轮机工程毕业论文-船舶制冷装置故障分析22327.doc
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1、-(封面)重庆交通大学应用技术学院2013届航运工程系毕业生论文论文题目: 船舶制冷装置故障分析 班级: 轮机5班 姓名: 莫亨 指导教师: 张瑜 日期: 2013/4/16 重庆交通大学应用技术学院航运工程系毕业论文(设计)开题报告专业 轮机工程 班级 5班 姓名 莫亨 学号 081101215004 论文(设计)题目: 船舶制冷装置故障分析 论文(设计)纲目: 绪论8一 船舶制冷81. 船舶制冷的基本原理82. 船舶制冷的主要元器件81.2.1 压缩机81.2.2 冷凝器81.2.3 热力膨胀阀91.2.4 蒸发器9二 船舶制冷的几种典型故障91. 冰塞91.1 冰塞形成的原因92. 液击
2、92.1 造成液击的原因92.2 液击的现象103. 压缩机启停频繁103.1 压缩机启停频繁的原因及其特征10三 针对船舶制冷故障做出理论分析101. 冰塞的理论分析102. 液击的理论分析113. 压缩机启停频繁的理论分析11四 结合实践经验做出实践分析121. 冰塞的实际处理122. 液击实践当中的分析123. 压缩机启停频繁的实际处理13五 综合分析.1. 冰塞132. 液击13 3. 制冷压缩机启停频繁.结论14致谢14参考文献14论文(设计)开始日期 2013 年 4 月 16 日 指导教师 张瑜 毕业论文(设计)评语专业 轮机工程 班级 5班 姓名 莫亨 学号 081101215
3、004 题 目 船舶制冷装置故障分析 论文(设计)篇幅: 图 纸 32 张 其他附件 0 指导教师评语:论文成绩 指导教师 年 月 日毕业论文(设计)交叉评语一、交叉评阅评语 二、评阅成绩的评分论文评阅成绩参考标准论 文设 计内容正确性,方案可行性,论证严密性和独创性;数据处理能力,计算能力,分析解决问题能力;文字表达能力及附件质量。工艺及过程论证、计算的正确性和严密性,方案可行性、创新性;数据处理能力,计算机应用能力、分析解决问题能力;设计图纸的质量,文字水平及其他附件质量。给定成绩: 交叉评阅教师签字 年 月 日毕业论文(设计)摘要 题目名称柴油机制冷装置故障分析指导教师张瑜承担人姓名莫亨
4、 航运工程系轮机工程专业 5 班 摘 要船舶上的制冷系统出现故障是很常见的现象,当船舶制冷系统出现故障时,我们应该通过理论和实践的结合先对故障进行分析,然后做出判断,再通过快速有效的方法达到尽快解决故障问题的目的。本文对船舶制冷系统的原理和结构进行了介绍,对船舶制冷设备经常出现的几种典型机械故障如:冰塞、液击、制冷压缩机启停频繁等进行了理论和实践两个方面的分析。通过分析总结并缩小故障的范围,进一步确定出故障的根源,从而达到排除故障的目的。本文通过总结制冷故障的解决措施从而列出了一套在船上遇到故障并能快速排除故障的最优化方案。关键词:船舶,制冷系统,故障,分析 签名: 年 月 日 指 导 教 师
5、 意 见是否能参加毕业设计(论文)答辩:指导教师签名: 年 月 日注:本页一式两份,分别完成中、英文摘要。毕业论文(设计)摘要 题目名称柴油机制冷装置故障分析指导教师张瑜承担人姓名莫亨 航运工程系轮机工程专业 5 班 摘 要Abstract:The ship refrigeration system failure is a very common phenomenon, When the ship refrigeration system malfunction, we should through the combination of theory and practice, first
6、to failure analysis, then make a judgment, again through the rapid and effective method to solve the problem as soon as possible the purpose. In this article, the ship of cooling system principle and structure were introduced, and the ship refrigeration equipment often appear of several typical mech
7、anical fault such as: ice jam, liquid strike, refrigeration compressor rev. Stop frequent, both theoretical and practical aspects of the analysis. Through the analysis of the narrow the scope of the fault and, further to determine the root cause of the fault, so as to achieve the purpose of the faul
8、ts. This article summarizes the fault of refrigeration solutions to list a fault in the ship meet and quickly remove the faults of the optimization scheme. Key words:Ship Refrigeration system malfunction analysis 签名: 年 月 日 指 导 教 师 意 见是否能参加毕业设计(论文)答辩:指导教师签名: 年 月 日注:本页一式两份,分别完成中、英文摘要。绪论制冷是指使某一物体或某一空间温
9、度低于周围环境温度,并维持这一温度的过程。“制冷”包括从低温物体或空间带走热量和隔热保温两个方面的功能。制冷的途径通常有两种:一是利用天然冷源,如天然冰和地下水,此方法受到时间和地区等条件限制,具有很大的局限性;另一种是人工制冷。在船舶上大多数都是采用人工制冷,从而达到保鲜食品和货物的目的。人工制冷也叫机械制冷,是通过借助于一些专门的机械设备做功而达到制冷的目的。这些设备通常是由压缩机、热交换设备、节流和蒸发元件等组成,在这些机械制冷装置中,经常会因为一些摩擦磨损、环境介质或者管理保养不当等问题引起一些机械故障。本文针对这些机械制冷设备当中出现的一些故障,对其做出简单的理论和实践方面的分析。1
10、 船舶制冷1.1 船舶制冷的基本原理 船舶制冷装置中最常用的就是蒸气压缩式制冷(简称为压缩制冷),其原理如下图1.1所示。它是选择沸点很低的液体作为制冷剂,经膨胀阀(即节流阀)节流进入蒸发器的盘管中,在较低的蒸发压力下吸热汽化,从而实现制冷。为了在蒸发器中维持低压,需用压缩机将其中制冷剂蒸气不断地抽出,压送到冷凝器中去。冷凝器中的冷凝压力及相应的冷凝温度较高,这样就可以利用环境介质(舷外水或空气)使制冷剂蒸气冷却、冷凝而重新液化,然后再经膨胀阀节流后送入蒸发器汽化吸热,从而不断地吸热,达到连续制冷的目的。1.2 船舶制冷的主要元器件船舶制冷的元器件主要包括压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、蒸发器等,
11、但是除了这些以外还包括许多辅助设备和自动控制元件。例如:油分离器,一般装在压缩机排出端,用来分离排出气体带出来的滑油。贮液器,它是装在冷凝器后用来储存液态制冷剂的容器。干燥过滤器,用来给系统干燥的。液流指示镜,装在液管上用来观察流体稳定的情况等。1.2.1 压缩机制冷压缩机是制冷装置中最关键的“主机”,对装置的制冷量、性能系数和使用寿命有决定性的影响。制冷压缩机有活塞式、回转式、离心式等类型,回转式压缩机包括螺杆式、涡轮式滚动转子等多种。 1.2.2 冷凝器 冷凝器是放出热量的设备,将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。它的功用是将压缩机排出的气态制冷剂冷凝成液态
12、的,供系统循环使用。船舶冷凝器设备大都是采用卧式的壳管式,它上面包括一些重要的元器件例如:安全阀、放气阀、平衡管、水室放气旋塞和放水旋塞等。1.2.3 热力膨胀阀热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同,热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在工业冷却设备中,一般采用外平衡式热力膨胀阀。热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。1.2.4 蒸发器蒸发器就是一盘粗一点的盘管,低温液态制冷剂进入蒸发器盘管流动时,通过管壁吸收盘管周围介质(空气或水)的热量沸腾汽化(蒸发),使盘管周围的介质温度降低或保持一定的低温状态,从而达到制冷的目的。它
13、的功用就是让制冷剂在其中汽化,而从被冷却的介质中吸收热量。二 船舶制冷的几种典型故障1. 冰塞制冷剂在制作和运输过程中不免与空气接触而含有少量水,它们在制冷系统中经过节流、降压后,温度自然降低。当温度降至0以下时,水会呈游离状态而迅速结冰,在制冷管路狭窄处就会形成堵塞,这就是所谓的“冰塞”现象。 1.1冰塞形成的原因在船舶制冷装置管理中“冰塞”很常见。由于氟利昂制冷剂本身具有一定的溶水性,所以制冷剂中都含有一定量的水分,当水量超过氟利昂对它的溶解度时,水分就会从中游离出来。即使常温下不含游离水的冷剂,到达低温管系时其含水量仍可超过该温度下的饱和值而析出游离水。这些游离出来的水在0以下凝结成冰,
14、当冰过多地聚集于系统某处时,便会阻碍制冷剂通过,造成冰塞.2. 液击 制冷系统的液态制冷剂或润滑油随气体吸入压缩机气缸时损坏吸气阀片的现象,以及进入气缸后没有在排气过程迅速排出,在活塞接近上止点时被压缩而产生的瞬间高液压的现象通常被称为液击。液击可以在很短时间内造成压缩受力件(如阀片、活塞、连杆、曲轴、活塞销等)的损坏,是往复式压缩机的致命杀手。减少或避免液体进入气缸就可以防止液击的发生,因此液击是完全可以避免的。2.1 造成液击的原因制冷剂的状态不仅与所在环境的压力和温度有密切联系,而且还取决于节流后的管内温度;液态冷剂经过膨胀阀降压后,若蒸发器内温度过低,膨胀阀节流后蒸发器内压力变化不大,
15、那么就不一定完全变成气态,部分冷剂可能仍呈液态,其表现为压缩机缸头及吸入口严重结冰。这样一来就完全可以造成液击现象。蒸发器内部制冷剂还有可能成液态的原因有: 1)蒸发器热量交换不足,例如风机故障或其它原因不能供风,或蒸发器严重结冰使风不能加温蒸发器; 2)膨胀阀开度过大,或多缸压缩机的增减缸机构故障;3)空调系统中在某一程度范围内制冷剂量不足。2.2 液击的现象 通常,液击现象可分为两个部分或过程。首先,当较多液态制冷剂、润滑油或者两者的混合物随吸气以较高速度进入压缩机气缸时,由于液体的冲击和不可压缩,会引起吸气阀片过度弯曲或断裂;其次,气缸中未及时蒸发和排出的液体受到活塞压缩时,瞬间内出现的
16、巨大压力并造成受力件的变形和损坏。这些受力件包括吸排气阀片、阀板、阀板垫、活塞(顶部)、活塞销、连杆、曲轴、轴瓦等。3. 压缩机启停频繁 不设容量调节的伙食冰机,一般以每小时启停不超过四次为宜。频繁启停会影响设备和电路的可靠性,可能使油压差控制器的加热元件或是电路过载保护元件过热而停车,造成压缩机不能再次启动。如果库温未达要求而频繁启停,这样势必会影响制冷效果。3.1 压缩机启停频繁的原因及其特征 压缩机启停频繁的原因包括以下三种情况:第一种情况是供液电磁阀启停频繁,导致低压控制器使压缩机启停频繁,这是温度控制器启闭频繁。原因有两个,一:冷库隔热差,二:温度控制器温包安装不当;第二种情况是电磁
17、阀仍开启,低压控制器使压缩机频繁启动,这表明库温未达到下限,压缩机吸入压力过早达到低压控制器下限,停车后仍有制冷剂进入蒸发器,吸入压力势必不久又回升到上限,压缩机因此频繁启停。原因有三:一是压缩机输气量太大,二是温度控制器下限调的太高或是幅差太小,三是工作时吸入压力太低;第三种情况是即使电磁阀全部关闭,低压控制器仍使压缩机频繁启停,这是因为高低压之间存在较严重的内部泄漏。此外由于压缩机的正常起停动作直接受高低压继电器控制,即所调定的高压保护压力和低压停车及启动压力。压缩机启停频繁是一个不正常的现象,频繁下去会对压缩机造成很大损坏。三 船舶制冷故障理论分析制冷装置是一个整体系统性较强,制冷剂在其
18、中不断循环,但各部件的工作却是相互联系、相互制约的,所以在出现故障时,往往一处出问题,其它各处也都连带表现异常。所以根源可能出在此处,但是问题出在另一地方,并且同一种异常现象又可能由于不同的情况所引起的。因此对故障必须进行全面分析,才能尽快查出原因。1. 冰塞的理论分析确认“冰塞”发生后,船上一般都用专用的小型液化气火炬烘烤蒸发器,内部的冰受热融化后,蒸发器管路就通了。但是一般情况下一两天后还会发生冰塞,越烘烤以后的情况就越厉害,这是因为蒸发器中原来附着在管壁上的冰融化后,随着制冷剂发生了移动,更容易移动到狭窄的地方继续结冰。只要系统开始制冷,低于零度水就永远出不来,“冰塞”多次发生.当冰塞尚
19、未完全堵死通道时,蒸发器的制冷剂流量减少,出口过热度增加,压缩机吸入压力下降,直至低压控制器使压缩机停车,停车后“冰塞”处的冰部分熔化,压缩机吸入压力回升而重新启动,反复启停“冰塞”会继续加重,停车时间会继续加长,再次启动的时间会更短,完全不能正常启动。2. 液击的理论分析能引起压缩机液击的原因不外乎如下几种来源:1)回液;2)带液启动时的泡沫;3)压缩机内的润滑油太多。1)回液,通常回液是指压缩机运行时蒸发器中的液态制冷剂通过吸气管路回到压缩机的现象或过程。对于使用膨胀阀的制冷系统,回液与膨胀阀选型和使用不当密切相关。膨胀阀选型过大、过热度设定太小、感温包安装方法不正确或绝热包扎破损、膨胀阀
20、失灵都可能造成回液。对于使用毛细管的小制冷系统而言,加液量过大会引起回液。 2)带液启动,回气冷却型压缩机在启动时,曲轴箱内的润滑油剧烈起泡的现象叫带液启动。带液启动时的起泡现象可以在油视镜上清楚地观察到。带液启动的根本原因是润滑油中溶解的以及沉在润滑油下面了的大量制冷剂,在压力突然降低时突然沸腾,并引起润滑油的起泡现象。这种现象很像日常生活中人们突然打开可乐瓶时的可乐起泡现象。起泡持续的时间长短与制冷剂的量有关,通常为几分钟或十几分钟。大量泡沫漂浮在油面上,甚至充满了曲轴箱。一旦通过进气道吸入气缸,泡沫会还原成液(润滑油与制冷剂的混合物),很容易引起液击。显然,带液启动引起的液击只发生在启动
21、过程。 3)润滑油太多,半封闭压缩机通常都有油视镜,以便观察油位高低。油位高于油视镜范围,说明油太多了。油位太高,高速旋转的曲轴和连杆大头就可能频繁撞击油面,引起润滑油大量飞溅。飞溅的润滑油一旦窜入进气道,带入气缸就可能引起液击。3. 压缩机启停频繁的理论分析有的制冷压缩机启停特别频繁,造成制冷的效果大大下降,而且还会损坏机器。根据压缩机启停频繁的原因分析,首先对高压保护压力和低压停车及启动压力这三个压力做出比较必须先判断一下这三个压力正常与否,再结合库温情况以及压缩机缸头上温度情况分析如下:1) 启停压力不正常(停车压力偏高、启动压力偏低),但库温基本上正常,可认为低压继电器调整不当引起的,
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