船用空調(diào)冷媒水管清洗和充注工藝

陳 威，王 柳，魏文俊

（1.滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129；2.江南造船（集團）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引言

目前，空調(diào)冷媒水系統(tǒng)在船舶中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其對調(diào)節(jié)艙室的溫度和舒適度有著重要影響。船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)主要用于冷水機組和空調(diào)器、風(fēng)機盤管等間接式空調(diào)設(shè)備之間的熱量交換，是相對封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)[1]。然而，目前常用的開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的冷媒水管多采用鍍鋅無縫鋼管和不銹鋼管，均存在腐蝕、結(jié)垢和滲氧等問題[2-3]，且充注前未經(jīng)清洗的冷媒水管往往會存在粉塵和焊渣等雜質(zhì)。通常情況下，在充注船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)前往往沒有對冷媒水管進行清洗，這會促使冷媒水管內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，嚴重影響整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。本文對冷媒水管清洗串洗、除銹防銹和充注等技術(shù)要求和工藝流程進行分析，總結(jié)出適用于船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的水管清洗和充注工藝，進而提高整個中央空調(diào)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

1 船用空調(diào)冷媒水管的施工現(xiàn)狀

目前，船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)在水管充注前一般不會采取相應(yīng)的清洗和除銹等工藝措施，在空調(diào)系統(tǒng)長時間運行后，往往會出現(xiàn)水管腐蝕加劇、水管（尤其是空調(diào)設(shè)備的板式換熱器的水管）內(nèi)壁結(jié)垢嚴重（見圖1）、雜質(zhì)堵塞、換熱效率降低和水泵耗電量增加等問題，嚴重影響船用中央空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[4-5]。其中，水管內(nèi)部結(jié)垢產(chǎn)生的影響最嚴重，間接影響的范圍最廣。板式換熱器的水管材料通常采用碳鋼或銅，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4～52.2 W/(m·K)，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為383.3 W/(m·K)，而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為0.464～0.697 W/(m·K)[5]。由此可見，空調(diào)設(shè)備的板式換熱器結(jié)垢情況越嚴重，其導(dǎo)熱系數(shù)越低，換熱效率也將大幅度降低，直接影響船用中央空調(diào)系統(tǒng)的運行效果。因此，在船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)投入使用前，對整個水系統(tǒng)管路進行清潔串洗、除銹防銹和充注，是較為重要的工藝流程，也是確保船舶中央空調(diào)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的因素之一。

圖1 水管內(nèi)壁結(jié)垢示意圖

2 冷媒水管清洗和充注的技術(shù)要求

船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)是相對封閉的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，主要由冷水機組、膨脹水箱、冷媒水泵、間接式空調(diào)器、風(fēng)機盤管和閥件等組成。目前通常使用船用洗滌水系統(tǒng)完成充注，空調(diào)冷媒水系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 空調(diào)冷媒水系統(tǒng)示意圖

為便于對整個冷媒水系統(tǒng)進行清洗、充注、取樣和后續(xù)維護保養(yǎng)，應(yīng)在冷媒水系統(tǒng)中增設(shè)通岸接頭和取樣口，通岸接頭示意圖見圖 3。通岸接頭用于連接清洗水管和充注冷媒水的岸用水管，也可在船舶維護保養(yǎng)時用于充注冷媒水。取樣口則用于檢驗冷媒水的品質(zhì)。因船東需求等因素，部分船舶已在露天甲板設(shè)置了用于岸接制冷車（或制冷設(shè)備）的通岸接頭，也可用該通岸接頭作為冷媒水系統(tǒng)的清洗口和充注口。

圖3 通岸接頭示意圖

3 冷媒水管清洗和充注的工藝流程

3.1 準備工作

為保障冷媒水管清洗和充注工作的有序進行，在對冷媒水管進行清洗和充注前，需完成相應(yīng)準備工作，包括確保冷媒水系統(tǒng)的安裝完整性、進行冷媒水管密性試驗、保護空調(diào)設(shè)備、準備清洗和充注用的臨時水泵及其相關(guān)附件、準備清洗用的藥劑等。具體準備工作如下：

1）根據(jù)管系零件圖和安裝圖完成空調(diào)冷媒水管的安裝工作。在完成管系零件的內(nèi)場制造和壓力試驗后，及時完成零件清洗和端部封口工作。從運輸?shù)窖b船的整個過程中都應(yīng)確保水管端部的封口完整無缺。

2）在整個冷媒水系統(tǒng)的安裝過程中，對沒有連接到位的水管，其端部的封口無須拆除，防止不必要的二次污染。在整個冷媒水系統(tǒng)安裝完成后，需按設(shè)計壓力完成冷媒水管的密性試驗和強度試驗，并最終通過驗收。

3）對于風(fēng)機盤管、空氣冷卻器和膨脹水箱等小型空調(diào)設(shè)備，關(guān)閉其進出口閥件，防止在冷媒水管清洗過程中殘留的粉塵和焊渣等雜質(zhì)進入空調(diào)設(shè)備的板式冷卻器或膨脹水箱，進而導(dǎo)致難以清理、排出等問題。對于冷水機組、集中式空調(diào)器等大型空調(diào)設(shè)備，需要拆除其進出口的撓性軟管，采用盲板法蘭對冷媒水管的末端進行封口，不僅能防止雜質(zhì)進入空調(diào)設(shè)備，還能對連接閥件和空調(diào)設(shè)備的水管進行清洗。撓性軟管需單獨清洗，冷媒水泵進口的濾器則要拆除濾芯并進行單獨清洗。

4）安裝臨時水泵、臨時儲存柜、臨時濾器和臨時水管，從冷媒水系統(tǒng)的通岸接頭接入臨時水管，將整個冷媒水系統(tǒng)形成循環(huán)回路（見圖 4）。其中，臨時水泵用于對整個冷媒水系統(tǒng)進行清洗和充注，臨時儲存柜用于存放清洗用水、清洗藥劑和充注用水，臨時濾器用于過濾雜質(zhì)和取樣，臨時水管則用于連通船用冷媒水系統(tǒng)和整套岸接清洗設(shè)備。

圖4 冷媒水系統(tǒng)的循環(huán)回路示意圖

5）準備清洗和充注用的藥劑，包括除銹清洗劑、漂洗劑和防銹劑。

6）若因隔離空調(diào)設(shè)備、需單獨清洗的管附件等因素，存在不能形成循環(huán)回路的水管時，需將其拆除進行單獨清洗。

7）若在整個冷媒水系統(tǒng)清洗前，存在通過冷媒水系統(tǒng)進水等原因?qū)е露挝廴镜目照{(diào)設(shè)備，則需對其用蒸餾水進行單獨沖洗。

3.2 冷媒水管的清洗程序

冷媒水管清洗是為了達到除油、除銹、除雜質(zhì)和防銹等效果。因此，在清洗過程中要對整個循環(huán)回路進行循環(huán)清洗，配合相關(guān)藥劑除油、除銹和除雜質(zhì)，并根據(jù)臨時濾器的取樣結(jié)果判斷清洗效果。具體清洗程序如下：

1）將除銹清洗劑和淡水按1∶20～1∶10的比例加入臨時儲存柜。具體配比可根據(jù)清洗劑本身的去污能力以及水管的污垢程度進行調(diào)整。

2）啟動臨時水泵對整個循環(huán)回路進行充注，并根據(jù)臨時儲存柜中的液位及時補充除銹清洗劑和淡水，直至臨時儲存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時水泵對整個循環(huán)回路進行持續(xù)清洗。在充注和循環(huán)清洗的過程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動放氣閥進行管路放氣，并根據(jù)臨時儲存柜的液位變化及時補充（或泄放）除銹清洗劑和淡水。整個清洗過程持續(xù)循環(huán)約20 h，可達到除油、除銹和清洗效果，清洗結(jié)束后將整個冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時濾器和儲存柜。

3）將漂洗劑和淡水按1∶100～1∶50的比例加入臨時儲存柜中。同理，具體配比可根據(jù)漂洗劑本身的去污能力以及水管的污垢程度進行調(diào)整。

4）啟動臨時水泵對整個循環(huán)回路進行充注，并根據(jù)臨時儲存柜中的液位及時補充漂洗劑和淡水，直至臨時儲存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時水泵對整個循環(huán)回路進行持續(xù)漂洗。在充注和循環(huán)漂洗的過程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動放氣閥進行管路放氣，并根據(jù)臨時儲存柜的液位變化及時補充（或泄放）漂洗劑和淡水。第一次漂洗時間約2 h，漂洗結(jié)束后將整個冷媒水系統(tǒng)放空，并檢查濾器的清潔程度。第二次及后續(xù)的漂洗采用相同的工藝流程，漂洗的具體時間和次數(shù)與濾器的清潔程度有關(guān)。一般情況下，將濾芯上無明顯顆粒雜質(zhì)作為通過檢驗的標準。在漂洗結(jié)束后，將整個冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時濾器和儲存柜。

5）為避免實際使用時冷媒水管發(fā)生銹蝕的情況，將防銹劑和淡水按1∶20的比例加入臨時儲存柜中，啟動臨時水泵對整個循環(huán)回路進行充注，并根據(jù)臨時儲存柜中的液位及時補充防銹劑和淡水，直至臨時儲存柜中的液位基本穩(wěn)定，再利用臨時水泵對整個循環(huán)回路進行持續(xù)防銹清洗。在充注和循環(huán)清洗的過程中，要利用冷媒水系統(tǒng)的自動放氣閥進行管路放氣，并根據(jù)臨時儲存柜的液位變化及時補充（或泄放）防銹劑和淡水。整個清洗過程在室溫環(huán)境下，持續(xù)循環(huán)約4 h，可達到防銹效果，防銹清洗結(jié)束后將整個冷媒水系統(tǒng)放空，并清洗臨時濾器和儲存柜。

6）在整個冷媒水系統(tǒng)清洗結(jié)束后，用不小于0.7 MPa的壓縮空氣吹干整個系統(tǒng)的管路。為防止壓縮空氣中可能存在的濕氣和雜質(zhì)對管路造成二次污染，盡量將壓縮空氣的端口接入空氣干燥劑處以增加壓縮空氣的清潔程度，確保整個系統(tǒng)管路的清潔和干燥。

7）將清洗前臨時拆除的管子和閥附件進行單獨清洗，必要時進行防銹處理，完成清洗后對其進行安裝和復(fù)位。在整個冷媒水系統(tǒng)充注前，需確認整個冷媒水系統(tǒng)的安裝完整性，包括臨時拆除的管附件、空調(diào)設(shè)備的進出口等的復(fù)位情況。

3.3 冷媒水管的充注程序

在冷媒水管充注前，除了對整個冷媒水系統(tǒng)的管路及其附件進行安裝和復(fù)位外，還需檢查并開啟整個系統(tǒng)中的閥件，使整個冷媒水系統(tǒng)中的管路和設(shè)備形成循環(huán)回路。其中，開啟的閥件不包括泄放閥等對外連通的閥件。冷媒水管充注包括淡水的充注、防凍液的充注、冷媒水管的放氣和冷媒水取樣等。具體充注程序如下：

1）啟動臨時水泵對整個冷媒水系統(tǒng)進行充注，充注的介質(zhì)為蒸餾水或乙二醇防凍液。采用蒸餾水是為了防止長期運行后空調(diào)設(shè)備的冷凝器內(nèi)壁產(chǎn)生水垢；采用乙二醇防凍液是為了防止船舶在途經(jīng)寒冷環(huán)境且全船冷媒水系統(tǒng)不運行時，部分冷媒水管內(nèi)部結(jié)冰引起水管破損的情況。因此，可根據(jù)船舶設(shè)計和使用需求決定乙二醇防凍液的具體比例。乙二醇防凍液成分情況見表1。

表1 乙二醇防凍液成分

2）在冷媒水充注過程中，要實時檢查整個冷媒水系統(tǒng)是否存在泄漏情況，尤其是冷媒水管清洗后復(fù)位的空調(diào)設(shè)備進出口、水管和相關(guān)附件。若存在泄漏，則停止冷媒水充注，及時處理漏點。

3）在冷媒水充注過程中，需要利用冷媒水系統(tǒng)的自動放氣閥進行管路放氣。

4）在冷媒水充注完成后，交替開啟船用冷媒水泵、備用水泵對整個系統(tǒng)進行內(nèi)循環(huán)和驅(qū)氣，并配合利用自動放氣閥進行管路放氣。如有需要，停止船用冷媒水泵，利用臨時水泵對整個系統(tǒng)進行補液，直至水泵進出口壓力基本穩(wěn)定且達到設(shè)計壓力值。

5）對冷媒水進行取樣檢驗，水質(zhì)指標要滿足表2的要求。檢驗合格后，拆除臨時工裝、關(guān)閉通岸接頭，整個冷媒水管的清洗和充注工作完成[6]。

表2 冷媒水水質(zhì)指標

4 結(jié)論

船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的清潔程度和冷媒水品質(zhì)不僅影響著冷媒水系統(tǒng)投入運行后的使用效果，還對空調(diào)艙室的舒適度有著顯著的影響作用。本文對冷媒水管清洗串洗、除銹防銹和充注等技術(shù)要求和工藝流程進行分析，并總結(jié)出適用于船用空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的水管清洗和充注工藝。研究表明：1）對冷媒水管采取淡水清洗、藥劑除銹和防銹等措施能夠保證冷媒水管的清潔程度，防止管路內(nèi)部的粉塵和焊渣等雜質(zhì)引起的堵塞和結(jié)垢等問題；2）采用蒸餾水和防凍液進行充注的方法能夠保證冷媒水系統(tǒng)在投入運行后管路內(nèi)部不易結(jié)垢，保障其換熱效率，實現(xiàn)環(huán)境溫度較低時不易結(jié)冰等效果。