绞吸船中央空调性能浅析

邱新成

中交天航滨海环保浚航工程有限公司天杉船天津300270

摘要：本文本文将结合笔者实践经验，对绞吸船中央空调进行分析，总结了造成船舶中央空调系统性能变差的两方面原因：一是风机风量满足不了船舶使用要求；二是系统冷却海水在循环时不可避免地会产生结垢，菌藻滋生和腐蚀这3大危害，从而造成传热效率下降及换热设备（冷凝器）寿命缩短等问题，严重时会造成设备腐蚀穿孔，管道堵塞和被迫停机等后果，继而影响制冷效果。

关键词：风机风量，冷却水质；制冷量；换热器；

1船舶中央空调系统结构简介

船舶中央空调系统主要由两大部分组成：一是制冷剂的压缩制冷部分，即压缩机组；二是船舶舱室的送回风系统，即风机和空调送回风管路等部分组成。

天牛系列绞吸挖泥船中央空调系统各项设计参数如下：

型号：CJKR-95

制冷剂：R407C

制冷量：95.5kW（Tk=40℃，T0=4）

制热量：124Kw

风量：9000m3/h

冷却水介质：≤32℃海水

冷却水流量：40m3/h

压缩机功率：40kW×2（一用一备）

风机电机功率：11kW

冷却水进出口径：DN60

凝水口径：ZG1"

电制：380V、3φ、50Hz

外形尺寸：3200×1600×1750

保护类型：高低压、水压、安全阀、电机过载及电源故障。

2中央空调风机风量对中央空调系统性能的影响

现船舶中央空调（型号CJKR-95），风机风量9000m3/h，依据造船时各舱室换气次数及风量计算书，各舱室需要风量总和为9174m3/h，意味着现有的风机在不计算送风管路和回风管路的实际阻力和发挥100%的机械效率才能勉强达到设计需求的风量。

实际船舶情况也是如此，在每一路送风末端舱室的送风量都很小（趋于零）。这种情况下，最好的处理方式就是更换风机，选择与设计风量和设计风压相符合的风机。

“新天牛”绞吸挖泥船各舱室计算书：

3中央空调系统制冷换热器效果差对系统性能的影响

影响制冷效果的主要原因是冷凝器的热交换能力，正确地操作与使用制冷换热器，对发挥和提高制冷装置的制冷效果十分重要，下面简述造成换热器效果差的原因和解决办法。

3.1水质对制冷装置的换热器效果的影响

出于绞吸式挖泥船的船舶性能，长期处于海上，制冷设备用制冷剂在冷凝器中直接和海水进行热交换，海水带走热交换后的热量，此时海水为冷却水。海水含盐量（ＴＤＳ）很高，直接加速了换热器（冷凝器）表面水垢的生成，而海水中的氯离子和硫酸根离子等腐蚀性离子加速了金属的腐蚀，这就会形成结垢→腐蚀→加速结垢→加速腐蚀的恶性循环。水中溶解的二氧化碳在冷却过程中大量散失，从而造成碳酸钙因饱和而析出并聚集于管壁上，更进一步加速了系统的结垢。由于冷却循环水与空气充分接触，造成水中溶解氧浓度增高至饱和状态。溶解氧浓度的增高不仅可引起均匀腐蚀，而且氧浓度的不均匀分布还将造成更严重的局部腐蚀。因绞吸挖泥船施工过程中，附近海域的海水都会较为浑浊，继而进入冷却系统中的污泥含量及锈蚀物的大量增加，不仅提高了结垢的可能性，同时水的腐蚀性也明显增大。

冷却水是一个特殊的生态环境，水中菌藻大量繁殖，加上日照充足，大量的溶解氧和营养源以及适宜的水温为菌藻的繁殖提供了良好的繁殖条件，微生物的繁殖产生大量生物黏泥附着于换热器表面，从而降低了传热效率，加速了微生物腐蚀的过程。结垢会增加换热器的传热阻力，降低传热效率，增加能源损耗。即使换热器表面结一层很薄的水垢，造成的传热阻力也是非常大的。腐蚀不仅影响设备的正常运，增加维修费用，严重时还会使设备过早损坏，造成巨大的经济损失。

3.2冷凝器冷凝面积减少对换热器的影响

由于长时间接触海水，端盖及管路腐蚀烂穿故障频繁发生，内部铜管经常腐蚀烂穿，导致大量制冷剂外泄，只能在烂穿铜管两头加闷头，这样就导致冷凝面积明显的减少。冷冻机油进入冷凝器内的传热管壁上会以油膜的形式依附在管壁上，这也会影响热交换效果，致使冷凝面积大量减少，满足不了系统的负荷需要。

3.3空气进入系统对换热器的危害

冷凝器泄露或者是系统加氟情况下，容易造成空气进入系统，系统内空气后会导致冷凝压力升高在有空气的冷凝器中，空气占据了一定的体积，且具有一定的压力，而制冷剂也具有一定的压力，根据道尔顿定律（一个容器内，气体总压力等于各气体分压力之和），在冷凝器中，总压力为空气和制冷剂压力之和。冷凝器中空气越多，其分压力也就越大，冷凝器总压力自然也升高，系统内冷却水的冷凝能力会明显下降，导致排气压力升高，系统能耗增加，严重影响制冷效果。大量空气进入系统会析出一部分水分，这也会影响绝缘，导致报警。

3.4解决冷凝器换热效果差的措施

3.4.1加装易拆装多层式滤网提高防腐蚀能力

根据多年来的实际使用情况，要在冷却水系统进冷凝器前的管路上加装１个多功能滤网箱，可做成500*500的箱体，有蓄水功能，两端水管上加装蝶阀.滤网至少需要３层，可抽出清洗，３道滤网的网孔由大到小排列，第１道要加倒刺，用来阻止软性物质及塑料漂浮物，第２道及第３道阻止垃圾和大颗粒泥沙。底部及两端加装防腐锌块，加大系统防腐力度，该装置设计简单，如压缩机排温高可以迅速拆除清洗，以对系统进行很好的保护。

3.4.2根据制冷设备需要定期清洁冷凝器以提高换热能力

根据制冷机组运行的正常运转工况对机组换热器进行定期保养。参考依据为以常温下的绝对压力为参考，观察排气压力是否升高（系统氟利昂制冷剂应在规定的添加量以内），海水泵的排出水量是否正常，冷冻机油油温是否高于制冷工况的最大值，冷凝器是否有严重的发烫现象.如发现上述情况应及时清洁冷凝器。冷凝器水垢的清除有如下2种方法：第一种，机械清洗法，用工具钢丝刷管刷擦除，用高压空气吹。第二种，化学清洗法，碱液对铜腐蚀严重所以采用酸洗法（选用稀盐酸），由掌握化学清洗知识的专业技术人员进行操作。

3.4.3根据设计要求检查现有冷凝器是否满足系统需求

制冷换热器长期使用后，冷凝器换热能力降低，换热面积减少（烂穿铜管闷堵），因依据系统各项参数设定值检查现有冷凝器是否满足系统需求，如果达不到设计要求应该及时换新冷您器。

4结束语

在制冷系统中冷却水的处理十分重要。杜绝各种脏堵、结垢和腐蚀等现象的出现，可使冷凝器发挥正常的换热功能，大大提高系统制冷量。

参考文献：

[1]船舶设计实用手册》第6分册。

[2]《CB/T3774-1996船舶驾驶室的空气调节与通风设计条件和计算基准

[3]“新天牛轮”绞吸式挖泥船空调、冷库装置技术规格书

作者简介：

邱新成；现于中交天航滨海环保浚航工程有限公司天杉船任职大管轮