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        主題:冷庫制冷機組 [收藏主題]  
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        lixiuzh 發表于:2015-12-22 10:13:16   | 只看該作者 查看該作者主題 樓主 

        壓縮機故障分析

        液態制冷劑或潤滑油隨氣體吸入壓縮機氣缸時損壞吸氣閥片的現象,以及進入氣缸后沒有在排氣過程迅速排出,在活塞接近上止點時被壓縮而產生的瞬間高液壓的現象通常被稱為液擊。液擊可以在很短時間內造成壓縮受力件(如閥片、活塞、連桿、曲軸、活塞銷等)的損壞,是往復式壓縮機的致命殺手。減少或避免液體進入氣缸就可以防止液擊的發生,因此液擊是完全可以避免的。

          過程與現象

          通常,液擊現象可分為兩個部分或過程。首先,當較多液態制冷劑、潤滑油或者兩者的混合物隨吸氣以較高速度進入壓縮機氣缸時,由于液體的沖擊和不可壓縮,會引起吸氣閥片過度彎曲或斷裂;其次,氣缸中未及時蒸發和排出的液體受到活塞壓縮時,瞬間內出現的巨大壓力并造成受力件的變形和損壞。這些受力件包括吸排氣閥片、閥板、閥板墊、活塞(頂部)、活塞銷、連桿、曲軸、軸瓦等。

          1、連桿斷裂

          壓縮行程的時間約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間內從排氣孔排出,速度和動量是很大的。排氣閥片的情況與吸氣閥片相同,不同之處在于排氣閥片有限位板和彈簧片支撐,不容易折斷。沖擊嚴重時,限位板也會變形翹起。

          如果液體沒有及時蒸發和排出氣缸,活塞接近上止點時會壓縮液體,由于時間很短,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。壓縮液體是液擊現象的另一部分或過程。

          液擊瞬間產生的高壓具有很大的破環性,初人們熟悉的連桿彎曲甚至斷裂外,其他壓縮受力件(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。檢修壓縮機時,人們會很容易發現彎曲或斷裂的連桿,并給予替換,而忘記檢查其他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間內發生的,連桿兩端的活塞和曲軸運動自如,一般不會有嚴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,電機會超負荷運轉,電機發熱嚴重,熱保護器會動作。

          2、吸氣閥片斷裂

          壓縮機是壓縮氣體的機器。通常,活塞每分鐘壓縮氣體1450次(半封壓縮機)或2900次(全封壓縮機),即完成一次吸氣或排氣過程的時間為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度均是按照氣體流動而設計的。從閥片受力角度講,氣體流動時產生的沖擊力是比較均勻的。

          液體的密度是氣體的數十甚至數百倍,因而液體流動時的動量比氣體大得多的,產生的沖擊力也大得多。吸氣中夾雜較多液滴進入氣缸時的流動屬于兩相流。兩相流在吸氣閥片上產生的沖擊不僅強度大而且頻率高,就好像臺風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。

          原因分析

          能引起壓縮機液擊的液體不外乎如下幾種:

          1、帶液啟動

          回氣冷卻型壓縮機在啟動時,曲軸箱內的潤滑油劇烈起泡的現象叫帶液啟動。帶液啟動時的起泡現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了大量的制冷劑,在壓力突然降低時突然沸騰,并引起潤滑油的起泡現象。起泡持續的時間長短與制冷劑的量有關,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。一旦通過進氣道吸入氣缸,很容易引起液擊。顯然,帶液啟動引起的液擊只發生在啟動過程。

          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入曲軸箱的。制冷劑遷移是指壓縮機停止運行時,蒸發器中的制冷劑以氣體形式,通過回氣管路進入壓縮機并被潤滑油吸收,或在壓縮機內冷凝后與潤滑油混合的過程或現象。

          壓縮機停機后,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器氣壓的現象。油溫愈低,蒸汽壓力越低,對制冷劑蒸汽的的吸收力就愈大。蒸發器中的蒸汽就會慢慢向曲軸箱遷移。此外,如果壓縮機在室外,天氣寒冷時或在夜晚,其溫度往往比室內的蒸發器低,曲軸箱內的壓力也就低,制冷劑遷移到壓縮機后也容易被冷凝而進入潤滑油。

          制冷劑遷移是一個很緩慢的過程。壓縮機停機時間越長,遷移到潤滑油中的制冷劑就會越多。只要蒸發器中存在液態制冷劑,這一過程就會進行。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,引起嚴重磨損(這種現象常稱為制冷劑沖刷)。過渡磨損會使配合間隙變大,引起漏油,從而影響較遠部位的潤滑,嚴重時會引起油壓保護器動作。

          對于較大系統,停機前讓壓縮機抽干蒸發器中液態制冷劑(稱為抽空停機),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。當然,通過改進壓縮機結構,可以阻止制冷劑遷移,并減緩潤滑油起泡程度。通過改進回氣冷卻型壓縮機內的回油路徑,在電機腔與曲軸箱遷移的通道上增加關卡(回油泵等),停機后即可切斷通路,制冷劑無法進入曲軸腔;減小進氣道與曲軸箱的通道截面可以減緩開機時曲軸箱壓力下降速度,進而控制起泡的程度和泡沫進入氣缸的量。

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