船用伙食冰机的两个故障排除浅析.doc

- 11 -船用伙食冰机的两个故障排除浅析专业班级：轮机01级17班姓 名：邱 欣 指导老师： 轮机工程学院内容摘要摘要：制冷压缩机起停频繁和冰塞是制冷系统常见故障之一，其原因同时涉及系统的设计，以及日常的运行管理。此文只考虑日常管理相关的故障原因，根据不同的故障现象，分析可能的原因，为轮机管理人员及时判断故障提供参考。关键词:制冷压缩机 冰塞 起停频繁 故障处理排除方法ABSTRACT： The frequent action of start and stop of refrigerating compressor is one of the usual troubles of refrigerating plant. The cause shave deal with the design of the system and daily maintenance. Only the causes related to the maintenance is to be discussed in this paper，according to the different Phenomena .The result presented in this paper is very useful to judge the troubles in time for the engineers.Keywords: Refrigerating compressor，Ice clog ,Frequent start and stop，Trouble analysis，Program diagram目 录0 引言1 冰塞故障发生和处理1.1 故障发生1.2 故障的处理1.3 故障原因分析及冰塞机理1.4 导致系统中水分浓度增加的其它途径1.5 防止冰塞的措施1.6 冰塞出现后有效的除水方法2 压缩机起停频繁原因分析2.1 低压继电器幅差值太小2.2 制冷压缩机与热力膨胀阀特性不匹配2.3 制冷系统中冷剂的循环量不足2.4 制冷系统内部漏泄2.5 冷凝压力过低，热力珍胀阀前后压差太小2.6 系统中出现少量脏堵2.7 冰塞2.8 故障的诊断3 结论附图：a. 船舶伙食冷库制冷装置系统简图b. 滑油分离器的回油控制（图1）c. 制冷压缩机起停频繁故障诊断流程图（图2）船用伙食冰机的两个故障排除浅析引言： 所谓制冷，就是用人工方法从被冷对象中移出多余的热量，以使其库温降低到环境温度以下。制冷技术已广泛用于各个领域。在近代船舶中特别是远洋船舶都安有制冷系统。船用制冷系统一般有两个方面的运用：一，伙食冰机用于保存食物。二，用于空调给船员和一些机器设备提供合适的环境温度。船用冷库制冷系统大多采用“一机多库”系统,即正常工作过程中,一台制冷压缩机同时为几个冷库服务,而各库的库温均不相同,高、低温库间的库温相差很大,相应蒸发温度的设定也就相差很大,因而,有关温度、压力的设定就很为重要。“冰塞”和压缩机起停频繁是制冷系统最为常见的故障。下面分别对这两个常见重要故障进行简单分析分析。一 冰塞故障发生和处理冰塞对以氟利昂为制冷剂的船用伙食冷库系统来说是一种常见的故障。对于单纯的冰塞，比较容易分析处理。对于多种故障所造成的冰塞，往往会被现象所迷惑，很难找出问题的症结，这将给我们的饮食，生活造成极大的困难。冰塞现象已经成为船舶伙食制冷系统中不容忽视的问题。先介绍一个发生在“国盛轮”轮上的实例。1故障发生“国盛”轮使用R22为制冷剂的伙食冰机 (见前页图) 2005年12月17日启动3号冰机不久后就因高压继电器断电而停机，人工复位后继续运行，随后又因同样原因而停机，如此反复。当日5:30吸人口结霜，肉库温度指示为 -13。在进行冷却水管路疏通后，运行10分钟压缩机就停止，但肉库温度仍没有明显下降。12月18日，再次对冷却水管路疏通，因在疏通过程中，触伤高压管路导致冷剂漏泄严重，只能暂时改用备用压缩机2号，情况仍不见好转。下面就是其中一些具体的故障现象。1) 冰机刚启动时其吸人口稍发凉，以后温度逐步升高；2) 冷库内膨胀阀后有结霜现象，但蒸发器上却没有结霜现象；3) 压缩机刚起动时，蒸发器结霜1014片，但随着膨胀阀后、蒸发器前低压管路结霜的增多，蒸发器的霜逐渐消失；4) 系统充液压力升高稳定后，运行中发现压力会降低12kg/cm2；5) 随着长时间的试验，多次充液试运行，压缩机内滑油严重氧化乳化变质。2故障的处理故障发生后，主管轮机员采取了用热水冲膨胀阀、清洗膨胀阀前滤器、让系统经过干燥剂、多次充冷剂、更换滑油的方法均不见效。后又对压缩机进行拆检，未发现异常。在此情况下决定进厂修理。进船厂后，冷凝器拆下进厂清洗、试压，发现安全阀漏泄，爆压降低。于是更换安全阀，调压试压后用电子检漏仪进行检漏，正常；又用N2吹逐系统，用肥皂液查漏发现压缩机轴封处漏泄，于是更换轴封；对冷却水进出口管路进行疏通更换部分管路，更换压缩机内滑油;对系统进行充液，并经过干燥剂。进行完上述工作后，压缩机运转情况良好。3故障原因分析及冰塞机理从上不难看出：故障的主要原因是因为冰塞而起的。由于冷剂所带的水分呈两种状态：一种是游离态水，一种是溶于冷剂中的水。后者一般不会结冰，而游离态水会在温度低于冰点的部位结冰，若结冰固着并积聚于系统中某处便会阻碍冷剂流过，使系统不能正常制冷。R22溶水量比R12大(在30时为1470mg/kg)，但一般若非冷剂十分不纯，则常温下不会有游离水，但水在冷剂中的溶解度会随着温度降低而大大减少。例如，-30时，液态R22溶水量仅为180mg/kg，气态R22溶水量约60mg/kg；-10时，液态R22溶水量约450mg/kg，气态R22溶水量约170mg/kg。因此，即使在常温下不含游离水的冷剂，当其运行到低温管系时其含水量仍可能超过该温度下的饱和值而析出游离水，从而导致冰塞。这里还可看出气态R22的溶水量比液态溶水量少得多，这是与别的氟利昂冷剂不同的。一般要求R22的含水量小于6080mg/kg，也就是说，在制冷要求范围内，不会有结冰现象发生。但若系统一旦泄露，则会直接引起两种后果。第一， 气态冷剂漏出系统，因气态R22的饱和含水量比液体小得多，随着气态冷剂的泄漏，系统中的含水浓度将越来越高(本轮冷凝器安全阀及高压管路泄露就属于这种情况)。第二， 低压管路上的泄露可能导致空气或水分直接进人系统(本轮轴封处泄露就属于这种情况)，以致造成冰塞、滑油氧化、乳化，对机件的磨损加剧，系统脏污，导致了冷剂中水分含量大大增加，不论气态冷剂的漏出，还是空气/水份的漏人都从而导致冰塞的发生。又由于错误地进行清洗膨胀阀前滤器，使得湿空气进人系统，而且在干燥剂长期未换的前提下又多次充制冷剂，且未经过干燥剂，这样系统中的水分就更多了，冰塞的发生也就不可避免了。冰塞往往在库温较低，膨胀阀开度较小时开始形成。此时进入蒸发器的冷剂流量小，管内流速相对低，在这种情况下，若冷剂中有水分在低温管路内析出成细小冰晶，这些冰晶就容易附着在某一处，后续流过冷剂中析出的水分便会以这种已固着的小冰晶为晶核，不断地积累，于是冰晶逐渐长大和蔓延，直至冰塞整个流道，由于冰晶最易附着于流道形状复杂、表面粗糙、冷剂流速慢的部位。故冰塞常见于膨胀阀内滤网及膨胀阀到蒸发器前的管路中，偶而也出现于背压阀前滤网及截止阀上。冰塞症状首先从肉库中表现出来，随着故障加重，菜库也开始冰塞，而且冰塞并不是发生在膨胀阀处，而是发生在膨胀阀后到蒸发器前这段管路内，分析认为原因如下: 第一， 为故障出现，库内温度升高，这段管路内流过的冷剂为比容小但湿度大的湿蒸气，管内流速低，因此冰进一步在此附着于管壁上。第二，据气态R22饱和含水量比液态时低这一特点，液态冷剂中的含水浓度会随着气体蒸发而不断升高，在低温库，冷剂经膨胀阀节流时温度下降多且闪点蒸气量大。冷剂可能一节流降温便超过蒸发冷库下的饱和值而立即在膨胀阀内析出冰，但此时因为压缩机轴封漏泄，压缩机不会出现低压断电(这就是冰塞症状不明显的原因)。随着库温的升高.冰逐渐熔化.水被冲到低压管路中，这时系统又稍通开始制冷，融化的水又结冰，这样反复几次后，便会在这段管路内形成冰塞。在菜库，这的蒸发温度高、节流后闪发蒸汽量少，若冷剂含水量不很大，节流后不一定马上析冰，而是在管路管壁上析出蒸气，直到液态冷剂含水量超过饱和值而在某段管内析出冰。在膨胀阀至蒸发器这段管路上出现的冰是比较坚固的，因为该管外包有绝缘层，冰不易融化，即使能熔化掉，水仍积在管内(这就是用开水冲膨胀阀情况不见好转的原因)。4导致系统中水分浓度增加的其它途径 系统中水分含量除了因漏泄而增加外，在管理过程中，还可能有以下途径：（1） 冷剂时带人空气，这样质量差的冷剂甚至在常温时也会有游离水出现；本轮可以排除这种情况，因为加的冷剂都是比较纯的。（2） 加滑油时带入空气。一般新冷冻机油含水极微，但若保管不妥，滑油与湿空气接触会混人一定量的水分。本轮也不可以排除这种情况，（3） 操作管理不当。如放空气时间太长冷剂损失盈太大：（4） 拆卸管路。难免冷剂接触空气或系统中存气。5防止冰塞的措施1) 选择质量较好的冷剂。充剂一定要经过干燥剂，充前先换一次干燥剂，充入质量差的冷剂后，最好隔几天后再换干燥剂： 2) 充加质量难保证的冷剂时，可以用压缩机抽吸气态冷剂，这样做可防止充人游离态水，而且R22气态饱和含水量还比液态低，可少带人水分：3) 系统拆过的部位一定要检漏除漏，对易漏泄的部位最好定期检查： 4) 滑油必须密封保存，储存在干燥舱室： 5) 尽量避免造成系统真空，低压继电器STOP值应大于零： 6) 所有换滑油、换干燥剂、充冷剂、放空气等操作管理，一定要按照正确的规程操作，以尽可能减少水分系统增加水分含量的机会： 7) 对轴封、安全阀等部位要定期检查。值得注意是，只要在低温管路中有几克冰固着在某一部位上，就足以堵塞管路。整个系统总含水量只要有几十克，就可导致所有冷库都不能正常工作。系统内干燥器的除水能力是很有限的，即使是新换的干燥剂也只能吸收几十克水。所以即使少量水分进人也是不可忽视的，操作管理中必须防微杜渐。6冰塞出现后有效的除水方法 事实证明，仅用压缩空气吹逐的方法来消除冰塞，反而会引起故障扩大，一般船上没有便于使用的干燥气体(如N2气体)。为了尽快地消除冰塞，我们不妨利用制冷装置本身来对蒸发管路加热和抽空。这样情况仅限于系统漏泄的情况。因为若水温在30左右时，只要是系统内真空度达720mmHg以上，水分便会蒸发而被抽空。一般压缩机本身都能满足抽到这个真空度的需要。具体方法如下：加热蒸发管路前应关闭膨胀阀前截止阀停止供给冷剂，最好先抽低蒸发管路压力以尽量减少冷剂损失，因为冰化前抽回的气态冷剂的含水量是不多的。利用融霜电热器加热，没有电热器的库(菜库)可采用灯泡烤或热水等加热蒸发器，目的是通过加热使冰塞部位的冰化掉，膨胀阀也应用热水加热器，加热的同时即可着手抽空，抽空前高温库的背压阀调压弹簧应调松，压缩机“能量调节装置”应位于最低负荷档(25%)，“手动”启动压缩机使压力继电器不起作用，关闭冷凝器进口阀，打开分油器后的防气考克，使抽出的不纯气体在冷凝器前排出系统。若通过短接油压差继电器的方法来使系统在低负荷时运转压缩机，则抽空时应密切注意油压差，低于200mmHg时应立即停车，抽空应重复多次，最后一次在抽前可先开各库手动膨胀阀向蒸发系统充人少量冷剂，这样可使蒸发系统内的残存水蒸气得以进一步减少。抽空过程无需停融霜电热器。 以上方法是在管路(系统)密封性较好的情况下进行的，它不需要别的辅助设备和物料，操作也不麻烦，对条件有限的船舶冷库来说，当蒸发管路中进水量较多，冰塞严重时，用此排除冰塞不失为一种有效的应急办法，但缺点是损失冷剂较多。二 压缩机起停频繁原因分析制冷压缩机起停频繁是制冷系统的常见故障。所谓起停频繁是指在短时间内（几秒或者是十几秒）压缩机出现多次起停现象。这对于压缩机的运行极为不利，在频繁起、停过程中，电机反复出现电流冲击，压缩机在反复起停过程中将产生严重的磨损，为此应尽量避免起停频繁。产生起停频繁的原因有很多种，偶尔有1、2次短时间的起停频繁不能算起停频繁，主要是由于个别库在其它各库温度刚达到设定值时，恰好其库温达到了上限值时于是就出现了短时间内的起停现象，当然如果有几个库的库温设定值都很接近，也会出现起停频繁现象，这在管理过程中应注意合理地调定温度继电器，即可避免，除此之外，制冷系统工作过程中出现起停频繁主要有以下几个因素。1低压继电器幅差值太小船舶制冷系统大多数采用吸入侧的低压继电器控制压缩机的起停，如果低压继电器的幅差值过小，则造成上、下限差值很小，引起频繁起动与停车，特别是在上、下限调定值处于偏高的情况下，这一现象更为明显。在实际管理过程中，由于压力继电器频繁地工作，致使主调弹簧与幅差弹簧长期工作后有一定的变形，或者刚性系数有所变化，因而调节过程中不能仅以弹簧指针在刻度牌上的位置来确定，而只能作为一中参考，要做到正确的调定还必须参照吸气压力表。具体做法是：在制冷系统正在运行过程中，首先参照继电器的刻度牌，初步调定主弹簧使指针停在预想的压力上限值，并根据事先确定的下限值，调节幅差弹簧，使上限值与幅差值两者读数的差值达到预想的压力下限值；然后关闭各个供液电磁阀，使压缩机在低压状态下自动停车，再逐一打开电磁阀，此时的吸气压力逐渐上升，观察压缩机启动瞬间吸气压力表读数，该读数就是此时的上限值，如不合适相应的调节主弹簧，重复以上的步骤，直到上限值达到所预定的值，将主调弹簧的调节螺钉固定；再次关闭所有的供液电磁阀，观察停机时压力继电器的下限值，如不恰当在调整幅差弹簧，重复以上步骤，直至低限值达到理想值。2制冷压缩机与热力膨胀阀特性不匹配 热力膨胀阀的作用： (l)节流降压； (2)保持蒸发器出口处冷剂过热度的隐定；(3)根据热负荷的变化或过热度的波动自动调节开度大小，即冷剂流量的大小。船用制冷压缩机一般采用能量调节机构，即根据冷库热负荷的大小自动增减运行缸数;如某库热力膨胀阀选择或更新不当，其通流面积过小，以至小于制冷压缩机基本运行缸的吸气量，因而就会导致起停频繁。解决的方法，一定要遵照热力膨胀阀通流量与压缩机基本运行缸吸气量相匹配的原则，必须要求各库热力膨胀阀的额定流量与压缩机基本缸吸气量关系： Qv=(1.2 l.5) Qc式中：Qv热力膨胀阀的额定流量Oc压缩机基本运行缸吸气量3制冷系统中冷剂的循环量不足正常运行情况下，系统冷剂的多少可通过贮液器观察镜中观察，运行过程中的液位一般应在贮液镜的l/32/3处，如果正常停车之时，则液位应在2/3以上的可见位置，冷剂过少，则在各库均投人工作时，循环量不够，造成部分时间内，液态冷剂量无法实现在系统中的循环，于是就使得压缩机吸气压力过低而停车，而此时供液电磁阀保持开启，吸气压力又很快达到上限值，压缩机很快又会重新起动，从而造成起停频繁。4制冷系统内部漏泄压缩机内部漏泄是导致压缩机起停频繁的常见故障。造成制冷系统内部漏泄的因素很多，大致如下： (1) 压缩机内部或安全阀漏泄在压缩机正常停车后，冷剂很快由高压侧漏向吸人端。压缩机内部漏泄主要是因吸排气阀片磨损、变形或断裂而引起，这是压缩机经历一段较长运行时间后而出现的故障;而安全阀的漏泄，是由于某一突发故障而造成安全阀的跳起，致使安全阀重新关闭时不严，而产生漏泄。定期检查可以避免这故障的发生。(2) 滑油分离器回油阀泄漏由于回油阀面一般采用针阀，长期受高压侧滑油的冲刷作用而产生刷蚀，导致与阀座间的配合不严，在停机过程中，从排气侧经回油阀向吸人侧不断回气，造成停机不久便又起动现象。滑油分离器回油阀内漏通常有以下迹象：在制冷系统工作过程中，回油管始终发烫。正常情况下，当油位高于浮球设定开启位置时，分离器中的滑油回流至油箱，此时，回油管有烫手感觉，回油结束，回油阀关闭后，回油管逐渐变温，即正常情况下回油管应时烫时温。为了防止回油阀漏泄而产生起停频繁，可采用图1所示管路，其中管路中电磁阀的通断与压缩机同步，即压缩机停机的同时，电磁阀断电而关闭，从而防止因滑油分离器的漏泄造成压缩机的起停频繁。这是一个比较容易忽视的故障，但只要仔细检查，还是可以很易排除的。(3) 热气融霜管路漏泄 采用热气融霜方式，管路中各转换阀因频繁地进行开关动作而出现漏泄，热气融霜管路出现漏泄，一方面将使制冷压缩机起停频繁，另一方面影响所在冷库的制冷量。采用这种融霜方式，长时间运行后，必然出现转换阀的漏泄，因而，这是影响热气融霜方式在制冷系统中应用的主要障碍。(4) 供液电磁阀漏泄 船用冷库冷剂流量较大，一般采用间接作用式供液电磁阀，这种电磁阀的主阀是膜片，时间久了膜片变形，且膜片上有阻尼孔，用以实现主阀的启闭，如果该阻尼孔堵塞，则该主阀无法完全关闭，从而导致压缩机的起停颇繁。5冷凝压力过低，热力珍胀阀前后压差太小 造成冷剂流量过小，而一旦小于压缩机最低排气量，则造成运行一段时间后，压缩机吸人端低压而停车，但因供液电磁阀依然处于开启状态，很快压缩机又会重新起动，冷凝压力过低不但造成起停频繁，而且因冷剂流量的减少，制冷量下降，冷凝压力的高低取决于冷凝器的冷却负荷，冷却水流量的增加或冷却水温度的降低(如冬季海况)，都将使冷凝器的冷却能力过强，解决方法，自动化程度较高的船上，一般采用冷却水量调节阀.而有些船上则必须采用手动调节阀。6系统中出现少量脏堵 由于管路中的杂物如锈、干燥剂粉粒、油垢等，致使膨胀阀前的滤网或膨胀阀的节流通道出现局部的脏堵，而使流经膨胀阀的冷剂流量减少，以致小于压缩机的最小排量，从而引起压缩机的起停频繁。出现管锈的原因:一是新管系，二是管系因装置长期停用，对于这两种情况，管理过程中，注意及时拆洗膨胀阀滤器。注意定期更换油箱中的滑油，油垢的产生与使用周期有