1、I“福安”轮空调压缩机起停频繁故障分析摘要 制冷压缩机起停频繁是船用制冷系统的常见故障之一，对压缩机的工作性能影响很大，其故障原因较为复杂。此文介绍了我轮的空调装置制冷压缩机的容量调节方法和工作原理，分析了故障产生的原因和排除方法，并对运行管理和保养提出了一些建设性的意见，对轮机管理人员有实际指导意义。关键词 空调制冷压缩机；容量调节装置；起停频繁；故障分析IIThe Analysis of the Start-stop Frequency of Air Conditioning Refrigerating Compressor on “Fu an“ ShipAbstract The star
2、t-stop frequency of air conditioning refrigerating compressor is one of the usual troubles of refrigerating plant on board ship which can greatly effects the performance of compressor. The trouble is very complicated. In this article author introduce the method of capacity control of the air conditi
3、oning refrigerating compressor and working principle, analyze the causes of trouble and how to solve it ,and make some constructive suggestions for its running management and maintenance. This article has actual guidance meaning to marine engineers.Key words Air conditioning refrigerating compressor
4、;Capacity control device; Start-stop frequency;Trouble analysisIII目录0 引言-11 制冷压缩机容量调节装置的工作原理-12 故障的发生及现象-33 故障原因的查找-44 故障原因的分析与处理-55 制冷压缩机起停频繁的主要原因归纳-76 对制冷压缩机容量调节机构的保养的几点建议-8结论-9致谢语-10参考文献-11居沈浩:轮机工程专业毕业论文10 引言船舶常航行于世界各个海域，气象条件复杂而又多变。为了能在舱内创造适宜人生活的气候，以便为船上人员提供舒适的工作和生活环境，现代制造的船舶都设有空调设施。空调系统有时候也会因一些操
5、作和管理不当等原因而引起一些问题，本文主要对我轮的空调压缩机起停频繁的故障进行分析。压缩机频繁起停会使得压缩机的部分部件比如是吸、排气阀损坏和磨损加剧；若室温没有降低到要求而起停频繁就会影响制冷效果；而更加严重的是频繁起停会对设备和电路的可靠性造成影响，比如会使得压差控制器的加热单元或者电路的过载和过热保护元件过热而保护性停车，这最终会使得压缩机不再自动起动。1 空调制冷压缩机容量调节装置的工作原理 制冷压缩机的容量调节主要是通过调节压缩机的有效排气量来改变其制冷量的大小，常用的容量调节的方法 1主要有如下五种：1）吸气回流法 2。即利用卸载机构强行使吸气阀保持开启状态，使气缸内不产生压缩作用
6、。 2）吸气节流法。它是通过调节压缩机进气截止阀的开度，使吸气压降增大，进入气缸的制冷气体比容增大，实际排气量减小。3）排气回流法。在压缩机的吸排气管之间设置回流阀或在气缸上设置旁通回流孔，使压缩机的一部分排气流回吸入腔。 4）截断吸气法。将调节缸的吸气通道关闭。 5）变速调节法。是通过改变压缩机的运转速度来改变流量。这种方法经济性好，目前主要用于家用分体式空调，船舶中冷藏集装箱船也采用。以上几种调节法中，吸气回流式调节法的经济性较高,并且初投资较少,所以船用制冷压缩机的容量调节机构一般都采用这种调节方法，图 1 是我轮开利空调压缩机吸气回流式容量调节机构的工作原理简图。我轮的空调装置采用的是
7、开利（CARRY）制冷压缩机，制冷剂为 R22，并且采用吸居沈浩:轮机工程专业毕业论文2气回流容量调节 3分四级自动加减载的 6 缸机，其中两个基本缸，当吸气压力低于0.58MPa 时实行第一级卸载。容量调节系统 4有两个的油路。一路来自曲柄箱的压力，也就是压缩机吸气压力，油压经过毛细管和缓冲室传至容量调节阀波纹管，为压力传感管路，波纹管的外端有一个叫做外部调节杆，可以调节弹簧的预紧力。另一路是来自油泵的压力油，先通至液压控制器，再分两支路，一路由液压控制器接通执行元件，作为执行机构的动力油路；一路通过节流孔作用在液压控制器的控制活塞的左侧，作为控制活塞移动的控制油路，气压力的大小由容量调节阀
8、中的针阀开度来决定 5。然后根据空调装置热负荷（压缩机吸气压力）的大小，来自油泵的压力油通过液压控制器逐级接通或断开四个卸载油缸，实现对压缩机的制冷量进行容量调节。当空调装置的热负荷增大时，压缩机的吸气压力升高，通过毛细管 9、缓冲器 10的吸气压力作用在容量调节阀 11 内的波纹管 16 的右端 6，克服调节弹簧 14 的张力和大气压力，推动波纹管左移，针阀 12 在其后弹簧力的作用下将针阀孔关小，于是作用在控制活塞 2 左侧的控制油压升高，并推动控制活塞向右移动，使得来自泵的压力油进入第一缸的卸载油缸 3，推动卸载活塞 4 向上运动，使叉形杠杆 5 右端下移，卸载环6 在弹簧作用下带顶杆
9、7 一起下落，吸气阀片 8 恢复正常，该缸即可加载。若热负荷仍大于压缩机的制冷量，吸气压力继续上升，控制活塞会继续向右移动，压缩机再加缸运行，直至满载运行。反之，当压缩机的吸气压力下降时，使得容量调节阀的针阀在推杆 13 的作用下开大，作用在液压控制器控制活塞左侧的油压减小，控制活塞在弹簧力的作用下向左移动，使得相应卸载油缸的压力油从泄油孔泄出，卸载活塞在弹簧力的作用下向下移动，通过叉形杠杆使启阀顶杆上升，吸气阀片被顶开，该缸便处于卸载状态了。若压缩机的制冷量仍大于热负荷，吸气压力就会继续下降，带有卸载机构的气缸就会陆续卸载，最后剩下两个缸运行，当吸气压力降到低压控制器的下限值时，压缩机就要停
10、车，遂而实现能量调节。居沈浩:轮机工程专业毕业论文3图 1：制冷压缩机的容量调节机构的工作原理图1-滤油器；2-控制活塞；3-卸载油缸；4-卸载活塞；5 叉形杠杆；6-卸载环；7-顶杆弹簧和顶杆；8 吸气阀片；9-毛细管；10-缓冲器；11-容量调节阀；12-针阀；13-推杆；14-调节弹簧；15-调节螺杆；16-波纹管；17-节流孔；18 液压控制器；19-如果不使用手动控制，此孔必须通大气，不准堵住；20-气动控制接头；21-缸套；22-卸载套；23-泄油孔，24-移动骡帽；25-来自曲轴箱的压力2 故障的发生及现象252322 2123232019压缩机油泵控制油压力表 油泵压力表其他卸
11、载机构181716151413 12109875432161124居沈浩:轮机工程专业毕业论文4空调制冷系统中的 No.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。3 故障原因的查找故障发生后，二管轮带领我仔细检查了整个空调装置，在检查过程中我们发现很重要的两点不正常现象：1)吸气压力（大约为 0.5MPa 左右）低于 0.58MPa 时，用手试摸每一个气缸盖的温度都一样热；2)控制油压表压力约为 1.5MPa，根据
12、压缩机的说明书可以知道压缩机是处于满载状态，表 1 为空调压缩机加减缸的控制油压力表。表 1：压缩机加载卸载控制油压表 单位：Mpa一般来说，空调系统的制冷压缩机带有容量调节机构，由容量调节机构来控制压缩机是否加、减缸运行，当制冷压缩机的吸气压力升高达到对应的某一级容量调节阀设定压力值的接通值时，压缩机就会加缸运行，对应的气缸就会自动投入工作，吸气压力继续上升压缩机会继续加缸运行，直至全负荷运行；反之，当压缩机的吸气压力降至容量调节阀的切断值时，压缩机就会减缸运行，切断调节阀对应的气缸，吸气压控制油压力值加减载顺序卸载 加载1 号缸 0.210 0.1352 号缸 0.184 0.1143 号
13、缸 0.163 0.0854 号缸 0.140 0.062居沈浩:轮机工程专业毕业论文5力继续降低会继续减缸直至压缩机断电停车。容量调节装置出现故障的话压缩机就不能加减缸运行，容量调节机构不能加载，压缩机出现长时间运转工作于低负荷区而达不到制冷效果；容量调节机构不能减载，压缩机一直工作于重载区而出现起停频繁现象。 由此表明容量调节机构出现了故障，可能是容量调节装置中的某个或几个部件的损坏引起压缩机无法卸载工作，出现频繁起停现象。4 故障原因的分析与处理 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。图 2 是制冷压缩机容量调节装置的性能
14、曲线图 7（分四级），通过对压缩机容量调节的性能曲线的分析，它让我们知道在外界热负荷大于压缩机的制冷时，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，让我们准确掌握压缩机容的工况和分析出容量调节装置引发的故障以及原因。)(0Pt图 2: 制冷压缩容量调节的性能曲线FDBAECDQo4321G居沈浩:轮机工程专业毕业论文6下面我将量调节机构引起压缩机不能卸载的故障因素，以便容易找到故障所在的具体位置，故障因素主要是:1）容量调节阀工作异常，不能使液压控制器中控制活塞左侧的油压减小，推动控制活塞左移，主要原因有：（1）针阀在关闭位粘住，针阀弹簧卡阻、变形，无
15、法卸压；（2）调节弹簧卡阻，推杆及其套簧卡阻，无法顶开针阀；（3）容量调节阀的泄油孔脏堵，波纹管故障等。2）液压控制器故障，控制活塞无法左移 ，主要原因有：（1）控制活塞偏磨卡阻在右端位置处；（2）弹簧的弹性降低、变形和折断卡阻等。3）卸载油缸故障，无法实现压缩机卸载，主要原因有： （1）卸载油缸的卸油孔堵住，卸载活塞无法下移；（2）卸载活塞卡阻；（3）弹簧弹性严重降低，回复力太小或弹簧折断 8。4）去动力机构的（执行元件）的油路堵塞或外部调节杆损坏，接缓冲器的毛细管堵塞等。 基于以上对容量调节机构引起压缩机起停频繁现象的原因的分析 9,可以确定地知道容量调节机构内的某个或几个部件出现问题的时
16、候，就会影响容量调节机构卸载的功能，出现起停频繁的现象使而压缩机不能正常卸载工作。我们停止了 1 号压缩机,起动 2 号压缩机运行,对 1 号压缩机的容量调节机构进行完整的解体检查和清洁，找出引发故障的具体原因和部件。 检查出来的结果是：1）控制油滤器是干净的，去执行元件的油路是畅通的，毛细管和缓冲气无异常现象，滑油中也没有渣渍和变质； 2）卸载油缸的卸载活塞无偏磨卡阻，弹簧也没有出现弹性不足、折断、卡阻等异常现象，泄油孔也是畅通无阻的；3）液压控制器中的控制活塞和弹簧完好无损，无任何卡阻的状况，弹簧的弹性也很好，节流空也畅通无阻；4）外部调节杆、顶杆和顶杆弹簧等没有损坏，活动正常；5）拆开容
17、量调节阀，发现针阀是完好无损的，针阀弹簧的弹性正常，也无卡阻现象，泄油孔是通的没有堵塞，调节弹簧等也无异常。居沈浩:轮机工程专业毕业论文7就在我们怀疑是什么原因引起压缩机无法卸载而频繁起停时，发现顶开针阀的三根推杆叉开的形状无规则，而后又发现推杆上的弹簧有变形迹象，原来问题就是出在推杆上的套簧上。推杆需要能顺畅地推动针阀，就必须顶在针阀的凸肩上，这是靠套簧来纠正的，一旦弹簧变形，三根推杆的着力点不在针阀的凸肩上或是没有作用到针阀上，这样就只能使针阀稍微开一点点或一直处于关闭状态，使液压控制器的控制活塞左侧的控制油无法通过容量调节阀的泄油孔泄油回压缩机的曲轴箱或泄油十分微小，液压控制器的控制活塞
18、左边的油压很高而无法卸压，那么控制活塞右边的弹簧的回复力比左端的油压力小，弹簧的回复力无法克服控制油压力和摩擦力，控制活塞无法左移，使得相应的卸载油缸的压力油从泄油孔泄出，压缩机也就无法实现卸载运行。对推杆上的套簧变形的原因进行了分析，可能是管理操作不当或者是弹簧自身质量有问题，经过长时间工作的振动疲劳使弹簧的性能下降，发生了变形，使三根推杆无法正确作用在针阀的凸肩上顶开针阀。对此问题我们换了新的弹簧，并将其装复调试，通过手动调节杆进行加载与卸载试验，容量调节机构工作正常。一般来说这类制冷压缩机的工作状态是比较稳定的，较少出现由于容量调节机构的故障而出现频繁起停现象。现在船舶设备的稳定性和可靠
19、性是非常高的，极少出现故障，也是由于过于稳定和可靠，部分轮机员缺乏对设备的定期检查和维修保养，对正常运转的设备不去了解它的运行状况而出现很多人为的故障；再则，船上自动化程度也不断提高，而轮机员疏于学习，对一些自动控制设备（如压缩机的容量调节机构等）没有深入的学习，从而出现了很多本不该出现的故障，这也对轮机员提出了新的课题的要求，并且需要不断加强学习。以前窝我轮也出现过压缩机无法加载而引起的长时间运转的现象，那是由于控制压缩机增缸的压力控制器的设定值调节不当而出现的故障。像这次故障也是一样，如主管轮机员能按照设备管理的要求进行拆检的话就不会出现压缩机频繁起停现象了。5 制冷压缩机起停频繁的主要原因归纳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：
