淺析全封閉渦旋壓縮機(jī)常見(jiàn)故障及預(yù)防

梁宏杰 王永輝

(山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司,山西侯馬 043000)

淺析全封閉渦旋壓縮機(jī)常見(jiàn)故障及預(yù)防

梁宏杰 王永輝

(山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司,山西侯馬 043000)

從空調(diào)主機(jī)配置的全封閉渦旋壓縮機(jī)主要故障的特征,分析引起設(shè)備不同故障的原因,并提出在壓縮機(jī)維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)該注意的問(wèn)題和應(yīng)采取的預(yù)防措施。

渦旋壓縮機(jī) 制冷劑 潤(rùn)滑油 故障診斷

全封閉渦旋壓縮機(jī)是一種新型容積式壓縮機(jī)。其結(jié)構(gòu)是內(nèi)置電機(jī)和壓縮機(jī)通過(guò)一根偏心軸連接,封裝在一個(gè)密閉殼體內(nèi)。工作時(shí),位于底部的內(nèi)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心軸帶動(dòng)動(dòng)渦旋盤,與一個(gè)固定不動(dòng)的定渦旋盤相互配合,形成汽缸的可變?nèi)莘e,實(shí)現(xiàn)氣體的吸人、壓縮和排出。由于渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)動(dòng)部件少,容積效率高,運(yùn)行噪聲低,近年來(lái)在中小型中央空調(diào)主機(jī)上應(yīng)用越來(lái)越廣。筆者就公司多臺(tái)中央空調(diào)主機(jī)選配的全封閉渦旋壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析,提出維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)該注意的問(wèn)題和采取的預(yù)防措施。

1 渦旋壓縮機(jī)主要故障

(1)浮動(dòng)密封圈損壞,高低壓串氣。出現(xiàn)時(shí)壓縮機(jī)電機(jī)完好,但機(jī)組通電運(yùn)行,排氣壓力不升高,吸氣壓力不降低,吸氣與排氣幾乎沒(méi)有壓差,排氣管不熱,吸氣管不涼。壓縮機(jī)電流與額定值差別很大,壓縮機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

(2)渦旋盤損壞。渦旋盤損壞除有上述浮動(dòng)密封圈損壞的特征外,還能聽到壓縮機(jī)內(nèi)部有明顯的金屬撞擊聲,這是渦旋盤被擊碎后的金屬碎片相互撞擊或與壓縮機(jī)殼體相撞的聲音。

(3)電機(jī)燒毀。當(dāng)接通電源時(shí),熔斷器熔斷或斷路器跳斷,壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。采用500V兆歐表測(cè)量電機(jī)繞組阻值,其相間或?qū)Φ亟^緣電阻值極低。

(4)電機(jī)抱軸,軸承損壞。壓縮機(jī)電源接通時(shí),聽到機(jī)殼內(nèi)電動(dòng)機(jī)有嗡嗡的聲音,但不運(yùn)轉(zhuǎn),且電流上升很快,幾秒鐘后,壓縮機(jī)過(guò)載保護(hù)或熱繼電器動(dòng)作保護(hù)。有時(shí)保護(hù)器來(lái)不及動(dòng)作,很快達(dá)到堵轉(zhuǎn)電流,可能直接導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

2 故障原因分析及防治措施

(1)對(duì)故障壓縮機(jī)解體,有時(shí)發(fā)現(xiàn)密封圈發(fā)生了局部的融化或是斷裂。其原因是:由于渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部浮動(dòng)密封圈由一種類似于橡膠或塑料的非金屬材料制成。由制冷劑泄漏或蒸發(fā)器抱冰等原因造成吸氣壓力降低(但未達(dá)到低壓保護(hù)設(shè)定值,低壓保護(hù)器未動(dòng)作),吸氣過(guò)熱度增大,導(dǎo)致排氣溫度迅速升高。如果沒(méi)有安裝排氣溫度保護(hù)裝置,或是安裝不當(dāng),系統(tǒng)將面臨嚴(yán)重的過(guò)熱。避免密封圈發(fā)生熱損壞的辦法是正確安裝排氣溫度保護(hù)器,排氣溫度保護(hù)器的溫度設(shè)定值一般為125一130℃,其感溫包一般安裝在壓縮機(jī)排氣管距壓縮機(jī)排氣口不超過(guò)150mm處[1]；排氣溫度保護(hù)器接線可以和壓縮機(jī)的其他保護(hù)串聯(lián)起來(lái),共同實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)保護(hù)。另外,由于潤(rùn)滑油高溫時(shí)易形成積碳,嚴(yán)重時(shí)堆積在浮動(dòng)密封圈周圍,造成密封不嚴(yán),引起高低壓竄氣。

(2)渦旋盤損壞一般是由液擊引起,主要有三種情況:一是開機(jī)的瞬間有大量的制冷劑液體進(jìn)入壓縮機(jī)；二是蒸發(fā)器水流量不夠或回風(fēng)不暢,壓縮機(jī)有回液現(xiàn)象；三是熱泵機(jī)組除霜不好,大量液體制冷劑沒(méi)有蒸發(fā)就進(jìn)人壓縮機(jī),或是四通電磁換向閥換向瞬間冷凝器內(nèi)的液體進(jìn)人壓縮機(jī)[2]。解決液擊或回液的問(wèn)題,從以下幾方面入手。

1)管路設(shè)計(jì)上要避免開機(jī)時(shí)液態(tài)制冷劑進(jìn)人壓縮機(jī)。對(duì)于充注量比較大的制冷系統(tǒng),在壓縮機(jī)吸氣口增加氣液分離器可有效避免液態(tài)制冷劑吸入壓縮機(jī),尤其是在采用逆循環(huán)熱氣除霜的熱泵機(jī)組中。

2)開機(jī)前,對(duì)壓縮機(jī)底部油池長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱,可有效降低潤(rùn)滑油中制冷劑的含量,避免開機(jī)液擊現(xiàn)象發(fā)生。

3)對(duì)于殼管滿液式蒸發(fā)器,水路安裝水流保護(hù)開關(guān),防止水流量降低或斷流造成壓縮機(jī)回液或嚴(yán)重時(shí)凍壞蒸發(fā)器。流量開關(guān)損壞不可短接,須及時(shí)維修或更換。管程結(jié)垢使傳熱性能嚴(yán)重下降,造成蒸發(fā)器負(fù)荷降低,也會(huì)造成回液現(xiàn)象。對(duì)于銅管套鋁翅片干式蒸發(fā)器,在送風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝氣流壓差開關(guān),防止回風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)臟堵或風(fēng)機(jī)皮帶斷裂造成風(fēng)量減少或無(wú)風(fēng),避免回液引起液擊。翅片表面臟堵、抱冰或附著油污使換熱熱阻增大,也會(huì)造成回液發(fā)生。

(3)電機(jī)繞組燒毀與電路保護(hù)系統(tǒng)有關(guān),或是機(jī)組使用不當(dāng)造成。

1)蒸發(fā)器凍裂,氟路與水路竄通,壓縮機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致壓縮機(jī)燒毀。由于水過(guò)濾器臟堵或水泵匹配不合理等,造成水系統(tǒng)流量小或斷流,而水流保護(hù)失效,蒸發(fā)器冰凍后凍裂內(nèi)部銅管；冬季機(jī)組內(nèi)水未排除或沒(méi)有采取防凍措施,環(huán)境溫度過(guò)低使蒸發(fā)器凍裂。

2)負(fù)荷異常,使壓縮機(jī)內(nèi)置熱保護(hù)器頻繁動(dòng)作,有可能使其觸點(diǎn)發(fā)生粘連而使保護(hù)器失去作用,燒毀電機(jī)。潤(rùn)滑失效、摩擦阻力增大是負(fù)荷異常的主要原因。要解決潤(rùn)滑失效的問(wèn)題,須防止回液、防止?jié)櫥瓦^(guò)熱變質(zhì)和回油困難造成系統(tǒng)缺油現(xiàn)象發(fā)生。

3)如果電氣設(shè)計(jì)沒(méi)有過(guò)載保護(hù)或過(guò)流保護(hù),有可能產(chǎn)生以下危險(xiǎn):如果壓縮機(jī)電流較大,電機(jī)繞組持續(xù)在高溫下工作,而這個(gè)溫度又不足以使內(nèi)置熱保護(hù)器動(dòng)作,這種情況下有可能造成線圈絕緣層破壞而使電機(jī)短路燒毀。增加外部過(guò)載保護(hù)是防止電機(jī)燒毀的有效手段,如采用熱繼電器保護(hù)或用電流互感器測(cè)試壓縮機(jī)運(yùn)行電流值進(jìn)入程序保護(hù),熱繼電器設(shè)定值一般為壓縮機(jī)的額定電流。另外,為壓縮機(jī)電源配置合適的斷路器也很重要。

4)系統(tǒng)內(nèi)有雜質(zhì),雜質(zhì)腐蝕和磨損壓縮機(jī)電機(jī)線圈,導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

5)電機(jī)的頻繁啟停會(huì)使質(zhì)量不好的接觸器觸點(diǎn)發(fā)生粘連,這樣,依靠接觸器斷開壓縮機(jī)電源回路的高低壓保護(hù)、排氣溫度保護(hù)、水流保護(hù)等將全部失效,壓縮機(jī)處于無(wú)保護(hù)狀態(tài),導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

6)冷卻不足也是引起壓縮機(jī)電機(jī)燒毀的主要原因。全封閉渦旋壓縮機(jī)是靠制冷劑吸氣冷卻的,制冷劑大量泄漏會(huì)造成壓縮機(jī)吸氣溫度高,這樣嚴(yán)重影響到壓縮機(jī)冷卻效果。當(dāng)然,制冷劑泄漏一般會(huì)引起低壓保護(hù)或熱保護(hù),但如果低壓保護(hù)和熱保護(hù)失效,就會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)燒毀。

(4)電機(jī)抱軸、軸承損壞的根本原因是潤(rùn)滑問(wèn)題。

1)潤(rùn)滑油不夠,或者系統(tǒng)回油困難。在這種情況下,軸承得不到充分潤(rùn)滑,磨損加劇,最終導(dǎo)致電機(jī)抱軸。一般空調(diào)制冷系統(tǒng)要求潤(rùn)滑油與制冷劑的質(zhì)量比大于0．35[3],否則就要補(bǔ)充潤(rùn)滑油。另外,系統(tǒng)泄露和壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)替換也會(huì)造成潤(rùn)滑油流失,維修中應(yīng)補(bǔ)充流失的潤(rùn)滑油。

2)系統(tǒng)內(nèi)有雜質(zhì)進(jìn)人軸承,軸承磨損或卡死,導(dǎo)致電機(jī)抱軸。一般雜質(zhì)的主要成分是銅、鐵、碳化物等[4],這主要是在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的,如釬焊時(shí)焊瘤或焊渣進(jìn)人銅管；銅管切割時(shí)銅屑進(jìn)人系統(tǒng)；壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中潤(rùn)滑不良會(huì)加大磨擦引起高溫,而高溫會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油碳化；系統(tǒng)抽空不徹底、加注潤(rùn)滑油時(shí)油吸收了濕空氣、制冷劑純度不高,系統(tǒng)進(jìn)入水分,導(dǎo)致“鍍銅”現(xiàn)象,最終會(huì)使系統(tǒng)中產(chǎn)生粉末狀的銅鐵小顆粒；工作場(chǎng)地不清潔,灰塵、雜質(zhì)進(jìn)人系統(tǒng)。所以,維修時(shí)應(yīng)從各方面加以控制,防止制冷系統(tǒng)引入雜質(zhì)。

3)開機(jī)前沒(méi)有預(yù)熱或預(yù)熱時(shí)間不夠。停機(jī)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)大量制冷劑遷移至壓縮機(jī),而液態(tài)制冷劑的密度比冷凍油大,此時(shí)壓縮機(jī)底部積存的制冷劑分為兩層,上層主要是冷凍油(即富油層),下層主要是制冷劑(即貧油層)。下層的制冷劑阻止上層的潤(rùn)滑油進(jìn)入偏心軸底部油入口。開機(jī)時(shí)進(jìn)人軸承潤(rùn)滑面的幾乎全為制冷劑,因而導(dǎo)致潤(rùn)滑不良,并且泡沫狀的冷凍油和液態(tài)制冷劑進(jìn)人壓縮室還會(huì)造成液體壓縮。

預(yù)防制冷劑遷移和在潤(rùn)滑油中溶解的一個(gè)有效措施是在壓縮機(jī)底部增設(shè)電加熱器。通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)底部油池的加熱,使油的溫度比系統(tǒng)其他部位溫度高,潤(rùn)滑油中的制冷劑就會(huì)蒸發(fā),從而降低油內(nèi)溶解的制冷劑量。一般選擇油加熱器的功率不能太大,否則會(huì)使油過(guò)熱,粘度降低,引起軸承潤(rùn)滑不良,甚至油出現(xiàn)碳化變質(zhì)。

所以對(duì)新裝或長(zhǎng)期停用的設(shè)備使用時(shí),必須按照使用說(shuō)明書進(jìn)行操作,確保潤(rùn)滑油有足夠的預(yù)熱時(shí)間。一般預(yù)熱時(shí)間為8-24h,使油溫比環(huán)境溫度高10-12℃[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

全封閉渦旋壓縮機(jī)一旦發(fā)生損壞,幾乎無(wú)法修復(fù),只能更換壓縮機(jī)。因此,正確診斷故障和在日常運(yùn)行維護(hù)中采取有效的預(yù)防措施是非常重要的。

[1]蔣能照,張華主等.中央空調(diào)實(shí)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999 .

[2]李娟芳.空氣源熱泵機(jī)組壓縮機(jī)故障分析.制冷與空調(diào),2004,(3).

[3]王振輝.制冷工.化學(xué)工業(yè)出版社,2007.1.

[4]江秀華.對(duì)空調(diào)器壓縮機(jī)內(nèi)部臟堵問(wèn)題的分析研究.制冷與空調(diào),2002,(4).

[5]曹小林.使用加熱器控制液體制冷劑遷移及其對(duì)制冷劑與油的溶解度和粘度的影響.流體機(jī)械,2003(增刊).

梁宏杰(1978—),男,漢族,陜西蒲城,工學(xué)學(xué)士學(xué)位,工程師,從事暖通空調(diào)設(shè)備維護(hù)與建筑工程管理;王永輝(1985—),男,漢族,山西絳縣,工學(xué)學(xué)士學(xué)位,助理工程師,從事制冷、制氧設(shè)備維護(hù)。