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螺杆制冷机的清洗及保养修理


螺杆制冷机的清洗及保养修理
韩   , 胡桂清 , 陈   毅 刚
( 中国石油抚顺乙烯化工厂环氧车间 , 辽宁省抚顺市东洲区城乡路 2 号   113009)

   摘要 : 螺杆制冷机稳定运行 8 年后 , 制冷能力下降 , 随时可能影响空分设备的稳定运行 。用 离子静电处理器清洗制冷机的换热器 , 拆检制冷机并对存在的缺陷进行合理处

理 , 提高了制冷机 的制冷效率 。 关键词 : 冷水机组 ; 螺杆压缩机 ; 制冷效率 ; 清洗 ; 拆检 中图分类号 : TB652     文献标识码 : B

Cleaning and maintenance of scre w type refrigerator
( Epoxy Workshop , Fushun Ethene Chemicals , China National Petroleum Corporation , 2 Chengxiang Road , Dongzhou District , Fushun 113009 , Liaoning , P. R. China)

performance , which may lead to an irregular operation of air separation unit at any moment . In order to recover the ion electrostatic processor , and the disfigurement was properly treated. As a result , the refrigeratorπs efficiency has been improved. Keywords : Chiller plant ; Screw compressor ; Refrigeration efficiency ; Cleaning ; Disconnection and examination refrigeration performance , the refrigerator was disconnected for examine , the refrigeratorπs heat exchanger was cleaned by YCCH163L , 冷媒介质为氟利昂 ( R22 ) , 最大转速 4500r/ min 。螺杆制冷机累计连续运行已达 8 年 ( 约 59000 小时) , 超过 40000 小时的大修周期 。
收稿日期 : 2007201226
) 作者简介 : 韩   (1970 —  , 男 , 助理工程师 , 1990 年毕业于兰州化工学校化工机械专业 , 现在辽宁抚顺乙烯化工 毅

1  设备简介

近年来 , 抚顺乙烯化工厂的循环水温由于各种 原因屡创新高 。在夏季高温天气时 , 循环水最高温 度已由 4 年前的 2513 ℃上升到 2006 年的 3115 ℃, 加上水质欠佳 , 影响了各装置的安全稳定 、长期 、 满负荷运行 。 在空分设备中 , 为空冷塔配置的冷水机组是由 美国某公司设计生产的旋转螺杆式冷水机组 ( 1997 年制造并投用 ) , 机组型号为 YSBABSD15CCC 。机 组结构 : 主转子 ( 阳转子) 通过轴外伸段由电动机 驱动 , 而另一转子 ( 阴转子) 由主转子通过喷油形 成的油膜进行驱动 , 转子之间无摩擦 ; 螺杆制冷机 μ 的油过滤器为 10 m 级 , 润滑油和油过滤器均间隔 5000 小时 ( 即 7 个月 ) 更换 1 次 ; 压缩机型号为
厂环氧/ 空分车间从事设备管理工作 。

Abstract : After eight yearsπ stable operation , a screw type refrigerator began to deteriorate with its refrigeration

Han Yi , Hu Gui2qing , Chen Gang

由于螺杆制冷机效率降低 , 制冷能力下降 , 在 夏季高温天气时 , 电流比率设定在满负荷 ( 100 %) 3 运行也只能将流量 20m 、温度为 30 ℃~ 31 ℃的循 环水降温至 718 ℃ 812 ℃。而空冷塔实际需要的循 ~ 环喷淋冷却水 ( 此股冷却水对于冷冻机来说称为冷 冻水) 温度应在 415 ℃ 以下 , 所以经常造成从空冷 塔顶部排出的气体温度升高至联锁值停车 , 有时为 保证运行 , 只能将此联锁断开 。 空气温度越高则湿度越大 ( 水含量高) , 会严 重影响分子筛吸附能力 , 这不仅缩短分子筛的使用 寿命 , 而且减弱分子筛对二氧化碳及烃类物质等的 ?5 7 ?

吸附能力 , 易造成主换热器冻堵和主冷液氧中烃类 物质超标 , 存在极大的安全隐患 , 将被迫缩短空分 设备的加温周期 , 影响产品气体的产量 。 由于循环水温度高 , 不能将制冷机冷凝器内冷 媒蒸汽全部冷凝 , 导致冷媒蒸汽逐渐积聚 , 使冷凝 器内压力超高 , 冷凝器内过冷态冷媒通过节流阀进 入蒸发器的量逐渐减少 , 蒸发器内压力逐渐降低 , 经常因低压联锁而自停车 ; 另外 , 螺杆制冷机运行 噪声逐年增大 。检测轴承振动值 , 虽距其许用值上 限有较大差距 ( 拆修后证实轴承未见明显缺陷 , 可 以继续使用一段时间 ) , 但制冷机很少有机会停运 拆修 , 需要保养或更新轴承及各密封零部件 。 1998 年 7 月 , 螺杆制冷机投入使用 , 8 年来运 行状况良好 , 但发生过两次跑油故障 ( 即油进入到 冷凝器和蒸发器中) , 平均 7 个月补加 1 次油 ; 间 隔 8 个月补充 1 次氟利昂 ( 约 10kg 的 R22) 。跑油 的原因是 : 进入冷凝器 ( 随后进入蒸发器) 的油温 度过高 , 油和 R22 的混合气压力高 、流速大 , 在 经过油箱内的阻油过滤网时 , 未能及时冷凝下来 , 而是进入后续冷凝器内 。 考虑到实际需要 , 准备对螺杆制冷机进行一次 保养式大修理 , 包括更换压缩机轴承等部件 、换热 器酸洗和电机检查并换脂等 。然而由于某些原因 , 检修工作未能如期进行 。鉴于夏季马上来临 , 在充 分考虑和分析提升螺杆制冷机制冷效率的主 、次要 因素后 , 决定先清洗换热器 , 待冬季来临后再进行 大检修 。查阅相关资料得知 , 冷凝器水垢也是造成 制冷机效率下降的一大原因 , 但常常被忽视 。

2  清洗换热器及效果
拆开螺杆制冷机冷凝器的换热器管板 , 发现管 板处和管束内积垢不多 , 刮淤及水洗即能处理干 净 。而蒸发器的换热器管板处和管束内积垢较多 , 且存在白色结晶体 。经化验分析是钙镁离子和氯化 锌 ( 循环水系统添加的阻垢缓蚀剂所含成分 ) 。氯 化锌在水温低时可溶性差 , 易结晶析出 , 堵塞通 路 , 减少冷冻水量 , 降低传热效率 。长期运行易使 蒸发器冷媒压力降低至 374kPa ( 正常值 400kPa 以 上) 而联锁停车 。联锁目的是为了防止压缩机吸入 汽液混合物而结霜 、使部件损坏 。 水垢和白色结晶体的清除方法有水清洗 、酸洗 和加装离子静电水处理器 。离子静电水处理器的工 作原理是 : 形成高压静电场 , 使水中阳离子不趋向 ?58 ?

器壁而达到防垢目的 , 效率高 、防垢周期长 , 而且 较酸洗方法更环保 。因此 , 选择离子静电水处理器 来清洗换热器 。 清洗结束后运行制冷机 。为了直观比较清洗前 后的运行状况 , 以冷冻水的进 、出温度点设定值不 变为前提 , 清洗前 ( 2006203212 ) 与清洗后 ( 20062 03215) 各运行参数值比较见表 1 。 由表 1 可见 : ( 1) 蒸发器冷媒压力有所增加 ( 高 30kPa) , 饱 和温度上升 , 说明冷媒吸热效率增加 。 (2) 电流比率下降 13 %亦可满足当前负荷需 要 , 说明压缩机制冷效率增加 , 既降低了冷媒运行 负荷 , 又降低了油系统压力 , 从而节能降耗 。 ( 3) 冷凝水进 、出温差变小 , 说明除垢后 , 有 温差空间来满足更大需冷量 ( 负荷) 。 ( 4) 冷凝器内冷媒压力下降 150kPa , 饱和温度 下降 4 ℃ 左右 , 说明被冷凝的冷媒量多于清洗前 , 更能适应夏季制冷负荷 。

3  拆修

螺杆制冷机清洗后运行状况良好 , 经过一个夏 季的检验 , 即使在高温阶段也能满足制冷负荷需 要 。进入冬季后鉴于总厂循环水温有所下降 , 趁机 进行了一次大拆修 , 以检查制冷机内部零部件的使 用情况 。 压缩机拆检时发现的缺陷及处理方法 : ( 1) 转子的螺旋面密封线及端面密封线没有明 显的损伤 , 但发现有细微条状金属异物被压入转子 表面及腔体的前后盖板 。机械密封的表面有较为明 显的突起及沟痕 , 排气端盖板有环状划痕 , 油质分 析属正常 。 原因分析 : 油系统和制冷剂系统均为封闭带 压 , 金属异物的来源最可能的就是油过滤器 。 处理方法 : 修磨转子因异物造成的突起 、凹损 及转子的各部密封线 , 更新油过滤器 。 (2) 机械密封的摩擦副及各处法兰 O 形环有 油脂结焦现象 。 处理方法 : 更新机械密封和垫片 。 ( 3) 螺杆制冷机经过长期运转 , 止推轴承及支 撑轴承有不同程度磨损 , 安装尺寸超标 , 影响机组 运行状态 。 处理方法 : 更换全部轴承 。 ( 4) 螺杆制冷机各径向间隙没有变化 , 但轴向

表1  旋转螺杆式冷水机组运行参数表
清洗前 时    间
2004203205 11∶ 00 40838 2005203205 11∶ 15 1 49628 2005208215 15∶ 00 2915 738 40 1297 59 138 1160 410 140 1300 1245 1818 2918 35 1180 25 718 450 319 400 220 53418 2006203212 15∶ 00 1612 3517 1162 5318 119 1034 410 120 1300 1230 1812 2517 3211 3111 418 400 220 58694

清洗后
2006203215 13∶ 00 18 59748 2006211215 08∶ 00 4 64333

检修后
2006211227 15∶ 00 2 64621

室温/ ℃ 运行小时读数 油位 (1/ 4 以下联锁) 压   缩   机   油   系   统 油压/ kPa 油温 ( 油分离器) / ℃ 油分离器压力/ kPa 压缩机排气温度/ ℃ 过滤器压差/ kPa 滑阀开度 油冷却器后压力/ kPa 电 动 机 电压/ V 电流/ A 电流比率 冷   冻   水 冷   媒 冷   却   水 冷   媒 进水压力/ kPa 出水压力/ kPa 进水温度/ ℃ 出水温度/ ℃ 压缩机吸气压力/ kPa 饱和温度/ ℃ 进水压力/ kPa 出水压力/ kPa 进水温度/ ℃ 出水温度/ ℃ 压缩机排气压力/ kPa 饱和温度/ ℃

正常
618 35

56 % 1042 410 120

68 % 1300 1270

蒸       发       器

冷       凝       器

尺寸超标 ( 大约扩大 50 %) 。 处理方法 : 调整轴向安装尺寸 , 更换全部密封 件 。安装后 , 各部件安装尺寸都完全按制造公司出 厂时的规定标准来测定 ( 两转子安装尺寸表值完全 相同) 。 压缩机回装复位后运行 , 所有参数值均接近两 年半以前的状态值 ( 见表 1) , 螺杆制冷机运行噪 声略有下降 , 电流比率下降 7 % , 说明机组制冷效 率有所增加 。

- 315 1150 53 114 - 015 400 220 24 29 1025 3015 1811 317 390

正常
660 38

正常

正常

正常

正常
800 41

正常
637 34

1164 54

116

57 %

67 %

4  改进措施

( 1) 在蒸发器和冷凝器的循环水进口端加设旁

108012 390 110 72 % 1300 1285 1819 413 412 018 400 220 25 31 30 1113

98 %

路 T 形过滤器 , 便于定期进行在线拆开清洗 , 避免 泥砂等杂质的淤积 , 影响换热效果 。 ( 2) 增加冷凝器的换热面积 , 即更新冷凝器 。 ( 3) 并联另外一个冷凝器 , 即相对扩大换热面 积 。但鉴于此螺杆制冷机的改造费用及施工难度较 高 , 需要以后研究解决 。 ( 4) 建议循环水厂增加冷却风机及增设水冷却 塔 , 保证循环水温低于 30 ℃。

118618

69411 61 % 84 % 39719

- 012

116411 103719 410 102 71 % 1300 1290 103013 2716 42715 2317 2618 117 400 250 1816 415 11812 61 % 5319

69317 3518

1320 61

1153

13112 66 % 1200 400 105 74 % 1302 1292 1811 2416 30 1300 36 416 400 514 400 220

55 % 1050 430 125

69 % 1300 1290

?5 9 ?

5117 85 1815 2417 2914 1115 2918 419 421 112 400 220


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