制冷装置常见故障分析.docx

毕业设计类型：方案设计机电工程学院毕业设计某制冷装置常见故障分析指导教师 龙景良 学生姓名 肖日恒 专业名称 轮机工程技术 班级名称 轮机1201班 2015年 5月目录第一章 引言第二章 船舶制冷.1船舶制冷的基本原理.2 船舶制冷的主要元器件.1.2.1 制冷压缩机.1.2.2 冷凝器.1.2.3 热力膨胀阀.1.2.4 蒸发器.第三章 船舶制冷的几种典型故障.1 冰塞.1.1冰塞形成的原因.2 液击.2.1造成液击的原因.2.2 液击的现象.3 压缩机启停频繁.3.1压缩机启停频繁的原因及其特征.第四章针对船舶制冷故障做出理论分析.1 冰塞的理论分析.2 液击的理论分析.3 压缩机启停频繁的理论分析.第五章综合分析.1 冰塞.2 液击.3 压缩机启停的频繁.致谢.参考文献.第一章引言 制冷是指使某一物件或某一空间温度低于周围环境温度,并维持这一温度的过程。“制冷”包括从低温物体或空间带走热量和隔热保温俩个方面的功能。制冷的途径通常有俩种:一是利用天然冷源,如天然冰和地下水，此方法受到时间和地区等条件限制,具有很大局限性;另一种是人工制冷。在船舶上大多数都是都是人工制冷，从而达到保鲜食品和货物的目的。人工制冷也叫机械制冷，是通过借助于一些专门的机械设备做功而达到制冷的目的。这些设备通常是由压缩机、热交设备、节流和蒸发元件等组成,在这些机械冷装置中，经常回因为一些摩擦磨损、环境介质或者管理保养不当等问题引起一些机械故障。本文针对这些机械制冷设备当中出现的常见故障,对其做出简单的理论和实践方面的分析。 船舶制冷系统出现故障是很常见的现象,当船舶制冷系统系统出现故障的时,我们应该通过理论和实践的结合线对故障进行分析,然后做出判断,再通过快速有效的方法达到尽快解决问题的目的。本文对船舶制冷系统的原理和结构进行了介绍,对船舶制冷设备经常出现的几种典型机械故障如:冰塞、液击、制冷压缩机启停频繁等进行了理论和实践俩个方面的分析。通过分析总结并缩小故障的范围,进一步确定出故障的根源,从而达到排除故障的目的。本文通过总结制冷故障的解决措施从而列出了一套在船上遇到故障并能快速排除故障的最优方案。 第二章 船舶制冷 1船舶制冷的基本原理 最基本的制冷四要素是压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器。中间多用铜管连接，注入制冷剂后形成一个完整的系统，压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体送入冷凝器，高压高温气体经过冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入节流装置（制冷条件不同可分为热力膨胀阀、毛细管等）节流成低温低压的湿蒸气，再流入蒸发器，从周围环境吸热，冷热交换，使房间温度冷却下来，蒸发后的制冷剂再回到压缩机中，重复的循环制冷，从而实现了制冷的目的。 2 船舶制冷的主要元器件 船舶制冷的元器件主要包括压缩机、冷凝器、热力膨胀阀等,但是除了这些以外还包括许多辅助设备和自动控制元件。列如,油分离器,一般装在压缩机排除出端,用来分离排出来的滑油。贮液器,它是装在冷凝器后用来储存液态制冷剂的容器。干燥过滤器,用来给系统干燥的。液流指示镜,装在液管上用来观察流体稳定的情况等。 1.2.1 制冷压缩机 制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机引的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。 1.2.2 冷凝器 冷凝器(Condenser)制冷系统的机件，能把气体或蒸汽转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。大部分汽车上的冷凝器安装在水箱前面。发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冰厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。 1.2.3 热力膨胀阀 热力膨胀阀是通过控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。 热力膨胀阀实现冷凝压力至蒸发压力的节流，同时控制制冷剂的流量；它的体积虽小，但作用巨大，它的工作好坏，直接决定整个系统的工作质量，以最佳的方式给蒸发器供液，保证蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度稳定，感温包必须与压缩机的吸气管良好的接触从而准确的感应压缩机的吸气温度，通常充注着与制冷系统内部相同的制冷剂，从而实现通过感温包反馈回来的压力即是压缩机吸气温度对应的该种类型制冷剂的饱和压力，通过膨胀阀确保了在运行环境发生变化时(比如热负荷变化)，实现蒸发器最优及最佳的供液方式，感温包的充注量只根据在某一特定的温度下完全感温包内液态制冷剂完全蒸发来进行修正的，这就等于给作用在膨胀阀膜片上方感温包反馈回来的压力规定了一个上限，因为如果管壁表面温度继续增高，只会增加感温包内部气态制冷剂的温度(处于过热状态)，而压力基本上不再改变。 1.2.4 蒸发器 蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝“液”体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热，达到制冷的效果。主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸气带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。通常除沫器设在蒸发室的顶部。蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。按溶液在蒸发器中的运动状况分有：循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，即行排出浓缩液，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。蒸发器广泛用于化工、轻工等部门。第三章 船舶制冷的常见典型故障 1 冰塞 1.1冰塞形成的原因 制冷系统中的氟利昂经膨胀阀节流降压后，其温度回降到0一下，当氟利昂种含水较多呈游离状态时，水会迅速冰塞，在流到狭窄处形成冰塞，膨胀阀阀孔通道狭窄，又是节流降压元件，最容易发生冰塞，有时液管上的滤器脏堵或膨胀阀前后的阀件开度不足等，也可能节流导致冰塞，冰塞有时还会发生在膨胀阀后较细的管路中，R12由于溶水性较小，含水较多时水呈游离状态，容易形成冰塞。R22溶水性比R12大，发生冰塞的可能性较小，但含水量多时也会发生。 2 液击 2.1造成液击的原因 启动前曲拐箱电加热没有正常工作, 导致滑油中溶有较多的冷剂，此时一旦启动压缩机,这些冷剂马上会从滑油中溢出来。启动时由于吸入阀开度太大, 导致系统中过多的冷剂进入压缩机。运转中直接增加另一台蒸发器投入运行, 此时要投入运行的蒸发器内可能有很多冷剂,而运转中的压缩机吸入阀一般全开,这种情况下会使过多的冷剂进入压缩机。 2.2液击的现象 由于制冷剂液体（或润滑油）被压缩机吸入，造成压缩机的异常冲击事故。造成液击的原因是系统制冷剂或润滑油过多，加液过快，膨胀阀（或调节阀）的调节度（开启度）过大，蒸发器的热负荷（传热）不稳定，大型开启式压缩机的吸气阀开启过快（或卸载容量过快），系统设计安装不合理等，都有可能会造成压缩机的异常冲击。如果压缩机已经出现异常冲击（敲击或撞击）声时，并会强烈摇摆振动，说明液击正在之中。轻微短时的异常冲击可能问题不大，但经常长时间和较重的液击，会使压缩机的变形、破裂、甚至破碎而直接损坏压缩机。 3 压缩机启停的频繁3.1 压缩机启停的频繁原因及其特征 船舶制冷系统由于操作方面管理不当而引起压缩机启动频繁,制冷压缩机启停频繁时,应多注意观察自动化元件, 主要分为以下几种情况：供液电磁阀起停频繁，导致低压控制器使压缩机起停频繁，应多检查温度控制器的工作情况，温包的安装包扎、温度控制器的幅差等。电磁阀工作正常, 低压控制器使压缩机起停频繁, 应检查工作时的吸入压力、低压控制器的下限或幅差、容量调节装置等。电磁阀全部关闭, 低压控制器仍使压缩机起停频繁,是有高、低压端间存在很严重的内部泄露, 这种情况一般是不会发生。压缩机由于高压继电器动作频繁而起停频繁, 要是由于高压控制器的整定值太低或压缩机的排压太高引起。第四章针对船舶制冷故障做出理论分析 1 冰塞的理论分析 冰塞的形成除具备游离态的水温度低于冰点0这一条件外,还应具备以下条件方能形成冰塞: 结成的细小冰晶能牢固地附在某处,并逐渐长大; 形成节流后的冰核不易被冷剂冲散。 分析整个系统并结合实践,会发现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,管内流速也相对低,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。 此外,盘管式蒸发器盘管弯头及变径处也是冰塞的高发位置。原因在于盘管式蒸发器为增大蒸发面积,管径较粗,往往是膨胀阀到蒸发器管路间管路直径的几倍。冷剂流经蒸发器后,流速明显变慢,析出的冰晶易在弯头及变径处被截留,不会被冷剂轻易冲掉,从而逐渐长大形成冰塞。 2 液击的理论分析 通常，液击现象可分为两个部分或过程。首先，当较多液态制冷剂、润滑油或者两者的混合物随吸气以较高速度进入压缩机气缸时，由于液体的冲击和不可压缩，会引起吸气阀片过度弯曲或断裂；其次，气缸中未及时蒸发和排出的液体受到活塞压缩时，瞬间内出现的巨大压力并造成受力件的变形和损坏。这些受力件包括吸排气阀片、阀板、阀板垫、活塞（顶部）、活塞销、连杆、曲轴、轴瓦等。液击是压缩机常见故障。发生液击，表明系统或维护中一定存在问题，需要加以纠正。认真观察分析系统的设计、施工和维护，不难找到引起液击的根源。不从根源上防止液击，而简单地将故障压缩机维修或更换一台新压缩机，只能使液击再次发生。 3 压缩机启停频繁的理论分析空调制冷系统中的.1压缩机在正常工作时是连续运行的。降温工况运行中却出现起停运行现象，随着现象的进行，起停的间隔时间也明显缩短了，压缩机每次停后，用手触摸每个缸的缸盖都比较烫手，生活区房间温度有时异常，制冷效果明显下降，严重影响正常工作。船舶制冷系统由于操作管理不当而引起压缩机起停频繁，制冷压缩机起停频繁时，应多注意观察自动化元件，主要分为以下几种情况：（1）供液电磁阀起停频繁，导致低压控制器使压缩机起停频繁，应多检查温度控制器的工作情况，温包的安装包扎、温度控制器的幅差等。（2）电磁阀工作正常，低压控制器使压缩机起停频繁，应检查工作时的吸入压力、低压控制器的下限或幅差、容量调节装置等。（3）电磁阀全部关闭，低压控制器仍使压缩机起停频繁，是有高、低压端间存在很严重的内部泄露，这种情况一般是不会发生。(4)压缩机由于高压继电器动作频繁而起停频繁,主要是由于高压控制器的整定值太低或压缩机的排压太高引起,如(1) 系统中冷剂过多；(2) 冷凝器换热能力下降；(3) 系统存在较多不凝性气体。第五章综合分析 1 冰塞 1.形成原因：冰塞现象是由于氟利昂系统因各种原因而混入水份，在温度低于0的地方而结成冰，造成管路堵塞。2.危害及经济性分析：一旦发生冰塞，则整个系统的制冷循环量和蒸发量将减少，压缩机的产冷量下降，如果制冷剂长时间不足，压缩机长时间工作，蒸发压力过低，还会使压缩机的吸入温度计高缸头发烫，缩短压缩机使用寿命，如果冰塞严重或没有及时消除，致库温下降慢，引起货物的变质，特别是对刚进库的货物。这一系列的恶性循环，使船舶经济效益大大下降。 2 液击 显然，能引起压缩机液击的液体不外乎如下几种来源：1）回液，即从蒸发器中流回压缩机的液态制冷剂或润滑油；2）带液启动时的泡沫；3）压缩机内的润滑油太多。本文将对这几种原因逐一分析。 (1)回液 通常，回液是指压缩机运行时蒸发器中的液态制冷剂通过吸气管路回到压缩机的现象或过程。 （2）带液启动 回气冷却型压缩机在启动时，曲轴箱内的润滑油剧烈起泡的现象叫带液启动。带液启动时的起泡现象可以在油视镜上清楚地观察到。带液启动的根本原因是润滑油中溶解的以及沉在润滑油下面了大量的制冷剂，在压力突然降低时突然沸腾，并引起润滑油的起泡现象。这种现象很像日常生活中人们突然打开可乐瓶时的可乐起泡现象。起泡持续的时间长短与制冷剂的量有关，通常为几分钟或十几分钟。大量泡沫漂浮在油面上，甚至充满了曲轴箱。一旦通过进气道吸入气缸，泡沫会还原成液体（润滑油与制冷剂的混合物），很容易引起液击。显然，带液启动引起的液击只发生在启动过程。(3)润滑油太多 半封闭压缩机通常都有油视镜，以便观察油位高低。油位高于油视镜范围，说明油太多了。油位太高，高速旋转的曲轴和连杆大头就可能频繁撞击油面，引起润滑油大量飞溅。飞溅的润滑油一旦窜入进气道，带入气缸，就可能引起液击。 3 压缩机启停频繁容量调节机构的故障能够引起压缩机不能正常加载和卸载，容量调节机构不能正常卸载会使空调制冷压缩机频繁起停。压缩机自动加减缸时的状态点，通过对容量调节的性能曲线的分析和压缩机实际工作参数与状况，让我们准确掌握