空气源热泵机组压缩机故障分析
2008年05月20 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网
1 前言
空气源热泵机组因其自带冷热源，安装方便等特点，近几年受到广泛应用;但由于受空调负荷及外界环境的影响，工作范围波动较大，机组在非标准工况下运行时间较长，在一些较恶劣的工况下，机组出现了一些压缩机的故障问题。本文就空气源热泵机组在实际运行中出现的一些压缩机故障问题进行了详细分析，并提出了相应的改进措施。
2 故障现象
空气源热泵机组采用的压缩机型式种类较多，以全封闭活塞式压缩机为常见，而全封闭活塞压缩机的故障问题，大都发生在冬季进行制热运行时。通过对一些故障压缩机解剖的故障情况观察，压缩机的故障大致分为三类:
(1)压缩机吸排气阀片破裂
现象:压缩机油位正常，压缩机的轴承、曲轴、连杆完好，吸排气阀片破裂。
(2)压缩机堵转(此类故障较多)
现象:压缩机冷冻油为黑色、上下轴承套脱落或磨损、连杆断裂、曲轴与轴承的摩擦面及曲轴与连杆的摩擦面有拉毛痕迹、电机转子上有磨损痕迹，吸排气阀片完好。
(3)压缩机电机烧毁
现象:压缩机对地绝缘为0，压缩机的轴承、曲轴、连杆完好。
3 原因分析
下面就以上三类故障进行详细分析:
(1)压缩机吸排气阀破裂
从故障现象可以看出，造成压缩机吸排气阀破裂的主要原因是机组水侧系统破裂，水进人压缩机，形成液击而导致阀片打坏。
水侧系统破裂主要有两种情况:
①机组在制冷运行时，水系统发生断流现象，由于有些用户私自将流量开关短接，机组不能进行保护动作，水侧热交换器(特别是满液式热交换器)内部水结冰而导致换热铜管冻裂，以致水氟互混，水进入压缩机形成液击造成损坏。
②冬季，用户不使用机组时，没有按照规范操作，将水侧换热器内部的冷冻水放掉或者没有进行相应的防冻措施，水侧热交换器内部水结冰而导致换热铜管冻裂，以致水氟互混，等机组再次开机时，水进人压缩机造成埙坏。
(2)压缩机堵转
从此类故障压缩机的解剖现象看，压缩机内部并不缺油，抱轴堵转是由于瞬时润滑不良引起的，而导致润滑不良的主要原因是润滑油油质发生了变化:油被稀释或油位被制冷剂液体抬高。
出现机组回液的原因有:
①在制冷循环中的制冷剂，通常积存在温度最低的部分，进行冷凝。当机组长时间停机时，由于压缩机的热容量比冷凝器、蒸发器、储液器的热容量大，压缩机成为制冷循环中温度最低的部分，使制冷剂进入。由于润滑油能将制冷剂很好的溶解，所以积聚在压缩机内的制冷剂就溶解在润滑油中，这种现象称为“溶人”现象。制冷剂的“溶入”量视制冷剂充入量、制冷循环的结构和停机时间的长短而各异，在饱和时，大致为充入润滑油量的30-100%。稀释的油会导致润滑不良，造成抱轴。
再者，如果机组长时间停抓，则润滑油将视压缩机封闭壳的温度、制冷剂和润滑油种类的不同，发生液相分离，分成下部为制冷剂液体(制冷剂多，制冷剂和润滑油的混合液少)，上部为润滑油(润滑油多，润滑油和制冷剂的混合液少)这种情况。若在这样的状态下使压缩机启动，则供往轴承和其他运动部件的油是几乎只有制冷剂液的“润滑剂”，因此，在启动后的短时间内，轴承部分、连杆等部位将产生卡死和磨损。
压缩机在启动前没有进行预热或者预热时间不够、曲轴箱电加热器功率不够时，将无法避免以上情况的发生，从而造成压缩机损坏。
②机组在制热运行时，特别是在湿度较大的环境下运行时，翅片容易接霜，如果除霜方式不是太完善，不能及时除霜或者除霜不彻底，都将导致低压偏低，压缩机大量回液，引起压缩机故障。
(3)电机烧毁
如上所述，回液是造成抱轴的主要因素，因抱轴而引起轴承偏心，造成电机定子磨损，导致电机短路烧毁的现象是存在的。但对于纯粹的电机烧毁，回液是否有影响?笔者认为，全封闭活塞压缩机的筒状结构，决定了它对液击并不敏感，即使有部分液体制冷剂进人压缩机，一般不会直接导致阀片打坏，也不会直接造成电机烧毁。
同时，因为全封闭压缩机的润滑大都采用离心飞溅式，没有压力差的控制，所以压缩机在缺油润滑的情况下也能运行。此时，压缩机电流不断上升，直至空气开关(过电流保护器)跳掉，此过程系压缩机过载运行，电流较大，电机线圈的温升也很快，直至内埋PTC动作。因为压缩机的PTC温升速率在满负荷或过载的条件下是十分灵敏的，而且空气开关都在PTC之前动作，所以，缺油直接造成电机烧毁也缺乏依据。
笔者认为，压缩机纯粹电机烧毁之因有两个:
①电机温升过高。
因为全封闭压缩机的电机是通过回气来冷却的，冬季热泵机制热时，工况比较恶劣，特别是环境温度很低时，换热量很小，制冷剂循环量也小，回气压力低，再加上电控上除霜不及时和不彻底，均会导致电机冷却不够，线圈发热。这样持续的发热会形成高温，而PTC对低负荷时的小电流反应不敏感，所以压缩机经数次启动后，在未达到较高温度时就会因过热造成绝缘破坏，电机短路烧毁。
②制冷系统内部不清洁，含有杂质，杂质腐蚀和磨损电机线圈，造成短路烧毁。
4 改进措施
针对以上分析的原因，做出相应的改进措施:
(1)控制上应有防冻控制功能(即在停机状态，当环境温度低于一定值时，水泵或电加热应投人运行，以防水系统产生冻结)，同时，水系统上应设有排水装置，当机组长时间不用时，应排空水交换器内的水，防止冻坏。
(2)为了保障机组的正常运行，流量开关及各种保护开关不能私自进行短接;机组在运行时，要经常进行观察，发现机组进出水温差过大时，要及时对水系统进检查:水泵是否正常，水流量情况及清洗水过滤器。
(3)在电控程序中增加开机前保证压缩曲轴箱加热器加热时间的条件，确保压缩机能充分预热，防止损坏。
(4)改进除霜方式，确保及时除霜和除霜彻底，提高电控的可靠性，防止误动作或不动作。
(5)完善系统设计，特别是在低温制热工况下，应合理进行膨胀阀及气液分离器的匹配，或采取增加高低压旁通等措施，来防止机组的回液问题。
(6)改进工艺，加强管理和增强质量意识，确保制冷系统内部干净清洁，无水分，制造加工质量是影响机组质量的重要因素，很多问题必须防患于未然，避免造成重大故障。
(7)加强用户的使用、操作及维护保养培训。
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