詳解復(fù)疊機(jī)組壓縮機(jī)缺油現(xiàn)象分析

1、復(fù)疊機(jī)組壓縮機(jī)缺油現(xiàn)象分析 丁 瑞一、 活塞壓縮機(jī)與冷凍油關(guān)系半封閉活塞壓縮機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)雜機(jī)器，保證壓縮機(jī)曲軸、軸承、連桿、活塞等運(yùn)動(dòng)件的充分潤(rùn)滑是維持機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求。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(rùn)滑油等造成運(yùn)動(dòng)件潤(rùn)滑不足的情況比較常見。潤(rùn)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。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(rùn)滑油（稱為奔油或跑油）。壓縮機(jī)奔油是無(wú)法避免的，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(rùn)滑油，

2、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)（本公司一級(jí)壓縮機(jī)為6JE-25Y、二級(jí)為6JE-28Y），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(wú)回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為十幾分鐘。壓縮機(jī)回油有主要兩種方式，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(wú)回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。管路特別長(zhǎng)的冷庫(kù)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(guò)低

3、而停機(jī)的問(wèn)題。未被分離出來(lái)的潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油從制冷劑中分離出來(lái)；另一方面，溫度低粘度大，分離出來(lái)的潤(rùn)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和合理的壓降。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。回油彎要盡可能緊湊，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(rùn)滑油。另外其他壓縮機(jī)不回油原因：1、 變負(fù)荷系統(tǒng)的回油管路合理設(shè)計(jì)（頻繁使

4、用能調(diào)閥）。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。2、 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(lái)不及形成穩(wěn)定的高速氣流，潤(rùn)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(wèn)題就越突出。對(duì)于沒(méi)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。3、 壓縮機(jī)維護(hù)同樣重要。除霜時(shí)蒸發(fā)器溫度升高，潤(rùn)滑油粘度減小，易于流動(dòng)。除霜循環(huán)過(guò)后，制冷劑流速大，滯留的潤(rùn)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

5、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。4、 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(rùn)滑油滯留在回氣管路，不能快速返回壓縮機(jī)。5、 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(rùn)滑油就滯留在電機(jī)腔中，無(wú)法進(jìn)入曲軸箱，這就是內(nèi)回油問(wèn)題，內(nèi)回油問(wèn)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。6、 吸油網(wǎng)或供油管路堵塞、油泵故障等均會(huì)影響潤(rùn)滑油的輸送，潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)遠(yuǎn)離油泵的摩擦面。二、 油分離器的類型和選型后油分不回油原因分

6、析一）、油分離器的基本工作原理主要就是利用潤(rùn)滑油和制冷劑蒸氣的密度不同；以及通道截面突然擴(kuò)大，氣流速度驟降(油分離器的筒徑比高壓排氣管的管徑大315倍，使進(jìn)入油分離器后蒸氣的流速?gòu)脑鹊?025m/s下降至0.81m/s)； 同時(shí)改變流向，使密度較大的潤(rùn)滑油分離出來(lái)沉積在油分離器的底部。或利用離心力將油滴甩出去，或采用氨液洗滌，或用水進(jìn)行冷卻降低汽體溫度，使油蒸汽凝結(jié)成油滴，或設(shè)置過(guò)濾層等措施來(lái)增強(qiáng)油的分離效果。制冷中常用的幾種油分：1、 過(guò)濾式儲(chǔ)油油分離器 ( 圖 1) : 含油的制冷劑氣體從壓縮機(jī)排氣管排出 , 進(jìn)入大空間油分離器后 , 流速減緩 , 并且受到了過(guò)濾網(wǎng)的阻力 , 方向發(fā)生改

7、變 , 使得潤(rùn)滑油與制冷劑氣體得以分離 ; 制冷劑氣體從上部出氣管排出 , 潤(rùn)滑油落至下部 , 下部的存油逐漸增多 , 油面上升 , 浮球閥隨之上浮。當(dāng)浮球升到一定高度時(shí) ,排油孔打開 ,潤(rùn)滑油排出 ,油分離器里的油面下降 , 浮球下落 , 落到一定位置時(shí) , 排油孔關(guān)閉。 圖-1 儲(chǔ)油式油分離器 2、填充式油分離器（螺桿壓縮機(jī)常用油分離器分油效果優(yōu)于過(guò)濾式但體積大價(jià)格稍高此處略） 3、離心式油分離器 從壓縮機(jī)輸出的帶有懸浮油顆粒的氣態(tài)制冷器進(jìn)入油分中與螺旋式導(dǎo)流板相接觸，并且沿著導(dǎo)流板旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。油顆粒在離心力的作用下被分離到螺旋式導(dǎo)流板的邊緣處和油分的桶壁上，在這里被分離出來(lái)的油顆粒聚集成較

8、大的油滴流入油分底部的收集區(qū)。底部是碟狀導(dǎo)流罩，它可以有效的防止被分離出來(lái)的油滴再次飛散。導(dǎo)流罩下面還有個(gè)碟狀的反射屏，反射屏使油收集區(qū)被獨(dú)立分隔出來(lái)，它可以防止油分內(nèi)流速過(guò)快油被帶走。（法斯克的油分設(shè)計(jì)為油分離后直接回曲軸箱，艾默生設(shè)計(jì)有所不同。底部同過(guò)濾式油分相同設(shè)計(jì)有浮球閥控制油位，相對(duì)比較相同的離心式油分法斯克優(yōu)于艾默生） 圖2 離心式油分螺旋導(dǎo)板 圖3法斯克離心油分 圖4艾默生離心油分二）、油分選型后在機(jī)組上不回油分析在由被壓縮氣體和潤(rùn)滑油形成的油氣混合物中，潤(rùn)滑油以氣相和液相兩種形式存在。處于氣相的潤(rùn)滑油是由液相的潤(rùn)滑油蒸發(fā)所產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少除取決于油氣混合物的溫度和壓力外，還

9、與潤(rùn)滑油的飽和蒸氣壓有關(guān)。油氣混合物的溫度和壓力愈高，則氣相的油愈多；飽和蒸氣壓愈低，則氣相的油愈少。氣相油的特性與其他氣體類似，無(wú)法用機(jī)械方法予以分離，只能用化學(xué)方法去清除。在一般的運(yùn)行工況下，油氣混合物中處于氣相的潤(rùn)滑油很少。一是因?yàn)樵谕ǔ５呐艢鉁囟认?，混合物中?rùn)滑油蒸氣的分壓力很低；二是由于潤(rùn)滑油在從噴入到分離的時(shí)間很短，沒(méi)有足夠的時(shí)間達(dá)到氣相和液相間的平衡狀態(tài)。處于液相的潤(rùn)滑油占了所有被噴入油中的絕大部分，但這種液相油滴的尺寸范圍分布很廣。大部分油滴直徑通常處在150m，少部分的油滴可小至與氣體分子具有同樣的數(shù)量級(jí)，僅有0.01m。顯然，大油滴和小油滴的性質(zhì)會(huì)有較大的差異。在重力作用下

10、，只要油氣混合物的流速不是太快，大的油滴最終都會(huì)落到油氣分離器的底部。油滴直徑越小，其下落的時(shí)間就越長(zhǎng)。對(duì)于直徑很小的潤(rùn)滑油微粒，卻可以長(zhǎng)時(shí)間懸浮在空氣中，無(wú)法在自身重力的作用下，從氣體中被分離出來(lái)。油氣分離器的作用，就是盡可能地把這部分油滴分離出來(lái)。所以油分的合理選型非常重要。這里對(duì)于油分選型確定后油分奔油的分析1、 機(jī)組結(jié)構(gòu)不合理，主機(jī)四大件選型不合理造成排氣溫度過(guò)高，（冷凝面積小導(dǎo)致制冷壓縮機(jī)冷凝壓力過(guò)高、壓縮機(jī)的制冷能力小于庫(kù)房設(shè)備能力，如蒸發(fā)面積過(guò)大壓縮機(jī)回氣管道中阻力過(guò)大，氣體流動(dòng)速度慢易產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，致使排氣溫度升高 ）排氣溫度過(guò)高首先使排氣流速過(guò)快，其次將冷凍油氣化產(chǎn)生的油微粒

11、過(guò)小無(wú)重力優(yōu)勢(shì)。同時(shí)溫度過(guò)高使冷凍油更多和制冷劑互溶。2、 在主機(jī)結(jié)構(gòu)和選型計(jì)算不合理狀態(tài)下按照常規(guī)方式來(lái)選型油分（按照油分進(jìn)出口口徑來(lái)選型）氣化狀態(tài)下的冷凍油在高流速的過(guò)程中按照常規(guī)桶徑油分根本無(wú)法達(dá)到分離作用更多隨制冷劑在高流速下帶到系統(tǒng)中去這一點(diǎn)在過(guò)濾式儲(chǔ)油油分中體現(xiàn)更加明顯。增大桶徑選型其主要目的排氣在狹窄空間突然到倍增空間內(nèi)起到降低流速作用從而達(dá)到分油效果。三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管路設(shè)計(jì)優(yōu)化回油壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ， 制冷劑的排氣溫度較高。 當(dāng)壓縮杌排氣溫度高達(dá) 90 140 后 ， 部分冷凍油將被汽化為 5 - 5 0 微米的微粒， 隨制冷劑氣體進(jìn)入制冷系統(tǒng) ；此外 ， 壓縮機(jī)排氣速度高達(dá) 2

12、 4 , - 3 0 r d s ， 這樣也容易把部分冷凍油帶人制冷系統(tǒng) ，由于任何一種油分離器不能百分之百將油分離 ， 總有部分油進(jìn)入系統(tǒng)冷凝器 、 蒸發(fā)器 以 及相應(yīng) 的管路，在管路設(shè)計(jì)安裝時(shí) ,應(yīng)注意以下幾個(gè)方面 :1 、 系統(tǒng)的水平管路應(yīng)與制冷劑流動(dòng)方向有1 : (0. 5 % 1 % ) 的坡度 ,以便潤(rùn)滑油前行 2、 水平管路氣體流動(dòng)的速度應(yīng)不小于 4 m/ s ,立管垂直向上流動(dòng)的制冷劑氣體流動(dòng)速度 ,吸氣管一定要大于 8 m/ s ,排氣管應(yīng)大于 10 m/ s 。3、 向上流動(dòng)的氣體垂直立管的底部需要作一U 形彎 ,用以積油。在 U 形彎積油不斷增加時(shí) , 該處截面積逐漸縮小

13、 ,氣流速度得以提高 , 從而便于氣體帶油。如果立管高于 4 m ,就要增加一個(gè) U 形彎。U 形彎應(yīng)作的盡可能小 ,以避免積聚過(guò)多的油。4、同時(shí)在系統(tǒng)中應(yīng)注意不是U彎越多越好，特別在高壓端基本是高流速狀態(tài)在保證壓降和流速狀態(tài)下應(yīng)盡量減少管路折彎降低管路阻力。低壓回氣端在使用U型氣液分離器后如果回氣管路長(zhǎng)度合理范圍內(nèi)則不需要再考慮U彎。四、我公司復(fù)疊機(jī)組不回油現(xiàn)象總結(jié) 我進(jìn)入公司后車間內(nèi)正在調(diào)試的聯(lián)合石化300的低溫機(jī)組，一級(jí)和二級(jí)使用的為艾默生A-W569011油分離器進(jìn)出口口徑和壓縮機(jī)排氣匹配。一級(jí)的回油現(xiàn)象了解為勉強(qiáng)回油，二級(jí)無(wú)回油，而且錯(cuò)誤指導(dǎo)在無(wú)油的狀態(tài)下不停給曲軸箱加油（在整改過(guò)程

14、一級(jí)蒸發(fā)器排出2升左右，二級(jí)排出5-7升冷凍油）。導(dǎo)致大量冷凍油存儲(chǔ)在蒸發(fā)器中降低制冷效果增加制冷負(fù)荷。冷凍油從壓縮機(jī)排氣流出后和制冷劑互溶進(jìn)入系統(tǒng)由于高壓溫度和流速保證不會(huì)造成在高壓端存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器流速和溫度及壓力都驟然變化，特別在溫度的變化下低溫狀態(tài)下當(dāng)潤(rùn)滑油隨制冷劑一起進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)會(huì)在傳熱壁面上凝成一層油膜，使熱阻增大，從而會(huì)使冷凝器和蒸發(fā)器的傳熱效果降低，降低制冷效果。據(jù)有關(guān)資料介紹在蒸發(fā)表面上附有0.1mm油膜時(shí)，將使蒸發(fā)溫度降低2.5，多耗電1112。經(jīng)了解公司批量機(jī)組出現(xiàn)回油不好現(xiàn)象，我個(gè)人分析為排氣溫度過(guò)高原因?qū)е掠蜌饣⒘Ｐ⊥瑫r(shí)流速過(guò)快使冷凍油被帶到系統(tǒng)中去

15、。排氣溫度高的原因我在上文已經(jīng)闡述。以下是在機(jī)組整改后調(diào)試現(xiàn)狀： 8月6日將機(jī)組一級(jí)預(yù)冷系統(tǒng)油分由艾默生A-W56901儲(chǔ)油式油分換成艾默生A-W569213儲(chǔ)油式油分8月9日機(jī)組運(yùn)行 環(huán)境溫度36度 測(cè)排氣溫度超過(guò)100度（超過(guò)探頭量程）機(jī)組運(yùn)行40分鐘無(wú)回油狀態(tài)。8月11日機(jī)組運(yùn)行 環(huán)境溫度27度 測(cè)排氣溫度最高91度 機(jī)組運(yùn)行時(shí)間上午9：30-11：40 兩個(gè)多小時(shí)，多次回油間隔大概30分鐘左右一次8月24日將級(jí)系二級(jí)系統(tǒng)油分離器原來(lái)艾默生A-W569011儲(chǔ)油式油分換成法斯克F-6609型號(hào)離心式高效油分離器8月27日14:00開機(jī)至20:40關(guān)機(jī)8月28日8：00開機(jī)至20:30關(guān)機(jī)8月29日8:30開機(jī)至19:40關(guān)機(jī) 表象為：三天的環(huán)境溫度基本維系在26度，一級(jí)在開機(jī)后20分鐘左右壓縮機(jī)內(nèi)部分冷凍油產(chǎn)生奔油現(xiàn)象被帶到油分或者系統(tǒng)內(nèi)，后經(jīng)過(guò)化霜又回到壓縮機(jī)。二級(jí)從始至終回油現(xiàn)象一直很好。后期建議：1、 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主機(jī)四大件選型匹配正確論證情況下在油分選型上首選離心式高效油分包