某船冰机滑油异常减少的处理及分析

文/ 香港明华船务有限公司 黄建华

一、引 言

船舶制冷压缩机润滑油（冷冻机油）的主要作用是：润滑，减少摩擦副的磨损；密封，渗入运动部件密封间隙，阻碍制冷剂泄漏；冷却，带走摩擦热，降低排气温度；有的还用来控制卸载和容量调节装置，以保证压缩机安全、高效运转和延长其使用寿命。

二、故障现象

某船伙食冰机配置为：2台日本三菱公司生产的FA-2MSYM半封闭活塞式制冷压缩机，轴带齿轮泵强制润滑，无汽缸卸载机构，使用冷剂R22，分鱼库、肉库、菜库3个库。

某日，该船No.1冰机故障停车报警，曲拐箱油位镜看不到油位。盘车检查正常，逐补油至正常，按下油压差控制器复位按钮，压缩机恢复运行，加强观察，发现曲拐箱内油位每天都有下降。

换用No.2冰机，其曲拐箱内滑油每天仍逐渐减少。主管人员进行了一段时间的排查，但收效甚微，因担心曲拐箱缺油，只好在滑油油位过低时进行补油，给日常管理带来极大不便，且存在重大隐患。如何尽快解决这一故障，成为摆在船上工作人员面前的迫切问题。

三、故障排除

氟利昂制冷压缩机曲拐箱油量异常减少的原因不外乎以下两方面。

（1）滑油异常消耗，整个系统内滑油总量减少。其原因有二：其一，系统漏泄严重使滑油损失太多；其二，排气温度过高使滑油氧化分解、结炭。

（2）滑油异常存留在系统而不能正常循环回油，整个系统内滑油总量保持不变。其原因有七：其一，所选滑油倾点过高；其二，吸气管设计、安装不合适，不能保证回油；其三，压缩机“奔油”严重，吸气带走的滑油过多；其四，系统新加冷剂溶解了一定的滑油；其五，汽缸、活塞环磨损严重，或刮油环装倒、断裂；其六，油分离器不能有效分油或不能正常回油；其七，装置制冷量小，制冷剂循环量太小，流速不足以将滑油带回压缩机。

该船以前未发生过类似故障，冷凝器（兼做贮液器）下部液位表显示液位约1/2，未有减少迹象，系统各处未见有油迹，压缩机曲拐箱底部电加热器工作正常。因此，故障不应是由所选滑油倾点过高、吸气管设计安装不合适、系统漏泄、压缩机“奔油”等造成的。讨论就放在以下几方面：

1. 汽缸、活塞环磨损严重，或刮油环装倒、断裂

查轮机日志得知，前段时间在故障排除过程中，轮机员将No.1压缩机进行了彻底检修。活塞环及吸气、排气阀片全部换新，检查压缩机的汽缸、电机室与曲拐箱间的压力平衡管及单向回油阀状况良好，装复使用，故障依旧。其实，在换用No.2压缩机后异常现象未消除时，就应判断出故障点不在压缩机。

2. 油分离器不能有效分油或不能正常回油

该制冷装置的油分离器为全封闭式，无须保养，焊接在压缩机的排出端，用来分离排气带走的滑油。回油从油分离器底部引出至回油电磁阀，经毛细管被引至吸气管。

压缩机启动时，时间继电器控制回油电磁阀通电开启，并开始计时，油分离器中滑油被排出，进入吸气管后被吸入压缩机曲拐箱，时间继电器设定时间到后且在以后的整个压缩机连续运转过程中，回油电磁阀失电保持关闭。只有压缩机停止后下次启动时，时间继电器控制回油电磁阀通电开启，油分离器才能再次排油。

毛细管脏堵或回油时间太少，油分离器中的滑油不能被彻底排出，压缩机运行期间在油分离器的滑油就会集聚过多，影响分离效果，且滑油易被带入系统。

毛细管脏堵，回油不畅，油分离器排油时回油管表面会结霜，而排油过程中，回油电磁阀后的管路烫手，2台压缩机的回油时间继电器都设定

在14 s，故障前后未有改变。可知，油分离器回油管路及排油时间正常。

3. 排气温度过高使滑油氧化分解、结炭

FA-2MSYM半封闭式压缩机采用吸气冷却电机，故吸气过热度高。用于伙食冷库时，尤其在低负荷工作时（例如部分库温达下限而停止供液），制冷剂质量流量小，吸气流过电机后的吸气过热度会更大；再加上这种工况压力比高（尤其夏天冷凝压力高），所以排气温度和油温容易过高。为此，该制冷装置采用了喷液冷却。从冷凝器后面的液管上引出了喷液管，其上依次装设了喷液电磁阀和热力膨胀阀。喷液电磁阀在压缩机运转时开启。当包扎在排气管上的感温包感受的排气温度过高时，其上的压力控制膨胀阀开启，向半封闭式压缩机的吸气腔喷入液态制冷剂（节流降压后成湿蒸气），使排气温度和油温降低。当排气温度大于130℃时，逆时针转动膨胀阀调节杆，开大膨胀阀；排气温度太低则可顺时针转动调节杆，关小膨胀阀，以免吸入液态制冷剂过多。

更换系统干燥剂时，干燥剂脏污变黑严重，故排气温度可能过高使滑油氧化分解、结焦。

在压缩机排气管上临时包扎一温度计，仅开启1个低温库的供液电磁阀，压缩机运转时，排气管上温度最高达155 ℃。逆时针转动喷液膨胀阀调节杆，开大膨胀阀至排气管上温度为120 ℃左右。

系统工作一段时间后，解体干燥器，其内干燥剂干净，无滑油氧化分解及结炭迹象。但压缩机曲拐箱内油位下降现象没有显著改善。

4. 装置制冷量小，制冷剂循环量太小，流速不足以将滑油带回压缩机

3个库同时工作，冷凝器进、出口海水温差大，冷凝压力最高达1.75 MPa（说明书中高压控制器切断值设定为1.7 MPa，此船被调至1.85 MPa），冷凝压力偏高，装置制冷量小。

冷凝器海水面半月前做过清洁，不存在脏堵。为了检查冷却水量，再次打开冷凝器端盖，发现冷凝器最上部一排冷却海水管干燥无水迹。开启海水进口阀，冷却水流量很小，逐段拆除冷凝器海水进、出口管，发现进口管内径已被铁锈氧化物脏堵仅剩1/4，出口管脏堵稍轻。清通管内脏污后装好，开启海水进口阀，水量明显增加，装回冷凝器端盖并供水逐气。

3个库同时工作时，压缩机排气压力降至1.45 MPa左右，制冷系统工作一段时间，压缩机曲拐箱油位逐渐上升，经过几次放油至正常油位后，压缩机曲拐箱油位基本保持稳定。

四、故障分析

冷却海水管脏堵严重，流经冷凝器的冷却水量减少，且冷凝器海水面不能充满海水，热交换面积减少，导致冷凝器的排热量小，冷凝能力差，冷凝压力和冷凝温度高，制冷剂流经膨胀阀的节流压降增大，节流后制冷剂湿蒸气的干度增大，单位制冷量减少；而输气系数也因压力比增加而减少，冷剂的质量流量减少，导致制冷量变小，3个冷库的库温从上限降至下限，压缩机连续运转时间增加。

一方面，此制冷装置的回油特性（压缩机启动初期油分离器排油而运行过程中不排油）决定了随着压缩机连续运转时间的增加，在油分离器集聚的滑油会过多，油位过高，导致油分离器后期分离效果减弱，大量滑油将随冷剂进入系统。进入系统的滑油过多，流经膨胀阀的制冷剂流量减少，制冷量减少。制冷剂流量不足，难以将进入低压系统的滑油全部带回压缩机，一部分滑油将存留在低压管路；另一方面，制冷剂R22为条件溶油性冷剂，即温度较高时溶油性大，温度较低时溶油性小，冷剂一旦将过多滑油带进蒸发器中，就会分离出滑油妨碍传热，使蒸发压力降低，制冷量减少，并且因溶油性小导致滑油难以返还。这两方面引起制冷量的减少又将导致压缩机运转时间增加，形成恶性循环。因此压缩机曲拐箱油位逐渐下降，需经常补油。

冷凝器进、出口海水管清通后，冷凝压力和冷凝温度降低，制冷量增加，压缩机连续工作时间缩短，集聚在油分离器中的滑油始终较少，油分离器始终保持好的分离能力，进入系统的冷剂含油量少。含油量少的冷剂就会将原存留在低压系统中的滑油逐渐带回压缩机，压缩机曲拐箱油位升高，油位超过正常范围时需放油，经过一段时间，进入系统的滑油与冷剂带回的滑油达到平衡，压缩机曲拐箱油位就可基本保持稳定。

喷液膨胀阀开度不足，压缩机低负荷工作时排气温度高达155 ℃，过高的排气温度使滑油氧化分解、结炭，也导致压缩机曲拐箱油位降低。

五、预防措施

针对此类型的制冷装置的结构特点，为防止压缩机曲拐箱油位异常降低，应做好以下几方面工作。

1. 防止压缩机长时间连续运行

* 确保冷凝器有足够的冷凝能力。定期清洁冷凝器海水面，检查海水量，如有必要，应进一步拆除海水管路清洁。

* 进入冬季，适当调小冷却水量，保持冷凝压力在1.0 MPa以上。

* 定期对系统进行查漏、灭漏，以免造成系统冷剂不足。当系统进行了添加滑油、补充冷剂或检修之后，要及时对系统进行逐气工作。

* 应特别注意老旧船各库门的密封性，损坏的密封胶条要及时更换。

* 每次新上伙食的一两天内，鱼库、肉库应至少增加1次手动化霜，菜库应视情况手动停止让其蒸发器霜层溶化，防止蒸发器结霜过多。

2. 调整好喷液膨胀阀开度

* 开度太小，容易引起排气温度和油温过高，导致装置制冷量减少、滑油变质。

* 开度太大，容易引起排气温度过低，压缩机吸入液态制冷剂过多。

3. 保证油分离器回油正常

* 每天检查回油管路及回油电磁阀是否正常。油分离器排油时，回油电磁阀后管路应烫手。

* 设定好时间继电器。设定时间过短，油分离器中滑油排不彻底；设定时间过长，启动初期进入压缩机曲拐箱冷剂过多，吸入压力过高，造成油压差长时间建立不起来导致油压差控制器动作，或出现“奔油”。

六、结束语

氟利昂制冷压缩机通常不必经常加油。压缩机启动后曲拐箱油位会有所下降，但不久被排气带进系统中的滑油又会返回曲拐箱，油位便基本稳定。

压缩机曲拐箱油位过低，滑油容易氧化、结炭、稀释变质。滑油低于滑油泵的吸油滤器，润油系统将断油，虽然油压差控制器动作能保护性停车，但有一定的延时性，压缩机各摩擦副将在无油状态下运转一段时间，压缩机异常频繁断油停车，摩擦副将过早损伤，缩短使用寿命。

滑油油位过高，过多的滑油会被吸入汽缸可能产生“液击”，损坏压缩机。

因此，压缩机运行期间保持曲拐箱油位基本稳定正常是延长压缩机使用寿命的关键。

[1]费千.船舶辅机[M].大连:大连海事大学出版社,2008.