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管輪業務討論區

船舶中央空調故障實例分析與探討

2015-09-24 23:38:27
船舶正航行於大海之中,當值輪機員聽見」碰」的一聲後水聲嘩啦啦,開始以為是廚房在準備早餐的用水聲,但是走到廚房門口發現聲音的原來不是這裡,似乎是從樓上所傳來,於是到樓上空調間一看,中央空調冰水系統的冰水膨脹櫃掉落,地板充滿咖啡色的油泥。

第一時間的處理,先將冰水膨脹櫃的進出口閥關閉,但空調系統已經無法啟動,只能開通風,於是等船靠碼頭後先採購冰水膨脹櫃,等冰水膨脹櫃送到船上重新安裝,運轉了一小段時間後,空調亦跳脫無法運轉,本來以為是空調系統的冰水流量開關故障,先將控制系統的冰水流量開關旁通也無法運轉,也就是說問題並非控制系統;切換了壓縮機運轉後,也只持續了一小段時間後停止,仔細觀察系統的變化,冰水系統的壓力每隔一段時間後持續升高,沒多久船上反應水龍頭內的出水都是咖啡色,而且有油油的狀況,於是在海上連續三天沒有空調的航行,等靠碼頭後仔細檢查系統,才發現真正問題的所在。

本文將此次所遇到的船舶中央空調問題做個整理,並針對故障發生點的第一時間處理方式做個檢討。

中央空調系統

中央空調可分成三大系統,分別為冷媒系統、冰水系統及海水系統;冷煤系統的四大元件為蒸發器(Evaporator)、壓縮機(Compressor)、冷凝器(Condens er )及膨脹閥(Expansion Valve),附屬元件計有乾燥器(Drier)、窺視孔(Sight Glass)、電磁閥(Solenoid Valve)、高低壓開關(Hi-Lo Pressure Switch)等。

冷煤系統中以R -404a環保冷煤為媒介,冷煤在蒸發器中使低壓冷煤蒸發以吸收汽化潛熱,壓縮機再將低壓的氣體冷媒壓縮成高溫高壓冷媒,高溫高壓的氣體冷媒於冷凝器中冷凝,將冷煤系統中的熱量排出,後流經停止閥、乾燥器、窺視孔等,當壓縮機要運轉時,電磁閥開啟,冷煤流入膨脹閥使其降壓後,進入蒸發器完成一個冷媒循環。

海水系統以機艙之海水泵將將海水送入冷凝器,將冷煤系統中的高溫熱量帶走,冷卻後的海水排出船外,冷凝器出口安裝流量開關(Flow Switch),以確定海水流量。

冰水系統中的入口安裝冰水膨脹櫃(Expansion Tank),以調節冰水系統的壓力,膨脹閥上安裝一個安全閥(Safety Valve),避免冰水系統壓力過大時自動洩壓,再以冰水泵(chilled water pump)泵送冰水至蒸發器,由於冷煤在蒸發器內汽化,此時冰水的熱量將會被冷煤吸收,使冰水溫度降低,蒸發器的冰水入口設置溫度開關(Thermostat),出口設置防凍開關(Freeze Protection),避免冰水溫度過低造成結冰,當冰水進入風箱(AHU)前利用冰水流量開關控制進入風箱的流量,當進入風箱的冰水流量越高則溫度越低? A流量越少則溫度越高,則可利用此來控制室內溫度,風箱中的低溫冰水與空氣接觸時,因為溫度差產生凝結水,此冷凝水再利用排水管排出船外;冰水系統為一閉合循環系統,裡面的冰水不與外界接觸,一直循環利用,倘若冰水系統中之冰水有短缺時,則可再利用船上的淡水系統補充之。

冷煤系統中的壓縮機具有保護開關,當壓縮機要啟動之前,必須確定保護開關並未作動,其為過載保護器、高低壓開關、油溫保護器、溫度開關、防凍開關、冰水流量開關、冷卻水流量開關、壓縮機內部保護等,控制系統將其串聯在一起,倘若有一個保護開關作動,致控制系統斷路,則壓縮機無法啟動。

此中央空調冷煤系統具有兩部壓縮機、共用蒸發器、冷凝器及膨脹閥;冰水系統中具有兩組風箱及兩部冰水泵;海水系統之海水則可利用空調設備海水泵、日用海水泵及通用泵相互切換使用,必要時尚可利用消防泵來供應海水。

空調系統故障檢測

回顧空調系統發生問題時所發生的​​現象,首先是冰水膨脹櫃掉落,更換冰水膨脹櫃後注入新的冰水,持續運轉一段時間,發現冷煤系統中的低壓過低,可能是系統某處的冷煤洩漏,由於冷煤洩漏的可能位置眾多,管路接頭或墊片處都有可能,主管指示先灌冷煤等回到碼頭後再行檢查,經重新灌了冷煤之後,運轉一小段時間亦無法運轉,且冰水壓力持續升高? A經檢查後逐步縮小可能故障的範圍,最後與同仁討論故障的原因,最有可能的原因是蒸發器盤管破裂,導致冷煤漏入冰水系統,導致冰水系統壓力逐漸升高,而冰水壓力高過於淡水系統,於是當利用淡水系統灌入冰水系統中時,冷煤漏入淡水系統中,導致水龍頭流出的淡水呈現咖啡色的油水,即為冷凍油。

接下來找原廠檢修,先將蒸發器中的冰水漏光,水側已經發現油膜,幾乎已經可以確定是蒸發器的盤管破裂,再將膨脹閥拆除,冰水流出量更是多,電磁閥、乾燥器與冷凝器海水側亦同,最後將壓縮機的滑油旋塞打開,除滑油外還含有水分,於是廠商說壓縮機確定進水,等招標之後另行維修,蒸發器盤管破裂的主要可能原因是冰水在蒸發器盤管結冰,將盤管撐破。

待主管針對故障後續處置方式做出指示,由於同型船中亦有發生這種狀況,已經將間接冰水膨脹式改為直接膨脹式,亦即取消冰水系統卻沒有發出技術通報,壓縮機與蒸發器故障檢修為此次維修重點,經招標後亦由原廠得標,更改為直接膨脹式另有一優點,未來蒸發器若有發生盤管破裂時,頂多是冷煤漏出,僅需維修蒸發盤管並重新灌入冷煤,不會有冰水漏入冷煤系統之虞。

故障發生後招標經過了一段時間,得標之後廠商將各項元件拆回工廠檢修,當打開壓縮機後發現裡面由於有水份,造成壓縮機內部的各項機件均已經生鏽,包括活塞、氣缸、連桿、拉桿等均嚴重破壞,難以修復。由於此款壓縮機已經停產,維修料件無法取得,即便取得料件後仍需保固一年,所以廠商變更維修契約,將原本的維修兩部往複式壓縮機改為更新一部螺旋式壓縮機(RC2),其他維修項目不變。
維修完工後,測試運轉後仍發現低壓逐漸降低,經追查發現是電磁閥洩漏,於是將電磁閥重新上墊片膠,運轉一段時間後均可保持操作壓力,持續正常運轉。出航後,發現壓縮機油壓保護開關經常作動,導致壓縮機停止,因此在控制系統中安裝延遲開關,設定90秒後才作動,使壓縮機能在海上航行時,避免因船舶的搖擺與俯仰差,造成壓縮機保護裝置的作動。

結論

本次次空調故障主要是蒸發器盤管破裂,導致冷煤漏入冰水系統中,導致冰水壓力過高,且冰水系統壓力高過淡水壓力,導致船上淡水遭冷煤冷凍油污染。
此空調冷煤系統中之蒸發器、冷凝器與膨脹閥為共用,僅壓縮機為兩部替換,當壓縮機偵測回風溫度達設定值時,電磁閥打開壓縮機開始運轉,由於壓縮機不可同時運轉,停用的一部壓縮機之高低壓進出口均須關閉,因此此次故障第一時間的處理,檢討後唯一敗筆即為更換過壓縮機運轉,倘若能在更早的時間發現為蒸發器盤管破裂,將蒸發器內的冰水排出,不切換壓縮機的情況之下,可降低的損失,保住一部壓縮機,但壓縮要有冰水進入,則無法挽救。

希德.馬丁公司前董事長、知名危機處理專家諾爾曼.奧古丁(Norman R. Aqustine):「預防是控制危機最省錢,也最簡單的方式,但令人驚訝的是這個步驟通常​​完全被省略。」輪機員服務於船舶在大海上航行,遇緊急突發的狀況,倘若先前無類似的經驗,則會花費很多的時間追查故障原因,當追查的時間越長,原本小毛病卻可能造成大問題,而機艙必須具備的技術卻很繁多,如高速車床、燒電焊、鉗工、電工、氣油壓等,往往輪機員能將任何一項技能熟練就很不容易,更別提是在沒經驗的機型追查沒遇過的毛病。

服務於海上的輪機員有一個問題,交接的時候僅一、二日,甚至有在碼頭碰個面就算交接完成,倘若遇到問題變成考驗輪機員能力的時候,而輪機長往往以此做為考核。目前有許多制度上軌道的船公司,都會將經常遇到的故障與解決方式,以技術通報的方式整理成冊,甚至將海上經驗老道的資深輪機長安排在岸上服務,當船上有任何技術問題一時無法解決時立即提供建議,一個輪機員的養成必定是經過許多淬煉,但是這些過程往往是公司花費大筆維修鈔票換來的,如能在技術手冊之外,不定時的增加教育訓練,能提供更大的成效,而教育訓練卻是許多公司為節省開銷而不實施,以實際海上故障維修經驗換來的代價與教育訓練所需的花費相比較,差距甚鉅。

原文出處:http://tw.myblog.yahoo.com/tacit0651/ ... =9557&next=9455&l=f&fid=7
2013-08-06 19:42:18
沒想到我寫的文章,被大陸同胞拿去用,再貼回台灣時,出處變成了大陸網站了,原文章請參閱 中華海員月刊 及 小水滴的海洋世界 部落格
2013-08-06 20:15:23
呵呵…水滴兄幸會了,我用我老婆帳號留言,想必您看到了,

才會大駕光臨航海者論壇。

往後還要多多有勞您的文章呢。

此篇連結出處錯誤,馬上改正。
2013-08-07 20:12:46
輪機維修經驗分享 - 中央空調高壓跳脫

前言

輪機的工作,常常會遇到一些讓人噴飯的狀況,學校的所學完全失效,必須要靠經驗的累積,才能順利解決。遇到問題處裡完之後,就能累積經驗值,但特殊的狀況卻不是常常遇到,等下次遇到之後就會想起之前有碰過,但記憶卻已經模糊,無法實際派上用場。
回想起在海上當實習生時,船上大管輪具有豐富的海上經驗,自己有一本筆記本,將遇到的狀況與如何處理記錄下來,等遇到一些特殊狀況時,筆記本就發揮了效用,而這本筆記本只有大管輪自己才看得懂,讓我想起日前遇到中央空調的實際狀況,在這裡與大家分享。

狀況說明

事情是發生在去年歲修期間,船採用中央空調系統,平常由空調海水泵或日用海水泵供應冷卻水,亦可由通用泵(GS PUMP)供應。工程項目裡面通用泵與空調海水泵已經拆除,所以必須由日用海水泵供應冷卻水。正巧當時環保意識抬頭,節能省碳的環保運動正在如火如荼的展開,每天的上午六點到十點與晚上六點到十點,冷氣都必須要關閉,已達到減少碳排放量的要求,於是僅存的日用海水泵也在冷氣停止的同時一起關閉,僅可使用鼓風機。
等節能減碳時間一過,先將日用海水泵啟動,卻發現壓力無法建立,疑似有空氣堵塞阻礙水路,於是我們先將泵出口的壓力表打開,利用水管將水灌滿管路後,再將泵啟動後同樣無法成功建立壓力,試了老半天就是無法成功。
為了能讓大家在炎炎夏日能先有冷氣吹,我想起還可以利用消防泵切換管路系統,讓空調系統先有冷卻水,這樣暫時先解決問題,再回過頭來處裡日用海水泵無法建壓的問題。
管路系統切換完成後,消防泵滿捧場的沒有任何異狀,啟動空調機後終於可以吹冷氣了,但沒多久卻發生高壓跳脫的現象,復歸(RESET)之後再重新啟動還是一樣。

診斷與處置

一般而言,空調常遇見的高溫跳脫所造成的原因是冷卻器過髒或者是冷卻水量不足,而冷卻器前幾日才清通過,因此先將這個狀況排除,再來就是檢查冷卻水量,消防泵的進出口壓力正常,再來將海底門打開檢查,由於消防泵海底門平常是常關,因此海底門過濾器十分乾淨,最後剩下調整排出閥的開度,先將空調海水排外閥關上一個刻度,再將排外調壓閥關閉,裝況依然無法排除,讓我十分不解。
一點道理都沒有,不知道是為什麼呢?高壓還是會跳,到可能的原因似乎只剩下冷卻器過髒,距離上次清洗的時間才幾天,不太可能吧!但也想不出其它可能的原因了,於是將冷卻器端蓋打開檢查,裡面發現很多的泥巴,附著在冷卻管上。於是我們拿出管路通條(TUBE CLEANER)將冷卻器清洗一番,之後再啟動空調就正常了。

結論

此次造成空調高壓跳脫的原因,起因由於更換了港口與實施節能減碳計畫,而停泊的碼頭附近海水較為渾濁,於日用海水泵關閉之後,泥巴停滯在冷卻器裡,啟動關閉次數頻繁,幾次之後泥巴變乾附著在冷卻管上,造成冷卻面積大幅減少,空調所產生的熱,無法藉由冷卻器將熱帶走,而造成高壓跳脫,而我判斷時就將這因素排除,一直到最後才查這原因,後來發現果真是冷卻器過髒所導致。

常常聽一些海上的前輩提到,當初在海上服務時,同一職位交接時,只在甲板跟你握個手就走了,所謂的交接就只是確認人有沒有到而已,以現在的企業角度而論,真的很不可思議,因為人員異動除了各行政單位都要交回相關證件與物品之外,手頭上的工作進度亦是交接的一大重點。

企業為了讓自身的技術能夠持續發展,常常有技術分享,或是技術通報,讓後人在工作上能順利進行並且在基礎上持續前進,分享似乎在海上變成一件稀罕事,除了工作本身就十分忙碌,休息時間都不夠哪還有體力在去做經驗的分享,但若自己能養成紀錄的習慣,雖然只是隻字片語,卻就能在緊要關頭做出貢獻,亦能將經驗傳承下來,有句話說「再好的記憶,抵不過短短的一支筆」正是此意,筆者才學尚淺倘若有不足之處,請不吝提出指教。

本文刊登於中華海員月刊674期
原文出處小水滴的海洋世界:http://tw.myblog.yahoo.com/tacit0651/ ... 10540&next=9550&l=f&fid=7
2013-09-22 11:48:12
事有因果...自前兩件案例中皆印證諾爾曼.奧古丁(Norman R. Aqustine)的這句:「預防是控制危機最省錢,也最簡單的方式,但令人驚訝的是這個的步驟通常​​完全被省略。」
預防作為的基礎在於技術通報與經驗傳承,藉由技術通報與經驗內容有體系地建立相關係統檢查保養手冊,如同海軍SOP(標準操作程序)與PMS(物資保養手冊),依時間(小時 天數 週數 月數及年)分列保養維修與更換作業內容,特別狀況操作維修內容另外建立,想必足敷日常輪機裝備維保所需...
"Sea-Fever「 by John Masefield (1878-1967)
I must go to the seas again, to the lonely sea and the sky.
And all I ask is a tall ship and a star to steer her by,
And the wheel's kick and the wind's song and the white sail's shaking ,
And a gray m...
2013-11-05 14:36:09
由於雅虎奇摩部落格要關閉,為了保留小水滴的文章,部落格搬家至隨意窩,網址如下:

http://blog.xuite.net/tacit0651/twblog

歡迎舊雨新知蒞臨指教!!
2015-08-17 00:12:21
雖然現今船舶為中央冷卻系統設計,回顧此文,仍覺得受益良多!
"Sea-Fever「 by John Masefield (1878-1967)
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2015-09-22 08:37:52
這是中央空調沒錯喔!有的用冰水,有的用直膨!
2015-09-24 23:38:27
前輩回文了,有神快拜^^

我們船上的中央空調蒸發器有兩個,均位於空調間,冷凝器用中央冷卻水的淡水進行冷卻。
住艙的空氣經由通道吸入蒸發器,再利用風道送到各住艙,好處省去諸多冰水管道佈設查修的麻煩,缺點是冷度會隨著樓高稍減。
"Sea-Fever「 by John Masefield (1878-1967)
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