船舶空调制冷不良实例分析
摘要：船舶空调装置制冷不良实例分析与处理，船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和卫生的要求。对温度湿度等空气条件的要求并不十分严格，允许在稍大的范围内变动，属于舒适性设备。
船舶空调装置制冷不良实例分析与处理
l、船舶空调的要求:
船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和卫生的要求。对温度湿度等空气条件的要求并不十分严格，允许在稍大的范围内变动，属于舒适性设备。
(1)温度:温度条件冬季为19～24℃，夏季为21～28℃。我国的标准为冬季19～22℃，夏季为24～28℃。
(2)湿度:人对空气的湿度并不敏感，夏季空调采用去湿法，控制在40％～50％；冬季在30％～40％为宜。
(3)清新程度:清新程度就是指空气清洁和新鲜的程度。如果只从满足人对氧的需要出发，供给量在2.4m3／h。
(4)气流速度:室内气流速度以0.15～0.20m／s为宜，最大不超过0.35m／s，否则人会感到不舒服。
2、船舶空调系统介绍:
某轮具有两套独立的空调装置，较小的为机舱工作间送冷空气，较大的为生活区及厨房等处送风、热空气。本文主要对后者进行简要分析。两套系统均采用R22做制冷剂，系统组成部分：
(1)滑油分离器:装在压缩机的排出端与冷凝端之间，作用是将制冷剂蒸汽中混入的滑油分离出来，以免过多的滑油进入冷凝器和系统，阻塞管路和影响换热。分油器还能把分离出来的油及时送回压缩机，避免压缩机失油，以保证压缩机长期安全可靠地运行。
(2)冷凝器:其作用是将压缩机排出的高压高温的气态制冷剂冷却成液态，供系统循环用。
(3)储液器:可使装置储存一定量的液态制冷剂，由于制冷装置工况变化时引起蒸发压力不同，使系统中循环的制冷剂数量发生较大的变化，即可在制冷剂循环里减少时避免液体制冷剂液面升高，浸没冷凝器冷却器管，又可在冷剂循环增大或系统稍有泄露时保持足够的制冷液体。
(4)膨胀阀:平衡式热力膨胀阀。
(5)蒸发器:将制冷剂在管内蒸发，使靠近蒸发器的空气受到冷却，形成强迫对流，使空气的温度逐渐下降。
(6)制冷方式:液体制冷剂在膨胀阀的节流作用下进入蒸发盘管中，制冷剂就会在较低的压力下吸热汽化，从空气中吸取热量，使空气温度降低，从而实现制冷。为了使蒸发管中的压力不会因为不断流入汽化的制冷剂而升高，压缩机把制冷剂抽出，一是维持蒸发器低压，同时把高温高压的气态制冷剂送到冷凝器中，使气态冷剂放热从而液化，然后再一次进入循环系统。
3、船舶空调故障发生过程简介
2004年8月20日该轮发觉住舱生活区温度升高，到风扇间检查送风温度，左右舷送风温度上升到18~20％，吸排压均降至非正常值。初步认定冷剂量不足，可能有泄露引起，在机旁检漏没有发现异常，而管路及蒸发器难于检查，于是充入制冷剂，充液后启动果然运转良好，但数个小时后滑油压力开始下降，吸排压力下降，住舱温度开始升高，迅速停机后，将冷凝器侧盖打开，将贮油器出口阀微开即见有根海水管有白雾出来，确定为冷凝器大量泄露冷剂，将破坏管封堵后充冷剂启动运转良好。但自此之后，冷凝器又数次破坏，在航行期间因破损水管过多，封堵后冷凝不足以致制冷剂不足，制冷机曾停用数日，维修后启动，制冷效果仍很差，还因吸入压力不足而自动停机，初判断为数次充冷剂带来过多水分而产生的冰塞。打开回液管存水弯管放残水时，发现油水及冷剂混合物竟达数百克，拆下干燥器／滤器，发现壳内有积水。因此，确定问题并非冷剂带来水分如此简单。
4、船舶空调故障原因分析及机理简介
4.1故障原因分析:
分析水分进入系统的原因不外乎新冷剂充入水分；换滑油时带入少量水，但这几个原因都不可能使系统中出现如此大量的水分。即使操作不当带入大量空气，亦不可能使系统中含有如此大量水分，在未搞清原因之前，先进行除水工作，除水时发现系统中的水分还不止这些，先后几次除水均有百克左右，于是考虑高压管路水分直接漏入可能性，但冷剂压力高达14～15kg而冷却海水只有7kg(造水机工作时)，海水不可能漏入系统，但这是唯一可能的原因。后想冬天制冷机曾停止一段时间，这之后再启动便无法正常运转，由此才清楚，冷凝器以前数次破坏简单维修后在未换新的情况下，在停机期间冷凝器再次坏漏，使高压管内冷剂大量泄漏，因停止运转而未检查，无人知道，当高压管内压力等于或低于冷却海水压力时，海水便直接流入冷剂系统管路。且航行期间造水机运转，造水机与制冷系统同用日用海水。因此海水压力升高。而且因造水机运转时，左右两台日用海水泵同时运转以达到抽真空的能力，但如果 制冷系统冷凝器冷却水进口阀完全关死，海水压力又太高。本轮已十几年，易被腐蚀的海水管路经常破损，压力太高恐怕管路破裂，因此海水保持流过冷凝器，才使大量海水进入系统。因此系统是为空调服务，蒸发温度一般在-5℃以上，有R22溶水能力较强尤其高温溶水能力更高，故系统存有少量水并不会导致冰塞，因此运转后吸入压力降低较快，大家都没有想到是管路阻塞，是为冰塞造成，如果这样的话，就可判断大量水进入系统，但是大家却简单地认为是因为冷剂泄漏造成，以致造成后来更严重的后果。因大量的水蒸气及滑油等与制冷剂混合，是压缩机负荷增加，以致后来吸气阀损坏，使压缩机工作时吸排腔接通，而吸入压力急剧升高。又因为水与冷却剂相融后，阻塞压力增加，腐蚀性增加，使系统管路腐蚀而剥落杂质容入制冷剂及滑油中，使滑油迅速变质，阻塞压力表及继电器传压细管，阻塞油压启阀卸载机构管路，使滑油分配器瘫痪，齿轮油泵齿轮折断等系列严重后果。
4.2故障机理简要介绍:
当系统中进水时，含水量已远远超过氟里昂R22溶解度，膨胀阀及其后的一段内温度降于零度以下，此时就会有一部分游离态水结成小的冰晶，随时间增长，冰晶会越来越大，R22在30℃的溶解度也只不过是1,470mk／kg，因此系统中水足以使冰晶扩大到冰塞程度，且加之水与冷相溶后腐蚀剥落物将膨胀阀脏堵，还因滑油赃污使油压卸载机构瘫痪，压力继电器失灵而使压缩机启动时无法卸载，且制冷剂因吸排阀及管路问题启动造成“奔油”使系统中存油过多，以及吸入滤器，高压管路中的干燥器／滤器脏堵，压缩机启动后短时间内又停止(吸入低压作用)。
5、船舶空调故障的排除方法:
为排除系统大量水分，油份及脏堵物，需将系统抽空。抽空前先将变质滑油换掉。关闭吸入截止阀，启动压缩机将曲轴箱抽成真空，以收回溶解在滑油的制冷剂。然后停止压缩机，关掉排除截止阀。接着便可以松开放油旋塞，放空脏油，拆除曲轴箱侧盖，清洁曲轴箱，用干净的布擦干净。同时可将汽缸头盖拆下，拆下吸排气阀，检查弹簧及阀片的损坏，换新弹簧，换新阀片，吸入阀装置时，要用专用铜夹将环片固定在阀体上将弹簧压缩，以保证环片位置安装正确，手动盘车检查曲柄是否正常，检查曲柄箱是否完全清洁干燥，再将侧盖及放油旋塞装置复位。完成后，从加油口注入洁净的润滑油。滑油装完后，先使排出截止阀的多用通道通大气，在启动压缩机，将曲轴箱中的空气抽出，直至曲轴箱达到稳定真空时，关闭多用通道，停止压缩机。加油后将各压力表及继电器传压细管拆下，疏通或换新，装复时注意略开截止阀将腔内及管内所存空气排除，这些工作完成后可对系统抽空，排气排水。
抽空时，用压缩机进行，做法：稍开压缩机吸入截止阀，关闭排出截止阀，打开排除阀上多用通道以抽空排气；关闭系统中通大气的各阀，(如充剂阀、放空阀等)；开启系统中的其余各阀，包括旁通阀。放尽冷凝器中的冷却水，以有利于加速其中的水分蒸发。将压缩机置于最少能量位置，当系统已达到稳定的真空度，并在排出口感觉不到有气体排出时，关闭压缩机吸入截止阀，然后用手按住排除阀多用通道，迅速开足排除截止阀将多用通道关闭，停机，装复多用通道堵头后停机。抽空结束后可以顺便检查系统的气密性，本轮真空度足可以达到氟里昂93Kpa的要求，在8h没真空压力下降为1Kpa，也可满足要求。
故障排除后，重新启动系统，但因为本系统制冷剂大量漏泄使制冷剂明显不足，须重新注入制冷剂。启动前在储液器上部放气，关闭储液器的出液阀，启动压缩机，把系统中的制冷剂连同不凝性一起压入冷凝器，然后停止压缩机；继续向冷凝器供给冷却水，以使制冷剂充分凝结，直至冷凝器压力不再下降为止，这时打开冷凝器顶部的放空气阀，让聚集在冷凝器上部的不凝性气体流出，几秒钟后即关，停一会重复这一操作，以减轻扰动，减少制冷剂的损失。每次放气后注意排出压力表，放至冷凝器中的压力接近水温所对应的制冷剂饱和压力时，应结束放空气的操作。启动充剂前将接管与钢管接好，充剂前略开钢瓶阀驱除管内空气，另一端接在干燥器前充剂阀，旋紧，打开钢瓶充剂阀制冷剂自行进入系统，当压力与钢瓶内压力平衡后，启动压缩机此时可打开钢瓶出液阀，直接向系统充入制冷剂使制冷剂在蒸发器中蒸发，经压缩机压缩后，并经冷凝器冷凝后泵贮液器中。本系统需R22约120Kg，根据称量，估计充剂量足够可关闭钢瓶出口阀，打开贮液器出口阀，让压缩机运转一段时间，如贮液器内能保持1／3以上液位则可停止充液，拆管前用热水加热充剂管，使液态制冷剂蒸发进入系统再将充剂阀关死，拆下充剂管以减少冷剂的浪费，开始正常运转后，应注意干燥器／滤器两端是否有明显温差，如有温差说明已经堵塞，最后将干燥器换新，因大量新的制冷剂充入后带入较多水分，为避免再次故障，压缩机运行一段时 间后将干燥器换新，换新时注意避免空气混入系统。经过以上操作后，系统运转一直正常，但因冷凝器破损而造成如此严重事故，浪费大量物料，使工作量大大增加，而且空调数日不能运转，此类事故值得深思。
6、结论及意见:
本系统的故障最初由冷凝器泄漏引起，冷剂泄漏时原因只考虑到冷凝器的老化，而没有考虑到系统中的存水(多次充剂带入)使冷剂的腐蚀性增强而使冷凝器不断泄漏，再充剂再增加腐蚀性而使剥落物造成油变质及脏堵、油堵以及以后一系列的故障，这完全是人为的对故障发生原因考虑不足以及未对系统的检查(停机时)大意疏忽所造成的。如果冷剂初次泄漏能引起足够重视的话，或者第二次两根管泄漏时给予足够的重视，考虑清楚再行处理，而不是简单地封堵泄漏管就了事的话，就没有以后出现比较严重的事故了。直到冷凝器破损后被封堵管数目多达十数根以致冷剂不足，不得不停止空调运转时才有足够的重视，这是轮机人员的失误。在停用期间未对系统进行良好的监视而使大量油水进入系统还全然不知造成压缩机的严重故障，损失大量的人力及备件。这可以说完全是人为造成的损失。就本系统而言，根据此次事故经验提出以下建议，以供参考，并防止类似的事故再次发生。
6.1要对系统做最大努力进行检查及管理。无论正常运转或停机期间都应定时定期做全面检查。
6.2应选择质量好的制冷剂。制冷剂如无法选择，则在充剂后要监视压缩机及系统运转一段时间，如质量较差，应在运转一段时间后更换干燥器／滤器如备件充足，过几天后再次更换，直至系统运转正常为止。
6.3如冷剂无法选择时，也可从压缩机吸入端充入气态制冷剂。因为R22在气态下较液态含水量相对低，且可保证不会充入游离态水。
6.4在换干燥器时，必须注意防止空气进入系统。带入水分以及使负荷升高，压力温度升高，降低制冷效果，且会影响滑油品质。因此，如果操作不当将带入大量空气。如果担心放气不充分，可在装置运转一段时间后做本系统放气操作，即将冷剂压入贮液器充分冷却后，开上部放气旋塞。
6.5因R22属条件性溶油，在高温时可完全溶解，而在低温区溶油能力较小，这样就使带入系统的油在蒸发器中分离出来，而无法回油，当然本系统在压缩机出口有滑油分离器，是撞击式滑油分离器，因此，应对滑油分离器做定期检查以及回油管口电磁阀是否灵敏启闭，启动时吸入截止阀不能开启太快，否则可回油失灵，产生奔油。
6.6R22的渗透性较强，较容易产生泄漏，因此工作及拆检后对相应部位应做检漏，对易漏部位应做定期检查，对拆检后部位可用肥皂检漏，简单易行又经济，无需特殊工具药物，系统运转时保持各部件清洁，通过渗出油渍可知泄漏部位。
6.7本系统滑油为专用滑油，避免与其他滑油混用，应密封保存。
7、空调管理的注意事项
7.1制冷剂的加入
(1)关闭储液器出口阀和干燥器的旁通阀，把制冷剂钢瓶置于磅秤上(瓶头向下，倾斜放置)，以便称量制冷剂的充入量。充制冷剂的时候先将接管一端与钢瓶出口阀紧连，继而稍开一下钢瓶阀，用瓶中制冷剂驱除接管中的空气，然后再将接管的另一头紧连在系统的充剂阀上。开启冷凝器冷凝水。打开干燥剂出口阀，启动压缩机，由充剂阀经干燥器，膨胀阀，蒸发管将系统充入制冷剂，并经冷凝器冷凝后，储存在储液器中，储液器应为l／2～1／3高，低于1／3要加制冷剂。
(2)制冷剂的取出:将未盛满的制冷剂钢瓶低放，关小冷凝器冷却水，保持较高的冷凝压力，液态制冷剂便会流入钢瓶。
7.2检漏
(1)皂液检漏:查漏用的肥皂水，可以用肥皂粉调制，并可在其中加入几滴甘油，使泡沫不易破碎。也可用适量稀释的洗发水代替。检漏时必须细心观察，这种方法不适应温度低于零度的部位，对低压管和细微的泄漏也不太适应。
(2)检漏灯检漏:使用检漏灯检漏时，应保持铜片清洁，检漏前对舱内加强通风，也不要吸烟。
7.3滑油的更换和添加:不同的制冷剂，不同的构造的制冷机，使用的润滑油的种类是不同的。应按照厂家推荐的品牌选用滑油，长期使用过的滑油会逐渐氧化。不同型号的油绝对不能混用，更换新油时应用新油将机器内的旧油全部洗干净，也可用破布，但不能用棉纱。
7.4不凝性气体的排出:本压缩机是高压冷凝器，所以放空气多采用下面步骤
(1)关闭储液器的出液阀；
(2)启动压缩机后，把系统中的制冷剂连同不凝气体抽出，然后停止压缩机；
(3)继续向冷凝器供给循环冷却水，以使制冷剂充分冷凝，直至冷凝器压力不再下降为止，这时不凝气体将积于上部；
(4)打开压缩机多用通道，让气体流出几秒就关，重复操作。每次 放空气后注意排出压力表，放至冷凝器中的压力接近水温对应的制冷剂饱和压力时，应结束放气操作；在降温工况和取暖工况时，各室的门窗应随时关闭，防止外界空气进入增加舱室热负荷。
注意通风机开启程序，在降温工况启动空调装置时，应先开风机后启动空调制冷装置。制冷压缩机启动时应慢慢启动吸入截止阀，防止液击，万一听到液击声，应立即关小吸入截止阀，以后逐渐开大。在取暖工况启动空调装置时，应先是加热器投入工作，然后再启动风机，以免外界的冷空气骤然潜入舱室。注意加湿阀的起闭程序，取暖工况应先使空气加热器投入工作，然后再开加湿阀。而需要停用则先关加湿阀，半分钟后再停风机。严格控制加湿量。取暖工况下，舱室内的空气含湿量一般不超过6．5kg。因此采用蒸汽加湿时，应谨慎地调试加湿阀的开度；当外界温度降低时，就需要适当地加大加湿阀的开度。每天检查压缩机的油压和油量，检查操作状况，检查不正常声响，震动及高温，检查制冷剂及冷却器的温度压力，冷却水温度及压力。保持合适的回风比，在满足新鲜空气需要的前提下，能节省空调的耗功在降温工况和取暖工况时，走廊和机舱的门应随手关闭。注意通风机的开启程序。
