雙螺桿式冷凍機組檢修經驗

徐久君，齊宏偉，米佳璐，趙澤軍

（1.吉林石化公司乙二醇廠，吉林吉林 132022；2.吉林石化公司工程管理部，吉林吉林 132022）

0 引言

冷凍機組為基伊埃生產的SP1E-R2240 HW507 型螺桿式壓縮機組，制冷量為550 kW，所用制冷劑為R507，載冷劑為50%乙二醇水溶液[1]。機組于2016年6月正式投入運行，運行后一直存在制冷能力不斷減弱的現象，經廠家技術維修人員檢查發現為制冷劑R507 減少導致。同年11月，由于制冷能力不能滿足設計要求，廠家維護人員對機組進行壓力試驗和真空試驗，查找制冷劑泄漏點，重新開機運行。2017年5月，冷凍機組制冷能力下降嚴重，已不能滿足工藝生產正常使用要求，因此車間與生產廠家研究后對機組進行檢修，制定檢修方案，徹底查找問題根源。

1 故障現象

機組在長期運轉中發現冷凝器液位持續下降，制冷量逐漸不滿足使用要求，運行期間多次補充R507 制冷劑以保證機組正常使用。經過對補加量的觀察與計算，每天約有3 kg 制冷劑泄漏缺失，因此確定機組存在未發現的泄漏點。

2 機組制冷劑泄漏原因分析

油冷卻器內循環水列管、管板出現砂眼或腐蝕；冷凝器內循環水列管、管板泄漏；蒸發器內載冷劑列管、管板泄漏；機組系統動密封泄漏；機組系統靜密封泄漏。

3 制訂檢修方案

3.1 冷凍機組回收制冷劑、停機

（1）設備運轉時，調節滑閥降低負荷，關閉供液閥，最大限度將系統內R507 制冷劑回收至冷凝器內，之后停車。

（2）設備斷電，循環冷卻水和載冷劑繼續工作。

（3）回收制冷劑R507。利用高壓軟管將待檢修機組冷凝器出口V314 閥與另一臺機組制冷劑加入口相連，啟動備用機組，使該機組吸氣壓力設定在較低數值，利用壓差將待檢修機組的制冷劑抽到運行機組的冷凝器內。以此來提高制冷劑的回收率，降低制冷劑R507 的損失。

3.2 氮氣置換

利用高純度氮氣吹掃置換系統內殘余氣體，在此之前要求循環冷卻水閥門關閉、載冷劑閥門關閉、制冷機組斷電。

3.3 壓力試驗

系統氣壓試驗介質采用高純氮氣，試驗壓力為2.0 MPa，為安全閥起跳壓力的80%。試驗壓力應逐漸緩升至1.2 MPa，保壓5 min，然后對所有焊接接頭和連接部位進行初次泄漏檢查[2]。初次泄漏檢查合格后再繼續緩慢升壓至1.6 MPa，進行檢查，如無泄漏及異?，F象，繼續慢升壓至2.0 MPa。保壓10 min 后，用肥皂水或其他發泡劑刷抹在焊縫、法蘭等連接處檢查有無泄漏。如在試驗過程中發現泄漏，則應將系統卸壓，同大氣連通后修補并重新試驗。

3.4 真空度試驗

壓力試驗合格后，卸掉系統內所用的氮氣，然后對系統抽真空，使系統內部形成負壓，以管道系統在規定時間內的增壓率符合規定為合格，以此檢驗系統的嚴密性。

（1）系統在壓力試驗合格后，進行24 h 的真空度試驗。

（2）達到0.02 MPa 的真空度后，關閉系統保持負壓，24 h后系統增壓率不應大于5%。

3.5 開機試車查找漏點

如經過壓力試驗和真空度試驗后仍未發現泄漏，系統補加制冷劑開車，在運轉情況下利用VOC 檢測儀器和制冷劑專用的檢測泄漏儀器等高科技手段對靜密封點逐一排查。確認無問題后機組正常開車運行。

4 檢修情況

4.1 轉移檢修機組內制冷劑

機組所使用的制冷劑R507 是R502 的替代品，車間從經濟性、環保性、資源再利用角度考慮，轉移、回收再利用制冷劑?，F場共有2 臺型號一樣的機組，通過2 臺設備運轉時設備進出口壓力不同，產生的壓差使檢修機組內絕大多數的R507 倒運至另一臺冷凝器內貯存。

4.2 壓力試驗

（1）系統升壓。測試前要關閉通向大氣和外圍系統的所有閥門，打開機組內部的所有閥門。機組分3 個等級做壓力試驗，分別是1.2 MPa、1.6 MPa 和2.0 MPa。

首先以1.2 MPa 做整體系統的壓力試驗。防止壓縮機軸封在無潤滑油的狀態下因壓力過高發生泄漏。在關閉所有壓縮機接口最近的閥門及旁通閥門和冷凍機油系統閥門后，先后對孤立出的由冷凝器和蒸發器等組成的制冷劑系統做試驗，壓力為1.6 MPa 和2.0 MPa?，F場系統升壓如圖1 所示。

圖1 螺桿壓縮機系統升壓

（2）壓力試驗條件。系統充氣至規定的試驗壓力，保壓6 h后開始記錄壓力表讀數，經24 h 后再檢查壓力表讀數，其壓力降應按式（1）計算，并不應大于試驗壓力的1%。當壓力降超過以上規定時，應查明原因，消除泄漏，并應重新試驗，直至試驗合格。

P1——試驗開始時系統中的氣體壓力（絕對壓力），MPa

P2——試驗結束時系統中的氣體壓力（絕對壓力），MPa

t1——試驗開始時系統中的氣體溫度，

t2——試驗結束時系統中的氣體溫度，

4.3 分步檢修，尋找故障點

（1）判斷油冷卻器是否泄漏。機組停機后按照檢修方案對系統進行升壓，打開油冷卻器封頭內循環水泄壓閥門，用濾紙沾取試液晾干后未發現油污殘留。油冷卻器內殼程（潤滑油）壓力為1.7 MPa，大于管程（循環水）的0.8 MPa 壓力。如果管程長時間泄漏會導致系統內油位大幅度降低。拆卸封頭后發現列管材料為不銹鋼，用泡沫水刷涂后發現并無氣泡現象，故判斷油冷卻器應無泄漏。

（2）判斷冷凝器是否泄漏。先拆卸冷凝器一側循環水管線的封頭，拆卸后發現該冷凝器共有150 條列管。故決定每條列管用沾有泡沫水的棉花封堵觀察是否泄漏。經過一段時間觀察后并無異常發泡現象。拆卸另一側連有循環水管線法蘭的封頭，也同樣用浸肥皂水的棉花封堵，經過一段時間觀察后也無異常發泡現象。經過24 h 保壓，系統壓力無下降且冷凝器并無起泡現象。故判斷冷凝器列管并無泄漏?，F場螺桿壓縮機冷凝器拆卸后如圖2 所示。

（3）判斷蒸發器是否泄漏。由于系統停機時蒸發器內殼程的載冷劑閥門為關閉狀態，而系統外循環即換熱器管程也為封閉狀態。如果發生泄漏，則系統內循環和載冷劑外循環系統壓力會相互平衡。打開出口閥門使載冷劑流通，觀察一段時間后，系統壓力仍維持在1.2 MPa。故排除蒸發器存在泄漏的可能。

（4）判斷其他靜密封點是否泄漏。在試驗壓力為1.2 MPa 的情況下，反復檢查系統靜密封點并無異常。

圖2 螺桿壓縮機冷凝器檢修

（5）繼續升壓。先隔離油系統，防止壓力升高時油封發生故障泄漏現象。單獨對由冷凝器和蒸發器等組成的制冷劑系統升壓，分別升壓至1.6 MPa和2.0 MPa（安全閥校驗壓力的80%），對上述步驟重新壓力試驗和保壓，均并未發現壓力下降。

（6）真空度試驗。壓力試驗合格后系統進行泄壓排氣，利用真空泵抽取系統內的空氣使其達到0.02 MPa，跟蹤觀察并記錄真空度，觀察24 h 后壓力未上升。真空度檢查記錄見表1。

表1 真空度檢查記錄

（7）加裝制冷劑，正常開機狀態下檢查各處密封點的泄漏情況。壓力試驗和真空度試驗全部合格，分析原因可能是在常溫26環境條件下壓縮機漏點未能暴露出來。而機組正常工作時油系統溫度為50、制冷劑系統溫度為-18，存在較大溫差，車間與廠家技術人員在現場準備了2 臺能檢測制冷劑R507泄漏的專用測試儀器和VOC 泄漏檢測儀器后，系統加入制冷劑后開機，進行漏點檢測。

螺桿機組開機后，在制冷劑向冷凝器回收的過程中發現膨脹閥處有白色霧狀氣體冒出，經檢查確認為制冷劑泄漏，緊固螺栓后漏點消除。在運行10 min 后又發現此膨脹閥門出現泄漏，經拆下徹底修復后，不再泄漏。后經2 臺儀器檢驗再次確認，已經無制冷劑泄漏，機組目前運行正常。膨脹閥泄漏如圖3 所示。

圖3 膨脹閥泄漏

5 經驗總結

當中溫中壓液態的制冷劑通過節流膨脹后最終變成低溫低壓的氣態制冷劑。在機組負荷60%的情況下，現場經過測量發現，膨脹閥進口端溫度為27，出口端溫度為-14，瞬時溫差變化達到41。膨脹閥為整臺制冷機組系統溫度最高點和溫度最低點交匯處，由于閥門和墊片冷熱膨脹系數不同，在緊固力不足、溫差劇烈變化情況下，出現了在常溫條件下不易發生的泄漏情況。泄漏位置隱蔽，當機組正常工況下，由于管線保冷，膨脹閥體表面覆蓋冰層、結霜掩蓋泄漏制冷劑白色氣體，泄漏很難發現；此次能發現是由于機組剛開機運行，膨脹閥外表暴露在大氣環境中表面無冰層無遮擋，泄漏直觀，肉眼可見。

6 結語

要加大分析問題原因的力度、層次，檢修的過程也是學習的過程，為今后同類設備檢修積累經驗。檢修要合理安排好施工步驟，在完成檢修的同時，也要保護好施工現場環境，這樣也有助于制冷機組問題的查找。