移动式膜制氮机组使用与维护

◎李玉戈

（中央储备粮日照粮油储备库　山东　日照　276800）

移动式膜制氮机组使用与维护

◎李玉戈

（中央储备粮日照粮油储备库山东日照276800）

根据使用经验，结合制氮机组的工作原理和工作流程，总结了使用移动式膜制氮机的注意事项和机组可能出现的故障及原因分析。

膜制氮机；气体分离；原理；使用；维护

根据中储粮总公司“绿色储粮”的号召，中央储备粮日照粮油储备库实现了气调、控温相结合的储粮工艺。其中，低氧充氮储粮也就是氮气气调技术，是一种自然降氧与人工充氮降氧相结合的综合气体处理技术。它的主要特征是实用、绿色、无公害。实现氮气气调的主要设备是制氮机组，根据中央储备粮日照粮油储备库实际情况，现阶段采用2台HT-MZD100MA膜分离制氮机组。单机N2产量100Nm3，N2浓度≥98%。该机组已运行1年，现综合实际使用情况，将制氮机组的使用和维护经验与大家共享。

1　膜制氮机组介绍

1.1工作流程

该制氮机组主要分为空气压缩、压缩空气净化和氮气分离3部分。空气由螺杆式喷油压缩机压缩至0.85～0.95 MPa，经气液分离器、精密过滤器和风冷型压缩空气冷冻干燥机将压缩空气中大部分水分、油分和颗粒型杂质去除，再经一级精密过滤和一级超精密过滤，进一步脱除颗粒和油分，干净的压缩空气进入中空纤维膜组件，分离得到氮气，氮气出口压力经减压设定为0.02 MPa，丛仓内鼓出的废气当含氮量达到一定程度时，要加以利用，可以大大节省运行成本。回气接入空压机时，在回气管上安装一个液位安全阀，可以控制仓内压力，液位一般在20 cm左右，保证仓内压力在-200-200 Pa，否则有爆仓危险。因此要保持液位安全阀水位，时常检查加以补充。

1.2膜分离器

膜分离器采用日本UBE公司生产的中空纤维式膜组件，3只分离器并联一级一段连续式分离。一支膜分离器是由成千上万根中空纤维膜集中在一个外壳内，结构类似于列管换热器。

1.3氮气分离原理

气体分离膜是以溶解扩散机理进行分离的，即气体首先在膜表面进行溶解，溶解在膜表面的气体进一步在膜主体内扩散。气体对膜的溶解能力越强以及气体在膜内的扩散速度越快，都将导致该种气体更加容易的透过膜。一般来说，根据相似相溶性原理，由于膜大多是由有机高分子材料制成的，因此有机气体更易溶解在膜内，也就是有机气体溶解性更强，小分子气体，由于其分子半径小，因此更容易在膜内扩散，也就是小分子气体扩散性更强。图1是一些常见气体对某一特定膜的渗透速度比较。

图1　各种常见气体对聚醚酰亚胺膜的渗透性图

从图1可以看出，氧气的渗透速度明显高于氮气，如果选用合适的膜，并控制膜两侧压力比，从空气中分离出纯净的氮气是可以达到的。

2　膜制氮机组使用注意事项

2.1空压机使用注意事项

注意事项如下：①环境温度不能高于40℃，否则空压机会高温报警，自动停机。②使用前确定电源相序是否正确，现在一般的空压机都配有相序保护器，相序错误会发出故障信号。如果没配，就要点动电机，看转向是否正确，点动时要将控制方式转为本地控制，然后按空压机启动按钮，随即按下紧急停车按钮，切记间隔时间不能超过3秒，否则容易引起转子排气端严重损坏。③要保证空压机罩壳内部气流顺畅。一般的空压机都封闭在罩壳内，散热靠顶部排风扇，因此必须保证进气过滤网不能堵塞，排风管横截面不能过小。如果制氮机组固定于室内，还要保证室内有足够的空气用于压缩。④如果使用的电机是皮带传动，还要定期检查皮带张紧度和带轮的垂直度和平面度。检查皮带是否有打滑、过松跳动现象，若有此现象即皮带需调整张紧。不垂直度和不平面度超过1.6 mm会缩短皮带寿命。（见图2、3、4）⑤每次开机前，都要将手动排污阀打开，将机组内存留冷凝水排出。⑥每次开机最好保持30分钟以上，使油温升上来打开油温度阀，以免水混入油中破坏润滑油。

图2　

图3　

图4　

2.2膜分离器使用注意事项

膜分离器使用注意事项：①系统对膜分离单元的升压一定要缓慢，避免因膜组件内气体流速过快，造成膜表面破坏。②前处理单元即过滤器和冷干机没有安装或稳定时，气体一定不能入膜，以免气体中油污染和损坏膜，同时也有可能造成膜超温、超压。③在系统运行过程中，应对冷干机冷凝水排放以及精密过滤器压差给予足够的重视，如果排水不畅或过滤器穿漏，会对膜造成不可逆转的污染和损坏。④系统一定不能憋压，保持各出气口畅通。⑤长时间停车后，务必将调节阀前根部阀关闭，避免对膜污染。⑥系统放空时，一定避免膜超压差及反压的情况发生。特别是开机、停机时必须保证氮气出口畅通，出口压力降至仓压时才能关闭阀门。⑦定期对氮气压力、氮气浓度、氮气流量等仪表系统进行检查，确保仪表在完好状态下运行，并用于判断膜组件的状态。⑧温度对氮气分离的影响。温度的提高会极大地促进渗透过程的进行。因为随着温度的提高，分子的运动速度增快，膜中高分子链段的震动频率加快、震动幅度加大，因此分子将更快、更容易地通过膜，但是，由于高分子链段震动幅度的加大，使膜对各种气体分子选择性通过的能力减弱，即分离系数降低。一般来说，温度提高后，最终的结果将导致渗透气浓度降低。因此必须注意冷干机出口温度，夏天温度太高时，应避免运行。

2.3冷干机使用注意事项

冷干机使用注意事项如下：①冷冻式干燥机避免安置于直接日晒和雨淋或温度高、通风不良及尘埃多的场所，需安装在0～38℃的地方。通风不良将导致冷凝后的热空气流反复通过风冷冷凝器而使冷干机罩壳内温度不断升高。这将导致制冷压缩机排气压力过高使冷媒高压开关保护或使电机高温过载保护，最终使设备停止运转。②若冷干机所配的是涡旋式压缩机则对电源相序有要求，相位不正确会使压缩机反转导致损坏。检查转向方法：开机立即观察冷媒低压及冷媒高压表，如果低压表逐渐下降、高压表逐渐上升，则转向正确。如果冷媒高、低压表均不动（有点原地颤抖），同时伴有压缩机噪音过大，此时应在3秒内停机，调换相许正确后才能开机。③如果冷媒表读数为0，则制冷剂已经泄漏。④开机前必须预热机组，如果不预热就开机，有可能会导致冷干机压缩机损坏。⑤采用不同的制冷剂，冷媒高、低压表平衡后，正常范围如下：冷媒为R22及R407C低压0.3-0.5MPa高压 1.2-1.8MPa；冷媒为 134A低压0.1-0.3MPa高压0.7-1.1MPa。⑥严禁压缩空气倒流反吹，否则会损坏蒸发器。⑦设备停机时，应打开手动排污阀，及时将水排净，以免温度过低结冰损坏设备。⑧应尽量避免冷干机长时间在无负荷状态下运转；禁止冷干机短时间连续开停，每次开机至少间隔10分钟，以免损坏制冷压缩机。⑨电子排水器日常使用中注意经常使用测试按钮检查排水是否正常。如冷凝水太脏，将电子排水阀阀芯卡住，反复多次按测试按钮可排除故障。

3　膜制氮机组常见故障及原因

3.1空压机故障

3.1.1压缩机不能启动故障原因分析

压缩机不能启动的原因可能有以下几种：①电动机故障。②电压过低或三相电流不平衡。③电器元件或接线不良E.减荷阀故障关闭不严或卡死，造成开机进气量过大，引起过载跳闸。

3.1.2机组工作压力建立不起来故障原因分析

机组工作压力建立不起来的原因可能有以下几种：①减荷阀故障。②传动皮带过松打滑，主机转速不足，供气量减少。③空气过滤器堵塞严重。④用气量超过主机额定排气量或管网漏气。⑤最小压力阀失灵，卡死或漏气。

3.1.3机组排气温度过高从而自动停机故障原因分析

机组排气温度过高从而自动停机的原因可能有以下几种：①润滑油储油量不足。②油过滤器堵塞严重或压差发讯器失控。③温控阀失控或卡死。④油冷却器风道堵塞、环境温度偏高或风扇电动机未运转造成机组排温升高。⑤润滑油变质粘度增大，主机润滑油和冷却效能降低。⑥温度开关故障，温度探头失灵。

3.1.4机组压力超高停机或安全阀开启放气故障原因分析

机组压力超高停机或安全阀开启放气的原因可能有以下几种。①压力开关设定上限超过额定工作压力。②油气分离器滤芯严重堵塞。③减荷阀故障或电磁阀失控造成关闭失灵，卸载失控。

3.1.5停机后润滑油从吸气口溢出的故障原因分析

停机后润滑油从吸气口溢出的原因可能有以下几种。①减荷阀密封失效或复位弹簧断裂。②断油阀故障或弹簧断裂。

3.1.6机组运行排气低于70度的故障原因分析

机组运行排气低于70度的原因可能有以下几种。①排气温度偏低时，对于水冷机型可以通过减少冷却水流量。②温控阀失灵，可通过给温控阀阀芯弹簧加垫片适当增加弹力。③空载过久。

3.2冷干机故障

3.2.1接通电源后干燥机不运转故障的原因分析

接通电源后干燥机不运转的原因可能有以下几种。①进线无电压或电压过低。②高压保护开关断开。③接线松脱。④压缩机马达烧坏。⑤交流接触器损坏。⑥制冷剂泄漏。⑦高温保护开关断开。

3.2.2压缩机运行间断故障的原因分析

压缩机运行间断的原因可能有以下几种。①低压开关运行不正常。②制冷剂不足。③吸气阀关闭或部分关闭。④热气旁通阀堵塞。⑤膨胀阀或毛细管冰堵。

3.2.3冷凝压力过高故障原因分析

冷凝压力过高的原因可能有以下几种。①环境温度过高。②风机开关设定不正常。③风冷凝器散热不佳。④制冷剂过多。⑤制冷循环之中有空气。

3.2.4冷凝压力过低故障原因分析

冷凝压力过低的原因可能有以下几种。①风机开关设定不正常。②热气旁通阀开启过大

3.2.5蒸发压力过高故障的原因分析

蒸发压力过高的原因可能有以下几种。①膨胀阀开启度过大。②膨胀阀感温包未贴紧蒸发器出口管管壁。③膨胀阀故障。

3.2.6蒸发压力过低故障的原因分析

蒸发压力过低的原因可能有以下原因：制冷剂不足。

3.2.7出口空气压降过大故障的原因分析

出口空气压降过大的原因可能有以下几种。①进出口阀门未全打开。②管道有泄漏或过滤器堵塞。③蒸发器管道出结霜堵塞管道。

3.2.8除湿不良故障的原因分析

除湿不良的原因可能有以下几种。①入口压力过低；环境温度过高；处理风量过大；入口温度过高。②自动排水系统故障：排水器前截止阀未打开；排水器堵塞或损坏；空气压力低于0.6 MPa；排水管高于排水口。

3.2.9运行过程中无故停机故障的原因分析

运行过程中无故停机的原因可能有以下几种。①熔断器烧断或控制空开跳脱。②热继电器开路。③自动空气开关开路。④冷凝压力过高造成高压保护：环境温度过高；入口温度过高；处理风量过大；冷凝器散热不良。⑤电气元件损坏。

4　机组的维护

4.1日常维护

4.1.1空压机的维护

清洁空气进口过滤网；清洁冷却风机进风口滤网；油位；安全阀液位

4.1.2冷干机的维护

清扫散热器翅片；检查排水口阀门和管路

4.1.3过滤器的维护

检查排污阀和管道

4.1.4设备卫生的维护

清除灰尘、油污和水等

4.2定期保养

按照产品说明书，定期更换空压机油、空气过滤器、油过滤器、油细分离器、三级空气过滤器等。定期检查安全阀、皮带、接线端子、螺纹连接、冷媒量、各种仪表等。要求各种过滤器严格按照时间进行更换，因为膜的使用寿命直接取决于进入的空气质量。

5　结束语

移动式膜制氮机组是成熟的工艺设备，用于粮食储藏具有很大的发展空间，正确的使用和维护，保证膜的使用寿命，可以大大降低设备运行成本，从而降低吨粮储藏成本。

Operation and Maintenance ofTraveling Membrane Separation Nitrogen Making Machine

LI Yuge
（Sinograin Rizhao Oil And Grain Reserves Depot，Rizhao 276800，China）

Based on the work principle and work procedure，experience of operating themembraneseparationnitrogenmakingmachinewasintroduced；problemsmetin operation and matters need attention were pointed out and corresponding solutions were given.

membrane separation nitrogen making machine；gas separation；Principle；operation；maintenance

S379.3

2015-10-27

李玉戈（1972-），男，工程师；专业方向为机械设备。