制冷压缩机进液的危害及排除方法

【中国制冷网】一；制冷压缩机进液可能造成的危害及影响。主要表现在以下几个方面：

（1）产生异常的振动及噪音，使各紧固螺丝松脱或崩断，使电机和压缩机的轴对中情况变差。

（2）压缩腔内骤然产生超高压，再加上机体的剧烈抖动，使润滑油泵和主机机械密封损坏。

（3）骤然的超高压还会造成相关的压力变送器及显示仪表因超量程而损坏。

（4）压缩机主，从动螺杆受力的骤然增大，使螺杆及轴承严重磨损，甚至发生咬合，报废。

（5）使电机过载，造成配电柜的保护性跳闸，甚至烧坏电机。

（6）对流程造成的影响―――压缩机在运转过程中发生小量的进液现象，会使丙烷制冷系统逐渐失衡，进而使整个轻烃回收装置的运行失衡。而压缩机的损坏和检修，则会对生产造成更加严重的影响，甚至被迫停产。

二；系统积液和压缩机进液的原因及预防

丙烷蒸发器的设计和选型不当，可能造成丙烷蒸发器积液和系统带液，逐渐积累形成压缩机入口分液罐的高液位，并可能导致压缩机进液丙烷蒸发器一般选用釜式和板翅式两种。无论采用哪种丙烷蒸发器，在长期运行中，都可能由于压缩机油分离器的分离效果下降和丙烷制冷系统中重烃组份的析出，而在丙烷蒸发器底部聚集部分残液（如C4以下重烃组份和润滑油）。这些残液不易挥发，如不能及时排除，则会占据丙烷蒸发器底部的部分换热面积，而影响其换热效果（润滑油等油脂类物质粘附在换热面上，对换热效果的影响会更大）；同时，可能因此造成进入其内的液体丙烷不能完全汽化而形成丙烷蒸发器的积液和排出气中的带液现象。

对于釜式换热器，由于其使用历史较长，实践经验丰富，设计方法已趋成熟，因此这类蒸发器在使用中发生系统积液和带液问题的情况很少。

而对于板翅式换热器，由于其流道狭窄，在板翅之间为气液混流，又由于板翅式换热器没有单独的气液分离空间，从它出来的气相丙烷极易发生带液现象。另外，在换热过程中蒸发出来的气相丙烷又会挤占板翅式换热器的上部蒸发面积，影响它的整体换热效果，导致它的更多积液和排出气中的更多带液。这种带有大量液体的丙烷气在压缩机入口分液罐中进行气液分离，逐渐积累形成高液位，并可能导致压缩机进液。当天然气处理量波动较大，即所需冷量波动较大时，丙烷制冷系统的运行会不稳定，系统积液，带液现象更易发生，甚至在极短时间内由于制冷系统的失衡而停机。上述问题在渤西油气处理厂的丙烷辅冷系统中表现的尤其突出。

鉴于上述原因，在丙烷蒸发器的选型和设计时，建议对如下几方面加以考虑：

（1）尽量选用设计方法和制造技术比较成熟的釜式蒸发器。

（2）如果选用板翅式蒸发器，则设计时应考虑在板翅式蒸发器的上部预留适当的气液分离空间，或将其换热面积的设计裕量留的大一些。至于设计裕量的最佳值，还有待专业设计人员的精确核算，以及在生产实践中的经验积累。

（3）无论选用哪类丙烷蒸发器，均应在其底部设置排放阀，以便排放残液（如C4以下重烃组份和润滑油）和过多的丙烷积液。排放阀可直接接至闭式排放系统，但由于无法准确估算残液量的多少，因此在排放时可能因少排而排不净残液，也可能因多排而损失丙烷。当蒸发器内积液较多时，为了正常启车或维持系统的正常运转而被迫排放则无疑会造成丙烷的大量损失。排放阀也可以经过一个丙烷回收罐之后再接至闭式排放系统。这样，可以根据需要随时排放蒸发器内的残液和积液，流入回收罐的丙烷被其内的电加热器加热汽化，重新回到丙烷制冷系统中（一般是回到压缩机入口分液罐），从而不会造成丙烷的损失。

相比之下，增加一个丙烷回收罐虽然会增加初期投资，但从生产中节省大量丙烷的长远意义来讲，还是值得的。

设备安装的相对位置及经济器前节流阀的控制方式，可能造成压缩机停机后再次启机时存在进液的隐患，甚至造成压缩机停机状态下的进液现象发生在丙烷制冷系统的设计和安装过程中，大部分设备在地面，部分设备可能在高处。如丙烷储罐和丙烷冷凝器。这样，当压缩机正常运转时，如因各种原因引起停机，则可能会使丙烷储罐内的全部液体丙烷进入地面设备，即经济器，丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐，甚至进入压缩机机体。

在正常的生产过程中发生区域或全厂紧急关断，对于关断的原因有时很难马上作出正确的判断。如果是由于仪表风系统故障导致的，因为一，二级节流阀均为气动调节阀，此时在中控操作屏上无法对其进行操作，此二阀会保持在系统关断前的开度，如不迅速关闭一，二级节流阀的手动截止阀，丙烷储罐内的液体丙烷会很快灌入地面设备中。在渤西油气处理厂，有一次因仪表风系统故障导致装置关断，在不到1h的时间内，丙烷制冷压缩机的入口分液罐就达到了高高液位报警点。

如果系统中丙烷量较多，而地面设备和管线的容量相对又较小，则压缩机停机后，丙烷储罐内的液体丙烷在压力和位差的作用下，可能会充满经济器，丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐，并导致压缩机进液。

为避免上述积液和进液事故的发生，建议采取如下措施：

（1）设计时，只要条件允许，应尽量减少系统内各设备之间的位差，做到合理布局。

（2）对一级节流阀和二级节流阀增加停机连锁功能，取压缩机的停机信号作为连锁信号。对于两台压缩机串联使用的情况，则取"两台压缩机均停机"作为连锁信号。

（3）如果没有上述停机关阀连锁功能，则应在操作规程中明确规定并要求操作员谨记：每次当丙烷制冷系统停运后，应立即在中控操作屏上手动关死一级节流阀和二级节流阀。

（4）考虑到节流阀可能因质量问题而存在内漏，或者使用过程中因长期磨损而产生内漏。因此，每次当丙烷制冷系统停运后，建议操作员还应及时到现场关闭节流阀（包括一级和二级）的手动截止阀。

（5）如果因仪表风系统故障导致生产关断，操作员必须迅速到现场关闭一，二级节流阀的手动截止阀。

压缩机入口分液罐至压缩机入口的水平管段太长并呈渐低走势，容易导致压缩机的进液在系统运行过程中，该管段属于低压低温段。当系统停运后，随着高低压段压力的逐渐平衡，该管段中会逐渐凝结出部分液体丙烷。如果该管段很长，这部分凝析液就不容忽视，并随管线的渐低走势而流向压缩机入口。对于压缩机临时停运或短时停运，压缩机入口阀一般是不关的，这样，就会使凝析出的液体丙烷直接进入压缩机机体。即使系统停运后及时关闭压缩机入口阀，也会使凝析液聚集在压缩机入口阀处，下次起机前开阀还会造成这部分凝析液进入压缩机机体。

另外，因为该管段呈渐低走势，一旦由于某种原因造成压缩机入口分液罐满罐，则液体丙烷会迅速溢流而导致压缩机进液。

为此，在该管段的设计和安装时，建议从以下两方面加以考虑：

（1）这段管线应尽量短，以减少系统停运期间的凝析液量。

（2）这段管线应呈渐高走势，或在接近压缩机入口处设计一个高点。这样，该管段的凝析液会自动流回压缩机入口分液罐，而不会流进压缩机。

（3）如果该管段很长，又呈水平或渐低走势，则可从操作方法上采取如下补救措施：每次丙烷制冷系统停运后均要关闭压缩机入口手阀，而在下次开阀前，则要首先检查入口分液罐的液位和压缩机入口手阀前是否有积液，如有积液必须排除（检查和排除积液的方法见后）。

压缩机入口分液罐的液位报警及连锁功能失效是造成压缩机进液的原因之一如前所述，压缩机入口分液罐形成高液位或满罐是造成压缩机进液的最直接原因之一，可见入口分液罐的高液位报警功能和高高液位连锁停机功能之重要性。如果这两个功能开关同时失效，则是压缩机进液的重大隐患。

一般情况下，两个功能开关同时失效的可能性较小，但在设备调试阶段，两个开关同时失效的情况是可能发生的。在渤西油气处理厂的丙烷压缩机调试时，就曾因为高液位报警开关一直处于报警状态，使调试人员产生了麻痹思想；又未能料到高高液位连锁功能也同时失效（液位超过设定点而高高液位开关始终不动作），而造成压缩机进液。发生压缩机运转过程中的液击事故。

为避免上述情况的发生，建议采取如下措施：

（1）丙烷制冷系统运行过程中，压缩机入口分液罐的液位应作为操作员的重点巡检内容之一。

（2）系统停运后，及时切断可能的来液途径，如关闭一级节流阀，二级节流阀及其手动截止阀。

（3）只要发现高液位报警和高高液位连锁有一功能失效时，就应及时排除故障，并应定期试验高高液位连锁开关，以确保报警和连锁功能处于正常状态。

压缩机进液的又一可能原因是入口分液罐出现高液位时处理不及时在丙烷压缩机入口分液罐中，一般均设计一台电加热器，目的是当入口分液罐出现高液位时，加热蒸发部分丙烷，维持正常操作液位。其控制方式有的设计为：液位高时操作员手动开，液位低时电加热器自动关（在JZ20―2天然气分离厂即如此设计）。这样，当入口分液罐出现高液位时，如处理不及时，就有可能造成液位超高，而产生丙烷气带液进入压缩机的问题。

为避免这种情况的发生，建议将电加热器的控制方式设计为：液位开关直接控制电加热器的开关，液位高时开，液位低时关。同时为防止液位开关失效或误动作而引起电加热器的干烧，可增加一个控制信号―――当入口分液罐内出现高温时，电加热器自动关。

即：液位高时自动开，液位低时或高温时自动关。

另外，当压缩机入口分液罐出现高液位时，通过底部排放阀排放是一种迅速高效的手段，但在丙烷制冷系统中如果没有丙烷回收罐，液体丙烷直接排至闭式排放系统无疑是一种巨大的浪费。因此，建议在丙烷制冷系统中设计安装丙烷回收罐，压缩机入口分液罐（以及丙烷蒸发器）内的过多丙烷可以随时排入其内，以后可以循环利用，避免浪费。

丙烷制冷系统在小负荷下运转时容易产生系统的积液，带液和压缩机进液由于先进的螺杆式压缩机采用了滑阀进行气量调节，可实现10%～100%的调节范围，因此对丙烷单级制冷系统来说，其操作弹性很大，一般能够适应随天然气处理量的变化而引起的所需冷量的变化。

而对于丙烷两级制冷系统来说，虽然每台压缩机可实现10%～100%的气量调节，但由于串联使用的一级压缩机比二级压缩机的额定排量小很多，因此，为满足一，二级压缩机的匹配运行，即使二级压缩机在最小负荷（滑阀开度10%）工作时，一级压缩机的负荷也可能很大，这就缩小了整个丙烷制冷系统的操作弹性。当天然气深冷装置的处理气量很小时，其所需冷量很小，就可能造成通过丙烷蒸发器的液体丙烷不能完全蒸发而形成气液混流，从而造成丙烷蒸发器内的积液，丙烷蒸发器排出气的带液，以及压缩机入口分液罐的积液并逐渐形成高液位，在某些情况下可能导致压缩机的进液事故。

为维持丙烷制冷系统在小负荷下的连续运转，可以采取如下措施：（1）在丙烷蒸发器与压缩机入口分液罐之间安装一旁路换热器，当天然气深冷装置所需冷量很小时，可利用压缩机的出口高温气加热丙烷蒸发器的排出气，减少带液量，维持丙烷制冷系统的正常运转。

（2）利用启车线将压缩机出口高温气的一部分直接通入丙烷蒸发器，以减少丙烷蒸发器内的积液和排出气的带液量。

（3）在实际工作中，操作员应逐渐摸索天然气处理量与二级节流阀，压缩机负荷之间的匹配关系，总结规律，指导操作。

压缩机进液的检查

在丙烷制冷系统运行过程中，如发生压缩机进液，则压缩机入口分液罐肯定已出现高液位，压缩机运行负荷增大，伴有异常的振动及噪音，并极有可能在短时间内发生压缩机液击事故，或因电机过载而保护性停机。因此，检查的目的在于避免上述事故的发生和起机时发生压缩机液击事故。

检查的具体要求及方法如下：

（1）运行过程中，随时检查压缩机入口分液罐的液位。当出现高液位时，应及时采取措施进行处理；如已无法处理，则必须紧急停机，避免发生恶性事故。

（2）每次启动丙烷制冷系统前，应首先检查压缩机入口分液罐的液位。如存在高液位，则丙烷蒸发器也极可能出现高液位，压缩机有进液的可能，必须进行下一步的检查。

（3）每次启动丙烷制冷系统前，还应通过测温法检查压缩机入口管段，压缩机机体及油分离器，确认是否有液体丙烷进入。检查时，可以用手摸测温，也可以用测温仪测温。如手摸感到冰凉或测温仪测得的温度与环境温度相差很大时，则说明压缩机入口管段已积液，压缩机已进液，必须采取措施进行排除。另外，如发现压缩机和油分离器的外壁上凝结出水珠（冬季可能结霜），则肯定已有大量液体丙烷进入。

压缩机进液的排除

当发生压缩机进液后，一般情况下，丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐也会出现高液位，地面管线中已充满液体丙烷。根据本人几年来的实践经验，认为排除的顺序首先应是压缩机，其次是丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐，最后是压缩机入口管段。具体的排除方法有如下几种，可供参考。

（1）加热法加热法是指用蒸汽，热水或系统某些设备内的电加热器进行加热，使液体丙烷蒸发汽化，返回流程中（如返回丙烷储罐）的方法。

（2）排放法排放法是指将丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐的积液及压缩机内的进液排至丙烷回收罐，闭式排放系统或直接排至火炬的方法。

（3）低负荷手动操作法低负荷手动操作法是指在关闭一，二级节流阀的情况下，手动操作压缩机低负荷运转，同时利用启车线和压缩机入口换热器未慢慢处理掉丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐内的液体丙烷，并经压缩机和冷凝器增压冷凝后回到丙烷储罐的方法。

具体操作如下：在关闭一，二级节流阀的情况下，手动操作压缩机低负荷运转，在压缩机入口分液罐内造成低压，同时利用其内的电加热器加热升温，促使其内的液体丙烷汽化，被压缩机抽走。当压缩机入口分液罐的液位降低后，利用启车线将压缩机的一部分出口高温气直接通入丙烷蒸发器，使其内的液体丙烷蒸发汽化，减少其内的积液。如果在丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐之间设计安装了旁路换热器，还可利用压缩机的出口高温气加热丙烷蒸发器的排出气，减少进入压缩机入口分液罐的带液量。

几点注意事项：

①一级压缩机的入口压力值―――应控制在比正常操作压力值低，稍高于低压停机的保护值。通过手动操作压缩机，及时调节压缩机负荷来实现。

②启车线的开度―――当丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐的液位较高时，应保持在较小的开度；随着液位的降低，启车线的开度可慢慢增大，但必须保证一级压缩机入口压力正常和入口分液罐的液位稳定，保证压缩机的低负荷平稳连续运行。

③压缩机入口换热器的负荷―――调节通过它的热气量，保持压缩机入口分液罐的液位稳定，保持一级压缩机的入口温度不能太高以免压缩机因润滑油高温而停机。

④一，二级压缩机的匹配问题―――首要问题是控制住一，二级压缩机的入口压力。因为二级压缩机比一级压缩机的额定排量大很多，当一级压缩机小负荷运转时，二级压缩机的滑阀开度会很小，所以在确定一级压缩机的入口压力时应保证二级压缩机连续运行的基本条件。

⑤当压缩机入口分液罐液位太高或满罐时，不能采取此方法，因为存在起机时进液的危险。

（4）盘车法盘车法是指通过起机前的手动盘车，将进入压缩机机体内的少量液体丙烷赶出压缩机的方法。此法仅仅适用于压缩机机体内进入少量液体丙烷或压缩机入口管段有少量凝析液时，可避免起机时的液击事故。

针对丙烷制冷系统中不同部位的积液或进液，应采取不同的方法区别对待，按照排液的顺序分述如下：511压缩机机体及其油分离器内进液的排除用加热法排除时，应首先关闭压缩机进口阀，打开压缩机出口阀，然后用蒸汽或热水喷淋压缩机机体和油分离器的外壁进行加热。由于热水比蒸汽更易操作，因此建议使用热水加热。加热时应随时监测就地控制盘上的压缩机进，出口温度，当达到30℃以上时，可以认为液体丙烷已排净。排净后，应及时关闭压缩机出口阀。虽然压缩机油分离器内安装了电加热器，但功率太小，用它来加热进入油分离器的大量液体丙烷并不实用。

用排放法排除时，由于液体丙烷停留在润滑油的上部，因此不可能采取底部排放的方法，但可以采取上部安全阀放空的方法。放空前，应首先关闭压缩机的进，出口阀，然后慢慢打开油分离器上部安全阀进行放空。若同时用热水加热压缩机机体和油分离器的外壁，可加快放空的速度，但会带走更多的润滑油。

由于压缩机油分离器的安全阀一般或接至闭式排放系统，或直接接至火炬，因此，放空的丙烷不能回收利用。

相比之下，热水加热法既可达到排除液体丙烷的目的，又不会造成丙烷的浪费，因此建议尽量采用此法。而当丙烷制冷系统因检修等原因需排除系统内的所有丙烷时，安全阀放空则是一种省时省力的好方法。

当压缩机机体内进入少量液体丙烷或压缩机入口管段有少量凝析液时，为避免起机时的液击事故，可以用盘车法排除。

丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐内积液的排除对丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐内的积液，底部排放是最迅速和有效的方法。排放时，可以直接接至闭式排放系统，但会造成丙烷的损失。如果丙烷制冷系统中设计安装了丙烷回收罐，则积液可先排至丙烷回收罐，待系统运行平稳后再慢慢返回流程，循环利用。

用低负荷手动操作法排除丙烷蒸发器和压缩机入口分液罐内的积液时，对没有丙烷回收罐的丙烷制冷系统，也不会造成丙烷的浪费，无疑是一种好方法。

但应注意：此法适用的条件是压缩机入口分液罐虽出现高液位但未满罐，而且压缩机入口管段内的液体丙烷已经排除。否则，起动时压缩机进液和发生液击事故的危险性很大。鉴于此法操作难度较大，只有经验丰富的操作员方可使用。

对压缩机入口分液罐内的积液，虽然其内设计安装了电加热器，但其功率较小，用它来排除积液需要很长时间，所以，一般不单独利用它进行加热排除，而是在使用低负荷手动操作法蒸液时作为一种辅助手段。

进入压缩机入口管段内的液体丙烷的排除在压缩机入口分液罐的积液处理完毕后，利用热水喷淋加热法使其蒸发汽化，返回压缩机入口分液罐及其前面的流程中。