多聯(lián)機回油檢測技術研究

黃銳斌 蔡 悅 黃善潮 張小明

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

引言

為了實現(xiàn)超長冷媒配管，多聯(lián)機大多采用旁通式回油設計，潤滑油經(jīng)壓縮機排氣口排出，經(jīng)過油分離器和毛細管后回到壓縮機，回油檢測是多聯(lián)機生產(chǎn)過程關鍵工序。在多聯(lián)機生產(chǎn)制造過程中，容易發(fā)生回油毛細管焊堵或臟堵問題，如果異常在回油檢測中不能及時有效檢出，潤滑油無法滿足潤滑需求時，壓縮機會發(fā)生磨損，影響其使用壽命[1]；回油檢測時壓縮機首次啟動運行，如果控制不當，容易造成潤滑油黏度下降、運動元件磨損量增大[2]。如何提高多聯(lián)機回油出廠檢測可靠性是本論文研究的主題。

1 回油檢測方案設計

多聯(lián)機回油出廠測試，主要檢測的是回油是否順暢，檢測原理是隨著壓縮機啟動運行，回油溫度逐漸升高，但是大部分多聯(lián)機在回油管路上沒有設計傳感器，在實際生產(chǎn)中會在回油毛細管附近臨時設置溫度傳感器監(jiān)測回油溫度變化，回油溫度升高3 ℃以上則表明回油正常。為了深入研究回油檢測可靠性，筆者設計了多聯(lián)機回油試驗方案，見圖1，在潤滑油循環(huán)管路上設置流量監(jiān)測點，采用非接觸式超聲波流量計監(jiān)測回油量，在毛細管進口和出口分別設置油溫檢測點，采用溫度傳感器監(jiān)測回油溫度變化，然后控制壓縮機啟動運行，對影響回油檢測的主要因素分別進行試驗。為了確保數(shù)據(jù)準確性，試驗結(jié)果不能受到壓縮機余熱影響，要求每組試驗時間間隔24 h以上，確保壓縮機徹底散熱，試驗在（23±2）℃恒定工況下進行。

圖1 回油試驗方案

2 回油檢測可靠性研究

2.1 傳感器選型設計

多聯(lián)機產(chǎn)品根據(jù)壓縮機排氣量結(jié)合理論最低回油流速要求選擇合理的回油頻率和回油周期，產(chǎn)品本身不需要在回油管路上布置回油溫度傳感器，但是在產(chǎn)品開發(fā)或者生產(chǎn)制造過程需要通過臨時布置傳感器檢測多聯(lián)機系統(tǒng)回油效果。多聯(lián)機回油流量檢測可以選用夾鉗式超聲波流量傳感器，適用金屬管路外徑φ（6～12）mm，額定流量（0～8 000）ml/min，安裝在油分離器出口處，該傳感器安裝要求高，僅適合用于多聯(lián)機產(chǎn)品開發(fā)階段，在實驗室內(nèi)研究壓縮機最佳回油頻率使用，對生產(chǎn)效率要求高的總裝出廠檢測不適用；回油溫度檢測選用T型熱電偶，適用范圍（-200～350）℃，安裝在回油毛細管進口或者出口處，具有靈敏度高、安裝方便、價格便宜的優(yōu)勢，適用于多聯(lián)機實驗室及總裝出廠檢測。

2.2 最佳回油頻率設計

變頻壓縮機運行頻率一般處于變化過程中，比如說：（15～90）Hz，那么變頻壓縮機的排油率就處在不斷變化的過程當中，一般情況下變頻壓縮機的頻率越高則排油率越大，頻率越低排油率越小[3]。多聯(lián)機出廠檢測通常先穩(wěn)定運行制熱模式，再運行制冷模式，完成檢測后進行冷媒回收。多聯(lián)機外機出廠檢測時為了實現(xiàn)內(nèi)機最小化和通用化，通過二次灌注技術，徹底解決測試內(nèi)機工裝多，操作困難等問題[4]，通常先充注一部分制冷劑，完成檢測后再充注另外一部分制冷劑，在低充注量條件下進行出廠檢測時壓縮機運行頻率與產(chǎn)品本身設計的壓縮機運行頻率范圍不同，初次啟動不宜長時間運行高頻，在出廠檢測過程中壓縮機常用頻率為（30～50）Hz。

筆者以一臺5匹多聯(lián)機為試驗機組，按照圖1方案及要求進行試驗，通過開放負載控制方式，控制風機運行頻率為30 Hz，電子膨脹閥步數(shù)為400步，壓縮機頻率在（30～50）Hz范圍內(nèi)，每次試驗增加1 Hz，壓縮機運行時間200 s，記錄測溫點1和測溫點2在壓縮機啟動前以及運行200 s后溫差數(shù)據(jù)。試驗中壓縮機頻率與回油檢測溫度關系如圖2所示，運行頻率在37 Hz以上，回油溫差明顯增大。

圖2 不同壓縮機頻率下回油溫差變化

為了進一步確認多聯(lián)機低制冷劑充注量條件下出廠檢測最佳回油頻率范圍，筆者以一臺20匹多聯(lián)機為試驗機組，出廠檢測時制冷劑充注量為額定充注量的30 %，按照圖1方案及要求進行試驗，壓縮機運行600 s。試驗中壓縮機頻率與回油效果如表1所示，運行50 Hz時回油溫差更大，主要是受到排氣溫度升高影響，該頻率下實際回油量不多，不利于壓縮機內(nèi)部機械件潤滑，多聯(lián)機出廠檢測最佳運行回油頻率在（40～45）Hz,可以確保良好的回油溫差以及回油量。

表1 壓縮機頻率與回油效果

2.3 最佳回油測溫點的選擇

為了提高多聯(lián)機回油檢測可靠性，必須研究確認最佳的溫度檢測點，筆者分別對毛細管前后檢測差異及距離油分離器管路長度進行分析，重點討論一下多聯(lián)機出廠檢測過程中的回油溫度測點的選擇和注意事項。

不同測點的回油溫度變化，如圖3所示。測點1在回油毛細管后，該位置是當前行業(yè)內(nèi)常用的回油檢測點。多聯(lián)機出廠檢測前，油分離器及回油管路內(nèi)的液態(tài)油與部分液態(tài)制冷劑互溶共存，壓縮機啟動后，經(jīng)過毛細管節(jié)流作用，測點1溫度先下降，運行3 min后，制冷劑和潤滑油在壓縮機中的流動視為兩相異質(zhì)流動[5]，隨著壓縮機排氣溫度上升，測點1溫度逐漸上升，油溫變化幅度受季節(jié)性差異影響，呈夏天變化趨勢大，冬天變化趨勢小的特點，測點1冬季檢測可靠性差，冬季通常需要進行重復運行測試，進一步升高油溫才能進行有效檢測，對生產(chǎn)效率影響大；測點2在毛細管前，不受節(jié)流降溫影響，壓縮機啟動后，隨著壓縮機排氣溫度上升，測點2溫度逐漸上升，且溫差變化明顯大于測點1。

圖3 不同測點回油溫度變化

經(jīng)過試驗驗證，測點2距離油分500 mm以上時，在回油異常的情況下，測點1與測點2同樣無明顯溫差，溫差變化小于2 ℃，試驗結(jié)果如圖4所示。但是如果油分離器距離毛細管距離過短，受到油分離器傳熱影響，在回油異常的情況下，測點2也會有溫差變化出現(xiàn)，可能會導致回油異常產(chǎn)品漏判。因此，只要在產(chǎn)品開發(fā)設計之初確保油分與毛細管之間管路長度不低于500 mm，測點2是最佳的回油檢測位置，有效解決了冬季回油檢測可靠性差的問題。

圖4 不同測點回油異常檢測效果

2.4 回油檢測程序控制要點

多聯(lián)空調(diào)出廠檢測屬于空調(diào)首次運行，回油頻率控制一方面為了滿足回油檢測，另一方面是為了壓縮機機械部件得到良好的潤滑效果，因此，在需要針對出廠檢測進行特定的回油檢測程序設計，包括制定壓縮機啟動升頻階段和回油頻率運行檢測階段的控制要求。

升頻階段需要考慮到壓縮機啟動前潤滑油在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)分布以及冷媒遷移情況。多聯(lián)機完成裝配后，需要在真空狀態(tài)下向油分離器充注潤滑油，然后再充注制冷劑，潤滑油一部分在油分離器內(nèi)，另外一部分在壓縮機底部油池內(nèi)，壓縮機首次啟動不需要立刻回油，壓縮機啟動時通過低頻運行及分段升頻設計，建立可以良好的初始油膜，有利于降低磨損及過流保護風險。如果在完成制冷劑充注后長時間靜置，液態(tài)制冷劑會遷移到壓縮機底部油池和油分離器內(nèi)，油會被稀釋，潤滑效果降低；如果在完成制冷劑充注后2 h內(nèi)開機運行檢測，冷媒遷移量較少，潤滑油粘度大，更有利于壓縮機內(nèi)部機械部件潤滑及初始油膜建立。為了確保壓縮機首次啟動可靠，多聯(lián)機完成制冷劑充注后應在2 h內(nèi)完成檢測，超過2 h后需要對壓縮機底部油池進行加熱處理，降低潤滑油中的制冷劑溶解率，壓縮機啟動階段采用低頻運行及分段升頻設計，運行1 min以上再升頻至目標頻率。

回油頻率運行檢測階段運行最佳回油頻率（40～45） Hz，此時需要通過控制電子膨脹閥和風機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行中的關鍵參數(shù)，確保壓縮機在回油檢測過程中的可靠性。首先，需要防止回油檢測運行期間吸氣壓力過低，壓縮比過大，避免壓縮機電機溫度過高造成壓縮機損壞或者潤滑油焦化變質(zhì)；其二，需要保證合適的吸、排氣過熱度，防止系統(tǒng)回液過多，稀釋潤滑油，降低潤滑效果；其三，防止排氣溫度過高導致油粘度降低，潤滑效果變差。

3 結(jié)論

本文論述了如何在多聯(lián)機出廠檢測中提高回油檢測及壓縮機首次啟動可靠性，減小壓縮機缺油磨損及過流保護故障風險，得到以下結(jié)論。

1）在制冷劑充注量小于額定充注量情況下，多聯(lián)機出廠檢測最佳回油頻率為（40～45）Hz；

2）回油毛細管距離油分離器500 mm以上，回油溫度檢測點設置在回油毛細管前，可以消除毛細管節(jié)流溫降的影響，回油檢測可靠性更高；

3）出廠檢測運行特定的回油檢測程序，通過頻率及關鍵系統(tǒng)參數(shù)控制，可以提高壓縮機首次啟動可靠性。