師少杰

（陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司，山西壽陽 045400）

陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司是一家以高硫煤為原料生產(chǎn)200kt／a乙二醇的大型煤化工企業(yè)。生產(chǎn)過程中，乙二醇冷凍站的主要任務(wù)是為合成工段和精餾工段提供冷量，冷量來自乙二醇冷凍站送出的冷凍水，用以降低工藝氣的溫度，而工藝氣溫度是乙二醇生產(chǎn)過程中非常重要的工藝控制參數(shù)，所以冷凍機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行對乙二醇裝置至關(guān)重要。

如今，我國螺桿制冷壓縮機(jī)的制造企業(yè)通過引進(jìn)新技術(shù)和新加工設(shè)備，已使螺桿式壓縮機(jī)的先進(jìn)性和可靠性達(dá)到了國際水平，螺桿式壓縮機(jī)的制冷量也逐步增大［1］。陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司乙二醇冷凍站的螺桿制冷壓縮機(jī)于2016年3月18日開始試運(yùn)行，試運(yùn)行期間出現(xiàn)了一些問題，通過采取相應(yīng)的措施予以了解決?？偟膩碚f，機(jī)組自動化程度高，整體運(yùn)行平穩(wěn)，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活、方便。以下就乙二醇冷凍站設(shè)備選型、安裝調(diào)試和運(yùn)行管理等方面的工作進(jìn)行總結(jié)，以供同行參考和借鑒。

1 機(jī)組設(shè)計(jì)及選型階段的幾點(diǎn)意見

在乙二醇冷凍機(jī)組設(shè)計(jì)及選型階段，我們根據(jù)以往螺桿式壓縮機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)及會議討論結(jié)果，對機(jī)組選型形成了以下幾點(diǎn)主要共識。

（1）制冷介質(zhì)選擇R22［分子式CHClF2（二氟一氯甲烷），即氟利昂之一種，其對臭氧層的破壞力較弱］，而且機(jī)組制冷介質(zhì)和性能還需滿足R507（HFC型共沸制冷劑——完全不含破壞臭氧層的CFC、HCFC）的使用要求。

（2）冷凍水泵采用運(yùn)行穩(wěn)定、可靠的屏蔽泵，減少泵密封泄漏造成事故的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）據(jù)以往大功率電機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大功率電機(jī)在啟動時扭矩大，易造成軸承損壞、運(yùn)行不穩(wěn)等問題。因此，本機(jī)組560kW的電機(jī)軸承采用端蓋式球面滑動軸承，并安裝擋油環(huán)，潤滑方式采用壓力循環(huán)供油，防止?jié)櫥驼咎嚂r影響電機(jī)軸承使用壽命。

（4）冷凍機(jī)組各部件須運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、能耗低、自動化程度高，達(dá)到無人值守的目標(biāo)。

（5）在滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)及質(zhì)量要求的前提下，選擇投資低、經(jīng)濟(jì)性較好的配套廠家。

據(jù)乙二醇冷凍站工況要求，并結(jié)合機(jī)組選型的意見，確定冷凍機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)如表1。

2 冷凍機(jī)組設(shè)備選型及主要參數(shù)

乙二醇冷凍站的冷凍機(jī)組主要由螺桿式壓縮機(jī)、油分離器、油冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器、經(jīng)濟(jì)器、主電機(jī)、油泵 （轉(zhuǎn)子泵）等構(gòu)成，主要設(shè)備規(guī)格／型號見表2。

表1 冷凍機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)

表2 冷凍機(jī)組配套設(shè)備一覽表

2.1 油分離器

油分離器的主要作用有二：一是分離壓縮機(jī)排氣中攜帶的潤滑油，使冷凝器進(jìn)口制冷劑氣體中不含潤滑油，避免潤滑油帶入冷凝器而降低冷凝器的換熱效果；二是在開停機(jī)階段貯存潤滑油。

油分離器的工作原理：從螺桿式壓縮機(jī)組出來的潤滑油和R 22蒸氣，在油分離器內(nèi)件的作用下，通過重力分離、油氣濾芯過濾分離，經(jīng)多次撞擊、過濾后，實(shí)現(xiàn)油氣的高效分離，使壓縮機(jī)組排出的氣體含油量在 （3～5）×10-6以下。

2.2 油冷卻器

由于本機(jī)組制冷功率并不大，因此油冷卻器選用結(jié)構(gòu)及流程較簡單的管殼式水冷器，用于降低潤滑油的溫度。

2.3 冷凝器

本機(jī)組采用的是臥式管殼式冷凝器，其結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備占地?。粨Q熱管采用雙側(cè)強(qiáng)化高效的銅管，傳熱系數(shù)大、傳熱效果好；兩側(cè)管箱分別由法蘭與管板連接，兩側(cè)管箱可根據(jù)需要對調(diào)，操作管理方便。

2.4 熱虹吸蒸發(fā)器

制冷劑在蒸發(fā)器管程循環(huán)，利用熱虹吸效應(yīng)，管程和殼程的換熱效率大幅提高；乙二醇冷凍水走殼程，可降低載冷劑的阻力損失。熱虹吸式蒸發(fā)器采用臥式氣液分離器與臥式蒸發(fā)器配套使用，氣液分離器設(shè)置在蒸發(fā)器上方，比蒸發(fā)器中心標(biāo)高高2500mm，既可保證蒸發(fā)器供液均勻、充分，又可確保壓縮機(jī)吸入口氣體能夠進(jìn)行充分的氣液分離，避免壓縮機(jī)進(jìn)口帶液。

3 乙二醇冷凍機(jī)組工藝流程

乙二醇冷凍機(jī)組工藝流程簡圖見圖1。在熱虹吸蒸發(fā)器乙二醇冷凍水出口設(shè)置遠(yuǎn)傳溫度計(jì)，實(shí)時監(jiān)測冷凍水的溫度并將信號傳送到壓縮機(jī)組微機(jī)控制中心，進(jìn)而對壓縮機(jī)上加減載荷的電磁閥進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)螺桿式壓縮機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)冷凍水出口溫度與設(shè)計(jì)值基本一致的目的，以及機(jī)組的自動、節(jié)能運(yùn)行。

圖1 乙二醇冷凍機(jī)組工藝流程簡圖

3.1 制冷劑R 22流程

由氣液分離器送來的R22蒸氣 （0.11MPa、-25℃）經(jīng)吸氣過濾器過濾后進(jìn)入螺桿式壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入油分離器；在油分離器內(nèi)與潤滑油一道經(jīng)過三級分離后進(jìn)入冷凝器殼程，被冷凝器管程的循環(huán)水冷凝后進(jìn)入干燥過濾器，干燥后一部分R 22經(jīng)過膨脹閥進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器；在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)，熱態(tài)R 22液體與節(jié)流后過冷的R 22液體換熱，之后冷態(tài)R 22液體進(jìn)入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器內(nèi)，冷態(tài)R 22液體與殼程的乙二醇冷凍水換熱，液態(tài)R 22蒸發(fā)吸收冷凍水的熱量，冷凍水溫度得以降低，換熱后的R 22蒸氣返回螺桿式壓縮機(jī)，循環(huán)利用。

3.2 冷凍水流程

乙二醇裝置各用水設(shè)備送來的冷凍水回水，進(jìn)入冷凍水貯槽，經(jīng)冷凍水泵加壓后進(jìn)入熱循環(huán)蒸發(fā)器殼程，與管程的液態(tài)R 22換熱后溫度降至約-15℃，之后送至乙二醇裝置各冷凍水用戶。

3.3 潤滑油流程

螺桿式壓縮機(jī)工作時噴入的大量潤滑油與制冷劑蒸氣一道送入三級油分離器，經(jīng)油分離器分離掉R 22蒸氣后進(jìn)入油冷卻器殼程，與其管程的循環(huán)水換熱降溫至40～45℃，然后經(jīng)單向閥和止回式主噴油直角閥送至壓縮機(jī)各潤滑部位（包括轉(zhuǎn)子與機(jī)體之間、平衡活塞與吸氣端軸承、軸封與排氣端軸承、能量調(diào)節(jié)滑閥等）。

機(jī)組同時設(shè)置有輔助潤滑油泵，用于機(jī)組啟動初期潤滑油循環(huán)的建立。在機(jī)組啟動階段，只有潤滑油壓力大于排氣壓力0.05MPa時，機(jī)組才具備啟動條件。當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)、出口壓差達(dá)到0.45MPa時，潤滑油泵自動停止運(yùn)行；當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)、出口壓差低于0.35MPa時，潤滑油泵自動啟動運(yùn)行。

4 機(jī)組的試車

4.1 試車前的準(zhǔn)備工作

在機(jī)組試車前，據(jù)試車方案對機(jī)組進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和確認(rèn)，主要內(nèi)容包括：電器及儀表的接線及調(diào)試；循環(huán)水及冷凍水管路的清洗及試運(yùn)行；機(jī)組的找正檢查，尤其是聯(lián)軸器找正。由于機(jī)組是整體撬裝式供貨，因此運(yùn)輸、起吊、安裝階段對機(jī)組的水平及軸同心度影響很大，必須達(dá)到軸同心度不大于0.075mm、軸線傾斜度不大于0.03mm的要求。

4.2 機(jī)組的氣密性試驗(yàn)

我們自己制定的試車方案中，機(jī)組單體試車前系統(tǒng)內(nèi)要充入部分氮?dú)?，對機(jī)組進(jìn)行機(jī)械試驗(yàn)；但廠家人員到現(xiàn)場后并不同意，原因是機(jī)組在出廠前已進(jìn)行過24h的機(jī)械試驗(yàn)，再者氮?dú)馀c工作介質(zhì)物化特性偏差較大，對機(jī)組運(yùn)行不利。最后我們按廠家的意見僅對機(jī)組充入2.5MPa氮?dú)膺M(jìn)行氣密性試驗(yàn)，同時由于設(shè)備出廠前已進(jìn)行過水壓試驗(yàn)，因此我們將氣密性試驗(yàn)的檢查重點(diǎn)放在閥門、法蘭、螺紋接頭、管線等上。

氣密性試驗(yàn)的注意事項(xiàng)：①所用氮?dú)獗仨殱崈?（由于氮?dú)庥昧坎淮螅覀冞x用了鋼瓶氮?dú)庾鳛闅饷苄栽囼?yàn)介質(zhì)）；②設(shè)備上安全閥的根部閥應(yīng)關(guān)閉，試驗(yàn)完成后再打開；③機(jī)組上的閥門除了排氣閥和排凈閥外均打開查漏；④機(jī)組試驗(yàn)壓力為高壓系統(tǒng)1.8MPa、低壓系統(tǒng)1.0MPa，保壓24h，壓降不大于10kPa。

4.3 機(jī)組的真空試驗(yàn)

機(jī)組真空試驗(yàn)的目的是抽凈機(jī)組內(nèi)的不凝性氣體，主要是氮?dú)?、空氣、水蒸氣等，防止機(jī)組運(yùn)行期間超壓和氟里昂泄漏。為達(dá)到最低的真空度，我們選擇從干燥過濾器的充液閥處用抽真空度更好的葉片式真空泵對機(jī)組進(jìn)行抽真空，使系統(tǒng)壓力達(dá)到5.33kPa（A），并保壓2h，升壓不大于0.5kPa。

4.4 冷凍機(jī)油的注入

在真空狀態(tài)下，嚴(yán)格按照潤滑油管理的“三過濾”原則使冷凍機(jī)油通過濾油機(jī)，利用油過濾器的放氣閥將潤滑油加入油分離器，待油分離器視鏡顯示有1／3液位時，啟動壓縮機(jī)潤滑油泵，將潤滑油注入油冷卻器，待油分離器油位穩(wěn)定時，保持油分離器視鏡油位在1／2處，停止加油。

4.5 氟利昂的注入

（1）檢查并確認(rèn)氟利昂瓶的質(zhì)量及重量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，關(guān)閉壓縮機(jī)進(jìn)、出口閥門，開啟機(jī)組各系統(tǒng)閥門。

（2）用連接軟管將氟利昂瓶與機(jī)組相連，先打開氣瓶出口閥，排凈軟管內(nèi)的空氣，然后擰緊充液接頭，打開機(jī)組充液閥，在鋼瓶內(nèi)壓的作用下氟利昂逐步注入機(jī)組。添加過程中注意傾斜鋼瓶，瓶底朝上，以保證加注徹底。

（3）隨著機(jī)組系統(tǒng)壓力的升高，鋼瓶與機(jī)組的壓差逐漸減小，充裝速度減慢，這時按照開車規(guī)程啟動機(jī)組，機(jī)組在輕負(fù)荷下運(yùn)行一段時間，蒸發(fā)器壓力逐步降低，直至達(dá)到冷凍劑設(shè)計(jì)充裝量。

4.6 機(jī)組的試運(yùn)行

機(jī)組單體試車結(jié)束后，45%乙二醇水溶液已備用，聯(lián)系前后工序投用循環(huán)水和儀表空氣系統(tǒng)，啟動冷凍水泵，建立冷凍水循環(huán)。具體操作步驟：①打開機(jī)組各設(shè)備進(jìn)出口閥門，啟動潤滑油電加熱器，對潤滑油進(jìn)行加熱；②當(dāng)潤滑油溫度達(dá)到30℃以上時，啟動輔助潤滑油泵，建立潤滑油循環(huán)；③調(diào)節(jié)能量控制按鍵，將系統(tǒng)能量減到10%；④啟動壓縮機(jī)，待油溫升高到35℃以上時，設(shè)定好冷凍水出口溫度，逐步增大負(fù)荷，并投自動控制。

5 試運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題及解決

5.1 壓縮機(jī)組電機(jī)振動大

試運(yùn)行期間，機(jī)組運(yùn)行聲音較大。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)電機(jī)振值超標(biāo)，最高達(dá)到85μ m，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值25.4μ m，壓縮機(jī)振值為17～20 μ m?，F(xiàn)場情況：機(jī)組為成套撬裝式結(jié)構(gòu)，電機(jī)基礎(chǔ)位于油過濾器基礎(chǔ)上，用厚度14mm的鋼板制作基礎(chǔ)底板焊接在油過濾器上。分析認(rèn)為電機(jī)振動大的原因主要是基礎(chǔ)底板厚度不足，電機(jī)運(yùn)行時與設(shè)備產(chǎn)生共振。經(jīng)與廠家進(jìn)一步交流，廠家人員也認(rèn)可這一結(jié)論。

解決措施：在油過濾器設(shè)備本體上增加一道加強(qiáng)用的墊板，電機(jī)基礎(chǔ)底板用鋼板厚度改為22mm。2016年4月此項(xiàng)改造完成后，電機(jī)振值降至15～18μ m，運(yùn)行至今一直穩(wěn)定。

5.2 乙二醇精餾系統(tǒng)尾氣溫度超標(biāo)

機(jī)組試運(yùn)行期間，精餾裝置冷凍水出口溫度超標(biāo)，最高達(dá)22℃ （設(shè)計(jì)值-5℃），乙二醇精餾系統(tǒng)尾氣溫度超標(biāo)。對精餾冷凍水冷器進(jìn)出口閥門、冰機(jī)負(fù)荷及冷凍水流量進(jìn)行檢查，確認(rèn)一切正常，壓縮機(jī)負(fù)荷也僅62%左右。后經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)原因?yàn)椋汉铣裳b置的冷凍水冷器設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)高為500mm，位置較低，且負(fù)荷大，冷凍水管規(guī)格為D N 200；而精餾裝置的尾氣冷卻器的標(biāo)高為26m，負(fù)荷小，冷凍水管規(guī)格為D N 80，導(dǎo)致大量的冷凍水未到精餾尾氣冷卻器已經(jīng)走近路回冷凍水槽了。

解決措施：在合成裝置的冷凍水進(jìn)口處增設(shè)限流孔板。限流孔板安裝好后，一次投運(yùn)成功，乙二醇精餾系統(tǒng)尾氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.3 運(yùn)行期間機(jī)組突然跳車

2016年3月25日，機(jī)組試運(yùn)行期間突然跳車。檢查現(xiàn)場控制畫面，顯示為潤滑油系統(tǒng)故障跳車。對電機(jī)潤滑油站進(jìn)行檢查，油泵運(yùn)行狀態(tài)、油溫及出口壓力均正常，回油管回油也正常。逐一排查后，認(rèn)為只有可能是油泵出口潤滑油壓力開關(guān)故障所致。

解決措施：用備用潤滑油壓力開關(guān)對原潤滑油壓力開關(guān)進(jìn)行更換，機(jī)組重啟后運(yùn)行正常。

5.4 誤操作引發(fā)跳車

2016年4月9日17：00左右，正常運(yùn)行中的1＃機(jī)組突然跳車，通知現(xiàn)場人員檢查，發(fā)現(xiàn)1名電氣操作人員在現(xiàn)場巡檢，經(jīng)詢問得知電氣操作人員發(fā)現(xiàn)控制柜內(nèi)氣體漏出量大，松開控制柜1根緊固螺栓準(zhǔn)備進(jìn)行檢查而造成正壓通風(fēng)型控制柜內(nèi)壓力降低，達(dá)到低限聯(lián)鎖值 （100P a）導(dǎo)致供電信號中斷而跳車。

解決措施：操作人員加強(qiáng)操作規(guī)范和技能培訓(xùn)，電氣控制柜內(nèi)漏氣量過大的部位更換橡膠密封墊。

6 機(jī)組運(yùn)行情況

乙二醇冷凍機(jī)組自2016年6月正式運(yùn)行以來，僅需安排崗位兼職人員正常巡檢和記錄，機(jī)組整體運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，負(fù)荷調(diào)節(jié)方便、準(zhǔn)確，機(jī)組自動化程度高、維修量少，能滿足乙二醇生產(chǎn)的需要。乙二醇冷凍機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

表3 乙二醇冷凍機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)

7 結(jié)束語

為保證大型化工裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，做好基礎(chǔ)工作很重要。尤其是近年來國內(nèi)煤化工新技術(shù)、新工藝發(fā)展迅猛，管理人員及生產(chǎn)操作人員往往只重視主裝置、新工藝裝置的試車，對輔助及公用工程裝置則容易忽視，由此會給日后的生產(chǎn)管理埋下隱患。對于大中型乙二醇冷凍機(jī)組而言，其設(shè)備選型及試運(yùn)行前的準(zhǔn)備階段，只要做實(shí)、做細(xì)各項(xiàng)工作，每一步落實(shí)到位，就可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的順利試車；同時，機(jī)組運(yùn)行期間，管理人員及生產(chǎn)操作人員要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，逐步提高對機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)管理水平，從而為主裝置的穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。