氟利昂冷凍機組跳停故障分析與處理

馬立洋，魏其虎，李子永，侯守慧，傅文亮

(德州實華化工有限公司，山東 德州 253000)

1 設備簡介

德州實華化工有限公司采用螺桿式氟利昂冷凍機組冷卻氯氣進行液化儲存，該冷凍機組主要由螺桿壓縮機、外置二次油分離器、水冷凝器、過濾器、電磁閥、熱力膨脹閥、干式蒸發(fā)器、電器控制系統(tǒng)等組成。冷凍機組的工作過程是：由蒸發(fā)液化器出來的低溫低壓氟利昂蒸氣進入壓縮機，由壓縮機變成高溫高壓氣體，排入油分離器，分離氣體中的冷凍油后進入氟冷凝器，被流經(jīng)氟冷凝器的冷卻水帶走熱量，高溫高壓氟利昂蒸氣被冷凝成過冷液體，再經(jīng)過濾器、電磁閥進入熱力膨脹閥節(jié)流成低壓低溫液體進入蒸發(fā)液化器；在蒸發(fā)液化器內(nèi)氟利昂不斷蒸發(fā)，從而使流經(jīng)蒸發(fā)液化器的氯氣溫度降低，蒸發(fā)器內(nèi)的低溫低壓氟利昂液體變成低溫低壓氟利昂蒸氣，如此循環(huán)。

2 冷凍機跳停故障

螺桿壓縮機采用無級增減負荷方式，即0～100%。當冷凍機運行時，調(diào)整壓縮機負荷以確保出水溫度保持在設計要求。每年夏季，由于溫度高，當冷凍機出水溫度升高時，調(diào)高壓縮機負荷，直至調(diào)到100%運行。運行一段時間后，壓縮機報排氣壓力高而跳停。夏季經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，嚴重時還會引起系統(tǒng)停車，影響電解裝置的安全穩(wěn)定運行。

3 原因分析

壓縮機排出的高溫氟利昂蒸氣進入氟冷凝器，當氟冷凝器冷源不足時，氟利昂蒸氣不能全被冷凝成液體，氣體越積越多，造成氟冷凝器壓力逐漸升高，導致壓縮機排壓升高，達到超負荷時即跳停。從故障出現(xiàn)的過程看，冷凍機安裝時，對夏天給冷凝器提供水源的溫度、流量有一定要求，若循環(huán)水溫度高，則氟冷凝器的冷量不足，壓縮機不能投入100%負荷運轉(zhuǎn)。

4 措施

4.1 從操作上進行改進

當水溫高，冷凍機出現(xiàn)排氣壓力高而跳停時，若確認不是機械故障，應將壓縮機鎖定在低負荷運轉(zhuǎn)，以減少壓縮機的排氣量，避免因冷凝器內(nèi)氣體積聚使壓力升高而導致壓縮機跳停。這種方法只能保證冷凍機不跳停，確保冷凍機組暫時穩(wěn)定運行，但不能保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。要保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，必須開多臺冷凍機組。而多臺機組處于低負荷運轉(zhuǎn)是不經(jīng)濟的，因此該方法不可取。

4.2 提高進冷凝器的水壓，提高水的流量

因提高進冷凝器的水壓，須對循環(huán)水系統(tǒng)水壓進行調(diào)整，涉及面廣，調(diào)整困難，因此，該方法不可取，仍保持原水壓0.2 MPa。

4.3 對氟冷凝器進行清洗檢查

拆開制冷機冷凝器的換熱器管板，發(fā)現(xiàn)管板處和管束內(nèi)積垢不多，采用鋼絲捆綁棉布對列管進行逐一刮淤，然后采用高壓水槍沖洗。在氟冷凝器水進口安裝過濾網(wǎng)，防止冷卻水中雜物進入冷凝器堵塞管殼而影響換熱效果。

4.4 增大氟冷凝器的換熱面積

將氟冷凝器換熱面積由30 m2增大為45 m2。根據(jù)能量守恒定律，Q冷+W=Q蒸(Q冷為氟冷凝器換熱量,W為壓縮機做功,Q蒸為蒸發(fā)器換熱量)。當氟利昂機組壓縮機做功W滿負荷時，適當增大氟冷凝器換熱面積，增大氟冷凝器換熱量，降低氟利昂溫度，提高氟利昂冷凍機組制冷能力，避免氟利昂冷凍機組因氟利昂溫度高使排氣壓力高而跳停。

4.5 增加經(jīng)濟器或增大經(jīng)濟器的換熱面積

通過增加經(jīng)濟器進一步冷卻，降低系統(tǒng)高壓氟利昂的溫度，使之充分液化為液體氟，避免排氣壓力高而使機組跳停(工藝流程如圖1所示)。

圖1 氟利昂冷凍機組工藝流程示意圖

4.6 排出系統(tǒng)內(nèi)空氣或不凝結(jié)氣體

冷凍機組運行一段時間，系統(tǒng)內(nèi)空氣和不凝結(jié)氣體逐漸在氟冷凝器殼程內(nèi)積聚, 使冷凝器內(nèi)壓力超高，影響冷凍機組穩(wěn)定運行，因此，須排出。

排出不凝結(jié)氣體的方法：停冷凍機組，關閉氟冷凝器氟系統(tǒng)進出口閥門，開啟冷卻水泵進行循環(huán), 將放空閥開至 1/6～1/5 圈 ,隨時查看壓力表讀數(shù) (保證壓力表準確性, 參照表1的溫度壓力對照數(shù)據(jù))， 放空時間視排放后壓力接近值為止,關閉放空閥。

表1 R22制冷劑溫度壓力對照表Table 1 Cross-reference of refrigerant R22 temperature and pressure

4.7 排出儲液器內(nèi)過多的氟利昂

冷凍機組制冷劑充灌量過多，造成氟利昂不能完全蒸發(fā)為氣態(tài)，吸氣帶液，氟冷凝器積液過多、積油過多，從而造成排氣壓力升高。

排出方法：通過抽氟機將氟儲液器過多的制冷劑抽到其他氟利昂冷凍機或氟利昂鋼瓶內(nèi)，將儲液器內(nèi)氟利昂液位保持在液位計2/3處。

5 結(jié)語

采取以上措施后，消除了氟利昂冷凍機排氣壓力高的故障隱患，運行正常，達到了設計的預期目標。在今后的生產(chǎn)中，還要加強科學管理，不斷總結(jié)經(jīng)驗，使該機組運行更加穩(wěn)定，滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要。