轮机工程 毕业论文

分类号 编号

烟 台 大 学

毕 业 论 文

船舶制冷故障分析的最优化方案研究

Optimization Scheme of Marine Refrigeration Fault

院 系： 海洋学院

专 业： 轮机工程技术

姓 名： 惠汝鑫

学 号： [1**********]6

指导老师： 盛善智(高级轮机长)

2012年 06 月 08 日

烟台大学海洋学院

船舶制冷故障分析的最优化方案研究

姓 名： 惠汝鑫

导 师： 盛善智(高级轮机长)

2012年 06 月 08 日

烟台大学海洋学院

烟台大学毕业论文任务书

院（系）：海洋学院

[摘要] 船舶上的制冷系统出现故障是很常见的现象，当船舶制冷系统出现故障时，我们应该通过理论和实践的结合先对故障进行分析，然后做出判断，再通过快速有效的方法达到尽快解决故障问题的目的。本文对船舶制冷系统的原理和结构进行了介绍，对船舶制冷设备经常出现的几种典型机械故障如:冰塞、液击、制冷压缩机启停频繁等进行了理论和实践两个方面的分析。通过分析总结并缩小故障的范围，进一步确定出故障的根源，从而达到排除故障的目的。本文通过总结制冷故障的解决措施从而列出了一套在船上遇到故障并能快速排除故障的最优化方案。

关键词：船舶，制冷系统；压缩机；制冷剂

Abstract：The ship refrigeration system failure is a very common phenomenon, When the ship refrigeration system malfunction, we should through the combination of theory and practice, first to failure analysis, then make a judgment, again through the rapid and effective method to solve the problem as soon as possible the purpose. In this article, the ship of cooling system principle and structure were introduced, and the ship refrigeration equipment often appear of several typical mechanical fault such as: ice jam, liquid strike, refrigeration compressor rev. Stop frequent, both theoretical and practical aspects of the analysis. Through the analysis of the narrow the scope of the fault and, further to determine the root cause of the fault, so as to achieve the purpose of the faults. This article summarizes the fault of refrigeration solutions to list a fault in the ship meet and quickly remove the faults of the optimization scheme.

Key words：Marine engine；Refrigeration system；Compressor；Refrigerant

目 录

绪论 ....................................................................... 1

1 船舶制冷 ................................................................ 2

1.1 船舶制冷的基本原理 ................................................. 2

1.2 船舶制冷的主要元器件 ............................................... 2

1.2.1 制冷压缩机 ......................................................................................................... 2

1.2.2 冷凝器 ................................................................................................................. 3

1.2.3 热力膨胀阀 ......................................................................................................... 3

1.2.4 蒸发器 ................................................................................................................. 4

1.3 船舶制冷剂的介绍 ................................................... 4 1.3.1 制冷剂的种类 ..................................................................................................... 4

1.3.2 对制冷剂的要求 ................................................................................................. 5

2 船舶制冷的几种典型故障 .................................................. 6

2.1 冰塞 ............................................................... 6

2.1.1 冰塞形成的原因 ................................................................................................. 6

2.1.2 冰塞的特征 ......................................................................................................... 6

2.2 液击 ............................................................... 6

2.2.1 造成液击的原因 ................................................................................................. 7

2.2.2 液击的现象 ......................................................................................................... 7

2.3 压缩机启停频繁 ..................................................... 7

2.3.1 压缩机启停频繁的原因及其特征 ..................................................................... 7

3 针对船舶制冷故障做出理论分析 ............................................ 9

3.1 冰塞的理论分析 .................................................... 9

3.2 液击的理论分析 ................................................... 10

3.3 压缩机启停频繁的理论分析 ......................................... 11

4 结合实践经验做出实践分析 ............................................... 13

4.1 冰塞的实际处理 ................................................... 13

4.2 液击实践当中的分析 ............................................... 14

4.3 压缩机启停频繁的实际操作处理 ..................................... 14

5 根据分析做出最优化方案 ................................................. 15

5.1 综合理论和实践的分析 ............................................. 15

5.1.1 冰塞 ................................................................................................................. 15

5.1.2 液击 ................................................................................................................. 15

5.1.3 制冷压缩机启停频繁 ..................................................................................... 15

5.2 列出最优化方案 ................................................... 15

结论 ...................................................................... 17

致谢 ...................................................................... 18

参考文献 .................................................................. 19

绪论

制冷是指使某一物体或某一空间温度低于周围环境温度，并维持这一温度的过程。“制冷”包括从低温物体或空间带走热量和隔热保温两个方面的功能。制冷的途径通常有两种:一是利用天然冷源，如天然冰和地下水，此方法受到时间和地区等条件限制，具有很大的局限性；另一种是人工制冷。在船舶上大多数都是采用人工制冷，从而达到保鲜食品和货物的目的。人工制冷也叫机械制冷，是通过借助于一些专门的机械设备做功而达到制冷的目的。这些设备通常是由压缩机、热交换设备、节流和蒸发元件等组成，在这些机械制冷装置中，经常会因为一些摩擦磨损、环境介质或者管理保养不当等问题引起一些机械故障。本文针对这些机械制冷设备当中出现的一些故障，对其做出简单的理论和实践方面的分析，通过论述和总结做出对船舶制冷故障分析的最优化方案。

1 船舶制冷 1.1 船舶制冷的基本原理

船舶制冷装置中最常用的就是蒸气压缩式制冷（简称为压缩制冷），其原理如下图1.1所示。它是选择沸点很低的液体作为制冷剂，经膨胀阀（即节流阀）节流进入蒸发器的盘管中，在较低的蒸发压力下吸热汽化，从而实现制冷。为了在蒸发器中维持低压，需用压缩机将其中制冷剂蒸气不断地抽出，压送到冷凝器中去。冷凝器中的冷凝压力及相应的冷凝温度较高，这样就可以利用环境介质（舷外水或空气）使制冷剂蒸气冷却、冷凝而重新液化，然后再经膨胀阀节流后送入蒸发器汽化吸热，从而不断地吸热，达到连续制冷的目的。

图1.1船舶制冷原理示意图

1.2 船舶制冷的主要元器件

船舶制冷的元器件主要包括压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、蒸发器等，但是除了这些以外还包括许多辅助设备和自动控制元件。例如：油分离器，一般装在压缩机排出端，用来分离排出气体带出来的滑油。贮液器，它是装在冷凝器后用来储存液态制冷剂的容器。干燥过滤器，用来给系统干燥的。液流指示镜，装在液管上用来观察流体稳定的情况等。

1.2.1 制冷压缩机

制冷压缩机是制冷装置中最关键的“主机”，对装置的制冷量、性能系数和使用寿命有决定性的影响。制冷压缩机有活塞式、回转式、离心式等类型，回转式压缩机包括螺杆式、涡轮式滚动转子等多种。

活塞式制冷压缩机使用最广泛，其制造、管理和维修的经验都比较成熟。因其流量受转速限制，只能在Q0小于200kW的中、小制冷量的范围，是船舶制冷装置采用的主要机型。

螺杆式压缩机转速较高，输气量较大，过去适用于制冷量Q0在150～1500kW，在船上主要

用于冷藏舱制冷装置，近年来经不断改进Q0已可达到50kW以下。其价格虽然比活塞式高，

性能系数一般也比活塞的低，但是单位制冷量的尺寸较小，重量较轻，易损件少，工作寿命长，维护简单，故在一些大型船舶的空调装置中已取代活塞式压缩机。

在船上的这些制冷压缩机还有一些外部特征，并且能通过这些外部特征而判断压缩机的故障和存在的问题：

1)声音：正常工作的压缩机，它的进排气阀会发出清晰又有规律的“噗噗”声。如果发现有特别的声音(以“液击”声为多)应该立刻检查冷却水量或冷剂量。

2)温度：用手贴在排气侧缸头上有温热的感觉，手贴在吸气侧的缸头上有冷的感觉，

这样才算正常，另外缸头不能有结冰的现象等。

3)润滑油：运转中的压缩机滑油油位不应高于视油镜中间位置，如果超过了不仅进入系统的油量增多还可能影响其制冷的能力，甚至造成压缩机“油击”。

1.2.2 冷凝器

冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。它的功用是将压缩机排出的气态制冷剂冷凝成液态的，供系统循环使用。船舶冷凝器设备大都是采用卧式的壳管式，它上面包括一些重要的元器件例如：安全阀、放气阀、平衡管、水室放气旋塞和放水旋塞等。

关于冷凝器还有一个重要的参数需要调节，那就是冷却水量调整，在没有冷却水量自动调节阀时，人工调节冷却水量是一项重要的日常工作。航行于南北航区的船舶更应及时地根据海水温度变化和排出压力变化而调节海水量，否则将严重地影响装置的工作。特别是在冬季易发生“液击”。

1.2.3 热力膨胀阀

热力膨胀阀工作原理：热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同，热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在工业冷却设备中，一般采用外平衡式热力膨胀阀。热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。感应机构中充注氟利昂工质，感温包设置在蒸发器出口处，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力Pb。该压力将通过膜片传给顶杆直到阀芯。在压力腔上部

的膜片仅有Pb存在，膜片的下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0，三者处于平衡时有

Pb=Pt+Po 。当蒸发器热负荷增大时，出口过热度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使顶杆、阀

芯下移，热力膨胀阀开启增大，制冷剂流量按比例增加。反之热力膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小；因此制冷设备是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。热力膨胀阀是制冷系统中主要部件之一,它装在紧靠蒸发器入口处,其感温包是包扎在蒸发器出口末端。高压液体流经阀孔进入蒸发器时呈喷射状态,在低压蒸发管内扩散从蒸发器周围吸热。如果氟利昂液体不断地进入蒸发器,蒸发器就不断地从周围吸热,就会使周围温度逐渐下降。膨胀阀由阀体、气热式膨胀盖感应机构、阀座、阀针、调节杆、弹簧、顶针等组成。其感应机构内充有氟利昂液体或充填活性炭和其他气体,当感温包受温度升高影响时,包内液体(或气体)受热膨胀,感应机构的压力大于弹簧的压力将顶针压下顶开阀针,阀孔开启；反之包里液体受温度降低影响时,压力减少,弹簧的压力大于感应机构的

压力,将阀针向上移,阀孔关小甚至关闭。

1.2.4 蒸发器

蒸发器就是一盘粗一点的盘管，低温液态制冷剂进入蒸发器盘管流动时，通过管壁吸收盘管周围介质（空气或水）的热量沸腾汽化（蒸发），使盘管周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。它的功用就是让制冷剂在其中汽化，而从被冷却的介质中吸收热量。

根据制冷是采用直接冷却式或是间接冷却式蒸发器所冷却的介质不同，其形式也不同。船舶氟利昂制冷装置大多采用直接制冷式，其蒸发器直接放在冷库（或空调器）中冷却空气，有冷却排管和利用冷风机两种形式。蒸发器让低温液态制冷剂和需要制冷的介质交换热量的换热器。因此蒸发器盘管应置于需要制冷的空间介质中。例如，电冰箱或冷库的蒸发器放在冷藏室和冷冻室内；房间空调器的蒸发器放在空调房间的墙内侧，并作空气冷却器生产低温水（工程上称冷水）的冷水机组的蒸发器盘管放在产生冷水的壳箱内等。

1.3 船舶制冷剂的介绍

制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。它在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气。在蒸气压缩式制冷机中，使用在常温或较低温度下能液化的工质为制冷剂，如氟利昂（饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工质（由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氢化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在气体压缩式制冷机中，使用气体制冷剂，如空气、氢气、氦气等，这些气体在制冷循环中始终为气态；在吸收式制冷机中，使用由吸收剂和制冷剂组成的二元溶液作为工质，如氨和水、溴化锂（分子式：LiBr。白色立方晶系结晶或粒状粉末，极易溶于水）等。1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议，并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》，于1989年1月1日起生效，对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。1990年6月在伦敦召开了该议定书缔约国的第二次会议，增加了对全部CFC、四氯化碳（CCL4）和甲基氯仿（C2H3CL3）生产的限制，要求缔约国中的发达国家在2000年完全停止生产以上物质，发展中国家可推迟到2010年。另外对过渡性物质HCFC提出了2020年后的控制日程表。HCFC中的R123和R134a是R12和R22的替代品。

1.3.1 制冷剂的种类

1)无机化合物

编号为R7**。R为英文单词Refrigerant（制冷剂）的字头，其后**表示的数字是化合物的分子量。例如水的编号是R718，氨是R717。

2)卤代烃

目前用作制冷剂的卤代烃多是甲烷或是乙烷中的氢原子被卤素氟、氯、溴原子取代而成的，商品名统称氟利昂（freon）。其编号就为R***，其中*表示的数字依次是碳原子数m-1、氢原子n+1、氟原子数x。其中甲烷生成的m-1=0，故用R**表示而两位数字之和为五则不含氯。

3)非共沸混合物

它是由两种以上物质混合而成的，在既定压力下蒸发或冷凝时，各组分在气相和液相

的质量分数不同，且一直在变化，相变温度也在改变。

4)共沸混合物

有些二元混合物以特定的质量比组合时泡、露点合一，成为共沸点，这时的混合物就

称为共沸混合物。

5)碳氢化合物

它们是廉价的自然工质，ODP为零，GWP也很低，不腐蚀金属，难溶于水，与水不发

生作用；主要缺点是易燃，与空气混合后有爆炸的危险，但小型制冷装置充剂不多应无大

碍。

1.3.2 对制冷剂的要求

制冷剂是制冷装置用来完成制冷循环的工质，应根据所用制冷机的类型和要求的制冷

温度来选择。压缩式制冷装置所用的制冷剂的热力性质和热物理性质希望能满足以下要

求：

1)在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点)ts要低，这是一个很重要的性能指标。ts

愈低，则不仅可以制取较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度to下，使其蒸发压力Po

高于大气压力。以避免空气进入制冷系统，发生泄漏时较容易发现；

2)要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc应尽量低些，以免处于高压下工作的压缩机、冷

凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可

能和引起消耗功的增大；

3)对于大型活塞式压缩机来说，制冷剂的单位容积制冷量qv要求尽可能大，这样可以

缩小压缩机尺寸和减少制冷工质的循环量；而对于小型或微型压缩机，单位容积制冷量可

小一些；对于小型离心式压缩机亦要求制冷剂qv要小，以扩大离心式压缩机的使用范围，

并避免小尺寸叶轮制造之困难；

4)制冷剂的临界温度要高些,冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在常温

或普通低温范围内能否液化；

5)压缩终温不能太高，以避免降低滑油和使用性能和使用寿命；

6)热导率较大，可减少换热尺寸；

此外，还要求制冷剂化学稳定性和安全性好，毒性低与所用的材料相容，而且希望对

大气臭氧层的损耗作用和温室效应都比较轻微等等，它的性质直接关系到制冷装置的制冷

效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。

2 船舶制冷的几种典型故障

2.1 冰塞

制冷剂在制作和运输过程中不免与空气接触而含有少量水，它们在制冷系统中经过节流、降压后，温度自然降低。当温度降至0℃以下时，水会呈游离状态而迅速结冰，在制冷管路狭窄处就会形成堵塞，这就是所谓的“冰塞”现象。

2.1.1 冰塞形成的原因

在船舶制冷装置管理中“冰塞”很常见。由于氟利昂制冷剂本身具有一定的溶水性，

所以制冷剂中都含有一定量的水分，当水量超过氟利昂对它的溶解度时，水分就会从中游离出来。另外水在制冷剂中的溶解度会随着温度的降低而大大减少，如对于R22来说，在-1O℃时，液态R22的溶水量为450mg／kg，气态为170mg／kg，而当温度降至-3O ℃时，液态仅为180mg／kg，气态约为60mg／kg。因此，即使常温下不含游离水的冷剂，到达低温管系时其含水量仍可超过该温度下的饱和值而析出游离水。这些游离出来的水在0℃以下凝结成冰，当冰过多地聚集于系统某处时，便会阻碍制冷剂通过，造成"冰塞"，使系统不能正常制冷。目前船舶制冷装置的制冷剂通常使用 F22，特别是在一些CFCs被禁止使用

的今天，F22主要为过度性制冷剂，它的性质与F12一样溶水性很小。由于R12的溶水性要比

R22小得多，所以相对来说以R12为制冷剂的系统要比以R22为制冷剂的系统出现"冰塞"的可

能性要大得多。另外滤器脏堵或膨胀阀前后开度不足，也会导致产生“冰塞”。一般情况下，在膨胀阀处比较容易形成“冰塞”，因为膨胀阀是制冷系统中温度最先降至0℃以下的部位，同时阀孔的通路又比较窄小且不规则，冷剂中的水分子最先开始从这里析出继而结成细小的冰晶。刚生成的冰晶由于受到滤网等物体的阻挡而附着在某处，后续流过的冷剂中析出的水分子便会以这些小冰晶为冰核，继续积聚逐渐长大和蔓延，直到堵塞整个流道，造成“冰塞”。由于冰晶最易附着于流道形状复杂、表面粗糙、冷剂流速慢的部位，故“冰塞”常见于膨胀阀内滤网以及膨胀阀到蒸发器的管路内，偶尔也会在背压阀前滤网及截至阀上出现。

2.1.2 冰塞的特征

从现象上看“冰塞”有以下几个特征：

1)压缩机低压端吸气压力低，由于膨胀阀后的低压管路水分的凝结而使冷剂流量减少，而造成压缩机吸气端压力下降；

2)压缩机启停频繁，被调节对象的温度却降不下来；

3)压缩机驱动马达电流值小于正常值；

4)当冰塞尚未完全堵死通道时，蒸发器的制冷剂流量减少，出口过热度增加，压缩机

吸入压力下降，直至低压控制器使压缩机停车；

5)停车后“冰塞”处的冰部分熔化，压缩机吸入压力回升而重新启动；

6)反复启停“冰塞”会继续加重，停车时间会继续加长，再次启动的时间会更短，完

全不能正常启动。

2.2 液击

制冷系统的液态制冷剂或润滑油随气体吸入压缩机气缸时损坏吸气阀片的现象，以及进入气缸后没有在排气过程迅速排出，在活塞接近上止点时被压缩而产生的瞬间高液压的现象通常被称为液击。液击可以在很短时间内造成压缩受力件（如阀片、活塞、连杆、曲轴、活塞销等）的损坏，是往复式压缩机的致命杀手。减少或避免液体进入气缸就可以防止液击的发生，因此液击是完全可以避免的。

2.2.1 造成液击的原因

制冷剂的状态不仅与所在环境的压力和温度有密切联系，而且还取决于节流后的管内

温度；液态冷剂经过膨胀阀降压后，若蒸发器 内温度过低，膨胀阀节流后蒸发器内压力变化不大，那么就不一定完全变成气态，部分冷剂可能仍呈液态，其表现为压缩机缸头及吸入口严重结冰。这样一来就完全可以造成液击现象。实际上每次吸入的液态制冷剂，只占气缸容积的一部份，液击只能在排出行程的末期即活塞在上死点附近产生。另外蒸发器内部分制冷剂仍有可能呈液态，那么从蒸发器流回压缩机的制冷剂就会还有可能造成液击，蒸发器内部制冷剂还有可能成液态的原因有：

1)蒸发器热量交换不足，例如风机故障或其它原因不能供风，或蒸发器严重结冰使风不能加温蒸发器；

2)膨胀阀开度过大，或多缸压缩机的增减缸机构故障；

3)空调系统中在某一程度范围内制冷剂量不足。空调系统压缩机的吸入压力一般在

0．55MPa左右，蒸发温度较高正常情况不会引起蒸发器结霜，但在冷剂量不足的时候 ，制

冷剂可能过度膨胀，引起吸入压力偏低，蒸发温度变得很低。而夏季外界空气的湿度较大，若再遇到外界气温不太高，水分很快被冻结在蒸发器上，蒸发器热交换受阻，部分冷剂仍呈液态便可造成液击。这种现象在自动减缸失灵时更容易发生，其表现为吸入口压力低、温度低甚至结霜。

2.2.2 液击的现象

通常，液击现象可分为两个部分或过程。首先，当较多液态制冷剂、润滑油或者两者的混合物随吸气以较高速度进入压缩机气缸时，由于液体的冲击和不可压缩，会引起吸气阀片过度弯曲或断裂；其次，气缸中未及时蒸发和排出的液体受到活塞压缩时，瞬间内出现的巨大压力并造成受力件的变形和损坏。这些受力件包括吸排气阀片、阀板、阀板垫、活塞（顶部）、活塞销、连杆、曲轴、轴瓦等。

2.3 压缩机启停频繁

不设容量调节的伙食冰机，一般以每小时启停不超过四次为宜。频繁启停会影响设备和电路的可靠性，可能使油压差控制器的加热元件或是电路过载保护元件过热而停车，造成压缩机不能再次启动。如果库温未达要求而频繁启停，这样势必会影响制冷效果。

2.3.1 压缩机启停频繁的原因及其特征

压缩机启停频繁的原因包括以下三种情况：第一种情况是供液电磁阀启停频繁，导致低压控制器使压缩机启停频繁，这是温度控制器启闭频繁。原因有两个，一：冷库隔热差，二：温度控制器温包安装不当；第二种情况是电磁阀扔开启，低压控制器使压缩机频繁启动，这表明库温未达到下限，压缩机吸入压力过早达到低压控制器下限，停车后仍有制冷剂进入蒸发器，吸入压力势必不久又回升到上限，压缩机因此频繁启停。原因有三：一是

压缩机输气量太大，二是温度控制器下限调的太高或是幅差太小，三是工作是吸入压力太

低；第三种情况是即使电磁阀全部关闭，低压控制器仍使压缩机频繁启停，这是因为高低

压之间存在较严重的内部泄漏。此外由于压缩机的正常起停动作直接受高低压继电器控

制，即所调定的高压保护压力和低压停车及启动压力。

压缩机启停频繁是一个不正常的表现，频繁这样下去会对压缩机造成很大损坏。

3 针对船舶制冷故障做出理论分析

制冷装置是一个整体系统性较强，制冷剂在其中不断循环，但各部件的工作却是相互联系、相互制约的，所以在出现故障时，往往一处出问题，其它各处也都连带表现异常。所以根源可能出在此处，但是问题出在另一地方，并且同一种异常现象又可能由于不同的情况所引起的。因此对故障必须进行全面分析，要从装置的全局出发，不要就事论事，才能尽快查出原因。

3.1 冰塞的理论分析

确认“冰塞”发生后，船上一般都用专用的小型液化气火炬烘烤蒸发器，内部的冰受

热融化后，蒸发器管路就通了。但是一般情况下一两天后还会发生冰塞，越烘烤以后的情况就越厉害，这是因为蒸发器中原来附着在管壁上的冰融化后，随着制冷剂发生了移动，更容易移动到狭窄的地方继续结冰。只要系统开始制冷，低于零度水就永远出不来，“冰塞”多次发生，处理不好或不及时，操作者的劳动强度增大不说，冷库可能由于进进出出和频繁加热，温度回升很快，势必造成伙食的变质。所以在这里以肉库为例介绍在船上无需陆地专业工人协助，就能够彻底解决船舶制冷系统的“冰塞”事故的方法：

1)用系统自身的干燥器吸收，首先将干燥剂换新，并将干燥器接入系统，然后将“冰

塞”部位加热，使里面的冰融化，使水分随制冷剂在系统中循环，并以干燥剂加以吸收。因为干燥剂吸水量较小，所以必须多次更换干燥剂进行吸收才可；

2)用8～lOmm的紫铜管制作一根足够长两头有合适接头的连接管路，一头连接在压缩

机的出口多用途通道上上紧；另一头连接到肉库的拆去膨胀阀的管路上(如图3.1的截止阀处)。先将压缩机的多用途通道阀稍开（目的是将铜管路中的空气排除）然后将这头连接帽也上紧，此管路的作用是让压缩机排出端的高温高压气态冷剂能够通过膨胀阀处的截止阀进人到蒸发器；

3)开启压缩机排出阀的多用途阀(热气融霜阀)，并慢慢开启膨胀阀后的截止阀A，让

高温高压的气体通过以上安装的铜管进入肉库的蒸发器，给蒸发器上狭窄较细的管路和怀疑结冰的地方用小型的液化气火炬加热，同时也让电加热器手动开启，使蒸发器内部也受到加热，尽量使蒸发器内部的冰融化；（其中多用途阀和截止阀A都在下图3.1中有标注）

4)随着蒸发器的温度升高，其中的冰会全部融化成水，被高温高压的冷剂推出，此时

要注意回气管路会越来越热，随时用手触摸回气管路，这个时候压缩机的吸人压力也会变

大，可能会造成排除压力过高，既而高压保护停车。因此高压保护继电器一定要保 证在正常工作状态，一旦压力过高，才能及时停车保护。当然这个时候可以采用关小压缩机吸人阀，也可及时调节或关闭压缩机排出口上的多用途阀，减少高温高压气体给蒸发器的供应量；

5)在以上的操作过程中，要注意的一点是：由于肉库内的温度相对来说还是很低的，

蒸发器这个时候相当于一个冷凝器，高温高压的气态冷剂进入蒸发器的前期，会变成液态冷剂，在吸入管路上会吸热，要注意不要发生严重的液击，如果这时带有大量的水被推出，就会在吸入管路上的滤器结冰，堵塞吸入管路（如下图3.1滤器），最好打开滤器取出冰，

这样大量的水分在这里可以去除一部分，其他的水分采用在冷凝器上部放气阀放气和更换干燥器的方法去除；

图3.1船舶伙食冷库和融霜示意图

6)关闭供应的高温高压气体(先不要装复肉库的膨胀阀)同时关闭其他库的制冷，将压缩机从“自动AUTO”转换到“手动 MANUAL”位置，也就是让吸人压力继电器不起作用，如果没有安装让低压继电器不起作用的手动钮，可让继电器的触点短接或开路达到这个 目的，然后启动压缩机给肉库抽真空10～20min。它能将存留的水分气化而被压缩机抽出；抽完肉库的真空后，使压缩机恢复“自动AUTO”，让肉库开始制冷，要提醒的是：这时不要马上将连接在膨胀阀处的铜管拆除，防止一次不成功后，再连接铜管而使空气进入。这时，制冷采用的膨胀阀可用如上图3.1的旁通阀B来代替，完全可以用人为的截流冷剂的方法，达到制冷的目的。一定不要忘记在制冷前将干燥剂换新。同时在冷凝器的上部给冷凝器放气，放出不能凝结的空气，同时将水分放出。

在以上解决冰机“冰塞"的办法中，如果遇到压缩机距离膨胀阀的位置较远时，要准备足够长的铜管，如果不够长可以找好位置，在铁板(墙壁或地板)采用钻头打孔的办法，使铜管穿墙而过，尽量缩短铜管的长度。

3.2 液击的理论分析

显然，能引起压缩机液击的液体不外乎如下几种来源：1）回液；2）带液启动时的泡沫；3）压缩机内的润滑油太多。

1)回液，通常回液是指压缩机运行时蒸发器中的液态制冷剂通过吸气管路回到压缩机的现象或过程。对于使用膨胀阀的制冷系统，回液与膨胀阀选型和使用不当密切相关。膨胀阀选型过大、过热度设定太小、感温包安装方法不正确或绝热包扎破损、膨胀阀失灵都可能造成回液。对于使用毛细管的小制冷系统而言，加液量过大会引起回液。

2)带液启动，回气冷却型压缩机在启动时，曲轴箱内的润滑油剧烈起泡的现象叫带液

启动。带液启动时的起泡现象可以在油视镜上清楚地观察到。带液启动的根本原因是润滑油中溶解的以及沉在润滑油下面了的大量制冷剂，在压力突然降低时突然沸腾，并引起润滑油的起泡现象。这种现象很像日常生活中人们突然打开可乐瓶时的可乐起泡现象。起泡持续的时间长短与制冷剂的量有关，通常为几分钟或十几分钟。大量泡沫漂浮在油面上，甚至充满了曲轴箱。一旦通过进气道吸入气缸，泡沫会还原成液（润滑油与制冷剂的混合物），很容易引起液击。显然，带液启动引起的液击只发生在启动过程。压缩机安装曲轴箱加热器（电热器）可以有效防止制冷剂迁移。短时间停机（比如在夜间）后，维持曲轴箱加热器通电，可以使润滑油温度略高于系统其它部位，制冷剂迁移不会发生。长时间停机不用（比如一个冬天）后，开机前先加热润滑油几个或十几个小时，可以蒸发掉润滑油中的大部分制冷剂，既可以大大减小带液启动时液击的可能性，也可以降低制冷剂冲刷造成的危害。但实际应用中，停机后维持加热器供电或者开机前十几小时先给加热器供电，是有难度的。因此，曲轴箱加热器的实际效果会大打折扣。

3)润滑油太多，半封闭压缩机通常都有油视镜，以便观察油位高低。油位高于油视镜范围，说明油太多了。油位太高，高速旋转的曲轴和连杆大头就可能频繁撞击油面，引起润滑油大量飞溅。飞溅的润滑油一旦窜入进气道，带入气缸就可能引起液击。

3.3 压缩机启停频繁的理论分析

有的制冷压缩机启停特别频繁，造成制冷的效果大大下降，而且还会损坏机器。根据压缩机启停频繁的原因分析，首先对高压保护压力和低压停车及启动压力这三个压力做出比较必须先判断一下这三个压力正常与否，再结合库温情况以及压缩机缸头上温度情况分析如下：

1）启停压力不正常（停车压力偏高、启动压力偏低），但库温基本上正常，可认为低压继电器调整不当引起的，即幅差值过小；

2）启停压力均正常，库温基本保持在低限，一般可判断为吸气阀片泄露，使停车后低压回升太快造成启动频繁；

3）起停压力均正常，但库温在上限或更高，吸入截止阀不结霜或化霜，可能为“冰塞”或“脏堵”所造成的冷剂循环量不足，压缩机启动很快把系统抽空，形成了低压停车，由于库温尚未达下限，电磁阀并不关闭，使低压很快回升，压缩机再次动作；

4）高压继电器动作：对于无人工复位的高压继电器，有可能由于高压调定值太低，压缩机排出压力过高或压缩机发生“液击”而造成启停频繁。

其次压缩机启停频繁的原因还有可能是：

1)电源电压过低；

2)空调安装位置高。经常将面框上出风口的水平栅片向下压，使冷风向上吹。这时，吹的冷风使温控感温包马上感应而动作，使压缩机停止工作，由于压缩机停止工作，室内温度升高，这时温控器又使压缩机工作，如此反复造成压缩机频繁启动；

3)同一电源线上使用电器过多，使压缩机启动瞬间电压不够；

4)外机冷凝器脏造成压缩机频繁过热保护；

5)温度传感器放置位置不对；

6)室内保温效果不好，室温变化太快；

7)制冷系统内制冷剂过多的或者不足。制冷剂过多会使压缩机电流过大，不足的话压机内部冷却效果差造成压机过热都会造成过热保护器频繁动作；

8)电源线路及空调内部电路接触不良；

9)空调器自控线路中的保护装置失灵；

4 结合实践经验做出实践分析

4.1 冰塞的实际处理

出现“冰塞”故障后，首先应判断“冰塞”部位，进而分析“冰塞”的原因并采取相应的措施消除。“冰塞”严重时往往冰化开后没几分钟又堵上，好几天都忙在冰库里，看着库温在升高，冷冻食品在解冻，就算在冰库里也能急出汗来，通常认为只有膨胀阀处会发生“冰塞”，其实压力突降处(例如蒸发器前毛细管分支)也会发生。

传统的处理方法是更换干燥剂，然后用热水冲被堵的位置使冰融化。但是由于该处冷剂一开通就在零度以下，水很难被赶出系统，而且处理冷库里的大量冲洗水也很麻烦。若船上没有另外的抽空设备，用传统的方法消除“冰塞”往往要花很长的时间，效果又不好。使用大功率手提式电吹风比用开水要好，但效果也不理想。水在气态下流动性最好，若能将系统中的水加热成水蒸气，就很容易清除出系统。

将压缩机出口的高压热冷剂气体引回系统，就能彻底解决上述问题。具体方法如下：

1)换新干燥剂，并投入使用。

2)用铜管将压缩机排出的热气接到干燥剂前补充冷剂的接头上(缸头上可接在高压表接头上，或在该处加一个三通接头)。

3)关闭冷却器的冷剂出口阀，开大膨胀阀，其它各阀正常不变。

4)起动压缩机，热气就会打入系统，手触摸回气管感到变热时，系统中的水已经被汽化并赶出了系统。

5)再换一次干燥剂，并将系统恢复正常。

实践证明，这个方法有效、可行、简便。但是我们还是本着预防为主防修结合的理念。加强日常的维护管理工作严格按照操作规程来进行操作，注意系统各温度压力等重要工况参数，经常检查易出现故障的部件，如热力膨胀阀、高低压控制器、滑油分离器等，发现异常及时采取措施，避免故障扩大或恶化，经常检查各库蒸发盘管的结霜情况，必要时及时融霜，提高制冷效果。总之，平时维护管理得当，能最大限度地防止故障的出现。预防冰塞，重要的是不使系统内有水份。系统内压力高于大气压，正常情况下水不可能进入系统。水份进入系统可能的原因：

1)大修后驱气不干净；

2)采用倒入方法换油后未有效驱气；

3)新加的冷剂中含有水分；

4)轴封漏气，且压缩机 自动停止的吸入压力设定在负值；

5)除了大修后和换油后彻底驱气，平时尤其是新加冷剂时充分利用干燥剂，保持轴封功能，合理设定和保持系统运行各参数等。

因此，在管理中至少应注意以下几个方面：

1)注意保持吸排压力正常；

2)及时发现和消除压缩机缸头结霜；

3)保持蒸发器没有冰塞(保持正常自动熔霜)；

4)冰库补充食品后湿度大，应及时增加熔霜次数；

5)膨胀阀的最后一次开度调整，要在库温正常的情况下进行，并在此后的几天内加强观察；

6)空调机膨胀阀的调整，应保证蒸发器不结霜，同时兼顾吸入压力。

4.2 液击实践当中的分析

液击是制冷压缩机常见故障之一，发生液击表明系统或维护中一定存在问题，需要加以纠正。认真观察分析系统的设计、施工和维护，不难找到引起液击的根源。不从根源上防止液击，而简单地将故障压缩机维修或更换一台新压缩机，只能使液击再次发生。能引起压缩机液击的液体不外乎如下几种来源：1)回液，即从蒸发器中流回压缩机的液态制冷剂或润滑油；2)带液启动时的泡沫，即润滑油中溶解的以及沉在润滑油下面了的大量制冷剂，在压力突然降低时突然沸腾，并引起润滑油的起泡现象；3)压缩机内的润滑油太多，即在曲轴箱里的润滑油太多油位太高，高速旋转的曲轴和连杆大头就可能频繁撞击油面，引起润滑油大量飞溅。飞溅的润滑油一旦窜入进气道，带入气缸就可能引起液击。根据这三种情况我们要从根本上出发。1)回液，我们要防止回流安装气液分离器和采用抽空停机控制可以有效阻止或降低回液的危害。2)带液启动时的泡沫，我们要从根本出发尽量用与润滑油不相容的制冷剂这样可大大减少这样的危害，但是实际当中是很少的。对于较大系统，停机前让压缩机抽干蒸发器中液态制冷剂（称为抽空停机），可以从根本上避免制冷剂迁移。而回气管路上安装气液分离器，可以增加制冷剂迁移的阻力，降低迁移量。当然，通过改进压缩机结构，可以阻止制冷剂迁移，并减缓润滑油起泡程度。通过改进回气冷却型压缩机内的回油路径，在电机腔与曲轴箱迁移的通道上增加关卡（回油泵等），停机后即可切断通路，制冷剂无法进入曲轴腔；减小进气道与曲轴箱的通道截面可以减缓开机时曲轴箱压力下降速度，进而控制起泡的程度和泡沫进入气缸的量。3)压缩机内的润滑油太多，在一些大型制冷系统安装调试时，往往需要适当补充润滑油。但对于回油不好的系统，要认真寻找影响回油的根源，一味地补充润滑油是危险的。即使暂时油位不高，也要注意润滑油突然大量返回时（比如化霜后）可能造成的危险。所以我们要找到其根源来彻底解决问题而不能只管表面，对于以上的重要设备要做到经常维护保养以达到减少故障的发生。

4.3 压缩机启停频繁的实际操作处理

压缩机频繁启停时，应注意观察有关的自动化元件的工作情况，才能查准原因。如果是因为低压高压控制器而导致那么要观察这个控制器是不是已经老化，或者因为震动导致调定值改变应该及时的改正过来。低压继电器和温度继电器联合控制的制冷系统，压缩机在每次停机前均将吸入压力抽低至低压继电器的设定值下限后停车，之后由于漏泄而造成吸入压力升高至低压继电器的设定值上限，其触头闭合，但压缩机并不起动，直到有一个库房的温度升高到温度继电器设定值上限，压缩机才起动运行。这种运行方式可以称为“一次抽空循环”。该种启停方式可以降低压缩机的起停次数。对于压缩机输气量太大，是由于速度太高、调节未能减载或是选型太大造成的，我们实际上要设置超速保护尽量防止这样的故障的发生。

5 根据分析做出最优化方案

5.1 综合理论和实践的分析

在现在船舶上制冷是必不可少，不管是运输船还是客船，所以制冷技术和装置也是不断的改进。但是一旦这些制冷设备出现故障时，在船上不像在陆地上一样为了不影响工作可以马上去买新的去替换，在船上我们都是去以最快的速度去维修，使其再次达到正常工作制冷的效果。那么我们当遇到问题时就不能盲目的只看到表面的东西，只去修理表面的东西。我们要先分析结合经验尽快的查到问题的根源，然后达到根治这个故障问题。

5.1.1 冰塞

当发现“冰塞”现象发生时，应该果断判断立即停机，然后判断“冰塞”发生的具体部位，确定“冰塞”发生的具体位置。根据实际具体位置做出具体的应对方法，加上工作经验判断直击故障根源彻底快速解决故障所在。具体方法在上文的论述中都已经得以介绍，此外做好维修保养工作这也是非常重要的。

5.1.2 液击

液击的发生危害是非常大的，轻则能导致压缩机的吸气阀片断裂，重则连杆断裂，还会牵连至曲轴、活塞、活塞销等重要部件，所以做好日常的维护工作还是非常重要的。做到尽量不让其发生那当然是最好，但是一旦发生了那么就要紧急采取措施，避免造成其他牵连的损坏。针对回液、带液启动和润滑油太多等问题应该尽量做到日常检查为主，发生液击时应根据具体情况按照上文所述的方法来具体解决问题。

5.1.3 制冷压缩机启停频繁

制冷压缩机启停频繁导致制冷效果大大下降，如此一来不但损坏机器还浪费了能源，

所以应该尽量避免这样的故障发生。但是在现实中如果保养维护不当就很可能发生启停频繁的故障，例如低压控制器下限变得太高，这样一来压缩机就会频繁启停了，所以我们要做好经常检查维修，不能放过微小的地方检查要仔细认真。如果在现实中发生了压缩机启停频繁不能正常制冷，那么应该立即停机防止造成其他伤害，还要通过上文所述的原因逐一分析检查，做到缩小范围，最后准确快速的解决问题，做到损失最小。

5.2 列出最优化方案

通过上述对船舶制冷故障理论和实践两方面的分析，列出了一套遇到问题解决问题的最优化方案。对船舶制冷装置故障诊断的一般原则是在制冷装置发生故障时，为了避免盲目的推测、减少判断失误、提高工作效率、及时找出故障所在，应运用制冷系统的基本原理和基本理论知识，掌握系统内各温度、压力等工况参数之间以及各设备和元件之间的相互联系和相互影响，透过故障现象，洞察其本质。一般来说，故障的查找和处理应注意以下几个方面：

首先，通过故障现象分析系统内在变化详尽地列举出引起这些变化的可能原因，比较这些原因之间的内在联系与区别，采用逐一排除、筛选的方法，最后确定具体的故障部位或故障原因，减少判断失误。通过故障原因的列举和比较，可进一步缩小范围，以致最后确定故障，采取措施修复。

其次，要从整体到局部的去分析故障，辨别故障是整个系统的还是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，有分寸的对某一设备或元件进行试验，找出故障所在。

第三，查找故障时，应遵循先简单后复杂的原则。遵循先简单后复杂的原则，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。

第四，加强日常的维护管理工作。在日常维护管理中，应严格按照操作规程来进行操作，注意系统各温度压力等重要工况参数，经常检查易出现故障的部件，如热力膨胀阀、高低压控制器、滑油分离器等，发现异常及时采取措施，避免故障扩大或恶化，经常检查各库蒸发盘管的结霜情况，必要时应及时融霜，提高制冷效果。总之，平时维护管理得当，能最大限度地防止故障的出现。

结论

本文通过对船舶制冷故障的分析和处理，总结了船舶制冷装置故障的诊断及排除方法以及在实际工作中应注意的一些问题。实际上制冷装置的复杂性决定了其故障的复杂性，对由于制冷系统各组成部件尤其是控制元件的工作相互联系和相互影响，因而产生故障的原因也是多方面的，甚至有不少故障是由于人为因素造成的，如操作管理不当等。因此排除故障时，应详细调查研究，认真仔细分析，以便及时准确找出故障原因，确定排除故障的方法。作为轮机管理人员，除应能熟练运用有关理论知识，并汲取实践经验，总结故障诊断与排除的一般方法外，更重要的是结合实践经验，注意在日常维护管理工作中，正确操作严格执行安全技术规程，预防故障的出现，做到防患于未然，保证系统正常可靠的工作。

致谢

本论文是在盛善智、张洪墩老师的悉心关怀、支持和指导下完成的。从选题、搜集资料到论文的撰写，整个论文渗透着张老师的汗水。在学习中，轮机系老师们给予了我很多关怀和帮助。在此，谨向敬爱指导老师和所有的轮机系所有老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!感谢轮机部所有老师对我的谆谆教诲，在此再次献上我的真挚感谢。

最后，学生在此向百忙中评阅本论文的各位专家和学者再次表示真诚的感谢!

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