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空气源热泵机组压缩机故障分析

空气源热水工程采用的压缩机型式种类较多,以全封闭活塞式压缩机为常见,而全封闭活塞压缩机的故障问题,大都发生在冬季进行制热运行时。

1、压缩机的故障大致分为三类:

(1)压缩机吸排气阀片破裂

现象:压缩机油位正常,压缩机的轴承、曲轴、连杆完好,吸排气阀片破裂。

(2)压缩机堵转(此类故障较多)

现象:压缩机冷冻油为黑色、上下轴承套脱落或磨损、连杆断裂、曲轴与轴承的摩擦面及曲轴与连杆的摩擦面有拉毛痕迹、电机转子上有磨损痕迹,吸排气阀片完好。

(3)压缩机电机烧毁

现象:压缩机对地绝缘为0,压缩机的轴承、曲轴、连杆完好。

2、原因分析

下面就以上三类故障进行详细分析:

(1)压缩机吸排气阀破裂

   从故障现象可以看出,造成压缩机吸排气阀破裂的主要原因是机组水侧系统破裂,水进人压缩机,形成液击而导致阀片打坏。

   水侧系统破裂主要有两种情况:

①机组在制冷运行时,水系统发生断流现象,由于有些用户私自将流量开关短接,机组不能进行保护动作,水侧热交换器(特别是满液式热交换器)内部水结冰而导致换热铜管冻裂,以致水氟互混,水进入压缩机形成液击造成损坏。

②冬季,用户不使用机组时,没有按照规范操作,将水侧换热器内部的冷冻水放掉或者没有进行相应的防冻措施,水侧热交换器内部水结冰而导致换热铜管冻裂,以致水氟互混,等机组再次开机时,水进人压缩机造成埙坏。

(2)压缩机堵转

   从此类故障压缩机的解剖现象看,压缩机内部并不缺油,抱轴堵转是由于瞬时润滑不良引起的,而导致润滑不良的主要原因是润滑油油质发生了变化:油被稀释或油位被制冷剂液体抬高。

3、出现机组回液的原因有:

①在制冷循环中的制冷剂,通常积存在温度*低的部分,进行冷凝。当机组长时间停机时,由于压缩机的热容量比冷凝器、蒸发器、储液器的热容量大,压缩机成为制冷循环中温度*低的部分,使制冷剂进入。由于润滑油能将制冷剂很好的溶解,所以积聚在压缩机内的制冷剂就溶解在润滑油中,这种现象称为“溶人”现象。制冷剂的“溶入”量视制冷剂充入量、制冷循环的结构和停机时间的长短而各异,在饱和时,大致为充入润滑油量的30-100%。稀释的油会导致润滑不良,造成抱轴。

   再者,如果机组长时间停抓,则润滑油将视压缩机封闭壳的温度、制冷剂和润滑油种类的不同,发生液相分离,分成下部为制冷剂液体(制冷剂多,制冷剂和润滑油的混合液少),上部为润滑油(润滑油多,润滑油和制冷剂的混合液少)这种情况。若在这样的状态下使压缩机启动,则供往轴承和其他运动部件的油是几乎只有制冷剂液的“润滑剂”,因此,在启动后的短时间内,轴承部分、连杆等部位将产生卡死和磨损。

   压缩机在启动前没有进行预热或者预热时间不够、曲轴箱电加热器功率不够时,将无法避免以上情况的发生,从而造成压缩机损坏。

②机组在制热运行时,特别是在湿度较大的环境下运行时,翅片容易接霜,如果除霜方式不是太完善,不能及时除霜或者除霜不彻底,都将导致低压偏低,压缩机大量回液,引起压缩机故障。

(3)电机烧毁

    如上所述,回液是造成抱轴的主要因素,因抱轴而引起轴承偏心,造成电机定子磨损,导致电机短路烧毁的现象是存在的。但对于纯粹的电机烧毁,回液是否有影响?笔者认为,全封闭活塞压缩机的筒状结构,决定了它对液击并不敏感,即使有部分液体制冷剂进人压缩机,一般不会直接导致阀片打坏,也不会直接造成电机烧毁。

    同时,因为全封闭压缩机的润滑大都采用离心飞溅式,没有压力差的控制,所以压缩机在缺油润滑的情况下也能运行。此时,压缩机电流不断上升,直至空气开关(过电流保护器)跳掉,此过程系压缩机过载运行,电流较大,电机线圈的温升也很快,直至内埋PTC动作。因为压缩机的PTC温升速率在满负荷或过载的条件下是十分灵敏的,而且空气开关都在PTC之前动作,所以,缺油直接造成电机烧毁也缺乏依据。

4、压缩机纯粹电机烧毁之因有两个:

①电机温升过高。

因为全封闭压缩机的电机是通过回气来冷却的,冬季热泵机制热时,工况比较恶劣,特别是环境温度很低时,换热量很小,制冷剂循环量也小,回气压力低,再加上电控上除霜不及时和不彻底,均会导致电机冷却不够,线圈发热。这样持续的发热会形成高温,而PTC对低负荷时的小电流反应不敏感,所以压缩机经数次启动后,在未达到较高温度时就会因过热造成绝缘破坏,电机短路烧毁。

②制冷系统内部不清洁,含有杂质,杂质腐蚀和磨损电机线圈,造成短路烧毁。

5、改进措施:

(1)控制上应有防冻控制功能(即在停机状态,当环境温度低于一定值时,水泵或电加热应投人运行,以防水系统产生冻结),同时,水系统上应设有排水装置,当机组长时间不用时,应排空水交换器内的水,防止冻坏。

(2)为了保障机组的正常运行,流量开关及各种保护开关不能私自进行短接;机组在运行时,要经常进行观察,发现机组进出水温差过大时,要及时对水系统进检查:水泵是否正常,水流量情况及清洗水过滤器。

(3)在电控程序中增加开机前 保证压缩曲轴箱加热器加热时间的条件,确保压缩机能充分预热,防止损坏。

(4)改进除霜方式,确保及时除霜和除霜彻底,提高电控的可靠性,防止误动作或不动作。

(5)完善系统设计,特别是在低温制热工况下,应合理进行膨胀阀及气液分离器的匹配,或采取增加高低压旁通等措施,来防止机组的回液问题。

(6)改进工艺,加强管理和增强质量意识,确保制冷系统内部干净清洁,无水分,制造加工质量是影响机组质量的重要因素,很多问题必须防患于未然,避免造成重大故障。

(7)加强用户的使用、操作及维护保养培训。

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