船舶空調製冷不良實例分析

   時間:2014-03-12 02:29:26
船舶空調製冷不良實例分析簡介
    船舶空調裝置製冷不良實例分析與處理 l、船舶空調的要求: 船舶空調主要用於滿足人們對工作和生活環境舒適和衛生的要求。對溫度濕度等空氣條件的要求並不十……
船舶空調製冷不良實例分析正文

  

船舶空調裝置製冷不良實例分析與處理

l、船舶空調的要求:

船舶空調主要用於滿足人們對工作和生活環境舒適和衛生的要求。對溫度濕度等空氣條件的要求並不十分嚴格,允許在稍大的範圍內變動,屬於舒適性設備。

(1)溫度:溫度條件冬季為19~24℃,夏季為21~28℃。我國的標準為冬季19~22℃,夏季為24~28℃。
(2)濕度:人對空氣的濕度並不敏感,夏季空調採用去濕法,控制在40%~50%;冬季在30%~40%為宜。
(3)清新程度:清新程度就是指空氣清潔和新鮮的程度。如果只從滿足人對氧的需要出發,供給量在2.4m3/h。
(4)氣流速度:室內氣流速度以0.15~0.20m/s為宜,最大不超過0.35m/s,否則人會感到不舒服。
2、船舶空調系統介紹:

某輪具有兩套獨立的空調裝置,較小的為機艙工作間送冷空氣,較大的為生活區及廚房等處送風、熱空氣。本文主要對後者進行簡要分析。兩套系統均採用R22做製冷劑,系統組成部分:

(1)滑油分離器:裝在壓縮機的排出端與冷凝端之間,作用是將製冷劑蒸汽中混入的滑油分離出來,以免過多的滑油進入冷凝器和系統,阻塞管路和影響換熱。分油器還能把分離出來的油及時送回壓縮機,避免壓縮機失油,以保證壓縮機長期安全可靠地運行。
(2)冷凝器:其作用是將壓縮機排出的高壓高溫的氣態製冷劑冷卻成液態,供系統循環用。
(3)儲液器:可使裝置儲存一定量的液態製冷劑,由於製冷裝置工況變化時引起蒸發壓力不同,使系統中循環的製冷劑數量發生較大的變化,即可在製冷劑循環里減少時避免液體製冷劑液面升高,浸沒冷凝器冷卻器管,又可在冷劑循環增大或系統稍有泄露時保持足夠的製冷液體。
(4)膨脹閥:平衡式熱力膨脹閥。
(5)蒸發器:將製冷劑在管內蒸發,使靠近蒸發器的空氣受到冷卻,形成強迫對流,使空氣的溫度逐漸下降。
(6)製冷方式:液體製冷劑在膨脹閥的節流作用下進入蒸發盤管中,製冷劑就會在較低的壓力下吸熱汽化,從空氣中吸取熱量,使空氣溫度降低,從而實現製冷。為了使蒸發管中的壓力不會因為不斷流入汽化的製冷劑而升高,壓縮機把製冷劑抽出,一是維持蒸發器低壓,同時把高溫高壓的氣態製冷劑送到冷凝器中,使氣態冷劑放熱從而液化,然後再一次進入循環系統。

3、船舶空調故障發生過程簡介

2004年8月20日該輪發覺住艙生活區溫度升高,到風扇間檢查送風溫度,左右舷送風溫度上升到18~20%,吸排壓均降至非正常值。初步認定冷劑量不足,可能有泄露引起,在機旁檢漏沒有發現異常,而管路及蒸發器難於檢查,於是充入製冷劑,充液后啟動果然運轉良好,但數個小時后滑油壓力開始下降,吸排壓力下降,住艙溫度開始升高,迅速停機后,將冷凝器側蓋打開,將貯油器出口閥微開即見有根海水管有白霧出來,確定為冷凝器大量泄露冷劑,將破壞管封堵后充冷劑啟動運轉良好。但自此之後,冷凝器又數次破壞,在航行期間因破損水管過多,封堵后冷凝不足以致製冷劑不足,制冷機曾停用數日,維修后啟動,製冷效果仍很差,還因吸入壓力不足而自動停機,初判斷為數次充冷劑帶來過多水分而產生的冰塞。打開回液管存水彎管放殘水時,發現油水及冷劑混合物竟達數百克,拆下乾燥器/濾器,發現殼內有積水。因此,確定問題並非冷劑帶來水分如此簡單。

4、船舶空調故障原因分析及機理簡介

4.1 故障原因分析:
分析水分進入系統的原因不外乎新冷劑充入水分;換滑油時帶入少量水,但這幾個原因都不可能使系統中出現如此大量的水分。即使操作不當帶入大量空氣,亦不可能使系統中含有如此大量水分,在未搞清原因之前,先進行除水工作,除水時發現系統中的水分還不止這些,先後幾次除水均有百克左右,於是考慮高壓管路水分直接漏入可能性,但冷劑壓力高達14~15kg而冷卻海水只有7kg(造水機工作時),海水不可能漏入系統,但這是唯一可能的原因。后想冬天制冷機曾停止一段時間,這之後再啟動便無法正常運轉,由此才清楚,冷凝器以前數次破壞簡單維修后在未換新的情況下,在停機期間冷凝器再次壞漏,使高壓管內冷劑大量泄漏,因停止運轉而未檢查,無人知道,當高壓管內壓力等於或低於冷卻海水壓力時,海水便直接流入冷劑系統管路。且航行期間造水機運轉,造水機與製冷系統同用日用海水。因此海水壓力升高。而且因造水機運轉時,左右兩台日用海水泵同時運轉以達到抽真空的能力,但如果製冷系統冷凝器冷卻水進口閥完全關死,海水壓力又太高。本輪已十幾年,易被腐蝕的海水管路經常破損,壓力太高恐怕管路破裂,因此海水保持流過冷凝器,才使大量海水進入系統。因此系統是為空調服務,蒸發溫度一般在-5℃以上,有R22溶水能力較強尤其高溫溶水能力更高,故系統存有少量水並不會導致冰塞,因此運轉后吸入壓力降低較快,大家都沒有想到是管路阻塞,是為冰塞造成,如果這樣的話,就可判斷大量水進入系統,但是大家卻簡單地認為是因為冷劑泄漏造成,以致造成後來更嚴重的後果。因大量的水蒸氣及滑油等與製冷劑混合,是壓縮機負荷增加,以致後來吸氣閥損壞,使壓縮機工作時吸排腔接通,而吸入壓力急劇升高。又因為水與冷卻劑相融后,阻塞壓力增加,腐蝕性增加,使系統管路腐蝕而剝落雜質容入製冷劑及滑油中,使滑油迅速變質,阻塞壓力表及繼電器傳壓細管,阻塞油壓啟閥卸載機構管路,使滑油分配器癱瘓,齒輪油泵齒輪折斷等系列嚴重後果。

4.2 故障機理簡要介紹:
當系統中進水時,含水量已遠遠超過氟里昂R22溶解度,膨脹閥及其後的一段內溫度降於零度以下,此時就會有一部分遊離態水結成小的冰晶,隨時間增長,冰晶會越來越大,R22在30℃的溶解度也只不過是1,470mk/kg,因此系統中水足以使冰晶擴大到冰塞程度,且加之水與冷相溶后腐蝕剝落物將膨脹閥臟堵,還因滑油贓污使油壓卸載機構癱瘓,壓力繼電器失靈而使壓縮機啟動時無法卸載,且製冷劑因吸排閥及管路問題啟動造成「奔油」使系統中存油過多,以及吸入濾器,高壓管路中的乾燥器/濾器臟堵,壓縮機啟動后短時間內又停止(吸入低壓作用)。

5、船舶空調故障的排除方法:

為排除系統大量水分,油份及臟堵物,需將系統抽空。抽空前先將變質滑油換掉。關閉吸入截止閥,啟動壓縮機將曲軸箱抽成真空,以收回溶解在滑油的製冷劑。然後停止壓縮機,關掉排除截止閥。接著便可以鬆開放油旋塞,放空臟油,拆除曲軸箱側蓋,清潔曲軸箱,用乾淨的布擦乾淨。同時可將汽缸頭蓋拆下,拆下吸排氣閥,檢查彈簧及閥片的損壞,換新彈簧,換新閥片,吸入閥裝置時,要用專用銅夾將環片固定在閥體上將彈簧壓縮,以保證環片位置安裝正確,手動盤車檢查曲柄是否正常,檢查曲柄箱是否完全清潔乾燥,再將側蓋及放油旋塞裝置複位。完成後,從加油口注入潔凈的潤滑油。滑油裝完后,先使排出截止閥的多用通道通大氣,在啟動壓縮機,將曲軸箱中的空氣抽出,直至曲軸箱達到穩定真空時,關閉多用通道,停止壓縮機。加油后將各壓力表及繼電器傳壓細管拆下,疏通或換新,裝復時注意略開截止閥將腔內及管內所存空氣排除,這些工作完成後可對系統抽空,排氣排水。

抽空時,用壓縮機進行,做法:稍開壓縮機吸入截止閥,關閉排出截止閥,打開排除閥上多用通道以抽空排氣;關閉系統中通大氣的各閥,(如充劑閥、放空閥等);開啟系統中的其餘各閥,包括旁通閥。放盡冷凝器中的冷卻水,以有利於加速其中的水分蒸發。將壓縮機置於最少能量位置,當系統已達到穩定的真空度,並在排出口感覺不到有氣體排出時,關閉壓縮機吸入截止閥,然後用手按住排除閥多用通道,迅速開足排除截止閥將多用通道關閉,停機,裝復多用通道堵頭后停機。抽空結束后可以順便檢查系統的氣密性,本輪真空度足可以達到氟里昂93Kpa的要求,在8h沒真空壓力下降為1Kpa,也可滿足要求。

故障排除后,重新啟動系統,但因為本系統製冷劑大量漏泄使製冷劑明顯不足,須重新注入製冷劑。啟動前在儲液器上部放氣,關閉儲液器的出液閥,啟動壓縮機,把系統中的製冷劑連同不凝性一起壓入冷凝器,然後停止壓縮機;繼續向冷凝器供給冷卻水,以使製冷劑充分凝結,直至冷凝器壓力不再下降為止,這時打開冷凝器頂部的放空氣閥,讓聚集在冷凝器上部的不凝性氣體流出,幾秒鐘后即關,停一會重複這一操作,以減輕擾動,減少製冷劑的損失。每次放氣后注意排出壓力表,放至冷凝器中的壓力接近水溫所對應的製冷劑飽和壓力時,應結束放空氣的操作。啟動充劑前將接管與鋼管接好,充劑前略開鋼瓶閥驅除管內空氣,另一端接在乾燥器前充劑閥,旋緊,打開鋼瓶充劑閥製冷劑自行進入系統,當壓力與鋼瓶內壓力平衡后,啟動壓縮機此時可打開鋼瓶出液閥,直接向系統充入製冷劑使製冷劑在蒸發器中蒸發,經壓縮機壓縮后,並經冷凝器冷凝后泵貯液器中。本系統需R22約120Kg,根據稱量,估計充劑量足夠可關閉鋼瓶出口閥,打開貯液器出口閥,讓壓縮機運轉一段時間,如貯液器內能保持1/3以上液位則可停止充液,拆管前用熱水加熱充劑管,使液態製冷劑蒸發進入系統再將充劑閥關死,拆下充劑管以減少冷劑的浪費,開始正常運轉后,應注意乾燥器/濾器兩端是否有明顯溫差,如有溫差說明已經堵塞,最後將乾燥器換新,因大量新的製冷劑充入后帶入較多水分,為避免再次故障,壓縮機運行一段時間后將乾燥器換新,換新時注意避免空氣混入系統。經過以上操作后,系統運轉一直正常,但因冷凝器破損而造成如此嚴重事故,浪費大量物料,使工作量大大增加,而且空調數日不能運轉,此類事故值得深思。

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