1、本科毕业论文（20 届）关于船舶制冷故障分析方法的研究所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期内容摘要摘要：本文介绍了船舶制冷系统的工作原理和特点，并针对于制冷效果差的原因做了理论分析，从而提出了一套有效解决船舶制冷装置故障的方法。根据提出的方法，结合实例，有效地排除了故障。最后根据船舶制冷系统的特点，提出制冷系统的日常管理的注意事项。关键词： 制冷系统； 故障分析； 方法； 管理ABSTRACT: This paper introduces the working principle and the characteristics of the refrigerating syst
2、em. It analyses the reasons of poor refrigeration theoretically, and puts forward the scientific solutions of dealing the refrigeration failures. Following the scientific solutions and combining the examples, it remedies the trouble effectively. Based on the characteristics of the refrigerating syst
3、em, it also presents some daily management and maintenance precautions.Keywords: refrigerating system trouble analysis solution management目 录前言 .11 船舶压缩制冷循环简介 .12 船舶制冷系统的工作特点 .33 船舶制冷能力 下降的原 因分析 .44 船舶制冷故障 分析方法 .64.1 从系统角度对制冷故障的认识 .64.2 处理制冷故障的优化步骤 .64.2.1 关注参数的变化 .64.2.2 确定故障的范围 .64.2.3 理论分析，逐一排除 .
4、74.2.4 由外而内，由简入繁 .74.2.5 总结经验，快速排除 .74.2.6 不拘教条，灵活处理 .85“育鲲”轮制冷故障实例分析 .95.1 肉库温度过高故障的分析与处理 .95.2 压缩机排气压力过高故障分析 .9总结 .11参考文献 .121关于船舶制冷故障分析方法的研究前言随着船舶工业的发展，制冷系统作为船舶重要的辅助设备，对于保证船员生活有着重要的意义，因此制冷系统的故障问题也日益被人们所重视，尤其像“育鲲”轮这样搭载200多名实习生的大型教学实习船，及时有效的解决故障显得尤为重要。本文就船舶制冷系统，提出一套解决制冷故障的优化方法，快速查找故障位置，确定排除故障方法，从而有
5、效解决常见的制冷故障。1船舶压缩制冷循环简介“育鲲”轮有五个伙食库，包括：肉库，鱼库，蔬菜库，干货库，粮食库。不同的库所对应的库的温度不同。这里为了研究方便，将其简化为两个库，即菜库和肉库，库温设置分别为肉库-15,菜库6。下面对其基本工作原理进行介绍：图 11-压缩机；2-吸入阀；3-排出阀；4-分油器；5-冷凝器；6-安全阀；7-放气阀；8-水量调节阀；9-储液器；10-平衡管；11-放液阀；12-充液阀；13 14-旁通阀；15-干燥器；16-观察镜；17-电磁阀；18-膨胀阀；19-旁通阀；20-感温器；21-蒸发器；22-蒸发压力调节阀；23-蒸发压力调节阀2目前船舶制冷装置普遍采用
6、压缩式制冷，其工作原理如图 1 所示。压缩制冷的四大主要部件:压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器， “育鲲”轮采用的 R404a 制冷剂，从冷凝器出来具有一定的过冷度，经过热力膨胀阀成为低温低压的湿蒸汽，进入蒸发器在较低的压力下，液态制冷剂逐渐气化蒸发，蒸发吸热会吸收冷库的热量使周围的温度降低，从蒸发器出来后成为过热的蒸汽，为了维持制冷剂在蒸发器中低压，并保持冷凝器出口或膨胀阀前的液态冷剂处于高压，就需用压缩机将制冷剂从蒸发器中吸出并压送到冷凝器中。 “育鲲”轮压缩机采用的是四缸活塞式压缩机，经压缩机压缩后的冷剂是高温高压的蒸汽,经排气管进入冷凝器,在冷凝器中利用环境介质(舷外水或空气)使高温高压
7、的制冷剂气体冷凝成液体,然后再经膨胀阀节流进入蒸发器气化吸热,从而实现连续的循环。膨胀阀、蒸发器、压缩机冷凝器是组成压缩制冷循环的基本元件。它们的功用是：膨胀阀：使流过的冷剂节流降压，并可控制冷激动的流量；蒸发器: 使流过其中的冷剂吸热气化；压缩机：抽吸蒸发器产生的冷剂蒸汽并将其压送到冷凝器中；冷凝器：使压缩机送来的冷剂气体冷却并液化。32 船舶制冷系统的工作特点（1）船舶制冷装置工作环境差由于船舶这一特殊的工作环境使船舶制冷装置长年处于振动、摇摆和腐蚀性能较强的条件下运行，致使机械设备磨损严重，连接件易松动，机器零件及管路易于锈蚀，系统容易产生泄漏，自动控制设备容易出现故障。有些船舶直接采用
8、海水冷却，使冷凝器容易产生结垢，堵塞及腐蚀等。（2）制冷系统较复杂船舶制冷装置一般比陆上制冷设备更复杂，如船舶伙食冷库为了满足航行期间船员、旅客的生活供给，必须贮藏一定量的鱼、肉、蔬菜、水果、乳品、饮料和粮食等食物。由于各种食物的贮藏温度要求不尽相同，因此船舶伙食冷库一般设有34个分库，即贮藏鱼、肉的低温库(-10-15)，贮藏水果、乳品等的中温度(05)和贮藏粮食、干货的高温度(+10)。各库的蒸发温度各不相同，而整个系统通常只用一台压缩机和冷凝器，另设一台制冷压缩机备用，即一般船舶伙食冷库是采用一机多库形式，系统较复杂。（3） 技术资料不全，管理不严船舶制冷装置的技术资料按规定由轮机长统一
9、保管，但事实上由于船员流动性大，管理者对制冷装置不熟悉，因此技术资料实际又多在各主管轮机员手上，由于资料管理制度的不严，经常造成技术资料污损、丢失等。另外船员交班时对资料交接工作不重视，更可能造成技术资料的损失，资料管理不严是目前船舶制冷装置管理中存在的一大问题。43船舶制冷能力下降的原因分析大多数船舶制冷故障导致最终的结果均为制冷能力的下降，因此对制冷能力下降原因进行理论分析，可以有效的指导轮机人员的进行实践工作，也为下文中制冷故障分析方法的提出提供理论依据。图2按蒸发器的制冷量Qoz=A kt=Ak( r-to)kW,画出蒸发器的制冷量曲线Z1和所配压缩机制冷量曲线C,二者的交点即表示装置
10、工况点,可知装置制冷量Qo1和蒸发温度to1(对应蒸发压力Po1)。（1）冷剂不足,(这时过热段延长,过热段传热系数要小得多可视为A下降)结霜严重或风速降低(相当于K降低),这时蒸发器的温度性能曲线由Z1变成Z2,工况点由1变为2,则相应的蒸发温度to2(蒸发压力po2)变低,制冷量Oo2变小。其中冷剂不足的原因包括：膨胀阀冰塞和阻塞、滤器的阻塞、由感温元件引起的膨胀阀流量不足、冷凝器冷凝压力过低等等。（2）压缩机性能下降,若压缩机性能下降，其性能曲线由C变成C,工况点由1移到1,则装置蒸发温度(蒸发压力)提高,制冷量也会下降。其中压缩机性能原因下降包括:进排气阀的泄漏、气缸或活塞环的磨损严重
11、、刮油环装反、卸载机构的故障等等。（3）蒸发器故障，蒸发器盘管上的结霜。当蒸发盘管上结有大量的冰霜时,妨碍了冷库内的热交换,使冷库内的热空气不能被很好地冷却,导致冷库内长时间温度降不下来。采取的办法就是融霜。有时,整套系统会地自动融霜,但船龄较长的船,效果会大打折扣,这就5要求手动帮助融霜。(4)冷凝器故障，当冷凝器冷凝剂流量过小，温度过高，内部脏堵，换热面减少时，冷剂未能充分冷凝，冷剂过冷度太小，冷剂在蒸发器中吸收的热量减少，也会导致制冷能力的下降。64 船舶制冷故障分析方法4.1从系统角度对制冷故障的认识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
12、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、压力参数的设定就很为重要。此类制冷系统的故障可分为两大类:一是由于某一个库的元件工作失常( 如热力膨胀阀调节不当、脏堵或蒸发器结霜严重等) , 使得该库运行不正常, 但并不影响其他库;另一类是各库的公共环节部分( 如压缩机、冷凝器、冷剂、滑油分离器、高低压继电器、油压差继电器、能量调节机构等) 出现故障而使各库工作失常。由于库与库之间、各阀件及主要元件间的相互影响,使管理工作显得尤为复杂,这也正是冰机作为船用设备中难于管理的设备之一。提出船舶制冷故障的分析方法，对于轮机人员快速、有效地处理
13、故障有指导性意义。在制冷系统发生故障后,轮机人员根据所提出的分析方法，对故障产生原因逐步分析，应用有关基础知识,根据故障现象,可以思路清晰，简单有效地排除故障，从而大大减少的繁冗的工作量。4.2 处理故障的优化步骤4.2.1 关注参数的变化温度和压力是制冷系统中两大重要参数，当发生故障的时候，我们首要关注的是发生故障前后参数的变化，随后根据参数的变化，具体分析故障原因。例如，温度方面包括：室温、冷凝器海水温度、膨胀阀前后温度等。压力方面包括：压缩机吸口压力、压缩机排出口压力等。此外除了压力和温度还有其他现象需要轮机人员的注意，例如观察液流指示镜，判断是否冷剂不足；观察冷库的保温是否完善，包括保
14、温层和库门是否关严等；观察蒸发器上是否有霜层；观察液管上是否有液滴或霜层等等。总之善于观察事故前后哪些参数和环境有所变化，是有效解决故障的第一步，只有发现了不同的现象，才能帮助我们进行下一步的理论分析。4.2.2 确定故障的范围从整体到局部的去分析故障, 辨别故障是整个系统的、某个冷库的或是某个元件的。这可以在对故障现象进行仔细分析的基础上, 有的放矢地对某一设备或元件进行试验, 找出故障所在。分清是个别库故障还是整个系统故障。这一点很重要,处理得好,可以节省大量的时间,一般可以利用隔离法排除,即如怀疑那个库有问题,可关闭其它各库的供液电磁阀(断电),让压缩机暂时只为这一库工作,这样即可逐一排
15、除,最终就可确定是哪一部分出问题。有时如怀疑供液电磁阀有问题,也可关闭电磁阀前(或后)的截止阀,依次进行判断。74.2.3 理论分析，逐一排除确定了故障范围后，有时候不能直接确定故障的具体发生位置，这就要求我们进行进一步的分析，对部件进行逐一的排除。例如当我们发现制冷系统的制冷效果降低时，首先根据第一步，观察现象，是某一个库的温度降低还是所有库的库温都降低，制冷效果是突然下降还是缓慢下降。假设观察结果为冷库整体制冷效果降低，而且过程缓慢，我们就可以将故障的范围定位在制冷公共环节部分，首相我们对数据参数进行观察，检查压缩机的吸气、排气压力表的压强。在压力表上可能观察到的现象为，吸入压强偏低；吸入
16、压强偏高，排出压强偏低；排出压强偏高等。假设观察到的现象为吸入压强偏低，那么我们就可以讲故障范围进一步缩小，对可能造成吸入压强偏低的部件进行逐一的排除。系统中制冷剂不足, 制冷剂的蒸发量太小, 吸气过热度高, 低温库蒸发器后部霜层融化, 吸气温度升高; 由于海水温度的突然降低而导致的冷凝压强过低; 液管阻塞, 贮液器出口阀在充装冷剂后没开足; 系统中循环的滑油过多, 使流经膨胀阀的制冷剂流量减少, 蒸发量减少。原因可能是曲轴箱加油过多、汽缸及活塞环磨损严重、刮油环装反或断裂, 也可能是制冷剂流量不足或低压管路设计不当, 滑油不能被带回曲轴箱而积存在低压管路中。通过对可疑部件逐个排除，最终确定故
17、障发生位置。4.2.4 由外而内，由简入繁在查找制冷故障时，应该遵循由外而内，由简入繁的原则。由外而内即，在处理故障时，首先考虑故障是否发生在原件的外部，而非先将复杂的原件拆除检查，因为这样很可能没能找到旧的故障，却因为拆除了原件而产生了新的问题。由简入繁和由外而内的原理相似，即先检查怀疑发生故障的结构简单易于管理的简单原件，可避免故障的扩大和复杂化, 同时也能减少工作量, 最大限度地缩短故障的查找时间。例如在处理压缩机启动频繁的故障上，根据由外而内，由简入繁的原理，我们首先考虑，故障是否发生在外部环境，即是否冷库隔热性能太差, 可能是隔热结构损坏、隔热材料受潮、库门或泄水口漏泄严重等。在排除
18、了第一种可能后我们考虑是否为制冷量不足的原因，因为制冷剂的循环量过小, 库温未达到下限时压缩机已把低压管路抽空至低压继电器的下限压力而停车, 但电磁阀尚未关闭, 停车后仍有制冷剂进入蒸发器, 吸入压力势必不久又升到上限, 压缩机也因吸入管压力回升而启动, 从而启动频繁。这时我们便可以把故障考虑在是否管路、滤器、膨胀阀等部件发生了阻塞。如果故障还是没有解决，最后我们才考虑到故障是否由于压缩机起停频繁是由压缩机内部漏泄严重造成的, 应立即拆检压缩机。如果一开始我们就把故障定位在压缩机上，那势必会给检修工作带来很多不必要的麻烦。4.2.5 总结经验，快速排除有时候，根据实践经验，有些故障是我们一下子就能确定的，这时候就没有必要按照以上要求，教条主义地对可能发生故障的元件进行逐一排除，这样更有利于我们快速有效
