制冷壓縮機(jī)缸頭結(jié)霜故障分析及處理

【摘 要】冰庫(kù)是確保船舶出海航行期間飲食保障的重要部位。在某航次期間，某船2號(hào)和3號(hào)兩臺(tái)冰機(jī)在日常運(yùn)行時(shí)曾先后出現(xiàn)缸頭結(jié)霜故障，雖然經(jīng)過及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，并沒有產(chǎn)生重大問題，但這一故障的頻繁出現(xiàn)不但會(huì)大大縮短設(shè)備使用壽命，而且還會(huì)嚴(yán)重影響日常工作。本文正是就這一故障進(jìn)行研究，以期找到有效的處理措施及管理方法，以避免此類故障的出現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】缸頭結(jié)霜 熱力膨脹閥 感溫包 管理

一、引言

為了保證船舶遠(yuǎn)航任務(wù)需要，船舶起航前需攜帶大量的食品。為防止食品腐爛必須采用冰庫(kù)等冷藏裝置，用于低溫貯存食品。某船整個(gè)制冷裝置包括5臺(tái)CNJB15D船用壓縮冷凝機(jī)組。每臺(tái)CNJB15D機(jī)組中有2臺(tái)6EW5B半封閉制冷壓縮機(jī)，2只冷凝器，2只控制箱。該機(jī)組制冷劑為F—22，潤(rùn)滑油為25號(hào)冷凍機(jī)油。每臺(tái)機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)制冷量為15×2KW。2臺(tái)（其中一臺(tái)備用）海水泵5℃WZ—6為三個(gè)低溫庫(kù)（魚庫(kù)、肉庫(kù)、凍菜庫(kù)）制冷配用，2臺(tái)（其中一臺(tái)備用）海水泵5℃WZ—6為5個(gè)高溫庫(kù)（乳品庫(kù)、蔬菜庫(kù)、水果庫(kù)、干食品庫(kù)、糧食庫(kù)）制冷配用，該泵每臺(tái)流量為20m3/h，壓頭為294Kpa。1臺(tái)CNJB15D機(jī)組給肉庫(kù)制冷，兩臺(tái)壓縮機(jī)分別與冷風(fēng)機(jī)形成獨(dú)立回路，高負(fù)荷工況時(shí)，兩臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)工作；維持工況時(shí)，一臺(tái)壓縮機(jī)工作，一臺(tái)備用。1臺(tái)CNJB15D機(jī)組給凍菜庫(kù)制冷，使用與備用情況同肉庫(kù)。另外1臺(tái)CNJB15D機(jī)組給魚庫(kù)制冷，財(cái)政由于魚庫(kù)負(fù)荷小，只能一臺(tái)壓縮機(jī)工作，另一臺(tái)備用。1臺(tái)CNJB15D機(jī)組給蔬菜庫(kù)、干食品庫(kù)、糧食庫(kù)制冷，其中2臺(tái)壓縮機(jī)既能獨(dú)立運(yùn)行，又能互作備用。1臺(tái)CNJB15D機(jī)組給乳品庫(kù)、水果庫(kù)制冷、其中2臺(tái)壓縮機(jī)既能獨(dú)立運(yùn)行，又能互作備用（維持工況時(shí)）。

二、設(shè)備狀態(tài)及故障經(jīng)過簡(jiǎn)介

發(fā)生故障的是為凍菜庫(kù)制冷的機(jī)組上的兩臺(tái)壓縮機(jī)。在故障發(fā)生之前，兩臺(tái)冰機(jī)的狀態(tài)如下：在日常工作時(shí) ，機(jī)體缸頭表面溫度偏高，起停頻繁，長(zhǎng)時(shí)間工作有油壓差報(bào)警，復(fù)位后可繼續(xù)工作。在冷卻水低于+25℃時(shí)，兩機(jī)均工作良好；高于+25℃時(shí)，制冷效果均較差。2006年2月25日上午8點(diǎn)開啟冰機(jī)，正常運(yùn)行后檢查各儀表顯示各運(yùn)行參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)，上午運(yùn)行狀況良好，中午冰庫(kù)溫度降到-15.3℃，下午5點(diǎn)左右值班員巡視冰機(jī)艙時(shí)發(fā)現(xiàn)冰機(jī)已經(jīng)故障停機(jī)，壓縮機(jī)缸頭嚴(yán)重結(jié)霜，值班員迅速將排液閥關(guān)閉。第二天啟用備用冰機(jī)，上午運(yùn)行狀況良好，下午出現(xiàn)相同故障。至此，兩臺(tái)冰機(jī)均攤車，無(wú)法再工作。

三、對(duì)壓縮機(jī)缸頭結(jié)霜故障原因的理論探討

缸頭結(jié)霜（嚴(yán)重時(shí)曲軸箱結(jié)霜），總是由于大量濕蒸汽或制冷劑吸入壓縮機(jī)所致。造成這種情況的主要原因有：

（一）熱力膨脹閥開度調(diào)得過大；感溫包安裝錯(cuò)誤或固定松脫，以致感受的溫度過高而使閥芯不正常地開大。熱力膨脹閥是以蒸發(fā)器出口處的過熱度為反饋信號(hào)，使之與給定過熱度值進(jìn)行比較后產(chǎn)生偏差信號(hào)來調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量的直接作用式比例調(diào)節(jié)器。它集發(fā)信器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器于一體。當(dāng)發(fā)信器所測(cè)得的參數(shù)與給定值有偏差時(shí)，發(fā)信器的物理量發(fā)生變化，并產(chǎn)生足夠大的能量直接推動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作。執(zhí)行器的位置變化與被調(diào)參數(shù)成比例。熱力膨脹閥按照平衡方式不同，可分為內(nèi)平衡式熱力膨脹閥和外平衡式熱力膨脹閥兩種。液態(tài)冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，流到蒸發(fā)器出口時(shí)，已經(jīng)完全汽化，并有一定的過熱度。熱力膨脹閥的感溫筒緊貼在蒸發(fā)器出口管路上，并感受蒸發(fā)器出口的溫度。如果溫包內(nèi)所充的液體與冷劑相同，則熱力膨脹閥膜片上方的液體壓力大于膜片下方的液體壓力，并且蒸發(fā)器出口的溫度越高，即過熱度越大，膜片上方的液體壓力越大。這一壓力差通過頂桿與膜片下方的調(diào)節(jié)彈簧的張力相平衡。如果改變調(diào)節(jié)彈簧的張力即可改變頂桿的上頂力，從而改變針閥的開度。顯然，蒸發(fā)器過熱度高低也會(huì)導(dǎo)致針閥開度的變化。當(dāng)調(diào)節(jié)彈簧被調(diào)節(jié)在某一位置時(shí)，膨脹閥就會(huì)根據(jù)蒸發(fā)器出口的溫度自動(dòng)改變針閥開度，使蒸發(fā)器出口過熱度保持在一定值上。熱力膨脹閥開度調(diào)得過大；感溫包安裝錯(cuò)誤或固定松脫，以致感受的溫度過高而使閥芯不正常地開大，使大量濕蒸汽吸入壓縮機(jī)導(dǎo)致缸頭結(jié)霜。熱力膨脹閥配合蒸發(fā)器工作時(shí)過熱度的調(diào)節(jié)使用。蒸發(fā)器出口過熱度太大，則蒸發(fā)器后部過熱段太長(zhǎng)，制冷量會(huì)顯著降低；出口過熱度太小，又可能造成壓縮機(jī)液擊甚至是缸頭結(jié)霜。一般認(rèn)為膨脹閥以調(diào)到蒸發(fā)器出口工作過熱度為3℃～6℃為宜。

（二）供液電磁閥泄漏或停機(jī)時(shí)膨脹閥關(guān)閉不嚴(yán)，造成啟動(dòng)前蒸發(fā)器中已積有大量的制冷劑液體。溫度繼電器與電磁閥聯(lián)合使用，對(duì)庫(kù)溫進(jìn)行控制。溫度繼電器的感溫包置于冷庫(kù)中，當(dāng)冷庫(kù)溫度高于起調(diào)定值上限時(shí)，溫度繼電器觸點(diǎn)接通，電磁閥線圈通電，閥門打開，制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行降溫；當(dāng)庫(kù)溫低于其調(diào)定值的下限時(shí)，溫度繼電器觸點(diǎn)斷開，切斷電磁閥線圈電流，電磁閥關(guān)閉，制冷劑停止進(jìn)入蒸發(fā)器。這樣就能把庫(kù)溫控制在所需的范圍內(nèi)。

（三）啟動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)吸氣截止閥開度過大或開大得過早。

（四）系統(tǒng)中充入冷劑過多。系統(tǒng)中制冷劑過多時(shí)，冷凝器中的液位較高，冷凝換熱面積減少，使冷凝壓力升高，即膨脹閥前的壓力增大，流入蒸發(fā)器的制冷劑量就增多，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中不能完全蒸發(fā)，因此壓縮機(jī)吸入濕蒸汽，缸頭發(fā)冷甚至結(jié)霜，并可能造成“液擊”。同時(shí)蒸發(fā)壓力也會(huì)偏高。

四、對(duì)本次故障的分析和處理

本次故障發(fā)生之前，冰機(jī)都能正常運(yùn)行，而且并未進(jìn)行過充入制冷劑和調(diào)節(jié)膨脹閥開度等操作。由此可以排除冷劑過多和膨脹閥開度過大的因素。開機(jī)之后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)冰機(jī)運(yùn)行狀況良好，也可排除第二個(gè)和第三個(gè)因素，初步結(jié)論是感溫包出現(xiàn)問題。對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)感溫包確實(shí)出現(xiàn)松動(dòng)，最終確定故障原因。

對(duì)故障的處理：將感溫包卸下來，將其與蒸發(fā)器出口管接觸的管段進(jìn)行清潔和除銹，然后用兩個(gè)新的薄鋼皮夾箍將感溫包牢牢固定，并與安裝管段一起重新包覆隔熱材料，以使兩者的溫度盡可能接近。重新開機(jī)后冰機(jī)又能夠正常運(yùn)行，故障排除。

參考文獻(xiàn)：

[1]《艦船輔助機(jī)械》，高翔主編，海軍工程大學(xué)，1999年

[2]《船舶輪機(jī)問答》船舶輔機(jī)分冊(cè)，第二版，汪育才 劉連山 張慶信修訂，1984年。