螺杆式制冷压缩机的故障分析及排除

- 1 - 制冷系统中压缩机常见故障及原因分析 摘要:对制冷系统中压缩机常见的故障如吸(排)温度不正常,排气压力不正常,排气量不足及过热等产生的原因进行了分析。 关键词:压缩机蒸发温度蒸发压力冷凝温度冷凝压力 1.引言: 压缩机(compressor),输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏,它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力,从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发( 吸热) 的制冷循环。在制冷系统中,压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。从能量方面分析,压缩机是将动力能转换为压力能的设备。 压缩机在运转中,难免会出现故障。以下就压缩机常见故障及其发生原因及注意事项进行了分析。 2. 压缩机简介 2.1分类 压缩机分活塞压缩机与螺杆压缩机两类。 活塞压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备( 启动器和热保护器) 及冷却系统组成。冷却方式有油冷和自然冷却两种。 螺杆压缩机由一对平行、互相啮合的阴、阳螺杆构成,是回转压缩机中应用最广泛的一种。分单螺杆和双螺杆两种,通常说的螺杆压缩机指的是双螺杆压缩机。 2.2压缩机生产制造 压缩机是以流水线方式生产的。在机械加工车间( 包括铸造) 制造出缸体、活塞( 转轴) 、阀片、连杆、曲轴、端盖等零部件;在电机车间组装出转子、定子;在冲压车间制造出壳体等。然后在总装车间进行装配、焊接、清洗烘干,最后经检验合格包装出厂。大多数压缩机制造厂不生产启动器和热保护器,而是根据需要从市场。 2.吸气温度不正常 压缩机吸气温度是指从压缩机吸气截止阀前面的温度计读出的制冷剂温度。为了保证压缩机的安全运转,防止产生液击现象,要求吸气温度比蒸发温度高一点,即应具有一定的过热度。过热度的大小可通过调节膨胀阀开启度来实现。 应避免吸气温度过高或过低。吸气温度过高,即过热度过大,将导致压缩机排气温度升高。吸气温度过低,则说明制冷剂在蒸发器中蒸发不完全,既降低了蒸发器换热效率,湿蒸汽的吸入又会形成压缩机液击。吸气温度正常情况下应比蒸发温度高5一10℃[1]。 3.1吸气温度过高 正常情况下压缩机缸盖应是半边凉、半边热。若吸气温度过高则缸盖全部发热。如果吸气温度高于正常值,排气温度也会相应升高。 吸气温度过高的原因主要有: (1)系统中制冷剂充注量不足,即使膨胀阀开到最大,供液量也不会有什么变化,这样制冷剂蒸汽在蒸发器中过热使吸气温度升高。 (2)膨胀阀开启度过小,造成系统制冷剂的循环量不足,进人蒸发器的制冷剂量少,过热度大,从而吸气温度高。 (3)膨胀阀口滤网堵塞,蒸发器内的供液量不足,制冷剂液体量减少,蒸发器内有一部分被过热蒸汽所占据,因此吸气温度升高。 (4)其他原因引起吸气温度过高,如回气管道隔热不好或管道过长,都可引起吸气温度过高。 3. 2吸气温度过低 理论上压缩机吸人蒸汽为饱和状态时其运行效果最好。为了保证压缩机安全运行,防止湿行程,必须有一定的过热度。若压缩机吸气温度过低,易产生湿行程且使润滑条件恶化.所以应尽量避免这一现象。压缩机吸气温度过低的原因有: (1)制冷剂充注量太多,占据了冷凝器内部分容积而使冷凝压力增高,进入蒸发器的液体随之增多。蒸发器中液体不能完全气化,使压缩机吸人的气体中带有液体微滴。这样,回气管道的温度下降,但蒸发温度因压力未下降而未变化,过热度减小。即使关小膨胀阀也无显著改善。 (2)膨胀阀开启度过大。由于感温元件绑扎过松、与回气管接触面积小,或者感温元件未用绝热材料包扎及其包扎位臵错误等,致使感温元件所测温度不准确,接近环境温度,使膨胀阀动作的开启度增大,导致供液量过多。 4.排气温度不正常 压缩机排气温度可以从排气管路上的温度计读出。它与制冷剂的绝热指数、压缩比(冷凝压力/蒸发压力)及吸气温度有关。吸气温度越高,压缩比越大,排气温度就越高,反之亦然。 吸气压力不变,排气压力升高时,排气温度上升;如果排气压力不变,吸气压力下降时,排气温度也要升高。这两种情况都是因为压缩比增大引起的。冷凝温度和排气温度过高对压缩机的运行都是不利的,应该防止。排气温度过高会使润滑油变稀甚至炭化结焦,从而使压缩机润滑条件恶化。 排气温度的高低与压缩比(冷凝压力/蒸发压力)以及吸气温度成正比。如果吸气的过热温度高、压缩比大,则排气温度也就高。如果吸气压力和温度不变,当排气压力升高时,排气温度也升高。 造成排气温度升高的主要原因有: (1)吸气温度较高,制冷剂蒸汽经压缩后排气温度也就较高。 (2)冷凝温度升高,冷凝压力也就高,造成排气温度升高。 (3)排气阀片被击碎,高压蒸汽反复被压缩而温度上升,气缸与气缸盖烫手,排气管上的温度计指示值也升高。 影响吸气温度升高的实际因素有:中间冷却效率低,或者中冷器内水垢过多影响换热,则后面级的吸气温度必然偏高,排气温度也会升高。气阀漏气,活塞环漏气,不仅影响到排气温度升高,而且也会使级间压力变化,只要压缩比高于正常值就会使排气温度升高。此外,水冷式机器,缺水或水量不足均会使排气温度升高。冷凝压力不正常以及排气压力降低。 5.排气压力不正常 5.1 排气压力较高 排气压力一般是与冷凝温度的高低相对应的。正常情况下,压缩机的排气压力与冷凝压力很接近。 冷凝压力升高时,压缩机排气温度也升高。压缩机的压缩比增大,输气系数减小,从而使压缩机的制冷量降低。耗电量增加。如果排气温度过高,则增加了压缩机润滑油的消耗,使油变稀,影响润滑;当排气温度与压缩机油闪点接近时,还会使部分润滑油炭化并积聚在吸、排气阀口,影响阀门的密封性。 降低冷却介质的温度可使得冷凝温度下降,冷凝压力也随之下降,但这要受到环境条件的限制,难以人为选择。增加冷却介质流量可降低一点冷凝温度(多采用这种方法)。但不能片面地提高冷却水或空气的流量,因为这将增大冷却水泵或风扇及电机的功率,应全面综合考虑。 排气压力偏高会使压缩功加大,输气系数降低,从而使制冷效率下降。 产生这种故障的主要原因: (1)冷却水(或空气)流量小,温度高; (2)系统内有空气,使冷凝压力升高; (3)制冷剂充注量过多,液体占据了有效冷凝面积; (4)冷凝器年久失修,传热面污垢严重,也能导致冷凝压力升高。水垢的存在对冷凝压力影响也较大。 5.2 排气压力过低 微排气压力过低,虽然其现象是现在高压端,但原因多产生于低压端。其原因: (I)膨胀阀冰堵或脏堵,以及过滤器堵塞等,必然使吸、排气压力都下降; (2)制冷剂充注量不足; (3)膨胀阀孔堵塞,供液量减少甚至停止,此时吸、排气压力均降低。 6.排气量不足 排气量不足主要是与压缩机的气量相比而言,排气量不足是压缩机最容易出现的故障之一,它的出现主要是由下述几个原因导致: (1)进气过滤器积垢堵塞或压缩机吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大,影响了吸气量从而使排气量减少。 (2)压缩机转速降低使排气量降低。如果压缩机使用环境不当,因压缩机的排气量是按一定的海拔高度(该项主要是空气压缩机)、吸气温度、湿度以及供电情况设计的,当把它使用在超过上述标准的环境时,如空气压缩机使用在高原环境中会导致吸气压力降低等,排气量也会受到影响。 (3)气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨损时,需及时更换易损件,如活塞环等。属于安装不正确,间隙留得不合适时,应按图纸给予纠正,如无图纸时,可取资料,对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙,如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0.06%~0.09%;对于铝合金活塞,间隙为气缸直径的0.12%~0.18%[1];钢活塞可取铝合金活塞的较小值。 (4)填料密封不严产生漏气使排气量降低。其原因首先是填料本身制造时不合要求;其次可能是由于在安装时,活塞杆与填料中心结合不好,产生磨损、拉伤等造成漏气;一般在填料处加注润滑油,起到润滑、密封、 冷却作用。 (5)压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响。气阀的阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物,导致关闭不严,形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力和温度的变化;这种问题的出现可能是由于一是制造质量问题,如阀片翘曲等,第二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。 (6)气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓,弹力太弱则阀片关闭不及时,这些不仅影响了气量,而且会影响到功率的增加,以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时,也会影响到气体压力和温度的变化。 (7)压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏气,当然太紧也不行,会使阀罩变形、损坏,一般压紧力可用下式计算:p=kπ/4 D2P2,D 为阀腔直径,P2为最大气体压力,K为大于1的值,一般取1.5~2.5,低压时K=1.5~2.0,高压时K=1.5~2.5.这样取K[2],实践证明是好的。气阀有了故障,阀盖必然发热,同时压力也不正常。 7.声音异常 压缩机某些部件发生故障时会发出异常声响,活塞与缸盖间隙过小,直接撞击;活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣,活塞端面丝堵松动,活塞向上串动碰撞气缸盖,气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等,均可在气缸内发出敲击声。曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等,轴径磨损严重,间隙增大,十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片折断,阀弹簧松软或损坏,负荷调节器调得不当等均可在阀腔内发出敲击声。应循此去寻找故障并分析其原因从而采取措施。 8.过热 在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处,温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果: (1)加快了配合间的磨损; (2)过热量的热不断积聚,导致烧毁磨擦面以及产生压缩机抱轴而造成重大的设备事故。 造成轴承过热的原因主要有:轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小;轴承偏斜,曲轴弯曲、扭拧变形;润滑抽粘度太小,油路堵塞,油泵有故障造成断油等;安装时没有找平,没有找好间隙,主轴与电机轴没有找正,两轴有倾斜等。 9.压缩机维护维修注意事项 压缩机的维护维修必须在有资格人员的指导下进行 1、压缩空气和电器都具有危险性,检修或维护保养时应确认电源已被切断,并在电源处挂“检修”或“禁止开闸”等警告标志,以防他人合闸送电造成伤害; 2、停机维护时必须等待整部压缩机冷却后及系统压缩空气安全释放,且维护人员尽可能避开压缩机系统中的任何排气口,关闭相应隔离阀; 3、清洗机组零部件时,应采用无腐蚀性安全溶剂,严禁使用易燃易爆及易挥发清洗剂; 4、压缩机运行一段时间后,须定期检验安全阀等保护系统,确保其灵敏可靠,一般每年检验一次; 5、压缩机的零配件必须是正厂提供,其螺杆油必须为指定螺杆压缩机专用油,并且两种品牌的油严禁混用,否则会引起系统集焦造成重大事故[3]。 10. 结论(结语) 以上从制冷系统运行原理及压缩机结构方面分析了压缩机常见的故障及产生的原因。压缩机是制冷系统中的重要机械设备,对其故障一定要及时排除,以免造成系统破坏。 [1] 匡奕珍主编. 制冷压缩机. 北京:中国商业出版社,2001 [2] 中国机械工程学会设备与维修工程分会主编.压缩机维修问答. 北京:机械工业出版社,2010 [3] 缪道平、吴业正主编.制冷压缩机. 北京:机械工业出版社,2001