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制冷系統(tǒng)的核心元件為壓縮機(jī),電動(dòng)機(jī)制冷壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱壓縮機(jī))的故障可分為電機(jī)故障和機(jī)械故障(包括曲軸,連桿,活塞,閥片,缸蓋墊等)。機(jī)械故障往往使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)甚至堵轉(zhuǎn),是電機(jī)損壞的主要原因之一。
電機(jī)的損壞主要表現(xiàn)為定子繞組絕緣層破壞(短路)和斷路等。定子繞組損壞后很難及時(shí)被發(fā)現(xiàn),可能導(dǎo)致繞組燒毀。繞組燒毀后,掩蓋了一些導(dǎo)致燒毀的現(xiàn)象或直接原因,使得事后分析和原因調(diào)查比較困難。然而,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)正常的電源輸入,合理的電機(jī)負(fù)荷,良好的散熱和繞組漆包線絕緣層的保護(hù)。
從這幾方面入手,不難發(fā)現(xiàn)機(jī)組燒毀的原因不外乎如下六種:(1)異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn);(2)金屬屑引起的繞組短路;(3)接觸器問(wèn)題;(4)電源缺相和電壓異常;(5)冷卻不足;(6)用壓縮機(jī)抽真空。實(shí)際上,多種因素共同促成的電機(jī)損壞更為常見(jiàn)。
1、異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)
電機(jī)負(fù)荷包括壓縮氣體所需負(fù)荷以及克服機(jī)械摩擦所需負(fù)荷。壓比過(guò)大,或壓差過(guò)大,會(huì)使壓縮過(guò)程更為困難;而潤(rùn)滑失效引起的摩擦阻力增加,以及情況下的電機(jī)堵轉(zhuǎn),將大大增加電機(jī)負(fù)荷。
潤(rùn)滑失效,摩擦阻力增大,是負(fù)荷異常的首要原因?;匾合♂対?rùn)滑油,潤(rùn)滑油過(guò)熱,潤(rùn)滑油焦化變質(zhì),以及缺油等都會(huì)破壞正常潤(rùn)滑,導(dǎo)致潤(rùn)滑失效?;匾合♂対?rùn)滑油,影響摩擦面正常油膜的形成,甚至沖刷掉原有油膜,增加摩擦和磨損。壓縮機(jī)過(guò)熱會(huì)引起使?jié)櫥透邷刈兿∩踔两够?,影響正常油膜的形成。系統(tǒng)回油不好,壓縮機(jī)缺油,自然無(wú)法維持正常潤(rùn)滑。曲軸高速旋轉(zhuǎn),連桿活塞等高速運(yùn)動(dòng),沒(méi)有油膜保護(hù)的摩擦面會(huì)迅速升溫,局部高溫使?jié)櫥脱杆僬舭l(fā)或焦化,使該部位潤(rùn)滑更加困難,數(shù)秒鐘內(nèi)可引起局部嚴(yán)重磨損。
潤(rùn)滑失效,局部磨損,使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)需要更大力矩。小功率壓縮機(jī)(如冰箱,家用空調(diào)壓縮機(jī))由于電機(jī)扭矩小,潤(rùn)滑失效后常出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)(電機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng))現(xiàn)象,并進(jìn)入“堵轉(zhuǎn)-熱保護(hù)-堵轉(zhuǎn)”死循環(huán),電機(jī)燒毀只是時(shí)間問(wèn)題。而大功率半封閉壓縮機(jī)電機(jī)扭矩很大,局部磨損不會(huì)引起堵轉(zhuǎn),電機(jī)功率會(huì)在一定范圍內(nèi)隨負(fù)荷而增大,從而引起更為嚴(yán)重的磨損,甚至引起咬缸(活塞卡在氣缸內(nèi)),連桿斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞。
堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流(堵轉(zhuǎn)電流)大約是正常運(yùn)行電流的4-8倍。電機(jī)啟動(dòng)瞬間,電流的峰值可接近或達(dá)到堵轉(zhuǎn)電流。由于電阻放熱量與電流的平方成正比,啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流會(huì)使繞組迅速升溫。熱保護(hù)可以在堵轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)電極,但一般不會(huì)有很快的響應(yīng),不能阻止頻繁啟動(dòng)等引起的繞組溫度變化。頻繁啟動(dòng)和異常負(fù)荷,使繞組經(jīng)受高溫考驗(yàn),會(huì)降低漆包線的絕緣性能。
此外,壓縮氣體所需負(fù)荷也會(huì)隨壓縮比增大和壓差增大而增大。因此將高溫壓縮機(jī)用于低溫,或?qū)⒌蜏貕嚎s機(jī)用于高溫,都會(huì)影響電機(jī)負(fù)荷和散熱,是不合適的,會(huì)縮短電極使用壽命。繞組絕緣性能變差后,如果有其它因素(如金屬屑構(gòu)成導(dǎo)電回路,酸性潤(rùn)滑油等)配合,很容易引起短路而損壞。
2、金屬屑引起的短路
繞組中夾雜的金屬屑是短路和接地絕緣值低的罪魁禍?zhǔn)?。壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的正常振動(dòng),以及每次啟動(dòng)時(shí)繞組受電磁力作用而扭動(dòng),都會(huì)促使夾雜于繞組間的金屬屑與繞組漆包線之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦。棱角銳利的金屬屑會(huì)劃傷漆包線絕緣層,引起短路。
金屬屑的來(lái)源包括施工時(shí)留下的銅管屑,焊渣,壓縮機(jī)內(nèi)部磨損和零部件損壞(比如閥片破碎)時(shí)掉下的金屬屑等。對(duì)于全封閉壓縮機(jī)(包括全封閉渦旋壓縮機(jī)),這些金屬屑或碎粒會(huì)落在繞組上。對(duì)于半封閉壓縮機(jī),有些顆粒會(huì)隨氣體和潤(rùn)滑油在系統(tǒng)中流動(dòng),然后由于磁性聚集在繞組中;而有些金屬屑(比如軸承磨損以及電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子磨損(掃膛)時(shí)產(chǎn)生的)會(huì)直接落在繞組上。繞組中聚集了金屬屑后,發(fā)生短路只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。
需要特別提請(qǐng)注意的是雙級(jí)壓縮機(jī)。在雙級(jí)壓縮機(jī)中,回氣以及正常的回油直接進(jìn)入(低壓級(jí))氣缸,壓縮后經(jīng)中壓管進(jìn)入電機(jī)腔冷卻繞組,然后和普通單級(jí)壓縮機(jī)一樣,進(jìn)入二級(jí)(高壓級(jí)氣缸)?;貧庵袔в袧?rùn)滑油,已經(jīng)使壓縮過(guò)程如履薄冰,如果再有回液,氣缸的閥片很容易被打碎。碎閥片經(jīng)中壓管后可進(jìn)入繞組。因此,雙級(jí)壓縮機(jī)比單級(jí)壓縮機(jī)更容易出現(xiàn)金屬屑引起的電機(jī)短路。
不幸的事情往往湊到一塊,出問(wèn)題的壓縮機(jī)在開(kāi)機(jī)分析時(shí)聞道的常常是潤(rùn)滑油的焦糊味。金屬面嚴(yán)重磨損時(shí)溫度是很高的,而潤(rùn)滑油在175oC以上時(shí)開(kāi)始焦化。系統(tǒng)中如果有較多水分(真空抽得不理想,潤(rùn)滑油和制冷劑含水量大,負(fù)壓回氣管破裂后空氣進(jìn)入等),潤(rùn)滑油就可能出現(xiàn)酸性。酸性潤(rùn)滑油會(huì)腐蝕銅管和繞組絕緣層,一方面,它會(huì)引起鍍銅現(xiàn)象;另一方面,這種含有銅原子的酸性潤(rùn)滑油的絕緣性能很差,為繞組短路提供了條件。
3、接觸器問(wèn)題
接觸器是電機(jī)控制回路中重要部件之一,選型不合理可以毀壞較好的壓縮機(jī)。按負(fù)載正確選擇接觸器是很重要的。
接觸器需要能滿足苛刻的條件,如快速循環(huán),持續(xù)超載和低電壓。它們需要有足夠大的面積以散發(fā)負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量,觸點(diǎn)材料的選擇需要在啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)等大電流情況下能防止焊合。為了可靠,壓縮機(jī)接觸器要同時(shí)斷開(kāi)三相電路。不推薦斷開(kāi)二相電路的方法。
接觸器需要滿足如下四項(xiàng):
接觸器需要滿足ARI標(biāo)準(zhǔn)780-78“專用接觸器標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的工作和測(cè)試準(zhǔn)則。
制造商需要保證接觸器在室溫下,在較低銘牌電壓的80%時(shí)能閉合。
當(dāng)使用單個(gè)接觸器時(shí),接觸器額定電流需要大于電機(jī)銘牌電流額定值(RLA).同時(shí),接觸器需要能承受電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流。如果接觸器下游還有其它負(fù)載,比如電機(jī)風(fēng)扇等,也需要考慮。
當(dāng)使用兩個(gè)接觸器時(shí),每個(gè)接觸器的分繞組堵轉(zhuǎn)額定值需要等于或大于壓縮機(jī)半繞組堵轉(zhuǎn)額定值。
接觸器的額定電流不能低于壓縮機(jī)銘牌上的額定電流。規(guī)格小或質(zhì)量低劣的接觸器無(wú)法經(jīng)受壓縮機(jī)啟動(dòng),堵轉(zhuǎn)和低電壓時(shí)的大電流沖擊,容易出現(xiàn)單相或多相觸點(diǎn)抖動(dòng),焊接甚至脫落的現(xiàn)象,引起電機(jī)損壞。
觸點(diǎn)抖動(dòng)的接觸器頻繁地啟停電機(jī)。電機(jī)頻繁啟動(dòng),巨大的啟動(dòng)電流和發(fā)熱,會(huì)加劇繞組絕緣層的老化。每次啟動(dòng)時(shí),磁性力矩使電機(jī)繞組有微小的移動(dòng)和相互摩擦。如果有其它因素配合(如金屬屑,絕緣性差的潤(rùn)滑油等),很容易引起繞組間短路。熱保護(hù)系統(tǒng)并未設(shè)計(jì)成能防止這種毀壞。此外,抖動(dòng)的接觸器線圈容易失效。如果有接觸線圈損壞,容易出現(xiàn)單相狀態(tài)。
如果接觸器選型偏小,觸頭不能承受電弧和由于頻繁開(kāi)停循環(huán)或不穩(wěn)定控制回路電壓產(chǎn)生的高溫,可能焊合或從觸頭架中脫落。焊合的觸頭將產(chǎn)生持久性單相狀態(tài),使過(guò)載保護(hù)器持續(xù)地循環(huán)接通和斷開(kāi)。
需要特別強(qiáng)調(diào)的是,接觸器觸點(diǎn)焊合后,依賴接觸器斷開(kāi)壓縮機(jī)電源回路的所有控制(比如高低壓控制,油壓控制,融霜控制等)將全部失效,壓縮機(jī)處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)。
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