R. Śmierzchalski; Diagnostyka pracy kontenera ... 7
1. Diagnostyka kontenerów chłodniczych na statkach
Kontenery stosowane do bezpiecznego przewozu ładunków chłodzonych
wyposażone są w urządzenia chłodnicze, których praca opiera się na współdziałaniu
systemów: chłodniczego, elektrycznego i elektronicznego. Ocenę stanu technicznego i
lokalizację uszkodzeń ułatwiają procedury samotestujące oraz sygnalizacja alarmowa,
która zasadniczo wskazuje skutki awarii. Diagnozowanie stanu pracy kontenera przez
personel wymaga wiedzy z zakresu różnych dziedzin, a także doświadczenia. Pomocna
w tym względzie może być dokumentacja techniczna kontenerów [7] [5]. Zawiera ona
zwykle:
• tabele diagnostyczne ułatwiające identyfikację uszkodzeń,
• algorytmy postępowania w danej sytuacji awaryjnej,
• sposoby ich usunięcia.
Biorąc pod uwagę fakt częstych zmian załogi, jak i przewożenie różnych typów
kontenerów chłodzonych, dokumentacja danego typu kontenera chłodniczego może
być nieznana załodze lub niedostępna na statku. W tym wypadku pozostaje wiedza,
umiejętności i doświadczenie personelu obsługującego. Zasada pracy i budowa
kontenerów chłodniczych różnych firm jest bardzo zbliżona. Istotne różnice występują
pod względem rozwiązań technicznych, szczególnie układów automatyki.
Uwzględniając powyższe fakty, diagnostykę kontenerów należy podzielić na dwie
fazy: pierwszą − ogólną odnoszącą się do wszystkich typów kontenerów i drugą −
obejmującą czynności diagnostyczne realizowane na podstawie dokumentacji
technicznej danego typu kontenera [1][10][11].
Faza pierwsza polega na wysnuwaniu wniosków na podstawie obserwacji
typowych układów pomiarowych, czujników i wskaźników, które w sposób
bezpośredni lub pośredni dostarczają informacji diagnostycznych. Urządzeniami
najłatwiej dostępnymi do obserwacji i dostarczającymi zasadniczych informacji
diagnostycznych są analogowy rejestrator temperatury i wziernik wilgotności
czynnika.
Na postawie wykresów temperatur można zidentyfikować szereg sytuacji
awaryjnych, do których należy zaliczyć:
• awarie układów elektrycznych i automatyki − przerwy w zasilaniu kontenera w
energię elektryczną, wadliwa praca układów elektrycznych, układów odszraniania,
uszkodzenia czujników pomiaru temperatur w kontenerze,
• awarie układu chłodniczego − nieprawidłową pracę i ustawienie wartości
przegrzewu czynnika na zaworze ekspansyjnym, zbyt mała ilość czynnika w
obiegu,
• awarie mechaniczne − uszkodzenia układu wentylacji parownika i skraplacza.
Z kolei wzierniki umożliwiają obserwację stopnia zawilgocenia ciekłego czynnika
i sposób jego przepływu. W sytuacji prawidłowej pracy kontenera przepływający przez
wziernik czynnik chłodniczy nie będzie zawierał pęcherzyków pary. Zjawisko
powstawania pęcherzyków świadczy najczęściej o niedostatecznej ilości czynnika
8
chłodniczego w obiegu chłodniczym lub o nadmiernym dławieniu przepływu ciekłego
czynnika chłodniczego w rurociągu wysokiego ciśnienia przed wziernikiem.
Dodatkowo we wzierniku umieszczony jest, zmieniający kolor, chemiczny wskaźnik
zawilgocenia czynnika chłodniczego. Zwykle kolor zielony świadczy o braku wilgoci
w czynniku chłodniczym, a kolor żółty oznacza jej nadmiar (rys. 1).
Skuteczną metodą diagnostyczną w
fazie pierwszej są oględziny części
zewnętrznych kontenera. Ślady wyciekającego
oleju lub plamy na urządzeniach
agregatu chłodniczego mogą świadczyć o
utracie szczelności instalacji chłodniczej i
o zmniejszeniu się ilości czynnika w
obiegu.
Faza druga diagnostyki kontenera
odnosi się do czynności związanych z
danym typem kontenera. Na podstawie
instrukcji obsługi, analizy dokumentacji technicznej, schematów kontenera ustala się
stan techniczny lub ewentualną awarię. Z uwagi na specjalistyczny charakter tej części
analizy diagnostycznej sposób postępowania musi być rozpatrywany osobno dla
każdego typu kontenera.
Ze względu na to, że analogowy rejestrator temperatury dostarcza w pierwszej
fazie diagnozowania kontenera podstawowych informacji o pracy obiegu chłodniczego,
w dalszej części niniejszego opracowania przedstawiono opis mapy
temperatury i sposób interpretowania wykresów temperatury w sytuacjach normalnej
pracy i w okolicznościach awaryjnych.
2. Opis mapy do rejestracji temperatury w kontenerze
chłodniczym
Mapa do rejestracji temperatury (rys. 2) wykonana jest ze specjalnej sztywnej
kalki w kształcie koła, na której przez zarysowanie urządzeniem do pomiaru
temperatury (rys.3 p. 7) rejestrowany jest wykres temperatury mierzonej w kontenerze.
Maksymalny okres rejestracji wynosi 31 dni. Mapa ta montowana jest na tarczy zegara
sprzężonego z układem pomiaru temperatury (rys.3 p. 2) Zegar (8), obracając tarczę,
zmienia położenie mapy względem ramienia zarysowującego (7), co umożliwia zapis
temperatury w odpowiednim momencie. Mapa temperatury jest mocowana za pomocą
śruby (9).
Na mapie, oprócz rejestracji temperatury w kontenerze chłodniczym, odnotowuje
się dodatkowe następujące informacje:
• parametry przewozu ładunku chłodzonego (wymaganą temperaturę transportu,
natężenie wentylacji ładunku świeżym powietrzem),
• podstawowe dane o kontenerze,
• dane o podróży i statku transportującym.
Rys. 1. Wziernik przepływu ze wskaźnikiem
zawilgocenia czynnika (1) typu SGI firmy Danfoss
R. Śmierzchalski; Diagnostyka pracy kontenera ... 9
Poszczególne pola mapy przedstawiają:
1. SETTING TEMP. − wartość zadana temperatury w czasie transportu ładunku,
zwykle określona w stopniach Celsjusza (°C) lub w stopniach Fahrenheita (°F).
(Tabelę przeliczeń °C na °F dołączono w dodatku 1).
2. CONTAINER NO. − numer identyfikacyjny kontenera.
3. SHIP'S NAME − nazwa statku transportującego kontener.
4. VOY. NO. − numer podróży.
5. BY − podpis osoby zakładającej mapę do rejestracji wykresu temperatury.
6. LOADING PORT − port załadunku kontenera najczęściej określony za pomocą
międzynarodowych skrótów (dodatkowo określa się nazwę państwa).
7. DISCHARGE PORT − port wyładunku kontenera najczęściej określony za
pomocą międzynarodowych skrótów (dodatkowo określa się nazwę państwa).
8. STUFFING DATE DATE / MONTH / YEAR − data załadowania towaru do
kontenera (dzień, miesiąc, rok).
9. DATA − oznaczenie kolejnego dnia rejestracji temperatury na mapie temperatury
(maks. 31 dni).
10. N (NOON) − oznaczenie: południe (godz. 12.00) na mapie temperatury.
11. M (MIDNIGHT) – oznaczenie: północ (godz. 00.00) na mapie temperatury.
12. Dodatkową informacją, jaką umieszcza się na mapie temperatury, jest stan
wentylacji ładunku. Określa się, czy ładunek ma być wentylowany
(VENTILATION OPEN/CLOSE) i w jakim zakresie musi być otwarty wlot i
wylot świeżego powietrza (1, 1/2, 1/4).
Rys. 2. Mapa do rejestracji wykresu temperatury w kontenerze chłodniczym
10
Urządzenie do pomiaru temperatury zawiera następujące elementy (rys.3):
1 − śrubę do ustawiania zera (zakryta),
2 − termometr cyfrowy,
3 − diodowe wskaźniki,
4 − przełącznik wyboru,
5 − przełącznik kalibracji,
6 − ramię potrzymania rysika,
7 − ramię zarysowujące (rysik) mapę temperatury ,
8 − zegarek kwarcowy,
9 − nakrętkę tarczy do pomiaru temperatury,
10 − kontrolny wskaźnik pracy zegara,
11 − transformator,
12 − bezpiecznik,
13 − baterię zegara,
14 − miernik i przycisk pomiaru napięcia baterii.
Rys. 3. Urządzenie do pomiaru temperatury wraz z zegarem [7]
R. Śmierzchalski; Diagnostyka pracy kontenera ... 11
3. Wykresy temperatur podczas normalnej pracy kontenera
3.1. Wykresy temperatur dla ujemnych wartości zadanych
Wykresy temperatur w kontenerze rejestrowane dla ujemnych wartości temperatur
zadanych transportu ładunku prezentują dwa podstawowe cykle pracy kontenera:
chłodzenie i odszranianie. W cyklu chłodzenia na wykresie rejestrowana jest mierzona
wartość temperatury. Powinna ona odpowiadać wartości temperatury zadanej. Podczas
cyklu chłodzenia pracują następujące urządzenia: sprężarka, wentylator powietrza
schładzającego skraplacz oraz wentylatory powietrza obiegowego schładzającego
transportowany ładunek. Ruch powietrza wentylatora schładzającego skraplacz
powinien być skierowany na zewnątrz kontenera. Temperatura tego powietrza po
schłodzeniu skraplacza powinna być wyższa od temperatury otoczenia. Część wykresu
odnosząca się do cyklu odszraniania parownika, reprezentowana przez okresowe
pojedyncze impulsy, zwykle zakreśla na mapie wartości dodatnie temperatury. W
cyklach odszraniania praca urządzeń chłodniczych jest zatrzymana, a załączane są
grzałki elektryczne powodujące topnienie lodu. Po podgrzaniu parownika następuje
stopniowe odsłonięcie części zaszronionych. Pozwala to na swobodny przepływ
powietrza obiegowego przez parownik i na prawidłową wymianę ciepła.
W układach chłodniczych kontenerów rozróżniamy zasadniczo dwie metody
odszraniania:
• odszranianie czasowe (DT, Defrost Timer),
• odszranianie na podstawie pomiaru ciśnień powietrza przepływającego, mierzonego
przed i za parownikiem (APS, Air Pressure Switch).
Układ do czasowego odszraniania DT realizuje cyklicznie proces odszraniania w
odstępach 6-, 12- lub 24-godzinowych. Okresy te zadawane są ręcznie przez obsługę,
za pomocą pokrętła lub przycisków znajdujących się najczęściej na pokrywie skrzynki
automatyki. Zatrzymanie procesu odszraniania następuje wówczas, gdy parownik
osiągnie określoną dodatnią wartość temperatury. Wykresy temperatur rejestrowanych
w kontenerze z układem czasowym odszraniania przedstawia rysunek 4 (lewy wykres).
Temperatura zadana ładunku chłodzonego wynosi Tz = -18 °C a wartość temperatury
przerywającej odszranianie t = +5 k°C.
Ustawienie okresów czasowych chłodzenia i odszraniania uzależnione jest od
typu ładunku, temperatury zadanej transportu, wilgotności ładunku, warunków
zewnętrznych − temperatury powietrza i wilgotności oraz natężenia wymiany świeżego
powietrza w kontenerze. Wartości okresów zadawane są w sposób ręczny za pomocą
skokowo nastawialnych pokręteł lub przycisków. W czasie odszraniania sprężarka oraz
wentylatory skraplacza, parownika zostają zatrzymane. Cykl odszraniania trwa od
10-30 minut i kończy się w momencie, gdy czujnik termostatu mierzący temperaturę
parownika zasygnalizuje osiągnięcie odpowiedniej wartość dodatniej. Zwykle wartość
ta wynosi t = +5 °C (rys.4) lub +15 °C (rys.5). Często wskazania temperatur odszraniania
uzależnione są od umiejscowienia czujnika. Czujniki wyłączające odszranianie
są zwykle umiejscowione w części górnej lub dolnej parownika. W wypadku
12
niezadziałania czujnika temperatury proces ten zostanie przerwany przez dodatkowe
zabezpieczenie czasowe lub termiczne, które w pierwszym wypadku kontroluje okres
trwania odszraniania, w drugim zaś – maksymalną temperaturę. Po przekroczeniu tych
wartości proces odszraniania zostaje przerwany. Po tym cyklu kontener automatycznie
wchodzi ponownie w tryb pracy chłodzenia – załączone są wentylatory i sprężarka.
Rys. 4. Wykres temperatury rejestrowanej w kontenerze dla temperatury zadanej Tz = -18°C. Lewy wykres
odnosi się do wypadku czasowego odszraniania, a prawy – do systemu odszraniania za pomocą pomiaru
ciśnień powietrza przepływającego przed i za parownikiem. Wartość temperatury przerywającej
odszranianie t = +5°C
Rys. 5. Wykres temperatury rejestrowanej w kontenerze dla temperatury zadanej Tz = -20 ºC i czasowego
odszraniania. Wartość temperatury przerywającej odszranianie t = +15 ºC
W sytuacji gdy w kontenerze funkcjonuje czujnik mierzący spadek ciśnienia
powietrza schładzanego na parowniku (APS)...
ekliptyka1