浅析全封闭涡旋压缩机常见故障及预防

2014-12-23梁宏杰王永辉

中国科技纵横 2014年24期

关键词：保护器涡旋制冷剂

梁宏杰王永辉

(山西平阳重工机械有限责任公司,山西侯马 043000)

浅析全封闭涡旋压缩机常见故障及预防

梁宏杰王永辉

(山西平阳重工机械有限责任公司,山西侯马 043000)

从空调主机配置的全封闭涡旋压缩机主要故障的特征,分析引起设备不同故障的原因,并提出在压缩机维护保养中应该注意的问题和应采取的预防措施。

涡旋压缩机制冷剂润滑油故障诊断

全封闭涡旋压缩机是一种新型容积式压缩机。其结构是内置电机和压缩机通过一根偏心轴连接,封装在一个密闭壳体内。工作时,位于底部的内置电机驱动偏心轴带动动涡旋盘,与一个固定不动的定涡旋盘相互配合,形成汽缸的可变容积,实现气体的吸人、压缩和排出。由于涡旋压缩机结构简单,运动部件少,容积效率高,运行噪声低,近年来在中小型中央空调主机上应用越来越广。笔者就公司多台中央空调主机选配的全封闭涡旋压缩机实际运行过程中出现的故障进行分析,提出维护保养中应该注意的问题和采取的预防措施。

1 涡旋压缩机主要故障

(1)浮动密封圈损坏,高低压串气。出现时压缩机电机完好,但机组通电运行,排气压力不升高,吸气压力不降低,吸气与排气几乎没有压差,排气管不热,吸气管不凉。压缩机电流与额定值差别很大,压缩机处于空转状态。

(2)涡旋盘损坏。涡旋盘损坏除有上述浮动密封圈损坏的特征外,还能听到压缩机内部有明显的金属撞击声,这是涡旋盘被击碎后的金属碎片相互撞击或与压缩机壳体相撞的声音。

(3)电机烧毁。当接通电源时,熔断器熔断或断路器跳断,压缩机无法启动。采用500V兆欧表测量电机绕组阻值,其相间或对地绝缘电阻值极低。

(4)电机抱轴,轴承损坏。压缩机电源接通时,听到机壳内电动机有嗡嗡的声音,但不运转,且电流上升很快,几秒钟后,压缩机过载保护或热继电器动作保护。有时保护器来不及动作,很快达到堵转电流,可能直接导致电机烧毁。

2 故障原因分析及防治措施

(1)对故障压缩机解体,有时发现密封圈发生了局部的融化或是断裂。其原因是:由于涡旋压缩机内部浮动密封圈由一种类似于橡胶或塑料的非金属材料制成。由制冷剂泄漏或蒸发器抱冰等原因造成吸气压力降低(但未达到低压保护设定值,低压保护器未动作),吸气过热度增大,导致排气温度迅速升高。如果没有安装排气温度保护装置,或是安装不当,系统将面临严重的过热。避免密封圈发生热损坏的办法是正确安装排气温度保护器,排气温度保护器的温度设定值一般为125一130℃,其感温包一般安装在压缩机排气管距压缩机排气口不超过150mm处[1]；排气温度保护器接线可以和压缩机的其他保护串联起来,共同实现对压缩机保护。另外,由于润滑油高温时易形成积碳,严重时堆积在浮动密封圈周围,造成密封不严,引起高低压窜气。

(2)涡旋盘损坏一般是由液击引起,主要有三种情况:一是开机的瞬间有大量的制冷剂液体进入压缩机；二是蒸发器水流量不够或回风不畅,压缩机有回液现象；三是热泵机组除霜不好,大量液体制冷剂没有蒸发就进人压缩机,或是四通电磁换向阀换向瞬间冷凝器内的液体进人压缩机[2]。解决液击或回液的问题,从以下几方面入手。

1)管路设计上要避免开机时液态制冷剂进人压缩机。对于充注量比较大的制冷系统,在压缩机吸气口增加气液分离器可有效避免液态制冷剂吸入压缩机,尤其是在采用逆循环热气除霜的热泵机组中。

2)开机前,对压缩机底部油池长时间预热,可有效降低润滑油中制冷剂的含量,避免开机液击现象发生。

3)对于壳管满液式蒸发器,水路安装水流保护开关,防止水流量降低或断流造成压缩机回液或严重时冻坏蒸发器。流量开关损坏不可短接,须及时维修或更换。管程结垢使传热性能严重下降,造成蒸发器负荷降低,也会造成回液现象。对于铜管套铝翅片干式蒸发器,在送风机进出口安装气流压差开关,防止回风过滤网脏堵或风机皮带断裂造成风量减少或无风,避免回液引起液击。翅片表面脏堵、抱冰或附着油污使换热热阻增大,也会造成回液发生。

(3)电机绕组烧毁与电路保护系统有关,或是机组使用不当造成。

1)蒸发器冻裂,氟路与水路窜通,压缩机进水导致压缩机烧毁。由于水过滤器脏堵或水泵匹配不合理等,造成水系统流量小或断流,而水流保护失效,蒸发器冰冻后冻裂内部铜管；冬季机组内水未排除或没有采取防冻措施,环境温度过低使蒸发器冻裂。

2)负荷异常,使压缩机内置热保护器频繁动作,有可能使其触点发生粘连而使保护器失去作用,烧毁电机。润滑失效、摩擦阻力增大是负荷异常的主要原因。要解决润滑失效的问题,须防止回液、防止润滑油过热变质和回油困难造成系统缺油现象发生。

3)如果电气设计没有过载保护或过流保护,有可能产生以下危险:如果压缩机电流较大,电机绕组持续在高温下工作,而这个温度又不足以使内置热保护器动作,这种情况下有可能造成线圈绝缘层破坏而使电机短路烧毁。增加外部过载保护是防止电机烧毁的有效手段,如采用热继电器保护或用电流互感器测试压缩机运行电流值进入程序保护,热继电器设定值一般为压缩机的额定电流。另外,为压缩机电源配置合适的断路器也很重要。

4)系统内有杂质,杂质腐蚀和磨损压缩机电机线圈,导致电机烧毁。

5)电机的频繁启停会使质量不好的接触器触点发生粘连,这样,依靠接触器断开压缩机电源回路的高低压保护、排气温度保护、水流保护等将全部失效,压缩机处于无保护状态,导致电机烧毁。

6)冷却不足也是引起压缩机电机烧毁的主要原因。全封闭涡旋压缩机是靠制冷剂吸气冷却的,制冷剂大量泄漏会造成压缩机吸气温度高,这样严重影响到压缩机冷却效果。当然,制冷剂泄漏一般会引起低压保护或热保护,但如果低压保护和热保护失效,就会导致压缩机烧毁。

(4)电机抱轴、轴承损坏的根本原因是润滑问题。

1)润滑油不够,或者系统回油困难。在这种情况下,轴承得不到充分润滑,磨损加剧,最终导致电机抱轴。一般空调制冷系统要求润滑油与制冷剂的质量比大于0．35[3],否则就要补充润滑油。另外,系统泄露和压缩机现场替换也会造成润滑油流失,维修中应补充流失的润滑油。

2)系统内有杂质进人轴承,轴承磨损或卡死,导致电机抱轴。一般杂质的主要成分是铜、铁、碳化物等[4],这主要是在生产过程中产生的,如钎焊时焊瘤或焊渣进人铜管；铜管切割时铜屑进人系统；压缩机运行过程中润滑不良会加大磨擦引起高温,而高温会导致润滑油碳化；系统抽空不彻底、加注润滑油时油吸收了湿空气、制冷剂纯度不高,系统进入水分,导致“镀铜”现象,最终会使系统中产生粉末状的铜铁小颗粒；工作场地不清洁,灰尘、杂质进人系统。所以,维修时应从各方面加以控制,防止制冷系统引入杂质。

3)开机前没有预热或预热时间不够。停机时系统内大量制冷剂迁移至压缩机,而液态制冷剂的密度比冷冻油大,此时压缩机底部积存的制冷剂分为两层,上层主要是冷冻油(即富油层),下层主要是制冷剂(即贫油层)。下层的制冷剂阻止上层的润滑油进入偏心轴底部油入口。开机时进人轴承润滑面的几乎全为制冷剂,因而导致润滑不良,并且泡沫状的冷冻油和液态制冷剂进人压缩室还会造成液体压缩。

预防制冷剂迁移和在润滑油中溶解的一个有效措施是在压缩机底部增设电加热器。通过对压缩机底部油池的加热,使油的温度比系统其他部位温度高,润滑油中的制冷剂就会蒸发,从而降低油内溶解的制冷剂量。一般选择油加热器的功率不能太大,否则会使油过热,粘度降低,引起轴承润滑不良,甚至油出现碳化变质。

所以对新装或长期停用的设备使用时,必须按照使用说明书进行操作,确保润滑油有足够的预热时间。一般预热时间为8-24h,使油温比环境温度高10-12℃[5]。