制冷系統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法的應(yīng)用與展望

茍林林 劉昭

摘要：制冷系統(tǒng)是制冷劑流經(jīng)的設(shè)備及管路的總稱，在運(yùn)行過(guò)程中，制冷系統(tǒng)發(fā)生泄漏會(huì)導(dǎo)致其工作異常。制冷劑泄漏10%，將導(dǎo)致制冷機(jī)組性能最多下降27%。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，制冷系統(tǒng)部件多，不同部件故障造成的系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)變化具有一定相似性，無(wú)法直接通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)的變化精確判斷泄漏位置，給制冷系統(tǒng)的維修造成一定的困難。

關(guān)鍵詞：制冷系統(tǒng);泄漏檢測(cè);方法應(yīng)用;展望

1制冷系統(tǒng)泄漏原因分析

制冷系統(tǒng)一般由制冷劑、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等組成。壓縮機(jī)在閉式制冷循環(huán)中利用有限的制冷劑，提高制冷劑壓力，促進(jìn)制冷劑循環(huán)流動(dòng)。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)制冷劑在冷凝器中冷凝為高壓氣體，經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流后成為低壓液體制冷劑;低壓液體制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并吸收熱量以冷卻外部環(huán)境。制冷系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，要求密封性高。任何部位的泄漏，哪怕是輕微的泄漏，都會(huì)導(dǎo)致制冷系統(tǒng)在以后的使用過(guò)程中發(fā)生故障，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)無(wú)法正常工作。因此，探討制冷系統(tǒng)泄漏的原因非常重要。

1.1管路連接不嚴(yán)密

在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，制冷系統(tǒng)管路的螺紋連接和填料密封會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)和磨損，導(dǎo)致管路密封性降低，系統(tǒng)密封性惡化。此外，在施工過(guò)程中，制冷系統(tǒng)的管道焊接、喇叭口等接頭處也存在漏點(diǎn)。但是，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，系統(tǒng)中剩余的制冷劑會(huì)不斷減少，制冷效果最終會(huì)變差。

1.2管道腐蝕

管道腐蝕是引起系統(tǒng)泄漏的主要原因之一，包括內(nèi)腐蝕和外腐蝕。內(nèi)腐蝕是由管道內(nèi)的腐蝕性氣體引起的，外腐蝕是由涂層的損失或損壞引起的。管道腐蝕破壞是制冷劑泄漏的重要因素，是目前的一大隱患。

1.3壓縮機(jī)排氣管泄漏

制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，排氣管中氣態(tài)制冷劑的流量隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，對(duì)管路產(chǎn)生一定的影響;而壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的連續(xù)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致排氣管連接或焊接處的泄漏，從而影響系統(tǒng)的制冷效果。

1.4換熱設(shè)備泄漏系統(tǒng)原理

制冷系統(tǒng)中的換熱設(shè)備包括蒸發(fā)器和冷凝器。小型制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器或冷凝器在生產(chǎn)或加工過(guò)程中，由于物料本身的原因，可能導(dǎo)致泄漏。在大中型制冷系統(tǒng)運(yùn)行中，由于外部因素和維護(hù)管理人員的異常操作，如壓縮機(jī)、冷凍水泵的啟停順序錯(cuò)誤、報(bào)警裝置故障、系統(tǒng)異常、蒸發(fā)器管內(nèi)冰水未能及時(shí)排出等，換熱設(shè)備中的傳熱管經(jīng)常受到壓縮和破裂，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)泄漏。

1.5系統(tǒng)維護(hù)不足

除上述泄漏原因外，大中型制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中往往缺乏必要的專業(yè)維護(hù)，如制冷系統(tǒng)閥門和法蘭的日常檢查、壓力管道的定期檢查和維護(hù)、管道強(qiáng)度校核等。，從而導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)管道腐蝕變薄、局部裂紋或變形等隱患。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，可能發(fā)生制冷劑泄漏。

2制冷系統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法

2.1目測(cè)法

目測(cè)法又稱觀察法，是常用的檢漏方法之一。目視檢查方法是在停機(jī)狀態(tài)下對(duì)制冷系統(tǒng)各閥門的焊縫、螺紋接頭、密封件進(jìn)行檢查，觀察是否漏油。其應(yīng)用原理是制冷劑和潤(rùn)滑油互溶。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，潤(rùn)滑油將從泄漏處流出。根據(jù)油污的位置，可以判斷管道的泄漏位置。目視檢查方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)系統(tǒng)突然斷裂引起的大泄漏點(diǎn)有很好的檢測(cè)效果。如果制冷劑泄漏量較小，潤(rùn)滑油泄漏量較小，則不能用目測(cè)法準(zhǔn)確定位油漬。隨著多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展和推廣，它得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，通常采用目測(cè)法，通過(guò)油跡位置快速準(zhǔn)確地確定多線系統(tǒng)的泄漏位置。

2.2管道缺陷檢測(cè)方法

管道缺陷檢測(cè)方法是指利用特定的設(shè)備和裝置，如聲發(fā)射裝置、X射線裝置等，對(duì)系統(tǒng)管道缺陷進(jìn)行檢測(cè)。目前，管道缺陷檢測(cè)主要采用渦流檢測(cè)、射線檢測(cè)和應(yīng)力波檢測(cè)。渦流檢測(cè)方法采用電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)渦流來(lái)判斷損傷;射線檢測(cè)法利用射線的穿透性對(duì)管道缺陷進(jìn)行分析;應(yīng)力波檢測(cè)方法是利用應(yīng)力波在被測(cè)物體中的傳播來(lái)進(jìn)行損傷檢測(cè)。管道缺陷檢測(cè)具有檢測(cè)率高、損傷點(diǎn)位置判斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。在冰箱制冷系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)器鋁管材料中的雜質(zhì)和熱擠壓加工工藝的影響，內(nèi)漏一直是主要問(wèn)題。美的在生產(chǎn)過(guò)程中采用了鋁管渦流檢測(cè)設(shè)備，有效防止了有泄漏缺陷的鋁管用于冰箱蒸發(fā)器，從源頭上降低了家用冰箱制冷劑泄漏的概率。本文將應(yīng)力波檢測(cè)方法應(yīng)用于制冷系統(tǒng)管道缺陷檢測(cè)。利用研制的一套管道檢測(cè)定位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析處理，可以準(zhǔn)確地確定管道的損傷位置。

2.3熒光檢漏法

熒光檢漏法是基于熒光檢漏儀在紫外線燈照射下發(fā)出明亮的黃綠光的原理。在制冷系統(tǒng)中按一定比例加入熒光劑。設(shè)備運(yùn)行后，用紫外線燈顯示泄漏部位。該方法時(shí)間短，能實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。目前，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于通用汽車、大眾汽車、三菱等汽車廠商的汽車制冷系統(tǒng)中。

2.4紅外成像檢測(cè)法

紅外成像檢測(cè)法是利用紅外輻射的原理，基于其采集處理溫度數(shù)據(jù)速度快的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)非接觸和對(duì)管路外表面溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，快速定位泄漏位置。氨制冷系統(tǒng)運(yùn)行中，金屬管路腐蝕、材料強(qiáng)度不足、超負(fù)荷運(yùn)行等影響因素，使得管路的本體或連接處可能出現(xiàn)局部變形，彎頭或焊縫處容易出現(xiàn)裂紋，造成管道泄漏。目前，氨制冷系統(tǒng)中常用傳統(tǒng)的人工檢漏方法，但該方法需要檢測(cè)者擁有一定的工作經(jīng)驗(yàn)。采用紅外成像檢測(cè)法對(duì)氨制冷系統(tǒng)中密集管路進(jìn)行檢測(cè)，可及時(shí)找出精確的泄漏位置，有助于對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行快速處理，及時(shí)排除泄漏，提高管路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。采用紅外成像法以及壓力流量監(jiān)控和光柵測(cè)溫等不同監(jiān)測(cè)手段對(duì)氨泄漏位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，有效降低了氨泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

2.5質(zhì)譜儀檢測(cè)法

質(zhì)譜儀檢測(cè)法由離子源、分析器、接收器、真空系統(tǒng)、電子電路等組成，是利用質(zhì)譜儀對(duì)泄漏位置進(jìn)行檢測(cè)的方法，可對(duì)真空殘余氣體進(jìn)行分析。質(zhì)譜儀有靈敏性高、性能穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，常用在大、中型管路較多的制冷系統(tǒng)中。吸收式制冷系統(tǒng)管路較多，易發(fā)生泄漏，泄漏檢測(cè)和泄漏位置的確定至關(guān)重要。利用氦質(zhì)譜儀檢測(cè)法，對(duì)溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，并提出泄漏點(diǎn)檢測(cè)靈敏度和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)難易程度的關(guān)系，提高了吸收式制冷機(jī)組泄漏檢測(cè)的準(zhǔn)確度和效率。

3制冷系統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法研究展望

3.1積極應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)裝置

常溫下制冷劑為無(wú)色無(wú)味易揮發(fā)氣體。當(dāng)它泄漏時(shí)，很難判斷泄漏的位置，因?yàn)楸夭牧媳话谥评涔艿耐饷妗ｋS著各種傳感器和智能儀表的不斷應(yīng)用，制冷系統(tǒng)中增加了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)警報(bào)警裝置。因此，智能在線監(jiān)測(cè)裝置在系統(tǒng)中的積極應(yīng)用將成為未來(lái)的發(fā)展方向。

3.2加強(qiáng)專業(yè)檢測(cè)評(píng)估

制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，必須對(duì)壓力管道進(jìn)行全面檢查，即對(duì)系統(tǒng)的高、低壓管道采用不停機(jī)分項(xiàng)檢查的方法進(jìn)行相應(yīng)的檢查。對(duì)于大中型制冷系統(tǒng)的檢測(cè)，必須配備專業(yè)人員。除重點(diǎn)檢查系統(tǒng)的焊接和連接外，還應(yīng)檢查系統(tǒng)的密封方法。通過(guò)加強(qiáng)專業(yè)檢測(cè)和評(píng)估，加強(qiáng)管道或更換部件，減少泄漏事故的發(fā)生。

3.3加強(qiáng)制冷劑泄漏的預(yù)防研究

目前，制冷劑泄漏的檢測(cè)方法大多是被動(dòng)的，即在發(fā)生泄漏時(shí)，找到泄漏點(diǎn)，采取一定的方法進(jìn)行處理。今后，有必要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的防泄漏研究，如改進(jìn)或升級(jí)密封填料的材質(zhì)，或在系統(tǒng)上增加監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)切斷制冷劑泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)論

制冷劑泄漏是制冷系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)的問(wèn)題，給系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響。在維修過(guò)程中，很難準(zhǔn)確定位泄漏位置。目前制冷劑泄漏檢測(cè)大多基于人工檢測(cè)，維修時(shí)間長(zhǎng)。因此，有效的防漏方法和深入探索準(zhǔn)確、快速的檢漏技術(shù)仍是今后研究的重點(diǎn)。

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