摘要：本文为大家讲述机房空调制冷的一些安全技术知识，具体为您讲述氨制冷系统的安全技术。 

　　(一)氨的安全使用
　　
　　氨(R717)具有优良的热力性能，容易获得并且价格低廉，作为制冷剂的历史已有160余年，时至今日，氨制冷剂更因其独特的环保特性脱颖而出。它的损耗臭氧潜能(ODP)和全球变暖潜能(GWP)均为0，这是其他制冷工质所不具备的。然而，由于氨具有毒性和潜在的爆炸危险，在ANSI/ASHRAE34—1992的安全级别中，被列为B2级，如果能够有效提高其安全性，则氨在未来制冷剂市场中将占据越来越大的份额。冷藏业和大型工业制冷系统常以氨作为制冷剂。如果能够有效提高冷库制冷系统中氨的使用安全，无疑对氨制冷剂的扩大应用有积极的促进作用。氨是一种很好的天然工质，但它有毒性，存在燃烧、爆炸的危险性，随着技术的进步，在氨制冷系统中减少充氨量，防止泄漏并采取一些防范措施，可大大减轻对人体的危害和事故的发生。
　　
　　l.氨的特性
　　
　　(1)毒性。氨具有毒性。当空气中氨的质量分数为50mg/kg时，就能感觉其臭味;当质量分数为408mg/kg时，会对人体上呼吸道黏膜产生刺激;质量分数为5000mg/kg时，会对人体产生严重的危害，甚至于窒息。
　　
　　(2)燃烧和爆炸。当氨和空气混合并且空气中的含氨量(体积分数)达到16以上时，遇有火源就会燃烧或爆炸。
　　
　　(3)氨比空气轻并极易溶于水，属碱性化学物质。
　　
　　(4)氨对铜和铜合金有腐蚀作用，但对磷青铜腐蚀性较小。
　　
　　2.安全措施
　　
　　根据氨的上述特性，人们制定了一系列规范来保证氨制冷剂的安全使用，如紧急泄氨器、放空气管和安全阀等。若要更有效提高氨制冷系统的安全性能，单靠这些被动的防范措施是远远不够的，应该从循环和系统设置入手，从根本上提高氨制冷系统的运转安全。
　　
　　(1)减少系统中氨的充注量因为氨的充注量与其危险性是成正比的，如果制冷系统中氨的充注量有效减少，则从根本上降低了氨制冷剂的使用危险。减少系统中氨的充注量可以从以下三个方面实现。
　　
　　①采用螺杆式压缩机。螺杆式压缩机不存在吸气、排气阻力损耗和余隙容积的影响，因此，在相同压力比下其容积效率高于活塞式压缩机，制取相同冷量所需的氨液较少。建议新建和改建冷库首选氨螺杆式制冷压缩机组。
　　
　　②采用板式换热器。板式换热器是一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的新型高效换热装置。流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数下产生紊流，传热系数较高，通常情况下是列管式换热器的3~5倍。所以在冷库氨制冷系统中引入板式换热器，不仅可以节能降耗，还能够保证在系统充氨量少的情况下冷量的制取和传递。
　　
　　③采用低充氨水(盐水)系统。其充氨量只有0.1kg(R717)/kW制冷量，从而大幅降低了使用氨的危险性。
　　
　　(2)减少管路中的氨泄漏点制冷系统中的氨泄漏，是系统安全运转的大敌，减少泄漏，可以直接有效提高氨的安全使用。首先在系统设置时力争管路简便畅直，减少氨系统中多余的管道和阀门，以减少氨泄漏的可能性;其次采用半钎焊式的板式冷凝器，可以杜绝氨在这一环节的泄漏;同时，针对系统中容易漏氨的部件，加以重点防范，及时更新保证其密封性能。根据实践经验，制冷装置中容易漏氨的部件如下。
　　
　　①压缩机主阀。压缩机的主阀开闭比较频繁，而且在停车或运转中由于回液关系，阀门密封填料会因温度降低而收缩，产生泄漏。
　　
　　②压缩机轴封。对于盖密式轴封，可能在停车时发生泄漏;对于采用滑环式轴封的压缩机，在开车或停车时由于曲轴箱内压力显著降低，使滑环密封不紧，导致漏氨。
　　
　　③阀门密封部件。阀门的压盖密封垫是制冷装置泄漏最多的部件。由于温度变化导致密封填料收缩或填料日久变质，经常发生漏氨。
　　
　　④法兰。制冷装置各连接法兰和密封部件不良，或法兰螺栓拧得不均匀，常会导致漏氨。
　　
　　⑤氨泵轴封。普通氨泵轴封的密封面在较短时间内就会磨损，引起漏氨。全封闭式氨泵则无此缺陷。
　　
　　⑥贮液桶附件。贮液桶液位计玻璃管破损，也会导致漏氨。
　　
　　(3)严格氨的使用、操作、维护规程由于库房是封闭空间，易于形成燃爆浓度，并对贮藏品造成污染，因此，制冷机房和库房均需安装氨浓度监视器和氨泄漏报警器，并保证良好的通风，将空气中氨的质量分数控制在25mg/kg之下。减少氨对人体的毒害和燃烧、爆炸事故的发生是安全保护方面需要长期重视的工作。为此需做好以下几个方面的工作。
　　
　　①做好机房的通风、检测、报警工作。由于设备、连接件、操作、维修等原因会产生不同程度漏氨，当空气中氨的质量分数接近50mg/kg时，虽然对人体尚未造成伤害，但人已有明显感觉，这时就应采取安全措施。因此，在系统设计时要考虑设置完善的手持式或固定式检测、通风、报警系统，并要定期检查。
　　
　　②在机房、辅助车间设吊顶式消防喷淋装置。若技术成熟时可在库房内设吊顶喷淋系统。
　　
　　③加工间、包装间、空调间可采用直接蒸发式或载冷剂循环的冷风机。
　　
　　④装设机房、厂区避雷针，并且要联锁使用。
　　
　　⑤做好职工培训工作，必须持证上岗。
　　
　　氨制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四部分组成。而运转于其中的制冷剂氨，由于各种原因是不可能纯净的，总混有各种各样的杂质:润滑油、空气、水和机械杂质等。但是，一般来讲，冷却设备内积油是影响氨制冷系统制冷效果的最大障碍，甚至可能造成停产。因此，有必要从润滑油迸入冷却设备的原因、影响及在设计和操作上应采取的措施等方面进行探讨。

　　(二)润滑油的安全使用
　　
　　1.润滑油进入库房冷却设备的原因
　　
　　润滑油在制冷系统中起到润滑、冷却、洗涤与能量调节的作用，应使用合格的润滑油，不能用次品抽，要严格控制润滑油的闪点和凝固点，以保证压缩机的安全运转。机器运转时，其运转部位温度不能过高，油温最高不得超过70℃，过热了，要停机找原因排除，如是旧油应经过加热、过滤、沉淀后再用。压缩机运转时，排出的氨气温度很高，一般在70~150℃，在这样的温度下将会有部分润滑油蒸发成油蒸气。排气温度越高，油的蒸发率越高。试验资料表明:在80℃时油的蒸发率为3.13%;在100℃时油的蒸发率为7.68%在120℃时油的蒸发率为6.03%;在140℃时油的蒸发率为34.68%。
　　
　　另一方面，由于气流运动速度很大，一般在12~30m/s之间，也携带一定量的油微粒，因此可以认为，油在高温氨气的带动下，以气状、细微粒状，甚至较大的球状进入制冷系统高压部分。进入高压部分的氨油混合气在油分离器中经过减速，氨气速度由I2m/s降到0.81m/s，改变方向或离心力、液体洗涤等方式除去大部分油，但是仍有3~5%的润滑油迸火热交换系统。除部分油附着在冷凝器和管路系统、贮液器等设备内，仍将有1~2%的润滑油进入冷却设备内。因氨和油互不溶解，形成两种液体，一部分含油量较多的液体就会以薄膜状落在设备的传热内表面上。低温下油的黏度很大，加上一些机械杂质和污物形成胶状物质。如设计和操作不当，将不断积累，产生不利的影响。
　　
　　2.润滑油进人冷却设备对系统的影响
　　
　　低温冷却设备的积油，不仅使其工作容积减少，而且由于油的黏度较大，可能积聚在截面较小的管路和阀门附近造成供液不足或供液管路堵塞。如某冷库，制冷工艺是重力供液系统，因此，氨液分离器和调节站均设在上一楼层。冲霜时回液顺供液管上返液体调节站，然后经液体调节站才能回冲霜排液桶，这种冲霜回液系统冲霜时，氨液可以顺供液管路上返液体调节站，而在低温状态时的润滑油因其黏性、流动性和氨液不成比例，所以润滑油就不能顺利地随着氨液一起上返液体调节站而继续留在冷却设备内。该库建库时降温较好，结冻间室温可达到-28℃，运转几年后，降温效果明显降低，并有两结冻间的供液管路堵塞，用l0kgf/cm²的压力都没有把堵塞物冲开。检修时，切开供液管，有大量的润滑油排出，说明该库冷却设备降温效果逐年下降和供液管路堵塞都是因冷却设备内大量积油造成的。大修时，单投一冲霜供液管路，避免冲霜回液上返液体调节站。投入运转后没有出现类似情况。
　　
　　另一方面，油的热导率远比金属小，当附着在冷却设备的壁面上，将使传热恶化，引起蒸发压力下降，并使排气温度上升，这将导致制冷系统运转条件变坏，工作效率降低。如果蒸发器有0.lmm的油膜，为了保持已定的低温要求，蒸发温度就要下降2.5℃，耗油量增加11%。如某厂冷库多年来一直达不到设计的温度，当放出200kg润滑油后，才使冷却间温度降下来。某肉厂冷库因有油处理系统，一年加入润滑油十几桶，降温时负荷大压缩机就来霜，经多方查找没有发现原因，后进行了认真分析，判断是因冷却设备内迸油过多所致，放油后，系统运转正常。由此可见，库房冷却设备降温效果下降后，随之带来一系列不良后果:开机时间长，机器磨损和材料消耗增加，能源浪费大，额外增加维修和大修费用，影响正常生产等。
　　
　　3.防止和排除冷却设备内油的方法
　　
　　控制和排除冷却设备内润滑油的方法如下。
　　
　　(1)要把好设计关
　　
　　①氨的冲霜回液系统避免冲霜回液上返现象。冷却设备内的油因低温下黏度大，不易流动，所以要从冷却设备内放出来是很困难的。目前最有效的方法是用热氨融化冷冻油便其在水平管内较易流动。如果回液管有上返现象，即使热氨冲霜也不可能有效地将油冲回排液桶。
　　
　　②对于洗涤式分油器设计标高要特别注意。因为压缩机工作时抽分离器中压力比贮液桶中的压力高(冷凝器及管道申造成的阻力引起的压力差)，因此，油分离器应安装得比冷凝器或贮液桶中相对液面低150~200mm，这样放置可保证其中经常灌满液氨，有效地消除氨气所带来的润滑油，防止润滑油迸人热交换系统。如果冷凝器及管道过长造成压力过大，油分离器的供液差就应相应增大(可能超过200mm)。
　　
　　③系统中该有的放油管路不能省略。如四川内江某县因氨液分离器、循环桶没有设放油管，导致停产，最后不得不从压力表接管处放抽。
　　
　　④对于冷风机为冷却设备的库房，也应有热氨冲霜系统，不应只设水冲霜。
　　
　　(2)要把好维修关压缩机运转年限太久，各运动部件之间间隙增大，增加进入系统的油量，因而要定期检修测量各部件之间的间隙，便其在工常标准间隙情况下工作。在维修过程中要特别注意油环的装配和双级压缩机高压缸套外橡胶密封圈的老化情况。如唐山市某冷库因高压缸套橡胶密封圈老化严重损坏，导致机器耗油量大幅度增加。
　　
　　(3)要把好操作关
　　
　　①控制压缩机的排气温度。找出排气温度高的各种原因，设法予以排除。因为温度越高，进入系统的油量越大。
　　
　　②避免出现机器来霜。因大量的氨液进入曲轴箱内蒸发形成油雾，而后在吸排气过程中进入系统。
　　
　　③曲轴箱中加油不要过多。防止曲拐运动、打击造成过量油进入系统。
　　
　　④严把润滑油质量关。防止低闪点或不合格的润滑油进入系统。
　　
　　⑤要用热氨冲霜。目前有的人认为冷风机冲霜、用水冲霜既快又好，特别是夏天，水温较高，热氨冲霜系统是多余的，这是不对的。低温下的润滑油黏度大，较难流动，而经热氨融化后较易与冲霜回液进人排液桶，然后被放出系统。因此，建议水冲霜和热氨冲霜同时使用。
　　
　　⑥要勤冲霜。冷却设备内积油与机械杂质混合极易形成胶状物，堵塞管道后就不易清除，只有检修。