船用制冷压缩机典型故障诊断与对策

方小明

(福建交通职业技术学院船政学院，福建 福州 350007)

制冷压缩机一旦出了故障，影响冷库中的各种食物。工作中压缩机应间歇运转，但若轮机员管理不善等原因也会导致压缩机长时间运转不停。某轮的制冷压缩机一段时间内此类故障就频繁发生。

一、故障描述

正常情况下该船的低温冷库（鱼库和肉库）当库温降至设定值-20℃时，温度开关动作，供液电磁阀关闭，停止供液，当压缩机吸口压力P吸为0.05MPa时压力开关动作，使其停车。当库温升至-15℃时，温度开关动作，供液电磁阀开启，开始供液，此时冷剂的蒸发温度为-20℃，对应的蒸发压力为0.25MPa，低压控制器动作，压缩机切入运行。

2008年6月间低温库库温监测系统高温报警，检查后发现两低温库内蒸发器严重结霜，且制冷压缩机长时间运行而不停止，初步确诊为低温库的融霜装置出现故障。检查冷库的融霜装置，发现融霜用的电加热器的保险丝熔断。更换保险丝，运行一段时间后，结霜现象得以缓和，但压缩机运行时间还是过长。彻底检查系统中其他部件，最后确认NO.1压缩机本身也存在故障。于是随即将备用的NO.2压缩机及冷凝器切入系统中，使各库恢复正常，同时准备对NO.1压缩机进行解体检查。压缩机结构简图如图1所示。

1.压缩机机体冷却后，解体发现1、2号缸阀片磨损严重，密封面闭合不严；1号缸缸套存在异常磨损且缸套内壁有严重划痕；2号缸活塞表面有划痕，刮油环断裂，压缩环粘着于环槽中；1号缸、3号缸刮油环粘着于环槽中。将所有4个缸的活塞环取下，测量搭口间隙，发现4号缸活塞环槽磨损严重。检查该压缩机的卸载机构，发现压力开关触头松动。

2.更换4号缸活塞、活塞环以及缸套，更换1、3号缸活塞环，将活塞环放在缸套内 (距缸头10mm处)测其搭口间隙α(0.2mm<α<0.35mm），用工业酒精清除环槽积碳，将活塞环放在环槽内量取天地间隙β(0.01mm<β<0.03mm)。测量结束后，将活塞环装在活塞上面，然后在活塞、活塞环表面均匀涂上一层压缩机油，将活塞小心装入缸套中。

3.更换1、2号缸阀芯，装阀芯之前，清洁其密封面，在垫片上涂压缩机油，注意使垫片上的孔与夹紧螺栓孔相对应，同时使阀片上的凸头方向与压缩机轴封端方向一致，交叉上紧缸头螺栓。将卸载机构中的压力开关触头换新。

4.开启吸、排气阀，启动压缩机，低负荷运转24h后，停车再次上紧缸头夹紧螺栓。至此制冷装置又恢复正常。

二、故障诊断分析

压缩机不停机的根本原因在于装置的制冷量不足或冷库热负荷过大。

1.吸、排气阀片，活塞环严重泄漏，使压缩机的排气量减少，导致装置制冷量不足。阀片在长时间工作之后，由于磨损和密封阀面闭合不严，导致部分高压气体泄漏。R22制冷剂中的少许杂质，也会加剧阀片的磨损。活塞在汽缸内做往复运动，此时，冷剂气体含有的金属杂质会使缸套及活塞表面产生划痕。活塞环在环槽内不断做往复运动(即环上下运动)、径向运动 (环涨缩运动)、回转和扭曲(环的搭口部分)运动，使环槽受到严重磨损产生大量的金属杂质，这些杂质反过来又加剧了活塞环及环槽的磨损，同时杂质与滑油相混合，在高温冷剂气体的作用下，在环槽下端面沉积。当沉积物较软时，活塞环还可以保持有效的密封，当沉积物变硬时，活塞环就会粘着于环槽中，严重的还可能使活塞在汽缸中做往复运动时，使环受到其交变的弯曲作用力而断裂，这样使得大量高压冷剂气体泄漏至曲柄箱中并污染滑油。压缩机的排气量也因此而显著减少，导致制冷量的不足，如2号缸情况。

2.卸载机构。BFO-4型压缩机采用单电磁阀控制的油压启阀式卸载机构，紧靠相邻的两缸 (1、2号缸和3、4号缸)作为一个组合单位，其中1、2号缸作为基本工作缸，3、4号缸由一套卸载机构控制，工作负荷分为50%和100%两种，基本工作缸的卸载机构虽不能调节，但直接与压缩机滑油泵的出口相连通，故控制油路启动时，由于油压一时尚未建立 (小于0.04MPa)，油压活塞就被弹簧压至尽头，工作缸 (1、2号缸)与调节缸 (3、4号缸)一样处于卸载状态，数10秒之后，滑油油压建立，升高至0.35MPa，压力油缸中活塞被压力油推至缸底，实现空载启动后，基本工作缸 (1、2号缸)又自动投入工作。当油泵的油管破裂或其他原因使油压难以建立 (一直小于0.35MPa)，压缩机始终处于卸载启动状态，压力开关失灵，以至于当吸入压力大于0.25MPa时，开关不动作，压缩机无法实现增载，只能以50%负荷运行，必然导致压缩机运行时间过长。

3.液体制冷剂管路不畅通导致装置制冷量不足。液体制冷剂从贮液器出来，须经截止阀、供液电磁阀、热力膨张阀，有时还得经过干燥器，最后至蒸发器。在这段管路上，供液电磁阀、热力膨张阀前均设有阀前滤器。可能引起液体冷剂管路不畅通的因素有以下三种。

（1）水分。水分随新冷剂或随滑油进入制冷系统。要么处于游离状态 (含水量过高的情况)，要么溶于制冷剂R22中的。大部分游离水可在冷剂经干燥器循环时除去，而溶于R22中的水分随着制冷剂液体流至膨胀阀等低温处所，溶有的水分因温度降低而析出并形成冰晶。阀孔前后的流道极不规则，阀前滤网又很密，冰晶就会粘附于滤网或阀孔周围并逐渐长大，结果就会阻塞管路或堵住阀孔，使供给蒸发器的冷剂量减少，蒸发器热负荷变大。

（2） 杂质。制冷剂R22化学性能较稳定，但经长时间工作后，与水分长期接触，在金属氧化物的催化作用下，会慢慢分解，生成酸性物质，腐蚀金属，使阀、轴封、轴颈和缸壁等金属表面产生蚀痕，同时还产生杂质。压缩机运动部件如活塞与汽缸、轴与轴承等也会因摩擦而产生一些杂质，这些杂质会粘附在阀前滤网上，形成“脏堵”，使管路变窄，冷剂难以通过，同时还会污染滑油。

（3） 滑油。R22属条件性溶油冷剂，即高温时，溶油能力强，可以完全溶解，而在低温时则很小。压缩机的排气高温高压，溶有的滑油量会很大，经出口处的滑油分离器，大部分滑油经它又回到曲柄箱，冷剂中的滑油会有所减少。然而，当它们到液体管路时，如同水分一样，会因为温度降低而析出，且黏度变大，更易被阀前的滤网吸附，结果就会堵塞管路，形成“油堵”。滑油不仅在液体管路中形成“油堵”，使其不畅通外，还会在随制冷剂R22进入蒸发器之后，而大量析出并沉积在蒸发器底部，使回油变得更加困难，同时使蒸发器有效的吸热面积减小，间接地增大了冷库的热负荷。

4.船舶制冷设备长期处于振动环境中，系统中有些管接头或法兰连接处难免会出现松动，或因R22冷剂的腐蚀作用而出现裂纹。制冷剂就会从这些地方泄漏，使系统中的冷剂量减少，导致装置的制冷量不足。

5.热力膨胀阀的过热度调整要合适，温包处接触要良好，不应出现松动，否则会引起温度继电器、压力继电器或供液电磁阀等控制元件失灵，以致库温随降至极限(-20℃)，压缩机却不能及时停车。

三、故障对策

1.充剂、换油等操作应符合规范，防止因为操作不规范而使水分、空气或其他杂质进入系统中。采用国产冷剂R22时，因含水量较大，充剂时要使其通过干燥器循环。

2.定期检查系统冷剂量 (从贮液器的观察镜)、滑油量(从曲柄箱滑油观察镜)，若发现缺少，要及时补充。同时定期检查滑油质量，必要时及时更换滑油。

3.定期检查温度继电器、压力继电器、热力膨胀阀、融霜定时器等控制元件，使其处于良好的工作状态。

4.根据产品说明书和本船实际情况制定合理检修计划，定期检查压缩机的阀芯、活塞组件、卸载机构、油泵。

5.保证系统中液体管路畅通，冷剂中的水分、杂质、滑油要及时清除。