某船冰機控制系統故障分析與排查

摘 要：文中介紹了某船冷藏冰機控制系統的原理，針對冰機原理分析對常見故障進行了闡述。

關鍵詞：冰機 PLC 故障

中圖分類號：U664文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0099-01

1 冰機工作原理

目前制冷的方法眾多，根據制冷的原理不同可以分為液體汽化制冷、熱電制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷、磁制冷、絕熱放氣制冷和電化學制冷等。某船采用的是液體汽化制冷。

液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱效應而實現制冷的。在一定壓力下液體汽化時，需要吸收大量的汽化潛熱。這些熱量來自被冷卻對象，使被冷卻對象溫度降低，或者使它維持低于環境溫度的某一溫度。

為使上述過程得以連續進行，必須不斷的將蒸汽從容器（蒸發器）中抽走，在不斷地將液體補充進去。通過一定的方法把蒸汽抽出，并使它凝結成液體后在回到容器中，就能滿足上述的要求。因為制冷劑蒸氣的冷凝過程在常溫下實現，因此，需要將蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力。這樣，制冷劑在低溫下蒸發，產生制冷效應，又在常溫、高壓下冷凝，向處于環境溫度的冷卻介質排放熱量。由此可見，液體汽化制冷循環由制冷劑低壓下汽化、升壓、高壓蒸氣液化和高壓液體降壓4個基本過程組成。

蒸氣壓縮式、吸收式、噴射式和吸附式制冷都屬于液體汽化制冷方式。在蒸氣壓縮式制冷方式中，根據系統組成的不同，又可分為單級壓縮、多級壓縮和復疊式壓縮等，某船所用的為單級壓縮方式。

單級壓縮機制冷系統應用范圍很廣，例如制冰、冷飲、冷藏、空調、培養箱等設施多采用單級壓縮機，主要用于溫度要求在-35攝氏度以上的制冷系統。

單級壓縮機制冷系統由制冷壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器組成，用管道將其連成一個封閉的系統。蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥即所謂的制冷“四大件”。

2 冰機系統的電氣保護及控制

某船的冰機的控制主要由電源系統、PLC（日本三菱FX2n-32MR-ES/UR）、接觸器、時間繼電器、傳感器等組成。

2.1 電源系統分為外部電源和內部電源系統

外部電源系統由主配電板AC380V—冷藏配電板AC380V—冰機控制主電源空氣開關。

內部電源分為主線電源和控制電源，主電源為AC380V主要提供給各個接觸器給外部負載（蒸發器風機、制冷壓縮機、蒸發器溶霜）；控制電源由變壓器AC380V/220V容量為1000VA和直流電源轉換模塊

AC220V/DC24V-3.2A組成。AC220V電源主要提供給內部控制元器件（PLC工作電源、PLC輸出觸點、PLC擴展模塊輸出觸點、壓縮機曲軸箱加熱、接觸器工作電源、電磁閥、地漏加熱）；DC24V電源主要提供給人機對話面板、PCL（PLC擴展模擬量模塊電源、外部信號采集信號）。

2.2 壓縮機的起停控制

某船冰機控制主要由PLC控制，信號傳感器采集信號經微處理器分析后發出制冷及溶霜信號從而達到恒溫的要求，壓縮機正常工作期間的自動起停主要依據吸氣壓力來實現自動起停具體線路如下：

壓力傳感器105S4對外提供一常開觸點（高壓）、一常閉觸點（低壓）當低壓達到0.01MP時其觸點動作把信號傳輸給PLC100D3的×2通道，經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號。

壓縮機非正常停機的條件有：

（1）壓縮機工作滑油低于一定值其壓力傳感器105S3觸點斷開并將其信號傳輸給PLC100D3的×1通道，經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號。

（2）壓縮機熱保護繼電器50Q7動作，主壓縮機控制回路開路運行電流大于其額定電流，使其停止工作并發出報警信號。

（3）壓縮機排氣壓力高壓21MP時105S4觸點動作其信號傳輸給PLC100D3的×3通道經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號。

（4）冷卻水壓力低于0.5MP時，傳感器105S7觸點動作其信號傳輸給PLC100D3的×15通道經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號（PLC100D3 Y12 125Y4）。

2.3 庫溫自動恒溫的工作原理

自動恒溫主要由溫度傳感器、控制單元組成。溫度傳感器主要由2種組成。

（1）自動融霜溫度傳感器。

此傳感器位于蒸發器機體，采集其表面溫度當達到（-1℃閉合10℃斷開）相應溫度時，其實時狀態信號給PLC102D2的×1通道經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即輸出蒸發器停止融霜加熱工作信號（PLC100D3 Y12 125Y4）。

（2）庫溫傳感器。

庫溫傳感器為PT100鉑可變電阻傳感器（0℃=100Ω）通過其電阻的變化來實時傳送庫溫的實際溫度，信號傳送給PLC102D6的×CH1通道經過微處理器內部預先設定的程序來執行相應的動作即電磁閥工作與停止（PLC100D3 Y10 125K2）的信號。

控制主要利用庫溫傳感器來實現其恒定，根據人為設置的溫度來控制制冷液電磁閥的開啟時間從而實現對庫溫的控制。

3 冰機一般故障的解決方法

3.1 壓縮機無法啟動

當出現上述故障時，首先分析壓縮機故障連鎖的幾個條件，利用有限的工具逐一排查具體連鎖的條件有以下幾個：

（1）冷凝器冷卻水壓力開關是否閉合

（2）壓縮機熱保護開關是否動作

（3）控制回路有無開路

（4）吸氣壓力開關是否在正確的位置

（5）排氣壓力開關有無動作

3.2 庫溫不制冷

針對上述問題首先想到的應是冷卻液有無到達蒸發器及蒸發器有無工作，具體檢查條件：

（1）PLC有無輸出電磁閥工作信號

（2）電磁閥在有信號時是否工作

（3）蒸發器風機繼電器是否在工作位置

（4）蒸發器風機有無工作

（5）制冷液管路有無堵塞現象

根據出現的問題，可以采用上述分析問題的方法，逐一解決。

4 結語

文章主要從某船冰機工作原理及其控制系統的原理、常見故障等方面出發，分析了系統的特點，并根據常見故障列出了解決方案，為以后冰機出現故障時能夠及時的發現問題，并針對問題做出正確的解決方案。