船舶冷庫故障實例分析與處理

林穎毅

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院， 福建 福州 350007)

在制冷系統(tǒng)的管理過程中，主要考慮壓縮機、膨脹閥及熱負(fù)荷間的匹配關(guān)系以及各元件的工作情況，所以可將制冷裝置的故障分為2類:一類是制冷裝置部件的機械故障;一類是制冷裝置熱力膨脹閥與熱負(fù)荷之間的匹配不當(dāng)。以下將結(jié)合實例對某輪制冷裝置的故障進行分析，介紹制冷裝置的故障判斷與處理方法。

1 故障現(xiàn)象

某輪制冷裝置魚庫庫溫－18～－6℃，肉庫庫溫－20～－15℃，菜庫庫溫+4～+7℃，正常制冷過程約2 h，菜庫約1 h，保溫時間約為1～2 h，所用制冷劑為R22。開航后幾天，主管輪機員發(fā)現(xiàn)壓縮機不停機，缸頭結(jié)霜并產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，肉庫溫度降不下來，肉庫蒸發(fā)器表面結(jié)霜較為嚴(yán)重，制冷量下降。

2 原因分析 (故障原因見表1)

2.1 壓縮機運轉(zhuǎn)不停

首先，對機械故障原因進行檢測，發(fā)現(xiàn)沒有問題，因為肉庫庫溫達(dá)不到調(diào)定溫度，肉庫蒸發(fā)器表面結(jié)霜較為嚴(yán)重，制冷量下降，所以初步判斷為系統(tǒng)制冷不足、制冷效果不良，有可能產(chǎn)生冰塞現(xiàn)象。

其次，將3個庫分開進行單獨制冷后，發(fā)現(xiàn)魚庫、菜庫單獨制冷時情況正常，而肉庫也沒有出現(xiàn)壓縮機啟停頻繁的現(xiàn)象，說明肉庫并沒有產(chǎn)生冰塞或膨脹閥臟堵等情況 (也就是說明進入蒸發(fā)器的制冷劑流量正常)。

而壓縮機運轉(zhuǎn)不停也有可能是因為庫溫達(dá)不到調(diào)定溫度，溫度繼電器和壓力繼電器的觸頭跳不開，又檢查了壓力繼電器，后發(fā)現(xiàn)壓力繼電器正常，所以判斷造成壓縮機運轉(zhuǎn)不停的原因是吸入壓力偏高，沒有達(dá)到低壓繼電器的下限值，而吸入壓力偏高的原因初步判斷為:裝置熱負(fù)荷太大或壓縮機排氣量減小;裝置制冷量不足，即熱力膨脹閥與蒸發(fā)器匹配不良 (如圖1)。

經(jīng)過計算，制冷量為熱負(fù)荷的1.2～1.3倍，檢查了冷庫的隔熱與防潮性能，情況正常。正常情況下，只有當(dāng)各冷庫溫度均達(dá)到設(shè)定值的下限或1個庫的庫溫達(dá)到下限而另1個庫的庫溫未回升到上限時，裝置才會停止工作。如果個別電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)或個別溫度繼電器失靈或低壓繼電器失靈，無法在設(shè)定值斷開，就會導(dǎo)致壓縮機運轉(zhuǎn)不停。

表1 制冷裝置部分故障原因

圖1 蒸發(fā)器出口過熱與熱力膨脹閥開度的關(guān)系

2.2 裝置運轉(zhuǎn)但制冷量下降

1)蒸發(fā)溫度低，蒸發(fā)管結(jié)霜過厚。

由于攜帶了較多的鮮肉，假定鮮肉的含水率為74.1%，那么100 kg的鮮肉要從10℃冷卻到－17℃時所釋放出來的熱量為6 091.1 kJ，肉類的含水量與所釋放出來的熱量在蒸發(fā)器管外壁的溫度低于0℃時，肉庫空氣中的水分會在蒸發(fā)器表面結(jié)霜，由于霜層的導(dǎo)熱系數(shù)低，蒸發(fā)盤管上結(jié)有較厚的霜層使蒸發(fā)器的傳熱熱阻劇增，此時供入蒸發(fā)器的制冷劑量隨膨脹閥的關(guān)小而減少，蒸發(fā)壓力和裝置的制冷量降低。

2)管路集油，妨礙換熱。

傳統(tǒng)氟利昂 (R12、R22)的冷凍機油為烷基苯油，但這類油對不含氯的氟利昂制冷劑 (HFC類)的溶解性很差。圖2為制冷劑的溶油性臨界曲線，R22與油的混合物，含油濃度20%，溫度為18℃，該狀態(tài)處于A點，在臨界曲線之上，所以這時混合物是互溶的，不出現(xiàn)分層。對壓縮機而言，運行時曲軸箱處于低壓高溫，制冷劑在油中的溶解度大，但不管滑油分離器效果如何，都不能將滑油全部分離出來，仍會有一些含微小油滴的油蒸氣進入系統(tǒng)。但若溫度降到－5℃，如B點所示，這時進入有限溶油區(qū)，液體混合物將出現(xiàn)分層，加上滑油從蒸發(fā)器到壓縮機的設(shè)計不妥，蒸發(fā)器的位置是在壓縮機之上，蒸發(fā)器上部是按最大工作容量設(shè)計的倒U形吸氣管道，在壓縮機投入最小負(fù)荷運行時無法將滑油連續(xù)帶回壓縮機，使油液集存在管道底部，會阻礙制冷劑流動和妨礙傳熱，使制冷量下降。

圖2 制冷劑的溶油性臨界曲線

2.3 缸頭結(jié)霜并產(chǎn)生液擊現(xiàn)象

該現(xiàn)象說明膨脹閥與熱負(fù)荷之間匹配不良，膨脹閥開度過大或者是蒸發(fā)器傳熱不良。經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)肉庫熱力膨脹閥感溫包松脫，感溫包與蒸發(fā)器出口管路包扎不嚴(yán)而且管外有銹，感溫包所感受的溫度為冷庫溫度而不是出口的蒸氣溫度，感溫包將所感受的溫度過高信號反饋回膨脹閥，使得制冷裝置誤以為熱負(fù)荷大于制冷量，吸氣壓力一直沒有達(dá)到低壓繼電器的下限值，使壓縮機運轉(zhuǎn)不停機;而膨脹閥處于全開的位置，此時膨脹閥對于制冷劑已經(jīng)不能完全起到節(jié)流降壓的作用，膨脹閥容量的增大導(dǎo)致蒸發(fā)溫度的升高，制冷效果變差，而肉庫溫度降不下來，使得供液電磁閥一直處于開啟狀態(tài)，壓縮機長時間運轉(zhuǎn)不停機;此時所輸送的制冷劑數(shù)量已超過熱負(fù)荷所需的制冷劑數(shù)量，而回?zé)崞饕矝]有足夠的熱量讓多余的液態(tài)制冷劑吸熱汽化，使得一部分制冷劑以液態(tài)形式被輸送到壓縮機，導(dǎo)致缸頭結(jié)霜并且產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。

3 排除方法

1)融霜后，用高壓空氣吹掃蒸發(fā)盤管表面，化除蒸發(fā)器表面的霜層，發(fā)現(xiàn)有許多滑油流出蒸發(fā)器。

2)對蒸發(fā)器出口管路外側(cè)除銹，涂以銀粉漆，重新包扎好感溫包，將其固定在管路側(cè)下方，再調(diào)節(jié)熱力膨脹閥的開度，將過熱度保持在3～6℃之間，使得壓縮機、膨脹閥與熱負(fù)荷之間相互匹配良好。

4 結(jié)論

制冷裝置的每一個設(shè)備或元件的工作是相互聯(lián)系和相互影響的，往往一個故障會導(dǎo)致多處出現(xiàn)異常，而同一個異?，F(xiàn)象又有可能是不同故障引起的，所以對故障現(xiàn)象要根據(jù)各部分的聯(lián)系進行分析，比如食物新鮮程度、含水量，冷庫的隔熱性能、隔熱板的腐蝕程度，自動化元件等，找出故障的根源，準(zhǔn)確迅速的排除。

［1］費千.船舶輔機［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，1998.

［2］李博平.制冷壓縮機的啟動故障及其判斷 ［J］.中國修船，2000(1).

［3］潘新祥，白德富，徐峰.制冷壓縮機長時間運轉(zhuǎn)不停的原因分析［J］.航海技術(shù)，2001(6).

［4］李福海.船舶伙食制冷裝置的管理與節(jié)能 ［J］.航海技術(shù)，2006(4).

［5］袁健.船舶冷庫制冷系統(tǒng)冰塞故障的研究與分析 ［J］.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009(4).