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摘 要：溴化锂吸收式制冷机组是某型船大气环境综合控制系统的关键设备，为全船空调系统提供冷媒水，具有经济性高、工作安全可靠、机组振动噪音小等特点。前期，某船航行过程中，本设备因密性破坏机组无法工作导致该船返航，造成极大经济损失。本文主要从机组密性破坏对设备运行产生影响进行深入分析，提出了应对措施，对后续该型设备修理、试验具有现实的指导意义。
关键词：溴化锂吸收式制冷机;机组密性;机组运行
1引言
溴化锂吸收式制冷机组是某型船大气环境综合控制系统的关键设备，为海上正常航行和码头热态系泊等工况常用制冷机组，为全船空调系统及其它空调冷水用户提供空调冷媒水，保证了船员身心健康和机电设备可靠的工作。该制冷机组与其他类型的制冷机相比，其优点是能利用该型船动力装置的废热或低压蒸汽来制冷，经济性高，无毒无味无爆炸危险，工作安全可靠;运动部件少，机组振动噪音小，操作维护方便等。但也有缺点，主要是机组对气密性要求高，即使漏入微量的空气也会影响机组的性能。
2 故障情况
2018年某船在海上航行時，监控人员发现溴化锂制冷机组冷媒水出口温度突然持续上升，制冷量持续下降。采用对机组抽真空等措施后，机组仍无法恢复正常运行。随后停止机组，开展冷机状态排查，对机组内溴化锂溶液取样化验发现机组中稀溶液密度为1.24kg/L，低于正常值。随即通过关闭相应系统阀门方式，检查机组冷媒水传热管和加热蒸汽传热管未存在泄漏现象后，初步判定海水冷却的传热管发生泄漏。船返港停靠码头后，对机组充氮气至0.05MPa时，发现冷凝器出口法兰有气流流出，拆卸冷凝器端盖并将气压升至0.1MPa，定位至面对管板，自中间隔板位置向船舷数第3列、自上向下数第7行的一根冷凝器传热管存在泄漏。利用拔管专用工装将泄漏的传热管拔出后，发现在传热管沉积物易聚集的底部有一个直径约1mm的孔洞，具体孔洞样式见图1所示。工厂利用盲堵对拔管后的冷凝器传热管管板孔洞焊接封堵，机组经蒸馏水串洗清洁（直至氯化物离子浓度小于500PPm为止）、氮气正压保压密性试验、真空保压密性试验，加注溴化锂溶液后起机，机组运行平稳各运行参数工作正常。
3 机组组成及制冷工作原理
该型船溴化锂吸收式制冷机组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器等换热设备和自动控制装置、自动抽气装置、报警装置以及冷剂泵、发生泵、吸收泵、真空泵、真空阀件等配套设备组成。其主要工作原理是以水作为制冷剂，溴化锂溶液作为吸收剂，利用水在高真空下蒸发（绝对压力为5.3mmHg柱时，相应水的蒸发温度为2℃），吸收空调冷媒水热量以达到空调制冷效果，具体工作流程原理见图2所示。本设备实际运行工况为：当蒸发器冷媒水出水温度为5℃时，蒸发器、吸收器工作绝对压力为650Pa，即该设备正常运行时机组内部始终处于高真空状态。
4 机组密性对机组的影响
a）对机组性能直接影响
1）吸收器、冷凝器传热管破损泄漏造成机组密性破坏时，冷却海水直接进入机组内，造成吸收剂溴化锂溶液污染，随着海水的不断进入，机组内的绝对气密性破坏，运行的机组将依次出现制冷量降低直至机组无法正常制冷停机，或者直接停机等故障。
2）蒸发器、发生器传热管破损泄漏造成机组密性破坏时，冷媒水或水蒸汽直接进入机组内，造成溴化锂溶液稀释污染，随着冷媒水或蒸汽的不断进入，机组内的绝对气密性破坏，运行的机组将依次出现制冷量降低、结晶，直至停机或者直接停机等故障。
3）屏蔽泵、真空泵、真空阀件等部件泄漏造成机组密性破坏时，空气进入机组，空气中的氮气等将以不凝性气体形式存在，易聚集于冷凝器和吸收器中，增大冷凝换热器的热阻和阻碍吸收器传热管与吸收溶液的热传导，降低溴化锂稀溶液吸收过程和冷凝过程的传质推动力及吸收系数、冷凝传热系数，从而直接造成吸收速率和冷凝效率的下降，机组制冷量大幅度降低。有数据标明，机组内含有1%的不凝性气体，冷凝传热系数会下降约60%。随着空气的不断大量进入机组内绝对气密性破坏，机组制冷量将持续降低，出现结晶直至停机或者直接停机等故障。
b）对机组设备间接影响
1）该机组壳体为碳钢结构，传热管为铜质。机组运行时蒸发器、吸收器、冷凝器工作温度高（浓溶液温度为94.6℃，中间溶液温度为62.5℃，蒸发器传热管内为饱和蒸汽），机组内部结构长期处于高温湿热恶劣环境工作状态。吸收器、冷凝器传热管若破损，冷却海水直接泄漏至机组内部，海水中盐类易在壳体底部及传热管内壁结垢或杂质沉积。因结垢和杂质沉积区域密度、厚度和化学组成通常呈现不均匀状态，而这种不均匀的覆盖可造成壳体、传热管金属表面电化学不均匀性，阻碍金属阳离子的扩散，引发电化学腐蚀反应，杂质的沉积还会使水中的某些腐蚀成分如H+、Cl-、S2-等在垢下金属表面富集，进一步导致壳体、传热管局部被损伤减薄。
2）屏蔽泵、真空泵、真空隔膜阀件等部件若密封失效泄漏，则空气进入机组，因溴化锂溶液是一种较强的碱性腐蚀介质，空气中的氧与机组壳体中金属铁及传热管中金属铜进行电化学反应，失去2个或3个电子，生成铁和铜的氢氧化物，最终形成腐蚀产物。同时氧化失去的电子与溶液中的氢离子结合产生H2，H2与空气中的N2等以不凝性气体的形式在机组内存在，直接影响吸收过程和冷凝过程的进行，降低机组的制冷量。
3）因海水泄漏或空气进入机组产生的铁锈、铜锈等腐蚀产物，在溴化锂溶液的冲刷作用下，将从壳体内表面或传热管的外壁上脱离，随溶液循环极易造成各换热器喷嘴和屏蔽泵滤网的堵塞，妨碍机组的正常运行。
5 措施及效果
通过分析研究机组密性对机组运行的影响，制定了以下措施并在该型船后续溴化锂制冷机组的修理中实施，经过机组实际运行检验至今未再发生因机组密性破坏导致机组无法运行故障。具体实施措施为：
1）结合该型船计划修理，对溴化锂制冷机组换热器的传热管全部进行涡流探伤检验，腐蚀超标传热管按照标准进行封堵或换管，并根据使用强度制定周期涡流探伤检查制度，比对历次机组涡流检测结果，预防因检查不到位传热管腐蚀锈穿造成机组密性破坏现象的发生。
2）结合该型船计划修理，对屏蔽泵、真空泵、真空隔膜阀件等部件的橡胶密封件换新，杜绝因橡胶密封件老化密封失效，造成机组密性破坏的问题。
3）机组修理后，对机组分别进行充氮气正压保压密性试验和抽真空保压密性试验，密性试验合格后，再加注溶液，排除因机体焊缝泄漏造成机组密性破坏的问题。
参考文献：
[1] 戴永庆，溴化锂吸收式制冷技术及应用.北京：机械工业出版社，1996.
[2] 罗序禄，李文武，曹志锡，制冷机中溴化锂溶液腐蚀性研究.轻工机械，104～107，第29卷第1期，2011.
[3] 张云涛，溴化锂溶液对制冷机组腐蚀及防范措施.工艺设计改造及检测检修，52～53，第17期总第245期，2016.
[4] 何耀东，空调用溴化锂吸收式制冷机.北京：中国建筑工业出版社，1993.
（青岛前进船厂，山东 青岛 266000）
关键词：溴化锂吸收式制冷机;机组密性;机组运行
1引言
溴化锂吸收式制冷机组是某型船大气环境综合控制系统的关键设备，为海上正常航行和码头热态系泊等工况常用制冷机组，为全船空调系统及其它空调冷水用户提供空调冷媒水，保证了船员身心健康和机电设备可靠的工作。该制冷机组与其他类型的制冷机相比，其优点是能利用该型船动力装置的废热或低压蒸汽来制冷，经济性高，无毒无味无爆炸危险，工作安全可靠;运动部件少，机组振动噪音小，操作维护方便等。但也有缺点，主要是机组对气密性要求高，即使漏入微量的空气也会影响机组的性能。
2 故障情况
2018年某船在海上航行時，监控人员发现溴化锂制冷机组冷媒水出口温度突然持续上升，制冷量持续下降。采用对机组抽真空等措施后，机组仍无法恢复正常运行。随后停止机组，开展冷机状态排查，对机组内溴化锂溶液取样化验发现机组中稀溶液密度为1.24kg/L，低于正常值。随即通过关闭相应系统阀门方式，检查机组冷媒水传热管和加热蒸汽传热管未存在泄漏现象后，初步判定海水冷却的传热管发生泄漏。船返港停靠码头后，对机组充氮气至0.05MPa时，发现冷凝器出口法兰有气流流出，拆卸冷凝器端盖并将气压升至0.1MPa，定位至面对管板，自中间隔板位置向船舷数第3列、自上向下数第7行的一根冷凝器传热管存在泄漏。利用拔管专用工装将泄漏的传热管拔出后，发现在传热管沉积物易聚集的底部有一个直径约1mm的孔洞，具体孔洞样式见图1所示。工厂利用盲堵对拔管后的冷凝器传热管管板孔洞焊接封堵，机组经蒸馏水串洗清洁（直至氯化物离子浓度小于500PPm为止）、氮气正压保压密性试验、真空保压密性试验，加注溴化锂溶液后起机，机组运行平稳各运行参数工作正常。
3 机组组成及制冷工作原理
该型船溴化锂吸收式制冷机组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器等换热设备和自动控制装置、自动抽气装置、报警装置以及冷剂泵、发生泵、吸收泵、真空泵、真空阀件等配套设备组成。其主要工作原理是以水作为制冷剂，溴化锂溶液作为吸收剂，利用水在高真空下蒸发（绝对压力为5.3mmHg柱时，相应水的蒸发温度为2℃），吸收空调冷媒水热量以达到空调制冷效果，具体工作流程原理见图2所示。本设备实际运行工况为：当蒸发器冷媒水出水温度为5℃时，蒸发器、吸收器工作绝对压力为650Pa，即该设备正常运行时机组内部始终处于高真空状态。
4 机组密性对机组的影响
a）对机组性能直接影响
1）吸收器、冷凝器传热管破损泄漏造成机组密性破坏时，冷却海水直接进入机组内，造成吸收剂溴化锂溶液污染，随着海水的不断进入，机组内的绝对气密性破坏，运行的机组将依次出现制冷量降低直至机组无法正常制冷停机，或者直接停机等故障。
2）蒸发器、发生器传热管破损泄漏造成机组密性破坏时，冷媒水或水蒸汽直接进入机组内，造成溴化锂溶液稀释污染，随着冷媒水或蒸汽的不断进入，机组内的绝对气密性破坏，运行的机组将依次出现制冷量降低、结晶，直至停机或者直接停机等故障。
3）屏蔽泵、真空泵、真空阀件等部件泄漏造成机组密性破坏时，空气进入机组，空气中的氮气等将以不凝性气体形式存在，易聚集于冷凝器和吸收器中，增大冷凝换热器的热阻和阻碍吸收器传热管与吸收溶液的热传导，降低溴化锂稀溶液吸收过程和冷凝过程的传质推动力及吸收系数、冷凝传热系数，从而直接造成吸收速率和冷凝效率的下降，机组制冷量大幅度降低。有数据标明，机组内含有1%的不凝性气体，冷凝传热系数会下降约60%。随着空气的不断大量进入机组内绝对气密性破坏，机组制冷量将持续降低，出现结晶直至停机或者直接停机等故障。
b）对机组设备间接影响
1）该机组壳体为碳钢结构，传热管为铜质。机组运行时蒸发器、吸收器、冷凝器工作温度高（浓溶液温度为94.6℃，中间溶液温度为62.5℃，蒸发器传热管内为饱和蒸汽），机组内部结构长期处于高温湿热恶劣环境工作状态。吸收器、冷凝器传热管若破损，冷却海水直接泄漏至机组内部，海水中盐类易在壳体底部及传热管内壁结垢或杂质沉积。因结垢和杂质沉积区域密度、厚度和化学组成通常呈现不均匀状态，而这种不均匀的覆盖可造成壳体、传热管金属表面电化学不均匀性，阻碍金属阳离子的扩散，引发电化学腐蚀反应，杂质的沉积还会使水中的某些腐蚀成分如H+、Cl-、S2-等在垢下金属表面富集，进一步导致壳体、传热管局部被损伤减薄。
2）屏蔽泵、真空泵、真空隔膜阀件等部件若密封失效泄漏，则空气进入机组，因溴化锂溶液是一种较强的碱性腐蚀介质，空气中的氧与机组壳体中金属铁及传热管中金属铜进行电化学反应，失去2个或3个电子，生成铁和铜的氢氧化物，最终形成腐蚀产物。同时氧化失去的电子与溶液中的氢离子结合产生H2，H2与空气中的N2等以不凝性气体的形式在机组内存在，直接影响吸收过程和冷凝过程的进行，降低机组的制冷量。
3）因海水泄漏或空气进入机组产生的铁锈、铜锈等腐蚀产物，在溴化锂溶液的冲刷作用下，将从壳体内表面或传热管的外壁上脱离，随溶液循环极易造成各换热器喷嘴和屏蔽泵滤网的堵塞，妨碍机组的正常运行。
5 措施及效果
通过分析研究机组密性对机组运行的影响，制定了以下措施并在该型船后续溴化锂制冷机组的修理中实施，经过机组实际运行检验至今未再发生因机组密性破坏导致机组无法运行故障。具体实施措施为：
1）结合该型船计划修理，对溴化锂制冷机组换热器的传热管全部进行涡流探伤检验，腐蚀超标传热管按照标准进行封堵或换管，并根据使用强度制定周期涡流探伤检查制度，比对历次机组涡流检测结果，预防因检查不到位传热管腐蚀锈穿造成机组密性破坏现象的发生。
2）结合该型船计划修理，对屏蔽泵、真空泵、真空隔膜阀件等部件的橡胶密封件换新，杜绝因橡胶密封件老化密封失效，造成机组密性破坏的问题。
3）机组修理后，对机组分别进行充氮气正压保压密性试验和抽真空保压密性试验，密性试验合格后，再加注溶液，排除因机体焊缝泄漏造成机组密性破坏的问题。
参考文献：
[1] 戴永庆，溴化锂吸收式制冷技术及应用.北京：机械工业出版社，1996.
[2] 罗序禄，李文武，曹志锡，制冷机中溴化锂溶液腐蚀性研究.轻工机械，104～107，第29卷第1期，2011.
[3] 张云涛，溴化锂溶液对制冷机组腐蚀及防范措施.工艺设计改造及检测检修，52～53，第17期总第245期，2016.
[4] 何耀东，空调用溴化锂吸收式制冷机.北京：中国建筑工业出版社，1993.
（青岛前进船厂，山东 青岛 266000）