某船冰機滑油異常減少的處理及分析

文/ 香港明華船務有限公司 黃建華

一、引 言

船舶制冷壓縮機潤滑油（冷凍機油）的主要作用是：潤滑，減少摩擦副的磨損；密封，滲入運動部件密封間隙，阻礙制冷劑泄漏；冷卻，帶走摩擦熱，降低排氣溫度；有的還用來控制卸載和容量調節裝置，以保證壓縮機安全、高效運轉和延長其使用壽命。

二、故障現象

某船伙食冰機配置為：2臺日本三菱公司生產的FA-2MSYM半封閉活塞式制冷壓縮機，軸帶齒輪泵強制潤滑，無汽缸卸載機構，使用冷劑R22，分魚庫、肉庫、菜庫3個庫。

某日，該船No.1冰機故障停車報警，曲拐箱油位鏡看不到油位。盤車檢查正常，逐補油至正常，按下油壓差控制器復位按鈕，壓縮機恢復運行，加強觀察，發現曲拐箱內油位每天都有下降。

換用No.2冰機，其曲拐箱內滑油每天仍逐漸減少。主管人員進行了一段時間的排查，但收效甚微，因擔心曲拐箱缺油，只好在滑油油位過低時進行補油，給日常管理帶來極大不便，且存在重大隱患。如何盡快解決這一故障，成為擺在船上工作人員面前的迫切問題。

三、故障排除

氟利昂制冷壓縮機曲拐箱油量異常減少的原因不外乎以下兩方面。

（1）滑油異常消耗，整個系統內滑油總量減少。其原因有二：其一，系統漏泄嚴重使滑油損失太多；其二，排氣溫度過高使滑油氧化分解、結炭。

（2）滑油異常存留在系統而不能正常循環回油，整個系統內滑油總量保持不變。其原因有七：其一，所選滑油傾點過高；其二，吸氣管設計、安裝不合適，不能保證回油；其三，壓縮機“奔油”嚴重，吸氣帶走的滑油過多；其四，系統新加冷劑溶解了一定的滑油；其五，汽缸、活塞環磨損嚴重，或刮油環裝倒、斷裂；其六，油分離器不能有效分油或不能正常回油；其七，裝置制冷量小，制冷劑循環量太小，流速不足以將滑油帶回壓縮機。

該船以前未發生過類似故障，冷凝器（兼做貯液器）下部液位表顯示液位約1/2，未有減少跡象，系統各處未見有油跡，壓縮機曲拐箱底部電加熱器工作正常。因此，故障不應是由所選滑油傾點過高、吸氣管設計安裝不合適、系統漏泄、壓縮機“奔油”等造成的。討論就放在以下幾方面：

1. 汽缸、活塞環磨損嚴重，或刮油環裝倒、斷裂

查輪機日志得知，前段時間在故障排除過程中，輪機員將No.1壓縮機進行了徹底檢修。活塞環及吸氣、排氣閥片全部換新，檢查壓縮機的汽缸、電機室與曲拐箱間的壓力平衡管及單向回油閥狀況良好，裝復使用，故障依舊。其實，在換用No.2壓縮機后異常現象未消除時，就應判斷出故障點不在壓縮機。

2. 油分離器不能有效分油或不能正常回油

該制冷裝置的油分離器為全封閉式，無須保養，焊接在壓縮機的排出端，用來分離排氣帶走的滑油。回油從油分離器底部引出至回油電磁閥，經毛細管被引至吸氣管。

壓縮機啟動時，時間繼電器控制回油電磁閥通電開啟，并開始計時，油分離器中滑油被排出，進入吸氣管后被吸入壓縮機曲拐箱，時間繼電器設定時間到后且在以后的整個壓縮機連續運轉過程中，回油電磁閥失電保持關閉。只有壓縮機停止后下次啟動時，時間繼電器控制回油電磁閥通電開啟，油分離器才能再次排油。

毛細管臟堵或回油時間太少，油分離器中的滑油不能被徹底排出，壓縮機運行期間在油分離器的滑油就會集聚過多，影響分離效果，且滑油易被帶入系統。

毛細管臟堵，回油不暢，油分離器排油時回油管表面會結霜，而排油過程中，回油電磁閥后的管路燙手，2臺壓縮機的回油時間繼電器都設定

在14 s，故障前后未有改變。可知，油分離器回油管路及排油時間正常。

3. 排氣溫度過高使滑油氧化分解、結炭

FA-2MSYM半封閉式壓縮機采用吸氣冷卻電機，故吸氣過熱度高。用于伙食冷庫時，尤其在低負荷工作時（例如部分庫溫達下限而停止供液），制冷劑質量流量小，吸氣流過電機后的吸氣過熱度會更大；再加上這種工況壓力比高（尤其夏天冷凝壓力高），所以排氣溫度和油溫容易過高。為此，該制冷裝置采用了噴液冷卻。從冷凝器后面的液管上引出了噴液管，其上依次裝設了噴液電磁閥和熱力膨脹閥。噴液電磁閥在壓縮機運轉時開啟。當包扎在排氣管上的感溫包感受的排氣溫度過高時，其上的壓力控制膨脹閥開啟，向半封閉式壓縮機的吸氣腔噴入液態制冷劑（節流降壓后成濕蒸氣），使排氣溫度和油溫降低。當排氣溫度大于130℃時，逆時針轉動膨脹閥調節桿，開大膨脹閥；排氣溫度太低則可順時針轉動調節桿，關小膨脹閥，以免吸入液態制冷劑過多。

更換系統干燥劑時，干燥劑臟污變黑嚴重，故排氣溫度可能過高使滑油氧化分解、結焦。

在壓縮機排氣管上臨時包扎一溫度計，僅開啟1個低溫庫的供液電磁閥，壓縮機運轉時，排氣管上溫度最高達155 ℃。逆時針轉動噴液膨脹閥調節桿，開大膨脹閥至排氣管上溫度為120 ℃左右。

系統工作一段時間后，解體干燥器，其內干燥劑干凈，無滑油氧化分解及結炭跡象。但壓縮機曲拐箱內油位下降現象沒有顯著改善。

4. 裝置制冷量小，制冷劑循環量太小，流速不足以將滑油帶回壓縮機

3個庫同時工作，冷凝器進、出口海水溫差大，冷凝壓力最高達1.75 MPa（說明書中高壓控制器切斷值設定為1.7 MPa，此船被調至1.85 MPa），冷凝壓力偏高，裝置制冷量小。

冷凝器海水面半月前做過清潔，不存在臟堵。為了檢查冷卻水量，再次打開冷凝器端蓋，發現冷凝器最上部一排冷卻海水管干燥無水跡。開啟海水進口閥，冷卻水流量很小，逐段拆除冷凝器海水進、出口管，發現進口管內徑已被鐵銹氧化物臟堵僅剩1/4，出口管臟堵稍輕。清通管內臟污后裝好，開啟海水進口閥，水量明顯增加，裝回冷凝器端蓋并供水逐氣。

3個庫同時工作時，壓縮機排氣壓力降至1.45 MPa左右，制冷系統工作一段時間，壓縮機曲拐箱油位逐漸上升，經過幾次放油至正常油位后，壓縮機曲拐箱油位基本保持穩定。

四、故障分析

冷卻海水管臟堵嚴重，流經冷凝器的冷卻水量減少，且冷凝器海水面不能充滿海水，熱交換面積減少，導致冷凝器的排熱量小，冷凝能力差，冷凝壓力和冷凝溫度高，制冷劑流經膨脹閥的節流壓降增大，節流后制冷劑濕蒸氣的干度增大，單位制冷量減少；而輸氣系數也因壓力比增加而減少，冷劑的質量流量減少，導致制冷量變小，3個冷庫的庫溫從上限降至下限，壓縮機連續運轉時間增加。

一方面，此制冷裝置的回油特性（壓縮機啟動初期油分離器排油而運行過程中不排油）決定了隨著壓縮機連續運轉時間的增加，在油分離器集聚的滑油會過多，油位過高，導致油分離器后期分離效果減弱，大量滑油將隨冷劑進入系統。進入系統的滑油過多，流經膨脹閥的制冷劑流量減少，制冷量減少。制冷劑流量不足，難以將進入低壓系統的滑油全部帶回壓縮機，一部分滑油將存留在低壓管路；另一方面，制冷劑R22為條件溶油性冷劑，即溫度較高時溶油性大，溫度較低時溶油性小，冷劑一旦將過多滑油帶進蒸發器中，就會分離出滑油妨礙傳熱，使蒸發壓力降低，制冷量減少，并且因溶油性小導致滑油難以返還。這兩方面引起制冷量的減少又將導致壓縮機運轉時間增加，形成惡性循環。因此壓縮機曲拐箱油位逐漸下降，需經常補油。

冷凝器進、出口海水管清通后，冷凝壓力和冷凝溫度降低，制冷量增加，壓縮機連續工作時間縮短，集聚在油分離器中的滑油始終較少，油分離器始終保持好的分離能力，進入系統的冷劑含油量少。含油量少的冷劑就會將原存留在低壓系統中的滑油逐漸帶回壓縮機，壓縮機曲拐箱油位升高，油位超過正常范圍時需放油，經過一段時間，進入系統的滑油與冷劑帶回的滑油達到平衡，壓縮機曲拐箱油位就可基本保持穩定。

噴液膨脹閥開度不足，壓縮機低負荷工作時排氣溫度高達155 ℃，過高的排氣溫度使滑油氧化分解、結炭，也導致壓縮機曲拐箱油位降低。

五、預防措施

針對此類型的制冷裝置的結構特點，為防止壓縮機曲拐箱油位異常降低，應做好以下幾方面工作。

1. 防止壓縮機長時間連續運行

* 確保冷凝器有足夠的冷凝能力。定期清潔冷凝器海水面，檢查海水量，如有必要，應進一步拆除海水管路清潔。

* 進入冬季，適當調小冷卻水量，保持冷凝壓力在1.0 MPa以上。

* 定期對系統進行查漏、滅漏，以免造成系統冷劑不足。當系統進行了添加滑油、補充冷劑或檢修之后，要及時對系統進行逐氣工作。

* 應特別注意老舊船各庫門的密封性，損壞的密封膠條要及時更換。

* 每次新上伙食的一兩天內，魚庫、肉庫應至少增加1次手動化霜，菜庫應視情況手動停止讓其蒸發器霜層溶化，防止蒸發器結霜過多。

2. 調整好噴液膨脹閥開度

* 開度太小，容易引起排氣溫度和油溫過高，導致裝置制冷量減少、滑油變質。

* 開度太大，容易引起排氣溫度過低，壓縮機吸入液態制冷劑過多。

3. 保證油分離器回油正常

* 每天檢查回油管路及回油電磁閥是否正常。油分離器排油時，回油電磁閥后管路應燙手。

* 設定好時間繼電器。設定時間過短，油分離器中滑油排不徹底；設定時間過長，啟動初期進入壓縮機曲拐箱冷劑過多，吸入壓力過高，造成油壓差長時間建立不起來導致油壓差控制器動作，或出現“奔油”。

六、結束語

氟利昂制冷壓縮機通常不必經常加油。壓縮機啟動后曲拐箱油位會有所下降，但不久被排氣帶進系統中的滑油又會返回曲拐箱，油位便基本穩定。

壓縮機曲拐箱油位過低，滑油容易氧化、結炭、稀釋變質。滑油低于滑油泵的吸油濾器，潤油系統將斷油，雖然油壓差控制器動作能保護性停車，但有一定的延時性，壓縮機各摩擦副將在無油狀態下運轉一段時間，壓縮機異常頻繁斷油停車，摩擦副將過早損傷，縮短使用壽命。

滑油油位過高，過多的滑油會被吸入汽缸可能產生“液擊”，損壞壓縮機。

因此，壓縮機運行期間保持曲拐箱油位基本穩定正常是延長壓縮機使用壽命的關鍵。

[1]費千.船舶輔機[M].大連:大連海事大學出版社,2008.