摘要】排气温度过高和电机高温表明谷轮压缩机机存在过热问题电机高温源于冷却不足、负载过大和电源问题;而排气温度过高的原因在于制冷剂的性质、回气温度、冷却方式、冷凝压力、谷轮压缩机比等,此外COP对排汽温度有明显影响过热对谷轮压缩机机具有很大危害,它不仅会缩短电机寿命、降低潤滑油的润滑性能、加速润滑油变质还会增加能耗,最终会损坏谷轮压缩机机
【关键词】谷轮压缩机机过热、排气温度
谷轮压缩机机囸常运转时的发热量不应该引起过热。正常的电机发热、谷轮压缩机热以及摩擦热在设计谷轮压缩机机时均做过认真的考虑并有相应的冷却措施。然而在实际使用中由于超范围使用、电源不正常、电机过载、制冷剂泄漏、冷凝压力太高等问题引起的电机高温、排气温度過高、润滑油焦糊等过热现象比较常见,并已成为谷轮压缩机机常见故障之一
气缸排气温度是判断谷轮压缩机机是否过热的重要指标之┅。由于测量上的困难实际应用中是通过测量排气管表面的温度(即排气管温度)来判断是否过热。由于润滑油到150°C时会变得很稀薄茬175°C左右将开始分解变质,因此气缸排气温度应该控制在150°C以内而排气管温度通常比排气温度低10~40°C。因此如果排气管温度超过135°C,一般认为谷轮压缩机机已经处于严重过热状态;而如果排气温度低于120°C谷轮压缩机机温度正常。空调谷轮压缩机机和冰箱谷轮压缩机机的排气温度通常还要低一些
高温对谷轮压缩机机电机和润滑油具有很大的危害。长时间过热不仅会降低电机绝缘性能和可靠性,缩短电機寿命而且还会降低润滑油的润滑能力,甚至引起润滑油碳化和酸解
润滑油碳化后润滑能力大大降低,将引起曲轴、连杆、活塞、活塞环等严重磨损甚至会出现抱轴、卡缸等堵转现象以及由堵转而引起的连杆折断事故。碳化油还会在阀片和阀板上结碳引起阀片泄漏囷阀片断裂。润滑油中的酸性物质会腐蚀绕组漆包线、降低绕组的绝缘性能酸化润滑油还会引起镀铜现象。
实际中润滑油碳化总是伴隨着酸解,因而磨损和腐蚀总是行影相随磨损产生的细小金属屑夹杂于润滑油中,一方面削弱了润滑油的润滑作用;另一方面细小的金属屑由于磁性而聚集于电机绕组中,构成导电回路漆包线绝缘层被腐蚀后就可能出现一些微小的裸露点,很容易引起局部放电如果金属粒形成导电回路,立即会短路或击穿烧毁电机。
活塞环和活塞磨损后还容易引起回油困难和油压保护器动作许多半封闭谷轮压缩機机是靠负压回油的,即曲轴箱压力低于电机腔压力时回油单向阀会打开润滑油就能回到曲轴箱。活塞和活塞环磨损后高压气体会泄漏到曲轴箱,曲轴箱负压状态受到破环造成回油困难。这一问题常表现为:谷轮压缩机机油位不断降低最后油压保护器动作,谷轮压縮机机停机停机后油位会慢慢恢复。再次启动谷轮压缩机机后一切正常,但一段时间后上述现象再次出现
此外,润滑油中混杂着细尛的铁屑还会由于抽吸作用而聚集在油泵吸油管的油网外面造成油网脏堵。
电机过热是相对于电机的正常工作温度而言的电机正常工莋温度不能超过其绝缘等级所对应的最高允许温度(见下表)。
制冷谷轮压缩机机本身并没有耐热绝缘等级规定而电机是有耐热绝缘等級的(见下表)。然而这个绝缘等级对于谷轮压缩机机电机只能是个参考因为谷轮压缩机机电机的使用工况与普通电机的工况有很大差異。
绝缘的热老化是电气设备不可避免的现象绝缘寿命与温度之间的经验关系即“10规则”认为,温度每升高10°C绝缘寿命减半(见下表)
显然,电机高温是非常有害的谷轮压缩机机在设计时已经考虑到电机冷却,正常工作时不应该出现高温现象更不应该出现热保护停機。热保护停机的两个必要条件是温度超过设定安全限和高温持续时间超过热保护系统的响应时间(一般在5分钟以内)
电机温度升高的原因不外乎发热太多、冷却不足或二者兼有。
供电不正常会引起电机发热量增大电压不稳、电压太低或太高、电压不平衡、缺相都属于電源供电不正常。
启动电流和堵转电流是正常电流的4-8倍因此谷轮压缩机机频繁启动、连杆抱轴、活塞咬缸、润滑不足或缺油等问题均會大大增加发热量。
此外超范围使用谷轮压缩机机很容易引起电机过热和损坏,这在冷冻行业时有发生蒸发温度每提高10°C,电机负载鈳增加30%甚至更高造成小马拉大车的现象。因此低温谷轮压缩机机用于中高温系统、冷库降温过程持续时间过长,谷轮压缩机机就长時间处于超负荷状态对电机的损伤很大,大大降低了电机的可靠性使电机以后遇到电压波动、电涌等突发情况时很容易烧毁。
蒸发温喥越低制冷剂质量流量越小,实际需要的电机功率也就越小因此将空调谷轮压缩机机和中高温冷冻谷轮压缩机机用于低温时,尽管电機的实际功耗比名义功率减小了很多但相对于低温时的实际功率需要和冷却情况还是太大,电机冷却很容易出现问题
此外,制冷剂泄漏量比较大时回气冷却型电机的冷却也得不到保证。而空冷谷轮压缩机机在高温环境或冷却风扇故障时的冷却也是个问题如果谷轮压縮机机配有附加冷却(如喷液冷却系统等),应该维持附加冷却的正常运行
为防止电机高温损坏,谷轮压缩机机电机都有热保护器不哃电机的热保护跳开温度不尽相同,一般为100~135°C显然,热保护是电机安全的最后防线出现热保护停机表明电机严重过热。
排气温度过热嘚原因主要有以下几种:回气温度高、电机加热量大、谷轮压缩机比高、冷凝压力高、制冷剂选择不当
回气温度高低是相对于蒸发温度為而言的。为了防止回液一般回气管路都要求20°C的回气过热度。如果回气管路保温不好过热度就远远超过20°C。
回气温度越高气缸吸氣温度和排气温度就越高。回气温度每升高1°C排气温度将升高1~1.3°C。
对于回气冷却型谷轮压缩机机制冷剂蒸气在流经电机腔时被电机加热,气缸吸气温度再一次被提高
电机发热量受功率和效率影响,而消耗功率与排量、容积效率、工况、摩擦阻力等密切相关为了使電机热引起的温升更为明了,本文推导出如下关系式:
这里DT1和Cp分别代表流经电机腔的制冷剂蒸气的温升和比热;h为电机效率,
式(1)清楚地显示了温升与COP之间的关系:COP越小气体温升越大。
对于R22谷轮压缩机机当蒸发温度从-5°C降低到-40°C时,一般COP会降低4倍而其他参数變化不大,气体在电机腔的温升会增加三四倍由于气缸吸气温度每升高1°C,排气温度可升高1~1.3°C因此,蒸发温度从-5°C降低到-40°C排汽温度会上升约30~40°C。
回气冷却型半封谷轮压缩机机制冷剂在电机腔的温升范围大致在15~45C之间。空气冷却(风冷)型谷轮压缩机机中制冷淛不经过绕组因而不存在电机加热问题。
排气温度受谷轮压缩机比影响很大谷轮压缩机比越大,排气温度就越高降低谷轮压缩机比鈳以明显降低排气温度,具体方法包括提高吸气压力和降低排气压力
吸气压力由蒸发压力和吸气管路阻力决定。提高蒸发温度可以有效提高吸气压力,迅速降低谷轮压缩机比从而降低排气温度。
一些用户偏面地认为蒸发温度越低冷度速度越快,这种想法其实有很多問题降低蒸发温度虽然可以增加冷冻温差,但谷轮压缩机机的制冷量却减小了因此冷冻速度不一定快。何况蒸发温度越低制冷系数僦越低,而负荷却有增加运转时间延长,耗电量会增大
降低回气管路阻力也可以提高回气压力,具体方法包括及时更换脏堵的回气过濾器、尽可能缩小蒸发管和回气管路的长度等
此外,制冷剂不足也是吸气压力低的一个因素制冷剂漏失后要及时补充。
实践表明通過提高吸气压力来降低排气温度,比其他方法更简单有效
排气压力过高的主要原因是冷凝压力太高。冷凝器散热面积不足、积垢、冷却風量或水量不足、冷却水或空气温度太高等均可导致冷凝压力过高选择合适的冷凝面积、维持充足的冷却介质流量是非常重要的。
高温囷空调谷轮压缩机机设计的运转谷轮压缩机比较低用于冷冻后谷轮压缩机比成倍提高,排气温度很高而冷却跟不上,造成过热因该避免超范围使用谷轮压缩机机,并使谷轮压缩机机工作在可能的最小压比下在一些低温系统中,过热是谷轮压缩机机故障的首要原因
(4)反膨胀与气体混合
吸气行程开始后,滞留在气缸余隙内的高压气体会有一个反膨胀过程反膨胀后气体压力恢复到吸气压力,用于谷輪压缩机这部分气体而消耗的能量在反膨胀中就损失掉了余隙越小,一方面反膨胀引起的功耗越小另一方面吸气量越大,谷轮压缩机機能效比因此大大增加
反膨胀过程中,气体与阀板、活塞顶部和气缸顶部的高温面接触吸热因而反膨胀结束时气体温度不会降低到吸氣温度。
反膨胀结束后正真的吸气过程才开始。气体进入气缸后一方面与反膨胀气体混合温度升高;另一方面,混合气体从壁面上吸熱升温因此谷轮压缩机过程开始时的气体温度比吸气温度高。但由于反膨胀过程和吸气过程非常短暂实际的温升很非常有限,一般不足5°C
反膨胀是由气缸余隙引起的,是传统活塞式谷轮压缩机机无法回避的缺点阀板排气孔中的气体排不出,就会有反膨胀
谷轮公司嘚专利碟型阀板的排气阀片非常特殊,可以消灭排气孔余隙和气体滞留从根本上控制了反膨胀。从发明至今碟阀谷轮压缩机机一直保歭着效率最高的记录。
(5)谷轮压缩机温升与制冷剂种类
不同的制冷剂的热物理性质不同经历同样的谷轮压缩机过程后排气温度升高量鈈同。因此对于不同的制冷温度应该选用不同的制冷剂。图1-3显示了冷凝温度为50°C、回气过热度20°C时不同制冷剂的绝热谷轮压缩机引起的溫度升高值
的回气过热度和30°C的电机加热,理论排气温度将超过150°C需要附加冷却。对于蒸发温度在0°C以上(比如空调)来说排气温喥不应该超过110°C,不存在过热问题
谷轮压缩机机在使用范围内正常运转不应该有电机高温和排汽温度过高等过热现象。谷轮压缩机机过熱是一个重要的故障信号表明制冷系统存在较严重的问题,或者谷轮压缩机机的使用和维护不当
如果谷轮压缩机机过热的根源在于制冷系统,只能从改进制冷系统设计和维护方面着手解决问题换一台新谷轮压缩机机上去不能从根本上消除过热问题。
加载中请稍候......