制冷系统现场安装检漏存在的问题与对策.docx

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1、制冷系统安装现场检漏存在的问题与对策Problems of leak detection test to refrigeration system on-site and its countermeasures0 引言现场组装的制冷设备和管路系统必需进展气 密性试验。即使是整机出厂，充氮保护的机组， 假设氮气泄漏，或超过保质期经清洗检修重装 配后，也必需进展现场气密性试验。国家标准GB50274-98制冷设备、空气分别设备安装工程 施工及验收标准1以下简称“标准”目前仍连续使用。该“标准”对蒸气压缩式制冷系统正 压气密性试验的要求是：在规定的试验压力下用 肥皂水或其他发泡剂刷抹，对焊缝、法兰等

2、连接 处检查应无泄漏。保压试验时充气至试验压力， 6h 以后开头记录压力表读数和试压气体温度值。经 24h 以后再记录终止压力及温度值。并规定压力降按式1计算，不应大于试验压力值的1。当压力降超过以上规定时，应查明缘由消退泄漏，并应重试验，直至合格。正压气密性试验规定有两条以下分别简称“规定 1”和“规定 2”，分别是：规定 1 当承受氮气或枯燥压缩空气进展试验时，试验压力应为 0.2MPa表压；检查设备及管道有无泄漏时，应保持压力 24h；按式1 计算，压力降不应大于 0.0665kPa。规定 2 承受氟利昂进展试验时，应先将系统抽真空至 0.265kPa ， 并充入氟利昂气体至0.05MP

3、a表压。然后，再充入氮气或枯燥压缩空气至 0.15MPa表压，并用电子卤素检漏仪进行检查，其泄漏率不应大于2.03Pa mL/s 。现场是否可依据具体状况仅做其中一种检漏试验，“标准”没有明确说明。“标准”第 2.7.6 条还规定气密性试验合格后需真空保压试验。笔者通过近两年对压缩式和吸取式两种制冷系统的现场气密性检漏工艺调查，觉察施工人员DP = P1273 + t2- 273 + t1 P2(1)普遍对“标准”理解不透彻，还有使用已废止标准的状况。另一方面，“标准”本身与制冷系统安装工程技术、工艺的应用与进展也存在不适式中DP 为计算压力降MPa。P 和 P 分别12是试验开头和终止时系统

4、内气体确实定压力MPa。t和t分别是试验开头和终止时系统12内气体的温度。国家行业标准 SBJ12-2023氨制冷系统安装工程施工及验收标准沿用了这一规定。“标准”对溴化锂吸取式冷水机组安装后的应问题。因此，深入分析“标准”关于气密性试验有关规定及其检漏效果，对当前施工现场躲避检漏误判,促进标准编制和推广使用先进检漏技术来说都是必要的。1 压缩式制冷系统的严密性试验虽然“标准”在压缩式和吸取式两种制冷系统的气密性试验分析中均使用了公式 1，但判据并不一样。对压缩式制冷系统，有必要深入理解“标准”在应用公式1时的漏率定义。1.1 应用公式1的漏率定义设试验终止时，系统因泄漏使内部气体摩尔率为 0

5、.0417。1.2 现场压力检漏试验存在的问题关于制冷系统气密性试验应“前6h压力下降不应大于0.03MPa ，后18h除去因环境温度变化而引起的误差外，压力无变化为合格”是已废止质量数由 n1下降为 n2。将 P2转换成T1状态下的标准GB5024397通风与空调工程施工及验收规范的规定。但最近出版的一些通风空调安装专压力 P * ，则：2业工具书还在引用该规定。现场检漏也存在操作TP* = 1 P2 T22(2)混乱和误判状况。主要表现为以下几点：问题 1 保压持续时间减为 18h，压力降按式式1即为：T1计算。h = 1% 时，计算得每小时泄漏率为( )DP = P -1 P31T220

6、.0555，比 0.0417增大 33，不符合“标准”的规定。式中T 、T12分别表示试验开头和终止时系统问题2 打压后未待6h 便开头记录试验数据。中气体的开氏温度。由P V = n RT222PV = n RT(4)(5)此时设备和管道在内压力作用下的变形及漏孔扩展还未稳定。承受空压机打入压缩空气试压时， 空气温度未降至常温，因此产生测量误差。111n T得 P= 22 P2n T11 1问题 3 判据改为试压的前 6h 允许有大约(6)13的压力降，后保压时间 18h，压力表读数无式中V 、 R 分别是试压系统容积和通用气体变化为合格。测量不记录温度变化。实际上当t 仅2常数。将式6代入

7、3得：比t 高不到 3时，即使 P12= P ，每小时相对漏1DPnP T ( )率也可能超过 0.0417，因此会产生误判。P= 1 -2 = 1 -2 1 7nPT111 2从式7可知，在压缩式制冷系统气密性试验分析中，“标准”是要求计算试压系统 24 小时的相对漏率，也可表示为：问题 4 现场使用的压力表量程一般为试验压力的 1.5 倍左右，不存在问题。但仪表分度值偏大，精度不够会影响测量的准确性。例如：分度值为 0.02MPa 的压力表，估读产生 0.2 分格的h = Dnn1= DPP1(8)偏差，读数误差为 0.004MPa。当 P1= 2.5MPa时，假设 24 小时相对漏率h

8、= 1% ，每小时相对漏相对漏率测量误差大约占 1漏率判据的 16。P = 1.8MPa 时为 22 ； P11= 1.2M P a时 为3- 2 +x x 2 V 3 2 + 3 C=13- 2 -x x 2 V 3 2 + 3 33。以上分析了压缩式制冷系统现场压力试验时C=2常见的问题。试压应严格执行现行标准的“规定”，不得随便转变操作要求和漏率判据。应合理选用由式10、12复原得：压力表，压力表分度值宜选 0.01MPa 为宜，尽量n = (C+ C12+ C)V= kV(13 )3减小估读误差。真实气体相对漏率计算公式为：13 公式1对型制冷剂的不适应nk( )h = 1 -2 =

9、1 -2 1411目前推广使用的一些型制冷剂因冷凝压力nk较高，相应提高了试验压力，如 R410A 已到达利用式 7 和 14 比较以下算例。设4MPa。在更高的试验压力下，应当考虑式1还t= 23o C 、t12= 26o C 、即使 P1= P ，分别取2能否保证推断的准确性。为了便于分析比较，现利用Van Der Waals真实气体状态方程导出的相对漏率计算公式。范氏方程如下：1.8、2.5 和 4.0MPa 时，由式7计算的 24h 相对漏率为 1.00保持不变，用式14计算分别为1.06、1.08和 1.12。因此试验压力超过 3 MPa P +n2 a (V - nb)= nRT(

10、9)时建议使用公式14。另外，以上计算也反映了V 2 试验温度在漏率推断中的重要性。当 t t时，式中a 、b 为范氏常数。设：12n = y + CV(10)；式7计算结果比式14大，可能会导致将合31式中C3 = 3b格误判为不合格。t1 t 时则相反。2变换n 的一元三次方程为：y 3 + zV 2 y + xV 3 = 0RT + Pb(11)2 吸取式机组的严密性试验吸取式机组在运输、搬运和吊装中不行避开的振动和碰撞等缘由，机组的某些部位可能会产式中z=- 3C 2ab3生漏孔。机组现场检漏的目的是要判定是否产生x = RT - 2 Pb3ab 2- 2C 33了超过漏率判据的泄漏，

11、为后续安装工序的选择供给依据。解式11得：y = (C1式中+ C)V(12 )22.1 “规定2”漏率判据的争论吸取式机组“泄漏率不应大于2.03Pa mL/s ”即2.03 10-6 Pa m3 /s 的规定来自日本标准。的日本标准JISB8622-2023吸取式冷冻机2和我国标准GB/T183622023直燃型溴化锂吸取式冷温水机组3及GB/T184312023蒸汽和热水型溴化锂吸取式冷水机组4连续承受这一判据。依据我国标准， 2.03 10-6 Pa m3 /s 的漏率限制是针对氦罩法真空检漏。以上几个标准漏，再用发泡法定位漏孔。最终选用一个较高的仪表灵敏度扫描，以不报警为通过。也有的

12、将2.03 10-6 Pa m3 /s 直接作为报警泄漏量Q，换B算确定检漏仪报警灵敏度d (g/year) 。d3.154 107 Q M( )适用于产品的出厂检验。由于受现场条件的限制，机组安装时的真空检漏多承受保压观看的方法。依据“标准”第2.7.6 条的24h保压时间和最终压力上升规定，即使真空保压试验合格，也不能到达与氦罩法相近的漏率量级。因此“规定2”对正压检漏提出了与氦罩法一样的漏率判据，力求用严格的正压检漏来保证机组的气密性。但是用卤素检漏仪是针对局部单=B 15RT式中T 为环境温度K，M 是氟利昂气体摩尔质量。例如充注 R22 检漏，取T = 293K ,对R22 的灵敏度

13、d 为 2.27g/year。因实际检漏时氟利昂充入浓度往往不按“标准”的要求。“规定 2”要求氟利昂分压力约为150kPa确定压力。氟利昂的体积浓度等于其分一微小漏孔扫描检漏，在较高的正压压力下，漏压力与试验压力之比，设为e，此时eRR= 0.6 。孔气流主要为粘滞流状态。氦罩法是对机组整体检漏，漏孔具有大小、外形、数量和分布的不确定性，各个漏孔的气流可能有粘滞、过渡和分子流多种状态，而且正压与真空检漏所用示踪气体和泄漏方向也不一样，无法从理论上建立与氦罩法漏率判据等效比较的计算方法。2.2 正压检漏方法的运用而实际操作时可能只有 0.25。氟利昂不同浓度时即使检测到一样的漏率，但浓度低的总

14、泄漏量更 大。因此漏率判据应当定义为纯氟利昂漏率为宜。依据“规定 2”的试验压力，2.03 10-6 Pa m3 /s漏率对应的漏孔气流主要是粘滞流。文献6的换算公式可以借鉴使用。设纯氟利昂漏率为Q，R则：运用“标准”正压检漏方法需要明确2个问题。1是卤素检漏漏率应规定为直接检测漏率，还是应换算为纯氟利昂漏率。2是“规定1”和“规定2”是否具有任选其一的相互替代性。Q= QB mH RemRR式中m和mHR(16)分别是混合气体和氟利昂气体2.2.1 “规定2”的运用对于现场组装的机组，用卤素检漏仪检测细 漏是必要的。由于“标准”对漏率的定义不明确， 施工人员现场一般是用卤素检漏仪扫描觉察泄的

15、粘度系数。m的计算见文献6。假设漏率判H据针对Q，可以由式16和15确定卤素检R漏仪报警灵敏度。固然，“规定 2”的漏率判据是否恰当也值得争论。2.2.2 “规定1”的运用依据“规定 1”和“规定 2”的压力条件，用M.Kundsen 粘滞分子流半阅历公式7对 20时，空气和R22 分别通过直径 37m，长度 420mm的均匀圆截面导管型漏孔的漏率进展计算。此时的 2.03 10-6 Pa m3 /s 大致处于以上漏率范围的中间位置。分析计算结果可得以下特性：对同一漏孔，在“规定 1”压力条件下，空气漏率约为R22 的 72；对R22，“规定1”压力条件下的漏率比“规定 2”约大 52。近似利

16、用以上圆管漏孔的漏率特性，并假设空保压观看。假设真空试验不合格，改为充氮气 正压检漏。消退泄漏后，再真空试验，直至合格。前面已经指出，按“标准”第2.7.6 条的真空检漏方法无法觉察细漏的存在。因此现场真空检漏基 本上都延长了保压时间，但仍存在肯定的盲目性。有必要对其方法加以改进。同样用 M.Kundsen 半阅历公式对圆管型漏孔进展空气漏率计算。漏孔入口压力为 100kPa，计算结果说明，出口压力在1000Pa 以下变化时对漏率影响微小。文献8的试验证明实际漏孔也具有同样特性。而依据“标准”第 2.7.6 条的要求，2.03 10-6 Pa m3 /s 是eR= 0.6 时 R22 的直接漏

17、机内确定压力P1需抽至66.5Pa。因此可利用式8率判据。R22 与氮气混合。换算得纯 R22 漏率为和17消去机内确定压力 P1。将式17左边3.92 10-6 Pa m3 /s 。设“规定 1”条件下的近似改为漏率判据Q。设t 为真空试验保压时间h，P等 效 空 气 漏 率 为 QK， 换 算 得 Q为K得：t DPV(18)4.29 10-6 Pa m3 /s 。“规定 1”的每秒相对漏率为2.565 10-9 。将式8改写为：3600 QP假设取QP= 2.0310-6 Pa m3 /s ，DP = 5Pa 。Q= Dn PV(17)Kn11取 P = 3 105 Pa ，解得机组试压

18、容积1V = 0.0056m3 。实际容积远大于这一条件。因此可以推断，“规定1”的保压试验只能作为粗检漏，不能替代“规定2”。2.3 真空检漏方法的改进介于目前吸取式机组的制造与出厂检漏质量都能够得到保证。对于出厂时已充注溶液并完成局部调试工作的整体机组，安装后往往直接抽真为了满足以上真空漏率限制，真空保压时间需按 式18计算，得t 684V 。而最终压力上升DP应不大于 5Pa。检漏容积V 较大时会使保压时间过长而难以操作，这时可分单元保压检漏。或者使用麦式真空计等分度值更小的仪表，可将DP 掌握在 1Pa 以内。检漏容积V 的大小往往难以准确计算，实际操作时估算t 值后，应取更长一些的保

19、压时间，以确保试验的牢靠性。需要指出的是，氦气比空气更简洁泄漏。检测还受到仪表误差、气温变化和水分蒸发等多种因素的影响，对是否存在细漏只能是粗略的定性推断。介于目前氦质谱仪的质量已有很大提高， 且便于携带。氦罩真空检漏及吸枪检漏等方法也更加完善。因此建议在吸取式机组安装现场推广使用，以便定量检测机组真空漏率。3 结语制冷设备与管道系统安装后的气密性检漏试 验是一项重要工作。施工人员应正确理解和运用 国家现行相关标准，合理设计试验方法和正确使 用漏率判据。另一方面，国家标准 GB50274-98制冷设备、空气分别设备安装工程施工及验收标准编制于 10 年前，无法适应目前制冷安装工程现场检漏的要求。因此建议尽快对该标准进展修订或 编制的替代标准，以满足制冷设备与系统安装 工程现场检漏工作的需要。