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1、壓縮機(jī)分類概述與故障分析壓縮機(jī)為制冷系統(tǒng)中的核心設(shè)備,只有通過它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功,把低溫低壓氣態(tài)制冷劑壓縮為高溫高壓氣體,才能保證制冷的循環(huán)進(jìn)行。 一. 容積式:靠改變工作腔的容積,將周期性吸入的定量氣體壓縮。 1. 往復(fù)活塞式:靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來改變汽缸的工作容積。 依外部構(gòu)造分為: 全封閉:制冷量小于60kw,多用于空調(diào)機(jī)和小型制冷設(shè)備中。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和運(yùn)動(dòng)部件封閉在同一空間里,結(jié)構(gòu)緊湊,密封性好,噪聲低。但功率較小,不易維修。 常見品牌:法美巴西 泰康,法 美優(yōu)樂,美 谷輪 布里斯托,丹麥 丹佛斯,意大利 恩布拉克 伊萊克斯,日本 日立 松下 東芝 三洋, 三菱dakin大金,韓lg,中
2、國春蘭等。 半封閉:制冷量60600kw,可用于各種空調(diào)制冷設(shè)備中。 由曲軸箱機(jī)體與電機(jī)外殼共同構(gòu)成密閉的空間,工作穩(wěn)定壽命長(zhǎng),制冷能力較大,可用于多種工況,可維修,但噪聲稍高。分為單級(jí)壓縮型(常規(guī)型,碟閥型,卸載型,連通型)和雙級(jí)壓縮型。 常見品牌:美德 谷輪,德 比澤爾 博克 格拉索,意大利 富士豪 萊富康,日本 三菱 日立 三洋,中國泰州雪梅大連冰山南京五洲等。 開啟式 壓縮機(jī)和電機(jī)分別為兩個(gè)設(shè)備于外部連接,結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重,工作不穩(wěn)定,已近于淘汰。 2. 回轉(zhuǎn)式:靠回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來改變汽缸的工作容積。 依內(nèi)部構(gòu)造分類: 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式:制冷量812kw,多用于小型空調(diào)機(jī)和制冷設(shè)備中。 為全封
3、閉式,結(jié)構(gòu)緊湊,密封性好,噪聲低。但功率較小,不易維修。 常見品牌:日本 三菱 日立 松下 三洋 東芝,中國慶安黃石東貝等。 渦旋式:制冷量8150kw,可用于各種空調(diào)制冷設(shè)備中。 為全封閉式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,工作性能高,密封性好,噪聲低,為今后主導(dǎo)機(jī)型。 常見品牌:美德 谷輪,法 美優(yōu)樂,日本 日立 松下 大金 三洋,中國春蘭等。 螺桿式:制冷量1001200kw,可用于大中型空調(diào)制冷設(shè)備中。 為半封閉式,結(jié)構(gòu)緊湊,工作性能高,制冷能力大并可進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié),但潤滑油系統(tǒng)較復(fù)雜,噪聲較高。分為單,雙螺桿型。 常見品牌:德 比澤爾 格拉索,意大利 富士豪 萊富康 多菱,日本 日立 大金 三菱重工 神
4、鋼 ,韓國 ,國外 ,臺(tái)灣復(fù)盛漢鐘,中國重慶嘉陵大連冰山等。 二. 離心式:靠離心力的作用,連續(xù)將吸入的氣體壓縮。 制冷量最大可達(dá)30000kw,用于大型空調(diào)制冷設(shè)備中。 工作穩(wěn)定,性能高壽命長(zhǎng),制冷能力大,可進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。 常見品牌:美trane特靈carrier開利york約克和mcquay麥克維爾,日本mitsubishi三菱重工hitachi日立和ebara,瑞士sulzer,韓國和中國廠家等。壓縮機(jī)常見故障分析(1)-電機(jī)燒毀 電動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱壓縮機(jī))的故障可分為電機(jī)故障和機(jī)械故障(包括曲軸,連桿,活塞,閥片,缸蓋墊等)。機(jī)械故障往往使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)甚至堵轉(zhuǎn),是電機(jī)損壞的主要原
5、因之一。電機(jī)的損壞主要表現(xiàn)為定子繞組絕緣層破壞(短路)和斷路等。定子繞組損壞后很難及時(shí)被發(fā)現(xiàn),最終可能導(dǎo)致繞組燒毀。繞組燒毀后,掩蓋了一些導(dǎo)致燒毀的現(xiàn)象或直接原因,使得事后分析和原因調(diào)查比較困難。然而,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開正常的電源輸入,合理的電機(jī)負(fù)荷,良好的散熱和繞組漆包線絕緣層的保護(hù)。從這幾方面入手,不難發(fā)現(xiàn)繞組燒毀的原因不外乎如下六種:(1)異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn);(2)金屬屑引起的繞組短路; (3)接觸器問題;(4)電源缺相和電壓異常;(5)冷卻不足;(6)用壓縮機(jī)抽真空。實(shí)際上,多種因素共同促成的電機(jī)損壞更為常見。1. 異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn) 電機(jī)負(fù)荷包括壓縮氣體所需負(fù)荷以及克服機(jī)械摩擦所需負(fù)荷。壓比過
6、大,或壓差過大,會(huì)使壓縮過程更為困難;而潤滑失效引起的摩擦阻力增加,以及極端情況下的電機(jī)堵轉(zhuǎn),將大大增加電機(jī)負(fù)荷。潤滑失效,摩擦阻力增大,是負(fù)荷異常的首要原因?;匾合♂対櫥?,潤滑油過熱,潤滑油焦化變質(zhì),以及缺油等都會(huì)破壞正常潤滑,導(dǎo)致潤滑失效?;匾合♂対櫥停绊懩Σ撩嬲S湍さ男纬?,甚至沖刷掉原有油膜,增加摩擦和磨損。壓縮機(jī)過熱會(huì)引起使?jié)櫥透邷刈兿∩踔两够?,影響正常油膜的形成。系統(tǒng)回油不好,壓縮機(jī)缺油,自然無法維持正常潤滑。曲軸高速旋轉(zhuǎn),連桿活塞等高速運(yùn)動(dòng),沒有油膜保護(hù)的摩擦面會(huì)迅速升溫,局部高溫使?jié)櫥脱杆僬舭l(fā)或焦化,使該部位潤滑更加困難,數(shù)秒鐘內(nèi)可引起局部嚴(yán)重磨損。潤滑失效,局部磨損
7、,使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)需要更大力矩。小功率壓縮機(jī)(如冰箱,家用空調(diào)壓縮機(jī))由于電機(jī)扭矩小,潤滑失效后常出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)(電機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng))現(xiàn)象,并進(jìn)入“堵轉(zhuǎn)熱保護(hù)堵轉(zhuǎn)”死循環(huán),電機(jī)燒毀只是時(shí)間問題。而大功率半封閉壓縮機(jī)電機(jī)扭矩很大,局部磨損不會(huì)引起堵轉(zhuǎn),電機(jī)功率會(huì)在一定范圍內(nèi)隨負(fù)荷而增大,從而引起更為嚴(yán)重的磨損,甚至引起咬缸(活塞卡在氣缸內(nèi)),連桿斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞。 堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流(堵轉(zhuǎn)電流)大約是正常運(yùn)行電流的48倍。電機(jī)啟動(dòng)瞬間,電流的峰值可接近或達(dá)到堵轉(zhuǎn)電流。由于電阻放熱量與電流的平方成正比,啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流會(huì)使繞組迅速升溫。熱保護(hù)可以在堵轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)電極,但一般不會(huì)有很快的響應(yīng),不能阻止頻繁啟動(dòng)等引起的繞組溫度變
8、化。頻繁啟動(dòng)和異常負(fù)荷,使繞組經(jīng)受高溫考驗(yàn),會(huì)降低漆包線的絕緣性能。 此外,壓縮氣體所需負(fù)荷也會(huì)隨壓縮比增大和壓差增大而增大。因此將高溫壓縮機(jī)用于低溫,或?qū)⒌蜏貕嚎s機(jī)用于高溫,都會(huì)影響電機(jī)負(fù)荷和散熱,是不合適的,會(huì)縮短電極使用壽命。 繞組絕緣性能變差后,如果有其它因素(如金屬屑構(gòu)成導(dǎo)電回路,酸性潤滑油等)配合,很容易引起短路而損壞。2. 金屬屑引起的短路 繞組中夾雜的金屬屑是短路和接地絕緣值低的罪魁禍?zhǔn)?。壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的正常振動(dòng),以及每次啟動(dòng)時(shí)繞組受電磁力作用而扭動(dòng),都會(huì)促使夾雜于繞組間的金屬屑與繞組漆包線之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦。棱角銳利的金屬屑會(huì)劃傷漆包線絕緣層,引起短路。 金屬屑的來源包括施工
9、時(shí)留下的銅管屑,焊渣,壓縮機(jī)內(nèi)部磨損和零部件損壞(比如閥片破碎)時(shí)掉下的金屬屑等。對(duì)于全封閉壓縮機(jī)(包括全封閉渦旋壓縮機(jī)),這些金屬屑或碎粒會(huì)落在繞組上。對(duì)于半封閉壓縮機(jī),有些顆粒會(huì)隨氣體和潤滑油在系統(tǒng)中流動(dòng),最后由于磁性聚集在繞組中;而有些金屬屑(比如軸承磨損以及電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子磨損(掃膛)時(shí)產(chǎn)生的)會(huì)直接落在繞組上。繞組中聚集了金屬屑后,發(fā)生短路只是一個(gè)時(shí)間問題。 需要特別提請(qǐng)注意的是雙級(jí)壓縮機(jī)。在雙級(jí)壓縮機(jī)中,回氣以及正常的回油直接進(jìn)入第一級(jí)(低壓級(jí))氣缸,壓縮后經(jīng)中壓管進(jìn)入電機(jī)腔冷卻繞組,然后和普通單級(jí)壓縮機(jī)一樣,進(jìn)入第二級(jí)(高壓級(jí)氣缸)?;貧庵袔в袧櫥?,已經(jīng)使壓縮過程如履薄冰,如果再
10、有回液,第一級(jí)氣缸的閥片很容易被打碎。碎閥片經(jīng)中壓管后可進(jìn)入繞組。因此,雙級(jí)壓縮機(jī)比單級(jí)壓縮機(jī)更容易出現(xiàn)金屬屑引起的電機(jī)短路。 不幸的事情往往湊到一塊,出問題的壓縮機(jī)在開機(jī)分析時(shí)聞道的常常是潤滑油的焦糊味。金屬面嚴(yán)重磨損時(shí)溫度是很高的,而潤滑油在175ºc以上時(shí)開始焦化。系統(tǒng)中如果有較多水分(真空抽得不理想,潤滑油和制冷劑含水量大,負(fù)壓回氣管破裂后空氣進(jìn)入等),潤滑油就可能出現(xiàn)酸性。酸性潤滑油會(huì)腐蝕銅管和繞組絕緣層,一方面,它會(huì)引起鍍銅現(xiàn)象;另一方面,這種含有銅原子的酸性潤滑油的絕緣性能很差,為繞組短路提供了條件。3. 接觸器問題 接觸器是電機(jī)控制回路中重要部件之一,選型不合理可以毀
11、壞最好的壓縮機(jī)。按負(fù)載正確選擇接觸器是極其重要的。 接觸器必須能滿足苛刻的條件,如快速循環(huán),持續(xù)超載和低電壓。它們必須有足夠大的面積以散發(fā)負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量,觸點(diǎn)材料的選擇必須在啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)等大電流情況下能防止焊合。 為了安全可靠,壓縮機(jī)接觸器要同時(shí)斷開三相電路。谷輪公司不推薦斷開二相電路的方法。 在美國,谷輪公司認(rèn)可的接觸器必須滿足如下四項(xiàng): 接觸器必須滿足ari標(biāo)準(zhǔn)780-78“專用接觸器標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的工作和測(cè)試準(zhǔn)則。 制造商必須保證接觸器在室溫下,在最低銘牌電壓的80時(shí)能閉合。 當(dāng)使用單個(gè)接觸器時(shí),接觸器額定電流必須大于電機(jī)銘牌電流額定值(rla). 同時(shí),接觸器必須能承受電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流。
12、如果接觸器下游還有其它負(fù)載,比如電機(jī)風(fēng)扇等,也必須考慮。 當(dāng)使用兩個(gè)接觸器時(shí),每個(gè)接觸器的分繞組堵轉(zhuǎn)額定值必須等于或大于壓縮機(jī)半繞組堵轉(zhuǎn)額定值。 接觸器的額定電流不能低于壓縮機(jī)銘牌上的額定電流。規(guī)格小或質(zhì)量低劣的接觸器無法經(jīng)受壓縮機(jī)啟動(dòng),堵轉(zhuǎn)和低電壓時(shí)的大電流沖擊,容易出現(xiàn)單相或多相觸點(diǎn)抖動(dòng), 焊接甚至脫落的現(xiàn)象,引起電機(jī)損壞。 觸點(diǎn)抖動(dòng)的接觸器頻繁地啟停電機(jī)。電機(jī)頻繁啟動(dòng),巨大的啟動(dòng)電流和發(fā)熱,會(huì)加劇繞組絕緣層的老化。每次啟動(dòng)時(shí),磁性力矩使電機(jī)繞組有微小的移動(dòng)和相互摩擦。如果有其它因素配合(如金屬屑,絕緣性差的潤滑油等),很容易引起繞組間短路。熱保護(hù)系統(tǒng)并未設(shè)計(jì)成能防止這種毀壞。此外,抖動(dòng)的
13、接觸器線圈容易失效。如果有接觸線圈損壞,容易出現(xiàn)單相狀態(tài)。 如果接觸器選型偏小,觸頭不能承受電弧和由于頻繁開停循環(huán)或不穩(wěn)定控制回路電壓產(chǎn)生的高溫,可能焊合或從觸頭架中脫落。焊合的觸頭將產(chǎn)生永久性單相狀態(tài),使過載保護(hù)器持續(xù)地循環(huán)接通和斷開。 需要特別強(qiáng)調(diào)的是,接觸器觸點(diǎn)焊合后,依賴接觸器斷開壓縮機(jī)電源回路的所有控制(比如高低壓控制,油壓控制,融霜控制等)將全部失效,壓縮機(jī)處于無保護(hù)狀態(tài)。 因此,當(dāng)電機(jī)燒毀后,檢查接觸器是必不可少的工序。接觸器是導(dǎo)致電機(jī)損壞的一個(gè)常常被人遺忘的重要原因。4. 電源缺相和電壓異常 電壓不正常和缺相可以輕而易舉地毀掉任何電機(jī)。電源電壓變化范圍不能超過額定電壓的10%。
14、三相間的電壓不平衡不能超過5。大功率電機(jī)必須獨(dú)立供電,以防同線其他大功率設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成低電壓。電機(jī)電源線必須能夠承載電機(jī)的額定電流。 如果發(fā)生缺相時(shí)壓縮機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn),它將繼續(xù)運(yùn)行但會(huì)有大的負(fù)載電流。電機(jī)繞組會(huì)很快過熱,正常情況下壓縮機(jī)會(huì)被熱保護(hù)。當(dāng)電機(jī)繞組冷卻至設(shè)定溫度,接觸器會(huì)閉合,但壓縮機(jī)啟動(dòng)不起來,出現(xiàn)堵轉(zhuǎn),并進(jìn)入“堵轉(zhuǎn)熱保護(hù)堵轉(zhuǎn)”死循環(huán)。 現(xiàn)代電機(jī)繞組的差別非常小,電源三相平衡時(shí)相電流的差別可以忽略。理想狀態(tài)下,相電壓始終相等,只要在任一相上接一個(gè)保護(hù)器就可以防止過電流造成的損壞。實(shí)際上很難保證相電壓的平衡。 電壓不平衡百分?jǐn)?shù)計(jì)算方法為,相電壓與三相電壓平均值的最大偏差值與三相電壓
15、平均值比值. 例如,標(biāo)稱380v三相電源,在壓縮機(jī)接線端測(cè)量的電壓分別為380v,366v,400v. 可以計(jì)算出三相電壓平均值382v, 最大偏差為20v,所以電壓不平衡百分?jǐn)?shù)為5.2。 作為電壓不平衡的結(jié)果,在正常運(yùn)行使負(fù)載電流的不平衡是電壓不平衡百分點(diǎn)數(shù)的410倍。前例中, 5.2不平衡電壓可能引起50的電流不平衡。 美國國家電器制造商協(xié)會(huì)(nema)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)出版物指出,由不平衡電壓造成的相繞組溫升百分比大約是電壓不平衡百分點(diǎn)數(shù)平方的兩倍。前例中電壓不平衡點(diǎn)數(shù)為5.2,繞組溫度增加的百分?jǐn)?shù)為54. 結(jié)果是一相繞組過熱而其他兩個(gè)繞組溫度正常。 一份由u.l.(保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室,美國)
16、完成的調(diào)查顯示,43的電力公司允許3的電壓不平衡,另有30的電力公司允許5的電壓不平衡。5. 冷卻不足 功率較大的壓縮機(jī)一般都是回氣冷卻型的。蒸發(fā)溫度越低,系統(tǒng)質(zhì)量流往往越小。當(dāng)蒸發(fā)溫度很低時(shí)(超過制造商的規(guī)定),流量就不足以冷卻電機(jī),電機(jī)就會(huì)在較高溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)??諝饫鋮s型壓縮機(jī)(一般不超過10hp)對(duì)回氣的依賴性小,但對(duì)壓縮機(jī)環(huán)境溫度和冷卻風(fēng)量有明確要求。 制冷劑大量泄漏也會(huì)造成系統(tǒng)質(zhì)量流減小,電機(jī)的冷卻也會(huì)受到影響。一些無人看管的冷庫等,往往要等到制冷效果很差時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)制冷劑大量泄漏了。 電機(jī)過熱后會(huì)出現(xiàn)頻繁保護(hù),有些用戶不深入檢查原因,甚至將熱保護(hù)器短路,那是非常糟糕的事情。過不了多久,電
17、機(jī)就會(huì)燒掉。 壓縮機(jī)都有安全運(yùn)行工況范圍。安全工況主要的考慮因素就是壓縮機(jī)和電機(jī)的負(fù)荷與冷卻。由于不同溫區(qū)的壓縮機(jī)的價(jià)格不同,過去國內(nèi)冷凍行業(yè)超范圍使用壓縮機(jī)是比較常見的。隨著專業(yè)知識(shí)的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)條件的改善,情況已明顯改善。6. 用壓縮機(jī)抽真空開啟式制冷壓縮機(jī)已經(jīng)被人們淡忘了,但制冷行業(yè)中還有一些現(xiàn)場(chǎng)施工人員保留了過去的習(xí)慣用壓縮機(jī)抽真空。這是非常危險(xiǎn)的。 空氣扮演著絕緣介質(zhì)的角色。密閉容器內(nèi)抽真空后,里面的電極之間的放電現(xiàn)象就很容易發(fā)生。因此,隨著壓縮機(jī)殼體內(nèi)的真空度的加深,殼內(nèi)裸露的接線柱之間或絕緣層有微小破損的繞組之間失去了絕緣介質(zhì),一旦通電,電機(jī)可能在瞬間內(nèi)短路燒毀。如果殼體漏電,還可
18、能造成人員觸電。 因此,禁止用壓縮機(jī)抽真空,并且在系統(tǒng)和壓縮機(jī)處于真空狀態(tài)時(shí)(抽完真空還沒有加制冷劑),嚴(yán)禁給壓縮機(jī)通電。7. 總結(jié) 電機(jī)燒毀后,掩蓋了繞組損壞的現(xiàn)象,給故障分析造成了一定的困難。然而引起壓縮機(jī)電機(jī)損壞的根本原因并不會(huì)消失。潤滑不良或失效時(shí)引起的異常負(fù)荷甚至堵轉(zhuǎn),散熱不足,都會(huì)縮短繞組的壽命;繞組中夾雜了金屬屑更是為短路提供了變利;接觸器焊合將使壓縮機(jī)的保護(hù)無法執(zhí)行;電機(jī)賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的電源出現(xiàn)異常,將從根本上毀掉任何電機(jī);用壓縮機(jī)抽真空,可能引起內(nèi)接線柱放電。 不幸的是,上述不利因素還會(huì)相互引發(fā):異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)時(shí)的大電流可能導(dǎo)致接觸器焊合;單個(gè)觸點(diǎn)拉弧甚至焊合會(huì)引起相不平衡或單相;
19、相不平衡會(huì)引起散熱問題;散熱不足會(huì)引起磨損;磨損會(huì)產(chǎn)生金屬屑 因此,正確安裝使用壓縮機(jī),以及合理的日常維護(hù),可以防止不利因素的出現(xiàn),是避免壓縮機(jī)電機(jī)損壞的根本方法。壓縮機(jī)常見故障分析(2)液擊 1引言 液態(tài)制冷劑和或潤滑油隨氣體吸入壓縮機(jī)氣缸時(shí)損壞吸氣閥片的現(xiàn)象,以及進(jìn)入氣缸后沒有在排氣過程迅速排出,在活塞接近上止點(diǎn)時(shí)被壓縮而產(chǎn)生的瞬間高液壓的現(xiàn)象通常被稱為液擊。液擊可以在很短時(shí)間內(nèi)造成壓縮受力件(如閥片、活塞、連桿、曲軸、活塞銷等)的損壞,是往復(fù)式壓縮機(jī)的致命殺手。減少或避免液體進(jìn)入氣缸就可以防止液擊的發(fā)生,因此液擊是完全可以避免的。 通常,液擊現(xiàn)象可分為兩個(gè)部分或過程。首先,當(dāng)較多液態(tài)制冷
20、劑、潤滑油或者兩者的混合物隨吸氣以較高速度進(jìn)入壓縮機(jī)氣缸時(shí),由于液體的沖擊和不可壓縮,會(huì)引起吸氣閥片過度彎曲或斷裂;其次,氣缸中未及時(shí)蒸發(fā)和排出的液體受到活塞壓縮時(shí),瞬間內(nèi)出現(xiàn)的巨大壓力并造成受力件的變形和損壞。這些受力件包括吸排氣閥片、閥板、閥板墊、活塞(頂部)、活塞銷、連桿、曲軸、軸瓦等。2過程與現(xiàn)象 (1)吸氣閥片斷裂 壓縮機(jī)是壓縮氣體的機(jī)器。通常,活塞每分鐘壓縮氣體1450次(半封壓縮機(jī))或2900次(全封壓縮機(jī)),即完成一次吸氣或排氣過程的時(shí)間為0.02秒甚至更短。閥板上的吸排氣孔徑的大小以及吸排氣閥片的彈性與強(qiáng)度均是按照氣體流動(dòng)而設(shè)計(jì)的。從閥片受力角度講,氣體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊力是比
21、較均勻的。 液體的密度是氣體的數(shù)十甚至數(shù)百倍,因而液體流動(dòng)時(shí)的動(dòng)量比氣體大得多的,產(chǎn)生的沖擊力也大得多。吸氣中夾雜較多液滴進(jìn)入氣缸時(shí)的流動(dòng)屬于兩相流。兩相流在吸氣閥片上產(chǎn)生的沖擊不僅強(qiáng)度大而且頻率高,就好像臺(tái)風(fēng)夾雜著鵝卵石敲打在玻璃窗上,其破壞性是不言而喻的。吸氣閥片斷裂是液擊的典型特征和過程之一。 (2)連桿斷裂 壓縮行程的時(shí)間約0.02秒,而排氣過程會(huì)更短暫。氣缸中的液滴或液體必須在如此短的時(shí)間內(nèi)從排氣孔排出,速度和動(dòng)量是很大的。排氣閥片的情況與吸氣閥片相同,不同之處在于排氣閥片有限位板和彈簧片支撐,不容易折斷。沖擊嚴(yán)重時(shí),限位板也會(huì)變形翹起。 如果液體沒有及時(shí)蒸發(fā)和排出氣缸,活塞接近上止
22、點(diǎn)時(shí)會(huì)壓縮液體,由于時(shí)間很短,這一壓縮液體的過程好像是撞擊,缸蓋中也會(huì)傳出金屬敲擊聲。壓縮液體是液擊現(xiàn)象的另一部分或過程。 液擊瞬間產(chǎn)生的高壓具有很大的破環(huán)性,初人們熟悉的連桿彎曲甚至斷裂外,其他壓縮受力件(閥板、閥板墊、曲軸、活塞、活塞銷等)也會(huì)有變形或損壞,但往往被忽視,或者與排汽壓力過高混為一談。檢修壓縮機(jī)時(shí),人們會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)彎曲或斷裂的連桿,并給予替換,而忘記檢查其他零件是否有變形或損壞,從而為以后的故障埋下禍根。 液擊造成的連桿斷裂不同于抱軸和活塞咬缸,是可以分辨出來的。首先,液擊造成連桿彎曲或斷裂是在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的,連桿兩端的活塞和曲軸運(yùn)動(dòng)自如,一般不會(huì)有嚴(yán)重磨損引起的抱軸或咬缸。
23、盡管吸氣閥片折斷后,閥片碎屑偶爾也會(huì)引起活塞和氣缸面嚴(yán)重劃傷,但表面劃傷與潤滑失效引起磨損很不同。其次,液擊引起的連桿斷裂是由壓力造成的,連桿和斷茬有擠壓特征。盡管活塞咬缸后的連桿斷裂也有擠壓可能,但前提是活塞必須卡死在氣缸。抱軸后的連桿折斷就更不同了,連桿大頭和曲軸有嚴(yán)重磨損,造成折斷的力屬于剪切力,斷茬也不一樣。最后,抱軸和咬缸前,電機(jī)會(huì)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,熱保護(hù)器會(huì)動(dòng)作.3. 原因分析 顯然,能引起壓縮機(jī)液擊的液體不外乎如下幾種來源:1)回液,即從蒸發(fā)器中流回壓縮機(jī)的液態(tài)制冷劑或潤滑油;2)帶液?jiǎn)?dòng)時(shí)的泡沫; 3)壓縮機(jī)內(nèi)的潤滑油太多。本文將對(duì)這幾種原因逐一分析。 (1) 回液 通
24、常,回液是指壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑通過吸氣管路回到壓縮機(jī)的現(xiàn)象或過程。 對(duì)于使用膨脹閥的制冷系統(tǒng),回液與膨脹閥選型和使用不當(dāng)密切相關(guān)。膨脹閥選型過大、過熱度設(shè)定太小、感溫包安裝方法不正確或絕熱包扎破損、膨脹閥失靈都可能造成回液。對(duì)于使用毛細(xì)管的小制冷系統(tǒng)而言,加液量過大會(huì)引起回液。 利用熱氣融霜的系統(tǒng)容易發(fā)生回液。無論采用四通閥進(jìn)行熱泵運(yùn)行,還是采用熱氣旁通閥時(shí)的制冷運(yùn)行,熱氣融霜后會(huì)在蒸發(fā)器內(nèi)形成大量液體,這些液體在隨后的制冷運(yùn)行開始時(shí)既有可能回到壓縮機(jī)。 此外,蒸發(fā)器結(jié)霜嚴(yán)重或風(fēng)扇故障時(shí)傳熱變差,未蒸發(fā)的液體會(huì)引起回液。冷庫溫度頻繁波動(dòng)也會(huì)引起膨脹閥反應(yīng)失靈而引起回液。 回液引起
25、的液擊事故大多發(fā)生在空氣冷卻型(簡(jiǎn)稱風(fēng)冷或空冷)半封閉壓縮機(jī)和單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)中,因?yàn)檫@些壓縮機(jī)的氣缸與回氣管是直接相通的,一旦回液,就很容易引發(fā)液擊事故。即使沒有引起液擊,回液進(jìn)入汽缸將稀釋或沖刷掉活塞及汽缸壁上的潤滑油,加劇活塞磨損。 對(duì)于回氣(制冷劑蒸汽)冷卻型半封閉和全封閉壓縮機(jī),回液很少引起液擊。但會(huì)稀釋曲軸箱內(nèi)的潤滑油。含有大量液態(tài)制冷劑的潤滑油粘度低,在摩擦面不能形成足夠的油膜,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)件的快速磨損。另外,潤滑油中的制冷劑在輸送過程中遇熱會(huì)沸騰,影響潤滑油的正常輸送。而距離油泵越遠(yuǎn),問題就越明顯越嚴(yán)重。如果電機(jī)端的軸承發(fā)生嚴(yán)重的磨損,曲軸可能向一側(cè)沉降,容易導(dǎo)致定子掃堂及電機(jī)燒毀。
26、 顯然,回液不僅會(huì)引起液擊,還會(huì)稀釋潤滑油造成磨損。磨損時(shí)電機(jī)的負(fù)荷和電流會(huì)大大增加,久而久之將引起電機(jī)故障。 對(duì)于回液較難避免的制冷系統(tǒng),安裝氣液分離器和采用抽空停機(jī)控制可以有效阻止或降低回液的危害。(2)帶液?jiǎn)?dòng) 回氣冷卻型壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí),曲軸箱內(nèi)的潤滑油劇烈起泡的現(xiàn)象叫帶液?jiǎn)?dòng)。帶液?jiǎn)?dòng)時(shí)的起泡現(xiàn)象可以在油視鏡上清楚地觀察到。帶液?jiǎn)?dòng)的根本原因是潤滑油中溶解的以及沉在潤滑油下面了大量的制冷劑,在壓力突然降低時(shí)突然沸騰,并引起潤滑油的起泡現(xiàn)象。這種現(xiàn)象很像日常生活中人們突然打開可樂瓶時(shí)的可樂起泡現(xiàn)象。起泡持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短與制冷劑的量有關(guān),通常為幾分鐘或十幾分鐘。大量泡沫漂浮在油面上,甚至充滿
27、了曲軸箱。一旦通過進(jìn)氣道吸入氣缸,泡沫會(huì)還原成液體(潤滑油與制冷劑的混合物),很容易引起液擊。顯然,帶液?jiǎn)?dòng)引起的液擊只發(fā)生在啟動(dòng)過程。 與回液不同,引起帶液?jiǎn)?dòng)的制冷劑是以“制冷劑遷移” 的方式進(jìn)入曲軸箱的。制冷劑遷移是指壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí),蒸發(fā)器中的制冷劑以氣體形式,通過回氣管路進(jìn)入壓縮機(jī)并被潤滑油吸收,或在壓縮機(jī)內(nèi)冷凝后與潤滑油混合的過程或現(xiàn)象。 壓縮機(jī)停機(jī)后,溫度會(huì)降低,而壓力會(huì)升高。由于潤滑油中的制冷劑蒸汽分壓低,就會(huì)吸收油面上的制冷劑蒸氣,造成曲軸箱氣壓低于蒸發(fā)器氣壓的現(xiàn)象。油溫愈低,蒸汽壓力越低,對(duì)制冷劑蒸汽的的吸收力就愈大。蒸發(fā)器中的蒸汽就會(huì)慢慢向曲軸箱“遷移”。此外,如果壓縮機(jī)
28、在室外,天氣寒冷時(shí)或在夜晚,其溫度往往比室內(nèi)的蒸發(fā)器低,曲軸箱內(nèi)的壓力也就低,制冷劑遷移到壓縮機(jī)后也容易被冷凝而進(jìn)入潤滑油。 制冷劑遷移是一個(gè)很緩慢的過程。壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng),遷移到潤滑油中的制冷劑就會(huì)越多。只要蒸發(fā)器中存在液態(tài)制冷劑,這一過程就會(huì)進(jìn)行。由于溶解了制冷劑的潤滑油較重,它會(huì)沉在曲軸箱的底部,而浮在上面的潤滑油還可以吸收更多的制冷劑。 除容易引起液擊外,制冷劑遷移還會(huì)稀釋潤滑油。很稀的潤滑油被油泵送到各摩擦面后,可能沖涮掉原有油膜,引起嚴(yán)重磨損(這種現(xiàn)象常稱為制冷劑沖刷)。過渡磨損會(huì)使配合間隙變大,引起漏油,從而影響較遠(yuǎn)部位的潤滑,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起油壓保護(hù)器動(dòng)作。 由于結(jié)構(gòu)原因,空冷壓
29、縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)曲軸箱壓力的降低會(huì)緩慢得多,起泡現(xiàn)象不很劇烈,泡沫也很難進(jìn)入氣缸,因此空冷壓縮機(jī)不存在帶液?jiǎn)?dòng)液擊問題。 理論上講,壓縮機(jī)安裝曲軸箱加熱器(電熱器)可以有效防止制冷劑遷移。短時(shí)間停機(jī)(比如在夜間)后,維持曲軸箱加熱器通電,可以使?jié)櫥蜏囟嚷愿哂谙到y(tǒng)其它部位,制冷劑遷移不會(huì)發(fā)生。長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)不用(比如一個(gè)冬天)后,開機(jī)前先加熱潤滑油幾個(gè)或十幾個(gè)小時(shí),可以蒸發(fā)掉潤滑油中的大部分制冷劑,既可以大大減小帶液?jiǎn)?dòng)時(shí)液擊的可能性,也可以降低制冷劑沖刷造成的危害。但實(shí)際應(yīng)用中,停機(jī)后維持加熱器供電或者開機(jī)前十幾小時(shí)先給加熱器供電,是有難度的。因此,曲軸箱加熱器的實(shí)際效果會(huì)大打折扣。 對(duì)于較大系統(tǒng),停
30、機(jī)前讓壓縮機(jī)抽干蒸發(fā)器中液態(tài)制冷劑(稱為抽空停機(jī)),可以從根本上避免制冷劑遷移。而回氣管路上安裝氣液分離器,可以增加制冷劑遷移的阻力,降低遷移量。 當(dāng)然,通過改進(jìn)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu),可以阻止制冷劑遷移,并減緩潤滑油起泡程度。通過改進(jìn)回氣冷卻型壓縮機(jī)內(nèi)的回油路徑,在電機(jī)腔與曲軸箱遷移的通道上增加關(guān)卡(回油泵等),停機(jī)后即可切斷通路,制冷劑無法進(jìn)入曲軸腔;減小進(jìn)氣道與曲軸箱的通道截面可以減緩開機(jī)時(shí)曲軸箱壓力下降速度,進(jìn)而控制起泡的程度和泡沫進(jìn)入氣缸的量。(3)潤滑油太多 半封閉壓縮機(jī)通常都有油視鏡,以便觀察油位高低。油位高于油視鏡范圍,說明油太多了。油位太高,高速旋轉(zhuǎn)的曲軸和連桿大頭就可能頻繁撞擊油面,引
31、起潤滑油大量飛濺。飛濺的潤滑油一旦竄入進(jìn)氣道,帶入氣缸,就可能引起液擊。 大型制冷系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí),往往需要適當(dāng)補(bǔ)充潤滑油。但對(duì)于回油不好的系統(tǒng),要認(rèn)真尋找影響回油的根源,一味地補(bǔ)充潤滑油是危險(xiǎn)的。即使暫時(shí)油位不高,也要注意潤滑油突然大量返回時(shí)(比如化霜后)可能造成的危險(xiǎn)。潤滑油引起的液擊并不罕見。4結(jié)束語 液擊是壓縮機(jī)常見故障。發(fā)生液擊,表明系統(tǒng)或維護(hù)中一定存在問題,需要加以糾正。認(rèn)真觀察分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù),不難找到引起液擊的根源。不從根源上防止液擊,而簡(jiǎn)單地將故障壓縮機(jī)維修或更換一臺(tái)新壓縮機(jī),只能使液擊再次發(fā)生。壓縮機(jī)故障分析(3)缺油與潤滑不足 1引言 壓縮機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)雜機(jī)器,
32、保證壓縮機(jī)曲軸、軸承、連桿、活塞等運(yùn)動(dòng)件的充分潤滑是維持機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求。為此,壓縮機(jī)制造商要求使用指定牌號(hào)潤滑油,并要求定期檢查潤滑油油位和顏色。然而,由于制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)方面的疏忽,壓縮機(jī)缺油、油焦化變質(zhì)、回液稀釋、制冷劑沖刷、使用劣質(zhì)潤滑油等造成運(yùn)動(dòng)件潤滑不足的情況比較常見。潤滑不足會(huì)引起軸承面磨損或劃傷,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成抱軸、活塞卡在氣缸內(nèi)以及由此而引起的連桿彎曲、斷裂事故。 2缺油 缺油是很容易辨別的壓縮機(jī)故障之一,壓縮機(jī)缺油時(shí)曲軸箱中油量很少甚至沒有潤滑油。 壓縮機(jī)是一個(gè)特殊的氣泵,大量制冷劑氣體在被排出的同時(shí)也夾帶走一小部分潤滑油(稱為奔油或跑油)。壓縮機(jī)奔油是無法避免
33、的,只是奔油速度有所不同。半封活塞式壓縮機(jī)排氣中大約有2-3的潤滑油,而渦旋壓縮機(jī)為0.5-1%。對(duì)于一臺(tái)排量為100m3/hr、曲軸箱儲(chǔ)油量為6升的6缸壓縮機(jī),3的奔油意味著大約0.3-0.8升分鐘的奔油量,或壓縮機(jī)無回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為十幾分鐘。 排出壓縮機(jī)的潤滑油不回來,壓縮機(jī)就會(huì)缺油。壓縮機(jī)回油有兩種方式,一種是油分離器回油,另一種是回氣管回油。油分離器安裝在壓縮機(jī)排氣管路上,一般能分離出50-95的奔油,回油效果好,速度快,大大減少進(jìn)入系統(tǒng)管路的油量,從而有效延長(zhǎng)了無回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。管路特別長(zhǎng)的冷庫制冷系統(tǒng)、滿液式制冰系統(tǒng)以及溫度很低的凍干設(shè)備等,開機(jī)后十幾分鐘甚至幾十分鐘不回油或回油量非常
34、少的情況并不稀奇,設(shè)計(jì)不好的系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)油壓過低而停機(jī)的問題。這種制冷系統(tǒng)安裝高效油分離器能大大延長(zhǎng)壓縮機(jī)無回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,使壓縮機(jī)安全度過開機(jī)后無回油的危機(jī)階段。 未被分離出來的潤滑油將進(jìn)入系統(tǒng),隨制冷劑在管內(nèi)流動(dòng),形成油循環(huán)。潤滑油進(jìn)入蒸發(fā)器后,一方面因溫度低溶解度小,一部分潤滑油從制冷劑中分離出來;另一方面,溫度低粘度大,分離出來的潤滑油容易附著在管內(nèi)壁上,流動(dòng)比較困難。蒸發(fā)溫度越低,回油越困難。這就要求蒸發(fā)管路設(shè)計(jì)和回氣管路設(shè)計(jì)和施工必須有利于回油,常見的做法是采用下降式管路設(shè)計(jì),并保證較大的氣流速度。對(duì)于溫度特別低的制冷系統(tǒng),如85c和150c醫(yī)用低溫箱,除選用高效油分離器外,通常
35、還添加特殊溶劑,防止?jié)櫥投旅?xì)管和膨脹閥,并幫助回油。 實(shí)際應(yīng)用中,由于蒸發(fā)器和回氣管路設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的回油問題并不罕見。對(duì)于r22和r404a系統(tǒng)來說,滿液式蒸發(fā)器的回油非常困難,系統(tǒng)回油管路設(shè)計(jì)必須非常小心。對(duì)于這樣的系統(tǒng),使用高效油分可以大大減小進(jìn)入系統(tǒng)管路的油量,有效延長(zhǎng)開機(jī)后回氣管無回油時(shí)間。 當(dāng)壓縮機(jī)比蒸發(fā)器的位置高時(shí),垂直回氣管上的回油彎是必需的?;赜蛷澮M可能緊湊,以減小存油?;赜蛷澲g的間距要合適,回油彎的數(shù)量比較多時(shí),應(yīng)該補(bǔ)充一些潤滑油。 變負(fù)荷系統(tǒng)的回油管路也必須小心。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí),回氣速度會(huì)降低,速度太低不利于回油。為了保證低負(fù)荷下的回油,垂直的吸氣管可以采用雙立管。
36、壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)不利于回油。由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短壓縮機(jī)就停了,回氣管內(nèi)來不及形成穩(wěn)定的高速氣流,潤滑油就只能留在管路內(nèi)?;赜蜕儆诒加?,壓縮機(jī)就會(huì)缺油。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越短,管線越長(zhǎng),系統(tǒng)越復(fù)雜,回油問題就越突出。對(duì)于沒有油壓安全開關(guān)的全封閉壓縮機(jī)(包括渦旋壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子壓縮機(jī))和部分半封閉壓縮機(jī)),頻繁啟動(dòng)引起的損壞 是比較多的。 壓縮機(jī)維護(hù)同樣重要。除霜時(shí)蒸發(fā)器溫度升高,潤滑油粘度減小,易于流動(dòng)。除霜循環(huán)過后,制冷劑流速大,滯留的潤滑油會(huì)集中返回壓縮機(jī)。因此,除霜循環(huán)的頻率以及每次持續(xù)的時(shí)間也需仔細(xì)設(shè)定,避免油位大幅度波動(dòng)甚至油擊。 制冷劑泄漏較多時(shí)回氣速度會(huì)降低,速度太低會(huì)造成潤滑油滯留在回氣管路,不
37、能快速返回壓縮機(jī)。 潤滑油回到壓縮機(jī)殼體內(nèi)并不等于回到曲軸箱。采用曲軸腔負(fù)壓回油原理的壓縮機(jī),如果活塞因磨損等引起泄漏時(shí),曲軸箱的壓力上升,回油單向閥受壓差作用而自動(dòng)關(guān)閉,從回氣管返回的潤滑油就滯留在電機(jī)腔中,無法進(jìn)入曲軸箱,這就是內(nèi)回油問題,內(nèi)回油問題同樣會(huì)引起缺油。這種事故除發(fā)生于磨損的舊機(jī)器中,制冷劑遷移引發(fā)的帶液?jiǎn)?dòng)也會(huì)造成內(nèi)回油困難,但通常時(shí)間較短,最多十幾分鐘。 出現(xiàn)內(nèi)回油問題時(shí),可以觀察到壓縮機(jī)油位不斷下降,直至油壓安全裝置動(dòng)作。壓縮機(jī)停機(jī)后,曲軸箱的油位很快恢復(fù)。內(nèi)回油問題的根源在于氣缸泄漏,應(yīng)及時(shí)更換磨損活塞組件。 油壓安全護(hù)裝置在缺油時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī),保護(hù)壓縮機(jī)不受損壞。沒有視
38、油鏡和油壓安全裝置的全封閉壓縮機(jī)(包括轉(zhuǎn)子和渦旋壓縮機(jī))以及風(fēng)冷壓縮機(jī),缺油時(shí)沒有明顯癥狀,也不會(huì)停機(jī),壓縮機(jī)會(huì)在不知不覺中磨損損壞。壓縮機(jī)噪音、震動(dòng)或電流過大,可能與缺油有關(guān),對(duì)壓縮機(jī)和系統(tǒng)運(yùn)行狀況的準(zhǔn)確判斷就顯得非常重要。環(huán)境溫度過低有可能導(dǎo)致一些油壓安全裝置失靈,會(huì)造成壓縮機(jī)磨損。 壓縮機(jī)缺油引起的磨損一般比較均勻。如果潤滑油很少或者沒有油,軸承表面就會(huì)出現(xiàn)劇烈的摩擦,溫度會(huì)在幾秒內(nèi)迅速升高。如果電機(jī)的功率足夠大,曲軸會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),曲軸和軸承表面會(huì)被磨損或劃傷,否則曲軸會(huì)被軸承抱死,停止轉(zhuǎn)動(dòng)?;钊跉飧變?nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)也是一樣的,缺油會(huì)導(dǎo)致磨損或劃傷,嚴(yán)重時(shí)活塞會(huì)卡在氣缸內(nèi)不能運(yùn)動(dòng)。3潤滑不足
39、 磨損的直接原因是潤滑不足。缺油肯定會(huì)引起潤滑不足,但油潤不足不一定就是缺油引起的。以下三種原因也可以造成潤滑不足:潤滑油無法到達(dá)軸承表面;潤滑油雖已到達(dá)軸承表面,但是粘度太小,不能形成足夠厚度的油膜;潤滑油雖已到達(dá)軸承表面,但是由于過熱而分解掉了,不能起到潤滑作用。 吸油網(wǎng)或供油管路堵塞、油泵故障等均會(huì)影響潤滑油的輸送,潤滑油無法到達(dá)遠(yuǎn)離油泵的摩擦面。吸油網(wǎng)和油泵正常,但軸承磨損、間隙過大等造成漏油和油壓過低,會(huì)使遠(yuǎn)離油泵的摩擦面得不到潤滑油,造成磨損和劃傷。 回液是常見的系統(tǒng)問題,回液的一大危害在于稀釋潤滑油。被稀釋的潤滑油到達(dá)摩擦面后,粘度低,不能形成足夠厚度的保護(hù)油膜,久而久之會(huì)造成磨
40、損。回液量比較大時(shí),潤滑油會(huì)很稀,不但不能起到潤滑作用,而且還會(huì)溶解沖刷原有油膜,引起制冷劑沖刷。 由于種種原因(包括壓縮機(jī)啟動(dòng)階段)沒有得到潤滑油的摩擦面溫度會(huì)迅速攀升,超過175c后潤滑油就開始分解。“潤滑不足摩擦表面高溫油分解”是一個(gè)典型的惡性循環(huán),許多惡性事故包括連桿抱軸、活塞卡缸都與這個(gè)惡性循環(huán)有關(guān)。 潤滑不足和缺油現(xiàn)象可以在拆開的壓縮機(jī)中看到。缺油一般表現(xiàn)為大面積、比較均勻的表面損傷和高溫,而潤滑不足更多的是在一些特定部位的磨損、劃傷和高溫,如遠(yuǎn)離油泵的軸承面等。 活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí),活塞銷的負(fù)載是在軸承表面的上部和下部之間輪換的,這可以讓潤滑油均勻地刷過活塞銷,并提供足夠的潤滑。如果
41、排氣閥片彎曲或者折斷,或者壓縮機(jī)長(zhǎng)期高壓比工作,將造成活塞銷單側(cè)潤滑不足和磨損,孔隙增大。活塞銷有晃動(dòng)間隙,活塞就會(huì)在上止點(diǎn)處被拋出并撞擊閥片和閥板,產(chǎn)生撞擊聲。因此,更換閥片時(shí),應(yīng)檢查活塞銷磨損情況。4結(jié)論與建議 缺油會(huì)引起嚴(yán)重的潤滑不足,缺油的根本原因不在于壓縮機(jī)奔油多少和快慢,而是系統(tǒng)回油不好。安裝油分離器可以快速回油,延長(zhǎng)壓縮機(jī)無回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。蒸發(fā)器和回氣管路的設(shè)計(jì)必須考慮到回油。避免頻繁啟動(dòng)、定時(shí)化霜、及時(shí)補(bǔ)充制冷劑、及時(shí)更換磨損的活塞組件等維護(hù)措施也有助于回油。 回液和制冷劑遷移會(huì)稀釋潤滑油,不利于油膜的形成;油泵故障和油路堵塞會(huì)影響供油量和油壓,導(dǎo)致摩擦面缺油;摩擦面高溫會(huì)促使?jié)?/p>
42、滑油分解,使?jié)櫥褪櫥芰?。這三方面問題引起的潤滑不足也常常造成壓縮機(jī)損壞。 缺油的根源在于系統(tǒng)。因此,只更換壓縮機(jī)或某些配件不能從根本上解決缺油問題。壓縮機(jī)故障分析(4)過熱 1.引言 壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱量不應(yīng)該引起過熱。正常的電機(jī)發(fā)熱、壓縮熱以及摩擦熱在設(shè)計(jì)壓縮機(jī)時(shí)均做過認(rèn)真的考慮,并有相應(yīng)的冷卻措施。然而在實(shí)際使用中,由于超范圍使用、電源不正常、電機(jī)過載、制冷劑泄漏、冷凝壓力太高等問題引起的電機(jī)高溫、排氣溫度過高、潤滑油焦糊等過熱現(xiàn)象比較常見,并已成為壓縮機(jī)常見故障之一。 氣缸排氣溫度是判斷壓縮機(jī)是否過熱的重要指標(biāo)之一。由于測(cè)量上的困難,實(shí)際應(yīng)用中是通過測(cè)量排氣管表面的溫度(即排
43、氣管溫度)來判斷是否過熱。由于潤滑油到150c時(shí)會(huì)變得很稀薄,在175c左右將開始分解變質(zhì),因此氣缸排氣溫度應(yīng)該控制在150c以內(nèi),而排氣管溫度通常比排氣溫度低1040c。因此,如果排氣管溫度超過135c,一般認(rèn)為壓縮機(jī)已經(jīng)處于嚴(yán)重過熱狀態(tài);而如果排氣溫度低于120c,壓縮機(jī)溫度正常??照{(diào)壓縮機(jī)和冰箱壓縮機(jī)的排氣溫度通常還要低一些。2.危害 高溫對(duì)壓縮機(jī)電機(jī)和潤滑油具有很大的危害。長(zhǎng)時(shí)間過熱,不僅會(huì)降低電機(jī)絕緣性能和可靠性,縮短電機(jī)壽命,而且還會(huì)降低潤滑油的潤滑能力,甚至引起潤滑油碳化和酸解。 潤滑油碳化后潤滑能力大大降低,將引起曲軸、連桿、活塞、活塞環(huán)等嚴(yán)重磨損,甚至?xí)霈F(xiàn)抱軸、卡缸等堵轉(zhuǎn)現(xiàn)
44、象以及由堵轉(zhuǎn)而引起的連桿折斷事故。碳化油還會(huì)在閥片和閥板上結(jié)碳,引起閥片泄漏和閥片斷裂。潤滑油中的酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕繞組漆包線、降低繞組的絕緣性能。酸化潤滑油還會(huì)引起鍍銅現(xiàn)象。 實(shí)際中,潤滑油碳化總是伴隨著酸解,因而磨損和腐蝕總是行影相隨。磨損產(chǎn)生的細(xì)小金屬屑夾雜于潤滑油中,一方面削弱了潤滑油的潤滑作用;另一方面,細(xì)小的金屬屑由于磁性而聚集于電機(jī)繞組中,構(gòu)成導(dǎo)電回路。漆包線絕緣層被腐蝕后就可能出現(xiàn)一些微小的裸露點(diǎn),很容易引起局部放電。如果金屬粒形成導(dǎo)電回路,立即會(huì)短路或擊穿,燒毀電機(jī)。 活塞環(huán)和活塞磨損后還容易引起回油困難和油壓保護(hù)器動(dòng)作。許多半封閉壓縮機(jī)是靠負(fù)壓回油的,即曲軸箱壓力低于電機(jī)腔壓力
45、時(shí)回油單向閥會(huì)打開,潤滑油就能回到曲軸箱。活塞和活塞環(huán)磨損后,高壓氣體會(huì)泄漏到曲軸箱,曲軸箱負(fù)壓狀態(tài)受到破環(huán),造成回油困難。這一問題常表現(xiàn)為:壓縮機(jī)油位不斷降低,最后油壓保護(hù)器動(dòng)作,壓縮機(jī)停機(jī),停機(jī)后油位會(huì)慢慢恢復(fù)。再次啟動(dòng)壓縮機(jī)后,一切正常,但一段時(shí)間后上述現(xiàn)象再次出現(xiàn)。 此外,潤滑油中混雜著細(xì)小的鐵屑還會(huì)由于抽吸作用而聚集在油泵吸油管的油網(wǎng)外面,造成油網(wǎng)臟堵。3. 電機(jī)過熱 電機(jī)過熱是相對(duì)于電機(jī)的正常工作溫度而言的。電機(jī)正常工作溫度不能超過其絕緣等級(jí)所對(duì)應(yīng)的最高允許溫度(見下表)。 制冷壓縮機(jī)本身并沒有耐熱絕緣等級(jí)規(guī)定,而電機(jī)是有耐熱絕緣等級(jí)的(見下表)。然而這個(gè)絕緣等級(jí)對(duì)于壓縮機(jī)電機(jī)只能
46、是個(gè)參考,因?yàn)閴嚎s機(jī)電機(jī)的使用工況與普通電機(jī)的工況有很大差異。 絕緣的熱老化是電氣設(shè)備不可避免的現(xiàn)象。絕緣壽命與溫度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系即“10規(guī)則”認(rèn)為,溫度每升高10c絕緣壽命減半(見下表)。 絕緣等級(jí)表 絕緣等級(jí)aebfhc 允許工作溫度(c)105120130155180220 顯然,電機(jī)高溫是非常有害的。壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到電機(jī)冷卻,正常工作時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)高溫現(xiàn)象,更不應(yīng)該出現(xiàn)熱保護(hù)停機(jī)。熱保護(hù)停機(jī)的兩個(gè)必要條件是溫度超過設(shè)定安全限和高溫持續(xù)時(shí)間超過熱保護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間(一般在5分鐘以內(nèi))。 電機(jī)溫度升高的原因不外乎發(fā)熱太多、冷卻不足或二者兼有。 (1)電機(jī)發(fā)熱量大 供電不正常會(huì)引起電機(jī)
47、發(fā)熱量增大。電壓不穩(wěn)、電壓太低或太高、電壓不平衡、缺相都屬于電源供電不正常。 啟動(dòng)電流和堵轉(zhuǎn)電流是正常電流的48倍,因此壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)、連桿抱軸、活塞咬缸、潤滑不足或缺油等問題均會(huì)大大增加發(fā)熱量。 此外,超范圍使用壓縮機(jī)很容易引起電機(jī)過熱和損壞,這在冷凍行業(yè)時(shí)有發(fā)生。蒸發(fā)溫度每提高10c,電機(jī)負(fù)載可增加30甚至更高,造成小馬拉大車的現(xiàn)象。因此,低溫壓縮機(jī)用于中高溫系統(tǒng)、冷庫降溫過程持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng),壓縮機(jī)就長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)荷狀態(tài),對(duì)電機(jī)的損傷很大,大大降低了電機(jī)的可靠性,使電機(jī)以后遇到電壓波動(dòng)、電涌等突發(fā)情況時(shí)很容易燒毀。 (2)電機(jī)冷卻不足 蒸發(fā)溫度越低,制冷劑質(zhì)量流量越小,實(shí)際需要的電機(jī)功率也就
48、越小。因此將空調(diào)壓縮機(jī)和中高溫冷凍壓縮機(jī)用于低溫時(shí),盡管電機(jī)的實(shí)際功耗比名義功率減小了很多,但相對(duì)于低溫時(shí)的實(shí)際功率需要和冷卻情況還是太大,電機(jī)冷卻很容易出現(xiàn)問題。 此外,制冷劑泄漏量比較大時(shí),回氣冷卻型電機(jī)的冷卻也得不到保證。而空冷壓縮機(jī)在高溫環(huán)境或冷卻風(fēng)扇故障時(shí)的冷卻也是個(gè)問題。如果壓縮機(jī)配有附加冷卻(如噴液冷卻系統(tǒng)等),應(yīng)該維持附加冷卻的正常運(yùn)行。 為防止電機(jī)高溫?fù)p壞,壓縮機(jī)電機(jī)都有熱保護(hù)器。不同電機(jī)的熱保護(hù)跳開溫度不盡相同,一般為100135c。顯然,熱保護(hù)是電機(jī)安全的最后防線,出現(xiàn)熱保護(hù)停機(jī)表明電機(jī)嚴(yán)重過熱。4.排氣溫度過高 排氣溫度過熱的原因主要有以下幾種:回氣溫度高、電機(jī)加熱量大
49、、壓縮比高、冷凝壓力高、制冷劑選擇不當(dāng)。(1) 回氣溫度高 回氣溫度高低是相對(duì)于蒸發(fā)溫度為而言的。為了防止回液,一般回氣管路都要求20c的回氣過熱度。如果回氣管路保溫不好,過熱度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20c。 回氣溫度越高,氣缸吸氣溫度和排氣溫度就越高?;貧鉁囟让可?c,排氣溫度將升高11.3c。 (2) 電機(jī)加熱 對(duì)于回氣冷卻型壓縮機(jī),制冷劑蒸氣在流經(jīng)電機(jī)腔時(shí)被電機(jī)加熱,氣缸吸氣溫度再一次被提高。 電機(jī)發(fā)熱量受功率和效率影響,而消耗功率與排量、容積效率、工況、摩擦阻力等密切相關(guān)。為了使電機(jī)熱引起的溫升更為明了,本文推導(dǎo)出如下關(guān)系式: c1 (1-h) dh 1 cp cop dt1 = (1) 這里,dt1和cp分別代表流經(jīng)電機(jī)腔的制冷劑蒸氣的溫升和比熱;h為電機(jī)效率, c1代表被回氣吸收的電機(jī)熱比例。環(huán)境溫度越高,空氣冷卻越差,c1越接近100%。焓差dh代表每千克制冷劑制冷量;cop為制冷系數(shù)。 式(1)清楚地顯
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