某船冰機滑油異常減少的處理及分析

文/ 香港明華船務(wù)有限公司 黃建華

一、引 言

船舶制冷壓縮機潤滑油（冷凍機油）的主要作用是：潤滑，減少摩擦副的磨損；密封，滲入運動部件密封間隙，阻礙制冷劑泄漏；冷卻，帶走摩擦熱，降低排氣溫度；有的還用來控制卸載和容量調(diào)節(jié)裝置，以保證壓縮機安全、高效運轉(zhuǎn)和延長其使用壽命。

二、故障現(xiàn)象

某船伙食冰機配置為：2臺日本三菱公司生產(chǎn)的FA-2MSYM半封閉活塞式制冷壓縮機，軸帶齒輪泵強制潤滑，無汽缸卸載機構(gòu)，使用冷劑R22，分魚庫、肉庫、菜庫3個庫。

某日，該船No.1冰機故障停車報警，曲拐箱油位鏡看不到油位。盤車檢查正常，逐補油至正常，按下油壓差控制器復(fù)位按鈕，壓縮機恢復(fù)運行，加強觀察，發(fā)現(xiàn)曲拐箱內(nèi)油位每天都有下降。

換用No.2冰機，其曲拐箱內(nèi)滑油每天仍逐漸減少。主管人員進行了一段時間的排查，但收效甚微，因擔(dān)心曲拐箱缺油，只好在滑油油位過低時進行補油，給日常管理帶來極大不便，且存在重大隱患。如何盡快解決這一故障，成為擺在船上工作人員面前的迫切問題。

三、故障排除

氟利昂制冷壓縮機曲拐箱油量異常減少的原因不外乎以下兩方面。

（1）滑油異常消耗，整個系統(tǒng)內(nèi)滑油總量減少。其原因有二：其一，系統(tǒng)漏泄嚴重使滑油損失太多；其二，排氣溫度過高使滑油氧化分解、結(jié)炭。

（2）滑油異常存留在系統(tǒng)而不能正常循環(huán)回油，整個系統(tǒng)內(nèi)滑油總量保持不變。其原因有七：其一，所選滑油傾點過高；其二，吸氣管設(shè)計、安裝不合適，不能保證回油；其三，壓縮機“奔油”嚴重，吸氣帶走的滑油過多；其四，系統(tǒng)新加冷劑溶解了一定的滑油；其五，汽缸、活塞環(huán)磨損嚴重，或刮油環(huán)裝倒、斷裂；其六，油分離器不能有效分油或不能正常回油；其七，裝置制冷量小，制冷劑循環(huán)量太小，流速不足以將滑油帶回壓縮機。

該船以前未發(fā)生過類似故障，冷凝器（兼做貯液器）下部液位表顯示液位約1/2，未有減少跡象，系統(tǒng)各處未見有油跡，壓縮機曲拐箱底部電加熱器工作正常。因此，故障不應(yīng)是由所選滑油傾點過高、吸氣管設(shè)計安裝不合適、系統(tǒng)漏泄、壓縮機“奔油”等造成的。討論就放在以下幾方面：

1. 汽缸、活塞環(huán)磨損嚴重，或刮油環(huán)裝倒、斷裂

查輪機日志得知，前段時間在故障排除過程中，輪機員將No.1壓縮機進行了徹底檢修?；钊h(huán)及吸氣、排氣閥片全部換新，檢查壓縮機的汽缸、電機室與曲拐箱間的壓力平衡管及單向回油閥狀況良好，裝復(fù)使用，故障依舊。其實，在換用No.2壓縮機后異常現(xiàn)象未消除時，就應(yīng)判斷出故障點不在壓縮機。

2. 油分離器不能有效分油或不能正?；赜?/p>

該制冷裝置的油分離器為全封閉式，無須保養(yǎng)，焊接在壓縮機的排出端，用來分離排氣帶走的滑油?；赜蛷挠头蛛x器底部引出至回油電磁閥，經(jīng)毛細管被引至吸氣管。

壓縮機啟動時，時間繼電器控制回油電磁閥通電開啟，并開始計時，油分離器中滑油被排出，進入吸氣管后被吸入壓縮機曲拐箱，時間繼電器設(shè)定時間到后且在以后的整個壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，回油電磁閥失電保持關(guān)閉。只有壓縮機停止后下次啟動時，時間繼電器控制回油電磁閥通電開啟，油分離器才能再次排油。

毛細管臟堵或回油時間太少，油分離器中的滑油不能被徹底排出，壓縮機運行期間在油分離器的滑油就會集聚過多，影響分離效果，且滑油易被帶入系統(tǒng)。

毛細管臟堵，回油不暢，油分離器排油時回油管表面會結(jié)霜，而排油過程中，回油電磁閥后的管路燙手，2臺壓縮機的回油時間繼電器都設(shè)定

在14 s，故障前后未有改變?？芍?，油分離器回油管路及排油時間正常。

3. 排氣溫度過高使滑油氧化分解、結(jié)炭

FA-2MSYM半封閉式壓縮機采用吸氣冷卻電機，故吸氣過熱度高。用于伙食冷庫時，尤其在低負荷工作時（例如部分庫溫達下限而停止供液），制冷劑質(zhì)量流量小，吸氣流過電機后的吸氣過熱度會更大；再加上這種工況壓力比高（尤其夏天冷凝壓力高），所以排氣溫度和油溫容易過高。為此，該制冷裝置采用了噴液冷卻。從冷凝器后面的液管上引出了噴液管，其上依次裝設(shè)了噴液電磁閥和熱力膨脹閥。噴液電磁閥在壓縮機運轉(zhuǎn)時開啟。當(dāng)包扎在排氣管上的感溫包感受的排氣溫度過高時，其上的壓力控制膨脹閥開啟，向半封閉式壓縮機的吸氣腔噴入液態(tài)制冷劑（節(jié)流降壓后成濕蒸氣），使排氣溫度和油溫降低。當(dāng)排氣溫度大于130℃時，逆時針轉(zhuǎn)動膨脹閥調(diào)節(jié)桿，開大膨脹閥；排氣溫度太低則可順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿，關(guān)小膨脹閥，以免吸入液態(tài)制冷劑過多。

更換系統(tǒng)干燥劑時，干燥劑臟污變黑嚴重，故排氣溫度可能過高使滑油氧化分解、結(jié)焦。

在壓縮機排氣管上臨時包扎一溫度計，僅開啟1個低溫庫的供液電磁閥，壓縮機運轉(zhuǎn)時，排氣管上溫度最高達155 ℃。逆時針轉(zhuǎn)動噴液膨脹閥調(diào)節(jié)桿，開大膨脹閥至排氣管上溫度為120 ℃左右。

系統(tǒng)工作一段時間后，解體干燥器，其內(nèi)干燥劑干凈，無滑油氧化分解及結(jié)炭跡象。但壓縮機曲拐箱內(nèi)油位下降現(xiàn)象沒有顯著改善。

4. 裝置制冷量小，制冷劑循環(huán)量太小，流速不足以將滑油帶回壓縮機

3個庫同時工作，冷凝器進、出口海水溫差大，冷凝壓力最高達1.75 MPa（說明書中高壓控制器切斷值設(shè)定為1.7 MPa，此船被調(diào)至1.85 MPa），冷凝壓力偏高，裝置制冷量小。

冷凝器海水面半月前做過清潔，不存在臟堵。為了檢查冷卻水量，再次打開冷凝器端蓋，發(fā)現(xiàn)冷凝器最上部一排冷卻海水管干燥無水跡。開啟海水進口閥，冷卻水流量很小，逐段拆除冷凝器海水進、出口管，發(fā)現(xiàn)進口管內(nèi)徑已被鐵銹氧化物臟堵僅剩1/4，出口管臟堵稍輕。清通管內(nèi)臟污后裝好，開啟海水進口閥，水量明顯增加，裝回冷凝器端蓋并供水逐氣。

3個庫同時工作時，壓縮機排氣壓力降至1.45 MPa左右，制冷系統(tǒng)工作一段時間，壓縮機曲拐箱油位逐漸上升，經(jīng)過幾次放油至正常油位后，壓縮機曲拐箱油位基本保持穩(wěn)定。

四、故障分析

冷卻海水管臟堵嚴重，流經(jīng)冷凝器的冷卻水量減少，且冷凝器海水面不能充滿海水，熱交換面積減少，導(dǎo)致冷凝器的排熱量小，冷凝能力差，冷凝壓力和冷凝溫度高，制冷劑流經(jīng)膨脹閥的節(jié)流壓降增大，節(jié)流后制冷劑濕蒸氣的干度增大，單位制冷量減少；而輸氣系數(shù)也因壓力比增加而減少，冷劑的質(zhì)量流量減少，導(dǎo)致制冷量變小，3個冷庫的庫溫從上限降至下限，壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)時間增加。

一方面，此制冷裝置的回油特性（壓縮機啟動初期油分離器排油而運行過程中不排油）決定了隨著壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)時間的增加，在油分離器集聚的滑油會過多，油位過高，導(dǎo)致油分離器后期分離效果減弱，大量滑油將隨冷劑進入系統(tǒng)。進入系統(tǒng)的滑油過多，流經(jīng)膨脹閥的制冷劑流量減少，制冷量減少。制冷劑流量不足，難以將進入低壓系統(tǒng)的滑油全部帶回壓縮機，一部分滑油將存留在低壓管路；另一方面，制冷劑R22為條件溶油性冷劑，即溫度較高時溶油性大，溫度較低時溶油性小，冷劑一旦將過多滑油帶進蒸發(fā)器中，就會分離出滑油妨礙傳熱，使蒸發(fā)壓力降低，制冷量減少，并且因溶油性小導(dǎo)致滑油難以返還。這兩方面引起制冷量的減少又將導(dǎo)致壓縮機運轉(zhuǎn)時間增加，形成惡性循環(huán)。因此壓縮機曲拐箱油位逐漸下降，需經(jīng)常補油。

冷凝器進、出口海水管清通后，冷凝壓力和冷凝溫度降低，制冷量增加，壓縮機連續(xù)工作時間縮短，集聚在油分離器中的滑油始終較少，油分離器始終保持好的分離能力，進入系統(tǒng)的冷劑含油量少。含油量少的冷劑就會將原存留在低壓系統(tǒng)中的滑油逐漸帶回壓縮機，壓縮機曲拐箱油位升高，油位超過正常范圍時需放油，經(jīng)過一段時間，進入系統(tǒng)的滑油與冷劑帶回的滑油達到平衡，壓縮機曲拐箱油位就可基本保持穩(wěn)定。

噴液膨脹閥開度不足，壓縮機低負荷工作時排氣溫度高達155 ℃，過高的排氣溫度使滑油氧化分解、結(jié)炭，也導(dǎo)致壓縮機曲拐箱油位降低。

五、預(yù)防措施

針對此類型的制冷裝置的結(jié)構(gòu)特點，為防止壓縮機曲拐箱油位異常降低，應(yīng)做好以下幾方面工作。

1. 防止壓縮機長時間連續(xù)運行

* 確保冷凝器有足夠的冷凝能力。定期清潔冷凝器海水面，檢查海水量，如有必要，應(yīng)進一步拆除海水管路清潔。

* 進入冬季，適當(dāng)調(diào)小冷卻水量，保持冷凝壓力在1.0 MPa以上。

* 定期對系統(tǒng)進行查漏、滅漏，以免造成系統(tǒng)冷劑不足。當(dāng)系統(tǒng)進行了添加滑油、補充冷劑或檢修之后，要及時對系統(tǒng)進行逐氣工作。

* 應(yīng)特別注意老舊船各庫門的密封性，損壞的密封膠條要及時更換。

* 每次新上伙食的一兩天內(nèi)，魚庫、肉庫應(yīng)至少增加1次手動化霜，菜庫應(yīng)視情況手動停止讓其蒸發(fā)器霜層溶化，防止蒸發(fā)器結(jié)霜過多。

2. 調(diào)整好噴液膨脹閥開度

* 開度太小，容易引起排氣溫度和油溫過高，導(dǎo)致裝置制冷量減少、滑油變質(zhì)。

* 開度太大，容易引起排氣溫度過低，壓縮機吸入液態(tài)制冷劑過多。

3. 保證油分離器回油正常

* 每天檢查回油管路及回油電磁閥是否正常。油分離器排油時，回油電磁閥后管路應(yīng)燙手。

* 設(shè)定好時間繼電器。設(shè)定時間過短，油分離器中滑油排不徹底；設(shè)定時間過長，啟動初期進入壓縮機曲拐箱冷劑過多，吸入壓力過高，造成油壓差長時間建立不起來導(dǎo)致油壓差控制器動作，或出現(xiàn)“奔油”。

六、結(jié)束語

氟利昂制冷壓縮機通常不必經(jīng)常加油。壓縮機啟動后曲拐箱油位會有所下降，但不久被排氣帶進系統(tǒng)中的滑油又會返回曲拐箱，油位便基本穩(wěn)定。

壓縮機曲拐箱油位過低，滑油容易氧化、結(jié)炭、稀釋變質(zhì)。滑油低于滑油泵的吸油濾器，潤油系統(tǒng)將斷油，雖然油壓差控制器動作能保護性停車，但有一定的延時性，壓縮機各摩擦副將在無油狀態(tài)下運轉(zhuǎn)一段時間，壓縮機異常頻繁斷油停車，摩擦副將過早損傷，縮短使用壽命。

滑油油位過高，過多的滑油會被吸入汽缸可能產(chǎn)生“液擊”，損壞壓縮機。

因此，壓縮機運行期間保持曲拐箱油位基本穩(wěn)定正常是延長壓縮機使用壽命的關(guān)鍵。

[1]費千.船舶輔機[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,2008.