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防霜磁翻板液位計在臥式殼管式蒸發(fā)器液位測量中的應(yīng)用
摘要: 臥式殼管式蒸發(fā)器的液位是制冷系統(tǒng)操作管理者正常操作、故障分析與判斷的主要依據(jù)。根據(jù)臥式殼管式蒸發(fā)器的工作原理，針對工程設(shè)計、現(xiàn)場施工的失誤，分析液位不穩(wěn)的原因，指出臥式殼管式蒸發(fā)器液位計應(yīng)選用的類型及改造的步驟方法，確保了制冷系統(tǒng)的正常運行。
1 背景介紹
廣西某化工實業(yè)有限公司購進(jìn)了四臺靖江容器制造有限公司生產(chǎn)的換熱面積為 26． 3 m3 的臥式殼管式蒸發(fā)器，廠家提供的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 1，主要用于冷卻乙烯酮氣體，要求四臺臥式殼管式蒸發(fā)器出口的乙烯酮氣體溫度依次為 － 5℃、－ 10℃、－ 15℃、 － 20℃，以分離出乙烯酮氣體中的水和醋酸，并防止結(jié)冰。
廣西化工實業(yè)有限公司委托廣州一家制冷工程有限公司設(shè)計并施工安裝該工程，廣州制冷工程公司在生產(chǎn)設(shè)備商提供的設(shè)備基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備廠家提供的設(shè)備資料圖紙，在液位控制口 4、8 上直接安裝了防霜磁翻板液位計。
制冷系統(tǒng)調(diào)試運行時，發(fā)現(xiàn)防霜磁翻板液位計的底部開始有氨氣泡形成，徐徐上升到液面消失，并且液面上下浮動，幅度較大，不能穩(wěn)定在某一位置內(nèi)。隨著系統(tǒng)的運行，液位計的下部開始結(jié)露、結(jié)霜，結(jié)霜高度逐漸增加，并由霜轉(zhuǎn)化為冰，無法觀察到液位，見圖 2。同時，螺桿式制冷壓縮機(jī)出現(xiàn)了“潮車”現(xiàn)象。由于操作者無法判斷液位的準(zhǔn)確位置，為防止事故發(fā)生，被迫停機(jī)，嚴(yán)重影響了物料的生產(chǎn)。
2 原因分析
臥式殼管式蒸發(fā)器的液位控制口上直接安裝防霜磁翻板液位計，防霜磁翻板液位計內(nèi)部充注了與蒸發(fā)器液位相等的液面。制冷系統(tǒng)運行后，由于制冷壓縮機(jī)的吸氣作用，蒸發(fā)器內(nèi)部的壓力逐漸降低，當(dāng)壓力降低至制冷劑對應(yīng)的氣化溫度時，由于殼管內(nèi)制冷劑液體吸收傳熱管內(nèi)物料的熱量，液面以下的制冷劑吸熱氣化形成的氣泡，慢慢上升到液面消失。隨著物料負(fù)荷的增加，制冷劑沸騰加劇，液位大幅度上下浮動。由于蒸發(fā)器與液位計上下連通，防霜磁翻板液位計也會出現(xiàn)氣泡上升、液位不穩(wěn)的現(xiàn)象。液位計內(nèi)部的制冷劑氣化時，吸收外界環(huán)境熱量，空氣中水蒸氣遇冷出現(xiàn)結(jié)露、結(jié)霜、結(jié)冰的現(xiàn)象。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)部的液位過高或劇烈沸騰時，制冷劑氣體攜帶制冷劑液滴進(jìn)入螺桿式制冷壓縮機(jī)，出現(xiàn)“潮車”現(xiàn)象。
3 解決方案
通過原因分析，防霜磁翻板液位計內(nèi)液位不穩(wěn)、外部結(jié)霜的原因，是由于防霜磁翻板液位計內(nèi)部的液體沸點太低造成的。如把防霜磁翻板液位計更換為油包式液位計，液位計內(nèi)部的制冷劑變換為潤滑油，液位計液面不穩(wěn)、外部結(jié)霜的現(xiàn)象，就不會出現(xiàn)。更換油包式液位計按以下步驟進(jìn)行。
1． 現(xiàn)場加工制作油包。油包式液位計包括油包和防霜磁翻板液位計兩部分，通 過 管 道、閥 門 連 接 而成。油包是油包式液位計的關(guān)鍵部件，容積過小或與防霜磁翻板液位計連接不符合要求，有可能造成液位上升、下降緩慢，液位反應(yīng)不靈敏，或者油包結(jié)霜。圖 3 為油包加工制作尺寸圖，現(xiàn)場加工按圖紙要求制作。
2． 收集蒸發(fā)器中的制冷劑，并充氮氣排除殘余氨氣。關(guān)閉臥式殼管式蒸發(fā)器的供液閥，啟動制冷壓縮機(jī)，反復(fù)、多次對蒸發(fā)器抽真空，當(dāng)關(guān)閉臥式殼管式蒸發(fā)器出氣閥后，蒸發(fā)器內(nèi)部壓力在1h 內(nèi)不發(fā)生變化，停止抽氣。打開蒸發(fā)器上部液位計控制口法蘭，然后再打開蒸發(fā)器的排污口法蘭，從液位計控制口充入氮氣，直至排污口氣體無異味。
3． 安裝油包式液位計。根據(jù)現(xiàn)場的臥式殼管式蒸發(fā)器的實際情況，繪制了油包式液位計安裝示意圖( 圖 4) ，在排污口通向大氣、安全員現(xiàn)場監(jiān)督的情況下，實施焊接、安裝。
4． 氮氣保壓和氨氣試漏。連接好臥式殼管式蒸發(fā)器上部液位計控制口法蘭后，通過蒸發(fā)器排污口向蒸發(fā)器充入 1． 2 MPa 的氮氣，保壓 24 h，無泄漏原因引起壓力變化，排除氮氣。稍微開啟蒸發(fā)器出氣閥，利用系統(tǒng)壓力向蒸發(fā)器充入 0． 2 MPa 的氨氣，用酚酞試紙檢查無泄漏。
5． 向油包加入潤滑油。結(jié)合圖 4 說明: 關(guān)閉閥A、D，打開閥 B、C，通過液位計玻璃管上部的絲堵加油口，向油包內(nèi)加入制冷壓縮機(jī)使用的潤滑油，當(dāng)從閥 C 處的玻璃管內(nèi)看到油位時，停止加油，擰緊加油絲堵，關(guān)閉閥 B，打開閥 A、D。
6． 調(diào)整臥式殼管式蒸發(fā)器至工作狀態(tài)。檢查臥式殼管式蒸發(fā)器的排污閥、供液閥、油包排污閥、放氣閥 B 處于關(guān)閉狀態(tài)，蒸發(fā)器的出氣閥、安全截止閥、放油閥、液位計接口閥門和油包液位計的閥A、C、D 處于開啟狀態(tài)。 4 實施效果臥式殼管式蒸發(fā)器液位計改裝后，在輸入物料( 乙烯酮氣體) 的情況下，向蒸發(fā)器供液并降溫，油包式液位計內(nèi)部油面清晰、穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)液位計結(jié)霜的情況，操作人員根據(jù)液位情況，適時調(diào)節(jié)蒸發(fā)器供液閥的開啟度，制冷壓縮機(jī)無“潮車”現(xiàn)象出現(xiàn)，保證了系統(tǒng)的安全運行、物料的正常降溫。
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