應(yīng)用案例:船用制冷壓縮機的故障檢修
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(shè)定值-2O℃時,溫度開關(guān)動作,供液電磁閥關(guān)閉,停止供液,當制冷壓縮機吸口壓力P(吸)為0.05MPa時壓力開關(guān)動作,使其停車。 當庫溫升至-15℃時,溫度開關(guān)動作,供液電磁閥開啟,開始供液,此時冷劑的蒸發(fā)溫度為-20℃,對應(yīng)的蒸發(fā)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(jiān)測系統(tǒng)高溫報警,檢查后發(fā)現(xiàn)兩低溫庫內(nèi)蒸發(fā)器嚴重結(jié)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(xiàn)故障。 檢查冷庫的融霜裝置,發(fā)現(xiàn)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(jié)霜現(xiàn)象得以緩和,但壓縮機運行時間還是過長。 徹底檢查系統(tǒng)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(tǒng)中,使各庫恢復(fù)正常,同時準備對NO.1壓縮機進行解體檢查。 壓縮機結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。 (1)壓縮機機體冷卻后,解體發(fā)現(xiàn)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(nèi)壁有嚴重劃痕; 2號缸活塞表面有劃痕,刮油環(huán)斷裂,壓縮環(huán)粘著于環(huán)槽中; 1號缸、3號缸刮油環(huán)粘著于環(huán)槽中。 將所有4個缸的活塞環(huán)取下,測量搭口間隙,發(fā)現(xiàn)4號缸活塞環(huán)槽磨損嚴重。 檢查該壓縮機的卸載機構(gòu),發(fā)現(xiàn)壓力開關(guān)觸頭松動。 (2)更換4號缸活塞、活塞環(huán)以及缸套,更換 1、3號缸活塞環(huán),將活塞環(huán)放在缸套內(nèi) (距缸頭10mm處)測其搭口間隙α/(0.2mm<α<0.35mm),用工業(yè)酒精清除環(huán)槽積碳,將活塞環(huán)放在環(huán)槽內(nèi)量取天地間隙 (0.01mm<β<0.03mm)。 測量結(jié)束后,將活塞環(huán)裝在活塞上面,然后在活塞、活塞環(huán)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(yīng),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(gòu)中的壓力開關(guān)觸頭換新。 (4)開啟吸、排氣閥,啟動壓縮機,低負荷運轉(zhuǎn)24h后,停車再次上緊缸頭夾緊螺栓。 至此制冷裝置又恢復(fù)正常。 02 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(huán)嚴重泄漏,使壓縮 機的排氣量減少,導(dǎo)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(dǎo)致部分高壓氣體泄漏。 R22制冷劑中的少許雜質(zhì),也會加劇閥片的磨損。 活塞在汽缸內(nèi)做往復(fù)運動,此時,冷劑氣體含有的金屬雜質(zhì)會使缸套及活塞表面產(chǎn)生劃痕。 活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不斷做往復(fù)運動(即環(huán)上下運動)、徑向運動 (環(huán)漲縮運動)、回轉(zhuǎn)和扭曲 (環(huán)的搭口部分)運動,使環(huán)槽受到嚴重磨損產(chǎn)生大量的金屬雜質(zhì),這些雜質(zhì)反過來又加 劇了活塞環(huán)及環(huán)槽的磨損,同時雜質(zhì)與滑油相混合,在高溫冷劑氣體的作用下,在環(huán)槽下端面沉積。 當沉積物較軟時,活塞環(huán)還可以保持有效的密封,當沉積物變硬時,活塞環(huán)就會粘著于環(huán)槽中,嚴重的還可能使活塞在汽缸中做往復(fù)運動時,使環(huán)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。 制冷壓縮機的排氣量也因此而顯著減少,導(dǎo)致制冷量的不足,如2號缸情況。 (2)卸載機構(gòu)。 BFO一4型壓縮機采用單電磁閥控制的油壓啟閥式卸載機構(gòu),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(gòu)控制,工作負荷分為50%和100%兩種,基本工作缸的卸載機構(gòu)雖不能調(diào)節(jié),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(diào)節(jié)缸(3、4號缸)一樣處于卸載狀態(tài),數(shù)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(xiàn)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(tài),壓力開關(guān)失靈,以至于當吸入壓力大于0.25MPa時,開關(guān)不動作,壓縮 機無法實現(xiàn)增載,只能以50%負荷運行,必然導(dǎo)致壓縮機運行時間過長。 (3)液體制冷劑管路不暢通導(dǎo)致裝置制冷量不足。 液體制冷劑從貯液器出來,須經(jīng)截止閥、供液電磁閥、熱力膨張閥,有時還得經(jīng)過干燥器,最后至蒸發(fā)器。 在這段管路上,供液電磁閥、熱力膨張閥前均設(shè)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(tǒng)。 要么處于游離狀態(tài)(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(jīng)干燥器循環(huán)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(guī)則,閥前濾網(wǎng)又很密,冰晶就會粘附于濾網(wǎng)或閥孔周圍并逐漸長大,結(jié)果就會阻塞管路或堵住閥孔,使供給蒸發(fā)器的冷劑量減少,蒸發(fā)器熱負荷變大。 ②雜質(zhì)。 制冷劑R22化學(xué)性能較穩(wěn)定,但經(jīng)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(zhì),腐蝕金屬,使閥、軸封、軸頸和缸壁等金屬表面產(chǎn)生蝕痕,同時還產(chǎn)生雜質(zhì)。 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(chǎn)生一些雜質(zhì),這些雜質(zhì)會粘附在閥前濾網(wǎng)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(jīng)出口處的滑油分離器,大部分滑油經(jīng)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,會為溫度降低而析出,且黏度變大,更易被閥前的濾網(wǎng)吸附,結(jié)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(fā)器之后,而大量析出并沉積在蒸發(fā)器底部,使回油變得更加困難,同時使蒸發(fā)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(shè)備長期處于振動環(huán)境中,系統(tǒng)中有些管接頭或法蘭連接處難免會出現(xiàn)松動,或因R22冷劑的腐蝕作用而出現(xiàn)裂紋。 制冷劑就會從這些地方泄漏,使系統(tǒng)中的冷劑量減少,導(dǎo)致裝置的制冷量不足。 ⑤熱力膨脹閥的過熱度調(diào)整要合適,溫包處接觸要良好,不應(yīng)出現(xiàn)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。 03 故障對策 (1)充劑、換油等操作應(yīng)符合規(guī)范,防止因為操作不規(guī)范而使水分、空氣或其他雜質(zhì)進入系統(tǒng)中。 采用國產(chǎn)冷劑R22時,因含水量較大,充劑時要使其通過干燥器循環(huán)。 (2)定期檢查系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)缺少,要及時補充。 同時定期檢查滑油質(zhì)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(tài)。 (4)根據(jù)產(chǎn)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(gòu)、油泵。 (5)保證系統(tǒng)中液體管路暢通,冷劑中的水分、雜質(zhì) 、滑油要及時清除。
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