溴化锂吸收式制冷机泄漏故障的分析与维修

2023-01-03覃昌勇

中国设备工程 2022年1期

覃昌勇

（宝武集团广东韶钢松山股份有限公司炼铁厂，广东韶关 512123）

韶钢焦化厂2×55孔JNK43-02F型焦炉煤气净化回收系统于2003年11月投产，其系统低温水由三台江苏双良蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机组供给，机组型号为：SXZ6-233（23/16）M2，单台制冷量为2330kW。此三台机组在连续运行9年之后，于2012年先后出现因机组泄漏，真空度下降较快而频繁跳停的故障，严重影响到我厂4.3m焦炉煤气净化回收系统的安全稳定运行。因此在2012～2013年，我厂先后对三台溴化锂吸收式制冷机组进行了全面査漏和维修处理，经过维修，三台机组满足了焦炉煤气净化回收系统对低温水的供应量要求，取得了良好的效果。

1 泄漏的危害

1.1 真空度下降引起机组故障跳停

溴化锂吸收式制冷机是一种必须保持高度真空状态才能进行稳定工作的制冷设备。真空度是溴化锂制冷机组的“第一生命”，只有能使吸收式制冷机保持在高真空的状态下，才能在蒸发器内形成低压环境，从而使冷媒水在低温(4～5℃)的情况下蒸发，达到制冷工况的稳定运行。而假如有空气存在，那么，空气分压力会使得机组内压力上升，冷媒蒸发温度就会升高，造成所需要的冷水温度和制冷能力无法得到，降低了机组的制冷效率，甚至造成机组故障停机。

1.2 加速机组内部材料腐蚀

溴化锂吸收式制冷机的主要材料是钢与铜材，而溴化锂是一种盐类，具有腐蚀性。假如机组内有空气存在，就会由于空气中的氧气而使得金属材料表面加速氧化，发生腐蚀，不仅污染了机组内部的冷媒水和溴化锂溶液，而且造成机组穿漏，严重影响机组的正常运行和寿命。

2 常见泄漏故障的分析

2.1 密封件腐蚀老化泄漏

溴化锂吸收式制冷机组外部与空气接触的带密封部件的设备，由于密封件多为橡胶类制品，长年使用腐蚀老化，造成密封不严吸入空气，为保持较高的真空度真空泵需要频繁启动，机组运行不稳定且效率低下。例如，真空阀的柱塞密封O型圈、隔膜阀膜片、屏蔽泵密封面密封用O型圈、各仪器仪表的密封垫等与机组内部接触的密封件腐蚀老化的泄露。

2.2 壳体焊缝泄漏

机组壳体焊缝部位的泄漏，尤其是高压发生器、高温热交换器、凝水换热器及其连接管道，多年使用后出现腐蚀沙眼或者疲劳微裂纹造成外部泄漏吸入空气进机组内部。

2.3 屏蔽泵壳体磨穿泄漏

溴化锂溶液多年使用后性状恶化，溶液颜色为咖啡色，溶液中铬酸锂消耗很快，取样静置后出现大量腐蚀机械沉淀物，此类沉淀物极易进入屏蔽泵支撑轴套和电机转子内，造成转子与内壳体的磨损穿孔，导致空气被经过屏蔽泵接线盒和绕组缝隙吸入机组内部，造成极其隐秘的泄露。

2.4 换热铜管穿孔泄漏

机组各换热器铜管的穿漏，此问题尤为突出，我厂三台机组出现的此类泄露问题最多，处理维修也最为困难。其中高温热交换器、凝结水换热器和高压发生器的铜管穿漏故障最多。

（1）高温热交换器铜管的穿漏。高温热交换器是高压发生器排出的高温（约130～160℃）中间浓度溴化锂溶液与低温（约50～70℃）稀溶液换热的设备。换热铜管为工业用紫铜管，在高温溴化锂溶液的腐蚀性和换热铜管内外的温差热应力作用下，容易发生破裂和穿漏，是一种典型的机组内部泄露，造成高压发生器的液位连续波动和变频器的频率跳变，机组自动控制困难。

（2）凝结水换热器铜管的穿漏。凝结水换热器是蒸汽凝结水与低温稀溶液的换热设备。换热铜管为工业用紫铜管，在蒸汽及凝结水的冲刷和溴化锂溶液腐蚀的作用下，造成铜管破裂穿漏，以至于吸入凝结水和外部空气的泄漏。

（3）高压发生器铜管的穿漏。高压发生器是圆柱形列管式换热器，在筒体的顶部设有汽罩，以收集蒸发出来的冷剂蒸汽，并通过管道送往低压发生器的管程。因高压发生器内的加热蒸汽压力和温度波动较大，工作蒸汽压力为0.3～0.6Mpa，温度为155～175℃,溶液受蒸汽间接加热沸腾非常剧烈。换热铜管和壳体之间因受热变形不一致而引起的热应力问题也就较严重，此高压发生器两端管板均采用了固定设计无法浮动，造成铜管伸长变形。在铜管内蒸汽的高速冲刷和溶液的剧烈沸腾作用下，造成铜管剧烈振动，与铜管支撑板冲击摩擦，造成支撑孔处磨损减薄穿孔泄漏。

3 泄漏故障的维修

泄漏故障的维修首先需要对机组查漏，查漏分为正压查漏和负压查漏。正压查漏就是通过机组加压阀门向机组内充氮气至0.1Mpa，然后对可能存在泄露的点用肥皂泡水喷洒查漏，此方法需要先充氮气，再查漏，然后再开启真空泵抽真空至合格后开机运行，整个过程需要1～2天，对生产的影响较大；负压查漏可以在保持机组较高真空度的情况下进行，对于可能泄漏的部位，利用塑料薄膜袋将可能泄漏的部位进行严密包扎，观察薄膜袋是否被吸瘪来判断泄漏情况。负压查漏方便快捷，耗时较短，在查漏时往往被首先使用。

3.1 密封件泄漏的维修

对于密封件的泄漏，可以优先采取负压查漏的方法确定泄漏点，然后更换密封件，更换好后再用负压查漏的方法确认密封件的气密性是否良好。特别之处，类似屏蔽泵等位于机组最底部，在拆卸更换时，需要将机组内部的溶液全部排到专用容器内方可检修。对于比较细微的泄漏，还需要使用正压查漏的方法进行查漏。

3.2 壳体焊缝泄漏的维修

（1）对于机组壳体焊缝的泄漏，首先目测查找泄露痕迹，若肉眼无法观测到，就需要使用正压查漏的方法进行查找。（2）对于泄漏点，首先用砂轮机打磨光亮。（3）将机组内部压力调节至与外部大气压力基本平衡，保证焊接时不会因气压差泄漏形成气泡沙眼。（4）用手工电弧焊进行2～3遍的焊接，保证焊缝质量无外观缺陷。（5）正压查漏检验焊接质量。

3.3 屏蔽泵壳体磨穿泄漏的维修

（1）通过机组加压阀门向机组内充氮气至0.1Mpa。（2）此时拆开屏蔽泵的接线盒可以发现有溶液流出。（3）通过机组最低的排液阀门将溶液全部压至专用贮液罐。（4）将机组内氮气排空，拆卸旧屏蔽泵。（5）安装新屏蔽泵并向机组内充氮气至0.1Mpa查漏，确保安装密封面无泄漏。

3.4 换热铜管穿孔泄漏的维修

（1）高温热交换器铜管的穿漏维修。对于高温热交换器的穿漏，由于整体封闭，只能采取整体切割更换的方式进行。①将机组内的溶液全部压至专用贮液罐，并通过拆开排液丝堵排尽高温换热器内的剩余溶液。②用氧气乙炔焰切割高、低温溶液进出口管道。③拆卸掉已切割的换热器，吊装对位新的高温热交换器。④余下焊接和查漏步骤按壳体焊缝泄露的维修步骤进行。（2）凝水换热器铜管的穿漏维修。维修步骤同高温热交换器的穿漏维修。（3）高压发生器铜管穿漏的维修。高压发生器铜管的现场查漏及更换。揭开高压发生器两端的封头，利用适合铜管的圆台型橡胶塞塞住铜管的一端，然后，在铜管的另一端利用负压查漏原理进行查漏，可以将肥皂泡水按顺序均匀地刷在铜管口，若肥皂泡沫被吸入铜管内，则说明铜管已穿漏，而且吸入的速度反映了穿漏的程度。对于高压发生器铜管少量的穿漏，在不影响系统低温水供给量的情况下，可以使用合适的圆台型碳钢金属塞将泄漏铜管的两端塞紧后继续开机使用，此方法只能作为有条件的应急使用。对于高压发生器铜管的大量穿漏，只能采用更换全部铜管的方式解决。更换步骤如下：①使用手用麻花钻将高压发生器的一端管板内的铜管胀接段全部钻除；②使用专用拔管器在另一端将旧铜管逐一拔出；③将所有旧铜管拔出后，必须仔细清洗管板胀接孔，尤其是要清除胀管槽内的油污和杂质；④将量尺定做的带外翅片的铁百合金铜管逐根装入，并使用专用的定力矩胀管机将铜管两端逐一胀紧；⑤采用正压检漏的方法检查铜管胀管口的气密性，对于泄漏的铜管需要重新胀接直至泄漏现象完全消除；⑥抽真空后开机运行。