某船雙螺桿型冷水機(jī)組的構(gòu)造原理及故障分析

張立元 張明敏 馬田鈺哲

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇無錫214431）

0 引言

SAB163型冷水機(jī)組是大型遠(yuǎn)洋船舶空調(diào)制冷系統(tǒng)的重要組成部分，由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器以及各種壓力和溫度傳感器等組成，船上各個空調(diào)器用于熱交換所需的冷媒水均由該冷水機(jī)組通過制冷所得。

1 結(jié)構(gòu)組成及主要性能參數(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

由主電動機(jī)、滑油泵、油冷卻器、儲油器、高壓控制器、油分離器、干燥過濾器、低壓控制器、媒水流量控制器、溫度傳感器或溫度控制器、框架底座、管路電纜、電氣控制箱等部件組成。

1.2 性能參數(shù)

SAB163型冷水機(jī)組主要性能參數(shù)如表1所示。

表1 SAB163型冷水機(jī)組參數(shù)

2 工作原理及主要部件的作用

壓縮機(jī)通過主電動機(jī)的帶動吸入來自蒸發(fā)器的制冷劑氣體，利用壓縮機(jī)內(nèi)部的雙螺桿壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排放至油分離器，在油分離器內(nèi)制冷劑和滑油被分離開來，隨后制冷劑進(jìn)入冷凝器，高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器中進(jìn)行熱交換，將制冷劑冷凝成常溫的液態(tài)制冷劑后再排至膨脹閥，常溫液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥的節(jié)流降壓作用后成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，最后低溫低壓的液態(tài)制冷劑重新進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行氣化吸熱，從而使冷媒水溫度降低，整個程序進(jìn)行周而復(fù)式的循環(huán)，就構(gòu)成了冷水機(jī)組制冷過程。

2.1 雙螺桿型壓縮機(jī)

雙螺桿型壓縮機(jī)（圖1）由本體、轉(zhuǎn)子軸承、主動螺桿、從動螺桿、滑油濾網(wǎng)、吸氣濾網(wǎng)以及傳感器組成。雙螺桿壓縮機(jī)通過主電動機(jī)帶動內(nèi)部的主動螺桿，再由主動螺桿帶動從動螺桿，將來自蒸發(fā)器的常溫低壓氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑。

圖1 壓縮機(jī)實(shí)物圖

2.2 冷凝器

冷凝器由殼體、銅管、壓力表及相關(guān)管路組成，其銅管內(nèi)部流動的為海水，而銅管外部則是由壓縮機(jī)排出高溫高壓的氣態(tài)制冷劑。銅管內(nèi)流動的海水溫度一般在28 ℃，而壓縮機(jī)排出的氣態(tài)制冷劑溫度一般在50 ℃左右，由于兩者存在較大溫度差，所以高溫高壓的氣態(tài)制冷劑會被冷凝成常溫的液態(tài)制冷劑。

2.3 膨脹閥

該船安裝的SAB163型冷水機(jī)組膨脹閥為電子膨脹閥（圖2），主要由驅(qū)動頭和閥體兩部分構(gòu)成，并設(shè)有“手動”和“自動”兩種工作模式，冷水機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下為“自動”模式，必要時也可設(shè)定為“手動”模式，“自動”模式下通過壓縮機(jī)的吸氣過熱度來控制其開度大小。來自冷凝器的常溫液態(tài)制冷劑通過膨脹閥的節(jié)流降壓作用后成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑。

圖2 膨脹閥實(shí)物圖

2.4 蒸發(fā)器

蒸發(fā)器由殼體、銅管、管路閥件、壓力表及外部保溫材料組成，其銅管內(nèi)部流動的為冷媒水，而銅管外部則是經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后的低溫低壓的液態(tài)制冷劑。銅管內(nèi)流動的冷媒水溫度一般在12 ℃，而銅管外部制冷劑的溫度可達(dá)0 ℃以下，由于兩者存在溫度差，所以冷媒水被冷卻到5～7 ℃，而低溫低壓的液態(tài)制冷劑由于吸熱蒸發(fā)又變成了常溫低壓氣態(tài)制冷劑。

2.5 油分離器

該船安裝的SAB163型冷水機(jī)組油分離器為撞擊式油分離器，一般安裝于壓縮機(jī)和冷凝器的中間。由于壓縮機(jī)排出的氣體為制冷劑和滑油的混合氣體，為防止滑油進(jìn)入冷凝器或蒸發(fā)器影響換熱效果，要在壓縮機(jī)的排氣端安裝油分離器，油分離器將混合氣體中的制冷劑和滑油分離開來，使得制冷劑蒸汽進(jìn)入下一個制冷過程，而積聚在油分離器底部的滑油又會經(jīng)過回油裝置返回壓縮機(jī)，以保證壓縮機(jī)內(nèi)的滑油處于正常液位。

2.6 干燥過濾器

過濾器和干燥器常組合在一起，共同構(gòu)成干燥過濾器，安裝于膨脹閥前端。干燥過濾器的作用是防止制冷劑里含有的水分或雜質(zhì)進(jìn)入制冷系統(tǒng)。從冷凝器出來的常溫液態(tài)制冷劑進(jìn)入膨脹閥后，由于膨脹閥的節(jié)流降壓作用，制冷劑的溫度大幅度降低，一般都在0 ℃以下，這時系統(tǒng)里如果含有水分的話，就會出現(xiàn)冰塞的現(xiàn)象，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.7 滑油泵

該船安裝的SAB163型冷水機(jī)組滑油泵為容積式齒輪泵（圖3），其作用是當(dāng)壓縮機(jī)啟動時為壓縮機(jī)提供滑油，用于負(fù)荷調(diào)節(jié)和潤滑。

圖3 齒輪泵示意圖

2.8 儲油器

儲油器用于儲存冷水機(jī)組日常所需的滑油，當(dāng)機(jī)組啟動時滑油泵將儲油器的滑油輸送至壓縮機(jī)各處用于負(fù)荷調(diào)節(jié)及潤滑。儲油器自帶加熱棒，在機(jī)組啟動前加熱棒須提前加熱7～9 h來確保滑油中含有最少量的制冷劑。因?yàn)楫?dāng)滑油中含有大量的制冷劑時，將會變得黏稠而失去潤滑作用，且滑油的流動性也會變差，會導(dǎo)致壓縮機(jī)有被滑油流量開關(guān)停止的可能。

2.9 媒水流量控制器

媒水流量控制器安裝于蒸發(fā)器的出口端，用以檢測冷媒水的流動性，當(dāng)其檢測不到冷媒水流動時會發(fā)出報(bào)警，使冷水機(jī)組停機(jī)，起保護(hù)作用。

3 冷水機(jī)組的一般故障分析與排除

3.1 排氣壓力高

故障現(xiàn)象：某臺冷水機(jī)組運(yùn)行時，排氣壓力時常達(dá)到1.8 MPa的報(bào)警值，冷媒水的出水溫度偏高，一直在10 ℃左右降不下來。

原因分析：（1）環(huán)境溫度高。（2）系統(tǒng)制冷劑過量。（3）冷卻水量偏小。（4）冷凝器管側(cè)臟污。（5）膨脹閥開度過大。（6）系統(tǒng)中有不凝性氣體。

排除方法：（1）加開一臺冷水機(jī)組，關(guān)閉艙室門窗或水密門。（2）泄放機(jī)組內(nèi)部分制冷劑。（3）關(guān)小其他冷水機(jī)組冷卻水流量閥，增加其冷卻水流量。（4）清潔冷凝器。（5）打開冷凝器高位處排放閥，對其系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體進(jìn)行排空。

3.2 冷水機(jī)組無法啟動

故障現(xiàn)象：某臺冷水機(jī)組啟動時，點(diǎn)擊“啟動”按鈕后油泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，但在油泵運(yùn)轉(zhuǎn)后控制屏發(fā)出報(bào)警信號，顯示啟動失敗。

原因分析：（1）系統(tǒng)管路不暢或閥件未開。（2）電器控制箱內(nèi)相關(guān)傳感器開關(guān)未合閘。（3）電站主配電屏未應(yīng)答。（4）時間繼電器發(fā)生故障。

排除方法：（1）檢查系統(tǒng)管路是否通暢，截止閥是否開關(guān)正確。（2）檢查電氣控制箱內(nèi)相關(guān)傳感器開關(guān)是否已合閘。（3）聯(lián)系電站值班人員進(jìn)行應(yīng)答。（4）檢查時間繼電器是否動作。

3.3 冷水機(jī)組制冷劑泄漏

故障現(xiàn)象：某臺冷水機(jī)組運(yùn)行時，巡視人員發(fā)現(xiàn)該冷水機(jī)組吸氣壓力較以前在逐漸降低，于是對其加注制冷劑至正常吸氣壓力，但一段時間過后吸氣壓力又開始降低。

原因分析：（1）冷水機(jī)組管路連接處發(fā)生制冷劑泄漏。（2）冷凝器內(nèi)制冷劑發(fā)生泄漏。（3）蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑發(fā)生泄漏。

排除方法：（1）用制冷劑檢漏儀對機(jī)組整體及管路連接處進(jìn)行檢測。（2）關(guān)閉冷凝器冷卻水進(jìn)出口閥觀察冷水機(jī)組冷凝器壓力是否升高，若升高則證明冷凝器泄漏。當(dāng)冷凝器發(fā)生泄漏后，首先把冷凝器的海水進(jìn)出管路閥關(guān)死或用悶板悶上，然后將冷凝器內(nèi)的海水泄放掉，防止制冷劑泄漏完后壓力降低，海水經(jīng)泄漏處進(jìn)入冷水機(jī)組，以免給后續(xù)檢修增加難度。（3）檢查冷媒水泵壓力是否突然升高和高層空調(diào)器出風(fēng)溫度是否異常升高，若泵的壓力和高層空調(diào)器溫度異常升高，則說明蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑發(fā)生泄漏。

3.4 冷水機(jī)組無法增減載

故障現(xiàn)象：某臺冷水機(jī)組自動運(yùn)行時，巡視人員發(fā)現(xiàn)冷水機(jī)組出水溫度為4 ℃，已接近報(bào)警值，而此時機(jī)組卻依然保持在100%的滿負(fù)荷狀態(tài)，無法自動調(diào)整負(fù)荷；于是將冷水機(jī)組切換至“手動”狀態(tài)后進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，結(jié)果還是無法調(diào)節(jié)。

原因分析：（1）增減載電磁閥故障。（2）負(fù)荷調(diào)節(jié)閥卡滯。（3）負(fù)荷調(diào)節(jié)滑塊O型圈損壞。

排除方法：（1）檢查增減載電磁閥是否發(fā)生故障或損壞。（2）檢查負(fù)荷調(diào)節(jié)閥是否發(fā)生卡滯現(xiàn)象。（3）檢查負(fù)荷調(diào)節(jié)滑塊O型圈是否損壞。

4 結(jié)語

本文通過對某船SAB163型冷水機(jī)組的組成構(gòu)造、各部件的作用和工作原理的介紹，列舉了SAB163型冷水機(jī)組使用過程中的常見故障，并對故障進(jìn)行了分析，提出了一系列行之有效的解決措施，為以后提高崗位人員的操作和維護(hù)技能提供了一定的學(xué)習(xí)參考。