Q₀=λV_tq₀ / v₁    (1)

其中：λ為壓縮機的輸氣系數；V_t為壓縮機的理論排氣量；q₀為制冷劑的單位制冷量；v₁ 為制冷劑在壓縮機吸入口的比容。

制冷壓縮機的軸功率可由式(2)來(lái)表示：

P_e=λV_t w₀ / v₁η_e( 2 )

其中： w₀ 為壓縮機的單位理論功；η_e為壓縮機的軸效率。

當冷卻水溫度過(guò)高或流量不足、冷凝器換熱面臟污或制冷劑混入空氣時(shí)，冷凝器的冷卻能力會(huì )下降，冷凝壓力升高為p_k'，冷凝溫度隨之升高為t_k'，系統的循環(huán)改變?yōu)?-2'-3'-4'-1，相應地，單位制冷量由q₀ 下降為q₀ ' ，單位理論功由w₀增加為w₀'，壓縮機的輸氣系數λ降低，而比容v₁   和軸效率η_e不變?；谝陨戏治?，根據式(1)和式(2)可得，當冷凝溫度升高時(shí)，壓縮機的軸功率P_e增加，制冷量Q₀下降。

隨著(zhù)冷凝壓力的下降，冷凝溫度也會(huì )隨之降低，并在一定程度上降低壓縮機的軸功率和提高系統的制冷量；但冷凝壓力過(guò)低反而導致通過(guò)膨脹閥的制冷劑減少，進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量不足。冷凝壓力不足的產(chǎn)生原因主要是壓縮機故障或冷凝器冷凝能力過(guò)強。吸排氣閥片漏泄、活塞環(huán)密封不嚴或壓縮機無(wú)法增載，均導致壓縮機排壓不足，而冷卻水溫度過(guò)低或 流量過(guò)大也將導致冷凝壓力下降。

經(jīng)檢查系統中表值，壓縮機的排氣壓力為1.61MPa，冷凝器中制冷劑的溫度為40.5 °C，符合系統運行參數要求從而排除壓縮機和冷凝器出現故障的可能。

4．蒸發(fā)溫度過(guò)低

蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力過(guò)低，決定了蒸發(fā)溫度偏低將使系統的制冷量降低。如圖2所示，在壓焓圖上標示制冷循環(huán)為1-2-3-4-1，蒸發(fā)壓力為p₀，蒸發(fā)溫度為t₀。蒸發(fā)器換熱能力下降或制冷劑不足將使蒸發(fā)器的制冷能力下降，蒸發(fā)壓力下降為p₀'，蒸發(fā)溫度隨之降低為t₀' ，系統的循環(huán)改變?yōu)閘' -2' -3 -4' -1'，相應地單位制冷量由q₀下降為q₀' ，單位理論功由w₀增加為w₀'，壓縮機的輸氣系數λ降低，比容v₁增大，軸效率η_e基本不變?；谝陨戏治?，根據式(1)和式(2)可得，當蒸發(fā)溫度降低時(shí)，壓縮機的軸功率P_e和制冷量Q₀都下降。

（1)蒸發(fā)器換熱能力下降。

檢查蒸發(fā)器時(shí)，發(fā)現蒸發(fā)器外表面并沒(méi)有臟污情況，內表面油污也不明顯，經(jīng)過(guò)熱氣除霜后效果也沒(méi)有大的變化，所以排除蒸發(fā)器換熱能力差的可能性。

（2)制冷劑流量不足。

蒸發(fā)器內制冷劑蒸發(fā)溫度偏低的另一個(gè)原因是制冷劑流量不足，這種現象可能是由于系統出現冰塞、臟堵或熱力膨脹閥故障造成的。

①冰塞。系統內含水量超過(guò)制冷劑的溶解能力，一旦溫度低于0°C，水會(huì )迅速凝結形成冰塞。冰塞一般發(fā)生在流道狹窄處。膨脹閥閥孔通道狹窄、膨脹閥前后的閥件開(kāi)度不足或濾器臟堵等原因都會(huì )導致冰塞。冰塞程度較輕會(huì )造成進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑不足，冷庫溫度不符合要求。冰塞嚴重時(shí)會(huì )導致壓縮機停車(chē)時(shí)間加長(cháng)，運轉時(shí)間更短，以致不能正常工作，但本故障是壓縮機長(cháng)時(shí)間運轉仍元法使冷庫溫度符合設計要求，所以排除嚴重冰塞的可能。

為了證實(shí)是否存在冰塞可以停止壓縮機運轉一段時(shí)間，并用開(kāi)水澆燙膨脹閥，啟用干燥過(guò)濾器，然后啟動(dòng)壓縮機，運行1h后，重新將干燥過(guò)濾器旁通，再讓系統正常運行一段時(shí)間發(fā)現庫溫并沒(méi)有太大變化，徹底排除了冰塞的可能。

②油堵。若冷凍機油凝固點(diǎn)較高，在溫度低于冷凍機油凝固點(diǎn)的系統某處凝固，即為油堵。油堵時(shí)壓縮機表現類(lèi)似冰塞，不同點(diǎn)在于曲軸箱內滑油油位會(huì )明顯降低。消除油堵最根本的方法是更換全部冷凍機油，臨時(shí)措施是加熱油堵部位。檢查壓縮機曲軸箱內油位，確認其正常，排除油堵的可能。

③干燥過(guò)濾器臟堵。裝置正常運行時(shí)，干燥過(guò)濾器處于被旁通狀態(tài)以防制冷劑的流動(dòng)阻力增加和干燥劑進(jìn)入系統。只有系統出現“冰塞”、充注制冷劑、更換冷凍機油或進(jìn)行維修可能混入水分時(shí)，才將干燥過(guò)濾器接入系統吸收水分。干燥過(guò)濾器出現臟堵的后果與冰塞相似：輕則導致蒸發(fā)器制冷劑流量不足，制冷能力下降；重則引起流量不足、吸入壓力降低、吸氣過(guò)熱度增加和壓縮機起停頻繁等現象。但臟堵比較穩定，隨時(shí)間延長(cháng)而加重的情況不明顯。

判斷干燥過(guò)濾器是否臟堵，可以觀(guān)察它后面的管路是否結霜。若存在結霜現象，則說(shuō)明在干燥過(guò)濾器處出現堵塞，液態(tài)制冷劑在該處節流降壓，導致少量制冷劑提前“閃發(fā)”(汽化)吸熱使后面管路溫度降低而在表面結霜，消除的方法只能是拆下清洗濾器或更換干燥劑。本例中，發(fā)現干燥過(guò)濾器后的管路元結霜現象，故排除干燥過(guò)濾器堵塞的可能。

④熱力膨脹閥故障或調節不當。熱力膨脹閥通過(guò)感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過(guò)熱度，控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以調節制冷系統工況。這樣既避免壓縮機吸進(jìn)濕蒸氣發(fā)生液擊也防止供液過(guò)少蒸發(fā)器不能充分發(fā)揮作用。若膨脹閥感溫包內液體因使用時(shí)間長(cháng)而減少，或膨脹閥彈簧調節過(guò)緊，則膨脹閥開(kāi)度過(guò)小，制冷劑流量過(guò)小，蒸發(fā)器后段結霜融化，壓縮 機吸氣過(guò)熱度增加，制冷量減少，冷庫溫度偏高。

正常時(shí)候，熱力膨脹閥閥體靠出口一半(針閥后一半閥體)會(huì )結霜，原因是經(jīng)過(guò)針閥節流降壓后，少量液態(tài)制冷劑提前“閃發(fā)”吸熱導致后面閥體溫度降低并在其表面產(chǎn)生結霜現象。經(jīng)檢查發(fā)現整個(gè)熱力膨脹閥閥體嚴重結霜。根據以上對其他設備元件的工作分析并排除它們產(chǎn)生故障的可能，判斷本故障基本是膨脹閥異常造成的。

三、故障的排除

關(guān)閉低溫庫膨脹閥前的截止閥，抽空制冷劑，再關(guān)閉膨脹閥后的截止閥，拆下膨脹閥檢查，發(fā)現閥前濾器的濾網(wǎng)比較臟。正因為膨脹閥進(jìn)口濾器出現臟堵，造成液體制冷劑流經(jīng)該濾器時(shí)已經(jīng)被節流降壓，提前“閃發(fā)”使整個(gè)閥體結霜，更嚴重的是導致進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑不足，冷庫溫度一直無(wú)法降低。

找出本故障的原因后先對該熱力膨脹閥的濾器進(jìn)行清洗，并正確安裝在系統中，同時(shí)對膨脹閥重新調整。啟動(dòng)制冷裝置并使冷庫處于正常穩定運行狀態(tài)下，小幅度轉動(dòng)調節螺桿的圈數(每次調1/4圈) ，每次調節間隔的時(shí)間要求達到30 min，因為實(shí)際工作中的熱力膨脹閥感溫系統存在一定熱惰性，信號傳遞滯后，所以每次調節之后需待系統運行基本穩定后， 再根據冷庫的熱力參數值確定是否需要進(jìn)一步調整。 正確調整熱力膨脹閥后，蒸發(fā)器出口溫度為-25°C，回氣壓力為0.16MPa，對應飽和溫度為-30°C，相減后過(guò)熱度為5 °C，符合過(guò)熱度的要求，同時(shí)數小時(shí)之后該低溫庫的溫度達到-20°C(設定值)。

四、結束語(yǔ)

船用冷庫的特殊性以及制冷裝置自身的復雜性，給輪機員準確分析故障并采取相應排除措施帶來(lái)很大的壓力。當冷庫出現異常時(shí)，應迅速判斷故障的類(lèi)型，熟練運用有關(guān)理論知識，借助系統采集的數據參數值對照系統的設計值，初步確定產(chǎn)生故障的原因，并利用豐富的實(shí)踐經(jīng)驗最終找出故障產(chǎn)生的準確部位并采取正確的處理方法予以排除。

參考文獻：
[1]費千.船舶輔機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.
[2]李福海.船舶伙食制冷系統冷劑流量不足故障一例[J].航海技術(shù)，2009(2)：65-66.
[3]劉恩海，蔡友周.船舶伙食冷藏庫的設計[J].船舶工程，2009(5)：20-22.

作者：林文城  來(lái)源：世界海運