船舶中央空调日常维护与管理
不同公司对船舶中央空调管理的责任人有所不同，一般是三管轮或者大管轮，作为一名主管人员，需要更加清晰的明白到船舶空调与船员的生活息息相关，正确使用及维护管理船舶的空调系统不但可以使船员在工作之余得到良好的休息，而且随着MLC公约对船员生活质量的更加严格的要求，良好的空调状态，也可以使PSC检查时，提高对船员生活条件的满意度，因此，正确操作、管理好船舶空调装置显得十分重要，也是主管轮机员的岗位职责之一。在此，以之前一条船上的的中央空调为例，谈一谈空调装置的原理、使用与管理经验。以下是本人的一些学习体会，若有不妥之处，欢迎各位同行提出宝贵的意见，共同学习、探讨。
一、空调的基本概况
二、蒸汽压缩制冷原理
三、压缩机的管理
四、蒸发器的管理
五、风机的管理
六、不同天气，空调的管理
七、制冷剂和滑油的添加
八、空调制冷装置的起停和日常维护要点
九、安全管理建议
中央空调为 USHIO REINERSU CO.,LTD （日本潮冷热株式会社）生产的 UAD-22SSSB4型——集中式单风管吸入式空调机系统，直布式布风器。压缩机是德国博客（BOCK）HGX5/945-4S Semi-hermetic TYPE 的半封闭式压缩机，冷却方式是直接蒸发式，制冷剂是R404A，冷冻机油是FREOL α68N。风机正常工作电流范围一般在20-25A,压缩机油位——1/8-3/8液位镜、冷凝器制冷剂液位——1/2液位镜。压缩机吸口压力达到0.45MPA时启动，0.26MPA停止，压缩机任何时候都不得在吸口压力低于0.26MPA的情况下运行，以防液击的发生，为了安全起见，我轮轮机长规定压缩机吸口压力始终保持在0.45MPA以上的工况下运行。压缩机的出口压力与冷却水温度息息相关，冷却水温度24℃ 27℃ 32℃ 38℃ 对应的高压分别是 1.4MPA 1.5MPA 1.7MPA 1.9MPA，因此，压缩机高压正常控制在1.4MPA-1.9MPA，不要低于1.3MPA，高压保护2.4MPA。压缩机的油压应保证其高于压缩机吸口压力0.1±0.02MPA(油压保护继电器延时45±20SEC.停机)，油温在50℃-55℃。空调压缩机还可以根据热负荷（吸口压力）的变化自动实行50%、100%二级卸载，对应的吸口压力分别是0.45MPA/0.66±0.02MPA,压缩机马达相应的工作电流大致在20A/41A左右（压缩机额定电流51A）二、蒸汽压缩制冷原理（只做通俗说明——易于理解，不做深入探讨）1、下面以制冷剂的流动方向与状态来通俗的解释说明下空调压缩制冷原理：制冷剂从冷凝器出口出来，以高压（约等于压缩机出口压力）、液体的状态到达膨胀阀液态制冷剂通过膨胀阀后压力降低（膨胀阀节流减压作用——通过蒸发器出口过热度来调节阀的开度，且阀后的管路直径总量ø22.2大于阀前管路直径ø15.8。）约等于压缩机进口压力（不考虑阻力压降）；阀后的液态制冷剂边流动边吸热（蒸发器外部空气的热量）边蒸发（变成汽态），直到接近蒸发器出口处，所有的制冷剂全部蒸发成汽态。因为压力的作用，汽态的制冷剂继续流动，同时继续吸收热量（过热蒸汽），直至压缩机进口。然后通过进气阀进入压缩机气缸，经过压缩机活塞的压缩、增压升温后进入冷凝器，与冷凝器管路外部的冷却海水/淡水进行热交换，被冷凝成液态，然后从冷凝器出口重新到达膨胀阀进口，继续循环。由此可以看出制冷剂在蒸发器中与外界空气进行热交换——吸热，制冷剂温度上升，空气温度降低。在冷凝器中与海水进行热交换——放热，制冷剂温度降低，海水温度升高。饱和蒸汽：制冷剂流过膨胀阀后会慢慢蒸发成汽态，这个汽态的制冷剂就叫做饱和蒸汽。（把热量比喻成米饭，液态制冷剂吃了米饭，把肚子撑圆了，吃饱了撑的飘了起来，变成了汽态，这个汽就是饱和蒸汽）湿蒸汽：制冷剂一部分是汽态（饱和蒸汽），一部分是液态，这种混合共存的物质就叫做湿蒸汽。（膨胀阀之后，液态制冷剂蒸发成汽态的整个过程——汽液共存）干饱和蒸汽：在接近蒸发器出口处的某一处，液态制冷剂全部蒸发成汽态的饱和蒸汽时，这一点的制冷剂状态就叫做干饱和蒸汽。过热蒸汽：干饱和蒸汽继续向压缩机进口处流动，在这个过程中继续吸热，温度继续升高，这个比干饱和蒸汽温度高的蒸汽就叫做过热蒸汽。过热度：不同位置的过热蒸汽温度是不一样的，任一点的过热蒸汽的温度与饱和蒸汽温度的差值，就叫做这一点过热蒸汽的过热度。饱和温度：压缩机出口的高压汽态制冷剂，进入冷凝器后被冷凝成液态，这个汽、液状态转换的温度就叫做饱和温度。（日常我们烧水时，水从液态变成汽态或者从汽态变成液态时的温度一般是100℃，这个100℃就是一个大气压下水的饱和温度）过冷液体：变成液态的制冷剂继续放热冷却，温度继续降低，这时候温度低于饱和温度的制冷剂就是过冷液体。（水蒸气变成水后，温度继续降低——低于100℃，一个大气压下，所有低于100℃的水相对于100℃的水，都是过冷液体）过冷度：过冷液体的温度与饱和温度的差值就是过冷度。1、活塞式压缩机一般分开启式、半封闭式、封闭式，本轮压缩机属于半封闭式压缩机。空气冷却采用的是直接蒸发式冷却，为了防止蒸发器不结霜堵塞风道，蒸发器管壁温度一般要求在0℃以上（0℃以下，空气中的冷凝水就会在蒸发器的翅片和管路间结霜、结冰），而管壁温度通常比管壁内的制冷剂蒸发温度高2-4℃，所以在设计空调工作工况时，一般要求制冷剂在蒸发器中的蒸发温度不低于-2℃— -4℃，且实际运行时，过热度一般在10-20℃，所以空调系统正常工况时的蒸发器中的平均蒸发温度一般在5—10℃。2、日常检查一般应注意进口温度、压力；出口温度、压力；油量、油压；制冷剂量；压缩机电流大小、震动、噪音等①制冷剂的饱和蒸汽温度和压力是相互对应的。夏季时进口压力一般在0.5-0.6MP（蒸发温度在0-5℃），吸气温度在10-25℃（吸气过热度10-20℃）春秋时节（非完全夏季）压力最好保持在0.45MP（蒸发温度约-3℃）以上，吸气温度在17-20℃左右。②进口压力偏低：一般有两种可能1、制冷剂流量偏少。可能是制冷剂泄露导致总量减少（观察冷凝器液位来判断），也可能是节流过大导致，比如膨胀阀开度不够（检查温包隔热棉是否完整，温包充饥是否泄露），冰塞（如果制冷剂含水量高，会导致膨胀阀或者蒸发管路中结冰，可以停机融霜，更换干燥器）制冷剂带走了过多的滑油（使进入蒸发器的制冷剂减少，蒸发量减少。检查压缩机滑油位来判断，如果滑油液位减少，可能是之前加入的滑油过多或者压缩机气缸、油环磨损严重）2、蒸发器热交换变差。可能是蒸发器脏堵，非完全夏季时，制冷剂量调节不当，导致蒸发器结冰（停机融霜）。③过低的进口压力，会导致压缩机进口甚至是半个机身和气阀都会结霜，此时要立即停机，检查原因。④进口压力偏高：一般是排气阀、活塞环等泄漏，导致高压侧制冷剂泄漏到低压侧。压缩机停车一段时间后，刚开始启动运行的时间段因环境温度高、膨胀阀开度大，也会导致进口压力偏高，可以通过调节压缩机进口阀或者冷凝器出口阀的开度来调节压缩机启动时的进口压力。①出口温度一般<120℃（正常全负荷运转时温度一般在80℃左右），压力<1.9MP。排压高不仅增加压缩机的机械负荷，也会导致排气温度过高进而引起滑油温度过高，粘度低、油压低，使滑油的密封性、润滑性能变差，使用寿命缩短。夏季压缩机全负荷工作时出口压力高会导致冷凝器内的制冷剂过冷度小，同样开度的膨胀阀流过过冷度低的制冷剂会使蒸发器中的传热温差降低，进而使空调制冷效果降低。②排气压力高的原因一般是冷却水量过小。观察海水进出口温度和压力，如果温差小于5℃，一般是冷凝器水侧脏污，需要清通（清通后注意水侧放气）。如果温差比较大、进口压力低，则表示水泵供过来的水量不足，也可能是冷凝器进口处或者之前的水管路堵塞导致。③如果压缩机或者制冷系统最近有过检修、充加制冷剂、更换滑油等，操作不当会导致空气进入制冷系统，需要放气（关闭冷凝器出口阀，使压缩机进口低压停止停止，保持冷凝器海水畅通，大概20分钟后观察冷却水进出口温差不再降低时，通过稍开冷凝器上部放气阀进行放气，并用手迎着气流，如感到像风吹一样，表明放出的是不凝性气体，如果手上出现油迹并有凉的感觉，表明已经放出制冷剂气体，立即关阀。同时观察冷凝器压力表变化，压力不再降低时，一般代表冷凝器中空气基本排放完毕）。①压缩机油量正常维持在观察镜的1/8-3/8范围，如果异常减少，可能是活塞环磨损量大，导致高压制汽态冷剂泄漏进曲轴箱，进而溶进滑油内，制冷剂（携带滑油）再通过曲轴箱和冷剂进口腔室的平衡孔进入压缩机进口腔室，这时通过观察滑油液位镜，能发现滑油液位很不稳定，并和启动压缩机时的“奔油”状态相似，这就是运转状态的奔油，严重时会发现滑油压力波动较大，因为这时油泵很容易吸到汽态的制冷剂，导致油压严重波动，润滑能力下降。此时活塞环磨损过大也会导致压缩机进口压力偏高，制冷能力下降。②另外如果制冷剂泄漏到大气中，滑油也会随着制冷一起泄漏到大气当中，此时滑油油量也会慢慢变少，但是制冷剂液位下降更快。③油压偏低，检查油温（油温高导致压力偏低）、进口压力（进口压力低会导致油泵出口排压低，进而导致油压降低，但是油压差变化不大）。如果有压力调节阀的话，可能是调节阀故障，或者是油泵磨损严重。注意检查压缩机工作状况，要是有异常噪音，很有可能是连杆螺母松脱或者连杆、轴承间隙大导致油泵出口背压低，进而导致油压偏低（油压差也会降低，甚至压差继电器会动作、低油压报警并强制保护停机）。低油压的情况下长期运转，会导致各润滑部件磨损加快甚至短时间内导致严重机损。④防止“奔油”的发生。在压缩机启动时，如果滑油内的制冷剂含量过多，就会因曲轴箱压力突然降低，而导致大量制冷剂从滑油中分离出来，甚至携带部分滑油进入气缸，或导致“油击”从而引起气缸敲缸。同时引起滑油液位波动异常，严重时会导致滑油泵吸空，油压异常降低，这种现象就被称为“奔油”。为防止奔油，可采取多次点动启动压缩机，油位镜内观察，油位上部不再出现泡沫层时再持续运转压缩机。①电流过大，检查是否是压缩机负荷增大。机械故障如拉缸、卡阻等也会导致电机电流过大。②启动压缩机时气缸突然发生敲击声，多因大量吸入液态制冷剂造成“液击”，或因压缩机奔油造成“油击”所引起。一般压缩机设计有假盖，以防发生这种现象时保护活塞和气阀等。③由轻渐重的敲击声，可能是连杆小端间隙过大，连杆大端轴承或主轴承间隙过大以及连杆螺母松脱造成。④强烈的敲击声，多因缸内具有异物，如断裂的阀片、活塞、连杆以及松脱或折裂的阀座螺钉等造成。⑤压缩机外部固定螺栓松动、油泵齿轮磨损过度而松动等也会引起压缩机异响和振动。蒸发器也叫空冷器，是低温制冷剂与高温空气进行热交换的场所，正常运转时，蒸发器管路上应该结露而不结冰。如果发现空调制冷效果变差、风机电流变低、压缩机进口压力偏低甚至卸载运行，则应检查蒸发器的状况——打开风箱检查，如果脏堵可用喷枪和25％的ACC溶液进行清洗，清洗完毕后一定要用最少两倍的水来冲洗，防止ACC残留在蒸发器翅片上，残留的ACC会在后续运行中更加容易吸脏纳垢。如果蒸发器或膨胀阀处结冰，应及时停机除霜，并根据结霜/结冰位置来判断制冷剂节流部位，一般会出现在膨胀阀处，可能是膨胀阀卡滞导致。每天要对空调进风口新风、回风滤器进行检查，发现脏污及时更换清洁。防止垃圾及灰尘进入风箱堵塞蒸发器风道。风机由马达通过传送皮带来带动，日常检查注意风机轴承的运行状况，如果发现异响及时加润滑油脂。如果皮带跳动异常一般是皮带松动导致，应及时停机检查是马达固定螺丝松动引起马达和皮带轮整体位移导致还是皮带本身老化松弛导致的皮带松动。根据具体情况按说明书要求更换皮带或者调节马达及皮带轮的位置，调节时注意风机的皮带轮和马达的皮带轮的平行度，不能有偏差。调节好后紧固马达地脚螺栓。一般要求每月对风机轴承（开式轴承）添加更换润滑油脂。如果发现风机电流逐渐偏小，一般是风道脏堵导致风量减少、风机负荷下降引起的，应及时更换滤网，检查清洁蒸发器，或者打开风箱检查风机叶轮是否磨损，连接轴的键是否松脱。如果波动异常应检查轴承是否磨损严重，风机皮带是否打滑、松弛等。空调一般在夏季因为气温高全负荷运行，进出口全开，冷却水全开。春秋季节（非完全夏季）负荷较低，如果在外界天气相对较冷，停止制冷后室内空气又偏高时，可以通过把新风调节到100％来增加冷却量，此时室内空气仍然偏高时，可以启动压缩机进行制冷，但是要注意把握压缩机进口压力，低于0.45MP时，蒸发器就有结霜的可能，进而堵塞蒸发器风道，导致风量减少，加剧蒸发器结霜、结冰。严重时会因为制冷剂来不及全部蒸发成汽态就进入压缩机进口，导致压缩机液击。可以通过调节冷凝器冷却水的流量来提高压缩机排压（1.3——1.9MP）和排温，从而增加膨胀阀后的冷剂流量，提高压缩机进口压力。压缩机排压偏低时（一般低于1.3MP），会导致膨胀阀后制冷剂流量偏低，压缩机进口也会降低，低到0.45MP以下时，压缩机就会卸载运行，但是卸载后如果进口压力偏高（有时会稳定在0.6MP以上），制冷能力相对来说就会下降，导致送风温度偏高。所以在非完全夏季运行时，要注意压缩机进出口压力和外界环境的变化。也可以适当调节新风比来调节送风温度，一般在40％——100％的范围内变动。送风温度控制在16.5℃、湿度50%左右比较适宜（当送风温度降到10℃时，低温保护控制开关使压缩机自动停机）。在船舶装卸货时，如果外界灰尘很大，甚至导致滤网短时间内就脏堵起来，这时候可以大幅度调小新风比，全开回风，以保证室内送风的清洁度，也避免脏污、堵塞蒸发器。运行中的空调制冷系统可能会出现制冷剂的泄漏，除了蒸发器上的泄漏不易发现，其它地方的泄漏可以直观的看到泄漏处有滑油附着的痕迹（制冷剂泄漏，会同时携带滑油一同渗出）。不同的地方也可以用检漏灯、肥皂水和洗洁精水进行捡漏。对于不含氯的氟利昂，一般通过检漏灯是无法查出的。
②制冷剂充注管一端和制冷剂钢瓶连接紧，一端和阀2连接（但是不要拧紧）。③稍开钢瓶出口阀，用手感觉阀2连接处有冷剂流出后（发凉），拧紧阀2的连接管。⑥充注完毕后，关闭阀2（拧上闷头）和钢瓶出口阀，拆掉充注管，慢慢打开阀1，压缩机重新投入工作。
平时应尽量使干燥器投人工作，以防止系统中出现冰塞。干燥器脏堵，使冷剂流量减少引起节流。脏堵时干燥器本身温度降低，严重时可结霜，从而可判断干燥剂的脏堵程度。干燥剂更换周期，根据系统工作时间、冷剂含水量多少、补加冷剂的数量和次数、干燥器本身工作温度等确定。不要等到干燥器脏堵或冰塞后才更换。操作步骤:①更换干燥剂之前，先把冷剂进干燥器的阀及其旁通阀关严。②为了将系统中的冷剂抽吸干净，用压缩机抽吸时，可用手控低压保护继电器的办法，强迫压缩机继续抽吸，但要注意油压和低压不可低于大气压力;还可用热水、电吹风等工具，给干燥器外壳加热，让其壳内液体冷剂充分蒸发，全部变为气态进入系统(上述操作也可分几次进行)，然后迅速关闭干燥器的出口阀，防止拆开干燥器时冷剂漏失。③拆下干燥器后，两端管口用干净布包好，以防污物进人。④换散装干燥剂时，应把干燥器填满压实。干燥剂颗粒的尺寸和干燥器的尺寸，能保证冷剂通过的截面积大于其他管段的截面积，不要担心干燥器填满后会阻碍冷剂流动。如果填不满，冷剂流过干燥器时，会冲击干燥剂，使干燥剂滚动、互相擦磨而产生粉末。这些粉末若未能被过滤器滤除而进人系统，易造成脏堵，影响系统正常工作。⑤安装干燥器时，应先装妥冷剂进口端，另一端戴上螺帽，不要收紧，然后稍开干燥器进口截止阀，用冷剂将干燥器壳体内部的空气驱赶出去，还可以控制截止阀的开度，边驱除空气，边迅速拧紧螺帽。这样的操作方法，符合“少漏”和“干净”的原则。整体式干燥剂换出后，可用四氯化碳等易挥发的清洗剂清洗，然后用干净布包好烘干，以备再用。为保护压缩机而设置在压缩机内部的吸人滤器，根据说明应定期取出清洗。但是对新装的机器或刚大修后的压缩机，清洗周期应视情缩短。滤器脏堵，使冷剂流量减少引起节流。脏堵时滤器本身温度降低，严重时可结霜，可由此判断滤器的脏堵程度。膨胀阀入口滤器（如有）较细小，易被脏堵，应经常拆下清洗，或依据系统工作情况决定清洗周期。当发现膨胀阀进口或滤器处结霜或其蒸发器尾部的管束不结霜等现象就说明滤器已经脏污，应拆下清洗。当发现冷凝器或贮液器的液位降低或制冷效率下降时，要对整个系统进行查漏，尤其是经常动的阀件和压缩机轴封处等。常用查漏灯或肥皂液查漏。如果发现原来比较干燥的部位，现在有油的痕迹，而且随时间的延长，油量增多且被油污染部位的面积逐渐扩大，这个部位就是漏泄冷剂的部位。因为冷剂溶解于油中，当漏泄出的冷剂蒸发后，剩下的油留在原处，根据这个方法可方便地查找漏源。平日开关阀时，要先松开阀杆的填料压盖后再开关阀;开关阀后再上紧阀杆的填料压盖。这样，既能避免用力拧阀杆使填料破损引起漏泄，又能延长填料密封的寿命。补油时应注意防止压缩机吸入空气，并注意油的牌号，防止混油。各压缩机在设计时都有不同的补油方式，应根据说明书要求操作。压缩机检修后首次运转一段时间，或冷冻机油已工作时间较长，或冷冻机油出现变质乳化，都要更换冷冻机油。更换冷冻机油，必须彻底清洁曲拐箱内部，此项操作主要注意两点:①停止压缩机前，先将机体内部冷剂抽吸干净。具体操作方法是:用手控制低压保护继电器起动压缩机，将系统中的冷剂抽回到冷凝器或贮液器中贮存;到吸入压力降到大约0.01MPa(表压)左右，关闭吸入阀，再用断续用“点起动”的方法，将机壳内部的冷剂抽吸干净。抽吸时曲拐箱内部真空不要太低，防止轴封处向内吸入空气。停止压缩机，关严排出阀，打开曲拐箱道门，清洁、检查、换油，以及必要的修理。②换油或检修后，起动压缩机前先用冷剂将机体内部空气驱赶出机壳。当发现压缩机的排气压力高于冷凝压力，排气温度也增高，高压表指针抖动及压缩机的功耗增加时，说明在系统中混入了不凝性气体。①关闭贮液器出口阀，起动压缩机将冷剂抽回，贮存在贮液器或冷凝器内。可用手控低压保护继电器强迫压缩机继续运转抽吸，使吸入压力降到大约0.1MPa(表压)左右，停止压缩机，如停机后低压还继续回升，说明系统中还存有冷剂，可再手控运转，分几次抽吸，直至低压稳定在0.01MPa左右。②继续向冷凝器供冷却水，待冷却水进出口温度基本相等时，冷凝器中的冷剂也就与空气基本完全分离，而空气则集聚在冷凝器的最上部，形成最易排出的理想情况。③慢慢地微开冷凝器上部的放气阀或位置比冷凝器高的冷剂管接头，排出空气。④放气应分几次进行，要慢，给空气与冷剂分离的足够时间。用手感觉放出的气流，若像风吹一样，是空气;若有油迹或发冷，则是冷剂，说明空气已放净。初次起动压缩时经常会发生两种危险，一是曲拐箱“奔油”，造成“油击”，二是因长期停用系统内存有大量液体冷剂造成“液击”。①保证冷却水:冷凝器冷却水进口阀全开，让其冷凝器壳体内充满冷却水，避免压缩机排出压力大幅度变化;出口阀稍开，待压缩机正常运转后，再根据高压的变化来调节出口阀的合适开度。②保证冷剂通道畅通(但不必开通全部分路)，可暂不开储液瓶出口阀，待吸入压力不高时再开启。③起动压缩机时，压缩机排出阀必须全开，压缩机吸入阀必须保持关闭。④压缩机启动后，必须注意吸入压力的变化，缓慢开大吸入阀，若机体内部有敲击声应立即关闭。长期停用会使得大量冷剂液体溶解于曲拐箱滑油里，冷剂在滑油里的溶解能力随温度和压力升高而降低。因此，刚一起动压缩机时由于吸人截止阀未开或开得较小，曲拐箱被抽成低压，大量溶于油中的冷剂气化可能使油剧烈沸腾，同时把滑油一起裹挟带入气缸，造成曲拐箱内滑油跑失，发生“奔油”和“油击”。为了避免“油击”，可在关闭吸入阀的情况下采取间断起停的方法，让冷剂充分从油中分离出来。连续起动几次后，即可恢复正常。①停机前，先关闭冷剂贮液器或冷凝器的出口阀，让压缩机将系统内的冷剂全部抽回贮存在贮液器或冷凝器内。可分几次抽吸，直至抽吸干净，大约低压0.01MPa(表压)左右，比大气压力稍高即可。已在曲拐箱底部安装了加热器的压缩机，可在启动前几小时开启加热器，让润滑油充分预热，并使溶解于油中的冷剂分离出来。这是减少或避免液击或油击的有效方法。运转中若机体温度低于环境温度，可保持加热器常开，对防止液击或油击有利。除了按时保养空调系统各设备，经常检查是防止空调系统出现大的故障最有效的方法。运行中应每天检查压缩机进出口压力、温度，油温、油压、油位，冷凝器冷剂液位，冷却水压力和温度及压差、温差，送风温度，风机、压缩机电流，膨胀阀后及蒸发器温度，压缩机、风机的声音、温度、震动等情况，认真记录，发现异常及时停机检查。总之，在船舶空调制冷装置的管理和使用上，主管人员熟悉其特点，掌握操作要领，按要求进行维修保养，是保证该设备正常运转，延长其使用寿命的重要条件。最后附上不同事故中的几张机损图片，希望大家提高重视！
