螺杆式深冷机组操作培训

复叠式深冷机组操作维护培训北京天利深冷设备股份有限公司2008.6一、制冷系统的基本流程和基本原理：螺杆压缩式制冷机组由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、截流装置以及蒸发器组成；工作时压缩机将氟利昂压缩成高温高压的气体，然后排到冷凝器；由于外界冷源吸收热量，氟利昂在冷凝器中被冷凝成为高压液体；然后液态氟利昂通过节流阀的节流转变成为低温低压的液体，然后供到蒸发器中；在外界冷媒热源加热的情况下低温低压的液体被蒸发成低温低压的气体，然后被压缩机吸回，这样就完成了一个制冷循环。

其基本流程如下图。

深冷机组为什么采用复叠式制冷循环：我们要获得温度较低的冷媒，就必须选用蒸发温度更低的制冷剂，比如R23在一个标准大气压下的蒸发温度是-82.3℃。

但是这样的制冷剂往往冷凝压力很高，R23在25℃时冷凝压力为46.3bar。

如果用单机制冷循环要求设备耐压等级很高，操作起来也比较危险，并且压缩机的压缩比太大，运行起来非常不经济；为了降低R23的冷凝压力和压缩机的压缩比，我们就必须降低他的冷凝温度，为此就有了复叠式制冷循环；由此可见高温机是为了给低温机提供较低的冷凝温度。

本设备采用复叠式制冷循环，高温级采用日本前川（MYCOM）公司的F200VS型单级螺杆开启式压缩机，制冷剂为R22；低温级采用日本前川（MYCOM）公司的F160VL型单级螺杆开启式压缩机，制冷剂为R23。

高温级（R22）制冷剂在压缩机内被变为高温高压的制冷剂蒸气，然后进入水冷冷凝器放出热量变为高压常温的液态制冷剂，然后经过电子膨胀阀进入冷凝蒸发器，吸收来自低温级制冷剂放出的热量气化后从新进入压缩机进行新一轮制冷循环；低温级（R23）制冷剂也是在压缩机内被变为高温高压的制冷剂蒸气，然后进入冷凝蒸发器放出热量变为高压低温的液态制冷剂，然后通过手动膨胀阀进入低温蒸发器，在冷却来自载冷剂系统的载冷剂的同时自身吸收热量气化后从新被压缩机吸入，进行新一轮制冷循环二、复叠式制冷系统各部件结构及工作原理：1.压缩机：是制冷系统的关键部件，被称为制冷系统的心脏。

螺杆式制冷压缩机是利用两根互相啮合的螺杆高速旋转来对制冷剂进行压缩的。

其工作过程分为三个阶段，即吸气阶段、压缩阶段、排气阶段；压缩后的制冷剂变为高温高压的气体和冷冻机油一起排到油分离器中。

螺杆式制冷压缩机主要由两根螺杆、机壳、和滑阀卸载装置组成。

压缩机的加减载是依靠滑阀的移动改变螺杆的工作长度来实现的；滑阀移动的动力来自于油压，移动的方向依靠电磁阀组来实现。

2.冷凝器：高温级采用卧式壳管式冷凝器，壳程介质为氟利昂，管程介质为冷却水。

其作用是将压缩机排出的高温高压气体冷却成液态制冷剂，并起到储存制冷剂的作用。

冷凝器上配有安全阀，校订压力1.81Mpa．3.蒸发冷凝器：既作为高温级蒸发器又作为低温级冷凝器，机构为钎焊板式。

高温级制冷剂在其中蒸发为气体，并吸收低温级制冷剂热量，同时低温级制冷剂被冷凝为液态。

低温级蒸发器与其结构一样。

这种换热器换热效率高，系统制冷剂充注量少，但是价格比较高，不易清洗，使用时应注意堵塞。

4.截流装置：采用电子膨胀阀，其作用都是为了对冷凝器出来的液态制冷剂进行截流将压，使得高温高压的制冷剂变为低温低压。

5.油分离器：由压缩机排气排出的高温高压制冷剂蒸汽中带有大量的润滑油，如果润滑油进入到系统中会严重影响制冷量，因此必须在油分离器中将油分离出去。

高温高压制冷剂蒸汽在油分离器中经过多次过滤分离，最后将纯净的制冷剂蒸汽送到冷凝器中冷凝得到常温高压的液态制冷剂。

该机组的油分离器是立式高效油分离器，它是利用离心的原理使得高压的氟油混合物在油分中分离，分离后的油滴落到下部，氟利昂由上出口排走。

油分的下部配有油加热器，在停机的情况下工作，可以有效地防止氟利昂的溶解，并保证下次开机时的油温。

被分离出来的润滑油经油冷却器冷却后通过油泵再次被送到压缩机需要润滑和密封的部位循环使用。

在正常运行时，除充油阀和维修阀是必须关闭的，所有阀门必须是全部开启的。

油分离器是高压容器，同时由于其温度比较高，操作人员请勿靠近，否则有灼伤皮肤的危险。

6.油泵：结构与压缩机类似，由两根螺杆组成，作用是把油由油分打到压缩机，保证压缩机的须油量和必要的加减载。

供油过程中经过油滤，防止进入油泵或压缩机。

油泵问题最多的是轴封漏油。

漏油以3cc/h左右为限，如泄漏量太大时需要检修。

7.油冷却器：油冷却器结构与高温级冷凝器类似，为卧式壳管式，壳程为油的通道，管程为冷却水的通道；油冷却器与油温三通共同完成对油温的调节。

当油温高时，油经过油冷却器冷却后被供給压缩机；当油温低时，油就直接供給压缩机。

油温低油就会很粘稠，压缩机电机负荷就会增加，油温过高油的黏度就会变小，又满足不了压缩机的润滑要求，为此必须让冷冻机油在要求的温度范围内工作。

一般在45~65℃时为宜。

8*屏蔽泵：屏蔽泵与一般离心泵的区别在于它的电机和叶轮全部被泵壳密封在一体，叶轮直接安装在电机轴上，没有转动密封面，故能够不泄漏的输送液体介质。

屏蔽泵的定子和转子都包在金属的屏蔽套中，可以阻止介质对他的腐蚀。

屏蔽泵不需要润滑油的冷却和润滑，他靠自己输送的介质来润滑轴承和对电机的冷却。

它采用的是非金属的石墨或者硬质合金轴套，即滑动轴承。

当泵工作时高压侧的一部分液体被引入前轴承座，然后通过定子和转子屏蔽套间隙进入后轴承座，最后由后轴端进入周内的流道返回到叶轮低压侧，这样就完成了一个循环。

在高速旋转时，载冷剂充满轴与轴承之间的间隙，使轴处于悬空状态，如果泵内产生气蚀叶轮带动泵轴就会剧烈震动，严重时会将轴套击碎。

如果没有及时发现停止会损坏进一步损坏屏蔽套等其他部件。

采用屏蔽泵较低温离心泵优缺点：屏蔽泵可以做到绝对不泄漏，不需要维护保养；缺点是电机热量全部释放到载冷剂中，抵消了机组部分制冷量。

损坏原因：断液或流量不足造成泵气蚀。

三、制冷剂：制冷剂是制冷循环中的工作介质，在制冷系统中压缩机好比是人的心脏，制冷剂就好比是人的血液。

制冷剂在制冷系统中循环工作，通过物态的变化来完成热量的转移和转化。

本身设备高温级采用的是R22，低温级采用的是R23。

常用的氟利昂制冷剂没有毒性，但是在空气中浓度高的情况下会引起人的窒息（容积浓度10%左右），因此发现氟利昂大量的泄漏时或者大量的排放时应该保持室内良好的通风。

氟利昂对大气有破坏作用，为了保护环境我们要减少他的泄漏和排放。

氟利昂虽然不具有毒性，但是在遇见明火的情况下会产生一种有毒的光气。

此外，R22和R23在储存和包装上有一定的区别，因为R23常温下压力比R22高很多，在给制冷系统加氟时应该注意区别。

四、载冷剂：载冷剂又叫冷媒，是用来远程传递冷量的介质。

因为一些地方用冷时制冷剂不和被降温介质直接换热，比如深冷机组在制药行业的应用。

常用的载冷剂有水、空气、乙二醇、丙三醇、R11、R30等。

由于R30在制药企业本身是一种原料，在应用到深冷机组作为冷媒时比较方便，所以逐步被推广采用。

R30 为无色透明液体，不容于水，密度1.33kg/L，易挥发，凝固点-9７℃，沸点３9℃。

对人的伤害体现在具有一定的麻醉性，泄露时应该注意通风。

在深冷系统中作为载冷剂要求水分小于0.05%。

由于R30具有吸水性，故作为冷媒必须闭路循环，并且在系统中要设置防水和除水装置。

比如：在冷媒循环管道中安装干燥过滤器，在冷媒储灌上装设氮气保护，以防止空气的渗入。

硅胶作为一种干燥剂价格便宜，吸水量大（吸水率大于31%），并可以反复使用，所以比较适合在深冷系统中应用较多。

如果采用了硅胶作为干燥剂就必须采用有效的措施来防止他的泄漏。

即使有了上面的措施，仍然不能保证冷媒良好的品质，所以必须在冷媒循环系统上设置低温级蒸发器升温的旁路系统。

有了这样的系统当蒸发器发生冰堵时我们就可以升温化冰处理了。

R30中的水分对深冷机组的运行影响主要有两个方面，一方面是水分结成较大块冰在蒸发器中形成冰堵；这样的情况是在含水量比较高的时候，比如有水漏到系统中；另外一种情况是含水量不很高（0.1%以下），水在系统中形成絮状的冰晶然后聚集到蒸发器壁面而影响换热，使得机组不能正常运行，这种情况冷媒的流量不会有很大的变化。

此外，细小的颗粒悬浮在冷媒中会加剧冰的形成。

目前使用的两种低温级蒸发器加热方案：1.利用屏蔽泵自身发热量加热管道中有限的冷媒，然后冷媒把热量传递给低温级蒸发器。

该方法操作比较简单，需要配置好专用的管道，单是由于冷媒在较高温度时容易气化，运行一段时间泵容易产生气蚀。

其流程图如右图所示。

当需要进行该操作时停止循环泵的运行，关闭冷媒在蒸发器的出口阀，打开短循环阀即可。

循环一段时间温度上升到10℃以上，打开冷媒在蒸发器的出口阀，关闭短循环阀，开循环泵机组可以正常运行。

这时高温的冷媒被冲到储罐中，其中的水形成冰漂浮在液面上，将冰捞出或者冰会聚集在过滤器滤网上打开过滤器将冰处理。

需要注意的是当冷媒温度上升到0℃以上时屏蔽泵容易气蚀，应该注意观察，一旦发生泵的声音沉闷、泵出口压力表摆动时应该及时停泵，放气后可以继续循环。

另外打断路循环时罐底阀应该处于打开状态，因为冷媒温度升高体积会膨胀，这样可以有膨胀的空间。

2.利用外界热源来升温：利用热的氮气对低温级蒸发器加热，该循环需要配置一台氮气加热器，并且需要把蒸发器内部的冷媒吹出，这样可以减小升温时间。

氮气由蒸发器上集管进由下集管出。

其流程图如左图。

当需要对低温级蒸发器升温时关闭冷媒在蒸发器的进出口阀门，在氮气排污管上接一个排放冷媒的容器，或者用管道将其引到冷媒储罐。

打开氮气阀门，使得蒸发器内的冷媒被吹走，然后打开蒸汽阀开始给氮气加热。

当氮气排污温度大于15℃时停止加热。

再继续吹约5分钟停止氮气，打开冷媒在蒸发器的进出口阀门，机组可以运行。

如果吹除后效果不明显可以延长时间再吹。

五、冷冻机油（一）冷冻机油的作用：1.润滑作用：冷冻机油被压到运转部位以及轴承摩擦面时在其表面形成油膜，可以降低机械磨损和延长压缩机的使用寿命。

2.冷却作用：由于冷冻机油在机壳内和氟利昂混合经过压缩后一起被排到油分离器，他可以吸收氟利昂被压缩产生的热量和机器轴承摩擦产生的热量，保证轴承在允许的温度范围内工作。

3.密封作用：螺杆式制冷压缩机转子与机壳之间有一定的间隙，油在其中以膜的形式补充了这样的间隙，起到了密封的作用，减少了气体的内部泄露，提高了压缩机的效率。

4.动力作用：螺杆式制冷压缩机在执行架舰载时是靠油压推动活塞沿轴向移动来实现的，活塞的移动可以改变螺杆的工作长度，从而达到调节制冷量的目的。

5.消声作用：润滑油能有效的阻挡声音的传递，降低机械噪声和启动噪声。

6.防锈清洗作用：润滑油流经各摩擦面时可以带走各种机械杂质。

（二）润滑油对深冷机组运行的影响：在运行中，即使采用了高效油分也避免不了少量的润滑油金融系统。