对此事故发生原因有两种意见，一是设备厂方服务工程师提出的使用不当引起的，例如，停机时空调机室温度低于0℃，散热管内的冷凝水没有及时放出，导致结冰涨爆散热管。供汽初期管系中的冷凝水没有预先排除，在高速蒸汽流推动下，发生“水击”造成的散热管破裂。甚至是供汽压力失控，超压导致散热管破裂等。二是船方提出的对产品质量的异议，认为加热紫铜管局部管壁太薄，难以应对正常的蒸汽压力发生了破裂。厂家对该批次加热器紫铜管进行了详细排查，从进货渠道、交货验收、到加热器的设计、制造及试压检验等，均没有发现质量问题，尤其是由同批次的紫铜管加工制作的加热器在其他船上使用时，从未发生过任何爆裂破损现象。
根据对故障现象的分析，结合笔者此前对某轮中央空调使用的经验教训，首先肯定的是，散热管爆裂是由于管中冷凝水结冰冻爆所致，一是管子爆裂的形状与结冰膨胀鼓爆形状一致。二是爆裂管子全部位于加热器下半部易于存水的位置，具有存水结冰的条件。引起管子内冷凝水结冰的关键是温度低于0℃，刚进入冬季且环境温度还远没有低于0℃，并且在第一次制热运行开机后就出现漏泄问题，说明蒸汽散热管冻爆并非此时所致，而在夏季制冷运行停止后的这段时间内，更不会出现低温引起结冰问题，那结冰就只能是在夏季发生的。这似乎不可思议，而实际情况恰恰如此，从空调器的结构可知，蒸汽加热器布置在制冷蒸发器后，当夏季制冷运行时，经蒸发器被冷却后的冷风，首先流经的是蒸汽加热器，一旦经过蒸发器被冷却后的冷风温度低于0℃时，在流经蒸汽加热器时，使存积在散热管内的冷凝水结冰，进而涨爆散热管。
空调制冷运行期间，尤其是北方海区，夜间环境温度较低，舱室布风器调风门开度很小，有的几乎处于关闭状态，导致机组供风量大幅度降低，流经蒸发器的风量减少，热交换量下降，蒸发器出口冷剂的过热度减小，膨胀阀自动关小，导致系统循环冷剂量减小，压缩机吸入压力下降，冷剂蒸发压力降低，蒸发温度降低，当能量调节功能被停止或失灵时，系统能量调节严重失衡，运行参数严重偏离正常值，蒸发温度会从原来的0℃以上降至0℃以下，严重时会低于-10℃，以R404A制冷剂为例，在蒸发压力（绝对压力，下同）为0.6MPa时，蒸发温度为0℃。通常空调系统的蒸发压力应控制在0.66～0.73MPa，对应的蒸发温度为3～6℃，考虑5～10℃的换热温差，流过蒸发器后的被冷却空气温度在10℃以上。然而当蒸发压力低于0.43MPa时，蒸发温度达到-10℃，此时流经蒸发器外表的被冷却空气温度会低于0℃，尤其是当流经蒸发器的风量大大减少时，被冷却后的温度会更低，过低温度的冷风首先经过蒸汽加热器管束，结果造成存积在加热器下部管束中的冷凝水结冰，严重时将导致涨爆管子事故。然而这个结冰爆管过程，对当事者来说，不可能直接观察到，而对后期的使用者来说，难以想象到的是夏季制冷运行时结出的苦果，到冬季制热时才被尝到，时过人非，给故障原因分析增加了难度。
对于新造船的空调装置，在系泊试验时，由厂家调试工程师调试后，应具有适应外界热负荷变化的自动调节能力，确保机组运行工况处于一个相对平衡的状态。然而，由于调试工作欠缺或使用管理不当，都会直接导致运行工况偏离及能调失衡，进而引发机械事故。
1.能量调节功能没有发挥作用
几乎所有的中央空调都设有能量调节功能，以应对外界热负荷变化时，维持制冷系统在能量平衡状态下运行。对于由活塞式压缩机组成的制冷系统，通常由改变压缩机有效运行气缸数量实现有挡调节，对于常用的6缸机，分为33%、66%及100%三档调节，即当外界热负荷变化时，由回风温度或压缩机吸入压力变化，按三个档次控制压缩机的工作汽缸数，调节压缩机的排气量，改变系统的制冷能力，以便适应外界热负荷的变化。实船使用说明，这种设置完全可以满足不同海域及昼夜环境温差较大时的使用需求。然而，在冬季北方船厂交付的船，压缩机能调功能调试困难，甚至制冷工况都难以按照正常程序进行调试，因而个别船的空调制冷工况调试不完善的情况下就草率地提交报验。在进入夏季制冷运行时，能调功能不能使用，使机组在应对外界负荷变化时失去自动调节能力，加之使用人员缺乏调试技术及疏于必要的手动调节，最终导致机组偏离正常运行工况，更为甚者，个别船的主管轮机员将能调控制关闭而弃之不用。
2.热力膨胀阀调节不当
在北方船厂冬季寒冷季节交船时，因环境温度很低，空调的制冷工况调试困难，当膨胀阀调整开度过大时，冷剂流量增加，当超出蒸发器能力时，冷剂在蒸发器中不能完全蒸发，湿蒸汽回流至压缩机的吸入口，严重时会导致压缩机发生液击事故，尤其是当流经蒸发器的风量减少，热交换能力下降，发生蒸发器结霜、压缩机体结霜、压缩机敲缸及启停频繁等异常现象。蒸发器表面结霜后会阻碍通风，进一步引起热交换量下降，未蒸发冷剂增多，回气湿度加大，导致膨胀阀进一步关小，形成恶性循环。当蒸发温度过低时，直接导致蒸发器出口冷风温度降低，从而引发存积在加热器管子中的冷凝水结冰进而涨爆散热管事故。而当膨胀阀调整开度过小，导致致制冷量大大减小时，表现为压缩机吸入压力降低。当外界热负荷较小时，因膨胀阀开度不足影响制冷量减少对舱室降温影响不十分明显，但是对机组运行影响就凸显出来，尤其是蒸发压力过低造成蒸发器外表结霜，以及出风温度降低等，一旦遇到蒸汽散热管中有冷凝水存积，就会迅速结冰，进而发生冻爆散热管事故。
3.蒸发器能力不足，系统配套失衡
系统配套失衡表现的是压缩机与蒸发器能力不匹配，当蒸发器能力不足时，制冷剂不能完全蒸发就被压缩机吸入，此时膨胀阀会自动关小，结果会导致蒸发压力降低，蒸发温度降低，严重时导致蒸发器结霜，进而因出风温度过低造成蒸汽加热器内的冷凝水结冰爆管事故。
1.不能忽视对蒸汽加热器底部放泄阀的操作
每台空调装置在蒸汽加热器出口管疏水阀前的较低位置都设有冷凝水放泄阀。该阀有三个作用，一是当寒冷季节空调机室环境温度低于0℃时，打开此阀，泄放加热器中的冷凝水，防止结冰冻裂散热管。二是在投入夏季制冷运行前，打开此阀，泄放加热器中的冷凝水，避免制冷运行时，因工况变化引起的冷风温度过低导致存积在散热管中的冷凝水冻结进而冻裂散热管。三是每次投入加热运行前，排出加热器中的冷凝水，避免启动初期因散热管中的蒸汽冲击，发生“水击”事故。因外界负荷变化或多或少会引起系统工作状态改变，经过蒸发器后的冷风偶尔短时间低于0℃也在所难免，使用过程中，彻底排出积存在蒸汽散热管中的冷凝水，是防止发生结冰爆管的关键操作，不可忽视。
2.平时使用管理中的问题
除了膨胀阀、能调机构及上述所及的蒸发器配置问题外，其他因素例如：膨胀阀前滤器脏堵、空调器进风过滤器脏堵、电动风机传动皮带松弛等都极易导致制冷工况失衡，进而引发运行故障，对此，在日常使用管理上应给予充分重视。某轮干燥过滤器滤网破裂，干燥剂外漏，导致供液电磁阀脏堵，使用人员误认为膨胀阀开度不足，进而一再调大开度，在查出干燥剂堵塞原因后，膨胀阀没有及时回调，导致系统循环冷剂过量，白天气温高时，舱室制冷效果很好，而晚间气温低时，机组出现异常，表现为压缩机体结露，出风温度过低，润滑油压力不稳，严重时低压停车，过后发现蒸汽加热器多根散热管被冻爆裂。
1.整体更换加热器
这是一个好方法，可以不留隐患彻底消除漏泄问题。更换工作只是拆装过程，较为简单，安装就位后进行压力试验，确认无漏泄即可。为了方便检修工作，在设备订货时，需明确在空调器中的蒸汽加热器应单独设置为可拆装式，不得与蒸发器组合为一个整体。此外，应在空调器中留有必要的拆装空间，避免拆装时其他管系、电缆等的牵连影响。同时要求在船舶设备布置设计时，外部留有必要的检修空间，否则引起大量的牵连工程，使检修工作难度增加。
2.少量漏泄管的临时封堵
如果爆裂管在加热器外层，此时可先将爆裂管处的散热翅片拆除，然后用大力钳将爆裂部位前后夹扁，阻止蒸汽漏出。如果爆裂管位于散热管束的内层，此时可以在两侧的总管上开口，使用专制的堵头从漏泄管子端部进行塞堵，之后将总管开口重新焊补封堵。
3.局部更换破裂的散热管
如果有检修空间，可以在原地进行更换，否则整体拆出后进行更换。首先将管子上的翅片拆除，然后使用刀锯将爆裂部位局部锯除，对于外径为16mm的紫铜管散热管，可以使用外径19mm，壁厚为1.2～1.5mm的紫铜管一段，将锯开的紫铜管两端套接一起，然后用小型焊炬使用银焊料进行钎焊，对背面接缝将焊炬前端混合管适当弯曲后进行施焊，之后用反光镜对背面焊缝进行检查。检修从最底层开始，焊好一根后进行灌水试验，发现渗水时即刻进行再次施焊，全部更换焊接完成后，进行压力试验。如果漏泄管子处于加热器管束中间位置，则先将外层碍事的管子锯开，将内层修复后，再将锯开的外层管逐根套接焊妥。
作者：北海救助局 刘碌
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