船舶制冷压缩机起停控制方案的比较

1、船舶制冷压缩机起停控制方案的比较第 3O 卷第 3 期 2007年 6 月 世界海运 WorldShippingJun.2007 【关键词】制冷压缩机 ;起停控制 ;液体制冷剂 ;液击 【摘要】船舶制冷压缩机起停控制常用的方式有低压继电器直接控制,温度继电器直接控制 ,低压继电器和 温度继电器联合控制 3种.着重对这 3 种控制方式的特点进行详尽介绍 ,分析比较 各自的利弊 ,提 出设计与管理过程中的注意事项 ,为船舶制冷压缩机起停控制方案的选定及维护 提供参考 .中图分类号：U664.52文献标识码:B文章编号：1006 7728(2007)03-0049 03 不少参考书和教材中只是简单介

2、绍典型制冷系统 , 基本没有系统控制电路的介绍 .这就使轮机管理人员对 制冷系统缺乏一个整体的认识 ,对制冷系统运行中各个 元件的动作受哪些因素的控制以及动作的先后次序不是 很清楚 ,尤其在制冷压缩机起停控制方式的理解上存在 较大偏差 .许多资料中介绍低压继电器时 ,都会提到其 控制制冷压缩机起停的功能 ,部分轮机管理人员可能会 认为制冷压缩机起停完全由低压继电器控制,而与其他因素无关 .通常人们只注重冷库的制冷效果 ,对制冷压 缩机控制电路关注较少 .在制冷压缩机损坏后 ,一般简 单更换备件了事 ,并不对故障原因进行深入分析 .事实 上,制冷压缩机的起停是制冷系统中关键的操作,一个好的控制方

3、式将会有效抑制系统中液态制冷剂迁移 ,润滑 不足 ,液击等故障现象的发生 ,防止制冷压缩机损坏 .制 冷压缩机起停存在多种控制方式 ,针对每一种控制方式 应该采取不同的管理措施 .如果搞不清制冷压缩机的起 停控制方式 ,运行管理中就无法采取针对性的措施 ,从而 容易引发故障 ,发生故障之后又难以确定原因 ,给管理者 带来许多困难 .因此 ,详细了解各种制冷压缩机起停控 制方式 ,对于澄清轮机管理人员错误认识 ,保护制冷系统 中最关键的设备制冷压缩机是十分必要的 .1 制冷压缩机起停控制方式 按照制冷系统中低压继电器和温度继电器之间的关 系,制冷压缩机起停控制方式可以分为 3 种:低压继电器 控

4、制 ,低压继电器和温度继电器联合控制 ,温度继电器控 制 .现对各种控制方式分别进行简单介绍 .低压继电器控制 低压继电器以压缩机吸入压力为信号 ,控制压缩机 起停 ,可使压缩机根据制冷的需要自动间断地工作 ,防止 空气漏入系统 .多库共用一台压缩机的冷库制冷装置 , 当各库温度先后到达调定下限而温度继电器陆续断电 后 ,供液电磁阀全部关闭 ,吸入压力很快降到调定下限 , 低压控制器即断电使压缩机停车 .当某库温度回升到上 限 ,温度控制器通电使供液电磁阀开启 ,制冷剂进入蒸发 器 ,吸入压力回升到调定上限值时 ,低压控制器又通电 ,缩机的控制电路图 .压缩机起停完全由低压继电器控 制,低压继

5、电器 LPB 的接通,切断值定为 0.12MPa 和 0.02MPa.合上制冷压缩机控制板上 No.1 压缩机的电源开关DS1后,主电路及220V的控制电路接通，电源指示灯WL1亮,100W的曲轴箱电加热器 CCH通电使滑油加 热;同时时间继电器T1通电，延时40s后油已加热，常开 触头 T1 合上使 95接通.若此时过电流继电器 OCR1, 高压控制器HPS,油压差控制器ONS和电机热保护继电 器SHS的各常闭触头皆处于闭合状态，则继电器X1通 电,其常闭触头断开 ,切断 67;同时其常开触头闭合 ,接 通 6 压缩机即成为由低压控制器 LPS 控制的自动工作状态 . 此时继电器X4通电,为

6、伙食冷库控制电路接通提供前提 条件.低压控制器LPS在压缩机吸气压力高于其调定上限 时接通,使接触器 MC1 通电,其运行指示灯 GL1 亮,常开 主触头闭合 ,No.1 压缩机的电动机 M 起动;同时其常闭 触头使2122断开，曲轴箱电加热器CCH停止加热；这 时压缩机的喷液电磁阀 INMV 和回油电磁阀 ORMV 都 收稿日期】 20070226作者简介】张兴彪 （1972一）,男,辽宁鞍山人 ,讲师,轮机长50 世界海运第 3O 卷图 1 半封闭活塞式制冷压缩机控制电路图DS1 一 No.1压缩机电源开关;TR1 一变压器;CCH 一曲轴 箱电加热器；WL 一电源指示灯；T1 一时间继电

7、器:x1 X4,Z1-Z4 中间继电器；OCR1 过电流继电器（手动复 位）;HPS 一高压控制器（手动复位）;ONS 一油压差控制器 （手动复位）;SHS 一电机热保护继电器;LPS 一低压控制 器;INMV 喷液电磁阀;ORMV 一回油电磁阀;MC1 一主 接触器;SW1 一 No.1压缩机开关;GL1 一 No.1压缩机运转 指示灯通电开启起动后，油压差控制器ONS的加热电阻即接 通若90s内油压达到诃定上限，则其常闭触头使P6一 P8切断，停止加热.当吸气压力低于调定下限时,则低压 控制器LPS切断,接触器MC1失电而停车，喷液电磁阀 和回油电磁阀皆关闭 ,曲轴箱电加热器重又通电加热

8、.低压继电器和温度继电器联合控制 制冷压缩机起停由低压继电器和温度继电器联合控 制的方式如图2所示.合上控制开关S1在正常情况下， 电机线圈保护F3,过电流保护F仆高压继电器F2F的触 头均处于闭合状态 .如果制冷压缩机的吸入压力高于低 压继电器 B1 的设定值上限 ,其触头也处于闭合状态 .此 时若库温处于库温继电器 B2 的上下限之问 ,K2A 和 K1 触头均处于开启状态 ,压缩机并不起动 .若库温升高至 库温继电器 B2 的设定值上限 ,其触头闭合 ,升压继电器 K2A 有电,其触头闭合 ,电网接触器 K1 的线圈有电 ,主触 头和自保触头闭合 ,制冷压缩机起动 .当库温降至库温 继电

9、器B2的设定值下限时，其触头断开，升压继电器 K2A 失电 ,其触头断开 .此时由于电网接触器 K1 的自保 触头仍然闭合 ,压缩机将继续运行 ,直到吸入压力降低到 低于低压继电器 B1 的设定值下限时 ,压缩机停车 .可 见,制冷压缩机的起动是由库温继电器 B2 控制的 ,而其 停止则受到库温继电器 B2 和低压继电器 B1 的共同控 制.对于一机多库的情况 ,只有当所有的库房温度均降 至各库温继电器的设定值下限时 ,K2A 触头才断开 ,制冷 压缩机继续运行 ,直到吸入压力达到低压继电器控制下 限而停车 .只要有一个库房的温度达到库温继电器的设 定值上限 ,压缩机就会起动运行 . 电器和温

10、度继电器联合控制的方式M1 一驱动电机380V.50Hz;F12 一保险丝;F3 一电机线 圈保护;F仆过电流保护;F2F一高压继电器;K1 一电网 接触器 ;K2A 一升压继电器 ;B1 一低压继电器 ;B2 一库温继电器;B3 脉冲发生器LRI（温度继电器,压力继电器）;B4脉冲发生器LR2;LR12 一容量调节继电器;Y1 一供液 电磁阀;HI3 一指示灯；S1 控制开关温度继电器控制 制冷装置采用的温度继电器控制压缩机起停方式是 当各库温度均达下限 ,各温度控制器都断电时 ,直接使压 缩机断电停车 ;只要有一个库的温度控制器接通 ,压缩机 便通电起动 .低压控制器仅在吸气压力过低时起到

11、断电 停车的保护作用 .这种方式压缩机不会因供液电磁阀 , 气阕等漏泄使吸入压力回升较快而起停频繁,但停车时不能将吸入侧 （包括曲轴箱 ）压力尽量抽低 ,因而停车期 问制冷剂溶入滑油中的量可能会多 ,起动时容易出现奔 油,通常可设油加热器防止 .2 各起停控制方式的相应管理措施2.1 制冷剂的迁移和润滑油的奔油 造成制冷压缩机损坏的原因之一是停机时制冷剂的 迁移 .制冷剂迁移是指压缩机在不运转时 ,系统中制冷 剂进入曲轴箱内 ,并以液态形式积累 .压缩机停机后 ,温 度会降低 ,而压力会升高 .由于润滑油中的制冷剂蒸气 分压低 ,就会吸收油面上的制冷剂蒸气 ,造成曲轴箱气压 低于蒸发器气压的现

12、象 .油温越低 ,蒸气压力越低 ,对制 冷剂蒸气的吸收力就越大 ,蒸发器中的蒸气就会慢慢向 曲轴箱 迁移.制冷剂迁移是一个很缓慢的过程 .压缩 机停机时问越长 ,迁移到润滑油中的制冷剂就会越多 . 只要蒸发器中存在液态制冷剂 ,这一过程就会进行 .由 于溶解了制冷剂的润滑油较重 ,它会沉在曲轴箱的底部 , 而浮在上面的润滑油还可以吸收更多的制冷剂 .当制冷剂与润滑油混合物的饱和压力突然下降时51第 3 期张兴彪 ,等 :船舶制冷压缩机起停控制方案的比较 就像起动时压缩机曲轴箱内的情形 ,润滑油饱和所需的 液体制冷剂量大量减少 ,多余的液体制冷剂 闪发 （蒸 发）为气体 ,从而引起制冷剂润滑油混

13、合物的剧烈沸腾 . 在起动时 ,曲轴箱内可以观察到起泡现象 ,可以在很短的 时间内将所有的润滑油带出曲轴箱 ,严重时会引起液击 除容易引起液击外 ,制冷剂迁移还会稀释润滑油 .很稀 的润滑油被油泵送到各摩擦面后 ,可能会冲掉原有油膜 引起严重磨损 .过渡磨损会使配合间隙变大 ,引起漏油 , 从而影响较远部位的润滑 ,严重时会引起油压保护器动 作.51压缩机运行期间 ,大量制冷剂气体在被排出的同时 带走部分润滑油称为奔油 .压缩机奔油虽无法避免 ,但 奔油速度有所不同 .半封闭活塞式压缩机排气中有 2% 3%的润滑油,而涡旋压缩机为0.5%1%.对于一台 排量100m3/h,曲轴箱储油量6L的6

14、缸压缩机,3%的奔 油意味着 0.30.8L/min 的奔油量,或压缩机无回油运 转时间为十几分钟 .排出压缩机的润滑油不回来 ,压缩 机就会缺油 .压缩机回油有两种方式 ,一种是油分离器 回油 ,一种是回气管回油 .油分离器一般能分离出 50%95%的奔油.管路特别长的冷库制冷系统 ,满液式制 冰系统以及温度很低的冻干设备等 ,开机后十几分钟甚 至几十分钟不回油或回油量非常少的情况并不稀奇,设计不好的系统会出现压缩机油压过低而停机的问题 . 2.2 起停控制方式对制冷剂迁移和润滑油的影响低压继电器控制时 ,制冷压缩机在库温处于温度继 电器的控制范围之内时 ,由于供液电磁阀和高低压之间 不可避

15、免都会存在一定量漏泄 ,当吸入压力达到低压继 电器的控制上限时 ,压缩机会起动 ,制冷剂被泵入冷凝器 和储液器 ,当吸入压力降低到低压继电器的控制下限时 压缩机就会停车 ,实现所谓的 连续抽空循环 .连续抽 空循环可以有效地控制液体制冷剂在停机时迁移 ,从而 保护制冷压缩机 .但是这种方法在供液电磁阀或者高低 压之间漏泄严重时 ,会引起制冷压缩机起动频繁 .压缩 机频繁起动不利于回油 .由于连续运转时间很短压缩机 就停了 ,回气管内来不及形成稳定的高速气流 ,润滑油就 只能留在管路内 .回油少于奔油 ,压缩机就会缺油 .在 供液电磁阀关闭的情况下 ,回油会显得尤为困难 .另外 运转时间越短 ,

16、管线越长 ,系统越复杂 ,回油问题就越突 出 .对于没有油压安全开关的全封闭压缩机 （包括涡旋 压缩机和转子压缩机 ）和部分半封闭压缩机 ,频繁起动引 起的损坏是比较多的 .因此 ,对于低压继电器控制压缩 机起停的制冷系统 ,管理者平时应注意观察压缩机的运 行时间 ,在库温正常的情况下 ,如果压缩机起停频繁 ,就 应该意识到是供液电磁阀或高低压之间漏泄严重 ,应及 时检修 ,避免制冷压缩机的损坏 . 低压继电器和温度继电器联合控制的制冷系统 ,压 缩机在每次停机前均将吸入压力抽低至低压继电器的设 定值下限后停车 ,之后由于漏泄而造成吸入压力升高至 低压继电器的设定值上限 ,其触头闭合 ,但压缩

17、机并不起 动,直到有一个库房的温度升高到温度继电器设定值上 限 ,压缩机才起动运行 .这种运行方式可以称为 一次抽 空循环 .该种启停方式可以降低压缩机的起停次数 ,有 效防止在供液电磁阀关闭的情况下压缩机频繁抽空循环 所带来的无法回油现象 .但是这种方式在停机状态下 , 如果气阀等泄漏严重 ,可能会使曲轴箱滑油中的冷剂过 多 ,增加了下次起动过程中液击和润滑不良的可能性 . 通常在曲轴箱中加设加热器来减少冷剂进入滑油的量 曲轴箱加热器的功能是使压缩机润滑油的温度高于系统 中最冷的部分 .进入曲轴箱的制冷剂被汽化并沿着吸气 管被赶回系统 .但是 ,为了防止润滑油过热和碳化 ,曲轴 箱加热器的输

18、入功率必须加以限制 .在任何情况下 ,带 有曲轴箱加热器的压缩机在刚起动之前 ,加热器必须至 少通电 4h 以上.可见,加热器是否有效对于压缩机有着 至关重要的影响 .轮机管理人员往往对这一点认识不 足 ,平时对加热器缺乏检查和维护 ,经常的情况是加热器 已经损坏了 ,却不能够及时发现 .另外 ,对于制冷压缩机 气阀和系统供液电磁阀应该经常进行必要的检查和维 护 ,减少在停机期间制冷剂进入曲轴箱的可能性 . 对于温度继电器控制的起停方式 ,由于无法进行抽 空循环,在停机期间 ,进入曲轴箱的制冷剂可能会较多 . 这种起停控制方式一般只应用于压缩机功率小并且制冷 系统制冷剂量不多的场合 .通常也通过设曲轴箱加热器 来防止制冷剂的迁移 . 制冷系统设计无论采取何种起动方式 ,均应尽量避 免在停机过程中制冷剂的迁移 ,减少在起动过程中发生 的液击 ,润滑不良和轴承缺油故障的发生 .对于任何既 定的船舶制冷系统 ,轮机人员能够掌握压缩机的起停控 制方式 ,对于