1、复叠式深冷机组故障分析摘要：在制药企业生产中，有些药需要在-50的条件下进行，有的甚至要求更低，因此为了保证反应条件，在制药生产中，必须进行严格的温度控制，采取严格制冷方式，目前利用复叠式深冷机组制冷是比较普遍的。本文中以美国 YORK 公司生产的复叠式深冷机组为例，对生产运行中的设备故障问题进行分析。 关键词：复叠式深冷机组；原理；故障；措施 中图分类号：TB651 文献标识码： A 目前在制药生产中应用较多的是由美国 YORK 公司研发生产的复叠式深冷机组，该机组包括高低温车。但是在运行过程中由于各种原因的影响，会出现一些故障，对此本文将进行深入分析，并提出相应的处理措施。 一、复叠式深冷
2、机的制冷原理 制冷机组按照制冷循环级数分为单级制冷和复叠式制冷等形式。单级制冷系统一股采用中温制冷剂。运行中制冷剂的蒸发温度低于-70时，制冷剂蒸发压力很低，蒸汽比容增大，输气系数降低，压缩机吸气困难，机组工作效率大大降低，因此用单级制冷系统提供蒸发温度低于-70深冷时，其规模难以做大，经济性很低。 复叠式制冷系统由高温部分和低温部分组成其低温部分提供所需的深冷能力，采用 R13、R23 等低温制冷剂，但这类制冷剂的冷凝温度要求很低，同等压力下用冷却水难以将其冷凝。高温部分使用中温制冷剂循环，其作用是用于冷凝低温制冷剂，高温部分和低温部分共用一个蒸发冷凝器而“复叠” ，从而组成应用两种制冷剂的
3、复叠式制冷循环。生产工艺要求反应温度为-50，因此深冷机组完全能满足工艺要求的大规模降温要求。 二、机组选型 深度制冷压缩机一般有：活塞、螺杆等型式，深冷机组应首选螺杆式制冷机组，主要原因： (1)运动部件少，使用安全可靠。由于螺杆压缩机没有阀片、活塞环、曲轴连杆等易损部件，结构相对简单，它的主要运动部件螺杆转子运行方式平稳，无故障运行时间可达 80000 小时以上，故使用比较可靠，更能符合抗生素合成生产中反应温度控制苛刻的要求。 (2)能量可实现无级调节。由于在生产过程中对冷量的需求是动态的，因此要求制冷机组能够有效地进行能量调节。一般活塞式压缩机是梯度调节，也就是采用通过机组开、停车方式来
4、实现冷量供应的调节，机组的频繁启动很容易造成电气、机械等部件的损坏，同时因电机功率较大，电机的频繁启动易对电网的安全运行造成冲击，螺杆式压缩机采用滑阀调节其能级，可实现 10100之间无级调节，因此在机组运行能耗及稳定性上优于其它形式机组。 (3)复叠式深冷机组在运行时，高温部分蒸发温度在-30左右，低温部分蒸发温度在-80左右，运行过程中可能存在一部分未蒸发的液体制冷剂，对于活塞式压缩机很容易产生液击，严重时造成压缩机的报废，而螺杆式压缩机对于少量进液不敏感。 三、油气分离器油位下降过快故障 1.故障现象 开启深冷机组试车, R22 高温车和 R13 低温车各项技术数据均正常, 系统降温效果
5、良好。但停机后, 通过油视镜观察, 油气分离器油位下降了约 10mm。再次开机, 运行一段时间后停车,油位又下降约 10mm。 2.原因分析 油可能外漏。对油气分离器、油冷却器、精油过滤器及其管路进行检查, 没有发现漏油痕迹, 说明系统没有外漏。油可能内漏。油冷却器是壳管式换热器, 循环水走管程, 深冷油走壳程。列管及胀接口处有可能泄漏, 检查油冷却器列管。首先, 打开封头处循环水排污阀, 把循环水放到干净的盆里, 没有发现循环水中有油迹。初步判定油冷却器不漏。关闭油冷却器循环水进、出口阀门, 拆卸油冷却器两端封头, 油冷却器油压力表压力为 0.8MPa, 此即 R13 系统的压力。对油冷却器
6、进行检漏, 一端列管用橡胶塞塞住, 另一端逐个列管用肥皂水检查, 没有发现列管漏油现象。因油冷却器正常工作时,压力可达 1.5MPa, 为此, 用氮气逐步将油冷却器加压至 1.5MPa。经检查, 没有泄漏。油可能进入 R13 系统, 稍微打开满液式蒸发器排污阀, 发现里面确实有油排出。可能原因有: 机组增载过快, 造成机组跑油; 油气分离器分油效果不好; 热负荷过低因而造成蒸发温度过低; 吸气膨胀阀开启过大; 冷却水开启过大, 冷凝温度过低。重新开启机组, 缓慢增加负载, 使机组正常运行。仔细观察油气分离器视镜的油位, 发现机组运行中, 油位没有下降, 说明上述原因不可能造成跑油。但停车后,
7、油位还是下降约 10mm,并且发现压缩机倒转。说明吸气止回阀关闭不严或者是电磁阀失灵。经检查, 电磁阀完好。吸气止回阀与排气管路靠一个电磁阀控制。正常工作时, 电磁阀关闭, 吸气止回阀靠吸气压力打开, 正常供气。停车时, 电磁阀打开, 排气压力与吸气止回阀串通, 靠高压排气。关闭吸气止回阀, 防止压缩机倒转。 压缩机有倒转, 说明吸气止回阀关闭不严, 油及 R13 气体从油气分离器高压部分, 向吸气管路及蒸发器低压部分倒流, 造成油气分离器油位下降, 跑油。 3.解决措施 正常运行时, 调节到自动运行状态即可。停车时, 首先把低温车负载减载到 5%, 然后手动关闭吸气阀, 最后按停车键, 设备
8、即可停止运行。用此方法停机, 油位不再下降, 即润滑油没有进入 R13 系统。 四、制冷量大幅下降故障 1.故障现象 R22 高温车技术数据: 吸气压力 0.21MPa, 吸气温度- 25,排气压力 1.39MPa, 排气温度 71, 油压 1.37MPa, 油温 47, 压缩比 3.5, 负荷 100%, 百分比电流 100%, 油过滤器压差为 0, 油位正常。 R13 低温车技术数据: 吸气压力 0.13MPa, 吸气温度- 47,排气压力 1.37MPa, 排气温度 72, 油压 1.35MPa, 油温 55, 压缩比 3.4, 负荷 100%, 百分比电流 100%, 油过滤器压差 6
9、2Pa, 油位正常。 机组按上述参数运行, 各项参数均属正常, 但机组制冷缓慢, 每小时降温 78。 2.原因分析 仔细观察低温车监测仪表, 发现载冷剂 R11 的出口温度仅为- 31, 与低温车吸气温度- 47相差很大, 而 R11 出口温度实际应为- 57, 说明蒸发器换热不好。且蒸发器的载冷剂压力表显示进口压力为 0.33MPa, 出口压力为 0.3MPa。而正常进、出口压差应为 0.05MPa, 实际压差仅为0.03MPa, 压差小了。更换了进、出口压力表, 压差依旧, 此时才怀疑蒸发器封头垫可能损坏。由于载冷剂侧进、出口管端封头垫损坏, 造成载冷剂部分 R11 短路, 流通阻力减少,
10、 造成流速下降 , 载冷剂 R11 流速变慢, 而载冷剂 R11 的流速与蒸发器的传热系数密切相关。对同一蒸发器和载冷剂, 只有流速改变, 传热系数才发生改变。如果封头垫损坏, 会造成两个流程不能完全经过, 机组制冷量下降,降温缓慢。 3.措施 关闭蒸发器载冷剂进、出口阀门, 打开封头载冷剂 R11 的排污阀, 把载冷剂 R11 从蒸发器放到 R11 桶内。放完后, 拆除两端封头, 发现确有一端封头垫损坏。用氮气吹除管道内的垫碎片。用 2mm 厚的石棉板制作密封垫, 上好封头, 打压试漏, 封头处无外漏现象。 蒸发器载冷剂侧抽真空, 清除管内水分, 打开载冷剂进、出口阀门, 开机运行, 机组降
11、温正常 , 每小时降温约 1520。顺便说一句, 对于干式蒸发器, 如果封头位置密封垫损坏,会造成液击、压缩机结霜。 五、结语 在当前竞争日益激烈的情况下，如何保证产品质量降低产品成本是企业发展的重要研究课题。在制约企业生产中，做好设备的选型工作，并且熟悉掌握各种故障的排除方法，并熟练操作，正是保证产品质量的先决条件，也是促进企业发展的重要途径。 参考文献 1李峰,梁志国.复叠式制冷循环的基本流程原理和维护J.黑龙江科技信息.2009(08) 2宁静红,李慧宇,彭苗.自然工质复叠式制冷热泵系统的性能分析J.上海节能.2009(07) 3王维,吴兆林,周志钢,马勇.低温复叠系统制冷工质替代研究J.流体机械.2009(07)
