压缩机工作原理及常见故障分析

1/372020/2/5压缩机工作原理及常见故障分析品质管理课冯义康2/372020/2/5制冷压缩机蒸气压缩式制冷装置中的关键核心设备，对系统的运行性能、噪声、振动、使用寿命和节能有着决定性的作用。压缩机在系统中的作用：抽吸来自蒸发器的制冷蒸汽，并提高其压力和温度，然后排向冷凝器。3/372020/2/5制冷压缩机的分类•通过对运动机构作功，减少压缩空间容积来提高蒸气压力，完成压缩功能。容积式压缩机•则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力，提高蒸气压力，达到压缩气体的目的。速度型压缩机4/372020/2/5制冷压缩机的应用范围5/372020/2/5涡旋压缩机发展历史1905年法国人LeonCreux提出涡旋机械的工作原理。70年代，高精度数控铣床的涌现和世界能源危机的加剧，促进了涡旋压缩机的发展。80年代,涡旋压缩机首先在空调压缩机技术领域取得商业应用。（1983年，日立推出柜式空调用全封闭涡旋压缩机；1987年，谷轮开始生产空调压缩机）90年代,涡旋压缩机的系列化产品相继问世。6/372020/2/5一、压缩机——涡旋压缩机内部供油外部供油示意图7/372020/2/5油平衡管8/372020/2/589/372020/2/5组成：动、静涡盘，十字滑环，曲轴，支架，机壳等涡盘安装在机壳上部；静涡盘、电动机定子：安装在机壳内壁上；十字滑环：上下两面设置相互垂直两对凸键的圆环，上面凸键装在动涡盘背面的键槽内，下面凸键装在支架键槽内；结构不对称涡旋盘回油管副轴承结构10/372020/2/5•压缩原理连续不断的吸、排气；涡盘左右两侧同时进行压缩；11/372020/2/5涡旋压缩机工作原理低压腔中压腔高压腔中央排气口12/372020/2/5涡旋压缩机解剖实例13/372020/2/5涡旋压缩机解剖实例14/372020/2/5吸气管动定涡旋盘形成的压缩腔压缩排出到外壳形成的腔体经过油分离器油分离后进入电机室冷却电机后从排气管排出1、气体直接进入压缩腔压缩，避免形成高压与低压的二个腔体，减少压缩机的零件；2、直接吸气减少气体的过热度，提高压缩机容积效率，提升压缩机的性能；3、排气腔体较大，能够有效缓冲排气，降低排气脉动，减小噪音与振动。4、直接吸气不存在液体制冷剂对润滑油膜的破坏作用，也使压缩机工作可靠性提高。说明：涡旋压缩机内部的气体流路15/372020/2/5处于高压（Pd）油池的油进入主轴承在压差（Pd-Pb）作用经曲轴油孔到上轴承进入压力为Pb的背压腔通过中压孔进入压缩腔1、油路简单，与压缩机运行的转速无关，只要压缩机开始工作，形成排气压力与中间压力，建立压差（Pd-Pb）后，在压差的作用下就可以稳定可靠的供油润滑，能够切实解决压缩机变频运转的润滑。2、压差供油，使压缩机运动部件润滑更加可靠，更好的冷却、液体阻塞作用，从而使压缩机工作可靠性更高、效率更高。说明：在压差（Pd-Pb）作用经曲轴油孔到下轴承随排气排出压缩腔经油分离器油分离涡旋压缩机内部的油路16/372020/2/5涡旋压缩机的优点结构简单、体积小、重量轻。（与活塞压缩机比：零件减少90%、体积减小40%、重量减轻15%）无吸排气阀。减少了易损件,降低吸排气阻力损失,降低噪音与振动,易于实现变转速无余隙容积。容积效率提高不直接接触，采用油膜密封。摩擦损失小，机械效率高多压缩室同时工作，工作连续，压缩力矩变化平稳17/372020/2/5涡旋压缩机的优点——效率高与其他结构压缩机相比，涡旋式压缩机无余隙容积，所以容积效率高。高精密机加工设备，保证涡旋加工精度，泄漏小。18/372020/2/5涡旋压缩机的优点——振动小、噪音低涡旋压缩机，动盘旋转一周时，吸气、压缩、排气过程是连续进行的，而且,各级压力腔对称分布,回转速度低,因此，其旋转一周时的压缩转矩变化很小（左图表示：往复式、旋转及涡旋式压缩机的转矩变化）涡旋压缩机与其他压缩机相比较之下，转矩变化幅度仅有1/10，非常小，所以其运行时振动、噪音均很小。19/372020/2/5涡旋压缩机的优点——可靠性高和其他压缩机相比，涡旋压缩机是连续吸气、压缩、排气循环工作过程，因此，不需吸、排气阀，从而无阀故障（压缩不良），而具有更高的可靠性。20/372020/2/5涡旋压缩机的缺点精度要求高，形位公差都在微米级无排气阀，变工况性能欠佳工作腔不易实施外部冷却，压缩过程的热量难排出，因此只能够压缩绝热指数小的气体或者内冷却大排量涡旋压缩机难实现。受齿高限制，排量大直径大，不平衡旋转质量增大，机器不紧凑且重量增加。21/372020/2/5高压腔与低压腔涡旋压缩机的比较高压腔与低压腔涡旋压缩机的划分，主要是对全封闭涡旋压缩机中，电机所处在的工作环境压力进行区分。电机处于排气侧（壳体内为排气压力），称为高压腔压缩机（一般以HITACHI为代表)；电机处于吸气侧（壳体内为吸气压力），称为低压腔压缩机（一般以COPELAND为代表）。两种结构的涡旋压缩机，与其结构对应具有相应的特点，且各具优缺点。22/372020/2/5低压腔涡旋压缩机的结构排气口吸气口定盘动盘机架曲轴电机（定、转子）壳体防自转滑环主轴承离心供油壳体内高低压分隔板23/372020/2/5高压腔与低压腔涡旋压缩机的特点比较高压腔结构低压腔结构优点具有较大的排气缓冲容积,振动小,输气均匀吸气预热小﹑容积效率高(直接吸气)润滑得到可靠保证(可以采用压力供油润滑)压缩机中可以有较多的润滑油起良好的润滑﹑冷却及液体阻塞作用直接吸气不存在液体制冷剂对润滑油膜的破坏作用承受轴向气体力的能力较好吸气段具有较大的缓冲容积电机的工作环境较好(低温﹑低压)壳体大部分低压,气密性及受力较好抗液击的能力较强，对进入管道中的异物﹑杂质抵抗能力较强24/372020/2/5高压腔与低压腔涡旋压缩机的特点比较高压腔结构低压腔结构缺点较小的吸气缓冲容积,吸气消音效果较差抗液击的能力较差高压壳体对气密性及强度要求较高电机工作环境恶劣，直接吸气容易因杂质﹑异物损坏压缩机较强的吸气预热造成容积效率下降较小的排气缓冲容积,噪音﹑振动较大压缩机中油量必须严格控制,润滑密封效果较差液体制冷剂有可能破坏润滑油膜,造成轴承润滑恶化壳体内高﹑低压腔的存在，增加了密封的难度25/372020/2/5压缩机——转子式26/372020/2/5内部结构转子转子平衡块曲轴上缸盖汽缸活塞下缸盖叶片27/372020/2/5•工作原理•转子的主轴在电动机拖动下旋转时，偏心转子紧贴着汽缸内壁面回转，造成月牙状空间容积周期性的变化，完成吸排气和压缩过程。28/372020/2/5需要很少的运动部件。流动损失和从高温到低温的传热量都得到了最小化。噪声和振动低很高的产品可靠性零件数量少，重量轻•涡旋压机特点•零部件少，结构简单。•易损零件少，运行可靠。•没有吸气阀片，余隙容积小，输气系数较高。•在相同的冷量情况下，压缩机体积小、重量轻运转平衡。•加工精度要求较高。•密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大。•转子压机特点29/372020/2/5压缩机——摆动式压缩机仅用于RAS-80HRNM1QIVXmini现已将此压机更换30/372020/2/5压缩机常见故障分析及对策31/372020/2/5•水分、杂质超标损坏•缺油或润滑不足损坏•电机损坏•制造不良压缩机运行中常见的故障：32/372020/2/5水分超标损坏：解剖表现：机构表面轻则镀铜，重则生锈。（涡盘间隙和滚动活塞与缸盖、气缸内壁间隙约10~20um，生锈、镀铜导致间隙减小，摩擦增大。）产生原因：系统真空度不够或冷媒水分含量超标。对策：注意系统密闭性，抽空符合要求，使用合格冷媒。33/372020/2/5杂质超标损坏：解剖表现：涡旋盘表面不规则磨耗迹象。产生原因：系统安装过程产生氧化皮或系统管路灰尘污垢较多，系统回油不足或润滑不足发生异常磨耗。对策：注意系统清洁，确认吸气、回油过滤器的清洁及油量、油质合适。34/372020/2/5缺油或润滑不足损坏：缺油和润滑不足属于不同概念，缺油是指压缩机油量少于标称油量的三分之一，压缩机机构部、涡旋盘表面无油，相对干燥；而润滑不足是指压缩机内部油量较多，但油粘度较低，不足以在摩擦表面形成有效油膜。解剖表现：机构部件表面发干，异常磨损（缺油）；机构表面油量合适但异常磨损。产生原因：系统回油不足或压缩机高温导致油粘度低下或冷媒量过多导致油粘度低下。对策：注意系统清洁，确认是否设置回油弯，确认吸气、回油过滤器的清洁及油量、油质合适，确保冷冻机油和冷媒的质量比符合要求，严禁冷媒过充！35/372020/2/5电机损坏：解剖表现：线圈短路烧毁，或白栏槽熔化，或过热烧毁。产生原因：系统杂质超标将线圈划伤导致短路（多发生于表面），或线圈制造过程中漆伤导致短路（多发生于非表面），或过负荷使用导致线圈过快老化烧毁。对策：注意系统的洁净度，压缩机厂家生产过程精细化，安装位置通风良好，避免过负荷使用。36/372020/2/5制造不良：解剖表现：涡旋盘内有焊渣/打压发现压机焊点泄漏。产生原因：员工焊接/厂家焊接。对策：提高焊接人员技术水平，加强厂家焊接质量管控。流焊（厂内）本体泄漏（压机厂家）37/372020/2/5谢谢