冷凍式干燥機蒸發器泄漏原因分析與處理

王博，姜克森

（河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，河南 鄭州 450000）

某卷煙工廠配置4臺HPRP2000型冷凍室干燥機，用于4臺空氣壓縮機所生產壓縮空氣的后處理。在使用中出現2臺冷干機蒸發器泄漏的情況，經維修后使用正常。本文詳細介紹故障發生及修復情況，并對故障原因進行了深入分析，最后總結了故障預防措施，以確保冷干機的健康運行，延長設備的使用壽命。

1 故障詳情

2017年9月5日，三號冷干機出現異常，顯示蒸發器溫度高，停機復位后重啟設備，5分鐘后再次保護性停機，且蒸發器溫度較高。檢查冷卻水閥門、冷卻水流量、電氣設備等一切正常。并對冷干機進行檢漏檢查，外部未發現制冷劑泄漏現象。決定先對冷干機進行添加制冷劑，連接管道排放制冷劑時，發現排放的制冷劑溫度較高，疑似壓縮空氣，且壓力與壓縮空氣管道壓力相同，后將氣體全部排空至壓力為0Bar并加裝壓力表密封進行觀察，半小時壓力表升高為2Bar，2小時后觀察發現壓力表顯示為6．3Bar，與壓縮空氣壓力相同，再觀察2小時壓力不再升高。9月13日一號冷干機也出現同樣報警，經檢查和三號冷干機問題相同。技術人員對故障進行了分析，判斷為冷干機蒸發器內漏，后來在維修車間進行了保壓試驗，證實了蒸發器內漏的判斷。修復后應進行不低于48小時的惰性氣體保壓試驗。

3 故障原因分析

針對2臺HPRP2000型壓縮空氣冷凍式冷干機蒸發器泄漏故障，技術人員結合該卷煙工廠的設備使用情況，進行了深入的故障分析，認為引起故障的可能因素有以下幾個方面。

3.1 壓縮空氣熱負荷量和冷干機制冷量匹配因素

該卷煙工廠所選空壓機為變頻機，冷凍式干燥機的壓縮機為定頻，制冷量一定，空壓機在使用過程中是根據壓縮空氣量進行頻繁變頻以調節供氣量，冷凍式干燥機的制冷壓縮機則為定頻運行，如果空壓機長期處于低頻運行，冷干機的制冷量遠遠大于壓縮空氣的熱負載量，會導致冷干機的制冷量過剩，蒸發器內部會結霜、結冰，膨脹后可能導致蒸發器泄漏。

3.2 季節性變化因素

在不同季節，為了保證蒸發器內部的過熱度一定，壓縮空氣冷凍式干燥機內部配備了水量調節閥、熱氣旁路閥，可根據設備熱負荷量進行自動調節；但變化比較大需要人為干預進行調整，如未能及時根據季節變化而做適當調整，保證冷媒低壓在0．5～0．6MPa范圍內，冷媒高壓在1．2～1．8MPa范圍內，同樣也會出現制冷量過剩現象，從而導致結霜、結冰。

3.3 冷卻水水質因素

2 設備修復

HPRP2000型壓縮空氣冷凍室干燥機的蒸發器為蜂窩狀板式換熱器，一旦泄漏較難修復，需進行更換。該型冷凍室干燥機的蒸發器和管路連接均為焊接，拆裝需要切割、焊接。因煙草制品屬于吸食類產品，如在現場切割、焊接，壓縮空氣將攜帶異味輸送至卷煙生產現場，造成氣味污染，因此不允許在生產現場進行修復。換熱器的重量大，焊接質量要求高，蒸發器及管路焊接也需要精準定位，因此維修需要在專業的維修車間進行。

該卷煙工廠冷干機冷卻水使用的是軟化水，在一定程度上避免了管路結垢。但在維修冷干機時仍發現一個水量調節閥因異物被卡死，失去調節功能，這樣就導致制冷量過大或過小，制冷量過大時就會結冰，凍壞蒸發器；制冷量過小，冷干機露點溫度就效果不好，還會高溫跳機。

3.4 換熱器結構因素

HPRP2000型冷凍室干燥機使用由一片片不銹鋼波紋板焊接而成的板式換熱器，內部呈蜂窩狀結構。板式換熱器優點在于換熱效率高、體積小、結構緊湊、耐壓高，不銹鋼材質也不易被腐蝕。但板式換熱器對載體（壓縮空氣）要求比較高，如果載體中含有鐵銹、雜質、油污等，通過載體循環進入板式換熱器內部，雜質很難被帶出，從而使板式換熱器換熱效率大打折扣，久而久之，雜質沉淀在換熱器的底部，壓縮空氣無法把這部分冷量徹底帶出，就會形成死角，這樣一旦出現制冷量過剩，溫度過低，或者內部排水不暢，板式換熱器內部就會結霜，嚴重時會產生內部結冰，冰在膨脹后造成板換內部變形、裂開，導致制冷系統異常。

4 預防措施

針對以上原因分析，結合設備特點及運行情況，技術人員制定了如下預防措施。

4.1 增加冷媒高、低壓壓力表

在維修過程中，技術人員給2臺冷干機加裝了冷媒高壓表、冷媒低壓表，用來實時監測冷媒系統。使用過程中巡視人員可以直接從這兩塊表上觀察到制冷系統的工作狀況，使設備制冷工況處于正常工作范圍內。

4.2 適時人工干預

進一步加強設備巡回檢查，尤其是季節變化時，注意觀察冷干機的冷媒高低壓是否在正常范圍內，并根據春夏秋冬四個季節的溫度變化進行設備制冷系統的微調，避免制冷量過大引起結冰。

4.3 制定開機策略

根據工廠的用氣量，增加或減少空壓機、冷干機的開機數量，避免空壓機長期低頻運行，從而導致壓縮空氣熱負荷和冷干機制冷量不匹配情況。

4.4 加強設備維護保養

定期檢查排水器排污閥，確保冷干機正常排水。定期檢查冷卻水水質，更換清潔的軟水；檢查清洗冷卻水過濾器，使之處于清潔狀態；定期檢查避免因水質不潔或硬度超標引起的水量調節閥堵塞等閥門堵塞、失去調節功能。

5 結語

冷凍式干燥機多是一鍵啟動，在運行過程中人員干預也較少，但通過本文的實例分析，我們認識到冷凍式干燥機的使用過程中，需要設備使用和維護人員更多的關注，通過管理和技術手段消除冷凍式干燥機故障的潛在風險，以提高設備運行穩定性，節約維修成本，提高設備使用效率。

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