氨制冷设备操作管理及安全防范探讨

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发表于 2009-10-2 00:08:38 |只看该作者 |倒序浏览

氨制冷设备操作管理及安全防范探讨

洪尧坤

（漳浦县制冷学会）

摘要：在企业生产经营中，安全生产是企业发展的根本，科学正确的设备操作与安全防范才是安全生产的有效保障。尤其对于氨制冷设备企业，更是如此。本文从设备操作及安全防范两方面探讨确保氨制冷设备正常运行的心得。
关键词：氨制冷设备操作安全防范
随着国民经济的高速发展，制冷业已成为现代人民生活和经济社会不可缺少的行业。目前，我国大中型的冷冻加工及冷库等制冷设备大多采用氨为制冷剂。因制冷系统的复杂性及氨的特殊性，氨在常温常压下是具有特殊性恶臭的无色有毒气体，在空气中达到一定的浓度时接触火源会燃烧甚至引起爆炸。在氨制冷设备的使用中，一旦发生泄漏及其他事故都会给人身及财产带来严重的危害。因此，，如何确保氨制冷设备正常运行，是一项非常重要的课题，笔者多年从事在操作管理制冷设备的第一线，还有多年来的探讨与交流，以下是这些年来的心得，敬请广大同行及专家学者指点。
1，设备操作：
氨制冷设备的正确操作，直接关系到制冷效果和安全问题，而制冷效果关系到企业的生产成本及产品品质问题；安全问题关系到人身安全及财产安全。在制冷设备操作管理当中，正确掌握和精心操作最为关键。下面我们介绍氨制冷系统较为重要的设备的作用及需注意正确操作的要领以及多年的操作管理实践心得：
1.1，压缩机
制冷压缩机是一种把原动机提供的机械能转变成工质蒸汽压力能的机械。在制冷系统中，我们常称它为“心脏”。制冷系统中制冷工质蒸汽从低压提高为高压，以及汽体的不断流动、输送都是借助压缩机的工作来完成的。制冷压缩机的种类有很多，包括有：活塞式，螺杆式，滑片式，刮片式，离心式等等。我们就以应用较为广泛的活塞式为例，其构造由机体、曲轴、连杆、活塞、汽缸等部件组成。

制冷压缩机的操作，要严格按照压缩机操作规程进行操作，压缩机运行中，要经常定时与不定时地查看压缩机的运行情况，是否符合运行指标。如遇紧急情况，先停止压缩机运行，以防止故障扩大，再进行检查维修，查明原因并排除后方能开机。压缩机是制冷设备中最常出现故障的设备。许多压缩机事故都是没有及时发现且紧急停车所造成的，压缩机事故：轻者垫片，阀片破裂，重者曲轴烧瓦，活塞汽缸冲破甚至机体破裂。压缩机严重事故就等于机组报废甚至威胁到人身生命安全。
1.2，冷凝器

蒸发压缩式制冷系统中，冷凝器作用于将压缩机排出的高温制冷剂蒸汽冷凝成为冷凝压力饱和的混合液体。

就水冷式冷凝器为例，水冷式冷凝器应有足够的冷却水量及相应的水温，分水器应全部装齐，在使用中由于水质问题，经常发现分水器导水槽被污垢填堵，使得冷却水不能沿管壁下流，直接影响其冷凝效果，所以，使用中要经常检查及清洗分水器。制冷系统中进入的空气在系统循环中大多存贮在冷凝器和贮液桶中，空气进入冷凝器后占用了有效的冷凝空间，所以要经常放空气。冷凝器一般一个月左右放油一次，一年清除1至2次冷凝管污垢。冷凝器正常时只有放油阀关闭，其它阀门应全开，正常工作压力不超过1.5MPa。
1.3，贮液器（高压桶）

高压贮液器在制冷系统中用于贮存冷凝器里冷凝后导出的制冷剂液体，它作用于调节冷凝器与蒸发器之间制冷剂液体供需关系；防止过多的液体制冷剂贮存在冷凝器里，否则会减少冷凝器传热面积，导致冷凝压力上升；在贮液器里保持一定液封，防止高压系统的制冷剂气体及混合气体等不凝性气体窜到低压系统中去。高压贮液器工作时放油阀关闭，其它阀门开启，液面保持在30%—80%之间。经常观察桶内液面情况，以判断系统供液情况。贮液器有油或空气时要及时放出。贮液器工作压力不超过1.5MPa。
1.4，低压循环桶
低压循环桶在氨泵供液系统中，作用于贮存和稳定地供给氨泵循环所需的低压氨液，对蒸发器的回汽进行汽液分离，又可兼做排液桶使用。低压循环桶使用时液面保持在液面计的30%至50%处，液体过高易造成低压机湿冲程，油面式液位计时间长了，经常会出现假液位，这时应清除及更换油杯的冷冻油，换油时应先关闭两侧的阀门后才能打开下部的放油阀。在系统停机前应先减少或关闭供液阀,以降低低循桶液面, 蒸发器冲霜时应提前关闭进液阀,冲霜时注意控制低循桶液面,不宜过高,冲霜用的进汽阀不宜常开或开得过大,应先大后小,开开关关间歇进行,否则会使库温浮动较大。
1.5，氨泵

氨泵供液制冷系统中，氨泵作用于将低压循环桶的低压低温氨液送往蒸发器。氨泵使合并连接后接至氨泵进液管。用前应先检查各阀门是否调整正确，低循桶内应有足够的氨液以供循环，每台氨泵必须独立装有电流表，氨泵工作时，电流稳定，泵身发出沉重声音。氨泵严禁空转（特别是屏蔽泵），氨泵空转会使得轴承温度升高，以致轴承快速磨损甚至烧坏。

在制冷系统操作中，也许大家多多少少都会碰见氨泵运行不正常的情况，氨泵运行不正常除了泵身故障外，大多为系统原因所造成的，我们较为常见的是氨泵不上液或上液困难。其原因主要有：低循桶无液或液柱不够；泵身积油；进液过滤网堵塞等等。

在这里，值得我们一提的是，制冷系统中（特别是高温-5℃度系统），氨泵在使用过程中曾出现这样一种情况，氨泵上液困难或运行中上液不稳定，但排除了液柱不够、积油、过滤网堵塞等原园，经过了多次的探讨和交流得出，是气蚀造成的原因。有许多操作人员对此的处理办法是把氨泵出液阀关小，虽然这样能有效地保证氨泵的运行，其实这个做法并不理想，因为关小出液阀就等于减少蒸发器的供液量，供液量的减少造成蒸发器不能发挥其匹配的蒸发效果，造成制冷效果下降。气蚀的问题使得许多操作人员较为头痛。就此类情况，第一，重视低循桶及进液管道的隔热保温效果，减少桶壁换热所产生的气蚀。其二，对系统进行相应的技术处理，在交流中，许多人针对这个问题在安装时采用了应对的方法，虽得不到论证，但确实能有效地改善此类问题，就是加大进液管口径，把进液管插入低循环桶出液口内20cm左右并斜破口向上，低循桶的两个出液口用管道
1.6，中间冷却器

氨双级压缩制冷系统中，利用中间冷却器内呈中间温度的氨液的洗涤作用，使低压级排汽冷却为饱和气体后被高压级吸入，氨液吸收的低压排气的热量也同时蒸发。

中冷器使用时，一般液面保持在液面计的1/3左右，液面过高易造成高压机湿冲程，液面过低容易使得低压级排汽得不到中冷氨液的洗涤冷却而直接进入高压机吸气，造成高压机温度过高。中冷器正常工作压力不超过0.4MPa.停止工作时不超过0.6MPa，否则应及时降压，特别是装有浮球供液阀，如压力超过0.6MPa极容易造成浮球阀芯压破，导致浮球失灵。液位超高时应进行排液。中冷器要经常放油，放油周期可根据压缩机的耗油量来判断是否该进行放油。中冷器放油前应先检查同一油管的设备放油阀是否关闭，否则极易引起严重后果。双级压缩系统的压缩机常出现中压急剧升高或高压级出现湿冲程、敲缸的现象，操作人员遇此现象应紧急停机查找原因并排除后方能开机，此现象常见原因有：供液过多、过冷盘管破列、其它设备放油时中冷器放油阀未关等等。
1.7，排液桶

排液桶一般作用于供蒸发器热氨冲霜时容纳回的氨液，贮存氨液分离器分离出来的氨液，中间冷却器液位过高时也可以排至排液桶。低循氨泵供液系统也可以利用低压循环桶兼作排液桶。

正常情况下，排液桶压力保持在0.5MPa至0.6MPa，最高工作压力不超过1.2MPa，液面不超过80%，在系统冲霜前必须先查看排液桶液面，要注意的是，排液桶的玻璃液面计经常出现假相，排液桶放油后，放油管内的液氨和油要抽回集油器，严禁先关集油器进油后再关排液桶放油阀，否则极易发生放油管及阀门产生液爆事故。
1.8，油氨分离器

油氨分离器作用于将排汽中制冷剂中的润滑油大部份分离出来，以减少进入系统而影响其制冷效果，油氨分离器工作时进出汽阀门应全部打开，洗涤式油分离器的供液阀不宜开启过大，使用时要经常放油，在判断油氨分离器是否积油可以用手摸油分离器的下部，存油较多时，其下部温度相对较低。
1.9，空气分离器

在制冷系统中，尤其是低温系统在低于大气压下运行时，不可避免地都会混入空气或不凝性气体，空气分离器用来分离并排放系统中的空气和不凝性气体。空气分离器操作中，混合气体阀应全开，降压阀则不用开启过大，微开节流阀，待混合空气冷却分离后开始放空气，等混合空气底部有部份氨时开启回流阀把氨抽回，视情况而定，有时也可以微开回流阀来冷却混合气体，这时可以关闭节流阀，停止工作时应提前关闭节流阀，停止工作后应将该设备的余氨抽出，不要立即关闭降压阀。
1.10，集油器

集油器用于收集高低压容器所分离出来的润滑油，并将润滑油在低压状态下安全地放出系统。集油器放油前应先检查并关闭不放油设备的放油阀，再开启需放油设备的放油阀。微开进油阀进行放油，当压力升高后再降压，再开进油阀，如此反复操作，当油管发凉或结薄霜时，可视为放油结束，设备停止放油时应先关闭设备的放油阀，集油器内存油量不超过70%。放油时应关闭降压阀。
1.11，蒸发器

制冷系统中，蒸发器利用制冷剂在较低温度下蒸发，吸收被冷却介质的热量，达成制冷效果。

蒸发器在系统正常使用中，常出现降温效果变差，其主要原因大多出现在蒸发器积油和霜层太厚。造成蒸发器内残留油污因素有：制冷系统管路长；落差大；弯头多；润滑油粘度大；油分离器效率低等等。蒸发器其制冷剂与被冷却介质之间的传热是通过管壁进行的,如果管壁内侧被润滑油污染,形成较厚的油膜,油膜对蒸发器的传热影响极大.据有关资料介绍：
铁的导热系数：40×1.163W／m·℃
矿物油的导热系数：0.12×1.163W／m·℃
霜层的导热系数：0.5×1.163W／m·℃

以上我们可以看出，油，霜层的导热系数远远小于铁的导热系数，蒸发器中油膜和霜层直接影响到降温效果，所以，蒸发器在使用中要经常排油和除霜，以达到最佳的制冷效果。
1.12，冷却塔及水泵
冷却塔在使用中要经常检查，塔四周不能用有遮挡物，布水器应平稳，缓慢转动，出水要均匀，经常检查并清理布水器上的小孔，不能堵塞，填料应辅匀。

水泵是最容易引起故障的设备，在使用中要经常保养，注重润滑油和轴承。水泵运行中常发现橡胶圈和叶轮磨损，橡胶圈磨损在使用中是最常见的，其主要原因是水泵在安装维修时电机与水泵的轴中心线没有校准。叶轮的磨损会导致输水量减少，输水量减少会直接影响到冷凝效果，在系统运行中，操作人员要经常检查水泵的运行情况。在事故案例中有很多事故都是因为水泵断水而引起的。我们来看一起由水泵断水引起的事故案例：

某制冰厂，制冷系统在长时间的运行，由于水泵故障断水，造成冷凝器的温度和压力上升，最后导致安全阀起跳，氨气对空排放，周围的植物受到严重影响，幸好没有造成人员伤亡。经过事后的调查发现，水泵的电气系统出现故障，导致水泵电气系统跳闸，水泵断水，由于值班操作人员忽视，没能及时发现，压缩机的压力保护系统由于长期的震动导致接压缩机排汽口的小阀门关闭，压力保护系统没能发挥其保护作用，最后导致事故的发生。
上述的事故案例中，不难发现其中所存在的问题，假如：
1.12.1，当班操作人员如能及时发现水泵断水，及时处理就不会导致事故的发生。
1.12.2，当班操作人员如能经常对设备的检查，发现压缩机压力保护系统的问题并及时处理，水泵断水后，冷凝温度和压力的升高达到一定值时，压缩机压力保护系统动作，压缩机停止运行，事故就不会扩大。（压缩机压力保护装置一般设定为1.47MPa,高压安全阀起跳为1.81MPa或1.76MPa）
1.12.3如果在设备安装时考虑到这个问题，在水泵电气系统与压缩机电气系统形成控制线路连锁或在水泵出口安装有水压继电器与压缩机电气系统连锁，这样水泵在断水后压缩机就会由于连锁效应而自动停机，从而防止此类事故的发生。
这次事故是本可以避免，却因为种种的小问题和操作人员的疏忽而发生。
2，安全防范：

在氨制冷系统中，应当特别重视事故的防范，保证安全。许多事故的发生，都是防范意识没有到位而产生的，在其系统的操作管理，要有效地进行防范。防范措施包括有：努力提高操作人员的技术技能和防范意识；应急预案的制订；各压力容器、管道及安全附件的保养和定期检验；系统中容易产生漏点和爆点的设备及管道进行有效的预防和控制。以下我们来介绍容易产生漏点和爆点的设备。
2.1，安全阀漏点

安全阀超压起跳排放一般是用管道引导到高空进行排放，安全阀起跳后往往会造成因脏物阻碍密封造成泄漏或因其它原因泄漏，安全阀排放口大多安装在高空处，在检查中容易疏忽，时间长了极易造成安全阀失灵，所以，在安全防范中要经常检查安全阀的排放口是否有氨气漏出，还应当按照技术要求进行定期检验校正。安全阀超压起跳后一定要进行检验校正。有很多专家及权威人士建议，安全阀排放口应当对水池排放，如遇安全阀起跳，氨汽直接排放至水池中，因氨易溶于水，这样，可以有效地减少氨气在空气中迷漫所造成的不安全影响。
2.2，冷凝器漏点

水冷式冷凝器的冷却水管一般是由钢管焊接而成，在使用中，接触空气频繁，使之腐蚀较快，清洗冷却水管的污垢时内壁的摩擦加速了磨损腐蚀，造就容易产生漏点。
2.3，活塞式压缩机冷却水系统漏点

曲轴箱的水冷却器及缸盖冷却水套都会产生漏点，最常见的是曲轴箱的水冷却器穿孔破裂，其原因主要有：腐蚀穿孔；因管理不当等原因而引起的冰冻裂与温差应力破裂。比如，倒霜时氨液混入冷冻机腔内，在北方地区常出现停机后没有及时把压缩机存在的冷却水排掉，造成冷却水管冻裂。
2.4，制冷设备防潮隔层结霜滴水造成钢铁表面直接受到水份、空气、霉菌等腐蚀穿孔漏点。
2.5，融霜爆点

在融霜过程中，注意热氨进入蒸发器压力不得过大，热氨开启过快、过大容易造成蒸发器等管道及阀门内前后压差过大，管内冷冻油及氨液急速运动而产生“液锤”撞击，致使管道及阀门等爆裂而发生跑氨事故。
2.6，焊接爆点

制冷系统在有氨及油，未抽空，未与大气接通的情况下焊接管道，极易引起系统内残存的机油与氨着火燃烧爆炸。
2.7，满液爆点

制冷系统中有可能发生满液的液体管道及容器两端阀门同时关闭，由于管道及容器周围环境的温度变化造成管道及容器内的压力产生相应变化，极容易发生爆裂跑氨事故，称之为“液爆。”

可能发生事故的设备及管道在操作管理中要注意防范。我们来看一则安全阀引起的事故案例：

某食品厂在某日凌晨4点10分左右发生了安全阀起跳大量氨液泄漏事故，造成十几名员工受到不同程度中毒。据当班人员介绍，事故发生前，系统工作都为正常，从运行记录上可以查看，制冷系统在凌晨3点就停止运行，4点10分左右在停机的状态下，机房外面突然发现有异常的汽体泄漏声音，当班人员马上赶到声音来源处查看，因天黑等原因无法立刻看清泄漏来源，隐约地感到泄漏非常猛烈，当班班长立刻命令启动应急预案，分头疏散人员并进行相应的安排。班长判断可能是安全阀泄漏，经过了努力的抢救，几分钟后事故现场得到了有效的控制，这时，泄漏出来的氨汽在空气中迷漫，由于安全阀的排放口安装在机房旁距地面5米多的空中且弯头向下排放，在人员疏散中，离排放口约15米处的一幢宿舍楼的员工有十几名员工受到了不同程度的中毒。据有关人员介绍，紧急处理较为及时，否则后果将不堪设想。

事故发生后，各有关部门及专家成立事故调查组进行调查发现，引起事故发生有几个原因，即设备原因和管理不到位等原因。

设备原因：安全阀没有定期检验，属超期使用。由于阀内的弹簧断裂造成安全阀失灵，致使安全阀在所属的容器没有超压的情况下起跳，造成大量氨汽泄漏。

管理不到位的原因：在调查中发现，该公司没有设立安全管理员及进行安全管理培训，在管理程序中没有对安全附件定期检验进行监督，安全附件的使用没有进行有效的防范；宿舍楼与危险源的安全距离不够；（宿舍区与危险源的安全距离一般为25米以上）公司的员工未进行有关危险源泄漏的自我防护措施培训。

以上的案例我们可以看出，就一个看起来很小的事情造成严重的事故后果。这更有效地说明安全防范的重要性。

氨制冷设备操作管理及安全防范中，作为操作及管理人员应树立责任心，统一高度认识，加强规范操作，努力提高技术技能，管理到位，确保安全生产。安全生产确实保障人民群众的生命财产安全，体现了广大人民群众的根本利益，反应了先进生产力的发展要求和先进文化的前进方向。安全生产是全面建设小康社会，统筹经济社会全面发展的重要内容，是实施可持续发展战略的组成部分，是构建和谐海西建设的基本步伐，是企业生存发展的基本要求。以上的浅见敬请斧正。

参考文献：
1，商业部
《冷藏库氨制冷装置安全技术规程（暂行）》
1985年2月12日
2，国务院关于进一步加强安全生产工作的决定
国发【2004】2号

作者简介：洪尧坤男 1980年7月24日
初中
漳浦县制冷学会
理事长
原/福建省新润食品有限公司动力部经理,现/永济诚德食品有限公司副总经理
助理工程师
制冷设备操作管理
hyk5518@126.com 。