船用空調(diào)冷媒水管清洗和充注工藝

陳 威，王 柳，魏文俊

（1.滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129；2.江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引言

目前，空調(diào)冷媒水系統(tǒng)在船舶中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其對(duì)調(diào)節(jié)艙室的溫度和舒適度有著重要影響。船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)主要用于冷水機(jī)組和空調(diào)器、風(fēng)機(jī)盤管等間接式空調(diào)設(shè)備之間的熱量交換，是相對(duì)封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)[1]。然而，目前常用的開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的冷媒水管多采用鍍鋅無(wú)縫鋼管和不銹鋼管，均存在腐蝕、結(jié)垢和滲氧等問(wèn)題[2-3]，且充注前未經(jīng)清洗的冷媒水管往往會(huì)存在粉塵和焊渣等雜質(zhì)。通常情況下，在充注船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)前往往沒(méi)有對(duì)冷媒水管進(jìn)行清洗，這會(huì)促使冷媒水管內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。本文對(duì)冷媒水管清洗串洗、除銹防銹和充注等技術(shù)要求和工藝流程進(jìn)行分析，總結(jié)出適用于船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的水管清洗和充注工藝，進(jìn)而提高整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 船用空調(diào)冷媒水管的施工現(xiàn)狀

目前，船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)在水管充注前一般不會(huì)采取相應(yīng)的清洗和除銹等工藝措施，在空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，往往會(huì)出現(xiàn)水管腐蝕加劇、水管（尤其是空調(diào)設(shè)備的板式換熱器的水管）內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重（見(jiàn)圖1）、雜質(zhì)堵塞、換熱效率降低和水泵耗電量增加等問(wèn)題，嚴(yán)重影響船用中央空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[4-5]。其中，水管內(nèi)部結(jié)垢產(chǎn)生的影響最嚴(yán)重，間接影響的范圍最廣。板式換熱器的水管材料通常采用碳鋼或銅，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4～52.2 W/(m·K)，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為383.3 W/(m·K)，而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為0.464～0.697 W/(m·K)[5]。由此可見(jiàn)，空調(diào)設(shè)備的板式換熱器結(jié)垢情況越嚴(yán)重，其導(dǎo)熱系數(shù)越低，換熱效率也將大幅度降低，直接影響船用中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此，在船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)投入使用前，對(duì)整個(gè)水系統(tǒng)管路進(jìn)行清潔串洗、除銹防銹和充注，是較為重要的工藝流程，也是確保船舶中央空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的因素之一。

圖1 水管內(nèi)壁結(jié)垢示意圖

2 冷媒水管清洗和充注的技術(shù)要求

船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)是相對(duì)封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，主要由冷水機(jī)組、膨脹水箱、冷媒水泵、間接式空調(diào)器、風(fēng)機(jī)盤管和閥件等組成。目前通常使用船用洗滌水系統(tǒng)完成充注，空調(diào)冷媒水系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 空調(diào)冷媒水系統(tǒng)示意圖

為便于對(duì)整個(gè)冷媒水系統(tǒng)進(jìn)行清洗、充注、取樣和后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)在冷媒水系統(tǒng)中增設(shè)通岸接頭和取樣口，通岸接頭示意圖見(jiàn)圖 3。通岸接頭用于連接清洗水管和充注冷媒水的岸用水管，也可在船舶維護(hù)保養(yǎng)時(shí)用于充注冷媒水。取樣口則用于檢驗(yàn)冷媒水的品質(zhì)。因船東需求等因素，部分船舶已在露天甲板設(shè)置了用于岸接制冷車（或制冷設(shè)備）的通岸接頭，也可用該通岸接頭作為冷媒水系統(tǒng)的清洗口和充注口。

圖3 通岸接頭示意圖

3 冷媒水管清洗和充注的工藝流程

3.1 準(zhǔn)備工作

為保障冷媒水管清洗和充注工作的有序進(jìn)行，在對(duì)冷媒水管進(jìn)行清洗和充注前，需完成相應(yīng)準(zhǔn)備工作，包括確保冷媒水系統(tǒng)的安裝完整性、進(jìn)行冷媒水管密性試驗(yàn)、保護(hù)空調(diào)設(shè)備、準(zhǔn)備清洗和充注用的臨時(shí)水泵及其相關(guān)附件、準(zhǔn)備清洗用的藥劑等。具體準(zhǔn)備工作如下：

1）根據(jù)管系零件圖和安裝圖完成空調(diào)冷媒水管的安裝工作。在完成管系零件的內(nèi)場(chǎng)制造和壓力試驗(yàn)后，及時(shí)完成零件清洗和端部封口工作。從運(yùn)輸?shù)窖b船的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)確保水管端部的封口完整無(wú)缺。

2）在整個(gè)冷媒水系統(tǒng)的安裝過(guò)程中，對(duì)沒(méi)有連接到位的水管，其端部的封口無(wú)須拆除，防止不必要的二次污染。在整個(gè)冷媒水系統(tǒng)安裝完成后，需按設(shè)計(jì)壓力完成冷媒水管的密性試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)，并最終通過(guò)驗(yàn)收。

3）對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管、空氣冷卻器和膨脹水箱等小型空調(diào)設(shè)備，關(guān)閉其進(jìn)出口閥件，防止在冷媒水管清洗過(guò)程中殘留的粉塵和焊渣等雜質(zhì)進(jìn)入空調(diào)設(shè)備的板式冷卻器或膨脹水箱，進(jìn)而導(dǎo)致難以清理、排出等問(wèn)題。對(duì)于冷水機(jī)組、集中式空調(diào)器等大型空調(diào)設(shè)備，需要拆除其進(jìn)出口的撓性軟管，采用盲板法蘭對(duì)冷媒水管的末端進(jìn)行封口，不僅能防止雜質(zhì)進(jìn)入空調(diào)設(shè)備，還能對(duì)連接閥件和空調(diào)設(shè)備的水管進(jìn)行清洗。撓性軟管需單獨(dú)清洗，冷媒水泵進(jìn)口的濾器則要拆除濾芯并進(jìn)行單獨(dú)清洗。

4）安裝臨時(shí)水泵、臨時(shí)儲(chǔ)存柜、臨時(shí)濾器和臨時(shí)水管，從冷媒水系統(tǒng)的通岸接頭接入臨時(shí)水管，將整個(gè)冷媒水系統(tǒng)形成循環(huán)回路（見(jiàn)圖 4）。其中，臨時(shí)水泵用于對(duì)整個(gè)冷媒水系統(tǒng)進(jìn)行清洗和充注，臨時(shí)儲(chǔ)存柜用于存放清洗用水、清洗藥劑和充注用水，臨時(shí)濾器用于過(guò)濾雜質(zhì)和取樣，臨時(shí)水管則用于連通船用冷媒水系統(tǒng)和整套岸接清洗設(shè)備。

圖4 冷媒水系統(tǒng)的循環(huán)回路示意圖

5）準(zhǔn)備清洗和充注用的藥劑，包括除銹清洗劑、漂洗劑和防銹劑。

6）若因隔離空調(diào)設(shè)備、需單獨(dú)清洗的管附件等因素，存在不能形成循環(huán)回路的水管時(shí)，需將其拆除進(jìn)行單獨(dú)清洗。

7）若在整個(gè)冷媒水系統(tǒng)清洗前，存在通過(guò)冷媒水系統(tǒng)進(jìn)水等原因?qū)е露挝廴镜目照{(diào)設(shè)備，則需對(duì)其用蒸餾水進(jìn)行單獨(dú)沖洗。

3.2 冷媒水管的清洗程序

冷媒水管清洗是為了達(dá)到除油、除銹、除雜質(zhì)和防銹等效果。因此，在清洗過(guò)程中要對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行循環(huán)清洗，配合相關(guān)藥劑除油、除銹和除雜質(zhì)，并根據(jù)臨時(shí)濾器的取樣結(jié)果判斷清洗效果。具體清洗程序如下：

1）將除銹清洗劑和淡水按1∶20～1∶10的比例加入臨時(shí)儲(chǔ)存柜。具體配比可根據(jù)清洗劑本身的去污能力以及水管的污垢程度進(jìn)行調(diào)整。

2）啟動(dòng)臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行充注，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位及時(shí)補(bǔ)充除銹清洗劑和淡水，直至臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行持續(xù)清洗。在充注和循環(huán)清洗的過(guò)程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動(dòng)放氣閥進(jìn)行管路放氣，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜的液位變化及時(shí)補(bǔ)充（或泄放）除銹清洗劑和淡水。整個(gè)清洗過(guò)程持續(xù)循環(huán)約20 h，可達(dá)到除油、除銹和清洗效果，清洗結(jié)束后將整個(gè)冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時(shí)濾器和儲(chǔ)存柜。

3）將漂洗劑和淡水按1∶100～1∶50的比例加入臨時(shí)儲(chǔ)存柜中。同理，具體配比可根據(jù)漂洗劑本身的去污能力以及水管的污垢程度進(jìn)行調(diào)整。

4）啟動(dòng)臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行充注，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位及時(shí)補(bǔ)充漂洗劑和淡水，直至臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行持續(xù)漂洗。在充注和循環(huán)漂洗的過(guò)程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動(dòng)放氣閥進(jìn)行管路放氣，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜的液位變化及時(shí)補(bǔ)充（或泄放）漂洗劑和淡水。第一次漂洗時(shí)間約2 h，漂洗結(jié)束后將整個(gè)冷媒水系統(tǒng)放空，并檢查濾器的清潔程度。第二次及后續(xù)的漂洗采用相同的工藝流程，漂洗的具體時(shí)間和次數(shù)與濾器的清潔程度有關(guān)。一般情況下，將濾芯上無(wú)明顯顆粒雜質(zhì)作為通過(guò)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。在漂洗結(jié)束后，將整個(gè)冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時(shí)濾器和儲(chǔ)存柜。

5）為避免實(shí)際使用時(shí)冷媒水管發(fā)生銹蝕的情況，將防銹劑和淡水按1∶20的比例加入臨時(shí)儲(chǔ)存柜中，啟動(dòng)臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行充注，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位及時(shí)補(bǔ)充防銹劑和淡水，直至臨時(shí)儲(chǔ)存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)循環(huán)回路進(jìn)行持續(xù)防銹清洗。在充注和循環(huán)清洗的過(guò)程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動(dòng)放氣閥進(jìn)行管路放氣，并根據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存柜的液位變化及時(shí)補(bǔ)充（或泄放）防銹劑和淡水。整個(gè)清洗過(guò)程在室溫環(huán)境下，持續(xù)循環(huán)約4 h，可達(dá)到防銹效果，防銹清洗結(jié)束后將整個(gè)冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時(shí)濾器和儲(chǔ)存柜。

6）在整個(gè)冷媒水系統(tǒng)清洗結(jié)束后，用不小于0.7 MPa的壓縮空氣吹干整個(gè)系統(tǒng)的管路。為防止壓縮空氣中可能存在的濕氣和雜質(zhì)對(duì)管路造成二次污染，盡量將壓縮空氣的端口接入空氣干燥劑處以增加壓縮空氣的清潔程度，確保整個(gè)系統(tǒng)管路的清潔和干燥。

7）將清洗前臨時(shí)拆除的管子和閥附件進(jìn)行單獨(dú)清洗，必要時(shí)進(jìn)行防銹處理，完成清洗后對(duì)其進(jìn)行安裝和復(fù)位。在整個(gè)冷媒水系統(tǒng)充注前，需確認(rèn)整個(gè)冷媒水系統(tǒng)的安裝完整性，包括臨時(shí)拆除的管附件、空調(diào)設(shè)備的進(jìn)出口等的復(fù)位情況。

3.3 冷媒水管的充注程序

在冷媒水管充注前，除了對(duì)整個(gè)冷媒水系統(tǒng)的管路及其附件進(jìn)行安裝和復(fù)位外，還需檢查并開(kāi)啟整個(gè)系統(tǒng)中的閥件，使整個(gè)冷媒水系統(tǒng)中的管路和設(shè)備形成循環(huán)回路。其中，開(kāi)啟的閥件不包括泄放閥等對(duì)外連通的閥件。冷媒水管充注包括淡水的充注、防凍液的充注、冷媒水管的放氣和冷媒水取樣等。具體充注程序如下：

1）啟動(dòng)臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)冷媒水系統(tǒng)進(jìn)行充注，充注的介質(zhì)為蒸餾水或乙二醇防凍液。采用蒸餾水是為了防止長(zhǎng)期運(yùn)行后空調(diào)設(shè)備的冷凝器內(nèi)壁產(chǎn)生水垢；采用乙二醇防凍液是為了防止船舶在途經(jīng)寒冷環(huán)境且全船冷媒水系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)，部分冷媒水管內(nèi)部結(jié)冰引起水管破損的情況。因此，可根據(jù)船舶設(shè)計(jì)和使用需求決定乙二醇防凍液的具體比例。乙二醇防凍液成分情況見(jiàn)表1。

表1 乙二醇防凍液成分

2）在冷媒水充注過(guò)程中，要實(shí)時(shí)檢查整個(gè)冷媒水系統(tǒng)是否存在泄漏情況，尤其是冷媒水管清洗后復(fù)位的空調(diào)設(shè)備進(jìn)出口、水管和相關(guān)附件。若存在泄漏，則停止冷媒水充注，及時(shí)處理漏點(diǎn)。

3）在冷媒水充注過(guò)程中，需要利用冷媒水系統(tǒng)的自動(dòng)放氣閥進(jìn)行管路放氣。

4）在冷媒水充注完成后，交替開(kāi)啟船用冷媒水泵、備用水泵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)循環(huán)和驅(qū)氣，并配合利用自動(dòng)放氣閥進(jìn)行管路放氣。如有需要，停止船用冷媒水泵，利用臨時(shí)水泵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)液，直至水泵進(jìn)出口壓力基本穩(wěn)定且達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值。

5）對(duì)冷媒水進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，水質(zhì)指標(biāo)要滿足表2的要求。檢驗(yàn)合格后，拆除臨時(shí)工裝、關(guān)閉通岸接頭，整個(gè)冷媒水管的清洗和充注工作完成[6]。

表2 冷媒水水質(zhì)指標(biāo)

4 結(jié)論

船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的清潔程度和冷媒水品質(zhì)不僅影響著冷媒水系統(tǒng)投入運(yùn)行后的使用效果，還對(duì)空調(diào)艙室的舒適度有著顯著的影響作用。本文對(duì)冷媒水管清洗串洗、除銹防銹和充注等技術(shù)要求和工藝流程進(jìn)行分析，并總結(jié)出適用于船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的水管清洗和充注工藝。研究表明：1）對(duì)冷媒水管采取淡水清洗、藥劑除銹和防銹等措施能夠保證冷媒水管的清潔程度，防止管路內(nèi)部的粉塵和焊渣等雜質(zhì)引起的堵塞和結(jié)垢等問(wèn)題；2）采用蒸餾水和防凍液進(jìn)行充注的方法能夠保證冷媒水系統(tǒng)在投入運(yùn)行后管路內(nèi)部不易結(jié)垢，保障其換熱效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度較低時(shí)不易結(jié)冰等效果。