轮机工程专业毕业论文

.."福安"轮空调压缩机起停频繁故障分析[摘要]制冷压缩机起停频繁是船用制冷系统的常见故障之一,对压缩机的工作性能影响很大,其故障原因较为复杂。此文介绍了我轮的空调装置制冷压缩机的容量调节方法和工作原理,分析了故障产生的原因和排除方法,并对运行管理和保养提出了一些建设性的意见,对轮机管理人员有实际指导意义。[关键词]空调制冷压缩机；容量调节装置；起停频繁；故障分析TheAnalysisoftheStart-stopFrequencyofAirConditioningRefrigeratingCompressoron"Fuan"Ship[Abstract]Thestart-stopfrequencyofairconditioningrefrigeratingcompressorisoneoftheusualtroublesofrefrigeratingplantonboardshipwhichcangreatlyeffectstheperformanceofcompressor.Thetroubleisverycomplicated.Inthisarticleauthorintroducethemethodofcapacitycontroloftheairconditioningrefrigeratingcompressorandworkingprinciple,analyzethecausesoftroubleandhowtosolveit,andmakesomeconstructivesuggestionsforitsrunningmanagementandmaintenance.Thisarticlehasactualguidancemeaningtomarineengineers.[Keywords]Airconditioningrefrigeratingcompressor;Capacitycontroldevice;Start-stopfrequency;Troubleanalysis目录0引言11制冷压缩机容量调节装置的工作原理12故障的发生及现象33故障原因的查找44故障原因的分析与处理55制冷压缩机起停频繁的主要原因归纳76对制冷压缩机容量调节机构的保养的几点建议8结论9致谢语10参考文献110引言船舶常航行于世界各个海域,气象条件复杂而又多变。为了能在舱内创造适宜人生活的气候,以便为船上人员提供舒适的工作和生活环境,现代制造的船舶都设有空调设施。空调系统有时候也会因一些操作和管理不当等原因而引起一些问题,本文主要对我轮的空调压缩机起停频繁的故障进行分析。压缩机频繁起停会使得压缩机的部分部件比如是吸、排气阀损坏和磨损加剧；若室温没有降低到要求而起停频繁就会影响制冷效果；而更加严重的是频繁起停会对设备和电路的可靠性造成影响,比如会使得压差控制器的加热单元或者电路的过载和过热保护元件过热而保护性停车,这最终会使得压缩机不再自动起动。1空调制冷压缩机容量调节装置的工作原理制冷压缩机的容量调节主要是通过调节压缩机的有效排气量来改变其制冷量的大小,常用的容量调节的方法[1]主要有如下五种：1吸气回流法[2]。即利用卸载机构强行使吸气阀保持开启状态,使气缸内不产生压缩作用。2吸气节流法。它是通过调节压缩机进气截止阀的开度,使吸气压降增大,进入气缸的制冷气体比容增大,实际排气量减小。3排气回流法。在压缩机的吸排气管之间设置回流阀或在气缸上设置旁通回流孔,使压缩机的一部分排气流回吸入腔。4截断吸气法。将调节缸的吸气通道关闭。5变速调节法。是通过改变压缩机的运转速度来改变流量。这种方法经济性好,目前主要用于家用分体式空调,船舶中冷藏集装箱船也采用。以上几种调节法中,吸气回流式调节法的经济性较高,并且初投资较少,所以船用制冷压缩机的容量调节机构一般都采用这种调节方法,图1是我轮开利空调压缩机吸气回流式容量调节机构的工作原理简图。我轮的空调装置采用的是开利〔CARRY制冷压缩机,制冷剂为R22,并且采用吸气回流容量调节[3]分四级自动加减载的6缸机,其中两个基本缸,当吸气压力低于0.58MPa时实行第一级卸载。容量调节系统[4]有两个的油路。一路来自曲柄箱的压力,也就是压缩机吸气压力,油压经过毛细管和缓冲室传至容量调节阀波纹管,为压力传感管路,波纹管的外端有一个叫做外部调节杆,可以调节弹簧的预紧力。另一路是来自油泵的压力油,先通至液压控制器,再分两支路,一路由液压控制器接通执行元件,作为执行机构的动力油路；一路通过节流孔作用在液压控制器的控制活塞的左侧,作为控制活塞移动的控制油路,气压力的大小由容量调节阀中的针阀开度来决定[5]。然后根据空调装置热负荷〔压缩机吸气压力的大小,来自油泵的压力油通过液压控制器逐级接通或断开四个卸载油缸,实现对压缩机的制冷量进行容量调节。当空调装置的热负荷增大时,压缩机的吸气压力升高,通过毛细管9、缓冲器10的吸气压力作用在容量调节阀11内的波纹管16的右端[6],克服调节弹簧14的张力和大气压力,推动波纹管左移,针阀12在其后弹簧力的作用下将针阀孔关小,于是作用在控制活塞2左侧的控制油压升高,并推动控制活塞向右移动,使得来自泵的压力油进入第一缸的卸载油缸3,推动卸载活塞4向上运动,使叉形杠杆5右端下移,卸载环6在弹簧作用下带顶杆7一起下落,吸气阀片8恢复正常,该缸即可加载。若热负荷仍大于压缩机的制冷量,吸气压力继续上升,控制活塞会继续向右移动,压缩机再加缸运行,直至满载运行。反之,当压缩机的吸气压力下降时,使得容量调节阀的针阀在推杆13的作用下开大,作用在液压控制器控制活塞左侧的油压减小,控制活塞在弹簧力的作用下向左移动,使得相应卸载油缸的压力油从泄油孔泄出,卸载活塞在弹簧力的作用下向下移动,通过叉形杠杆使启阀顶杆上升,吸气阀片被顶开,该缸便处于卸载状态了。若压缩机的制冷量仍大于热负荷,吸气压力就会继续下降,带有卸载机构的气缸就会陆续卸载,最后剩下两个缸运行,当吸气压力降到低压控制器的下限值时,压缩机就要停车,遂而实现能量调节。压缩机油泵压缩机油泵202019控制油压力表油泵压力表819控制油压力表油泵压力表81312131216141614774411252221232323其他卸载机构18171511106532252221232323其他卸载机构18171511106532242499图1：制冷压缩机的容量调节机构的工作原理图1-滤油器；2-控制活塞；3-卸载油缸；4-卸载活塞；5叉形杠杆；6-卸载环；7-顶杆弹簧和顶杆；8吸气阀片；9-毛细管；10-缓冲器；11-容量调节阀；12-针阀；13-推杆；14-调节弹簧；15-调节螺杆；16-波纹管；17-节流孔；18液压控制器；19-如果不使用手动控制,此孔必须通大气,不准堵住；20-气动控制接头；21-缸套；22-卸载套；23-泄油孔,24-移动骡帽；25-来自曲轴箱的压力2故障的发生及现象空调制冷系统中的No.1压缩机在正常工作时是连续运行的。降温工况运行中却出现起停运行现象,随着现象的进行,起停的间隔时间也明显缩短了,压缩机每次停后,用手触摸每个缸的缸盖都比较烫手,生活区房间温度有时异常,制冷效果明显下降,严重影响正常工作。3故障原因的查找故障发生后,二管轮带领我仔细检查了整个空调装置,在检查过程中我们发现很重要的两点不正常现象：1>吸气压力〔大约为0.5MPa左右低于0.58MPa时,用手试摸每一个气缸盖的温度都一样热；2>控制油压表压力约为1.5MPa,根据压缩机的说明书可以知道压缩机是处于满载状态,表1为空调压缩机加减缸的控制油压力表。表1：压缩机加载卸载控制油压表单位：Mpa加减载顺序控制油压力值卸载加载1号缸0.2100.1352号缸0.1840.1143号缸0.1630.0854号缸0.1400.062一般来说,空调系统的制冷压缩机带有容量调节机构,由容量调节机构来控制压缩机是否加、减缸运行,当制冷压缩机的吸气压力升高达到对应的某一级容量调节阀设定压力值的接通值时,压缩机就会加缸运行,对应的气缸就会自动投入工作,吸气压力继续上升压缩机会继续加缸运行,直至全负荷运行；反之,当压缩机的吸气压力降至容量调节阀的切断值时,压缩机就会减缸运行,切断调节阀对应的气缸,吸气压力继续降低会继续减缸直至压缩机断电停车。容量调节装置出现故障的话压缩机就不能加减缸运行,容量调节机构不能加载,压缩机出现长时间运转工作于低负荷区而达不到制冷效果；容量调节机构不能减载,压缩机一直工作于重载区而出现起停频繁现象。由此表明容量调节机构出现了故障,可能是容量调节装置中的某个或几个部件的损坏引起压缩机无法卸载工作,出现频繁起停现象。4故障原因的分析与处理容量调节机构的故障能够引起压缩机不能正常加载和卸载,容量调节机构不能正常卸载会使空调制冷压缩机频繁起停。图2是制冷压缩机容量调节装置的性能曲线图[7]〔分四级,通过对压缩机容量调节的性能曲线的分析,它让我们知道在外界热负荷大于压缩机的制冷时,压缩机自动加减缸时的状态点,通过对容量调节的性能曲线的分析和压缩机实际工作参数与状况,让我们准确掌握压缩机容的工况和分析出容量调节装置引发的故障以及原因。DQo432DQo432CCDDBBE1E1AFAFGG图2:制冷压缩容量调节的性能曲线下面我将量调节机构引起压缩机不能卸载的故障因素,以便容易找到故障所在的具体位置,故障因素主要是:1容量调节阀工作异常,不能使液压控制器中控制活塞左侧的油压减小,推动控制活塞左移,主要原因有：〔1针阀在关闭位粘住,针阀弹簧卡阻、变形,无法卸压；〔2调节弹簧卡阻,推杆及其套簧卡阻,无法顶开针阀；〔3容量调节阀的泄油孔脏堵,波纹管故障等。2液压控制器故障,控制活塞无法左移,主要原因有：〔1控制活塞偏磨卡阻在右端位置处；〔2弹簧的弹性降低、变形和折断卡阻等。3卸载油缸故障,无法实现压缩机卸载,主要原因有：〔1卸载油缸的卸油孔堵住,卸载活塞无法下移；〔2卸载活塞卡阻；〔3弹簧弹性严重降低,回复力太小或弹簧折断[8]。4去动力机构的〔执行元件的油路堵塞或外部调节杆损坏,接缓冲器的毛细管堵塞等。基于以上对容量调节机构引起压缩机起停频繁现象的原因的分析[9],可以确定地知道容量调节机构内的某个或几个部件出现问题的时候,就会影响容量调节机构卸载的功能,出现起停频繁的现象使而压缩机不能正常卸载工作。我们停止了1号压缩机,起动2号压缩机运行,对1号压缩机的容量调节机构进行完整的解体检查和清洁,找出引发故障的具体原因和部件。检查出来的结果是：1控制油滤器是干净的,去执行元件的油路是畅通的,毛细管和缓冲气无异常现象,滑油中也没有渣渍和变质；2卸载油缸的卸载活塞无偏磨卡阻,弹簧也没有出现弹性不足、折断、卡阻等异常现象,泄油孔也是畅通无阻的；3液压控制器中的控制活塞和弹簧完好无损,无任何卡阻的状况,弹簧的弹性也很好,节流空也畅通无阻；4外部调节杆、顶杆和顶杆弹簧等没有损坏,活动正常；5拆开容量调节阀,发现针阀是完好无损的,针阀弹簧的弹性正常,也无卡阻现象,泄油孔是通的没有堵塞,调节弹簧等也无异常。就在我们怀疑是什么原因引起压缩机无法卸载而频繁起停时,发现顶开针阀的三根推杆叉开的形状无规则,而后又发现推杆上的弹簧有变形迹象,原来问题就是出在推杆上的套簧上。推杆需要能顺畅地推动针阀,就必须顶在针阀的凸肩上,这是靠套簧来纠正的,一旦弹簧变形,三根推杆的着力点不在针阀的凸肩上或是没有作用到针阀上,这样就只能使针阀稍微开一点点或一直处于关闭状态,使液压控制器的控制活塞左侧的控制油无法通过容量调节阀的泄油孔泄油回压缩机的曲轴箱或泄油十分微小,液压控制器的控制活塞左边的油压很高而无法卸压,那么控制活塞右边的弹簧的回复力比左端的油压力小,弹簧的回复力无法克服控制油压力和摩擦力,控制活塞无法左移,使得相应的卸载油缸的压力油从泄油孔泄出,压缩机也就无法实现卸载运行。对推杆上的套簧变形的原因进行了分析,可能是管理操作不当或者是弹簧自身质量有问题,经过长时间工作的振动疲劳使弹簧的性能下降,发生了变形,使三根推杆无法正确作用在针阀的凸肩上顶开针阀。对此问题我们换了新的弹簧,并将其装复调试,通过手动调节杆进行加载与卸载试验,容量调节机构工作正常。一般来说这类制冷压缩机的工作状态是比较稳定的,较少出现由于容量调节机构的故障而出现频繁起停现象。现在船舶设备的稳定性和可靠性是非常高的,极少出现故障,也是由于过于稳定和可靠,部分轮机员缺乏对设备的定期检查和维修保养,对正常运转的设备不去了解它的运行状况而出现很多人为的故障；再则,船上自动化程度也不断提高,而轮机员疏于学习,对一些自动控制设备〔如压缩机的容量调节机构等没有深入的学习,从而出现了很多本不该出现的故障,这也对轮机员提出了新的课题的要求,并且需要不断加强学习。以前窝我轮也出现过压缩机无法加载而引起的长时间运转的现象,那是由于控制压缩机增缸的压力控制器的设定值调节不当而出现的故障。像这次故障也是一样,如主管轮机员能按照设备管理的要求进行拆检的话就不会出现压缩机频繁起停现象了。5制冷压缩机起停频繁的主要原因归纳船舶制冷系统由于操作管理不当而引起压缩机起停频繁,制冷压缩机起停频繁时,应多注意观察自动化元件,主要分为以下几种情况：1供液电磁阀起停频繁,导致低压控制器使压缩机起停频繁,应多检查温度控制器的工作情况,温包的安装包扎、温度控制器的幅差等。2电磁阀全部关闭,低压控制器仍使压缩机起停频繁,是有高、低压端间存在很严重的内部泄露,这种情况一般是比较少发生的。3电磁阀工作正常,低压控制器使压缩机起停频繁,应检查工作时的吸入压力、低压控制器的下限或幅差、容量调节装置等。4压缩机由于高压继电器动作频繁而起停频繁,主要是由于高压控制器的整定值太低或压缩机的排压太高引起,如<1>系统中冷剂过多；<2>冷凝器换热能力下降；<3>系统存在较多不凝性气体。6对制冷压缩机容量调节机构的保养的几点建议船用制冷系统由于工作人员管理操作不当而造成压缩机频繁起停的事故是很多的,为了更好的保持设备正常运转,应采取预防为主,防治结合的方针,定期对容量调节装置进行有效的维修保养,要点如下:由于滑油的污染和变质引起设备的故障是船上出现得最多的,压缩机曲轴箱内的润滑油是作为容量调节装置的控制油,所以一定要保持干净,每一次补油时一定要注意清洁过滤,避免发生脏堵和加速零件的磨损。1>控制油入口的滤器网要保持干净,不要发生脏堵现象。2>毛细管、缓冲室要保持畅通无阻,否则所感应的曲轴箱的压力就无法作用于容量调节阀内的波纹管上,有可能发生动作迟滞或失灵等故障。3>容量调节阀的推杆无变形、套簧应完好无损,不能有任何的积垢,以免影响推杆的动作。针阀的接触面应干净、光滑、无伤痕,针阀弹簧的弹性保持良好,避免针阀出现卡死的现象。泄油孔要畅通,否则也会引起无法卸载。4>液压控制器的控制活塞的小节流孔要保持畅通,否则,控制油无法进入液压控制活塞左侧,也就无法加载。控制活塞底部的双弹簧要注意检查是否有变形、损坏和弹性不足的现象,这是直接影响到容量调节能否进行。5>动力〔执行元件的进、泄油路要保持畅通,进油油路堵塞就无法加载；泄油油路堵塞将可能无法卸载。启阀顶杆机构要经常活络,保持运动自如。6>容量控制器调定的切断值和接通值之间的幅差要经常检查[10],保持在正常范围内。当加、减缸切换周期太短时,要调节容量控制器的幅差。结论总之,从上面的讨论可以看得出,当设备出现某微小故障时,所涉及的面也可能相当广,造成这些故障的原因可能是有很多因素,有时候也可能是多方面结合起来的。但是对于本例,解决故障的办法是简单的,只需将容量调节阀内的三根推杆的套簧换新就可以解决问题。调试后,空调制冷压缩机工作很稳定。这里的关键问题是发现故障的所在,这对于我们轮机的管理人员提出了较高的要求,要求我们对所管理的设备要从理论上掌握其原理,这样当系统出现故障的时候,我们可以凭借理论知识和丰富的工作经验对故障问题进行分析,从而解决问题。除此之外,还需要我们轮机管理人员有认真负责的工作态度,对有关的温度、压力等参数值要经常检查、记录,我们只有这样,当出现异常或者故障时,我们才能够快速的查明原因、排除故障。空调系统容量调节装置的管理保养是一项细致而又技术含量较高的工作,应在熟悉系统原理和说明书的基础上进行保养、调整,不能盲目随意的拆卸调节,以免发生不必要的事故。..致谢语本文得到了"福安"轮上的轮机长、二管轮的耐心