螺杆式制冷压缩机能量调节机构故障分析及处理

螺杆式制冷压缩机能量调节机构故障分析及处理

张小颜1刘银波2梁国华2盖玉叶1叶 栋2

（1，中石化胜利油田分公司河口采油厂山东东营257200）

（2，中石化胜利油田分公司孤岛采油厂山东东营257231）

摘要：本文主要针对螺杆式制冷压缩机连续出现的能量百分比调节失灵、油温度偏高、油压差偏大等故障导致无法正常开机，严重影响了氨制冷系统的正常运行，给轻烃生产造成了被动，找出压缩机运行不稳定的主要原因，以设备检修为锲入点，恢复压缩机能量调节的自动控制，确保氨制冷系统的正常运行。

关键词：螺杆压缩机调节滑阀能量调节机构

中图分类号：Q811.5 文献标识码：A 文章编号：

0引言

在轻烃回收工艺中，所采用的冷冻方式和冷冻深度有所不同，浅冷工艺所采用的冷冻方式主要有两种类型，按操作方法分为氨吸收制冷和氨压缩制冷。河口采油厂油气集输大队渤三站天然气处理装置采用的是压缩制冷技术，制冷剂为氨。氨压缩机是用于轻烃回收装置的外冷系统，用来补充轻烃回收装置所需的制冷量，对于提高轻烃的收率及整个装置的稳定运行起着积极的作用。

近年在氨制冷系统的改造中，由于螺杆式制冷压缩机具有能耗低、易损件少、效率高、单级压比大、能量无级调节等优点，投用了2台W-JLG16IIIA型螺杆制冷压缩机取代了原来的3台活塞压缩机。在初期，由于压缩机具有自动调节的优势，给生产带来了极大的能动性，但由于经常出现油压差大、内压比不稳定，需要频繁进行调控，一度自动控制失灵，只能手动调节，制冷量达不到满负荷，影响了压缩机的正常运转。2011-2012年，连续频繁出现的能量百分比调节失灵、油温度偏高、油压差偏大等故障导致停机，影响了压缩机的正常使用，经过多次检查，确认为能量油活塞密封间隙过大、冷却水系统冷却效果差及油系统有杂质造成了能量调节机构的紊乱。

1能量调节机构原理

螺杆压缩机的能量调节机构是通过油缸内油的流动推动油活塞来调节能量滑阀和内容积比滑阀位置，油压系统及能量控制系统结构示意图如图1所示。滑阀由一组电磁阀通过油的流动来控制，调节分为增载、减载2种状态。增载状态时，高压油通过电磁阀控制进入油缸右部，油活塞推动滑阀向左移动，排气口逐渐增大，此时工作腔有效长度为转子全长；相反，在减载状态，油活塞推动滑阀向右移动，工作腔的气体从滑阀与内容积比滑阀之间的空腔回流到吸入端，工作腔有效长度减小，当滑阀到达右止点时，工作腔有效长度最小，为压缩机全负荷的15%，因此，压缩机的制冷量可在15%-100%之间无级调节。

2制冷压缩机故障分析

从2011-2012年压缩机的运转情况看来，压缩机的故障主要来自自控系统和制冷系统两方面，为了使螺杆压缩机能量调节系统能够在调节范围内灵活、准确地工作，对螺杆制冷压缩机能量调节系统的故障进行了分析，经常出现的故障分类如下：

（1）压缩机的能量调节机构操作不灵活，控制面板显示和实际滑阀位置偏差较大，造成自动控制系统紊乱，工况不稳定，影响压缩机的平稳生产。

（2）由于滑阀反向移动，能量百分比与内压比在调节时出现误差，能量调节滑阀位置量不到位，最大有时只能达到5O％，造成了制冷量不足。

（3）由于工艺操作常常需要进行能量调节，频繁的往复运动之后油活塞环会产生严重的磨损，另外在维修过程中，由于站内维修工缺少对螺杆压缩机的维修经验，活塞环装配尺寸不合适，导致了油的部分泄漏，建立不起压力，滑阀不能正常移动，使得能量调节系统工作不正常。

（4）在螺杆压缩机投产初期，由于活塞机和螺杆机的并联使用，活塞压缩机排气温度在夏季达到120℃，油容易结焦，造成了油系统油质较脏，而螺杆压缩机对油的清洁度要求较高，油压差增大,导致无法正常开机。

（5）冷却水系统冷却效果差，使油温度偏高，控制面板经常故障报警，无法正常开机。

（6）直线电位器与传动机构脱离，致使压缩机能量调节及内容积比调节机构不动作，能量调节紊乱。

3压缩机改进措施的实施

3.1对油冷却水系统进行工艺改造

从压缩机排出的高温、高压油气混合物中分离出来的油温度较高，不能直接喷入压缩机中，需经油冷却器冷却到压缩机所需的粘度和温度后才可以重复使用，目前螺杆压缩机采用的冷却方式是水冷却。水冷油冷却器是卧式壳管式热交换器，油在管外，水在管内，管束固定在两端管板上，油冷却器筒体内有折流板，可以改善油和冷却水的热交换。压缩机油温度控制在40-50℃。

氨制冷系统的冷却水是一个单独的水循环系统，主要冷换设备是蒸发式冷凝器，冷却效果的好坏，直接影响了压缩机的正常运转，由于夏季环境温度偏高，设备因油温过高系统压力、温度超高而停工，只有通过增大溢流水量降低水温，造成了水资源的浪费。2010年期间，为了改进冷凝器的冷却效果，采取投用缓蚀阻垢剂的方法，改善循环水水质，节约了水资源，在2011年的常规检修中，为了进一步提高氨制冷系统的换热效果，更换了新的蒸发式冷凝器，投用后，油温度可以控制在45℃，制冷压缩机在夏季的运行保持了平稳。

3.2清洗油系统

（1）油系统作用。喷入压缩机转子工作容积中起、冷却、密封、降噪、减震的作用；提供轴承及轴封的；提供能量及内容积比调节机构所需的压力油；向平衡活塞供油。

（2）清洗油系统。根据压缩机存在的问题,对机体进行了拆卸、检查，发现油系统杂质较多，油活塞环、平衡活塞磨损严重，对机体内部进行了清洗，更换了相应配件。主要是检查油系统、更换新的能量油活塞体、平衡活塞、内压比油活塞体，同时对过滤器定期清理，确保油的清洁度。

3.3更换配件

在拆卸机体时，发现阴、阳转子表面附着物较多，在转动时发卡，造成了转子的线形不光顺，在相互啮合过程中出现摩擦和不连续压缩，使排气不稳定，经过砂纸打磨，清洗、安装后，移动灵活，使压缩机压缩、排气过程稳定。

更换了直线电位器：内容积比的测定机构主要由位移传递杆和直线电位器组成，滑阀的位置由位移传递杆传感到电位器，电位器上测出的电阻值经过处理后转换为内容积比的数值在控制面板上显示，在检查时发现，直线电位器与传动机构之间连线脱离，致使内容积比显示紊乱。

4效益评价

4.1节约了成本

2012年9月份以后，经过氨冷系统水路改造及油系统的部分配件更换，螺杆式氨制冷压缩机重新投入使用，从2012年1-10月的耗电量、氨消耗量与2011同期比较，每年可节约资金约1.14万元。

4.2提高了制冷量

目前使用的螺杆式制冷压缩机是带经济器补气口式的机型，经济器实质上是一个液体过冷器，由于螺杆式制冷压缩机吸气和排气均是同一方向（活塞式压缩机吸排气为逆向），在压缩机吸气完毕后的某一位置，增开一个补充吸气口，吸入来自经济器的制冷剂蒸汽，从而完成经济器循环，使制冷剂液体得到过冷（图1）。

图1带经济器冷却系统流程图

1、蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、供液5、辅助电磁阀6、辅助节流阀

7、经济器冷却器8、截止阀9、主电磁阀10、主节流阀11、旁通

带经济器补气口螺杆式制冷压缩机的运行效果，相当于一个双级压缩制冷循环，与双级压缩制冷循环相比，制冷系统大大简化。经济器制冷循环可以大幅度提高制冷量及制冷系数，蒸发温度越低，效果越明显。在+35℃/-35℃低温工况下，氨经济器可分别提高制冷量及制冷系数25%和15%。

4.3减轻了劳动强度

目前在用的制冷压缩机机组为微机控制，控制器采用德国西门子公司生产的可编程控制器，实现对螺杆式压缩机全工作过程的自动控制，系统运行状况监视、故障检测及自动处理。手动和自动系统各自独立。在手动状态时，自动控制不起作用，但可显示机组运行参数，并实施报警保护。在自动状态时，按下油泵启动按钮后，机组处于全自动控制，两种状态也可实现无扰动相互切换，减轻了工作操作的劳动强度。

4.4改善了工作环境

2011-2012年螺杆制冷压缩机频繁出现故障，经常需要开2台活塞压缩机维持浅冷系统的正常生产，虽然可以满足制冷需求，但是活塞压缩机漏点多，噪音大，恢复了2台螺杆压缩机的正常运行后，由于压缩机本身的特点，大大改善了工作环境，同时提高了制冷量。

5结语

通过对螺杆制冷压缩机能量调节系统故障分析并进行查修后，从投产后的效果可知，螺杆式氨制冷压缩机在我站的应用基本解决了氨制冷系统存在的问题，在当前降低成本提高经济效益的形势下，能够真正达到节能降耗的目的，最大限度的发挥生产潜能，提高全站整体经济效益。

作者简介：张小颜（1974.10－），女，河口采油厂油气集输大队从事集输技术管理工作。