理论教育 活塞压缩机故障分析

活塞压缩机故障分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于2F4.8及2F6.3型制冷压缩机的阀板装配,吸气阀片螺钉突出部位一定要对准活塞上的凹坑。轴封泄漏的主要原因如下:1)轴封活动环和固定环在制冷压缩机零件中是较精密的。

活塞压缩机故障分析

1.气缸内有敲击声

(1)活塞顶部碰击排气阀

活塞顶部与排气阀座之间存在一个空间,即所谓余隙或活塞上死点间隙。余隙随制冷压缩机不同而异(详见制冷压缩机各部位装配间隙表,以下简称间隙表),如果余隙太小,在连杆活塞运动过程中就可能碰击排气阀座。碰击原因可能是连杆大小头轴瓦磨损、间隙增大或连杆螺钉松动,这样积累公差变大,运行时发生碰击,声音带刚性而清脆均匀,如“嗒嗒”声。在空转时,这种声音加大。这时只要打开气缸盖,检查活塞顶是否高出气缸面即可。遇此情况处理方法有二:一是在气缸与排气阀座接触面增加垫子厚度;另一方面可把排气阀座卸下在车床上车一刀,然后用保险丝检查余隙达到合乎要求为止。如果是连杆螺钉松动,应拆卸有关部位处理。对于2F4.8及2F6.3型制冷压缩机的阀板装配,吸气阀片螺钉突出部位一定要对准活塞上的凹坑。

(2)安全压板弹簧弹力不足或已经断裂

安全压板弹簧是为防止制冷压缩机产生湿压缩时,起缓冲作用的安全保护装置。如果弹簧使用时间过长,性能将会改变。这时,假如阀片上弹簧预紧力很大。活塞向上运动进行压缩排气阀片应当打开时而打不开,那么当气缸的压力大于弹簧力、排气腔压力、排气阀座重力之和时,排气阀组将产生位移,发出“嗒塔”的声音。

(3)油击

油击现象多发生在氟利昂中小型压缩机上,从吸气阀多用孔加油时,由于控制不当而产生。此外,由于气缸跑油与活塞磨损,间隙增大或活塞环密封性能差所引起的气缸跑油,将油推至活塞顶部,即产生油击。

气缸是否跑油,在空试运行中应该发觉。对于这类问题的处理,严重时应拆下活塞连杆组件,检查气缸的椭圆度,然后检查活塞环的间隙,进行必要的更换。

(4)湿压缩

湿压缩又称“液击”,“液击”是指制冷压缩机气缸内进入液体。由于液体不可压缩,被活塞推至顶部,安全压板弹簧被压缩,于是排气阀座随着活塞的往复运动,造成“口当口当口当”的巨响。声音有连续的,有不连续的,只要把吸入阀一关,响声就会逐步消失。这种故障无论制冷工况如何,都能经常遇到。

判断湿压缩故障,不是仅以吸气管结霜现象为依据,主要从排气温度的急剧下降来判断。这时吸、排气压力不会有多大变化,但气缸、曲轴箱、排气腔均发凉或结霜。液击时它可以破坏润滑系统,使油泵工作恶化,气缸壁急剧收缩,严重时可将缸盖打穿。

处理这类事故应当机立断,严重时应作紧急停止处理。不严重时先关吸气阀、节流阀,同时观察油压,再关吸气阀后,因曲轴箱内液体制冷剂慢慢蒸发被抽走,同时制冷压缩机各运动面摩擦产生热量而将霜溶化。当曲轴箱内制冷剂抽完后,因制冷剂分子稀薄,排气也很难升温。这时可微开吸气阀,并注意缸壁上,因开吸气阀后,究竟是溶霜还是结霜的趋向,排气温度升高还是下降,若是后者应再关吸气阀。

如果是多台制冷压缩机并联使用,可以利用其他制冷压缩机抽。如是单台设备,且问题严重时,可将吸气阀、排气阀关闭,放掉曲轴箱内的制冷剂。

(5)气阀螺钉松动

气阀螺钉松动的声音零碎,将压缩机停止运行,打开气缸盖,检查吸、排气阀螺钉松动情况,然后处理。

2.油泵无油压或油压太低

压缩机刚起动时,油压由低升高(时间不会太长),运行一段时间后,由于油温上升,油的黏度下降,油压也会略有降低,这些都是正常的。如果油压愈来愈低(这里的油压是指油压表读数与吸气压力表读数之差),应该引起注意。

(1)油泵腔内可能有空气存在

油泵腔内出现空气,相当于水泵中有空气,吸入端不能产生吸力,油泵无压力。这种现象在正常运行情况下不易发生,多是在检修后忘记加油所致。

(2)油中含有制冷剂

油中含有制冷剂,则制冷剂在曲轴箱内蒸发吸热,使油温下降、黏度增加。由于油泵吸入含制冷剂的润滑油,制冷剂蒸发时油中起泡。影响油泵工作,同时因制冷剂蒸气占用一定的空间,使油量下降,油压也会降低。

(3)其他原因

上述原因不存在时,应对油泵及油路进行分解,拆下油管,疏通油路,然后分解油泵。直接影响油泵压力的是齿轮间的啮合及油泵齿轮端面与泵壳间磨损间隙,如磨损间隙增大或传动块开口槽变形、齿轮不转动等,针对这些原因确定相应的检修方法。

3.气缸拉毛

气缸拉毛是制冷压缩机的严重故障之一,虽然不会造成人身事故,但对制冷压缩机的性能、使用寿命都会产生不良后果。

气缸常和制冷剂接触,冷却条件较好,一般不会有“拉毛”现象。特别是R12和油互溶。氟到之处皆可起到一定的润滑作用,所以氟机比氨机“拉毛”现象更少见。

由于润滑油从下到上,加上气缸表面受力不均,如果气缸由于缺油已经“拉毛”,则前后轴承及连杆大头轴瓦首先会出现“抱轴”现象(这时电动机发出沉闷的“口轰口轰”声,电流表指针也会上升)。此时必须对制冷压缩机进行仔细检查,针对“抱轴”或“拉毛”的轻重状况进行修理,如果损坏严重应更换部件。

倘若制冷压缩机长期不用,气缸内因进空气而锈蚀,破坏了气缸镜面(这多属于设备保管不善,长期闲置所引起)。因此,设备在长期停用过程中,每隔半月左右就需用手盘动一下飞轮,以维持气缸内油膜而减少锈蚀。

另外,当活塞环开口间隙减小、气缸受热后,活塞环膨胀无余地,产生局部“拉毛”。这在运行中,用手触摸缸壁就会感到气缸沿轴线方向局部发热。打开气缸盖检查,就会发现气缸有固定的“拉毛”痕迹。活塞销固定卡簧断裂,也能出现上述类似现象。其他因素一般不常见。如气缸内壁出现沟槽,而相邻部件表面又无毛刺,这是因为吸气阀片击碎后,气缸内未清洁干净的缘故。所以在更换损坏的吸气阀片时,不能在气缸内留有残余碎片。总之,气缸“拉毛”大部分原因是缺油及冷冻油变质或有杂质引起,故在运行中要经常观察油压、油质,检查气缸壁发热情况,便可以避免气缸“拉毛”故障。

4.轴封泄漏

轴封泄漏为制冷压缩机常见故障。漏氨倒是很容易发现,漏氟则不易发觉。轴封漏气,其前兆是漏油。往往是运行时不易漏,停止时易漏,运行时漏油,停止后一定泄漏,这是轴封泄漏的一般规律。

轴封泄漏的主要原因如下:

1)轴封活动环和固定环在制冷压缩机零件中是较精密的。由于检修装配不当或零件本身存在缺陷,而造成泄漏是轴封漏气的主要原因之一。接触面不只是要求光洁度高,关键还在于两摩擦面平行度偏差不得超过0.015~0.02mm。

2)密封橡胶圈老化、变硬或膨胀,这也是轴封泄漏的主要原因。橡胶之类的物质,长期在油和制冷剂中浸泡,肯定是要变形的。当然材料不同变形快慢也有差异(如在氟机上要采用丁腈橡胶,目的为抵抗氟的浸蚀作用,氨机上用耐油橡胶),正是因为橡胶圈易变形,所以轴封只要不漏,应尽量少拆,否则拆下后,其橡胶圈不易复原。

3)轴封的密封作用是在冷冻油的协助下建立起来的,如果轴封缺油,就会造成接触面的干摩擦,这是在检修后忘记向轴封室内加油或因进油管路堵塞所引起的。干摩擦会使轴封发热,摩擦面也会研坏而出现伤痕,因此在检修时切记加油。(www.daowen.com)

5.曲轴箱的温度太高

按中小型活塞式制冷压缩机技术性能规定,曲轴箱的温度最高不超过70℃。为此,有的制冷压缩机曲轴箱内设有冷却管。老系列产品制冷压缩机中,曲轴箱都较大,散热条件较好。新系列产品制冷压缩机结构紧凑,曲轴箱的散热要差一些。一般曲轴箱内温度保持在35~55℃比较适宜。

由于曲轴箱为所有润滑油的集中地,各运动摩擦面的摩擦热都要被带到曲轴箱来,所以曲轴箱也要发热,其原因如下:

1)连杆大小头轴瓦、前后轴承的装配间隙过小,这是曲轴箱发热的主要原因。在整台制冷压缩机中前后轴承及连杆大头轴瓦是受力最大、摩擦面也大的地方,但这些摩擦面间隙小,足以引起发热。当刚起动时,用手触摸曲轴箱颈部和轴封处,再与气缸外表发热情况比较,就可以判定热源从何而来,然后再拆卸检查。

2)高低压窜气也是引起曲轴箱温升的主要原因。经压缩后的高温制冷剂蒸气,通过气缸或其他不严密处窜到曲轴箱内引起发热。这种现象对于维护不良,缺乏正常修理的制冷压缩机是常见的。通常窜气的原因有气阀不严密、气缸磨损严重、老系列氨机的安全阀及旁通阀不严密等;氟机中的油分离器回油阀关不严密等。针对这些现象,应及时检修或更换零部件。若是气缸窜气严重,修复比较困难,往往需要更换缸套或镗缸,然后配用加大的活塞和活塞环。

这里需要指出:加大活塞时,所有活塞都应加大,否则将出现曲轴受力不均的严重后果。

3)冷冻油太脏或变质,同样也会引起摩擦面发热加剧,因而要经常检查油的情况。拆下曲轴箱侧盖,辨认油中杂质的来源,若是不多的黑色金属粉末属于正常磨损;若粉末中含有发亮的金属屑就要引起注意;若是大轴瓦被研损,还要怀疑前后轴承是否被烧。其方法是迅速盘车,分别检查从前、后轴承中挤出的油是否含有巴氏合金粉末。

6.制冷压缩机排气温度过高

1)气阀阀片打碎,可以使排气温度升高,其中以排气阀片打碎更为显著。由于排气阀片击碎后,当活塞向下运动时,大量被压缩过的气体又经阀片倒回气缸,低压气体进入极少,活塞对它进行再压缩,这样排气温度比原来温度更高。这时气缸头发热,气缸也慢慢热起来,吸气量下降,排气量也下降,这就导致制冷量下降。

吸气阀片打坏后会有两种情况:一种是排气温度上升;另一种是温度上升不明显。前者为击碎现象,结果与排气阀片打碎相同,只不过气缸中下部热得快。后者为吸气阀片打裂而不碎,还基本保持了压缩过程的进行。当吸气阀片击碎后,吸气压力升高,电流表指针下降,吸气量显著降低,降温缓慢而困难。根据上述分析,并借助螺钉旋具听阀片的声音,即可确定所要拆卸和更换的阀片。

2)高低压腔窜气也可导致排气温度升高。如老F系列压缩机阀板的高低压腔垫子击穿,排气温度也会明显升高,而且气缸盖上失去了冷热交界,排气压力表指针摆动也剧烈,严重时吸气过滤器也会发烫。

3)蒸发压力比正常压力低也会导致排气温度升高。当节流阀开启度过小或液体管路堵塞,则排气温度升高,排气温度随蒸发压力变动而变化,蒸发压力愈低,排气温度愈高,但蒸发压力稳定后,排气温度也就稳定了。由此可知,这种温升与前两种温升是有差别的,是因为调节不当使蒸发压力低于正常的蒸发压力而引起的。

4)气缸冷却水未开或开得过小也会导致排气温度过高。由于氨与R22的压缩终点温度较高,气缸是需要冷却的,当失去冷却水或冷却水不够时都会使排气温度升高。

7.制冷压缩机不能起动或起动后就停止

制冷压缩机不能起动,其原因不外乎有两个方面,即电气故障和制冷压缩机机械故障。现分析如下:

1)首先检查主电路电源是否有电、熔丝是否熔断、开关触头接触是否良好、是否缺相运行。当三相电源被烧毁一相后,电动机也能转动,但声音异常,转速也会减慢。发现这种情况后,应立即停止检查,否则会烧毁电动机。

2)若电源电压太低,起动后电动机声音也不正常;若是网路电压太低,应避开高峰负荷,或改为专用供电电源。

3)应检查压差继电器、高低压继电器。因为压差继电器和高低压继电器都是制冷压缩机安全运行所采取的继电保护。当制冷压缩机油压(高压和低压)不正常时,均可使制冷压缩机停止运行。特别是压差继电器及KD型后面带S字母的继电器都有复位按钮。当触头跳开后,是否已复位,按一下复位按钮使其闭合,然后再试起动。低压继电器在低压很低时,触头是常开状态,这时也起动不了。

4)当温度继电器感温包内工质泄漏,或因调节有误,这时触头是常开的,不能起动。若感温包内工质泄漏,可旋转继电器调节杆到低温标度区,检查触头是否闭合,若不闭合,拆开温度继电器,把感温包浸入温水中,再检查触头是否动作,若还不通,证明是感温包内工质泄漏,需修理或更换。

5)在连杆大头轴瓦曲轴前后轴承抱轴时,制冷压缩机也是不能起动的。另外,因排气温度过高,使油焦化,当停止运行冷却后,焦化的冷冻油将气缸与活塞黏住,迫使制冷压缩机不能运转。总之,起动前应先盘车,检查无机械性阻碍后,制冷压缩机再不能起动,纯属电气故障。

8.吸气温度过高

吸气温度过高为制冷压缩机一般故障。这里所指的吸气温度过高是对蒸发温度而言的。制冷工况不同,吸气温度也不一样,应予区别对待。这要看吸气温度与蒸发温度的温差是否大于5~10℃(指氨),如果大得很多,就为不正常。

引起吸气温度升高的原因是制冷系统制冷剂不足、节流阀开启过小、吸气管绝热层破坏、高低压窜气等。

9.停止后高低压很快平衡

这一故障为制冷压缩机常见的故障。当制冷压缩机运行一段时间后,高低压密封部位被破坏,高低压压力很快平衡。

10.制冷压缩机产生湿压缩

1)调节阀(或膨胀阀)开启度过大,进入蒸发器制冷剂过多,结果制冷剂蒸发不完,全被制冷压缩机吸入。

2)蒸发器面积过小与制冷压缩机制冷量不配套,大量的湿蒸气来不及蒸发就被制冷压缩机吸入。

3)起动时,由于蒸发温度高,而制冷压缩机吸入阀开得过快,造成突然吸入。

4)如果制冷系统中加注的制冷剂过多,也能产生湿压缩。

5)在放空、放油及热冲霜中,也容易产生湿压缩。

6)蒸发器负荷减少或蒸发器被霜、冰“抱着”也容易产生湿压缩。

7)新系列产品的制冷压缩机,卸载的缸太多与蒸发器负荷不相适应,也能造成湿压缩。

8)液体分离器出液阀未开启,使其液面升高,也易使压缩机产生湿压缩。

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