“金顺海轮”伙食冷库制冷系统故障分析.doc
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1、大连海事大学毕 业 论 文二OO七年五月11“金顺海轮”伙食冷库制冷系统故障分析专业班级: 轮机工程2002-12 姓 名: 王 鹏 指导教师: 轮机工程学院内容摘要摘要:制冷压缩机起停频繁是制冷系统常见故障之一,其原因涉及系统的设计及日常的运行管理等多方面。本文对我轮伙食冷库制冷系统故障实例分析,由外平衡热力膨胀阀顶杆填料密封不良引发的故障谈起,介绍该种膨胀阀的结构和工作原理,并考虑日常管理相关的其它故障,根据不同的故障现象,分析可能的原因,找出解决的办法。最后根据这次故障做了个总结,提出了针对制冷系统日常管理的个人看法。关键词:制冷压缩机 起停频繁 热力膨胀阀 顶杆填料ABSTRACT:
2、The frequent action of start and stop of refrigerating compressor is one of the usual troubles of refrigerating plant. The causes have deal with the design of the system and daily maintenance .This paper analysis the real trouble of refrigerating plant occurring in my tanker. Talk beginning with the
3、 trouble cause by bad potting in bearing rod packing of thermostatic expansion valve .Introduce the structure and working principle of this expansion valve. Consider the other troubles deal with daily maintenance , according to the different phenomena, analysis the possible reason and find out the s
4、olve way. Finally summary this malfunction, I proposed my viewpoint on the ordinary management of refrigerating plant.Keywords : Refrigerating compressor Frequent start and stop Thermostatic expansion valve Bearing rod packing目 录前言:11、 制冷系统工作原理11.1 制冷系统简单流程11.2制冷过程各点对应状态22、“金顺海”轮制冷系统23、制冷系统故障现象44、压缩
5、机起停频繁的各种可能性因素44.1 低压继电器幅差值过小 44.2 温度继电器安装位置不当54.3 制冷压缩机与热力膨胀阀特性不匹配54.4 制冷系统中冷剂的循环量不足64.5 制冷系统内部泄露64.6 冷凝压力过低,热力膨胀阀前后压差太小64.7 系统中出现少量脏堵74.8 冰塞75、故障分析85.1 压缩机起停频繁原因分析85.2 热力膨胀阀提前关闭原因分析86、故障排除107、结论10参考文献11附图:1、 制冷系统流程简图(图1)2、 制冷剂理论循环图(图2)3、 “金顺海”轮伙食冷库制冷装置系统图(图3)4、 YK306型高、低压继电器工作原理图(图4)5、 Danfoss RT34
6、 型温度继电器(图5)6、 WVS型间接作用式冷却水量调节阀(图6)7、 TEX型外平衡热力膨胀阀结构图(图7)8、 外平衡热力膨胀阀工作原理图(图8)“金顺海”轮伙食冷库制冷系统故障分析前言:远洋船舶航程远,所需食品多,储藏时间长,几乎都设有伙食冷库和相应的制冷装置,现代船舶一般采用蒸发压缩式机械制冷装置。船舶制冷系统由于多采用一机多库运行模式,制冷压缩机起停频繁是制冷系统的常见故障之一。所谓起停频繁是指在短时间内压缩机出现多次起停现象,一般制冷压缩机在一个小时内起停四次以上称为起停频繁,这对于压缩机的运行极为不利,在频繁起、停过程中,电机反复出现电流冲击,压缩机在反复起停过程中将产生严重的
7、磨损,起停频繁也会影响电路的可靠性,使油压差继电器的加热元件或电路过载热保护元件动作,导致压缩机不能再自行起动,如果库温未达要求而频繁起,势必影响制冷工作,为此应尽量避免制冷压缩机起停频繁。 1、 制冷系统工作原理所谓制冷,就是用人工的方法从被冷对象中移出热量,以使其温度降低到环境温度以下.由热力学第二定理可知,为了实现热量从低温热源向高温热源转移,需要制冷压缩机不断地输送和压缩制冷剂蒸汽作为补偿条件,如图1为制冷系统的流程简图:图1 制冷系统流程简图1.1 制冷系统简单流程如图1,液体制冷剂经热力膨胀阀节流进入冷库的蒸发盘管中,制冷剂就会在较低的压力下吸热汽化,从冷库中吸取热量,使库温降低,
8、从而实现制冷.为了使蒸发器中的压力不致因制冷剂的不断流入,汽化而升高,就需要用压缩机将制冷剂抽出,以维持蒸发器中稳定的低压,同时将气态制冷剂压缩到高温高压,送到冷凝器,使气态制冷剂造成对外放热的条件,这样就可以在冷凝器中利用船舷外海水对制冷剂气体进行冷凝以使其从新液化,然后再经膨胀阀节流送入蒸发盘管中再次汽化吸热,以实现连续不断的制冷.蒸汽压缩式制冷是现今应用最广泛的一种机械制冷,也是船舶所采用的主要制冷方式.1-2 制冷剂在压缩机中被压缩过程 2-3 制冷剂在冷凝器中冷凝过程 3-4 制冷剂在膨胀阀中节流过程 4-1 制冷剂在蒸发器中吸热过程图 2 制冷剂理论循环图1.2 制冷过程各点对应状
9、态如图2,点1表示制冷剂离开蒸发器及进入压缩机时的状态,它在蒸发压力P0(蒸发温度t0)的等压线与吸气温度t1等温线的交点.点2表示制冷剂出压缩机和进冷凝器时的状态,过程线1-2表示制冷剂蒸汽在压缩机的等熵压缩过程,压力由蒸发压力P0提高到冷凝压力PK.因此,点2可由通过点1的等熵线和压力为PK的等压线交点来确定,压缩过程中外界对制冷剂做功,制冷剂温度提高,点2处于过热蒸汽状态.点3表示冷剂离开冷凝器时的状态,他的压力为PK的等压线和制冷机在冷凝器出口温度t3 的等温线的交点,过程线2-3表示制冷机在冷凝器内的冷却,冷凝和过冷过程.进入冷凝器的过热蒸汽在等压下首先放热冷却成饱和蒸汽,然后再在等
10、压,等温(冷凝温度tk是相应于PK的饱和温度)下继续放热而冷凝,然后温度进一步降低而过冷.点4表示制冷剂出膨胀阀时的状态,亦即进入蒸发器的状态.过程线3-4表示冷剂通过膨胀阀时的节流过程.在此过程中,制冷剂的压力由PK降到P0,温度由tk降到t0,并进入两相区.由于节流前后制冷剂的焓值不变,因此,由点3做等焓线与等压线P0的交点即为状态点4.过程线4-1表示制冷剂在蒸发器中汽化过程.这一过程是在等压下进行的,在这一过程中,制冷剂湿蒸汽吸取被冷却物体的热量而不断汽化,是制冷剂的状态沿等压线P0不断向干度增大的方向变化(在湿蒸汽区内相应于P0的蒸发温度t0不变),直到变为带有一定过热度的过热蒸汽为
11、止.这样,制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点1,从而也就完成了一个理论制冷循环. 查制冷剂的热力状态图和表,可以确定循环中的各点参数,例如:压缩机吸入蒸汽的比焓h1和比容v1;等熵压缩点的比焓h2;膨胀阀前后的比焓h3、h4.2、“金顺海”轮制冷系统如图3所示为“金顺海”轮伙食冷库制冷装置系统图。图3 “金顺海”轮伙食冷库制冷装置系统图“金顺海”轮伙食制冷装置采用蒸发压缩制冷。制冷压缩机1采用RKS10F型,使用R22(CHCLF2)制冷剂;采用YK 306 型高低压继电器9 控制压缩机的起停,高压继电器在压缩机排压过高时,自动断开,停止压缩机工作,仅起高压保护作用,低压继电器以吸气压
12、力为信号,达到下限时,断电停机,达到上限时,通电启动,既起低压保护,又起能量调节作用;我轮采用卧式壳管冷凝器2,用海水冷却,冷凝器上设有WVS型间接作用水量调节器14,根据制冷量需要改变进入冷凝器冷却水量,以使冷凝压力保持在调定范围内;热力膨胀阀4采用Danfoss TEX 12 -4 . 5 型,使制冷剂节流降压后送入蒸发器同时,还能根据蒸发器出口制冷剂过热度大小,自动调节开度,控制进入蒸发室制冷剂量,是制冷剂全不气化并有一定过热度;蒸发器采用肋片蒸发盘管5,以制冷剂在管内蒸发,利用空气自然对流,达到冷却目的;温度继电器11采用Danfoss RT34 型,利用温度为控制信号,由其控制供液电
13、磁阀10的电路通断,以使冷库温度维持在给定的范围内;配有两个低温库,鱼库和肉库(库温零下16-零下18 )和一个高温库,果蔬库(库温35 );高温库回气管上装有KVP12 型蒸汽压力调节阀15,以阀前的蒸发压力为信号,自动调节开度,将蒸发压力保持在所要求的值上;低温库回气管上装有止回阀24,防止高温库所产生的制冷蒸气进入低温库二冷凝放热;并配有滑油分离器16,将制冷蒸气中混入的滑油分离出来;贮液器3装在冷凝器后的液体管路上,可以贮存一定量的液态制冷剂;干燥器6装贮液器后的液管上,吸收制冷剂中混入的水分;采用壳管式回热器7,使冷凝器来的高温液态制冷剂与蒸发器来的气态制冷剂换热,使液态制冷剂过冷,
14、防止闪气,同时使气态制冷剂过热,防止液击。3、制冷系统故障现象在一次航行过程中,陪同轮机员值班时发现,集控室内显示屏上正在使用的2 号制冷压缩机指示灯指示制冷冰机起停频繁。现场观察后发现压缩机确实起停频繁,大约五分钟起停一次,压缩机产生起停的原因有许多种,偶尔有1 、2 次短时间的起停不能算起停频繁,主要是由于个别库在其它各库温度刚达到设定值时,恰巧其库温达到了上限值于是就出现了短时间内的起停现象,当然如果有几个库的库温设定值都很接近,也会出现起停频繁现象,仔细检查发现本故障并非以上原因,立即电告冰机主管-大管轮。4、压缩机起停频繁的各种可能性因素4.1 低压继电器幅差值过小 船舶制冷系统采用
15、吸人侧的低压继电器控制压缩机的起停,如果低压继电器的幅差值调节过小,则造成上、下限值差值很小,引起频繁地起动与停车,特别是在上、下限调定值处于偏高的情况下,这一现象更为明显。“金顺海”轮采用YK 306 型高低压继电器(如图4) ,是用压力作为控制信号的电开关,高低压继电器组装在一起,组成串联电路,共用一对触点,构成组合式高低压继电器。高压继电器在压缩机排压过高时,自动断开,停止压缩机工作,仅起高压保护作用,低压继电器以吸气压力为信号,达到下限时,断电停机,达到上限时,通电启动,既起低压保护,又起能量调节作用。图 4 YK306型高、低压继电器工作原理图其工作原理为:制冷压缩机吸,排压力分别通
16、过传压毛细管作用于波纹管15,16上,高低压均正常时,a-b, d-e接通,线圈12通电,压缩机正常工作;压高时,角杠杆10绕A逆时针转动,a-c接通并自锁,线圈12断电,压缩机停机,其动作后需按扭8手动复位;当吸入压力升高时,角杠杆17绕B逆时针转动回转,d-e接通,压缩机通电工作;当吸入压力降低时角杠杆17绕B顺针转动回转,d-f接通,压缩机断电停机。在实际管理过程中,由于压力继电器频繁地工作,致使主调弹簧与幅差弹簧长期工作后有一定的变形,或者刚性系数有所变化,因而调节过程中不能仅以弹簧指针在刻度牌上的位置来确定,而只能作为一中参考,要做到正确的调定还必须参照吸气压力表。具体做法是:在制冷
17、系统正在运行过程中,首先参照继电器的刻度牌,初步调定主弹簧使指针停在预想的压力上限值,并根据事先确定的下限值,调节幅差弹簧,使上限值与幅差值两者读数的差值达到预想的压力下限值;然后关闭各个供液电磁阀,使压缩机在低压状态下自动停车,再逐一打开电磁阀,此时的吸气压力逐渐上升,观察压缩机启动瞬间吸气压力表读数,该读数就是此时的上限值,如不合适相应的调节主弹簧,重复以上的步骤,直到上限值达到所预定的值,将主调弹簧的调节螺钉固定;再次关闭所有的供液电磁阀,观察停机时压力继电器的下限值,如不恰当在调整幅差弹簧,重复以上步骤,直至低限值达到理想值。4.2 温度继电器安装位置不当温度继电器应该安装在比控制温度
18、高的地方,以免感温包内液面向波纹管迁移,感温包应置于能正确反映库温的地方,不能放在空气冷却器出风口,否则温度继电器使电磁阀动作频繁,导致低压继电器使压缩机启停频繁。“金顺海”轮采用Danfoss RT34 型温度继电器,如图5所示。图 5 Danfoss RT34 型温度继电器其工作原理为:Danfoss公司生产的RT型温度继电器的结构如图5所示。RT型温度继电器有三个电触点,安装时必须正确选择接线方式。用于制冷时图中的触点b, c接控制回路。感温包7把感受的温度信号转变成压力信号作用于波纹管5上,温度上升之后,感温包内压力增加,波纹管被压缩,并通过顶杆2压缩调节弹簧1,使固定圆盘14和幅差调
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