史斌豪，陈 雁

(兰州石化公司化肥厂空分车间，甘肃 兰州 730060)

某厂空分装置一台螺杆式氟利昂冷冻机组在开车后存在排气压力异常升高、排气温度增大的情况，怀疑系统内存在有不凝性气体(以下简称不凝气)。系统存在不凝气对氟利昂式冷冻机组的运行有诸多不利的影响，会使排气压力升高，增加无用功、降低机组负荷、增大能耗等。

1 冷冻机组简单原理及流程

低压氟利昂气体经螺杆式压缩机提压后，在冷凝器内与循环冷却水换热，被冷却为高压液态氟利昂。经节流膨胀后成为低压液态氟利昂具备冷量与循环冷却水在蒸发器内换热，将冷却水降至4.5～15.0℃，成为冷冻水送往空冷塔。自身吸收循环水的热量，重新蒸发为低压气态氟利昂，经压缩机再次提压，完成制冷循环(见图1)。

图1 冷冻机简易流程

2 什么是不凝气，系统中存在不凝气的典型现象有哪些

2.1 什么是不凝气

不凝气一般是指混在制冷系统里的不凝性气体，如：氢气、空气、氮气、稀有气体、润滑油蒸气等。这些气体随制冷剂在系统中循环，在制冷系统当前工况的压力温度下达不到其沸点，所以，不凝气既不随制冷剂一起冷凝或蒸发,也不产生制冷效应。以空气为例，冷冻机正常运行时，系统压力一般在0.4～1.2 MPa ,而空气在此压力下的沸点为-177.502℃～-164.97℃，而系统内的最低温度不过0℃左右，空气无法冷凝或蒸发，自然不产生制冷效应。

2.2 存在不凝气的典型现象有哪些

给出冷冻机运行数据对比如表1。

表1 冷冻机运行参数

简要分析：

对比三组工况可以明显看到，在工况1中，冷凝气压力、排气温度、油温均接近或超过了工艺指标上限。工况1冷凝器压力下的氟利昂饱和温度为40.0 ℃，而排气温度达到96.5 ℃。两者的差值就是排气过热度，达到56.5 ℃，排气过热度高是典型的系统中存在不凝性气体的工况，其他现象表现为冷凝器内压力升高，压缩机排气温度升高，油温升高。

工况2、3是分两次采取高点排气操作后的参数，可以看到各项参数明显回到了正常范围内，操作有效。

3 不凝气的危害

3.1 工艺方面的危害

不凝气的存在对系统有很大的危害，工艺方面主要表现在使冷凝器压力升高，排气过热度升高，过热度越高说明不凝气越多，相应蒸发器的工况越差 。也就是说系统压力高、负荷高、但是效率低。

下面以工况1、3参数做一核算，计算两种工况下冰机的制冷量，引入公式1：

(1)

式中：E2——冷冻机制冷量，kW；

CPW——水的定压比热容，kJ/kg.℃；

TE1——循环水进蒸发器温度，℃；

TE2——循环水出蒸发器温度，℃。

∴ 将已知条件带入(1)式得，

=0.73684,即：73.68%

也就是说，在满负荷及相同的循环水量的前提下，含有不凝气的工况1制冷量只有工况3制冷量的73.68%，虽然工况3尚未达到最佳工况，但工况1制冷效率明显降低。如果要达到工况3的制冷量，必然要增加电耗。

3.2 设备方面的危害

通过表1可以看到，工况1的油温达到88.8 ℃，超过工艺指标上限。排气温度过高使润滑油温度升高，润滑油粘度降低，可能导致润滑油碳化，破坏润滑效果，严重时烧毁电机。此外，如果是机组抽真空不够造成的不凝气积聚，系统内存在不凝气的同时往往还伴随着水分，水分对于设备的危害更大。

润滑油与氟利昂的混合物能够溶解铜，铜离子随着氟利昂回到压缩机并与转子接触，会析出并沉积在转子表面上，这就是“镀铜现象”。这种现象会随着系统中水分含量的提高和温度的升高而加剧，当系统内存在含有水分的不凝气时，加剧了“镀铜现象”的发生，对螺杆压缩机有可能造成转子抱死，使设备损坏。

4 不凝气存在的原因及如何去除

一般不凝气的存在主要有以下原因，启动前没有充分抽真空；充加氟利昂或润滑油时操作不规范，没有排出管线内残余不凝气；设备存在漏点；如果停车时采取回收机回收氟利昂，氟利昂储罐必须先充分抽真空，防止罐内有不凝气，复工时带入冷冻机系统。

若运行时发现系统存在不凝气，由于不凝气分子量一般比氟利昂低(如：空气、氮气、氢气)，且不液化，积聚在系统上部，可以采取高点排气的方法，适当排放。若工况恶化无法运行，则需要停车，抽真空后重新充加氟利昂。

5 结论

通过分析不凝气对螺杆式氟利昂冷冻机组的影响，明确不凝气对冷冻机组的危害，探讨不凝气存在的原因及去除的方法。得出结论，不凝气的存在不仅降低冷冻机组的效率，还严重威胁机组运行安全，在日常操作中应予以重视。