熱水型溴化鋰制冷機組失效原因及處理

馬斌，馮斌，劉占山，任明艷，朱東升，楊順瑩

(新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019)

目前，采用溴化鋰吸收式制冷機組進行制冷比較普遍，伴隨而來的就是溴化鋰制冷機組經常出現失效問題。新疆華泰重化工有限責任公司使用300 W熱水型溴化鋰吸收式制冷機組已經在15年以上，該制冷機組不僅承擔著生產區的冷水供應，還發揮余熱利用的作用。由于溴化鋰機組是一種高度集成的大型設備，涉及工質種類較多，制冷失效的原因比較多，問題排查難度也比較大。下面對熱水型溴化鋰機組在運行過程中出現的失效問題進行分析，并給出解決措施。

1 溴化鋰機組真空度問題

1.1 真空度不足的判定

吸收式制冷機只有在高真空狀態下，才能在蒸發器內形成低壓環境，從而使冷媒水在低溫(4～5 ℃)的情況下蒸發，達到制冷工況的穩定運行。熱水型溴化鋰機組不制冷或制冷溫差小，首先應考慮真空度問題。溴化鋰機組真空度不足時，通常的表現是：U形真空表顯示真空度低，發生器溫度高，冷凝器溫度高，冷劑水溫度高，冷劑液位高，冷卻水溫差小，熱水溫差小，融晶管溫度高，吸收器溶液液位下降，稀溶液泵變頻升高，溶液濃度增大，冷水溫差小。現場人員發現溴化鋰機組制冷效果差時，應進行排查，如出現上述現象時，基本可以判定是真空度問題。

1.2 處理措施

(1)測試真空泵極限，啟動真空泵，關閉真空水銀U形壓力計與機組相連的閥門，打開壓力計與真空泵相連的閥門，觀察真空泵的極限真空是否達到933.1 Pa(7 mm汞柱)以上。如果達不到，應確認壓力計是否準確、壓力計與真空泵之間閥門閥片是否破損、真空泵內缸體是否劃傷，進而可采取更換隔膜閥閥片，修復真空泵的措施進行解決。隔膜閥閥片破裂如圖1所示，真空泵內部結構如圖2所示。

圖1 破損的隔膜閥閥片

圖2 真空泵內部結構

(2)在真空泵達到極限的情況下，啟動真空泵,抽真空30 min左右,溴化鋰機組運行效果通常會有明顯改善。如果運行效果沒有改善，則考慮機組有泄漏問題。可以通過做氣泡試驗進行確認，氣泡試驗如圖3所示。

操作方法如下。①抽氣作業30 min(機組運行時);②關閉氣體鎮流閥，確認真空泵油位在油視窗中間位置;③分別對貯氣室和系統進行測試。

判別方法如下。在機組運行情況下，貯氣室有氣泡，說明與溶液接觸的地方泄漏；如系統內有氣泡，說明沒有溶液的地方泄漏。在靜態(機組停運)情況下，貯氣室有氣泡，說明與貯氣室相關聯的地方泄漏。氣泡連續形成，說明泄漏量比較大；氣泡不連續，說明與溶液接觸處有泄漏或泄漏量較小。

(3)通過氣泡試驗確定機組存在泄漏問題后，須排查具體是哪個部位出現泄漏。應排查真空管路隔膜閥閥片、溶液泵、冷劑泵、視鏡密封處及管路焊縫是否泄漏。可以采取向機組充氮氣至正壓80 kPa左右后，刷肥皂水進行排查;也可向機組內充入少量氟利昂，采用氟利昂檢測儀進行排查，或者采用工業聲學成像儀進行檢測。排查出漏點后，可通過更換閥片、焊接管線、更換密封墊、涂抹真空硅脂密封劑等措施消除泄漏。

圖3 氣泡試驗示意圖

2 銅管破裂泄漏問題

熱水型溴化鋰機組不制冷或制冷溫差小比較常見的問題還有銅管破裂，如脹接口破裂、管壁破裂等(見圖4、圖5)。銅管破裂后熱水、冷卻水、冷水會漏入機組內部污染溴化鋰，且溴化鋰溶液濃度降低，機組出現不制冷或制冷溫差小。當出現冷劑水液位上升、溶液液位上升、溶液密度低等情況時，基本可以確定機組銅管破裂了。這時須拆檢蒸發器、吸收器、冷凝器、發生器封頭，并充氮氣至正壓80 kPa左右后，刷肥皂水進行排查；也可向機組內充入少量氟利昂，用氟利昂檢測儀排查，或采用工業聲學成像儀進行檢測，進一步確認具體是哪根銅管泄漏。對泄漏的銅管，采取兩端盲堵的方式，將其隔離出來；如果有備用銅管也可以拔管、更換脹管。銅管漏點消除后，采取溴化鋰溶液再生提濃的方式恢復其特性。

3 冷劑水隔板穿孔問題

如果熱水型溴化鋰機組不制冷或制冷溫差小，還有一種比較難發現的問題是冷劑水隔板穿孔。冷劑水隔板穿孔多發生在冷劑泵進口管線穿過吸收器腔室的隔板處，具體位置見圖6。溴化鋰機組冷劑水隔板穿孔后，會出現冷劑水少，稀溶液密度低的情況。

圖4 脹接口破裂的銅管

圖5 管壁破裂的銅管

圖6 冷劑水隔板穿孔位置

可采用如下方法進行確認：降低稀溶液液位，通過稀溶液視鏡觀察隔板處有無冷劑水泄漏。如果確認是冷劑水隔板穿孔，則在機組吸收器側下方開手孔，對穿孔位置進行焊接、防腐，消除泄漏。

4 熱交換器管束堵塞問題

如果熱水型溴化鋰機組不制冷或制冷溫差小，也有可能是熱交換器管束堵塞導致，這個問題也不易發現。熱交換器管束堵塞的原因主要是機組長期運行發生過泄漏或內部防腐層脫落產生的污垢沉積在熱交換器稀溶液管路內(見圖7)。熱交換器管束堵塞后，主要現象是稀溶液液位下降、密度低，同時伴隨有濃溶液泵線圈溫度高，濃溶液泵進口管道閥卡死不易開關，且拆檢濃溶液泵可發現溴化鋰結晶(見圖8)。

圖7 熱交換器堵塞情況

圖8 濃溶液泵內的溴化鋰結晶

熱交換器管束堵塞后，采取如下措施排除故障：采用氣割法將熱交換器兩側蓋板割開，然后使用高壓水射流清洗疏通管束，再在濃溶液泵出口角閥處加入熱純水溶解濃溶液泵內結晶的溴化鋰。

5 結語

溴化鋰機組失效原因是多方面的，在運行中建議做好日常檢查以及根據工況變化及時對熱水壓力、冷卻水流量、冷卻水的進出水溫度、冷水的進出水溫度及熱水三通閥開度等主要參數進行調整，這樣不但能延長設備的使用壽命，還可提高設備的運行效率，最終達到設備穩定運行的目的。