庹{(diào)的主要設(shè)備是制氮機(jī)組，根據(jù)中央儲(chǔ)備糧日照糧油儲(chǔ)備庫實(shí)際情況，現(xiàn)階段采用2臺(tái)HT-MZD100MA膜分離制氮機(jī)組。單機(jī)N2產(chǎn)量100Nm3，N2濃度≥98%。該機(jī)組已運(yùn)行1年，現(xiàn)綜合實(shí)際使用情況，將制氮機(jī)組的使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與大家共享。

1　膜制氮機(jī)組介紹

1.1工作流程

該制氮機(jī)組主要分為空氣壓縮、壓縮空氣凈化和氮?dú)夥蛛x3部分?？諝庥陕輻U式噴油壓縮機(jī)壓縮至0.85～0.95 MPa，經(jīng)氣液分離器、精密過濾器和風(fēng)冷型壓縮空氣冷凍干燥機(jī)將壓縮空氣中大部分水分、油分和顆粒型雜質(zhì)去除，再經(jīng)一級(jí)精密過濾和一級(jí)超精密過濾，進(jìn)一步脫除顆粒和油分，干凈的壓縮空氣進(jìn)入中空纖維膜組件，分離得到氮?dú)?，氮?dú)獬隹趬毫?jīng)減壓設(shè)定為0.02 MPa，叢倉內(nèi)鼓出的廢氣當(dāng)含氮量達(dá)到一定程度時(shí)，要加以利用，可以大大節(jié)省運(yùn)行成本。回氣接入空壓機(jī)時(shí)，在回氣管上安裝一個(gè)液位安全閥，可以控制倉內(nèi)壓力，液位一般在20 cm左右，保證倉內(nèi)壓力在-200-200 Pa，否則有爆倉危險(xiǎn)。因此要保持液位安全閥水位，時(shí)常檢查加以補(bǔ)充。

1.2膜分離器

膜分離器采用日本UBE公司生產(chǎn)的中空纖維式膜組件，3只分離器并聯(lián)一級(jí)一段連續(xù)式分離。一支膜分離器是由成千上萬根中空纖維膜集中在一個(gè)外殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)類似于列管換熱器。

1.3氮?dú)夥蛛x原理

氣體分離膜是以溶解擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行分離的，即氣體首先在膜表面進(jìn)行溶解，溶解在膜表面的氣體進(jìn)一步在膜主體內(nèi)擴(kuò)散。氣體對(duì)膜的溶解能力越強(qiáng)以及氣體在膜內(nèi)的擴(kuò)散速度越快，都將導(dǎo)致該種氣體更加容易的透過膜。一般來說，根據(jù)相似相溶性原理，由于膜大多是由有機(jī)高分子材料制成的，因此有機(jī)氣體更易溶解在膜內(nèi)，也就是有機(jī)氣體溶解性更強(qiáng)，小分子氣體，由于其分子半徑小，因此更容易在膜內(nèi)擴(kuò)散，也就是小分子氣體擴(kuò)散性更強(qiáng)。圖1是一些常見氣體對(duì)某一特定膜的滲透速度比較。

圖1　各種常見氣體對(duì)聚醚酰亞胺膜的滲透性圖

從圖1可以看出，氧氣的滲透速度明顯高于氮?dú)?，如果選用合適的膜，并控制膜兩側(cè)壓力比，從空氣中分離出純凈的氮?dú)馐强梢赃_(dá)到的。

2　膜制氮機(jī)組使用注意事項(xiàng)

2.1空壓機(jī)使用注意事項(xiàng)

注意事項(xiàng)如下：①環(huán)境溫度不能高于40℃，否則空壓機(jī)會(huì)高溫報(bào)警，自動(dòng)停機(jī)。②使用前確定電源相序是否正確，現(xiàn)在一般的空壓機(jī)都配有相序保護(hù)器，相序錯(cuò)誤會(huì)發(fā)出故障信號(hào)。如果沒配，就要點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，看轉(zhuǎn)向是否正確，點(diǎn)動(dòng)時(shí)要將控制方式轉(zhuǎn)為本地控制，然后按空壓機(jī)啟動(dòng)按鈕，隨即按下緊急停車按鈕，切記間隔時(shí)間不能超過3秒，否則容易引起轉(zhuǎn)子排氣端嚴(yán)重?fù)p壞。③要保證空壓機(jī)罩殼內(nèi)部氣流順暢。一般的空壓機(jī)都封閉在罩殼內(nèi)，散熱靠頂部排風(fēng)扇，因此必須保證進(jìn)氣過濾網(wǎng)不能堵塞，排風(fēng)管橫截面不能過小。如果制氮機(jī)組固定于室內(nèi)，還要保證室內(nèi)有足夠的空氣用于壓縮。④如果使用的電機(jī)是皮帶傳動(dòng)，還要定期檢查皮帶張緊度和帶輪的垂直度和平面度。檢查皮帶是否有打滑、過松跳動(dòng)現(xiàn)象，若有此現(xiàn)象即皮帶需調(diào)整張緊。不垂直度和不平面度超過1.6 mm會(huì)縮短皮帶壽命。（見圖2、3、4）⑤每次開機(jī)前，都要將手動(dòng)排污閥打開，將機(jī)組內(nèi)存留冷凝水排出。⑥每次開機(jī)最好保持30分鐘以上，使油溫升上來打開油溫度閥，以免水混入油中破壞潤(rùn)滑油。

圖2　

圖3　

圖4　

2.2膜分離器使用注意事項(xiàng)

膜分離器使用注意事項(xiàng)：①系統(tǒng)對(duì)膜分離單元的升壓一定要緩慢，避免因膜組件內(nèi)氣體流速過快，造成膜表面破壞。②前處理單元即過濾器和冷干機(jī)沒有安裝或穩(wěn)定時(shí)，氣體一定不能入膜，以免氣體中油污染和損壞膜，同時(shí)也有可能造成膜超溫、超壓。③在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)對(duì)冷干機(jī)冷凝水排放以及精密過濾器壓差給予足夠的重視，如果排水不暢或過濾器穿漏，會(huì)對(duì)膜造成不可逆轉(zhuǎn)的污染和損壞。④系統(tǒng)一定不能憋壓，保持各出氣口暢通。⑤長(zhǎng)時(shí)間停車后，務(wù)必將調(diào)節(jié)閥前根部閥關(guān)閉，避免對(duì)膜污染。⑥系統(tǒng)放空時(shí)，一定避免膜超壓差及反壓的情況發(fā)生。特別是開機(jī)、停機(jī)時(shí)必須保證氮?dú)獬隹跁惩?，出口壓力降至倉壓時(shí)才能關(guān)閉閥門。⑦定期對(duì)氮?dú)鈮毫Α⒌獨(dú)鉂舛?、氮?dú)饬髁康葍x表系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保儀表在完好狀態(tài)下運(yùn)行，并用于判斷膜組件的狀態(tài)。⑧溫度對(duì)氮?dú)夥蛛x的影響。溫度的提高會(huì)極大地促進(jìn)滲透過程的進(jìn)行。因?yàn)殡S著溫度的提高，分子的運(yùn)動(dòng)速度增快，膜中高分子鏈段的震動(dòng)頻率加快、震動(dòng)幅度加大，因此分子將更快、更容易地通過膜，但是，由于高分子鏈段震動(dòng)幅度的加大，使膜對(duì)各種氣體分子選擇性通過的能力減弱，即分離系數(shù)降低。一般來說，溫度提高后，最終的結(jié)果將導(dǎo)致滲透氣濃度降低。因此必須注意冷干機(jī)出口溫度，夏天溫度太高時(shí)，應(yīng)避免運(yùn)行。

2.3冷干機(jī)使用注意事項(xiàng)

冷干機(jī)使用注意事項(xiàng)如下：①冷凍式干燥機(jī)避免安置于直接日曬和雨淋或溫度高、通風(fēng)不良及塵埃多的場(chǎng)所，需安裝在0～38℃的地方。通風(fēng)不良將導(dǎo)致冷凝后的熱空氣流反復(fù)通過風(fēng)冷冷凝器而使冷干機(jī)罩殼內(nèi)溫度不斷升高。這將導(dǎo)致制冷壓縮機(jī)排氣壓力過高使冷媒高壓開關(guān)保護(hù)或使電機(jī)高溫過載保護(hù)，最終使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。②若冷干機(jī)所配的是渦旋式壓縮機(jī)則對(duì)電源相序有要求，相位不正確會(huì)使壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)導(dǎo)致?lián)p壞。檢查轉(zhuǎn)向方法：開機(jī)立即觀察冷媒低壓及冷媒高壓表，如果低壓表逐漸下降、高壓表逐漸上升，則轉(zhuǎn)向正確。如果冷媒高、低壓表均不動(dòng)（有點(diǎn)原地顫抖），同時(shí)伴有壓縮機(jī)噪音過大，此時(shí)應(yīng)在3秒內(nèi)停機(jī)，調(diào)換相許正確后才能開機(jī)。③如果冷媒表讀數(shù)為0，則制冷劑已經(jīng)泄漏。④開機(jī)前必須預(yù)熱機(jī)組，如果不預(yù)熱就開機(jī)，有可能會(huì)導(dǎo)致冷干機(jī)壓縮機(jī)損壞。⑤采用不同的制冷劑，冷媒高、低壓表平衡后，正常范圍如下：冷媒為R22及R407C低壓0.3-0.5MPa高壓 1.2-1.8MPa；冷媒為 134A低壓0.1-0.3MPa高壓0.7-1.1MPa。⑥嚴(yán)禁壓縮空氣倒流反吹，否則會(huì)損壞蒸發(fā)器。⑦設(shè)備停機(jī)時(shí)，應(yīng)打開手動(dòng)排污閥，及時(shí)將水排凈，以免溫度過低結(jié)冰損壞設(shè)備。⑧應(yīng)盡量避免冷干機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在無負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；禁止冷干機(jī)短時(shí)間連續(xù)開停，每次開機(jī)至少間隔10分鐘，以免損壞制冷壓縮機(jī)。⑨電子排水器日常使用中注意經(jīng)常使用測(cè)試按鈕檢查排水是否正常。如冷凝水太臟，將電子排水閥閥芯卡住，反復(fù)多次按測(cè)試按鈕可排除故障。

3　膜制氮機(jī)組常見故障及原因

3.1空壓機(jī)故障

3.1.1壓縮機(jī)不能啟動(dòng)故障原因分析

壓縮機(jī)不能啟動(dòng)的原因可能有以下幾種：①電動(dòng)機(jī)故障。②電壓過低或三相電流不平衡。③電器元件或接線不良E.減荷閥故障關(guān)閉不嚴(yán)或卡死，造成開機(jī)進(jìn)氣量過大，引起過載跳閘。

3.1.2機(jī)組工作壓力建立不起來故障原因分析

機(jī)組工作壓力建立不起來的原因可能有以下幾種：①減荷閥故障。②傳動(dòng)皮帶過松打滑，主機(jī)轉(zhuǎn)速不足，供氣量減少。③空氣過濾器堵塞嚴(yán)重。④用氣量超過主機(jī)額定排氣量或管網(wǎng)漏氣。⑤最小壓力閥失靈，卡死或漏氣。

3.1.3機(jī)組排氣溫度過高從而自動(dòng)停機(jī)故障原因分析

機(jī)組排氣溫度過高從而自動(dòng)停機(jī)的原因可能有以下幾種：①潤(rùn)滑油儲(chǔ)油量不足。②油過濾器堵塞嚴(yán)重或壓差發(fā)訊器失控。③溫控閥失控或卡死。④油冷卻器風(fēng)道堵塞、環(huán)境溫度偏高或風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)造成機(jī)組排溫升高。⑤潤(rùn)滑油變質(zhì)粘度增大，主機(jī)潤(rùn)滑油和冷卻效能降低。⑥溫度開關(guān)故障，溫度探頭失靈。

3.1.4機(jī)組壓力超高停機(jī)或安全閥開啟放氣故障原因分析

機(jī)組壓力超高停機(jī)或安全閥開啟放氣的原因可能有以下幾種。①壓力開關(guān)設(shè)定上限超過額定工作壓力。②油氣分離器濾芯嚴(yán)重堵塞。③減荷閥故障或電磁閥失控造成關(guān)閉失靈，卸載失控。

3.1.5停機(jī)后潤(rùn)滑油從吸氣口溢出的故障原因分析

停機(jī)后潤(rùn)滑油從吸氣口溢出的原因可能有以下幾種。①減荷閥密封失效或復(fù)位彈簧斷裂。②斷油閥故障或彈簧斷裂。

3.1.6機(jī)組運(yùn)行排氣低于70度的故障原因分析

機(jī)組運(yùn)行排氣低于70度的原因可能有以下幾種。①排氣溫度偏低時(shí)，對(duì)于水冷機(jī)型可以通過減少冷卻水流量。②溫控閥失靈，可通過給溫控閥閥芯彈簧加墊片適當(dāng)增加彈力。③空載過久。

3.2冷干機(jī)故障

3.2.1接通電源后干燥機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)故障的原因分析

接通電源后干燥機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)的原因可能有以下幾種。①進(jìn)線無電壓或電壓過低。②高壓保護(hù)開關(guān)斷開。③接線松脫。④壓縮機(jī)馬達(dá)燒壞。⑤交流接觸器損壞。⑥制冷劑泄漏。⑦高溫保護(hù)開關(guān)斷開。

3.2.2壓縮機(jī)運(yùn)行間斷故障的原因分析

壓縮機(jī)運(yùn)行間斷的原因可能有以下幾種。①低壓開關(guān)運(yùn)行不正常。②制冷劑不足。③吸氣閥關(guān)閉或部分關(guān)閉。④熱氣旁通閥堵塞。⑤膨脹閥或毛細(xì)管冰堵。

3.2.3冷凝壓力過高故障原因分析

冷凝壓力過高的原因可能有以下幾種。①環(huán)境溫度過高。②風(fēng)機(jī)開關(guān)設(shè)定不正常。③風(fēng)冷凝器散熱不佳。④制冷劑過多。⑤制冷循環(huán)之中有空氣。

3.2.4冷凝壓力過低故障原因分析

冷凝壓力過低的原因可能有以下幾種。①風(fēng)機(jī)開關(guān)設(shè)定不正常。②熱氣旁通閥開啟過大

3.2.5蒸發(fā)壓力過高故障的原因分析

蒸發(fā)壓力過高的原因可能有以下幾種。①膨脹閥開啟度過大。②膨脹閥感溫包未貼緊蒸發(fā)器出口管管壁。③膨脹閥故障。

3.2.6蒸發(fā)壓力過低故障的原因分析

蒸發(fā)壓力過低的原因可能有以下原因：制冷劑不足。

3.2.7出口空氣壓降過大故障的原因分析

出口空氣壓降過大的原因可能有以下幾種。①進(jìn)出口閥門未全打開。②管道有泄漏或過濾器堵塞。③蒸發(fā)器管道出結(jié)霜堵塞管道。

3.2.8除濕不良故障的原因分析

除濕不良的原因可能有以下幾種。①入口壓力過低；環(huán)境溫度過高；處理風(fēng)量過大；入口溫度過高。②自動(dòng)排水系統(tǒng)故障：排水器前截止閥未打開；排水器堵塞或損壞；空氣壓力低于0.6 MPa；排水管高于排水口。

3.2.9運(yùn)行過程中無故停機(jī)故障的原因分析

運(yùn)行過程中無故停機(jī)的原因可能有以下幾種。①熔斷器燒斷或控制空開跳脫。②熱繼電器開路。③自動(dòng)空氣開關(guān)開路。④冷凝壓力過高造成高壓保護(hù)：環(huán)境溫度過高；入口溫度過高；處理風(fēng)量過大；冷凝器散熱不良。⑤電氣元件損壞。

4　機(jī)組的維護(hù)

4.1日常維護(hù)

4.1.1空壓機(jī)的維護(hù)

清潔空氣進(jìn)口過濾網(wǎng)；清潔冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)；油位；安全閥液位

4.1.2冷干機(jī)的維護(hù)

清掃散熱器翅片；檢查排水口閥門和管路

4.1.3過濾器的維護(hù)

檢查排污閥和管道

4.1.4設(shè)備衛(wèi)生的維護(hù)

清除灰塵、油污和水等

4.2定期保養(yǎng)

按照產(chǎn)品說明書，定期更換空壓機(jī)油、空氣過濾器、油過濾器、油細(xì)分離器、三級(jí)空氣過濾器等。定期檢查安全閥、皮帶、接線端子、螺紋連接、冷媒量、各種儀表等。要求各種過濾器嚴(yán)格按照時(shí)間進(jìn)行更換，因?yàn)槟さ氖褂脡勖苯尤Q于進(jìn)入的空氣質(zhì)量。

5　結(jié)束語

移動(dòng)式膜制氮機(jī)組是成熟的工藝設(shè)備，用于糧食儲(chǔ)藏具有很大的發(fā)展空間，正確的使用和維護(hù)，保證膜的使用壽命，可以大大降低設(shè)備運(yùn)行成本，從而降低噸糧儲(chǔ)藏成本。

Operation and Maintenance ofTraveling Membrane Separation Nitrogen Making Machine

LI Yuge
（Sinograin Rizhao Oil And Grain Reserves Depot，Rizhao 276800，China）

Based on the work principle and work procedure，experience of operating themembraneseparationnitrogenmakingmachinewasintroduced；problemsmetin operation and matters need attention were pointed out and corresponding solutions were given.

membrane separation nitrogen making machine；gas separation；Principle；operation；maintenance

S379.3

2015-10-27

李玉戈（1972-），男，工程師；專業(yè)方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)備。