某輪活塞型冰機結構原理及常見故障分析

張立元　涂豐強　張明敏

摘要：冰機是船舶冷藏系統的重要組成部分，對食品保鮮以及保障船舶的續航力有著重要作用。冷藏系統中，以制冷劑為工作介質，經過冰機的一系列處理將制冷劑變成低溫的制冷劑液體，在冷庫中的風機內進行熱交換，從而實現吸收冷庫熱量，降低冷庫溫度，起到對食品保鮮的作用。某輪安裝了兩臺CMO24型制冷冰機，現主要對其結構原理以及常見故障進行分析介紹。

關鍵詞：活塞型冰機;供液電磁閥;二次蒸發;結構原理;故障

0 引言

CMO24型制冷冰機是某輪冷藏系統的主要組成部分，通過設置在冷庫里的風機（即蒸發器）吸收被冷卻物品的熱量從而降低冷庫溫度，達到對食品保鮮的目的。

1 結構組成及主要性能參數

CMO24型制冷冰機由活塞型壓縮機、水冷管殼式冷凝器、外平衡式熱力膨脹閥、風機（盤管式蒸發器）、離心水泵、流量調節閥、負荷調節電磁閥、供液電磁閥、氣液分離器、干燥過濾器、溫度傳感器等組成，主要性能參數如表1所示。

2 工作原理

當冷庫內的溫度達到溫度繼電器調定的上限值時，控制供液電磁閥得電，供液電磁閥打開;積聚在供液電磁閥后段的有一定壓力的制冷劑蒸汽，通過電磁閥到達壓縮機內部，設置在壓縮機內的吸氣壓力傳感器感受到這股壓力并達到壓縮機啟動值時，壓縮機啟動。壓縮機吸入來自風機（蒸發器）及經過冷凝器二次蒸發[1]（二次蒸發內容在介紹冷凝器時進行詳述）的制冷劑蒸汽，在汽缸內將其壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸汽排至冷凝器，經冷凝器冷卻后進入膨脹閥，經過膨脹閥的節流降壓后變成低溫低壓的制冷劑液體進入冷庫風機（蒸發器），與冷庫內的食品進行熱交換后使冷庫溫度降低。

3 主要部件的作用及原理

（1）活塞型壓縮機。該輪安裝的是V形活塞型壓縮機[2]，由電動機帶動曲軸使活塞在汽缸內做直線往復運動，分為4個過程，即壓縮、排氣、膨脹、吸氣，從而實現制冷劑的壓縮與排出。

（2）冷凝器。一方面，冷凝器使來自壓縮機的高溫高壓的制冷劑蒸汽冷凝成液態制冷劑，另一方面，由于冷庫內溫度較低，制冷劑在冷庫風機中熱交換后不會全部變成制冷劑蒸汽，而是會形成制冷劑的汽液混合物，為保證壓縮機吸入干的飽和制冷劑蒸汽，防止凍壞壓縮機或者形成“液積”，因此需要在經過冷凝器的二次蒸發后全部變成干的飽和制冷劑，再重新進入壓縮機。

（3）熱力膨脹閥[3]。熱力膨脹閥分為外平衡式熱力膨脹閥和內平衡式熱力膨脹閥，該輪使用的為外平衡式熱力膨脹閥，其主要通過安裝在制冷劑回路上的感溫包來控制其開度的大小。

（4）風機。風機由毛細銅管組成的蒸發器和風機組成，低溫的液態制冷劑在銅管內流動，通過風機的轉動，經過蒸發器的空氣溫度降低，從而使冷庫溫度降低。

（5）水壓開關。水壓開關安裝在冷凝器冷卻水的出口管路上，主要用于檢測管路中水的壓力大小。當水壓低于設定值時報警停機，并切斷壓縮機的運行，起到保護作用。

（6）排氣壓力高開關。排氣壓力高開關安裝在壓縮機排氣端，用于檢測壓縮機的排氣壓力。正常運行時排氣壓力小于2.1 MPa，當排氣壓力大于2.1 MPa時報警停機，并切斷壓縮機的運行，起到保護作用。

（7）供液電磁閥。供液電磁閥安裝于制冷劑管路上，用于控制制冷劑的流動，從而控制壓縮機的啟停。

4 活塞型冰機常見故障分析與排除

（1）排氣壓力高報警停機。故障現象：巡視檢查人員抄表時發現某臺冰機控制面板上顯示排氣壓力高報警導致冰機停機，面板上各個庫房的溫度都在零下幾攝氏度。

原因分析：1）冷庫溫度較高，冰機一直滿負荷運轉，導致排氣壓力高報警停機;2）系統中充注的制冷劑過多;3）冷卻水流量偏小;4）冷凝器內部銅管臟堵，導致換熱效果變差。排除方法：1）關掉多余的冷庫，單開一個或兩個冷庫進行分庫打冷;2）泄放掉系統內的多余制冷劑;3）檢查冷卻水閥件是否全部打開或清潔冷凝器的進水濾器;4）對冷凝器內部銅管進行徹底清洗。

（2）風機過載停機[4]。故障現象：巡視人員檢查時發現冰機控制面板上出現風機過載報警，且報警無法復位。

原因分析：1）冷庫內物品堆放雜亂或堆放物遮擋風機導致換熱不暢，風機長時間運轉，出現過載報警;2）冷庫中溫度較低容易結冰，若風機融霜系統或風機盛水盤加熱出現故障，會導致結冰嚴重，致使風機扇葉被凍住，從而無法運轉，出現過載報警;3）風機電機本體出現故障導致過載。排除方法：1）檢查風機運行狀態，整理冷庫內的物品，移除風機旁的遮擋物，提高換熱效率;2）檢查風機扇葉是否被冰凍住，若扇葉被凍住，則要清除風機及扇葉旁的冰霜，并對加熱絲等電氣元件進行檢查，若出現故障要及時進行更換。

（3）冰機開機時振動聲音大。故障現象：值班人員在開啟低溫冰機時發現此冰機存在振動聲音異常現象，并且在將該機開到滿負荷的情況下，振動異常聲音進一步加大。

原因分析：通常情況下，冰機開機時產生振動源于冷凝器中冷卻管部分松動。冷凝器中冷卻管如在出廠時質量較差或在安裝時處理不當，都將為其日后發生松動，造成冷凝器振動留下安全隱患。通過對冰機工作原理的分析，認為可能是冷凝器內部存在問題，導致冰機在開啟過程中出現異常振動的聲音。在冷凝器工作負荷逐漸增大時，冷卻管松動的間隙會逐漸加大，振動也會隨之逐漸加大，導致冷凝器工作噪聲升高。冷卻管松動嚴重，會使管壁破損，導致氟利昂泄漏于水中，在冷凝器內部結冰，造成其他冷卻管損壞，冷凝器內部壓力會伴隨結冰而迅速升高。排除方法：在與冰機服務商進行溝通后，確定是冷凝器內部銅管松動導致出現振動異響，在將故障冷凝器更換后，冰機開啟聲音恢復至正常狀態，并且在將冰機開到滿負荷后也未出現異常振動聲音，問題得以解決。

（4）冰機吸氣端軟管裂紋使制冷劑泄漏。故障現象：冰機吸氣端無壓力，初步檢查沒有發現明顯有泄漏的地方。