船舶制冷壓縮機(jī)起?？刂品桨傅谋容^

1、船舶制冷壓縮機(jī)起停控制方案的比較第 3O 卷第 3 期 2007年 6 月 世界海運(yùn) WorldShippingJun.2007 【關(guān)鍵詞】制冷壓縮機(jī) ;起?？刂?;液體制冷劑 ;液擊 【摘要】船舶制冷壓縮機(jī)起?？刂瞥Ｓ玫姆绞接械蛪豪^電器直接控制,溫度繼電器直接控制 ,低壓繼電器和 溫度繼電器聯(lián)合控制 3種.著重對(duì)這 3 種控制方式的特點(diǎn)進(jìn)行詳盡介紹 ,分析比較 各自的利弊 ,提 出設(shè)計(jì)與管理過程中的注意事項(xiàng) ,為船舶制冷壓縮機(jī)起停控制方案的選定及維護(hù) 提供參考 .中圖分類號(hào)：U664.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào)：1006 7728(2007)03-0049 03 不少參考書和教材中只是簡(jiǎn)單介

2、紹典型制冷系統(tǒng) , 基本沒有系統(tǒng)控制電路的介紹 .這就使輪機(jī)管理人員對(duì) 制冷系統(tǒng)缺乏一個(gè)整體的認(rèn)識(shí) ,對(duì)制冷系統(tǒng)運(yùn)行中各個(gè) 元件的動(dòng)作受哪些因素的控制以及動(dòng)作的先后次序不是 很清楚 ,尤其在制冷壓縮機(jī)起?？刂品绞降睦斫馍洗嬖?較大偏差 .許多資料中介紹低壓繼電器時(shí) ,都會(huì)提到其 控制制冷壓縮機(jī)起停的功能 ,部分輪機(jī)管理人員可能會(huì) 認(rèn)為制冷壓縮機(jī)起停完全由低壓繼電器控制,而與其他因素?zé)o關(guān) .通常人們只注重冷庫的制冷效果 ,對(duì)制冷壓 縮機(jī)控制電路關(guān)注較少 .在制冷壓縮機(jī)損壞后 ,一般簡(jiǎn) 單更換備件了事 ,并不對(duì)故障原因進(jìn)行深入分析 .事實(shí) 上,制冷壓縮機(jī)的起停是制冷系統(tǒng)中關(guān)鍵的操作,一個(gè)好的控制方

3、式將會(huì)有效抑制系統(tǒng)中液態(tài)制冷劑遷移 ,潤(rùn)滑 不足 ,液擊等故障現(xiàn)象的發(fā)生 ,防止制冷壓縮機(jī)損壞 .制 冷壓縮機(jī)起停存在多種控制方式 ,針對(duì)每一種控制方式 應(yīng)該采取不同的管理措施 .如果搞不清制冷壓縮機(jī)的起 ?？刂品绞?,運(yùn)行管理中就無法采取針對(duì)性的措施 ,從而 容易引發(fā)故障 ,發(fā)生故障之后又難以確定原因 ,給管理者 帶來許多困難 .因此 ,詳細(xì)了解各種制冷壓縮機(jī)起?？?制方式 ,對(duì)于澄清輪機(jī)管理人員錯(cuò)誤認(rèn)識(shí) ,保護(hù)制冷系統(tǒng) 中最關(guān)鍵的設(shè)備制冷壓縮機(jī)是十分必要的 .1 制冷壓縮機(jī)起停控制方式 按照制冷系統(tǒng)中低壓繼電器和溫度繼電器之間的關(guān) 系,制冷壓縮機(jī)起?？刂品绞娇梢苑譃?3 種:低壓繼電器 控

4、制 ,低壓繼電器和溫度繼電器聯(lián)合控制 ,溫度繼電器控 制 .現(xiàn)對(duì)各種控制方式分別進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹 .低壓繼電器控制 低壓繼電器以壓縮機(jī)吸入壓力為信號(hào) ,控制壓縮機(jī) 起停 ,可使壓縮機(jī)根據(jù)制冷的需要自動(dòng)間斷地工作 ,防止 空氣漏入系統(tǒng) .多庫共用一臺(tái)壓縮機(jī)的冷庫制冷裝置 , 當(dāng)各庫溫度先后到達(dá)調(diào)定下限而溫度繼電器陸續(xù)斷電 后 ,供液電磁閥全部關(guān)閉 ,吸入壓力很快降到調(diào)定下限 , 低壓控制器即斷電使壓縮機(jī)停車 .當(dāng)某庫溫度回升到上 限 ,溫度控制器通電使供液電磁閥開啟 ,制冷劑進(jìn)入蒸發(fā) 器 ,吸入壓力回升到調(diào)定上限值時(shí) ,低壓控制器又通電 ,縮機(jī)的控制電路圖 .壓縮機(jī)起停完全由低壓繼電器控 制,低壓繼

5、電器 LPB 的接通,切斷值定為 0.12MPa 和 0.02MPa.合上制冷壓縮機(jī)控制板上 No.1 壓縮機(jī)的電源開關(guān)DS1后,主電路及220V的控制電路接通，電源指示燈WL1亮,100W的曲軸箱電加熱器 CCH通電使滑油加 熱;同時(shí)時(shí)間繼電器T1通電，延時(shí)40s后油已加熱，常開 觸頭 T1 合上使 95接通.若此時(shí)過電流繼電器 OCR1, 高壓控制器HPS,油壓差控制器ONS和電機(jī)熱保護(hù)繼電 器SHS的各常閉觸頭皆處于閉合狀態(tài)，則繼電器X1通 電,其常閉觸頭斷開 ,切斷 67;同時(shí)其常開觸頭閉合 ,接 通 6 壓縮機(jī)即成為由低壓控制器 LPS 控制的自動(dòng)工作狀態(tài) . 此時(shí)繼電器X4通電,為

6、伙食冷庫控制電路接通提供前提 條件.低壓控制器LPS在壓縮機(jī)吸氣壓力高于其調(diào)定上限 時(shí)接通,使接觸器 MC1 通電,其運(yùn)行指示燈 GL1 亮,常開 主觸頭閉合 ,No.1 壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī) M 起動(dòng);同時(shí)其常閉 觸頭使2122斷開，曲軸箱電加熱器CCH停止加熱；這 時(shí)壓縮機(jī)的噴液電磁閥 INMV 和回油電磁閥 ORMV 都 收稿日期】 20070226作者簡(jiǎn)介】張興彪 （1972一）,男,遼寧鞍山人 ,講師,輪機(jī)長(zhǎng)50 世界海運(yùn)第 3O 卷圖 1 半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)控制電路圖DS1 一 No.1壓縮機(jī)電源開關(guān);TR1 一變壓器;CCH 一曲軸 箱電加熱器；WL 一電源指示燈；T1 一時(shí)間繼電

7、器:x1 X4,Z1-Z4 中間繼電器；OCR1 過電流繼電器（手動(dòng)復(fù) 位）;HPS 一高壓控制器（手動(dòng)復(fù)位）;ONS 一油壓差控制器 （手動(dòng)復(fù)位）;SHS 一電機(jī)熱保護(hù)繼電器;LPS 一低壓控制 器;INMV 噴液電磁閥;ORMV 一回油電磁閥;MC1 一主 接觸器;SW1 一 No.1壓縮機(jī)開關(guān);GL1 一 No.1壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 指示燈通電開啟起動(dòng)后，油壓差控制器ONS的加熱電阻即接 通若90s內(nèi)油壓達(dá)到訶定上限，則其常閉觸頭使P6一 P8切斷，停止加熱.當(dāng)吸氣壓力低于調(diào)定下限時(shí),則低壓 控制器LPS切斷,接觸器MC1失電而停車，噴液電磁閥 和回油電磁閥皆關(guān)閉 ,曲軸箱電加熱器重又通電加熱

8、.低壓繼電器和溫度繼電器聯(lián)合控制 制冷壓縮機(jī)起停由低壓繼電器和溫度繼電器聯(lián)合控 制的方式如圖2所示.合上控制開關(guān)S1在正常情況下， 電機(jī)線圈保護(hù)F3,過電流保護(hù)F仆高壓繼電器F2F的觸 頭均處于閉合狀態(tài) .如果制冷壓縮機(jī)的吸入壓力高于低 壓繼電器 B1 的設(shè)定值上限 ,其觸頭也處于閉合狀態(tài) .此 時(shí)若庫溫處于庫溫繼電器 B2 的上下限之問 ,K2A 和 K1 觸頭均處于開啟狀態(tài) ,壓縮機(jī)并不起動(dòng) .若庫溫升高至 庫溫繼電器 B2 的設(shè)定值上限 ,其觸頭閉合 ,升壓繼電器 K2A 有電,其觸頭閉合 ,電網(wǎng)接觸器 K1 的線圈有電 ,主觸 頭和自保觸頭閉合 ,制冷壓縮機(jī)起動(dòng) .當(dāng)庫溫降至庫溫 繼電

9、器B2的設(shè)定值下限時(shí)，其觸頭斷開，升壓繼電器 K2A 失電 ,其觸頭斷開 .此時(shí)由于電網(wǎng)接觸器 K1 的自保 觸頭仍然閉合 ,壓縮機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行 ,直到吸入壓力降低到 低于低壓繼電器 B1 的設(shè)定值下限時(shí) ,壓縮機(jī)停車 .可 見,制冷壓縮機(jī)的起動(dòng)是由庫溫繼電器 B2 控制的 ,而其 停止則受到庫溫繼電器 B2 和低壓繼電器 B1 的共同控 制.對(duì)于一機(jī)多庫的情況 ,只有當(dāng)所有的庫房溫度均降 至各庫溫繼電器的設(shè)定值下限時(shí) ,K2A 觸頭才斷開 ,制冷 壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行 ,直到吸入壓力達(dá)到低壓繼電器控制下 限而停車 .只要有一個(gè)庫房的溫度達(dá)到庫溫繼電器的設(shè) 定值上限 ,壓縮機(jī)就會(huì)起動(dòng)運(yùn)行 . 電器和溫

10、度繼電器聯(lián)合控制的方式M1 一驅(qū)動(dòng)電機(jī)380V.50Hz;F12 一保險(xiǎn)絲;F3 一電機(jī)線 圈保護(hù);F仆過電流保護(hù);F2F一高壓繼電器;K1 一電網(wǎng) 接觸器 ;K2A 一升壓繼電器 ;B1 一低壓繼電器 ;B2 一庫溫繼電器;B3 脈沖發(fā)生器LRI（溫度繼電器,壓力繼電器）;B4脈沖發(fā)生器LR2;LR12 一容量調(diào)節(jié)繼電器;Y1 一供液 電磁閥;HI3 一指示燈；S1 控制開關(guān)溫度繼電器控制 制冷裝置采用的溫度繼電器控制壓縮機(jī)起停方式是 當(dāng)各庫溫度均達(dá)下限 ,各溫度控制器都斷電時(shí) ,直接使壓 縮機(jī)斷電停車 ;只要有一個(gè)庫的溫度控制器接通 ,壓縮機(jī) 便通電起動(dòng) .低壓控制器僅在吸氣壓力過低時(shí)起到

11、斷電 停車的保護(hù)作用 .這種方式壓縮機(jī)不會(huì)因供液電磁閥 , 氣闋等漏泄使吸入壓力回升較快而起停頻繁,但停車時(shí)不能將吸入側(cè) （包括曲軸箱 ）壓力盡量抽低 ,因而停車期 問制冷劑溶入滑油中的量可能會(huì)多 ,起動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)奔 油,通?？稍O(shè)油加熱器防止 .2 各起?？刂品绞降南鄳?yīng)管理措施2.1 制冷劑的遷移和潤(rùn)滑油的奔油 造成制冷壓縮機(jī)損壞的原因之一是停機(jī)時(shí)制冷劑的 遷移 .制冷劑遷移是指壓縮機(jī)在不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ,系統(tǒng)中制冷 劑進(jìn)入曲軸箱內(nèi) ,并以液態(tài)形式積累 .壓縮機(jī)停機(jī)后 ,溫 度會(huì)降低 ,而壓力會(huì)升高 .由于潤(rùn)滑油中的制冷劑蒸氣 分壓低 ,就會(huì)吸收油面上的制冷劑蒸氣 ,造成曲軸箱氣壓 低于蒸發(fā)器氣壓的現(xiàn)

12、象 .油溫越低 ,蒸氣壓力越低 ,對(duì)制 冷劑蒸氣的吸收力就越大 ,蒸發(fā)器中的蒸氣就會(huì)慢慢向 曲軸箱 遷移.制冷劑遷移是一個(gè)很緩慢的過程 .壓縮 機(jī)停機(jī)時(shí)問越長(zhǎng) ,遷移到潤(rùn)滑油中的制冷劑就會(huì)越多 . 只要蒸發(fā)器中存在液態(tài)制冷劑 ,這一過程就會(huì)進(jìn)行 .由 于溶解了制冷劑的潤(rùn)滑油較重 ,它會(huì)沉在曲軸箱的底部 , 而浮在上面的潤(rùn)滑油還可以吸收更多的制冷劑 .當(dāng)制冷劑與潤(rùn)滑油混合物的飽和壓力突然下降時(shí)51第 3 期張興彪 ,等 :船舶制冷壓縮機(jī)起?？刂品桨傅谋容^ 就像起動(dòng)時(shí)壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)的情形 ,潤(rùn)滑油飽和所需的 液體制冷劑量大量減少 ,多余的液體制冷劑 閃發(fā) （蒸 發(fā)）為氣體 ,從而引起制冷劑潤(rùn)滑油混

13、合物的劇烈沸騰 . 在起動(dòng)時(shí) ,曲軸箱內(nèi)可以觀察到起泡現(xiàn)象 ,可以在很短的 時(shí)間內(nèi)將所有的潤(rùn)滑油帶出曲軸箱 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起液擊 除容易引起液擊外 ,制冷劑遷移還會(huì)稀釋潤(rùn)滑油 .很稀 的潤(rùn)滑油被油泵送到各摩擦面后 ,可能會(huì)沖掉原有油膜 引起嚴(yán)重磨損 .過渡磨損會(huì)使配合間隙變大 ,引起漏油 , 從而影響較遠(yuǎn)部位的潤(rùn)滑 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起油壓保護(hù)器動(dòng) 作.51壓縮機(jī)運(yùn)行期間 ,大量制冷劑氣體在被排出的同時(shí) 帶走部分潤(rùn)滑油稱為奔油 .壓縮機(jī)奔油雖無法避免 ,但 奔油速度有所不同 .半封閉活塞式壓縮機(jī)排氣中有 2% 3%的潤(rùn)滑油,而渦旋壓縮機(jī)為0.5%1%.對(duì)于一臺(tái) 排量100m3/h,曲軸箱儲(chǔ)油量6L的6

14、缸壓縮機(jī),3%的奔 油意味著 0.30.8L/min 的奔油量,或壓縮機(jī)無回油運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)間為十幾分鐘 .排出壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油不回來 ,壓縮 機(jī)就會(huì)缺油 .壓縮機(jī)回油有兩種方式 ,一種是油分離器 回油 ,一種是回氣管回油 .油分離器一般能分離出 50%95%的奔油.管路特別長(zhǎng)的冷庫制冷系統(tǒng) ,滿液式制 冰系統(tǒng)以及溫度很低的凍干設(shè)備等 ,開機(jī)后十幾分鐘甚 至幾十分鐘不回油或回油量非常少的情況并不稀奇,設(shè)計(jì)不好的系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)油壓過低而停機(jī)的問題 . 2.2 起?？刂品绞綄?duì)制冷劑遷移和潤(rùn)滑油的影響低壓繼電器控制時(shí) ,制冷壓縮機(jī)在庫溫處于溫度繼 電器的控制范圍之內(nèi)時(shí) ,由于供液電磁閥和高低壓之間 不可避

15、免都會(huì)存在一定量漏泄 ,當(dāng)吸入壓力達(dá)到低壓繼 電器的控制上限時(shí) ,壓縮機(jī)會(huì)起動(dòng) ,制冷劑被泵入冷凝器 和儲(chǔ)液器 ,當(dāng)吸入壓力降低到低壓繼電器的控制下限時(shí) 壓縮機(jī)就會(huì)停車 ,實(shí)現(xiàn)所謂的 連續(xù)抽空循環(huán) .連續(xù)抽 空循環(huán)可以有效地控制液體制冷劑在停機(jī)時(shí)遷移 ,從而 保護(hù)制冷壓縮機(jī) .但是這種方法在供液電磁閥或者高低 壓之間漏泄嚴(yán)重時(shí) ,會(huì)引起制冷壓縮機(jī)起動(dòng)頻繁 .壓縮 機(jī)頻繁起動(dòng)不利于回油 .由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短壓縮機(jī) 就停了 ,回氣管內(nèi)來不及形成穩(wěn)定的高速氣流 ,潤(rùn)滑油就 只能留在管路內(nèi) .回油少于奔油 ,壓縮機(jī)就會(huì)缺油 .在 供液電磁閥關(guān)閉的情況下 ,回油會(huì)顯得尤為困難 .另外 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越短 ,

16、管線越長(zhǎng) ,系統(tǒng)越復(fù)雜 ,回油問題就越突 出 .對(duì)于沒有油壓安全開關(guān)的全封閉壓縮機(jī) （包括渦旋 壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子壓縮機(jī) ）和部分半封閉壓縮機(jī) ,頻繁起動(dòng)引 起的損壞是比較多的 .因此 ,對(duì)于低壓繼電器控制壓縮 機(jī)起停的制冷系統(tǒng) ,管理者平時(shí)應(yīng)注意觀察壓縮機(jī)的運(yùn) 行時(shí)間 ,在庫溫正常的情況下 ,如果壓縮機(jī)起停頻繁 ,就 應(yīng)該意識(shí)到是供液電磁閥或高低壓之間漏泄嚴(yán)重 ,應(yīng)及 時(shí)檢修 ,避免制冷壓縮機(jī)的損壞 . 低壓繼電器和溫度繼電器聯(lián)合控制的制冷系統(tǒng) ,壓 縮機(jī)在每次停機(jī)前均將吸入壓力抽低至低壓繼電器的設(shè) 定值下限后停車 ,之后由于漏泄而造成吸入壓力升高至 低壓繼電器的設(shè)定值上限 ,其觸頭閉合 ,但壓縮

17、機(jī)并不起 動(dòng),直到有一個(gè)庫房的溫度升高到溫度繼電器設(shè)定值上 限 ,壓縮機(jī)才起動(dòng)運(yùn)行 .這種運(yùn)行方式可以稱為 一次抽 空循環(huán) .該種啟停方式可以降低壓縮機(jī)的起停次數(shù) ,有 效防止在供液電磁閥關(guān)閉的情況下壓縮機(jī)頻繁抽空循環(huán) 所帶來的無法回油現(xiàn)象 .但是這種方式在停機(jī)狀態(tài)下 , 如果氣閥等泄漏嚴(yán)重 ,可能會(huì)使曲軸箱滑油中的冷劑過 多 ,增加了下次起動(dòng)過程中液擊和潤(rùn)滑不良的可能性 . 通常在曲軸箱中加設(shè)加熱器來減少冷劑進(jìn)入滑油的量 曲軸箱加熱器的功能是使壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的溫度高于系統(tǒng) 中最冷的部分 .進(jìn)入曲軸箱的制冷劑被汽化并沿著吸氣 管被趕回系統(tǒng) .但是 ,為了防止?jié)櫥瓦^熱和碳化 ,曲軸 箱加熱器的輸

18、入功率必須加以限制 .在任何情況下 ,帶 有曲軸箱加熱器的壓縮機(jī)在剛起動(dòng)之前 ,加熱器必須至 少通電 4h 以上.可見,加熱器是否有效對(duì)于壓縮機(jī)有著 至關(guān)重要的影響 .輪機(jī)管理人員往往對(duì)這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)不 足 ,平時(shí)對(duì)加熱器缺乏檢查和維護(hù) ,經(jīng)常的情況是加熱器 已經(jīng)損壞了 ,卻不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn) .另外 ,對(duì)于制冷壓縮機(jī) 氣閥和系統(tǒng)供液電磁閥應(yīng)該經(jīng)常進(jìn)行必要的檢查和維 護(hù) ,減少在停機(jī)期間制冷劑進(jìn)入曲軸箱的可能性 . 對(duì)于溫度繼電器控制的起停方式 ,由于無法進(jìn)行抽 空循環(huán),在停機(jī)期間 ,進(jìn)入曲軸箱的制冷劑可能會(huì)較多 . 這種起?？刂品绞揭话阒粦?yīng)用于壓縮機(jī)功率小并且制冷 系統(tǒng)制冷劑量不多的場(chǎng)合 .通常也通過設(shè)曲軸箱加熱器 來防止制冷劑的遷移 . 制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)無論采取何種起動(dòng)方式 ,均應(yīng)盡量避 免在停機(jī)過程中制冷劑的遷移 ,減少在起動(dòng)過程中發(fā)生 的液擊 ,潤(rùn)滑不良和軸承缺油故障的發(fā)生 .對(duì)于任何既 定的船舶制冷系統(tǒng) ,輪機(jī)人員能夠掌握壓縮機(jī)的起?？?制方式 ,對(duì)于