淺析全封閉渦旋壓縮機常見故障及預防

梁宏杰 王永輝

(山西平陽重工機械有限責任公司,山西侯馬 043000)

淺析全封閉渦旋壓縮機常見故障及預防

梁宏杰 王永輝

(山西平陽重工機械有限責任公司,山西侯馬 043000)

從空調主機配置的全封閉渦旋壓縮機主要故障的特征,分析引起設備不同故障的原因,并提出在壓縮機維護保養中應該注意的問題和應采取的預防措施。

渦旋壓縮機 制冷劑 潤滑油 故障診斷

全封閉渦旋壓縮機是一種新型容積式壓縮機。其結構是內置電機和壓縮機通過一根偏心軸連接,封裝在一個密閉殼體內。工作時,位于底部的內置電機驅動偏心軸帶動動渦旋盤,與一個固定不動的定渦旋盤相互配合,形成汽缸的可變容積,實現氣體的吸人、壓縮和排出。由于渦旋壓縮機結構簡單,運動部件少,容積效率高,運行噪聲低,近年來在中小型中央空調主機上應用越來越廣。筆者就公司多臺中央空調主機選配的全封閉渦旋壓縮機實際運行過程中出現的故障進行分析,提出維護保養中應該注意的問題和采取的預防措施。

1 渦旋壓縮機主要故障

(1)浮動密封圈損壞,高低壓串氣。出現時壓縮機電機完好,但機組通電運行,排氣壓力不升高,吸氣壓力不降低,吸氣與排氣幾乎沒有壓差,排氣管不熱,吸氣管不涼。壓縮機電流與額定值差別很大,壓縮機處于空轉狀態。

(2)渦旋盤損壞。渦旋盤損壞除有上述浮動密封圈損壞的特征外,還能聽到壓縮機內部有明顯的金屬撞擊聲,這是渦旋盤被擊碎后的金屬碎片相互撞擊或與壓縮機殼體相撞的聲音。

(3)電機燒毀。當接通電源時,熔斷器熔斷或斷路器跳斷,壓縮機無法啟動。采用500V兆歐表測量電機繞組阻值,其相間或對地絕緣電阻值極低。

(4)電機抱軸,軸承損壞。壓縮機電源接通時,聽到機殼內電動機有嗡嗡的聲音,但不運轉,且電流上升很快,幾秒鐘后,壓縮機過載保護或熱繼電器動作保護。有時保護器來不及動作,很快達到堵轉電流,可能直接導致電機燒毀。

2 故障原因分析及防治措施

(1)對故障壓縮機解體,有時發現密封圈發生了局部的融化或是斷裂。其原因是:由于渦旋壓縮機內部浮動密封圈由一種類似于橡膠或塑料的非金屬材料制成。由制冷劑泄漏或蒸發器抱冰等原因造成吸氣壓力降低(但未達到低壓保護設定值,低壓保護器未動作),吸氣過熱度增大,導致排氣溫度迅速升高。如果沒有安裝排氣溫度保護裝置,或是安裝不當,系統將面臨嚴重的過熱。避免密封圈發生熱損壞的辦法是正確安裝排氣溫度保護器,排氣溫度保護器的溫度設定值一般為125一130℃,其感溫包一般安裝在壓縮機排氣管距壓縮機排氣口不超過150mm處[1]；排氣溫度保護器接線可以和壓縮機的其他保護串聯起來,共同實現對壓縮機保護。另外,由于潤滑油高溫時易形成積碳,嚴重時堆積在浮動密封圈周圍,造成密封不嚴,引起高低壓竄氣。

(2)渦旋盤損壞一般是由液擊引起,主要有三種情況:一是開機的瞬間有大量的制冷劑液體進入壓縮機；二是蒸發器水流量不夠或回風不暢,壓縮機有回液現象；三是熱泵機組除霜不好,大量液體制冷劑沒有蒸發就進人壓縮機,或是四通電磁換向閥換向瞬間冷凝器內的液體進人壓縮機[2]。解決液擊或回液的問題,從以下幾方面入手。

1)管路設計上要避免開機時液態制冷劑進人壓縮機。對于充注量比較大的制冷系統,在壓縮機吸氣口增加氣液分離器可有效避免液態制冷劑吸入壓縮機,尤其是在采用逆循環熱氣除霜的熱泵機組中。

2)開機前,對壓縮機底部油池長時間預熱,可有效降低潤滑油中制冷劑的含量,避免開機液擊現象發生。

3)對于殼管滿液式蒸發器,水路安裝水流保護開關,防止水流量降低或斷流造成壓縮機回液或嚴重時凍壞蒸發器。流量開關損壞不可短接,須及時維修或更換。管程結垢使傳熱性能嚴重下降,造成蒸發器負荷降低,也會造成回液現象。對于銅管套鋁翅片干式蒸發器,在送風機進出口安裝氣流壓差開關,防止回風過濾網臟堵或風機皮帶斷裂造成風量減少或無風,避免回液引起液擊。翅片表面臟堵、抱冰或附著油污使換熱熱阻增大,也會造成回液發生。

(3)電機繞組燒毀與電路保護系統有關,或是機組使用不當造成。

1)蒸發器凍裂,氟路與水路竄通,壓縮機進水導致壓縮機燒毀。由于水過濾器臟堵或水泵匹配不合理等,造成水系統流量小或斷流,而水流保護失效,蒸發器冰凍后凍裂內部銅管；冬季機組內水未排除或沒有采取防凍措施,環境溫度過低使蒸發器凍裂。

2)負荷異常,使壓縮機內置熱保護器頻繁動作,有可能使其觸點發生粘連而使保護器失去作用,燒毀電機。潤滑失效、摩擦阻力增大是負荷異常的主要原因。要解決潤滑失效的問題,須防止回液、防止潤滑油過熱變質和回油困難造成系統缺油現象發生。

3)如果電氣設計沒有過載保護或過流保護,有可能產生以下危險:如果壓縮機電流較大,電機繞組持續在高溫下工作,而這個溫度又不足以使內置熱保護器動作,這種情況下有可能造成線圈絕緣層破壞而使電機短路燒毀。增加外部過載保護是防止電機燒毀的有效手段,如采用熱繼電器保護或用電流互感器測試壓縮機運行電流值進入程序保護,熱繼電器設定值一般為壓縮機的額定電流。另外,為壓縮機電源配置合適的斷路器也很重要。

4)系統內有雜質,雜質腐蝕和磨損壓縮機電機線圈,導致電機燒毀。

5)電機的頻繁啟停會使質量不好的接觸器觸點發生粘連,這樣,依靠接觸器斷開壓縮機電源回路的高低壓保護、排氣溫度保護、水流保護等將全部失效,壓縮機處于無保護狀態,導致電機燒毀。

6)冷卻不足也是引起壓縮機電機燒毀的主要原因。全封閉渦旋壓縮機是靠制冷劑吸氣冷卻的,制冷劑大量泄漏會造成壓縮機吸氣溫度高,這樣嚴重影響到壓縮機冷卻效果。當然,制冷劑泄漏一般會引起低壓保護或熱保護,但如果低壓保護和熱保護失效,就會導致壓縮機燒毀。

(4)電機抱軸、軸承損壞的根本原因是潤滑問題。

1)潤滑油不夠,或者系統回油困難。在這種情況下,軸承得不到充分潤滑,磨損加劇,最終導致電機抱軸。一般空調制冷系統要求潤滑油與制冷劑的質量比大于0．35[3],否則就要補充潤滑油。另外,系統泄露和壓縮機現場替換也會造成潤滑油流失,維修中應補充流失的潤滑油。

2)系統內有雜質進人軸承,軸承磨損或卡死,導致電機抱軸。一般雜質的主要成分是銅、鐵、碳化物等[4],這主要是在生產過程中產生的,如釬焊時焊瘤或焊渣進人銅管；銅管切割時銅屑進人系統；壓縮機運行過程中潤滑不良會加大磨擦引起高溫,而高溫會導致潤滑油碳化；系統抽空不徹底、加注潤滑油時油吸收了濕空氣、制冷劑純度不高,系統進入水分,導致“鍍銅”現象,最終會使系統中產生粉末狀的銅鐵小顆粒；工作場地不清潔,灰塵、雜質進人系統。所以,維修時應從各方面加以控制,防止制冷系統引入雜質。

3)開機前沒有預熱或預熱時間不夠。停機時系統內大量制冷劑遷移至壓縮機,而液態制冷劑的密度比冷凍油大,此時壓縮機底部積存的制冷劑分為兩層,上層主要是冷凍油(即富油層),下層主要是制冷劑(即貧油層)。下層的制冷劑阻止上層的潤滑油進入偏心軸底部油入口。開機時進人軸承潤滑面的幾乎全為制冷劑,因而導致潤滑不良,并且泡沫狀的冷凍油和液態制冷劑進人壓縮室還會造成液體壓縮。

預防制冷劑遷移和在潤滑油中溶解的一個有效措施是在壓縮機底部增設電加熱器。通過對壓縮機底部油池的加熱,使油的溫度比系統其他部位溫度高,潤滑油中的制冷劑就會蒸發,從而降低油內溶解的制冷劑量。一般選擇油加熱器的功率不能太大,否則會使油過熱,粘度降低,引起軸承潤滑不良,甚至油出現碳化變質。

所以對新裝或長期停用的設備使用時,必須按照使用說明書進行操作,確保潤滑油有足夠的預熱時間。一般預熱時間為8-24h,使油溫比環境溫度高10-12℃[5]。

3 結語

全封閉渦旋壓縮機一旦發生損壞,幾乎無法修復,只能更換壓縮機。因此,正確診斷故障和在日常運行維護中采取有效的預防措施是非常重要的。

[1]蔣能照,張華主等.中央空調實用技術.北京:機械工業出版社,1999 .

[2]李娟芳.空氣源熱泵機組壓縮機故障分析.制冷與空調,2004,(3).

[3]王振輝.制冷工.化學工業出版社,2007.1.

[4]江秀華.對空調器壓縮機內部臟堵問題的分析研究.制冷與空調,2002,(4).

[5]曹小林.使用加熱器控制液體制冷劑遷移及其對制冷劑與油的溶解度和粘度的影響.流體機械,2003(增刊).

梁宏杰(1978—),男,漢族,陜西蒲城,工學學士學位,工程師,從事暖通空調設備維護與建筑工程管理;王永輝(1985—),男,漢族,山西絳縣,工學學士學位,助理工程師,從事制冷、制氧設備維護。