船舶冷库制冷系统冰塞故障分析及处理

摘要：文章结合实践,对船舶冷库制冷系统冰塞产生的机理、处理方法及预防措施等进行深入研究,对船舶冷库系统中冰塞常易发生的部位提出了自己的观点,并对某些传统提法提出了质疑,以期对轮机管理人员快速正确地判断和处理冰塞故障提供有价值的参考。

关键词：船舶;冰库;冰塞

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。如果判断错误,将浪费大量时间和精力,从而影响冷藏食品的质量,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

现有船舶冷库大都采用氟里昂为制冷剂,其中以R22为多见,同时仍有少数船龄20年以上的老龄船制冷剂采用R12。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(见图1),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。制冷系统含有少量水分,会溶解在冷剂中循环,不会产生冰塞现象。只有在系统不正常地进入较多水分,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形成冰核,最终形成冰塞。

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(见图1),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,使冰塞故障的产生具备了可能。

2冰塞的危害及诊断在船舶制冷装置的日常管理中,冰塞现象是轮机管理人员经常面对且令人头痛的故障。冰塞现象发生后,会使船舶制冷系统中进入蒸发器的冷剂流量减少,从而使蒸发器的过热度增加,制冷效果下降；冰塞现象严重时,会使压缩机吸入压力下降过大而停止工作,系统停止工作后,一部分冰将融化,冷剂沿余隙进入蒸发器,使吸入压力回升而启动,压缩机启动后随着冷剂的循环,系统中水分在节流降压处重新凝结成冰而形成冰塞,周而复始形成恶性循环,使压缩机启停频繁,系统无法正常工作,并严重影响压缩机的使用寿命,当冰塞现象发生时,必须尽快处理以免影响船员的正常生活。

必须指出,冰塞和膨胀阀脏堵及盘管式蒸发器油堵具有类似的故障现象,都会使附近管路不结霜,但是冰塞时用毛巾热敷后,冰塞点以后的管路会短时间结霜,而脏堵或油堵用毛巾热敷后,无明显变化。