某船冰機控制系統(tǒng)故障分析與排查

摘 要：文中介紹了某船冷藏冰機控制系統(tǒng)的原理，針對冰機原理分析對常見故障進行了闡述。

關鍵詞：冰機 PLC 故障

中圖分類號：U664文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0099-01

1 冰機工作原理

目前制冷的方法眾多，根據制冷的原理不同可以分為液體汽化制冷、熱電制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷、磁制冷、絕熱放氣制冷和電化學制冷等。某船采用的是液體汽化制冷。

液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱效應而實現(xiàn)制冷的。在一定壓力下液體汽化時，需要吸收大量的汽化潛熱。這些熱量來自被冷卻對象，使被冷卻對象溫度降低，或者使它維持低于環(huán)境溫度的某一溫度。

為使上述過程得以連續(xù)進行，必須不斷的將蒸汽從容器（蒸發(fā)器）中抽走，在不斷地將液體補充進去。通過一定的方法把蒸汽抽出，并使它凝結成液體后在回到容器中，就能滿足上述的要求。因為制冷劑蒸氣的冷凝過程在常溫下實現(xiàn)，因此，需要將蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力。這樣，制冷劑在低溫下蒸發(fā)，產生制冷效應，又在常溫、高壓下冷凝，向處于環(huán)境溫度的冷卻介質排放熱量。由此可見，液體汽化制冷循環(huán)由制冷劑低壓下汽化、升壓、高壓蒸氣液化和高壓液體降壓4個基本過程組成。

蒸氣壓縮式、吸收式、噴射式和吸附式制冷都屬于液體汽化制冷方式。在蒸氣壓縮式制冷方式中，根據系統(tǒng)組成的不同，又可分為單級壓縮、多級壓縮和復疊式壓縮等，某船所用的為單級壓縮方式。

單級壓縮機制冷系統(tǒng)應用范圍很廣，例如制冰、冷飲、冷藏、空調、培養(yǎng)箱等設施多采用單級壓縮機，主要用于溫度要求在-35攝氏度以上的制冷系統(tǒng)。

單級壓縮機制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成，用管道將其連成一個封閉的系統(tǒng)。蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流閥即所謂的制冷“四大件”。

2 冰機系統(tǒng)的電氣保護及控制

某船的冰機的控制主要由電源系統(tǒng)、PLC（日本三菱FX2n-32MR-ES/UR）、接觸器、時間繼電器、傳感器等組成。

2.1 電源系統(tǒng)分為外部電源和內部電源系統(tǒng)

外部電源系統(tǒng)由主配電板AC380V—冷藏配電板AC380V—冰機控制主電源空氣開關。

內部電源分為主線電源和控制電源，主電源為AC380V主要提供給各個接觸器給外部負載（蒸發(fā)器風機、制冷壓縮機、蒸發(fā)器溶霜）；控制電源由變壓器AC380V/220V容量為1000VA和直流電源轉換模塊

AC220V/DC24V-3.2A組成。AC220V電源主要提供給內部控制元器件（PLC工作電源、PLC輸出觸點、PLC擴展模塊輸出觸點、壓縮機曲軸箱加熱、接觸器工作電源、電磁閥、地漏加熱）；DC24V電源主要提供給人機對話面板、PCL（PLC擴展模擬量模塊電源、外部信號采集信號）。

2.2 壓縮機的起停控制

某船冰機控制主要由PLC控制，信號傳感器采集信號經微處理器分析后發(fā)出制冷及溶霜信號從而達到恒溫的要求，壓縮機正常工作期間的自動起停主要依據吸氣壓力來實現(xiàn)自動起停具體線路如下：

壓力傳感器105S4對外提供一常開觸點（高壓）、一常閉觸點（低壓）當低壓達到0.01MP時其觸點動作把信號傳輸給PLC100D3的×2通道，經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號。

壓縮機非正常停機的條件有：

（1）壓縮機工作滑油低于一定值其壓力傳感器105S3觸點斷開并將其信號傳輸給PLC100D3的×1通道，經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號。

（2）壓縮機熱保護繼電器50Q7動作，主壓縮機控制回路開路運行電流大于其額定電流，使其停止工作并發(fā)出報警信號。

（3）壓縮機排氣壓力高壓21MP時105S4觸點動作其信號傳輸給PLC100D3的×3通道經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號。

（4）冷卻水壓力低于0.5MP時，傳感器105S7觸點動作其信號傳輸給PLC100D3的×15通道經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即輸出壓縮機停止工作信號和報警信號（PLC100D3 Y12 125Y4）。

2.3 庫溫自動恒溫的工作原理

自動恒溫主要由溫度傳感器、控制單元組成。溫度傳感器主要由2種組成。

（1）自動融霜溫度傳感器。

此傳感器位于蒸發(fā)器機體，采集其表面溫度當達到（-1℃閉合10℃斷開）相應溫度時，其實時狀態(tài)信號給PLC102D2的×1通道經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即輸出蒸發(fā)器停止融霜加熱工作信號（PLC100D3 Y12 125Y4）。

（2）庫溫傳感器。

庫溫傳感器為PT100鉑可變電阻傳感器（0℃=100Ω）通過其電阻的變化來實時傳送庫溫的實際溫度，信號傳送給PLC102D6的×CH1通道經過微處理器內部預先設定的程序來執(zhí)行相應的動作即電磁閥工作與停止（PLC100D3 Y10 125K2）的信號。

控制主要利用庫溫傳感器來實現(xiàn)其恒定，根據人為設置的溫度來控制制冷液電磁閥的開啟時間從而實現(xiàn)對庫溫的控制。

3 冰機一般故障的解決方法

3.1 壓縮機無法啟動

當出現(xiàn)上述故障時，首先分析壓縮機故障連鎖的幾個條件，利用有限的工具逐一排查具體連鎖的條件有以下幾個：

（1）冷凝器冷卻水壓力開關是否閉合

（2）壓縮機熱保護開關是否動作

（3）控制回路有無開路

（4）吸氣壓力開關是否在正確的位置

（5）排氣壓力開關有無動作

3.2 庫溫不制冷

針對上述問題首先想到的應是冷卻液有無到達蒸發(fā)器及蒸發(fā)器有無工作，具體檢查條件：

（1）PLC有無輸出電磁閥工作信號

（2）電磁閥在有信號時是否工作

（3）蒸發(fā)器風機繼電器是否在工作位置

（4）蒸發(fā)器風機有無工作

（5）制冷液管路有無堵塞現(xiàn)象

根據出現(xiàn)的問題，可以采用上述分析問題的方法，逐一解決。

4 結語

文章主要從某船冰機工作原理及其控制系統(tǒng)的原理、常見故障等方面出發(fā)，分析了系統(tǒng)的特點，并根據常見故障列出了解決方案，為以后冰機出現(xiàn)故障時能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題，并針對問題做出正確的解決方案。