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溴化锂制冷机机组常见故障分析与解决方式

作者:    发布于:2017-1-4 9:46:40    文字:【】【】【

随着世界范围内禁用CFC(含氟氯烃化合物的制冷剂)的提出。以溴化锂水溶液为工质的吸收式制冷机组,以它耗电少、无毒无臭、无环境污染、对大气臭氧层无破坏作用等特性,也以成为举世公认的发展方向,广泛的应用于宾馆、医院、商场、影剧院、体育馆、办公大楼等部门。溴化锂制冷机机组在调试及其运转过程当中,可能出现各种各样的故障。不凝性气体、表面活性剂、冷剂水污染、溶液的PH值等严重影响着机组的制冷能力。弄清这些问题对提高溴化锂吸收式制冷机组的制冷量及提高机组的使用寿命有着重要的意义。下面是一些经常出现的典型故障及其排除故障的方法。
一、溴化锂溶液特性                                        
     溴化锂是由碱金属元素锂(Li)和卤族元素溴(Br)两种元素组成的,其一般性质和食盐大体类似,是一种比较稳定的物质。在大气中不变质、不挥发、不分解,且极易溶解于水,其缺点是对金属有腐蚀性,会出现结晶现象。
     物质的溶解度通常用在某一温度下100g溶剂中所能溶解的该物质的最大质量来表示。此时溶液处于饱和状态,被称为饱和溶液。因此,也可用饱和溶液的质量分数来反映物质的溶解度。物质溶解度的大小除与溶质和溶剂的特性有关外,还与温度有关,如图1—1溴化锂溶液的结晶曲线图所示,溴化锂在水中的溶解度随温度的升高而增大,随温度的降低而减小。可见一定温度下的溴化锂饱和水溶液,当温度降低时,由于溴化锂在水中溶解度的减小,溶液中多余的溴化锂就会与水结合成含有水分子的溴化锂水合物的晶体析出,形成结晶现象。
二、溴化锂溶液结晶
     从溴化锂水溶液的性质可以知道,结晶取决于溶液的质量分数和温度之间的关系。在一定质量分数下,当温度低于某一数值时就要引起结晶。当溴化锂吸收式制冷机组发生结晶故障以后,对制冷机组进行熔晶是非常麻烦的事情。一旦制冷机组出现结晶现象,就必须立即对制冷机组进行熔晶处理,此时不但制冷机组的制冷量将大大减小,而且在熔晶过程中,浓溶液腐蚀金属会产生大量的不凝性气体,从而降低制冷机组的使用寿命。还有溴化锂溶液的浓度越高,对机组的腐蚀性就越大。因此,溴化锂制冷机组在运行当中应该尽量避免溶液的结晶。
在一般情况下,溴化锂制冷机组大都装有冷剂水的旁通装置和结晶时的自动熔晶装置。此外,为避免停机后的结晶,还设有停机时的溶液自动稀释装置。虽然制冷机组设有多项预防结晶的装置,但仍然有可能发生结晶事故,此时结晶以后对制冷机组的熔晶就显得非常的重要了。
(一)停机期间溶液结晶
     溴化锂制冷机组停机期间发生结晶的主要原因是制冷机组停机时稀释运转的时间不够,蒸发器内存有大量的冷剂水未被蒸发,导致吸收器内溴化锂溶液浓度过高所致。
具体操作如下:
1.立即将蒸发器内的冷剂水全部导入吸收器内,以降低吸收器中溶液的浓度。
2.采用外部加热的方法将溶液泵叶轮内及连接管路中的溴化锂溶液温 度升高,提高溴化锂在水中的溶解度,从而使结晶融化。考虑制冷机组的溶液泵采用法兰连接且电动机部分不能够承受高温,所以采用蒸汽加热溶液泵的叶轮及连接管路。为防止加热时蒸汽及凝水进入电控设备,在加热前以将电控设备包好。
3.在加热一段时间后采用点动的方式启动溶液泵。由于溴化锂制冷机组的溶液泵使用屏蔽泵,因此无法用肉眼直接观察溶液泵是否能够运转,所以在溶液泵出口处的取样阀处安装了一个真空压力表。由于溶液泵运转后会有一个扬程,所以真空压力表上指示的压力必定高于大气压力。溶液泵内的结晶也就融化了。当安装了真空压力表并打开取样阀后发现,真空压力表为常压;由于制冷机组内为高真空状态,因此断定溶液泵内部和取样阀处以完全结晶了。这也就验证了刚才判断溶液泵内部结晶故障是正确的了。
4.确定结晶故障后,组织人员继续用蒸汽全面加热溶液泵叶轮部分及其连接管路,考虑制冷机组低温热交换器和低温热交换器浓溶液出口连接吸收器的管路也有可能结晶;所以组织人员对这段管路及低温热交换器也一同加热。
5.由于溴化锂溶液对金属有腐蚀性,结晶后腐蚀性会更强;所以必定产生大量的不凝性气体,这些不凝性气体留存于制冷机组中会加重溴化锂溶液对制冷机组的腐蚀,降低制冷机组的使用寿命。因此,立即开启了真空泵抽除制冷机组内部的不凝性气体。在使用真空泵抽除制冷机组内不凝性气体时,应该特别注意的是:必须先开启真空泵以后,在打开机组用于抽真空的阀门。关闭时,必须先关闭机组用于抽真空的阀门后,在关闭真空泵。
由于及时正确的操作,半小时后制冷机组的二号溶液泵以能够连续运转。溶液泵内部的结晶以全部融化;开启制冷机组一号、二号溶液泵继续运转半个小时使机组内的溶液充分稀释后停止。事后经检查发现控制制冷机组稀释运转的稀释温度继电器损坏,导致制冷机组停机时稀释运转的时间不够,值班人员又未能及时发现而结晶。
(二)制冷机组运行中溶液结晶
溴化锂制冷机组在运行当中,引起结晶的因素有很多其中最主要的因素有以下几点:
1. 冷却水进口的温度过低
溴化锂制冷机组在运行当中应该严格控制机组冷却水的进口温度,绝对不允许冷却水的进口温度低于制冷机组的标定值。当冷却水的进口温度过低时,将引起吸收器中稀溶液的温度降低。当过低温度的稀溶液在低温热交换器中与从发生器中回来的浓溶液换热时,会使浓溶液的温度急剧降低;从而导致低温热交换器中浓溶液的质量分数过高而结晶。
2.机组内积聚有大量的不凝性气体
不凝性气体是指在溴化锂吸收式制冷机组工作时,即不被冷凝,也无法被溴化锂溶液所吸收的气体。由于溴化锂吸收式制冷机组是在高真空状态下工作的。蒸发器、吸收器中的绝对工作压力仅几百帕,外部空气及易漏入机组。还有,在制冷机组运行的过程中,溴化锂溶液总会腐蚀钢铁、铜等金属材料产生氢气。况且当机组漏入空气以后,由于空气中氧气的存在还会加剧溴化锂溶液对制冷机组的腐蚀。这类不凝性气体即使数量极少,对制冷机组的性能也将会产生极大的影响。当机组内积聚有大量的不凝性气体时,蒸发器和吸收器的工作压力就会升高。由于蒸发器中蒸发压力的升高相应的蒸发温度也就升高了,导致蒸发器中积存大量的冷剂水无法蒸发。同时吸收器中压力升高后,大大降低了溴化锂溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽的能力。由于大量的冷剂水积存在蒸发器中无法被蒸发,导致发生器中回来的浓溶液的浓度过高而引起结晶。
3.制冷机组常时间超负荷运转
当制冷机组常时间超负荷运转时,发生器中溶液的温度就会过高。导致发生器出来的浓溶液过份浓缩。在低温热交换器中,过份浓缩的浓溶液在与从吸收器出来的低温的稀溶液换热时急剧降温而结晶。所以溴化锂制冷机组不可以超负荷运转。
(三)制冷机组运行中溶液结晶的征兆
     在溴化锂制冷机组的低压发生器与吸收器之间有一根旁通管,它的一端接在低压发生器溶液槽的上部。另一端接在吸收器上,这就是自动熔晶管。制冷机组正常运转时,低压发生器的溶液液面低于自动熔晶管。当机组溶液结晶时,低温热交换器浓溶液管路因浓溶液结晶而被堵塞,低压发生器溶液液面上升,最终流向自动熔晶管进入吸收器。由于从自动熔晶管流入吸收器的浓溶液未经过热交换器换热,因而溶液的温度比较高。流入吸收器后使吸收器的稀溶液温度升高,所以由溶液泵输送倒低温热交换器的稀溶液温度也将上升,在换热时使低温热交换器中的浓溶液的温度上升而使结晶融化。最终达到自动熔晶的目的。
由此可知,在溴化锂制冷机组运行中,自动熔晶管发烫是溴化锂溶液结晶的明显征兆。应该引起高度的重视,如果这时就采取相应的措施(如:降低负荷、将蒸发器内冷剂水导入吸收器、提高冷却水进口温度、抽除机组内的不凝性气体等),便可避免溶液的结晶了。
在这里应该特别提出的是,制冷机组在运行当中,应该实行抄表制度。各当班人员必须严格遵守抄表制度,每次抄表时间最长不应超过两个小时。这样不仅能够及时发现问题,而且还是处理机组故障时的重要依据。
三、蒸发器中冷剂水的污染
1.为什么要对冷剂水进行再生处理
溴化锂制冷机组在运行当中,由于运转条件的变化如:加热热源的突然升高或冷却水进口温度过低,或操作人员操作不当等原因,导致发生器中的溴化锂溶液可能随冷剂蒸汽进入冷凝器和蒸发器中,使冷剂水中含有溴化锂
溶液,这种现象称为冷剂水污染。即使正常运转的机组,随着运转时间的增长,也会产生冷剂水污染。运转时间越长,冷剂水中溴化锂的含量越多。冷剂水污染会使制冷机组的制冷量下降。当冷剂水严重污染时,随着冷剂水中溴化锂含量的增多,吸收器中的溶液逐渐转移到蒸发器中,使得吸收器液位下降,以至影响到溶液泵的正常运转甚至产生吸空现象。因此,为了保证制冷机组的安全运行,应该经常检测蒸发器中冷剂水的比重。通常当冷剂水比重大于1.04时,就要进行冷剂水的再生处理了。
2.冷剂水再生的方法
在溴化锂吸收式制冷机组冷剂水泵的出口处有一个旁通阀,阀后连一根通往吸收器的管子,这就是冷剂水的再生管。当蒸发器中冷剂水被溴化锂溶液污染后,首先应关闭冷剂水泵出口的阀门,然后打开冷剂水旁通阀,将混有溴化锂溶液的冷剂水通过再生管全部导入吸收器中。当蒸发器中冷剂水的液位降低到一定值时冷剂水泵会自动停止,这时关闭冷剂水旁通阀,打开冷剂水泵的出口阀门,当蒸发器中冷剂水的液面上升到规定值后,冷剂水泵会自动运转,机组进入正常运行状态。重新测定冷剂水的比重,如达不到要求可反复进行冷剂水的再生处理,直至合格。
3.冷剂水取样
当测定冷剂水的比重时,就需要从蒸发器中取出一部分冷剂水。一般在购入机组的同时,厂家会随制冷机组一起提供一套专门用于抽取冷剂水的高压真空玻璃瓶,用于冷剂水的取样。如图3—1所示,在高压真空玻璃瓶的橡皮塞上穿有两根长短不一样的?10铜管,用抽真空专用的橡胶管将这两根铜管分别与冷剂水取样阀和真空泵抽气管上的抽真空阀相连接,注意不要接错(接近瓶底的铜管与冷剂水取样阀相连,接近瓶口的铜管与真空泵的抽气管相连)。首先,打开真空泵抽气管上的抽真空阀,开启真空泵将高压真空玻璃瓶抽空至没有不凝性气体后再打开制冷机组上的冷剂水取样阀,蒸发气中的冷剂水就会被吸入高压真空玻璃瓶内。当高压真空玻璃瓶内的冷剂水够用时,关闭冷剂水取样阀,再关闭真空抽气管上的抽真空阀,然后再关闭真空泵。这样,蒸发气中的冷剂水就被取出来拉。