當(dāng)前位置: 制冷網(wǎng) > 技術(shù) > 維修保養(yǎng) > 正文

制冷壓縮機(jī)損壞的致命殺手居然是它!一起來分析一下產(chǎn)生原因

  液態(tài)制冷劑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。

制冷壓縮機(jī)損壞的致命殺手居然是它!一起來分析一下產(chǎn)生原因

  過程與現(xiàn)象

 ?。ㄒ唬⑽鼩忾y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,均是按照氣體流動而設(shè)計(jì)的。從閥片受力角度講,氣體流動時(shí)產(chǎn)生的沖擊力是比較均勻的。

  液體的密度是氣體的數(shù)十甚至數(shù)百倍,因而液體流動時(shí)的動量比氣體大得多的,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。

 ?。ǘ?、連桿斷裂:

  壓縮行程的時(shí)間約0.02秒,而排氣過程會更短暫。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,速度和動量是很大的。排氣閥片的情況與吸氣閥片相同,不同之處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,活塞接近上止點(diǎn)時(shí)會壓縮液體,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壞性,除了人們熟悉的連桿彎曲甚至斷裂外,其它壓縮受力件(閥板、閥板墊、曲軸、活塞、活塞銷等)也會有變形或損壞,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,而忘記檢查其它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)動自如,一般不會有嚴(yán)重磨損引起的抱軸或咬缸。盡管吸氣閥片折斷后,閥片碎屑偶爾也會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)會超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,熱保護(hù)器會動作。

  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、帶液啟動時(shí)的泡沫;3、壓縮機(jī)內(nèi)的潤滑油太多。


 ?。?)、回液:

  通常,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。對于使用毛細(xì)管的小制冷系統(tǒng)而言,加液量過大會引起回液。

  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)的液體會引起回液。冷庫溫度頻繁波動也會引起膨脹閥反應(yīng)失靈而引起回液。

  回液引起的液擊事故大多發(fā)生在空氣冷卻型( 簡稱風(fēng)冷或空冷 )半封閉壓縮機(jī)和單機(jī)雙級壓縮機(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)致定子掃膛及電機(jī)燒毀。

  顯然,回液不僅會引起液擊,還會稀釋潤滑油造成磨損。磨損時(shí)電機(jī)的負(fù)荷和電流會大大增加,久而久之將引起電機(jī)故障。

  對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)、帶液啟動:

  回氣冷卻型壓縮機(jī)在啟動時(shí),曲軸箱內(nèi)的潤滑油劇烈起泡的現(xiàn)象叫帶液啟動。帶液啟動時(shí)的起泡現(xiàn)象,可以在油視鏡上清楚地觀察到。帶液啟動的根本原因,是潤滑油中溶解的以及沉在潤滑油下面大量的制冷劑,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,甚至充滿了曲軸箱。一旦通過進(jìn)氣道吸入氣缸,泡沫會還原成液體( 潤滑油與制冷劑的混合物 ),很容易引起液擊。顯然,帶液啟動引起的液擊只發(fā)生在啟動過程。

  與回液不同,引起帶液啟動的制冷劑,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,溫度會降低,而壓力會升高。由于潤滑油中的制冷劑蒸汽分壓低,就會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,對制冷劑蒸汽的的吸收力就愈大。蒸發(fā)器中的蒸汽就會慢慢向曲軸箱“遷移”。此外,如果壓縮機(jī)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,“遷移”到潤滑油中的制冷劑就會越多。只要蒸發(fā)器中存在液態(tài)制冷劑,這一過程就會進(jìn)行。由于溶解了制冷劑的潤滑油較重,它會沉在曲軸箱的底部,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” )。過度磨損會使配合間隙變大,引起漏油,從而影響較遠(yuǎn)部位的潤滑,嚴(yán)重時(shí)會引起油壓保護(hù)器動作。

  由于結(jié)構(gòu)原因,空冷壓縮機(jī)啟動時(shí)曲軸箱壓力的降低會緩慢得多,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)不存在帶液啟動液擊問題。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”不會發(fā)生。長時(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啟動時(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)際效果會大打折扣。

  對于較大系統(tǒng),停機(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。


 ?。?)、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。但對于回油不好的系統(tǒng),要認(rèn)真尋找影響回油的根源,盲目地補(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。


  如何有效防止液擊

  1、減少制冷劑充注量:

  保護(hù)壓縮機(jī)免受液態(tài)制冷劑引起的故障最好的方法是把制冷劑充注量限制在壓縮機(jī)允許范圍之內(nèi)。若不可能做到這一點(diǎn),則應(yīng)在保證制冷效果的條件下,盡可能減少充注量,要對視液鏡中因液體管徑太細(xì)和壓頭太低產(chǎn)生的氣泡引起警覺,合理充注制冷劑至關(guān)重要。

  2、曲軸箱加熱器:

  曲軸箱加熱器的功能是保持曲軸箱內(nèi)冷凍油的溫度高于系統(tǒng)中壓縮機(jī)吸氣入口的溫度。曲軸箱加熱器在使用中一般是連續(xù)加熱的,曲軸箱加熱器用于防止遷移是十分有效的,但是曲軸箱加熱器不能夠保護(hù)液體回流對壓縮機(jī)造成的傷害,且加熱器必須在壓縮機(jī)開機(jī)前很長一段時(shí)間預(yù)熱,對于實(shí)際應(yīng)用可操作性不強(qiáng)。

  3、吸氣管氣液分離器:

  在吸氣管上安裝氣液分離器,用來臨時(shí)存放系統(tǒng)中溢流的液態(tài)制冷劑,并且以壓縮機(jī)能夠承受的速率向壓縮機(jī)返回液體制冷劑。由于不同制冷系統(tǒng)總體充注量要求不同,制冷劑控制方法各不相同,是否需要?dú)庖悍蛛x器以及需要多大尺寸的氣液分離器在很大程度上取決于具體系統(tǒng)的要求。

  4、回氣管過熱加熱器:

  在寒冷季節(jié),壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)仍然有回氣帶液的可能,這樣可以在壓縮機(jī)回氣管段增加電加熱器或熱氣輔助提高壓縮機(jī)回氣過熱度,這種方法簡單有效,可增加過熱檢測裝置使控制更加精確,從而保護(hù)壓縮機(jī),防止液擊。

標(biāo)簽: 制冷壓縮機(jī)  

溫馨提示:
如果您喜歡本文,請點(diǎn)擊右側(cè)分享給朋友或者同事。

網(wǎng)友評論

條評論

最新評論

今日推薦