某船冷库降温困难的原因分析与思考

王必改

(福建船政交通职业学院， 福建 福州 350007)

某船冷库降温困难的原因分析与思考

王必改

(福建船政交通职业学院， 福建 福州 350007)

根据某船冷库降温困难的故障现象及故障发展过程，介绍了轮机部人员对故障的排除过程及对故障原因的探讨与分析，指出轮机人员工作上的疏忽是造成故障的根本原因。通过对此次故障原因的思考，提出了加强船员管理，建立有效的船员工作考核机制，对保证船舶的正常营运具有重要的意义。

冷库；降温困难；故障；原因分析；管理

做为现代远洋船舶上为船上人员贮存食物的船舶伙食冷库，对保证船舶的正常航行和船上人员的正常生活具有极其重要的作用。远洋船舶的航程一般较长，在海上的航行时间经常长达十几天甚至几十天。在这么长的海上航行时间内，船上所有人员的所需食物都要由船舶伙食冷库进行贮存，一旦伙食冷库出现故障，可能造成食物品质下降，贮存时间变短，严重时甚至造成食物腐化变质，致使船上出现食物短缺，严重影响船舶的食品安全，甚至危及船员的生命，给船舶和船员造成极为严重的不良后果。因此，做好船舶伙食冷库的管理工作，对轮机管理人员来讲具有重要的意义。

1 故障实例

1.1船舶概况

某散货船，28 760 DWT，1988年日本造。2010年后常航行于非洲-印尼-中国航线。船舶伙食冷库采用大金制冷系统。伙食冷库分为肉库、菜库、干货库。由于是一条老龄船，船舶伙食冷库的降温性能已有所下降，但还能保证冷库的降温需求，只是通常制冷压缩机的运行时间较长，一天的运行在16～20 h之间。

1.2故障经过

2013年3月，该船停靠国内北方港口期间，因下一航次该船开往非洲，航程较长，船上需补充大量伙食。在上完伙食后的第2日，发现冷库降温较慢，经过十多小时的制冷，肉库温度为-2 ℃，菜库为13 ℃。经过检查未发现明显异常，疑为冷库上伙食过多而引起的，未引起重视。恰逢此时船舶要开航，轮机人员到机舱备车离港，轮机长只是指示值班机工密切关注冷库库温与制冷系统运行情况。此后发现库温下降还是非常缓慢，到第3日，肉库温度为-6 ℃，菜库为6 ℃。至此确定冷库降温困难并非只是热负荷过大引起的，而是出现了其他方面的故障。

2 故障原因分析

为了保证船舶伙食的安全，轮机长组织轮机人员对降温困难的原因进行分析，以求能迅速排除故障，确保船舶的正常航行。

2.1故障的可能原因

通过对制冷系统与制冷原理的分析，认为冷库降温困难的原因主要有3个方面：冷库热负荷过大；冷库保温性能下降；制冷系统制冷能力下降。

根据冷库运行的历史情况，结合此次的故障现象，通过分析研究，我们认为此次故障虽然与冷库热负荷过大有关，同时冷库保温性能下降也有影响，但两者应该都不是最主要的原因。轮机部一致认为故障的主要原因应该是制冷系统的制冷能力下降。为此，轮机部对制冷能力下降的可能原因进行了深入的分析，如图1，并制定了故障原因查找的的步骤。

2.2故障原因查找

本着故障查找先易后难的原则，对系统进行了彻底的检查[1]。

1)检查制冷剂液位。发现系统运行时冷剂液位略微偏低，但停机后，液位能上升到液位镜中间位置，由此初步判定故障不是由制冷剂不足引起的。但为了彻底排除这个原因，向系统补充了制冷剂。

2)检查了蒸发器的结霜情况，发现肉库结霜现象比平时略为严重。经分析认为这主要是由于此次上的伙食较多，造成库内水分偏多而引起的。初步判断蒸发器结霜不是主要的原因。通过手动融霜后，未见好转，进一步排除此原因。

3)通过检查冷凝器水侧进出口温度及其温差，未发现明显异常。从而排除冷却水水量不足、水温太高或冷凝器脏污的原因。正常情况下，若冷却水进出口温度太高，说明可能是水温太高从而造成冷却效果变差；若进出口水温温差太大，则说明可能是水量不足；若水温温差太小，则可能是冷凝器脏污，从而造成冷凝器换热性能下降。在实际工作过程中，可以结合冷却水进出口压力及冷凝压力的变化来进一步判断。

4)通过摸滑油分离器回油管路，发现回油管路能够间断性发热，说明滑油分离器工作正常。在正常工作中，若发现回油管路一直发热，则说明回油阀关闭不严；若回油管路一直不发热则说明不能回油。

5)通过检查过滤干燥器，未发现结霜或结露现象[2]。用双手分别摸过滤干燥器的进出口管路，也未发现有明显温差，说明过滤干燥器工作正常。

6)通过冷凝器的放气阀对系统进行不凝性气体的释放操作，未发现有大量的空气，同时通过听热力膨胀阀处的液流的声音，未发现存在气体流动的“吱吱”声。说明系统不存在大量的不凝性气体。为了进一步验证我们的判断，我们对冷凝温度所对应的饱和压力与压缩机的排出压力进行对比，发现两者基本吻合。至此确定系统不存在大量不凝性气体。

7)通过观察热力膨胀阀的结霜情况，未发现明显异常。正常情况下，若阀体结霜严重，则可能存在阀芯处的冰堵、油堵或脏堵[3]；若在阀体前开始结霜，则可能是阀前滤器脏堵。同时通过观察阀后的结霜的情况，发现霜层均匀，表面未出现坚硬的冰层，用手触碰，具有很好的粘手性。说明热力膨胀阀未出现堵塞现象。

8)检查低温库蒸发器出口单向阀，未发现异常。排除因单向阀损坏而造成的蒸发器蒸发压力过高，进而造成蒸发温度过高，从而引起蒸发器换热效果变差的可能性。

图1 导致制冷能力下降的可能原因图

9)检查电磁阀，未发现异常。为防止电磁阀卡死，对电磁进行拆检，发现其工作正常。

10)检查压缩机进出口压力，未发现明显异常，只是缸头结霜现象较为严重，但并未出现压缩机的“液击”现象。缸头结霜，只是说明压缩机进口的过热度比较小，这可能是热力膨胀阀开度调节偏大引起的，按理不仅不会影响蒸发器的换热效果，反而能提高蒸发器的制冷效率，提高制冷量。因此排除压缩机的原因。

11)检查温度控制器，高低压控制器等自动控制元件，未发现异常。同时根据压缩机在故障期间并未发生停机，而是长时间运转不停这一情况，也可以排除因自动控制元件的损坏与调节不当的原因。

12)蒸发器内表面积油。如果蒸发器内表面存在积油也会严重影响蒸发器的传热效果，进而引起降温困难。但由于系统采用的是R22制冷剂，存在积油的可能性相对较小。同时我们分析，假设蒸发器内部存在积油而影响传热效果，那么由于蒸发器出口的过热度减小，热力膨胀阀会自动关小，压缩机因吸入压力减小会自动停机，但因为库温未降低，电磁阀未关闭，停机后，压缩机吸入口的压力又会上升，压缩机又启动，如此反复。那么压缩机应该出现频繁启停的现象。与我们的实际故障现象-压缩机长时间运转不停不相符。因此排除积油的可能性。

通过系统全面的检查，并未发现制冷系统运行有明显的异常。为了进一步分析故障原因，轮机部决定，换用另一组制冷压缩机运行。为了彻底排除冷凝器脏污的可能性，在换用前，对备用机组冷凝器的水侧进行清洗。在换用压缩机后，情况未见好转，至此故障分析陷入僵局。

大家不禁又开始怀疑是不是存在冷库的保温性能突然之间变差的可能性。为了排除这个原因，对冷库进行了保温试验。由于这是一条老船，冷库的保温性能不可避免地会有所下降。但试验的结果还是可以接受的。经过轮机部的综合分析判断，还是坚持认为降温困难是由于制冷能力下降引起的。

我们知道任何的故障总是会伴随着一些故障现象，在前面的分析过程中，肯定存在一些被忽略的地方，为此对前面观察到的现象又进行了重新的梳理。经过再次分析，发现其中有一点很重要的地方，那就是缸头的结霜现象，而且通过观察后发现，换用的压缩机在运行时缸头结霜的现象更为严重。

同时在前面的分析中，我们的思维局限在单一故障原因的分析上，而机器设备的故障有时则有可能是由多个原因共同造成的。

为了进一步分析故障原因，同时为了排除压缩机内部泄漏的可能性，决定对停用的1台压缩机进行解体检修并更换活塞环与吸排气阀片[4]。检修后重新投入运行，未明显见效。但发现压缩机缸头结霜现象更为严重，为了防止发生压缩机“液击”，调小了热力膨胀阀的开度。当调至缸头不再结霜时，发现热力膨胀阀的开度已经很小了，同时压缩机开始出现频繁启停的现象。

根据此现象，我们开始怀疑蒸发器可能存在问题，为此重新对蒸发器进行深入检查。在检查过程中，发现热力膨胀阀的感温包外层隔热材料出现破损，同时感温包已经从蒸发器出口管路上松开。同时通过观察发现蒸发器出口管路似乎有换新过。通过查询维修保养记录薄发现这段管路在2011年3月确实更换过，原因是在一次风浪天的时候，出口管路因受重物碰撞出现破损。通过查阅设计图纸，发现蒸发器出口管路设有1个U形的集油弯[5]，而在换新后的管路上并未发现有这个U形弯。

结合前面的各种情况，经过分析发现极有可能存在这样一种情况：在蒸发器出口管换新后，由于取消了原有的U形的集油弯，造成蒸发器回油困难，致使蒸发器在长时间使用后出现了越来越多的积油，进而影响了蒸发器的换热效果。而在换管后，重新绑扎感温包时，采用铁丝绑扎，没绑扎牢固，同时时间长了，铁丝已锈断，致使感温包在船舶振动的影响下出现了松脱。同时压缩机在长时间使用后由于保养不到位内部泄漏比较严重。在三者的共同作用下，使得系统的制冷能力越来越差，最终造成了冷库降温困难。

3 故障排除

为了验证我们的猜想，同时为了能彻底排除故障，轮机部决定拆下蒸发器进行检修。拆下蒸发器后，首先利用压缩空气来吹除管内的积油。在吹除的过程中，发现有大量的积油吹出。然后又利用轻油进行冲洗。由于靠空气和轻油很难把积油完全清除干净，最后轮机部决定对蒸发器采用化学药品进行清洗，为此专门制作了一套临时的蒸发器循环清洗系统，利用1台小水泵对蒸发器进行循环清洗。

在清洗蒸发器的同时，根据设计图纸在蒸发器的出口管路制作1个U形集油弯。并对热力膨胀阀的感温包进行重新的绑扎固定，然后包上新的保温材料，最后重新装上蒸发器。

装上蒸发器后，为了确保系统正常，对蒸发器进行了水分吹除，试压检漏，抽真空，除气等操作。然后重新启动系统运行，发现制冷系统工作正常，至此故障排除。

4 对故障原因的几点思考

船上由于机械设备的种类繁多，系统复杂，而且有时一个故障往往有可能是由多个原因共同造成的，因此给故障的分析与排除带来一定的难度。如果是单个故障往往伴随有比较明显的故障征兆，通过分析往往比较容易找到故障原因进而排除故障。而如果是多个原因共同造成的，往往故障原因之间相互影响，相互作用，使得故障的现象比较隐蔽，进而使故障的分析与排除变得比较困难。而船在海上航行，要想获得岸基的支持又比较困难，因此对于轮机管理人员来说，掌握一套有效的故障分析方法就显得尤为重要。

从本例中，可以看出由于3个原因的共同作用，使得冷库降温困难这一故障的排除就比较困难。如果只是单一的故障原因，或者只是蒸发器积油，那么就会因为热力膨胀阀异常关小而出现吸气压力偏低，压缩机启停频繁的现象。如果只是感温包松脱，隔热材料损坏，那么就会出现因感温包感应温度变高，使膨胀阀开大，出现蒸发压力升高，吸气压力升高，缸头出现结霜甚至压缩机出现“液击”的现象。而如果只是压缩机出现内部泄漏，就必然会出现吸气温度升高、排气温度升高的现象。但3个原因的共同存在就变成了这样一种结果：一方面，蒸发器的内部积油，使热力膨胀阀减小，制冷剂流量下降；另一方面，感温包的松脱，又使膨胀阀开大，使制冷剂流量上升；二者的共同作用，使得制冷剂的流量未发生太大的变化，只是由于蒸发器换热效果的下降使得的未蒸发的液态制冷剂流向压缩机，造成压缩机缸头结霜或者出现“液击”。但由于压缩机内部的泄漏又使得温度较高的排气流回吸气侧，使得吸气口的液态制冷剂在吸气侧蒸发吸热，从而造成了缸头只是结霜，而没有“液击”。同时由于这些问题都是长期的缓慢的，缸头的结霜情况通过后期船员多次对热力膨胀阀开度的调节得以平衡，造成了除了压缩机运行时间变长外，没有其他的明显征兆。而压缩机运行时间长、冷库降温缓慢，人们又很容易想当然的以为是因为船太老了，保温性能不可避免地会下降而引起的。因此降温缓慢并没引起轮机人员的太大关注。而此次由于上伙食比较多，冷库热负荷突然增大，就使得原本存在的问题暴露出来，出现了冷库降温困难。

经过此次故障的排除，反观整个故障发生的原因，有几点是值得反思的。

船上存在对设备维修保养制度执行不力，设备保养不到位、不及时的问题。经过查询维修保养记录薄及轮机日志不难发现，对制冷压缩机没有及时按照维修保养计划进行维护保养，致使制冷压缩机长期存在内部泄漏的问题。在船上往往存在一种错误的观念，对船舶质量安全管理体系的执行停留在表面，错误理解“没有记录就没有行为”的内涵。对于一般设备没有切实按照船舶设备维修保养制度开展工作，只停留在书面记录上。把“没有记录就没有行为”错误理解为“有记录就有行为”，片面强调“记录”而忽视“行为”。对于制冷压缩机这一类不会立即影响到船舶安全的一般设备，存在着“只要设备还能工作，就不会主动对其进行深度的维修保养，只有等到设备实在工作不动了才会进行解体检修”的问题。而为了应付“内审”与“外审”的需要，只是到时间在相关文件上进行记录，而没有真正的实际行动。

船员存在业务素质不高，工作经验欠缺，工作作风不够严谨的问题。在更换蒸发器出口管路时，没有认识到的出口管路上U形弯的作用或者为了避免麻烦，在更换管路时没有严格按照设计图纸或者原管路进行更换，人为取消了U形弯，致使后面在一段很长的时间内出现了系统回油不畅，在蒸发器管路内壁出现积油的问题。

船员在工作上存在一定的“短视”现象。对工作的质量要求不高，往往存在着“能保证在自己的合同期内不出问题就可以”的心理。由于船员职业的特殊性，一个船员在一艘船上工作的时间都很短，一般只有几个月，而且在同一艘船上再次工作的概率很低，因此对工作的质量要求不高。致使出现了在本例中存在“热力膨胀阀的感温包进行绑扎时采用铁丝进行绑扎、绑扎不牢同时对保温层的包扎质量不高”的问题。

缺乏对船员进行系统全面的工作考核制度。随着社会上自由船员越来越多，船员的流动性越来越大，对自由船员在船工作的考核就越来越重要。而现阶段对船员的工作考核一般仅限于公司层面，没有建立起一套可供业界共享的工作考核制度。由于船员在船工作表现的数据没有共享，部分自由船员就没有“在船表现不好，工作考核不良，就影响下次上船工作”的顾虑。在船工作仅仅依靠船员个人的职业道德，而没有制度上的约束，就会造成部分船员产生“这条船干不了，就换条船；这家公司干不了，就换家公司干”“此处不留爷，自有留爷处”“一证在手，不愁没船走”的思想，给正常的船舶管理带来极大的不利影响。同时也影响到把我国早日建设成世界船员外派强国和世界航运强国的梦想的实现。

[1]沈学明.冷库降温困难的原因分析[J].冷藏技术，2007(1)： 43-45.

[2] 林文城.船用冷库的故障诊断及处理对策[J].世界海运，2011(4)：7-9.

[3] 费千.船舶辅机[M].大连：大连海事大学出版社，2003.

[4] 苏建国.伙食冷库制冷压缩机运行时间过长故障分析与处理[J].中国水运(下半月刊)，2011(1)：116，121.

[5]谈向东.制冷装置的安装运行与维护[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

Based on the difficulty and its developing course on marine cold storage's cooling,the cause analysis and probe to the fault and the disposal course are introduced，the main cause come from marine engineers' carelessness.Through the thinking of the fault,strengthening management and working check-system are established for seamen,which can be of great importance to ships' normal sailing.

cold storage;difficulty on cooling;fault;cause analysis;management

U672.2

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.004

王必改(1977-)，男，福建古田人，轮机长，学士，主要从事轮机工程教学与研究工作。

2014-07-21