杨 光

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司 天津300456)

压缩机作为一种有效的气体运输设备，广泛应用于天然气输送、空气钻井、化工制药等行业[1]。随着科学技术的发展，压力能的应用日益广泛，使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一。压缩机在运转过程中，难免会出现一些故障，甚至事故[2]。各类机组参数的检测、控制、联锁报警正常与否是保证机组正常运行状态和安全的保证[3]。范博[4]研究和分析了压缩机常见故障的主要原因；余欣[5]对 VRV 室外机压缩机多次发生烧坏故障进行分析，对设备进行改造；刘许红[6]将虚拟仪器和网络技术紧密结合，提出了基于虚拟仪器技术的压缩机远程故障诊断方法。笔者针对海上中央空调压缩机电机线圈频繁烧毁的原因进行分析，提出几种常见的故障点及解决措施，着重介绍通过改造控制系统的方法彻底解决压缩机故障，消除设备隐患。

1 故障描述

中海石油(中国)有限公司天津分公司某海上平台共有2台中央空调，每台空调配有一台由比泽尔公司生产的半封闭式螺杆压缩机(见图1)。两台中央空调一台运行，另一台作为备用。这两套系统采用的制冷剂均为134A型普通制冷剂。

图1 半封闭式螺杆压缩机Fig.1 Semi-closed screw compressor

自该平台投产运行以来，在一年时间内，压缩机的电机线圈出现两次烧毁故障，不仅严重影响了人员日常生活和工作，还产生近40万元的新增费用。

2 故障原因分析及解决措施

2.1 缺少制冷剂

当缺少制冷剂或者制冷系统渗漏后，制冷剂不能满足空调压缩机使用量的要求。对制冷系统进行泄压，回收剩余制冷剂，采用充氮气保压或者充入荧光剂的方法检查渗漏点，对检查出的渗漏点进行焊接或者更换备件，直至系统保压正常。使用真空泵抽出制冷系统中的其他气体，充入适量的制冷剂，启动机组试运行，即可解决该问题。

2.2 缺少冷冻油

缺少冷冻油可直接引起压缩机故障停机，同时也影响压缩机线圈冷却，最终压缩机线圈烧毁。通过冷冻油观察孔观察压缩机加载和卸载时冷冻油的液位变化，标准是：压缩机卸载时液位在观察孔视窗的2/3以上，压缩机加载时液位在观察孔视窗的 1/4以上。当发现冷冻油缺少时，应该立即停止机组运行，添加冷冻油至标准液位范围内，再启动运行机组。

2.3 冷冻油过滤器脏堵

过滤器脏堵会降低冷冻油在系统中的使用量，降低冷却和润滑效果，导致压缩机电机线圈烧毁。日常巡检过程中，发现机组震动增大、冷冻油在加卸载过程中液位变化不大时，需要对过滤器进行检查或更换滤芯。

2.4 压缩机故障

由于各种原因，中央空调压缩机故障不能正常运转时，压缩机电机功率逐渐增大，最终导致压缩机电机线圈烧毁。编写巡检规定，每两个小时对压缩机进行巡检，并记录相关参数，发现参数变化异常时，及时处理相关故障。

2.5 压缩机运行工况不稳定

这两套中央空调系统的压缩机排气压力是通过控制排气温度间接控制排气压力，而排气温度是通过控制两组风机(每组 3台)来实现。当排气温度达到63,℃时，第一组风机全部启动，当温度下降到 53,℃时，第一组风机全部停止；当温度上升到 73,℃时，第二组风机全部启动，当温度下降低到 63,℃时，第二组风机全部停止运行，第一组风机继续运行。

通过长期观察和数据进行总结，每当排气压力出现波动时，压缩机的贮液罐液位会瞬间降低，制冷剂由纯液态变为液气混合，再变为气态，然后变为液气混合，最终变为液态，该周期与压缩机排气压力波动的周期相同。

中央空调控制系统采用 PLC进行控制，该压缩机使用的制冷剂采用 134A型，该制冷剂特点是：压力与温度呈线性关系(见图 2)，因此要稳定排气压力就需要稳定排气冷凝后的制冷剂温度，而冷凝温度的控制是靠散热风机的启停数量决定的。控制散热风扇启停的方法有两种：一是由压缩机的排气温度来控制；二是由压缩机的排气压力来控制。中央空调原始设计是利用压缩机排气温度来控制，采集温度信号是压缩机排气管线上安装的温度变送器。

图2 制冷剂的压力与温度在一定程度上呈线性关系Fig.2 Refrigerant pressure and temperature are linear to some extent

中央空调压缩机运行工况的不稳定，是由排气压力的变化导致，而排气压力的变化是由排气温度变化而引起。压缩机排气压力的变化导致蒸发器中制冷剂时而过多，时而过少。当制冷剂过少时，造成内部冷冻油温度较低，直接影响压缩机润滑效果，最终导致压缩机电机线圈高温烧毁。

解决措施：对风机的电气控制进行回路改造。由于原风机分为2组，由两个继电器(KM4、KM5)分别控制，要实现单台逐次启动，为每台风机增加一个接触器，接触器的吸合受PLC程序控制(见图3～5)。

图3 改造前线路图Fig.3 Road map before alteration

在压缩机出口安装了一台 0～5,MPA的压力变送器，将压缩机排气压力信号反馈中央空调控制系统，见图6。

图4 改造后的电气图纸Fig.4 Electrical drawing after modified

图5 改造后的PLC逻辑图Fig.5 PLC Logic Diagram after transformation

图6 压力变送器Fig.6 Pressure transmitter

在中央空调控制系统中新增一个模拟量输入模块，接收压缩机排气压力变送器的反馈信号。

原设计控制系统的 PLC程序采用温度信号控制两组冷却风机启停，见图7。

图7 温度信号控制两组冷却风机Fig.7 Control of two groups of cooling fans by temperature signal

在硬件改造完成以后，对 PLC控制程序进行了修改，修改的内容如下：将风机启动的控制信号，由压缩机排气温度信号改为压缩机排气压力信号。将冷却风机重新分组，由原来的2段式控制改为单台风机启停的六段式控制，风机启停由新增的压力变送器控制，当排气压力达到 15,kg/cm²G 后，压力每上升1,kg/cm²G，PLC 就会控制启停风机。PLC 的输出点采用了原PLC的冗余输出点，如图8所示。

图8 原PLC的冗余输出点Fig.8 Redundancy output point of original PLC

3 结 论

中央空调压缩机电机线圈烧毁是制冷类型压缩机常见的故障，分析故障主要从制冷和润滑两大系统出发，对控制逻辑进行适当改造，保证机组运行工况稳定，及时有效处理压缩机电机线圈烧毁问题。制冷压缩机的稳定运行，不仅保证了制冷系统长期有效运转，而且能够大量降低检修人员的工时和备件材料费用，还能够减少制冷剂对大气环境的污染。

[1]王毅. 压缩机防喘振研究[J]. 化工管理，2014(5)：199.

[2]高文元. 压缩机常见故障、事故原因及对策[J]. 中国新技术新产品，2009(22)：87.

[3]黎通. 浅谈大型机组自控系统检修[J]. 化工管理，2016(14)：27.

[4]范博，任刚伟. 减少压缩机故障停机次数方案的研究与实施[J]. 四川化工，2016，19(5)：51-53.

[5]余欣. VRV压缩机故障分析及设备改良[J]. 制冷，2016(3)：89-92.

[6]刘许红，安伟. 基于虚拟仪器的压缩机故障远程诊断和监测研究[J]. 压缩机技术，2008(2)：8-10.