船用制冷壓縮機(jī)典型故障診斷與對策

方小明

(福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院船政學(xué)院，福建 福州 350007)

制冷壓縮機(jī)一旦出了故障，影響冷庫中的各種食物。工作中壓縮機(jī)應(yīng)間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，但若輪機(jī)員管理不善等原因也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不停。某輪的制冷壓縮機(jī)一段時(shí)間內(nèi)此類故障就頻繁發(fā)生。

一、故障描述

正常情況下該船的低溫冷庫（魚庫和肉庫）當(dāng)庫溫降至設(shè)定值-20℃時(shí)，溫度開關(guān)動(dòng)作，供液電磁閥關(guān)閉，停止供液，當(dāng)壓縮機(jī)吸口壓力P吸為0.05MPa時(shí)壓力開關(guān)動(dòng)作，使其停車。當(dāng)庫溫升至-15℃時(shí)，溫度開關(guān)動(dòng)作，供液電磁閥開啟，開始供液，此時(shí)冷劑的蒸發(fā)溫度為-20℃，對應(yīng)的蒸發(fā)壓力為0.25MPa，低壓控制器動(dòng)作，壓縮機(jī)切入運(yùn)行。

2008年6月間低溫庫庫溫監(jiān)測系統(tǒng)高溫報(bào)警，檢查后發(fā)現(xiàn)兩低溫庫內(nèi)蒸發(fā)器嚴(yán)重結(jié)霜，且制冷壓縮機(jī)長時(shí)間運(yùn)行而不停止，初步確診為低溫庫的融霜裝置出現(xiàn)故障。檢查冷庫的融霜裝置，發(fā)現(xiàn)融霜用的電加熱器的保險(xiǎn)絲熔斷。更換保險(xiǎn)絲，運(yùn)行一段時(shí)間后，結(jié)霜現(xiàn)象得以緩和，但壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間還是過長。徹底檢查系統(tǒng)中其他部件，最后確認(rèn)NO.1壓縮機(jī)本身也存在故障。于是隨即將備用的NO.2壓縮機(jī)及冷凝器切入系統(tǒng)中，使各庫恢復(fù)正常，同時(shí)準(zhǔn)備對NO.1壓縮機(jī)進(jìn)行解體檢查。壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

1.壓縮機(jī)機(jī)體冷卻后，解體發(fā)現(xiàn)1、2號缸閥片磨損嚴(yán)重，密封面閉合不嚴(yán)；1號缸缸套存在異常磨損且缸套內(nèi)壁有嚴(yán)重劃痕；2號缸活塞表面有劃痕，刮油環(huán)斷裂，壓縮環(huán)粘著于環(huán)槽中；1號缸、3號缸刮油環(huán)粘著于環(huán)槽中。將所有4個(gè)缸的活塞環(huán)取下，測量搭口間隙，發(fā)現(xiàn)4號缸活塞環(huán)槽磨損嚴(yán)重。檢查該壓縮機(jī)的卸載機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)壓力開關(guān)觸頭松動(dòng)。

2.更換4號缸活塞、活塞環(huán)以及缸套，更換1、3號缸活塞環(huán)，將活塞環(huán)放在缸套內(nèi) (距缸頭10mm處)測其搭口間隙α(0.2mm<α<0.35mm），用工業(yè)酒精清除環(huán)槽積碳，將活塞環(huán)放在環(huán)槽內(nèi)量取天地間隙β(0.01mm<β<0.03mm)。測量結(jié)束后，將活塞環(huán)裝在活塞上面，然后在活塞、活塞環(huán)表面均勻涂上一層壓縮機(jī)油，將活塞小心裝入缸套中。

3.更換1、2號缸閥芯，裝閥芯之前，清潔其密封面，在墊片上涂壓縮機(jī)油，注意使墊片上的孔與夾緊螺栓孔相對應(yīng)，同時(shí)使閥片上的凸頭方向與壓縮機(jī)軸封端方向一致，交叉上緊缸頭螺栓。將卸載機(jī)構(gòu)中的壓力開關(guān)觸頭換新。

4.開啟吸、排氣閥，啟動(dòng)壓縮機(jī)，低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)24h后，停車再次上緊缸頭夾緊螺栓。至此制冷裝置又恢復(fù)正常。

二、故障診斷分析

壓縮機(jī)不停機(jī)的根本原因在于裝置的制冷量不足或冷庫熱負(fù)荷過大。

1.吸、排氣閥片，活塞環(huán)嚴(yán)重泄漏，使壓縮機(jī)的排氣量減少，導(dǎo)致裝置制冷量不足。閥片在長時(shí)間工作之后，由于磨損和密封閥面閉合不嚴(yán)，導(dǎo)致部分高壓氣體泄漏。R22制冷劑中的少許雜質(zhì)，也會(huì)加劇閥片的磨損?；钊谄變?nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，冷劑氣體含有的金屬雜質(zhì)會(huì)使缸套及活塞表面產(chǎn)生劃痕?；钊h(huán)在環(huán)槽內(nèi)不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(即環(huán)上下運(yùn)動(dòng))、徑向運(yùn)動(dòng) (環(huán)漲縮運(yùn)動(dòng))、回轉(zhuǎn)和扭曲(環(huán)的搭口部分)運(yùn)動(dòng)，使環(huán)槽受到嚴(yán)重磨損產(chǎn)生大量的金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)反過來又加劇了活塞環(huán)及環(huán)槽的磨損，同時(shí)雜質(zhì)與滑油相混合，在高溫冷劑氣體的作用下，在環(huán)槽下端面沉積。當(dāng)沉積物較軟時(shí)，活塞環(huán)還可以保持有效的密封，當(dāng)沉積物變硬時(shí)，活塞環(huán)就會(huì)粘著于環(huán)槽中，嚴(yán)重的還可能使活塞在汽缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使環(huán)受到其交變的彎曲作用力而斷裂，這樣使得大量高壓冷劑氣體泄漏至曲柄箱中并污染滑油。壓縮機(jī)的排氣量也因此而顯著減少，導(dǎo)致制冷量的不足，如2號缸情況。

2.卸載機(jī)構(gòu)。BFO-4型壓縮機(jī)采用單電磁閥控制的油壓啟閥式卸載機(jī)構(gòu)，緊靠相鄰的兩缸 (1、2號缸和3、4號缸)作為一個(gè)組合單位，其中1、2號缸作為基本工作缸，3、4號缸由一套卸載機(jī)構(gòu)控制，工作負(fù)荷分為50%和100%兩種，基本工作缸的卸載機(jī)構(gòu)雖不能調(diào)節(jié)，但直接與壓縮機(jī)滑油泵的出口相連通，故控制油路啟動(dòng)時(shí)，由于油壓一時(shí)尚未建立 (小于0.04MPa)，油壓活塞就被彈簧壓至盡頭，工作缸 (1、2號缸)與調(diào)節(jié)缸 (3、4號缸)一樣處于卸載狀態(tài)，數(shù)10秒之后，滑油油壓建立，升高至0.35MPa，壓力油缸中活塞被壓力油推至缸底，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)后，基本工作缸 (1、2號缸)又自動(dòng)投入工作。當(dāng)油泵的油管破裂或其他原因使油壓難以建立 (一直小于0.35MPa)，壓縮機(jī)始終處于卸載啟動(dòng)狀態(tài)，壓力開關(guān)失靈，以至于當(dāng)吸入壓力大于0.25MPa時(shí)，開關(guān)不動(dòng)作，壓縮機(jī)無法實(shí)現(xiàn)增載，只能以50%負(fù)荷運(yùn)行，必然導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長。

3.液體制冷劑管路不暢通導(dǎo)致裝置制冷量不足。液體制冷劑從貯液器出來，須經(jīng)截止閥、供液電磁閥、熱力膨張閥，有時(shí)還得經(jīng)過干燥器，最后至蒸發(fā)器。在這段管路上，供液電磁閥、熱力膨張閥前均設(shè)有閥前濾器?？赡芤鹨后w冷劑管路不暢通的因素有以下三種。

（1）水分。水分隨新冷劑或隨滑油進(jìn)入制冷系統(tǒng)。要么處于游離狀態(tài) (含水量過高的情況)，要么溶于制冷劑R22中的。大部分游離水可在冷劑經(jīng)干燥器循環(huán)時(shí)除去，而溶于R22中的水分隨著制冷劑液體流至膨脹閥等低溫處所，溶有的水分因溫度降低而析出并形成冰晶。閥孔前后的流道極不規(guī)則，閥前濾網(wǎng)又很密，冰晶就會(huì)粘附于濾網(wǎng)或閥孔周圍并逐漸長大，結(jié)果就會(huì)阻塞管路或堵住閥孔，使供給蒸發(fā)器的冷劑量減少，蒸發(fā)器熱負(fù)荷變大。

（2） 雜質(zhì)。制冷劑R22化學(xué)性能較穩(wěn)定，但經(jīng)長時(shí)間工作后，與水分長期接觸，在金屬氧化物的催化作用下，會(huì)慢慢分解，生成酸性物質(zhì)，腐蝕金屬，使閥、軸封、軸頸和缸壁等金屬表面產(chǎn)生蝕痕，同時(shí)還產(chǎn)生雜質(zhì)。壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件如活塞與汽缸、軸與軸承等也會(huì)因摩擦而產(chǎn)生一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)粘附在閥前濾網(wǎng)上，形成“臟堵”，使管路變窄，冷劑難以通過，同時(shí)還會(huì)污染滑油。

（3） 滑油。R22屬條件性溶油冷劑，即高溫時(shí)，溶油能力強(qiáng)，可以完全溶解，而在低溫時(shí)則很小。壓縮機(jī)的排氣高溫高壓，溶有的滑油量會(huì)很大，經(jīng)出口處的滑油分離器，大部分滑油經(jīng)它又回到曲柄箱，冷劑中的滑油會(huì)有所減少。然而，當(dāng)它們到液體管路時(shí)，如同水分一樣，會(huì)因?yàn)闇囟冉档投龀觯茵ざ茸兇?，更易被閥前的濾網(wǎng)吸附，結(jié)果就會(huì)堵塞管路，形成“油堵”?；筒粌H在液體管路中形成“油堵”，使其不暢通外，還會(huì)在隨制冷劑R22進(jìn)入蒸發(fā)器之后，而大量析出并沉積在蒸發(fā)器底部，使回油變得更加困難，同時(shí)使蒸發(fā)器有效的吸熱面積減小，間接地增大了冷庫的熱負(fù)荷。

4.船舶制冷設(shè)備長期處于振動(dòng)環(huán)境中，系統(tǒng)中有些管接頭或法蘭連接處難免會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，或因R22冷劑的腐蝕作用而出現(xiàn)裂紋。制冷劑就會(huì)從這些地方泄漏，使系統(tǒng)中的冷劑量減少，導(dǎo)致裝置的制冷量不足。

5.熱力膨脹閥的過熱度調(diào)整要合適，溫包處接觸要良好，不應(yīng)出現(xiàn)松動(dòng)，否則會(huì)引起溫度繼電器、壓力繼電器或供液電磁閥等控制元件失靈，以致庫溫隨降至極限(-20℃)，壓縮機(jī)卻不能及時(shí)停車。

三、故障對策

1.充劑、換油等操作應(yīng)符合規(guī)范，防止因?yàn)椴僮鞑灰?guī)范而使水分、空氣或其他雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)中。采用國產(chǎn)冷劑R22時(shí)，因含水量較大，充劑時(shí)要使其通過干燥器循環(huán)。

2.定期檢查系統(tǒng)冷劑量 (從貯液器的觀察鏡)、滑油量(從曲柄箱滑油觀察鏡)，若發(fā)現(xiàn)缺少，要及時(shí)補(bǔ)充。同時(shí)定期檢查滑油質(zhì)量，必要時(shí)及時(shí)更換滑油。

3.定期檢查溫度繼電器、壓力繼電器、熱力膨脹閥、融霜定時(shí)器等控制元件，使其處于良好的工作狀態(tài)。

4.根據(jù)產(chǎn)品說明書和本船實(shí)際情況制定合理檢修計(jì)劃，定期檢查壓縮機(jī)的閥芯、活塞組件、卸載機(jī)構(gòu)、油泵。

5.保證系統(tǒng)中液體管路暢通，冷劑中的水分、雜質(zhì)、滑油要及時(shí)清除。