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1、制冷系统冰塞分析分析了船舶冷库制冷系统常见故障之一———冰塞产生的机理及部位、冰塞的危害及诊断,对船舶冷库系统中冰塞常易发生的部位提出了自己的处理方法,并从管理上提出了一旦出现冰塞故障后的应急处理措施。0 引 言冰塞是船舶冷库制冷系统常见故障之一。在实际工作中,当冷库出现制冷效果下降,冷库温度降不下来,压缩机频繁停车等现象时,都会考虑系统冰塞的可能性。对于单纯的冰塞,比较容易分析升高处理;对于多种故障造成的冰塞,往往会被现象所迷惑,如冷库内膨胀阀后有结霜现象但蒸发器上却没有,这样很难找出问题的症结。如果
2、判断错误,将浪费大量时间和精力,也影响到冷藏食品的质量,甚至于影响船员正常生活及船舶的持续安全航行。因此必须搞清楚冰塞产生的机理、产生的部位、处理方法及预防措施,使轮机管理人员能快速正确地处理冰塞故障。1 冰塞产生的机理及产生的部位现有船舶冷库大都采用氟里昂为制冷剂,其中以R22为多见,而制冷剂中又不可避免地含有水分。冷剂所带的水分呈两种状态:一种是游离态水,一种是溶于冷剂中的水。后者一般不会结冰,而游离态水会在温度低于冰点的部位结冰。若结冰固着并积聚于系统中某处,便会阻碍冷剂流过,使系统不能正常制冷。
3、氟里昂制冷剂的特点是都具有一定的溶水能力,而且其溶水能力与温度和相态有关。水在氟里昂制冷剂中的溶解度随着温度降低而大大减少。例如,R22在30℃时的溶解度为1400mg/kg;-30℃时,液态R22溶解度为180mg/kg;而R22气态溶解度仅为60mg/kg。-10℃时,液态R22溶水量约450mg/kg;气态R22溶水量约170mg/kg。因此,即使在常温下不含游离水的冷剂,当其运行到低温管系时,其含水量仍可能超过该温度下的饱和值而析出游离水,从而导致冰塞。制冷系统含有少量水分,会溶解在冷剂中循环,
4、不会产生冰塞现象。只有当系统不正常地进入较多水分,且这些水分超过了制冷系统低温部分冷剂的溶解能力而析出成为游离态的水,这些游离态的水因温度低于0℃而形成细小冰晶。在适当的位置,这些细小的冰晶会逐渐长大而形成冰核,最终形成冰塞。一般要求R22的含水量小于60mg/kg~80mg/kg,也就是说,在制冷要求范围内,不会有结冰现象发生。以R22为例,在标准工况下,R22在30℃时的溶解度为1400mg/kg,在-15℃时为300mg/kg。因此在冷凝温度下溶解度处于饱和状态,经节流降压后将有1100mg/kg
5、的水分析出,成为游离态的水。正常工作状态系统高压部分一般很难使水的溶解度达到饱和状态,也就是高压部分很难出现游离态的水。即使有水分超过冷凝温度对应下的溶水能力,由于氟里昂的密度是水的1.2~1.3倍,游离态的水会浮在冷凝器上部,不会随制冷剂重返低温部分。而溶有水分的高压液态冷剂经膨胀阀节流降压,在短时间内温度迅速下降,同时冷剂状态由液态变成湿蒸汽。一方面水在液态冷剂中的溶解度随温度降低而大大减少;另一方面气态R22的饱和含水量比液态低,此时在低压部分就有可能有游离态的水析出,从而迅速冻结成细小冰晶,使冰
6、塞故障的产生具备了可能。另外由于系统长期运转及震动等,从而造成一些部件的磨损和泄露,若系统一旦泄露,则会直接引起两种后果。第一,气态冷剂漏出系统,因气态R22的饱和含水量比液体小得多,随着气态冷剂的泄漏,系统中的含水浓度将越来越高;第二,低压管路上的泄露可能导致空气或水分直接进入系统,以致造成冰塞、滑油氧化、乳化,对机件的磨损加剧,系统脏污,导致了冷剂中水分含量大大增加。不论气态冷剂的漏出,还是空气水分的漏入都将导致冰塞的发生。冰塞的形成除具备游离态的水温度低于冰点0℃这一条件外,还应具备以下条件方能形
7、成冰塞:①结成的细小冰晶能牢固地附在某处,并逐渐长大;②形成节流后的冰核不易被冷剂冲散。分析整个系统并结合实践,会发现冰塞往往在库温较低、膨胀阀开度较小时开始形成,此时进入蒸发器的冷剂流量小,管内流速也相对低,在这种情况下,若冷剂中有水分在低温管路内析出成细小冰晶,这些冰晶就容易附着在某一处,后续流过冷剂中析出的水分便会以这种已固着的小冰晶为晶核,不断积累。于是,冰晶逐渐长大和蔓延,直至冰塞整个流道。由于冰晶最易附着于流道形状复杂、表面粗糙、冷剂流速慢的部位,故冰塞常见于膨胀阀内滤网及膨胀阀到蒸发器前的
8、管路中,偶而也出现于背压阀前滤网及截止阀上。冰塞症状首先从肉库中表现出来,随着故障加重,菜库也开始冰塞,而且冰塞并不是发生在膨胀阀处,而是发生在膨胀阀后到蒸发器前这段管路内。此外,盘管式蒸发器盘管弯头及变径处也是冰塞的高发位置。原因在于盘管式蒸发器为增大蒸发面积,管径较粗,往往是膨胀阀到蒸发器管路间管路直径的几倍。冷剂流经蒸发器后,流速明显变慢,析出的冰晶易在弯头及变径处被截留,不会被冷剂轻易冲掉,从而逐渐长大形成冰塞。2 冰塞的危害及诊断
