摘要：应急冷冻机功能是为与安全相关的通风空调系统生产冷冻水。本文对1#应急冷冻机跑油故障进行了调查和分析，认为该冷冻机的故障是由冷却水系统三通阀阀芯脱落所致。而三通阀阀芯脱落的直接原因为三通阀阀杆断裂，其根本原因则是由于长时间的腐蚀和磨损，三通阀阀体和阀芯配合间隙增大，运行过程中阀芯卡涩和振动现象频繁，最终三通阀阀芯卡死，阀杆断裂，同时，本文还讨论了冷冻机跑油现象和三通阀故障的关系，并对三通阀阀芯脱落的逻辑过程进行了推理。
关键词：应急冷冻机；三通阀；跑油；分析
1.引言
2013年10月中旬，运行人员发现1#应急冷冻机出现油位大幅下降现象。半天时间内，油位由停机时正常满油位降至油位镜底部以上1cm，运行人员检查冷冻机周围，未发现漏油现象。
查看冷冻机近期运行记录表，如表1。
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表1 冷冻机运行记录表
冷冻机供油压力冷凝压力冷却水温记录时间
1#0.77MPa0.77Mpa29 ℃10月11日
1#0.77MPa0.68MPa26 ℃10月12日
2#0.68MPa0.72MPa28 ℃10月13日
2013年4月，1#冷冻机曾进行过解体大修，7月份冷冻机出现油箱温度高缺陷，在处理油温高缺陷的过程中，发现油过滤器端盖脱落，叶轮转子轴承没有喷油孔等备件缺陷。
2.冷冻机结构及油路系统简图
应急冷冻机是离心半封闭式冷水机组，采用蒸气压缩式制冷循环。利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程的封闭循环实现制冷。
3.可能的故障原因
据运行记录表1显示，10月11日1#机冷凝器压力为0.77MPa，10月12日1#机冷凝器压力长时间维持在0.68MPa，较前一天出现大幅下降。冷凝器压力与冷冻机运行工况、冷却水温及环境温度有关。根据三通阀以往运行经验，三通阀卡涩故障频繁，因此可以推测跑油当天三通阀出现卡涩现象，导致三通阀调节冷却水温功能失效。随后，检修人员和运行人员对三通阀的动作进行了检查，检查结果显示三通阀动作正常，因此判断三通阀卡涩现象为偶发故障。运行人员再次启动冷冻机，冷冻机电机过载跳闸。
根据冷冻机的维修历史，三通阀的运行经验和现象检查情况对导致故障发生的可能故障模式及分析论证结果见表2所示。
通过对造成冷冻机跑油故障模式的梳理，可以判断由于冷凝器压力的异常下降，冷凝器压力长时间保持在偏低的压力范围之内，油气压力平衡被打破。原本正常短时间的跑油现象发展成为异常长时间持续跑油，油箱的润滑油通过轴承间隙大量进入电机腔体内部，并随着冷却电机的冷媒进入蒸发器内。当再次启动冷冻机时，由于冷媒气体掺杂了不易蒸发的油滴，叶轮负载增大，从而造成电机过载跳闸。因此冷凝器长时间的低压是造成冷冻机跑油的直接原因。
跑油前后几天，冷冻机的运行工况和环境温度并没有发生明显变化，因此冷凝器异常低压与冷却水温有关，冷却水温度通过冷冻机做功和冷却塔降温达到一个平衡值。我厂三通阀设定的自动调节温度值为26℃，如冷却水温过高，三通阀关闭进水箱的入口，冷却水流向冷却塔降温，如冷却水温过低，三通阀关闭进冷却塔的入口，冷却水直接进入冷却水箱，冷却水温度升高。如果三通阀调节水温的功能失效，冷凝器内冷媒的压力建立不起来，轴承间隙处的油气压力平衡被打破，润滑油便会大量流失，抽出的冷媒中发现了大量油液也证明了这一判断。
4.三通阀阀芯脱落故障的逻辑推理
三通阀通过阀芯的上下运行来控制冷却水流向的分配，当阀芯向下运动时，冷却水通过冷凝器后进入冷却塔，当阀芯向上运动时，冷却水通过冷凝器后直接进入水箱。
三通阀阀位显示冷却水应该通往水箱时，冷却塔却发现有水喷出，说明阀芯已经出现脱落，随后对三通阀进行了解体检查，解体结果发现阀芯卡死，阀杆断裂。
通过对检查结果的分析，可以推理得出：在冷却水对阀体的腐蚀及阀芯对阀体的反复摩损双重作用下，阀芯与阀体的配合间隙越来越大。由于水流的冲洗作用，阀芯振动增大，进一步加大了阀体和阀芯的磨损速度。由于常年累月的恶性循环，阀芯的定位脚磨损到一定限度后终于无法起到定位作用并脱离定位槽，造成阀芯卡死在阀体内，当电动头继续带动阀杆上行过程时，阀杆因此发生断裂，三通阀功能失效。
5.结论和建议
（1）1#冷冻机油箱跑油故障是由于三通阀阀体及阀芯定位脚磨损过度，导致阀芯定位脚偏离定位槽，阀芯卡死在阀体内。当电动头继续带动阀杆上行时，阀杆拉断，最终三通阀调节冷却水温的功能失效。由于冷却水温温度持续较低，冷凝器压力无法快速达到正常要求，造成轴承间隙处的油压高于冷媒压力，润滑油通过轴承间隙进入冷媒气体之中，最终造成冷冻机油箱跑油现象发生。
（2）修改三通阀维修方式，将解体检查改为定期更换。
参考文献
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[2] SIEMENS 3-Port Seat Valves with Flange.2007.
[3] 马明泽. CP300核电厂一回路系统/设备及运行[M]. 北京：中国原子能出版传媒有限公 司. 2011.2.
论文作者:付勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：冷冻机论文; 冷凝器论文; 冷却水论文; 阀体论文; 水温论文; 压力论文; 故障论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;