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防霜磁翻板液位计在卧式壳管式蒸发器液位测量中的应用

发布时间:2020-07-06   点击次数:

摘要: 卧式壳管式蒸发器的液位是制冷系统操作管理者正常操作、故障分析与判断的主要依据。根据卧式壳管式蒸发器的工作原理,针对工程设计、现场施工的失误,分析液位不稳的原因,指出卧式壳管式蒸发器液位计应选用的类型及改造的步骤方法,确保了制冷系统的正常运行。
1 背景介绍
广西某化工实业有限公司购进了四台靖江容器制造有限公司生产的换热面积为 26. 3 m3 的卧式壳管式蒸发器,厂家提供的结构示意图见图 1,主要用于冷却乙烯酮气体,要求四台卧式壳管式蒸发器出口的乙烯酮气体温度依次为 - 5℃、- 10℃、- 15℃、 - 20℃,以分离出乙烯酮气体中的水和醋酸,并防止结冰。

广西化工实业有限公司委托广州一家制冷工程有限公司设计并施工安装该工程,广州制冷工程公司在生产设备商提供的设备基础上,结合设备厂家提供的设备资料图纸,在液位控制口 4、8 上直接安装了防霜磁翻板液位计
制冷系统调试运行时,发现防霜磁翻板液位计的底部开始有氨气泡形成,徐徐上升到液面消失,并且液面上下浮动,幅度较大,不能稳定在某一位置内。随着系统的运行,液位计的下部开始结露、结霜,结霜高度逐渐增加,并由霜转化为冰,无法观察到液位,见图 2。同时,螺杆式制冷压缩机出现了“潮车”现象。由于操作者无法判断液位的准确位置,为防止事故发生,被迫停机,严重影响了物料的生产。

2 原因分析
卧式壳管式蒸发器的液位控制口上直接安装防霜磁翻板液位计防霜磁翻板液位计内部充注了与蒸发器液位相等的液面。制冷系统运行后,由于制冷压缩机的吸气作用,蒸发器内部的压力逐渐降低,当压力降低至制冷剂对应的气化温度时,由于壳管内制冷剂液体吸收传热管内物料的热量,液面以下的制冷剂吸热气化形成的气泡,慢慢上升到液面消失。随着物料负荷的增加,制冷剂沸腾加剧,液位大幅度上下浮动。由于蒸发器与液位计上下连通,防霜磁翻板液位计也会出现气泡上升、液位不稳的现象。液位计内部的制冷剂气化时,吸收外界环境热量,空气中水蒸气遇冷出现结露、结霜、结冰的现象。当蒸发器内部的液位过高或剧烈沸腾时,制冷剂气体携带制冷剂液滴进入螺杆式制冷压缩机,出现“潮车”现象。
3 解决方案
通过原因分析,防霜磁翻板液位计内液位不稳、外部结霜的原因,是由于防霜磁翻板液位计内部的液体沸点太低造成的。如把防霜磁翻板液位计更换为油包式液位计,液位计内部的制冷剂变换为润滑油,液位计液面不稳、外部结霜的现象,就不会出现。更换油包式液位计按以下步骤进行。
1. 现场加工制作油包。油包式液位计包括油包和防霜磁翻板液位计两部分,通 过 管 道、阀 门 连 接 而成。油包是油包式液位计的关键部件,容积过小或与防霜磁翻板液位计连接不符合要求,有可能造成液位上升、下降缓慢,液位反应不灵敏,或者油包结霜。图 3 为油包加工制作尺寸图,现场加工按图纸要求制作。

2. 收集蒸发器中的制冷剂,并充氮气排除残余氨气。关闭卧式壳管式蒸发器的供液阀,启动制冷压缩机,反复、多次对蒸发器抽真空,当关闭卧式壳管式蒸发器出气阀后,蒸发器内部压力在1h 内不发生变化,停止抽气。打开蒸发器上部液位计控制口法兰,然后再打开蒸发器的排污口法兰,从液位计控制口充入氮气,直至排污口气体无异味。
3. 安装油包式液位计。根据现场的卧式壳管式蒸发器的实际情况,绘制了油包式液位计安装示意图( 图 4) ,在排污口通向大气、安全员现场监督的情况下,实施焊接、安装。

4. 氮气保压和氨气试漏。连接好卧式壳管式蒸发器上部液位计控制口法兰后,通过蒸发器排污口向蒸发器充入 1. 2 MPa 的氮气,保压 24 h,无泄漏原因引起压力变化,排除氮气。稍微开启蒸发器出气阀,利用系统压力向蒸发器充入 0. 2 MPa 的氨气,用酚酞试纸检查无泄漏。
5. 向油包加入润滑油。结合图 4 说明: 关闭阀A、D,打开阀 B、C,通过液位计玻璃管上部的丝堵加油口,向油包内加入制冷压缩机使用的润滑油,当从阀 C 处的玻璃管内看到油位时,停止加油,拧紧加油丝堵,关闭阀 B,打开阀 A、D。
6. 调整卧式壳管式蒸发器至工作状态。检查卧式壳管式蒸发器的排污阀、供液阀、油包排污阀、放气阀 B 处于关闭状态,蒸发器的出气阀、安全截止阀、放油阀、液位计接口阀门和油包液位计的阀A、C、D 处于开启状态。 4 实施效果卧式壳管式蒸发器液位计改装后,在输入物料( 乙烯酮气体) 的情况下,向蒸发器供液并降温,油包式液位计内部油面清晰、稳定,没有出现液位计结霜的情况,操作人员根据液位情况,适时调节蒸发器供液阀的开启度,制冷压缩机无“潮车”现象出现,保证了系统的安全运行、物料的正常降温。

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