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溴化锂制冷机组故障的解析一 机组概况
溴化锂制冷机组故障的解析一 机组概况
来源:中制冷设备网    2009-7-16
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一 机组概况

    某溴化锂制冷机组制冷量为1 034kW ,2003 年投入使用,全天24 h 运行。2005 年5 月出现了真空度下降、制冷剂被污染的情况,运行管理人员持续抽真空以保障运行,2005 年11 月该机组因无法开机被迫停机待修。

 

二 故障及维修情况

    2. 1  首次出现故障时的维修情况

    检查发现该机组有以下问题:1) 高压发生器(以下简称高发) 压力为平压,绝对真空压力表右侧汞柱处于顶部,说明机组有外漏。2) 真空泵内腔中有溴化锂溶液存在,说明抽真空的过程中有不当操作。

    2005 年11 月中旬检查机组发现:高发视镜焊接处泄漏;溶液呈酱色,只有0. 6 t 左右。维修时对漏点进行了打磨焊接;对溶液进行了再生,重新添加了溶液和缓蚀剂;检修了真空泵。

    抽真空后重新运行,在外界温度为20 ℃左右、室内有热源的情况下,冷水机组出口处冷水温度在6. 5 ℃以下,真空度保持48 h 几乎无变化,抽样检测发现制冷剂没被污染,但从高发视镜看不到液位。厂家技术人员认为对于此机型出现这种情况是完全正常的。鉴于机组当时运行稳定、真空度保持良好,决定作保守观察处理。

    2. 2  再次出现故障时的维修情况

    机组2006 年4 月重新运行后,出现了“吸收液浓度上升,检查”的报警。笔者对机组进行了抽真空、旁通制冷剂处理,报警消失。半个月后再次出现了同样的报警,依照上述方法处理,却没有任何作用,但在每次重新开机的前4~5 h 内并无此报警显示。6 月中旬,冷水出水温度在蒸汽压力为0. 2 MPa 的情况下,达到了10~12 ℃,且蒸汽压力不稳定。运行管理人员加大蒸汽压力至0. 3 MPa ,3 min 后,蒸汽凝水温度异常,且凝水出口有蒸汽喷出;制冷剂凝缩温度异常,凝水管道温度较高,用手触摸极其烫手,实测温度为74 ℃,远高于正常温度;低压发生器(以下简称低发) 伴有清脆的啪啪声;制冷剂污染严重,用波美浓度计测得的不同运行时间的制冷剂中的溴化锂溶液质量分数高达21 %~27 %不等,冷水出口温度高达17 ℃。

 

三 故障分析

    3. 1  蒸汽凝水温度异常

    蒸汽压力不稳定、蒸汽凝水温度异常和液位有关。因为只有溶液到达一定位置时,蒸汽对溶液进行加热时才有足够多的溶液吸收热量,导致形成了凝结水。当加大蒸汽压力到0. 4 MPa 时,蒸汽凝水温度显示高达90 ℃,且出口处的凝水携带了大量的蒸汽,很容易让人误认为是疏水器
出现了故障。后经检查发现,疏水器并无大的故障。因此判断蒸汽凝水温度异常只和高发中的溶液液位有关。

    3. 2  吸收液浓度上升

    吸收液浓度上升是指稀溶液浓度上升,请教有关专家得知,该机组并无稀溶液浓度测量控制节点,因此,稀溶液浓度是根据其他测量值计算得到的结果,并不是实测值。
现场实际测量和计算表明,稀溶液质量分数在运行阶段基本稳定在57 %左右,浓溶液质量分数在60 %左右,浓度差明显偏小,导致吸收能力下降。
导致该机组吸收液浓度上升的原因有:1) 溶液循环量没有达到设计流量,而在维修前后也没有调节流量调节阀。
2) 由于首次维修时添加了一定量的溶液,但没有补充制冷剂,制冷剂量不足导致了吸收液浓度上升。3) 溶液质量可能有问题。对溶液进行发泡实验,显示溶液质量无问题,有蟹沫状泡沫存在应该归因于溶液较脏[1 ] ,因此排除溶液质量问题。

    3. 3  制冷剂凝缩温度异常

    根据实测得到的温度和制冷剂严重污染的情况综合判断,制冷剂凝水管道中必定有大量的溴化锂溶液流过,否则制冷剂凝水管道温度不会那么高,制冷剂被污染的速度不会那么快。

    3. 4  制冷剂污染

    产生制冷剂污染的原因很多,主要有:发生器液位过高;冷却水温度过低;溶液循环量过大;溶液中有气泡、含挥发性物质、质量不好;等等。但对于该机组而言,除发生器液位过高外,其余均不可能。而事实是,高发液位很低,因此可以排除高发液位高形成的污染,实际情况必然是低发
液位过高导致了制冷剂污染。

 

四 故障的确定

    根据该制冷机的故障现象,笔者和维修人员初步判断故障原因是高温、低温换热器铜管穿孔串流。由于稀溶液出口有溶液泵加压,稀溶液在低温换热器内堵塞了从低发进入吸收器的浓溶液通路,使低发液位高于设定液位,从而导致制冷剂被污染,制冷剂凝缩温度异常;另一方面,由于
换热器铜管穿孔串流,从溶液泵压出的溶液很大一部分没有回到高发,导致高发液位很低。该故障出现以后,笔者邀请国内几名维修专家进行诊断,有人认为板式换热器穿孔现象并不少见,但管式换热器穿孔的可能性极小,甚至可以不考虑。生产厂家技术人员也认为不可能,因为以前没有先例,并认为换热器串流不会引起制冷剂污染。

    2006 年8 月,室外温度高达38 ℃,冷水机组出水温度为17~19 ℃,严重影响了产品质量和工人工作环境。在该公司的强烈要求和笔者的坚持下,切开机组高温、低温换热器进行检查,发现低温换热器的204 根铜管中约有60 %泄漏,而高温换热器的120 多根铜管中有14 根泄漏。至此,可以确定该机组出现故障的根本原因是高温、低温换热器铜管穿孔。

    2007 年2 月更换了高温、低温换热器,运行到5 月底的3 个多月中,机组运行情况为:1) 高发液位正常,而且加大蒸汽量也没有出现蒸汽凝水温度异常的报警。2) 制冷剂未被污染。3) 运行过程中,依然出现过吸收液浓度上升的报警。4) 在室外温度为35 ℃的情况下,冷水出口温度
稳定在10~12 ℃,冷却水进口温度为30~33 ℃,出口温度为34~36 ℃,加大蒸汽量后冷水温度下降不明显。5) 没有出现制冷剂凝缩温度异常报警,但出现了冷却水温度高、冷却水结垢的报警。

    鉴于所换高温、低温换热器并非原厂家所制造,笔者对高温、低温换热器循环溶液温度进行了定点测量,发现在最大负荷时低温换热器进出口溶液温度偏离良好运行状态时的温度达10 ℃,影响了吸收效果。更换低温换热器后,吸收液浓度上升报警仍偶尔出现,冷却水温度高和冷却水结垢的报警仍然没有消失。检查发现,机组铭牌冷却水量为299 m3 / h ,而实际配置了两用一备、流量为150 m3 / h 的泵,两台并联泵的实际运行流量为197 m3 / h ,远小于额定流量。冷却水流量小导致了冷却水温度高、冷却水结垢和吸收液浓度上升的报警。更换冷却水泵后运行正常。

    无独有偶,2007 年5 月底,笔者在宿州宾馆再次遇到了低温换热器铜管串流问题,症状是:低发满液位,液位不能下到视镜中部;制冷剂污染。这佐证了该药厂机组制冷剂污染是溶液从低发越过栅板导致的。

五 结语

    5. 1  在2005 年5 月机组出现真空问题后该公司没有立即停机检查维修,导致铜管腐蚀是穿孔的根本原因。真空是溴化锂制冷机的生命,但在实际运行过程中,还是很容易忽略这个问题。该机组真空泄漏达半年时间而没有进行维修,腐蚀造成机组严重损坏。出于节能和成本的考虑,换热器铜管被厂家做得越来越薄,一旦真空泄漏,它成为最容易被损坏的配件。

    5. 2  2005 年11 月,笔者维修机组时虽然对液位问题有所警觉,但因为在当时的室外温度下机组运行完全正常,无法判断是否存在其他故障。可以肯定的是,虽然当时没有报警,铜管泄漏是存在的,只不过穿孔的面积不大,而运行后,串流对铜管的冲刷导致了漏孔面积不断扩大,不但大大降低了制冷量,而且直接影响了高发液位,从而使蒸汽量无法加大。

 

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