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空调制冷压缩机的液击损坏及防范措施

0 引言

某船公司一艘82000DWT散货船在出厂航行后第7天就发生了故障,船员描述启动时,空调制冷压缩机不能连续运转,出现大电流并触发报警停机,打开检查后发现活塞以及油泵都已经损坏。见下图1。

图1

在收到保单后,船厂联系了制造商,第一时间调剂了一台新的压缩机运送至远在南非的目的港,及时解决船东的困难。但对于事故的责任存在很大的争执,船东认为是产品质量问题,而制造商服务工程师认为是船员操作失误,存在大电流以及曲柄箱缺油,而船东认为如果是缺油,为什么没有低油位报警停车呢?

这样的类似问题,笔者处理了五六起,图2和图3为另一台大型集装箱船舶制冷压缩机的零部件磨损情况。为什么这样频繁出故障呢?一台制冷压缩机五六美金,加上运费关税等费用就更高了。笔者认为很有必要引起大家的高度重视。


图2

图3

1调查与分析

1.1关于空调压缩机液击现象分析

要分析损坏的情况,先从制冷工作原理说起。气态制冷剂经制冷压缩机压缩后是高温高压状态的气体,经冷却器冷却后变成液态,再通过热力膨胀阀节流在蒸发器(冷库)内蒸发吸热,使得冷库内食品冷却从而达到食品冷藏的目的,制冷剂蒸发吸热后成为气体,再次被压缩机吸入进行压缩。但如果液态制冷剂没有完全蒸发变成气体,这样就会有部分液态制冷剂被吸到压缩机气缸内,就会冲洗掉活塞与气缸表面的润滑油,进而导致气缸拉伤和过热,产生的一些细小金属颗粒会污染整个机器内部。这些液态的制冷剂还稀释压缩机曲柄箱里的滑油,随着压缩机里的滑油被越来越多液态冷剂稀释,润滑性能逐步下降,曲轴轴承和活塞等运动部件不能正常地润滑,直至这些运动部件干摩擦并咬死。轴承的白合金融化在曲轴上(图4所示),

图4 轴承咬死

图5 零部件碎裂

图6 零部件碎裂

图7 泡沫状的油位

而电机还在继续运转,最后导致主轴承,连杆,活塞都可能碎裂(图5,图6所示),大量的碎片落到压缩机油底壳内。由于滑油中液态制冷剂的气化,导致压缩机的曲柄箱油因出现泡沫产生油位虚高现象(图7所示),油箱的液位还没有低于报警值,因而没有触发滑油低压报警,压缩机在缺少有效的润滑情况下继续运转直到受阻损坏,继而发展到电动机产生大电流报警并停机,同时导致电动机过载损坏或烧毁。如果过多的液体直接进入压缩机甚至可能直接导致压缩机损坏,因为,液体是不可压缩的。这种情况就是制冷压缩机的液击现象。

1.2 空调系统热力膨胀阀调节

空调压缩机液击现象通常发生在夜晚,此时,外界环境温度下降,整个制冷装置制冷任务量比较低,即不需要那么多制冷量的时候,设备制冷能力过剩。当热力膨胀阀开度过大,或每当压缩机起动时,或设备承受大量负荷时,热力膨胀阀将会开大,就会给蒸发器输入比较多的液态制冷剂,此外,过热度设定的太低,吸入侧的压力降低使得热力膨胀阀膜片下方压力降低,吸入侧的压力降低速度比膨胀阀感温包内的压力降低反应更快,所以最初是使得热力膨胀阀开度加大,直至感温包感受反应并且压力开始下降促使热力膨胀阀关闭(图8所示),但此时,部分冷剂液体已经进入蒸发器(阀门开度越大,液体的量就越大),一旦液体进入吸入管,接着就会进入压缩机。所以,在各种运行工况下,要监控热力膨胀阀过热度的设定,维持一个稳定的过热度设定值可以避免这类问题的发生。选用较小节流孔的阀可以起到稳定控制的作用。

图8,热力膨胀阀

膜片下方压力降低→阀门开大→液体量加大→感温包压力下降→阀门关小

2,归纳与总结

造成液击的原因很多,如:1,蒸发器负荷低;2,制冷设备能力过大;3,冷库内的布置;4,空气循环差;5,食品堆放不合理;6,蒸发器风扇故障;7,蒸发器管内油污染;8,不良的蒸发器除霜(蒸发器结冰,没有空气对流,热传导差;9,热力膨胀阀:尺寸过大,或者型号不对,平衡管堵塞,感温包位置不对,过热度设置太低,等等。

防止液击的措施:1,必须选择正确的热力膨胀阀的尺寸 ;2,过热度必须设定在至少6-8 K;3,必要时检查和设置除霜控制 

导致压缩机损坏的主要原因:1,制冷剂液态回击;2,液态启动;3,液体堵塞;4,压缩机过热;5,缺少润滑。

3,管理注意事项

要防止压缩机的损坏,就要加强日常维护,设置温度不宜过低,过热度设定必须适当稳定,防止上述可能导致液击问题的发生,一旦发生故障报警或停车,必须查找原因,排除故障的根源,切忌盲目再次启动。

作者:上海思舶网/上海思舶信息技术有限公司  技术总监  陆建平

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