船用制冷壓縮機典型故障診斷與對策

方小明

(福建交通職業技術學院船政學院，福建 福州 350007)

制冷壓縮機一旦出了故障，影響冷庫中的各種食物。工作中壓縮機應間歇運轉，但若輪機員管理不善等原因也會導致壓縮機長時間運轉不停。某輪的制冷壓縮機一段時間內此類故障就頻繁發生。

一、故障描述

正常情況下該船的低溫冷庫（魚庫和肉庫）當庫溫降至設定值-20℃時，溫度開關動作，供液電磁閥關閉，停止供液，當壓縮機吸口壓力P吸為0.05MPa時壓力開關動作，使其停車。當庫溫升至-15℃時，溫度開關動作，供液電磁閥開啟，開始供液，此時冷劑的蒸發溫度為-20℃，對應的蒸發壓力為0.25MPa，低壓控制器動作，壓縮機切入運行。

2008年6月間低溫庫庫溫監測系統高溫報警，檢查后發現兩低溫庫內蒸發器嚴重結霜，且制冷壓縮機長時間運行而不停止，初步確診為低溫庫的融霜裝置出現故障。檢查冷庫的融霜裝置，發現融霜用的電加熱器的保險絲熔斷。更換保險絲，運行一段時間后，結霜現象得以緩和，但壓縮機運行時間還是過長。徹底檢查系統中其他部件，最后確認NO.1壓縮機本身也存在故障。于是隨即將備用的NO.2壓縮機及冷凝器切入系統中，使各庫恢復正常，同時準備對NO.1壓縮機進行解體檢查。壓縮機結構簡圖如圖1所示。

1.壓縮機機體冷卻后，解體發現1、2號缸閥片磨損嚴重，密封面閉合不嚴；1號缸缸套存在異常磨損且缸套內壁有嚴重劃痕；2號缸活塞表面有劃痕，刮油環斷裂，壓縮環粘著于環槽中；1號缸、3號缸刮油環粘著于環槽中。將所有4個缸的活塞環取下，測量搭口間隙，發現4號缸活塞環槽磨損嚴重。檢查該壓縮機的卸載機構，發現壓力開關觸頭松動。

2.更換4號缸活塞、活塞環以及缸套，更換1、3號缸活塞環，將活塞環放在缸套內 (距缸頭10mm處)測其搭口間隙α(0.2mm<α<0.35mm），用工業酒精清除環槽積碳，將活塞環放在環槽內量取天地間隙β(0.01mm<β<0.03mm)。測量結束后，將活塞環裝在活塞上面，然后在活塞、活塞環表面均勻涂上一層壓縮機油，將活塞小心裝入缸套中。

3.更換1、2號缸閥芯，裝閥芯之前，清潔其密封面，在墊片上涂壓縮機油，注意使墊片上的孔與夾緊螺栓孔相對應，同時使閥片上的凸頭方向與壓縮機軸封端方向一致，交叉上緊缸頭螺栓。將卸載機構中的壓力開關觸頭換新。

4.開啟吸、排氣閥，啟動壓縮機，低負荷運轉24h后，停車再次上緊缸頭夾緊螺栓。至此制冷裝置又恢復正常。

二、故障診斷分析

壓縮機不停機的根本原因在于裝置的制冷量不足或冷庫熱負荷過大。

1.吸、排氣閥片，活塞環嚴重泄漏，使壓縮機的排氣量減少，導致裝置制冷量不足。閥片在長時間工作之后，由于磨損和密封閥面閉合不嚴，導致部分高壓氣體泄漏。R22制冷劑中的少許雜質，也會加劇閥片的磨損。活塞在汽缸內做往復運動，此時，冷劑氣體含有的金屬雜質會使缸套及活塞表面產生劃痕。活塞環在環槽內不斷做往復運動(即環上下運動)、徑向運動 (環漲縮運動)、回轉和扭曲(環的搭口部分)運動，使環槽受到嚴重磨損產生大量的金屬雜質，這些雜質反過來又加劇了活塞環及環槽的磨損，同時雜質與滑油相混合，在高溫冷劑氣體的作用下，在環槽下端面沉積。當沉積物較軟時，活塞環還可以保持有效的密封，當沉積物變硬時，活塞環就會粘著于環槽中，嚴重的還可能使活塞在汽缸中做往復運動時，使環受到其交變的彎曲作用力而斷裂，這樣使得大量高壓冷劑氣體泄漏至曲柄箱中并污染滑油。壓縮機的排氣量也因此而顯著減少，導致制冷量的不足，如2號缸情況。

2.卸載機構。BFO-4型壓縮機采用單電磁閥控制的油壓啟閥式卸載機構，緊靠相鄰的兩缸 (1、2號缸和3、4號缸)作為一個組合單位，其中1、2號缸作為基本工作缸，3、4號缸由一套卸載機構控制，工作負荷分為50%和100%兩種，基本工作缸的卸載機構雖不能調節，但直接與壓縮機滑油泵的出口相連通，故控制油路啟動時，由于油壓一時尚未建立 (小于0.04MPa)，油壓活塞就被彈簧壓至盡頭，工作缸 (1、2號缸)與調節缸 (3、4號缸)一樣處于卸載狀態，數10秒之后，滑油油壓建立，升高至0.35MPa，壓力油缸中活塞被壓力油推至缸底，實現空載啟動后，基本工作缸 (1、2號缸)又自動投入工作。當油泵的油管破裂或其他原因使油壓難以建立 (一直小于0.35MPa)，壓縮機始終處于卸載啟動狀態，壓力開關失靈，以至于當吸入壓力大于0.25MPa時，開關不動作，壓縮機無法實現增載，只能以50%負荷運行，必然導致壓縮機運行時間過長。

3.液體制冷劑管路不暢通導致裝置制冷量不足。液體制冷劑從貯液器出來，須經截止閥、供液電磁閥、熱力膨張閥，有時還得經過干燥器，最后至蒸發器。在這段管路上，供液電磁閥、熱力膨張閥前均設有閥前濾器。可能引起液體冷劑管路不暢通的因素有以下三種。

（1）水分。水分隨新冷劑或隨滑油進入制冷系統。要么處于游離狀態 (含水量過高的情況)，要么溶于制冷劑R22中的。大部分游離水可在冷劑經干燥器循環時除去，而溶于R22中的水分隨著制冷劑液體流至膨脹閥等低溫處所，溶有的水分因溫度降低而析出并形成冰晶。閥孔前后的流道極不規則，閥前濾網又很密，冰晶就會粘附于濾網或閥孔周圍并逐漸長大，結果就會阻塞管路或堵住閥孔，使供給蒸發器的冷劑量減少，蒸發器熱負荷變大。

（2） 雜質。制冷劑R22化學性能較穩定，但經長時間工作后，與水分長期接觸，在金屬氧化物的催化作用下，會慢慢分解，生成酸性物質，腐蝕金屬，使閥、軸封、軸頸和缸壁等金屬表面產生蝕痕，同時還產生雜質。壓縮機運動部件如活塞與汽缸、軸與軸承等也會因摩擦而產生一些雜質，這些雜質會粘附在閥前濾網上，形成“臟堵”，使管路變窄，冷劑難以通過，同時還會污染滑油。

（3） 滑油。R22屬條件性溶油冷劑，即高溫時，溶油能力強，可以完全溶解，而在低溫時則很小。壓縮機的排氣高溫高壓，溶有的滑油量會很大，經出口處的滑油分離器，大部分滑油經它又回到曲柄箱，冷劑中的滑油會有所減少。然而，當它們到液體管路時，如同水分一樣，會因為溫度降低而析出，且黏度變大，更易被閥前的濾網吸附，結果就會堵塞管路，形成“油堵”。滑油不僅在液體管路中形成“油堵”，使其不暢通外，還會在隨制冷劑R22進入蒸發器之后，而大量析出并沉積在蒸發器底部，使回油變得更加困難，同時使蒸發器有效的吸熱面積減小，間接地增大了冷庫的熱負荷。

4.船舶制冷設備長期處于振動環境中，系統中有些管接頭或法蘭連接處難免會出現松動，或因R22冷劑的腐蝕作用而出現裂紋。制冷劑就會從這些地方泄漏，使系統中的冷劑量減少，導致裝置的制冷量不足。

5.熱力膨脹閥的過熱度調整要合適，溫包處接觸要良好，不應出現松動，否則會引起溫度繼電器、壓力繼電器或供液電磁閥等控制元件失靈，以致庫溫隨降至極限(-20℃)，壓縮機卻不能及時停車。

三、故障對策

1.充劑、換油等操作應符合規范，防止因為操作不規范而使水分、空氣或其他雜質進入系統中。采用國產冷劑R22時，因含水量較大，充劑時要使其通過干燥器循環。

2.定期檢查系統冷劑量 (從貯液器的觀察鏡)、滑油量(從曲柄箱滑油觀察鏡)，若發現缺少，要及時補充。同時定期檢查滑油質量，必要時及時更換滑油。

3.定期檢查溫度繼電器、壓力繼電器、熱力膨脹閥、融霜定時器等控制元件，使其處于良好的工作狀態。

4.根據產品說明書和本船實際情況制定合理檢修計劃，定期檢查壓縮機的閥芯、活塞組件、卸載機構、油泵。

5.保證系統中液體管路暢通，冷劑中的水分、雜質、滑油要及時清除。