某船冷庫降溫困難的原因分析與思考

王必改

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院， 福建 福州 350007)

某船冷庫降溫困難的原因分析與思考

王必改

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院， 福建 福州 350007)

根據(jù)某船冷庫降溫困難的故障現(xiàn)象及故障發(fā)展過程，介紹了輪機部人員對故障的排除過程及對故障原因的探討與分析，指出輪機人員工作上的疏忽是造成故障的根本原因。通過對此次故障原因的思考，提出了加強船員管理，建立有效的船員工作考核機制，對保證船舶的正常營運具有重要的意義。

冷庫；降溫困難；故障；原因分析；管理

做為現(xiàn)代遠洋船舶上為船上人員貯存食物的船舶伙食冷庫，對保證船舶的正常航行和船上人員的正常生活具有極其重要的作用。遠洋船舶的航程一般較長，在海上的航行時間經(jīng)常長達十幾天甚至幾十天。在這么長的海上航行時間內(nèi)，船上所有人員的所需食物都要由船舶伙食冷庫進行貯存，一旦伙食冷庫出現(xiàn)故障，可能造成食物品質(zhì)下降，貯存時間變短，嚴(yán)重時甚至造成食物腐化變質(zhì)，致使船上出現(xiàn)食物短缺，嚴(yán)重影響船舶的食品安全，甚至危及船員的生命，給船舶和船員造成極為嚴(yán)重的不良后果。因此，做好船舶伙食冷庫的管理工作，對輪機管理人員來講具有重要的意義。

1 故障實例

1.1船舶概況

某散貨船，28 760 DWT，1988年日本造。2010年后常航行于非洲-印尼-中國航線。船舶伙食冷庫采用大金制冷系統(tǒng)?；锸忱鋷旆譃槿鈳?、菜庫、干貨庫。由于是一條老齡船，船舶伙食冷庫的降溫性能已有所下降，但還能保證冷庫的降溫需求，只是通常制冷壓縮機的運行時間較長，一天的運行在16～20 h之間。

1.2故障經(jīng)過

2013年3月，該船停靠國內(nèi)北方港口期間，因下一航次該船開往非洲，航程較長，船上需補充大量伙食。在上完伙食后的第2日，發(fā)現(xiàn)冷庫降溫較慢，經(jīng)過十多小時的制冷，肉庫溫度為-2 ℃，菜庫為13 ℃。經(jīng)過檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常，疑為冷庫上伙食過多而引起的，未引起重視。恰逢此時船舶要開航，輪機人員到機艙備車離港，輪機長只是指示值班機工密切關(guān)注冷庫庫溫與制冷系統(tǒng)運行情況。此后發(fā)現(xiàn)庫溫下降還是非常緩慢，到第3日，肉庫溫度為-6 ℃，菜庫為6 ℃。至此確定冷庫降溫困難并非只是熱負(fù)荷過大引起的，而是出現(xiàn)了其他方面的故障。

2 故障原因分析

為了保證船舶伙食的安全，輪機長組織輪機人員對降溫困難的原因進行分析，以求能迅速排除故障，確保船舶的正常航行。

2.1故障的可能原因

通過對制冷系統(tǒng)與制冷原理的分析，認(rèn)為冷庫降溫困難的原因主要有3個方面：冷庫熱負(fù)荷過大；冷庫保溫性能下降；制冷系統(tǒng)制冷能力下降。

根據(jù)冷庫運行的歷史情況，結(jié)合此次的故障現(xiàn)象，通過分析研究，我們認(rèn)為此次故障雖然與冷庫熱負(fù)荷過大有關(guān)，同時冷庫保溫性能下降也有影響，但兩者應(yīng)該都不是最主要的原因。輪機部一致認(rèn)為故障的主要原因應(yīng)該是制冷系統(tǒng)的制冷能力下降。為此，輪機部對制冷能力下降的可能原因進行了深入的分析，如圖1，并制定了故障原因查找的的步驟。

2.2故障原因查找

本著故障查找先易后難的原則，對系統(tǒng)進行了徹底的檢查[1]。

1)檢查制冷劑液位。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行時冷劑液位略微偏低，但停機后，液位能上升到液位鏡中間位置，由此初步判定故障不是由制冷劑不足引起的。但為了徹底排除這個原因，向系統(tǒng)補充了制冷劑。

2)檢查了蒸發(fā)器的結(jié)霜情況，發(fā)現(xiàn)肉庫結(jié)霜現(xiàn)象比平時略為嚴(yán)重。經(jīng)分析認(rèn)為這主要是由于此次上的伙食較多，造成庫內(nèi)水分偏多而引起的。初步判斷蒸發(fā)器結(jié)霜不是主要的原因。通過手動融霜后，未見好轉(zhuǎn)，進一步排除此原因。

3)通過檢查冷凝器水側(cè)進出口溫度及其溫差，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。從而排除冷卻水水量不足、水溫太高或冷凝器臟污的原因。正常情況下，若冷卻水進出口溫度太高，說明可能是水溫太高從而造成冷卻效果變差；若進出口水溫溫差太大，則說明可能是水量不足；若水溫溫差太小，則可能是冷凝器臟污，從而造成冷凝器換熱性能下降。在實際工作過程中，可以結(jié)合冷卻水進出口壓力及冷凝壓力的變化來進一步判斷。

4)通過摸滑油分離器回油管路，發(fā)現(xiàn)回油管路能夠間斷性發(fā)熱，說明滑油分離器工作正常。在正常工作中，若發(fā)現(xiàn)回油管路一直發(fā)熱，則說明回油閥關(guān)閉不嚴(yán)；若回油管路一直不發(fā)熱則說明不能回油。

5)通過檢查過濾干燥器，未發(fā)現(xiàn)結(jié)霜或結(jié)露現(xiàn)象[2]。用雙手分別摸過濾干燥器的進出口管路，也未發(fā)現(xiàn)有明顯溫差，說明過濾干燥器工作正常。

6)通過冷凝器的放氣閥對系統(tǒng)進行不凝性氣體的釋放操作，未發(fā)現(xiàn)有大量的空氣，同時通過聽熱力膨脹閥處的液流的聲音，未發(fā)現(xiàn)存在氣體流動的“吱吱”聲。說明系統(tǒng)不存在大量的不凝性氣體。為了進一步驗證我們的判斷，我們對冷凝溫度所對應(yīng)的飽和壓力與壓縮機的排出壓力進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者基本吻合。至此確定系統(tǒng)不存在大量不凝性氣體。

7)通過觀察熱力膨脹閥的結(jié)霜情況，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。正常情況下，若閥體結(jié)霜嚴(yán)重，則可能存在閥芯處的冰堵、油堵或臟堵[3]；若在閥體前開始結(jié)霜，則可能是閥前濾器臟堵。同時通過觀察閥后的結(jié)霜的情況，發(fā)現(xiàn)霜層均勻，表面未出現(xiàn)堅硬的冰層，用手觸碰，具有很好的粘手性。說明熱力膨脹閥未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

8)檢查低溫庫蒸發(fā)器出口單向閥，未發(fā)現(xiàn)異常。排除因單向閥損壞而造成的蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力過高，進而造成蒸發(fā)溫度過高，從而引起蒸發(fā)器換熱效果變差的可能性。

圖1 導(dǎo)致制冷能力下降的可能原因圖

9)檢查電磁閥，未發(fā)現(xiàn)異常。為防止電磁閥卡死，對電磁進行拆檢，發(fā)現(xiàn)其工作正常。

10)檢查壓縮機進出口壓力，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，只是缸頭結(jié)霜現(xiàn)象較為嚴(yán)重，但并未出現(xiàn)壓縮機的“液擊”現(xiàn)象。缸頭結(jié)霜，只是說明壓縮機進口的過熱度比較小，這可能是熱力膨脹閥開度調(diào)節(jié)偏大引起的，按理不僅不會影響蒸發(fā)器的換熱效果，反而能提高蒸發(fā)器的制冷效率，提高制冷量。因此排除壓縮機的原因。

11)檢查溫度控制器，高低壓控制器等自動控制元件，未發(fā)現(xiàn)異常。同時根據(jù)壓縮機在故障期間并未發(fā)生停機，而是長時間運轉(zhuǎn)不停這一情況，也可以排除因自動控制元件的損壞與調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)脑颉?/p>

12)蒸發(fā)器內(nèi)表面積油。如果蒸發(fā)器內(nèi)表面存在積油也會嚴(yán)重影響蒸發(fā)器的傳熱效果，進而引起降溫困難。但由于系統(tǒng)采用的是R22制冷劑，存在積油的可能性相對較小。同時我們分析，假設(shè)蒸發(fā)器內(nèi)部存在積油而影響傳熱效果，那么由于蒸發(fā)器出口的過熱度減小，熱力膨脹閥會自動關(guān)小，壓縮機因吸入壓力減小會自動停機，但因為庫溫未降低，電磁閥未關(guān)閉，停機后，壓縮機吸入口的壓力又會上升，壓縮機又啟動，如此反復(fù)。那么壓縮機應(yīng)該出現(xiàn)頻繁啟停的現(xiàn)象。與我們的實際故障現(xiàn)象-壓縮機長時間運轉(zhuǎn)不停不相符。因此排除積油的可能性。

通過系統(tǒng)全面的檢查，并未發(fā)現(xiàn)制冷系統(tǒng)運行有明顯的異常。為了進一步分析故障原因，輪機部決定，換用另一組制冷壓縮機運行。為了徹底排除冷凝器臟污的可能性，在換用前，對備用機組冷凝器的水側(cè)進行清洗。在換用壓縮機后，情況未見好轉(zhuǎn)，至此故障分析陷入僵局。

大家不禁又開始懷疑是不是存在冷庫的保溫性能突然之間變差的可能性。為了排除這個原因，對冷庫進行了保溫試驗。由于這是一條老船，冷庫的保溫性能不可避免地會有所下降。但試驗的結(jié)果還是可以接受的。經(jīng)過輪機部的綜合分析判斷，還是堅持認(rèn)為降溫困難是由于制冷能力下降引起的。

我們知道任何的故障總是會伴隨著一些故障現(xiàn)象，在前面的分析過程中，肯定存在一些被忽略的地方，為此對前面觀察到的現(xiàn)象又進行了重新的梳理。經(jīng)過再次分析，發(fā)現(xiàn)其中有一點很重要的地方，那就是缸頭的結(jié)霜現(xiàn)象，而且通過觀察后發(fā)現(xiàn)，換用的壓縮機在運行時缸頭結(jié)霜的現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

同時在前面的分析中，我們的思維局限在單一故障原因的分析上，而機器設(shè)備的故障有時則有可能是由多個原因共同造成的。

為了進一步分析故障原因，同時為了排除壓縮機內(nèi)部泄漏的可能性，決定對停用的1臺壓縮機進行解體檢修并更換活塞環(huán)與吸排氣閥片[4]。檢修后重新投入運行，未明顯見效。但發(fā)現(xiàn)壓縮機缸頭結(jié)霜現(xiàn)象更為嚴(yán)重，為了防止發(fā)生壓縮機“液擊”，調(diào)小了熱力膨脹閥的開度。當(dāng)調(diào)至缸頭不再結(jié)霜時，發(fā)現(xiàn)熱力膨脹閥的開度已經(jīng)很小了，同時壓縮機開始出現(xiàn)頻繁啟停的現(xiàn)象。

根據(jù)此現(xiàn)象，我們開始懷疑蒸發(fā)器可能存在問題，為此重新對蒸發(fā)器進行深入檢查。在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)熱力膨脹閥的感溫包外層隔熱材料出現(xiàn)破損，同時感溫包已經(jīng)從蒸發(fā)器出口管路上松開。同時通過觀察發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器出口管路似乎有換新過。通過查詢維修保養(yǎng)記錄薄發(fā)現(xiàn)這段管路在2011年3月確實更換過，原因是在一次風(fēng)浪天的時候，出口管路因受重物碰撞出現(xiàn)破損。通過查閱設(shè)計圖紙，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器出口管路設(shè)有1個U形的集油彎[5]，而在換新后的管路上并未發(fā)現(xiàn)有這個U形彎。

結(jié)合前面的各種情況，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)極有可能存在這樣一種情況：在蒸發(fā)器出口管換新后，由于取消了原有的U形的集油彎，造成蒸發(fā)器回油困難，致使蒸發(fā)器在長時間使用后出現(xiàn)了越來越多的積油，進而影響了蒸發(fā)器的換熱效果。而在換管后，重新綁扎感溫包時，采用鐵絲綁扎，沒綁扎牢固，同時時間長了，鐵絲已銹斷，致使感溫包在船舶振動的影響下出現(xiàn)了松脫。同時壓縮機在長時間使用后由于保養(yǎng)不到位內(nèi)部泄漏比較嚴(yán)重。在三者的共同作用下，使得系統(tǒng)的制冷能力越來越差，最終造成了冷庫降溫困難。

3 故障排除

為了驗證我們的猜想，同時為了能徹底排除故障，輪機部決定拆下蒸發(fā)器進行檢修。拆下蒸發(fā)器后，首先利用壓縮空氣來吹除管內(nèi)的積油。在吹除的過程中，發(fā)現(xiàn)有大量的積油吹出。然后又利用輕油進行沖洗。由于靠空氣和輕油很難把積油完全清除干凈，最后輪機部決定對蒸發(fā)器采用化學(xué)藥品進行清洗，為此專門制作了一套臨時的蒸發(fā)器循環(huán)清洗系統(tǒng)，利用1臺小水泵對蒸發(fā)器進行循環(huán)清洗。

在清洗蒸發(fā)器的同時，根據(jù)設(shè)計圖紙在蒸發(fā)器的出口管路制作1個U形集油彎。并對熱力膨脹閥的感溫包進行重新的綁扎固定，然后包上新的保溫材料，最后重新裝上蒸發(fā)器。

裝上蒸發(fā)器后，為了確保系統(tǒng)正常，對蒸發(fā)器進行了水分吹除，試壓檢漏，抽真空，除氣等操作。然后重新啟動系統(tǒng)運行，發(fā)現(xiàn)制冷系統(tǒng)工作正常，至此故障排除。

4 對故障原因的幾點思考

船上由于機械設(shè)備的種類繁多，系統(tǒng)復(fù)雜，而且有時一個故障往往有可能是由多個原因共同造成的，因此給故障的分析與排除帶來一定的難度。如果是單個故障往往伴隨有比較明顯的故障征兆，通過分析往往比較容易找到故障原因進而排除故障。而如果是多個原因共同造成的，往往故障原因之間相互影響，相互作用，使得故障的現(xiàn)象比較隱蔽，進而使故障的分析與排除變得比較困難。而船在海上航行，要想獲得岸基的支持又比較困難，因此對于輪機管理人員來說，掌握一套有效的故障分析方法就顯得尤為重要。

從本例中，可以看出由于3個原因的共同作用，使得冷庫降溫困難這一故障的排除就比較困難。如果只是單一的故障原因，或者只是蒸發(fā)器積油，那么就會因為熱力膨脹閥異常關(guān)小而出現(xiàn)吸氣壓力偏低，壓縮機啟停頻繁的現(xiàn)象。如果只是感溫包松脫，隔熱材料損壞，那么就會出現(xiàn)因感溫包感應(yīng)溫度變高，使膨脹閥開大，出現(xiàn)蒸發(fā)壓力升高，吸氣壓力升高，缸頭出現(xiàn)結(jié)霜甚至壓縮機出現(xiàn)“液擊”的現(xiàn)象。而如果只是壓縮機出現(xiàn)內(nèi)部泄漏，就必然會出現(xiàn)吸氣溫度升高、排氣溫度升高的現(xiàn)象。但3個原因的共同存在就變成了這樣一種結(jié)果：一方面，蒸發(fā)器的內(nèi)部積油，使熱力膨脹閥減小，制冷劑流量下降；另一方面，感溫包的松脫，又使膨脹閥開大，使制冷劑流量上升；二者的共同作用，使得制冷劑的流量未發(fā)生太大的變化，只是由于蒸發(fā)器換熱效果的下降使得的未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑流向壓縮機，造成壓縮機缸頭結(jié)霜或者出現(xiàn)“液擊”。但由于壓縮機內(nèi)部的泄漏又使得溫度較高的排氣流回吸氣側(cè)，使得吸氣口的液態(tài)制冷劑在吸氣側(cè)蒸發(fā)吸熱，從而造成了缸頭只是結(jié)霜，而沒有“液擊”。同時由于這些問題都是長期的緩慢的，缸頭的結(jié)霜情況通過后期船員多次對熱力膨脹閥開度的調(diào)節(jié)得以平衡，造成了除了壓縮機運行時間變長外，沒有其他的明顯征兆。而壓縮機運行時間長、冷庫降溫緩慢，人們又很容易想當(dāng)然的以為是因為船太老了，保溫性能不可避免地會下降而引起的。因此降溫緩慢并沒引起輪機人員的太大關(guān)注。而此次由于上伙食比較多，冷庫熱負(fù)荷突然增大，就使得原本存在的問題暴露出來，出現(xiàn)了冷庫降溫困難。

經(jīng)過此次故障的排除，反觀整個故障發(fā)生的原因，有幾點是值得反思的。

船上存在對設(shè)備維修保養(yǎng)制度執(zhí)行不力，設(shè)備保養(yǎng)不到位、不及時的問題。經(jīng)過查詢維修保養(yǎng)記錄薄及輪機日志不難發(fā)現(xiàn)，對制冷壓縮機沒有及時按照維修保養(yǎng)計劃進行維護保養(yǎng)，致使制冷壓縮機長期存在內(nèi)部泄漏的問題。在船上往往存在一種錯誤的觀念，對船舶質(zhì)量安全管理體系的執(zhí)行停留在表面，錯誤理解“沒有記錄就沒有行為”的內(nèi)涵。對于一般設(shè)備沒有切實按照船舶設(shè)備維修保養(yǎng)制度開展工作，只停留在書面記錄上。把“沒有記錄就沒有行為”錯誤理解為“有記錄就有行為”，片面強調(diào)“記錄”而忽視“行為”。對于制冷壓縮機這一類不會立即影響到船舶安全的一般設(shè)備，存在著“只要設(shè)備還能工作，就不會主動對其進行深度的維修保養(yǎng)，只有等到設(shè)備實在工作不動了才會進行解體檢修”的問題。而為了應(yīng)付“內(nèi)審”與“外審”的需要，只是到時間在相關(guān)文件上進行記錄，而沒有真正的實際行動。

船員存在業(yè)務(wù)素質(zhì)不高，工作經(jīng)驗欠缺，工作作風(fēng)不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}。在更換蒸發(fā)器出口管路時，沒有認(rèn)識到的出口管路上U形彎的作用或者為了避免麻煩，在更換管路時沒有嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙或者原管路進行更換，人為取消了U形彎，致使后面在一段很長的時間內(nèi)出現(xiàn)了系統(tǒng)回油不暢，在蒸發(fā)器管路內(nèi)壁出現(xiàn)積油的問題。

船員在工作上存在一定的“短視”現(xiàn)象。對工作的質(zhì)量要求不高，往往存在著“能保證在自己的合同期內(nèi)不出問題就可以”的心理。由于船員職業(yè)的特殊性，一個船員在一艘船上工作的時間都很短，一般只有幾個月，而且在同一艘船上再次工作的概率很低，因此對工作的質(zhì)量要求不高。致使出現(xiàn)了在本例中存在“熱力膨脹閥的感溫包進行綁扎時采用鐵絲進行綁扎、綁扎不牢同時對保溫層的包扎質(zhì)量不高”的問題。

缺乏對船員進行系統(tǒng)全面的工作考核制度。隨著社會上自由船員越來越多，船員的流動性越來越大，對自由船員在船工作的考核就越來越重要。而現(xiàn)階段對船員的工作考核一般僅限于公司層面，沒有建立起一套可供業(yè)界共享的工作考核制度。由于船員在船工作表現(xiàn)的數(shù)據(jù)沒有共享，部分自由船員就沒有“在船表現(xiàn)不好，工作考核不良，就影響下次上船工作”的顧慮。在船工作僅僅依靠船員個人的職業(yè)道德，而沒有制度上的約束，就會造成部分船員產(chǎn)生“這條船干不了，就換條船；這家公司干不了，就換家公司干”“此處不留爺，自有留爺處”“一證在手，不愁沒船走”的思想，給正常的船舶管理帶來極大的不利影響。同時也影響到把我國早日建設(shè)成世界船員外派強國和世界航運強國的夢想的實現(xiàn)。

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[2] 林文城.船用冷庫的故障診斷及處理對策[J].世界海運，2011(4)：7-9.

[3] 費千.船舶輔機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2003.

[4] 蘇建國.伙食冷庫制冷壓縮機運行時間過長故障分析與處理[J].中國水運(下半月刊)，2011(1)：116，121.

[5]談向東.制冷裝置的安裝運行與維護[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.

Based on the difficulty and its developing course on marine cold storage's cooling,the cause analysis and probe to the fault and the disposal course are introduced，the main cause come from marine engineers' carelessness.Through the thinking of the fault,strengthening management and working check-system are established for seamen,which can be of great importance to ships' normal sailing.

cold storage;difficulty on cooling;fault;cause analysis;management

U672.2

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.004

王必改(1977-)，男，福建古田人，輪機長，學(xué)士，主要從事輪機工程教學(xué)與研究工作。

2014-07-21