河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠制絲車間 范愛軍

CO2煙絲膨脹線制冷系統(tǒng)故障分析與對策

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠制絲車間 范愛軍

新鄭卷煙廠CO2煙絲膨脹線氟利昂制冷系統(tǒng)由于制冷效率低，造成膨脹介質(zhì)CO2消耗多，能源浪費(fèi)大。通過對制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)進(jìn)行檢修、對系統(tǒng)檢查泄露、根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力調(diào)整膨脹閥等措施，最終找出是由于氟利昂制冷系統(tǒng)制冷效率低導(dǎo)致的設(shè)備故障的原因，并得到了很好的解決。

一、工作原理（圖1）

圖1 制冷系統(tǒng)工作原理

從圖中可以看出，整個系統(tǒng)包括CO2系統(tǒng)（1）～（6）和氟利昂制冷系統(tǒng)（4）、（7）～（22）。

煙絲從浸漬器（1）的上蓋進(jìn)入，工藝罐（5）中的液體CO2通過泵（6）進(jìn)入(1)中，對里面的煙絲浸泡、冷凍，達(dá)到要求以后液體CO2在重力作用下重新回到（5）中，（1）中剩余的氣體CO2回到緩沖罐（2）中，（2）中壓力達(dá)到規(guī)定值（0.8Mpa）后，高壓壓縮機(jī)（3）把0.8Mpa～1.15Mpa的氣體CO2壓縮為3Mpa的氣體CO2，3Mpa的氣體CO2進(jìn)入蒸發(fā)器（4）中，（4）中的液體氟利昂和氣體CO2進(jìn)行熱交換，氣體CO2變?yōu)橐后wCO2進(jìn)到（5）中，這時液體氟利昂變?yōu)闅怏w氟利昂。

氣體氟利昂被吸入制冷壓縮機(jī)（9）中，經(jīng)過（9）的壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w氟利昂,再進(jìn)入冷凝器（13）中，經(jīng)過冷卻水（12）的冷卻而成液體氟利昂，再經(jīng)液體收集罐（15）、膨脹閥（20），重新回到（4）中。

二、存在的問題

1.CO2系統(tǒng)中儲罐（2）中的CO2壓力經(jīng)常超過設(shè)定值1.15Mpa，自動排放到大氣中，造成大量的CO2浪費(fèi)。

2.由于工藝罐（5）中的壓力居高不下，制冷壓縮機(jī)（9）長期100%加載滿負(fù)荷運(yùn)行，產(chǎn)生的摩擦熱、壓縮熱得不到很好的交換，造成（9）的曲軸箱油溫高，排氣溫度高，壓縮機(jī)保護(hù)性停機(jī)。

3.壓縮CO2的高壓壓縮機(jī)（3）由于儲罐（2）中的壓力居高不下，造成（3）開始生產(chǎn)就不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)使（3）的缸體溫度達(dá)到100℃以上，壓縮機(jī)活塞環(huán)快速磨損。

三、分析問題

經(jīng)過分析認(rèn)為，不管是壓縮機(jī)溫度高，還是壓縮機(jī)長期運(yùn)行和CO2浪費(fèi)嚴(yán)重，主要由于氟利昂系統(tǒng)的效率太低，不能有效地短期內(nèi)把（5）中的壓力降下來的緣故。

四、解決問題

1.不打開壓縮機(jī)的情況下，觀察壓縮機(jī)的加載情況。在外部特征不是很明顯的情況下（油溫過高，排氣溫度過高等等），盡量少打開機(jī)器。先關(guān)閉出口主閥門，用加載25%的加載線圈，分別讓加載線圈對4組氣缸的加載裝置進(jìn)行加載，從排不凝性氣體的出口（22）來觀察各組缸的加載與卸載情況。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)有一組氣缸不管是否加載都有氣體從排氣口排出，說明這組氣缸的加卸載裝置出了問題。拆開壓縮機(jī)以后，發(fā)現(xiàn)這組加卸載裝置兩個拉簧斷裂，其他部位都很正常。

2.查找系統(tǒng)漏點(diǎn)。先把原有的氟里昂進(jìn)行回收、放空，再充入氮?dú)?。?yīng)根據(jù)不同部位充入的氮?dú)鈮毫Τ洳煌牡獨(dú)饬浚到y(tǒng)不送電的情況下膨脹閥（20）相當(dāng)于一個截至閥，可以把系統(tǒng)分成3部分充壓：閥門（16）到膨脹閥（20）充入1.6Mpa的壓力，從閥門（17）充入；膨脹閥（20）到閥門（8）充入1.2Mpa的壓力，把蒸發(fā)器（4）上面的雙聯(lián)安全閥去掉一個，從接口（21）處沖入氮?dú)?；閥門（8）到閥門（10）充入0.8Mpa的壓力，先打開閥門（8），當(dāng)壓力達(dá)到0.8Mpa時再關(guān)閉閥門（8）。保壓12小時，原來1.6Mpa變成了0.9Mpa，1.2Mpa沒有變化，0.8Mpa變成0.4Mpa。又按照原來的方式重新充壓，把肥皂水噴到接口、焊口以及可能泄漏的地方，有漏點(diǎn)的地方由于充入的氮?dú)鈮毫Ρ容^高，會出現(xiàn)吹泡現(xiàn)象，經(jīng)過查找共查出5處漏點(diǎn)，有的地方漏的相當(dāng)嚴(yán)重。

3.調(diào)整膨脹閥。理論上對膨脹閥（20）的調(diào)整是根據(jù)不同的適用場合在CO2壓一焓圖中找出合適的CO2飽和溫度，做為調(diào)整膨脹閥的依據(jù)。新鄭卷煙廠使用的CO2壓力是3.15Mpa，根據(jù)壓一焓圖曲線，與3.15Mpa對應(yīng)的CO2的飽和溫度是-5℃，氟里昂的飽和溫度應(yīng)比CO2的飽和溫度低10℃左右，就能達(dá)到工藝要求，即氟里昂的飽和溫度為-15℃，這套制冷系統(tǒng)用的氟里昂是R22，在吸氣壓力表中可以找出與-15℃相對應(yīng)的吸氣壓力值是0.1～0.2Mpa。

實(shí)際操作中判斷膨脹閥調(diào)整的合適與否，首先對膨脹閥做小調(diào)整，讓壓縮機(jī)進(jìn)氣口處結(jié)有薄薄的一層白霜，手放在上面，放一會兒以后，是否有粘手的感覺；如果結(jié)霜但不粘手，說明膨脹閥調(diào)整合適，進(jìn)入蒸發(fā)器（4）的液體氟里昂的量也合適；如果結(jié)霜又粘手，說明膨脹閥調(diào)整的太大，回流的液體氟里昂太多；如果不結(jié)霜，說明膨脹閥調(diào)整的太小，進(jìn)入蒸發(fā)器（4）的液體氟里昂的量太少。

4.氟利昂充入量。當(dāng)氟利昂太少時，液體氟利昂不能和氣體CO2充分接觸，氣體CO2不能及時地變成液體，（5）中的壓力降不到要求值，制冷壓縮機(jī)就要長時間運(yùn)轉(zhuǎn)；由于潤滑油和氟利昂是互溶的，輸送氟利昂的同時溶解的潤滑油對壓縮機(jī)起到冷卻和潤滑作用，當(dāng)氟利昂太少時造成制冷機(jī)曲軸箱油溫高、排氣溫度高，壓縮機(jī)保護(hù)性停機(jī)。當(dāng)氟利昂太多時，排氣壓力高，也造成制冷壓縮機(jī)保護(hù)性停機(jī)。

制冷壓縮機(jī)根據(jù)被冷卻的CO2系統(tǒng)壓力的不同，讓不同數(shù)量的氣缸加載，已經(jīng)調(diào)整合適的膨脹閥因?yàn)楣ぷ鳉飧椎臄?shù)量的不同吸氣壓力會隨之變化。

吸氣壓力調(diào)整到0.1～0.2Mpa，觀察視窗（18）中液體氟利昂流動情況，正常情況下液體應(yīng)充滿（18），不應(yīng)有氣泡存在，如有氣泡說明氟利昂太少，應(yīng)補(bǔ)充氟利昂。

5.不凝性氣體對制冷系統(tǒng)的影響。煙絲膨脹系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，每一批次都會有高沸點(diǎn)的空氣（不凝性氣體）隨著浸漬器（1）上、下蓋的開關(guān)進(jìn)到CO2系統(tǒng)中，積累到一定數(shù)量，導(dǎo)致蒸發(fā)器（4）中的氟里昂熱交換效果變差，突出表現(xiàn)就是制冷壓縮機(jī)（9）多組氣缸同時運(yùn)行，CO2系統(tǒng)的壓力還不能降低到要求值。

CO2系統(tǒng)中的不凝性氣體不可能完全排出，只有積累到一定量后手動排出，既保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又減少CO2的浪費(fèi)。

以制冷壓縮機(jī)（9）加載的情況確定，當(dāng)制冷壓縮機(jī)加載75%（三組氣缸同時運(yùn)行），這時手動排放不凝性氣體，一直排到制冷壓縮機(jī)怠速運(yùn)行。

五、調(diào)整效果

膨脹煙絲制冷系統(tǒng)經(jīng)過維修、調(diào)整后，制冷效果有了很大提高，具體數(shù)據(jù)如下：CO2耗量由調(diào)整前的每公斤煙絲耗費(fèi)0.25公斤降低到0.19公斤，每年節(jié)省100噸以上的CO2。3臺總功率為175KW壓縮機(jī)由檢修前一開始投入生產(chǎn)就不停的運(yùn)轉(zhuǎn)到檢修后只有一半的運(yùn)行時間，每年可節(jié)省42萬度電。