离心式冰机典型故障分析及处理措施

杨文祥，宋 彬

（中国石油兰州石化分公司，兰州 730060）

离心式冰机典型故障分析及处理措施

杨文祥，宋 彬

（中国石油兰州石化分公司，兰州 730060）

离心式冰机在化工生产中使用广泛，由于受自身结构特性和工况影响也存在一些运行问题。通过对兰州石化 6万 t/a干气制乙苯装置冰机的故障进行研究，找出了喘振这一故障根源。经过对机组运行参数的调整，消除了冰机低负荷运行隐患，确保了冰机的平稳运行。

离心式冰机；故障；喘振

1 离心式冰机冷媒制冷系统、润滑油系统简介

1.1 冷媒制冷系统

制冷剂在蒸发器内蒸发吸收冷冻水热量进行制冷，蒸发吸热后的冷媒蒸汽被压缩机压缩成高温高压气体，被冷凝器的循环水冷凝后变成液体，冷媒液体经膨胀阀机节流装置进入蒸发器再循环，从而制取冷冻水供用户使用。

1.2 润滑油系统

（1）油箱内的润滑油通过润滑油泵增压，经冷却、过滤给变速箱的齿轮及轴承等转动部件润滑，而后润滑油流回机头下部的油箱。

（2）油箱内的润滑油通过润滑油泵增压，经冷却、过滤给变速箱的齿轮及轴承等转动部件润滑，在此期间部分润滑油通过气封环间隙进入叶轮，在叶轮部位与冷媒混合后进入冷凝器，随冷媒经过节流装置进入蒸发器，在蒸发器底部通过射流泵回到油箱。

2 故障现象描述

2015年3月16日9 ：00，机启动前油位处于正常油位区2/3位置，冰机启动后油泵预润滑油压在230kPa 左右，油槽油位正常。预润滑完毕后冰机机启动，油槽油位快速下降，随之油压快速下降至172kPa，冰机低油压联锁停机。为确保装置能够按计划开工生产，在厂家指导下补加冷冻机油至绿区上限后 M-501能够启动运行。

M-501启动后陆续将加注的冷冻机油排出，冷冻机仍存在以下问题：

（1）再次正常启动冰机，仍存在低油压联锁停机问题；（2）蒸发器液位颜色异常（乳白色）；

（3）蒸发器液位偏高、压力偏低，M-501出水无法达到设计温度。

3 故障现象分析

3.1 问题（1）分析

冰机开机时存在低油压联锁停机问题，若开机失败，冷冻机油损耗量大。可以判断冷冻机油系统存在泄漏，使用肥皂水检查未发现外漏，说明冷冻机油系统存在内漏。通过查阅资料推测冷冻机油通过气封环由齿轮箱泄漏致叶轮部位，叶轮旋转在离心力作用下将冷冻机油排至冷凝器中。

3.2 问题（2）分析

油槽内冷冻机油采样送检，结果显示润滑油质合格未发现水分。另外，蒸发器底部排液出现乳白色泡沫状物质，为冷媒和少量冷冻机油未见水分。所以我们认为由于蒸发器中的冷媒含油量偏高造成冷媒颜色异常（乳白色）。

3.3 问题（3）分析

蒸发器液位偏高说明冰机冷媒量充足，因为蒸发器压力为其温度的计算值，所以蒸发器压力偏低说明蒸发器壳体温度低。蒸发器管程冷冻水温度偏高，说明蒸发器传热系数增大。由于该问题出现突然，基本可以排除管束堵塞、结垢的可能。我们认为蒸发器管束表面被乳白色泡沫包裹，导致蒸发器传热系数增大，虽然蒸发器管、壳程内介质温差大（故障前约2～3℃，故障后约10～12℃），但是管束内冷冻水仍无法达到较低温度。

4 检修验证及原因分析

4.1 检修验证

2016年大检修期间我们对冰机 M-501进行检修，齿轮箱与叶轮侧之间采用气封环进行密封，经测量气封环间隙达到18道，高出标准值3道，与检修前故障分析一致。另外，对蒸发器管束进行检查，管束通畅无结垢。检修期间对气封环进行更换，冰机再次开机冷冻机油内漏问题消除，蒸发器内制冷剂颜色恢复正常，冰机制冷能够达到设计温度。通过本次检修可以确认，冰机之前故障是气封环磨损造成的。

4.2 冰机气封环磨损原因分析

气封环磨损说明冰机运行中出现转子系统扰动，产生转子扰动的原因有：①转子系统自身存在不平衡；②转子系统受工况影响产生扰动。检修过程对转子系统进行动平衡实验，转子系统动平衡良好。冰机 M-501在装置开、停工中存在短暂低负荷运行工况，导流叶片开度为5%～15%，冰机出现异常气流噪音、机体振动明显加大，电机电流出现频繁波动，可以确认冰机进入喘振工况。由此可以确定，乙苯装置冰机在低负荷运行中进入了喘振工况，转子系统出现了扰动，最终造成了气封环的磨损。

5 处理措施

通过对冰机喘振产生的过程分析，可以知道使冰机脱离低负荷工况是消除喘振最根本的措施。在大马拉小车的情况下，通过提高冷凝器与蒸发器顶部之间的热气旁通开度，使部分排气不参加制冷循环而直接回到压缩机入口，既补充可能出现的最小喘振流量，又可以有效增加冰机无效负荷，从而使冰机迅速脱离低负荷的喘振工况。车间根据冰机实际运行状况将热气旁通阀开度由0调节至45% 后，导流叶片开度达到15%～20%，运行负荷达到40%～45%，冰机运行平稳。

[1] 约 克 公 司 .YK 系 列 离 心 式 冷 水 机 组 操 作 和 维 护 手 册，FormNo ：160.54.01（0108）.

[2] 缪道平，吴业正 .制冷压缩机 [M].北京 ：机械工业出版社，2004.

[3] 李涛 . 润滑油对制冷系统的影响 [J]. 制冷与空调，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

杨文祥（1982—），男，河北省沧州人，助理工程师，主要从事炼化设备管理工作。