離心式冰機典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機典型故障分析及處理措施

楊文祥，宋 彬

（中國石油蘭州石化分公司，蘭州 730060）

離心式冰機在化工生產(chǎn)中使用廣泛，由于受自身結(jié)構(gòu)特性和工況影響也存在一些運行問題。通過對蘭州石化 6萬 t/a干氣制乙苯裝置冰機的故障進行研究，找出了喘振這一故障根源。經(jīng)過對機組運行參數(shù)的調(diào)整，消除了冰機低負荷運行隱患，確保了冰機的平穩(wěn)運行。

離心式冰機；故障；喘振

1 離心式冰機冷媒制冷系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)簡介

1.1 冷媒制冷系統(tǒng)

制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸收冷凍水熱量進行制冷，蒸發(fā)吸熱后的冷媒蒸汽被壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，被冷凝器的循環(huán)水冷凝后變成液體，冷媒液體經(jīng)膨脹閥機節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器再循環(huán)，從而制取冷凍水供用戶使用。

1.2 潤滑油系統(tǒng)

（1）油箱內(nèi)的潤滑油通過潤滑油泵增壓，經(jīng)冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉(zhuǎn)動部件潤滑，而后潤滑油流回機頭下部的油箱。

（2）油箱內(nèi)的潤滑油通過潤滑油泵增壓，經(jīng)冷卻、過濾給變速箱的齒輪及軸承等轉(zhuǎn)動部件潤滑，在此期間部分潤滑油通過氣封環(huán)間隙進入葉輪，在葉輪部位與冷媒混合后進入冷凝器，隨冷媒經(jīng)過節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器底部通過射流泵回到油箱。

2 故障現(xiàn)象描述

2015年3月16日9 ：00，機啟動前油位處于正常油位區(qū)2/3位置，冰機啟動后油泵預(yù)潤滑油壓在230kPa 左右，油槽油位正常。預(yù)潤滑完畢后冰機機啟動，油槽油位快速下降，隨之油壓快速下降至172kPa，冰機低油壓聯(lián)鎖停機。為確保裝置能夠按計劃開工生產(chǎn)，在廠家指導(dǎo)下補加冷凍機油至綠區(qū)上限后 M-501能夠啟動運行。

M-501啟動后陸續(xù)將加注的冷凍機油排出，冷凍機仍存在以下問題：

（1）再次正常啟動冰機，仍存在低油壓聯(lián)鎖停機問題；（2）蒸發(fā)器液位顏色異常（乳白色）；

（3）蒸發(fā)器液位偏高、壓力偏低，M-501出水無法達到設(shè)計溫度。

3 故障現(xiàn)象分析

3.1 問題（1）分析

冰機開機時存在低油壓聯(lián)鎖停機問題，若開機失敗，冷凍機油損耗量大。可以判斷冷凍機油系統(tǒng)存在泄漏，使用肥皂水檢查未發(fā)現(xiàn)外漏，說明冷凍機油系統(tǒng)存在內(nèi)漏。通過查閱資料推測冷凍機油通過氣封環(huán)由齒輪箱泄漏致葉輪部位，葉輪旋轉(zhuǎn)在離心力作用下將冷凍機油排至冷凝器中。

3.2 問題（2）分析

油槽內(nèi)冷凍機油采樣送檢，結(jié)果顯示潤滑油質(zhì)合格未發(fā)現(xiàn)水分。另外，蒸發(fā)器底部排液出現(xiàn)乳白色泡沫狀物質(zhì)，為冷媒和少量冷凍機油未見水分。所以我們認為由于蒸發(fā)器中的冷媒含油量偏高造成冷媒顏色異常（乳白色）。

3.3 問題（3）分析

蒸發(fā)器液位偏高說明冰機冷媒量充足，因為蒸發(fā)器壓力為其溫度的計算值，所以蒸發(fā)器壓力偏低說明蒸發(fā)器殼體溫度低。蒸發(fā)器管程冷凍水溫度偏高，說明蒸發(fā)器傳熱系數(shù)增大。由于該問題出現(xiàn)突然，基本可以排除管束堵塞、結(jié)垢的可能。我們認為蒸發(fā)器管束表面被乳白色泡沫包裹，導(dǎo)致蒸發(fā)器傳熱系數(shù)增大，雖然蒸發(fā)器管、殼程內(nèi)介質(zhì)溫差大（故障前約2～3℃，故障后約10～12℃），但是管束內(nèi)冷凍水仍無法達到較低溫度。

4 檢修驗證及原因分析

4.1 檢修驗證

2016年大檢修期間我們對冰機 M-501進行檢修，齒輪箱與葉輪側(cè)之間采用氣封環(huán)進行密封，經(jīng)測量氣封環(huán)間隙達到18道，高出標(biāo)準(zhǔn)值3道，與檢修前故障分析一致。另外，對蒸發(fā)器管束進行檢查，管束通暢無結(jié)垢。檢修期間對氣封環(huán)進行更換，冰機再次開機冷凍機油內(nèi)漏問題消除，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑顏色恢復(fù)正常，冰機制冷能夠達到設(shè)計溫度。通過本次檢修可以確認，冰機之前故障是氣封環(huán)磨損造成的。

4.2 冰機氣封環(huán)磨損原因分析

氣封環(huán)磨損說明冰機運行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)擾動，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子擾動的原因有：①轉(zhuǎn)子系統(tǒng)自身存在不平衡；②轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受工況影響產(chǎn)生擾動。檢修過程對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行動平衡實驗，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動平衡良好。冰機 M-501在裝置開、停工中存在短暫低負荷運行工況，導(dǎo)流葉片開度為5%～15%，冰機出現(xiàn)異常氣流噪音、機體振動明顯加大，電機電流出現(xiàn)頻繁波動，可以確認冰機進入喘振工況。由此可以確定，乙苯裝置冰機在低負荷運行中進入了喘振工況，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)了擾動，最終造成了氣封環(huán)的磨損。

5 處理措施

通過對冰機喘振產(chǎn)生的過程分析，可以知道使冰機脫離低負荷工況是消除喘振最根本的措施。在大馬拉小車的情況下，通過提高冷凝器與蒸發(fā)器頂部之間的熱氣旁通開度，使部分排氣不參加制冷循環(huán)而直接回到壓縮機入口，既補充可能出現(xiàn)的最小喘振流量，又可以有效增加冰機無效負荷，從而使冰機迅速脫離低負荷的喘振工況。車間根據(jù)冰機實際運行狀況將熱氣旁通閥開度由0調(diào)節(jié)至45% 后，導(dǎo)流葉片開度達到15%～20%，運行負荷達到40%～45%，冰機運行平穩(wěn)。

[1] 約 克 公 司 .YK 系 列 離 心 式 冷 水 機 組 操 作 和 維 護 手 冊，F(xiàn)ormNo ：160.54.01（0108）.

[2] 繆道平，吳業(yè)正 .制冷壓縮機 [M].北京 ：機械工業(yè)出版社，2004.

[3] 李濤 . 潤滑油對制冷系統(tǒng)的影響 [J]. 制冷與空調(diào)，2005，（8）：4-5+75.

Typical Fault Analysis and Treatment Measures of Centrifugal Ice Machine

Yang Wen-xiang，Song Bin

Centrifugal ice machine is widely used in chemical production.Due to its own structural characteristics and operating conditions，there are some operational problems.We study the failure of the ice machine of the 30，000 tons/year dry gas system of Lanzhou Petrochemical Company，To fi nd out the root cause of this fault.After the adjustment of the operating parameters of the unit to eliminate the ice machine low load operation hidden trouble，to ensure the smooth operation of the ice machine.

centrifugal ice machine ；fault；surge

TH452

：A

：1003–6490（2017）07–0126–01

2017–05–24

楊文祥（1982—），男，河北省滄州人，助理工程師，主要從事煉化設(shè)備管理工作。