船舶制冷系统故障分析及解决方案
摘 要：所谓制冷，就是利用人工或机械做功等方式，使某一空间或物体的温度降低到低于周围环境温度，并保持在规定低温状态。在当今的船上，船舶制冷装置是冷藏船、液化气船、船舶伙食冷库、冷藏集装箱和船舶中央空调系统的核心设备。伴随着海运业迅速发展和制冷、空调装置的广泛使用，在制冷装置操作管理中正确分析、判断并迅速排除故障已成为轮机管理人员的重要职责。制冷装置各部件设计制造不妥，或操作管理不当均可能造成相关运动部件和自控元件频繁出现故障。故障一旦产生，船舶管理人员就应及时分析故障诱发因素，并快速、准确地找出故障源进而加以排除。因此，对船用制冷装置的故障诊断与处理对轮机员来说是一项具有挑战性的工作。本文对船舶制冷系统的原理进行了介绍，对船舶制冷设备经常出现的几种典型机械故障进行了分析。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
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），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。
2 船舶制冷系统的几种典型故障
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。冰塞是船舶冷库制冷系统常见故障之一。在实际工作中，当冷库出现制冷效果下降，冷库温度降不下来，压缩机频繁停车等现象时，都会考虑系统冰塞的可能性。对于单纯的冰塞，比较容易分析升高处理；对于多种故障造成的冰塞，往往会被现象所迷惑，如冷库内膨胀阀后有结霜现象但蒸发器上却没有，这样很难找出问题的症结。如果判断错误，将浪费大量时间和精力，也影响到冷藏食品的质量，甚至于影响船员正常生活及船舶的持续安全航行。因此必须搞清楚冰塞产生的机理、产生的部位、处理方法及预防措施，使轮机管理人员能快速正确地处理冰塞故障。
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 压缩机启停频繁的原因归纳
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：
（1）供液电磁阀起停频繁，导致低压控制器使压缩机起停频繁，这是由于温度控制器启闭频繁。属于这方面的原因是冷库隔热差或温度控制器温包安装不当。
（2）电磁阀扔开着，低壓控制器使压缩机起停频繁，这表明库温未达下限，压缩机吸入压力过早达到低压控制器下限，停车后仍有冷剂进入蒸发器，吸入压力势必不久又升到上限，压缩机因此启停频繁
（3）电磁阀全部关闭，低压控制器仍使压缩机起停频繁，是有高、低压端间存在很严重的内部泄露，这种情况一般是不会发生。
3 制冷系统常见故障操作处理
3.1 冰塞的实际操作处理
发生“冰塞”时，必须及时、准确地予以消除，以免因“冰塞”而引起一系列危害。这样既给自己的工作带来便利，又能大大提高效率和经济性。现一般有以下几种消除方法：
（1）拆下冰塞元件除冰；
（2）化冰后用干燥剂吸水；
（3）用解冻剂消除；
（4）回收系统冷剂到钢瓶，再用干燥空气吹系统。
在实际工作中要注意正确区别不同情况，从而采取相应的处理方法。如对于膨胀阀处的冰塞宜采用拆洗法。发生冰塞故障后，拆下膨胀阀内的滤器进行清洗，之后用干燥的压缩空气吹干，在膨胀阀滤器清洗装复后，可将干燥器投入系统运行以进一步吸收残余水分。
以上几种方法操作前应先调换干燥剂，以免“冰塞”消除后再发生“冰塞”。
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做好冰塞的预防。冰塞故障的处理是非常烦琐耗时的工作，因此，在船舶冷库的日常管理中重在防止冰塞现象的产生，也即防止水分进入制冷系统。氟利昂冷剂在生产过程中含有水分的可能性极小，系统进入水分形成冰塞的途径主要来源于两个方面：一是检修时空气进入。船舶机舱温度在45℃左右，属于一个高温高湿的环境，空气的含湿量较大，空气进入系统后就会在温度相对较低的管路及元件内壁上凝结，系统检修完后抽空时，凝结的水分很难在短时间内被抽出，随着检修次数的增加，系统进入水分的量也会增加。系统进入水分的另一途径为补充冷剂时，由于操作不当可能使水分进入系统。
3.2 液击实际操作处理
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，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。