制冷壓縮機電機燒壞檢測和維修方法
制冷系統的核心元件為壓縮機,電動機制冷壓縮機(以下簡稱壓縮機)的故障可分為電機故障和機械故障(包括曲軸,連桿,活塞,閥片,缸蓋墊等)。機械故障往往使電機超負荷運轉甚至堵轉,是電機損壞的主要原因之一。
電機的損壞主要表現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被發現,最終可能導致繞組燒毀。繞組燒毀后,掩蓋了一些導致燒毀的現象或直接原因,使得事后分析和原因調查比較困難。然而,電機的運轉離不開正常的電源輸入,合理的電機負荷,良好的散熱和繞組漆包線絕緣層的保護。
從這幾方面入手,不難發現機組燒毀的原因不外乎如下六種:(1)異常負荷和堵轉;(2)金屬屑引起的繞組短路;(3)接觸器問題;(4)電源缺相和電壓異常;(5)冷卻不足;(6)用壓縮機抽真空。實際上,多種因素共同促成的電機損壞更為常見。
1、異常負荷和堵轉
接觸器的額定電流不能低于壓縮機銘牌上的額定電流。規格小或質量低劣的接觸器無法經受壓縮機啟動,堵轉和低電壓時的大電流沖擊,容易出現單相或多相觸點抖動,焊接甚至脫落的現象,引起電機損壞。
觸點抖動的接觸器頻繁地啟停電機。電機頻繁啟動,巨大的啟動電流和發熱,會加劇繞組絕緣層的老化。每次啟動時,磁性力矩使電機繞組有微小的移動和相互摩擦。如果有其它因素配合(如金屬屑,絕緣性差的潤滑油等),很容易引起繞組間短路。熱保護系統并未設計成能防止這種毀壞。此外,抖動的接觸器線圈容易失效。如果有接觸線圈損壞,容易出現單相狀態。
如果接觸器選型偏小,觸頭不能承受電弧和由于頻繁開停循環或不穩定控制回路電壓產生的高溫,可能焊合或從觸頭架中脫落。焊合的觸頭將產生永久性單相狀態,使過載保護器持續地循環接通和斷開。
需要特別強調的是,接觸器觸點焊合后,依賴接觸器斷開壓縮機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,壓縮機處于無保護狀態。
4、電源缺相和電壓異常
電壓不正常和缺相可以輕而易舉地毀掉任何電機。電源電壓變化范圍不能超過額定電壓的±10%。三相間的電壓不平衡不能超過5%。大功率電機必須獨立供電,以防同線其他大功率設備啟動和運轉時造成低電壓。電機電源線必須能夠承載電機的額定電流。
如果發生缺相時壓縮機正在運轉,它將繼續運行但會有大的負載電流。電機繞組會很快過熱,正常情況下壓縮機會被熱保護。當電機繞組冷卻至設定溫度,接觸器會閉合,但壓縮機啟動不起來,出現堵轉,并進入“堵轉-熱保護-堵轉”死循環。
現代電機繞組的差別非常小,電源三相平衡時相電流的差別可以忽略。理想狀態下,相電壓始終相等,只要在任一相上接一個保護器就可以防止過電流造成的損壞。實際上很難保證相電壓的平衡。
電壓不平衡百分數計算方法為,相電壓與三相電壓平均值的最大大偏差值與三相電壓平均值比值.例如,標稱380V三相電源,在壓縮機接線端測量的電壓分別為380V,366V,400V,可以計算出三相電壓平均值382V,z*大偏差為20V,所以電壓不平衡百分數為5.2%。
作為電壓不平衡的結果,在正常運行使負載電流的不平衡是電壓不平衡百分點數的4-10倍。前例中,5.2%不平衡電壓可能引起50%的電流不平衡。
由不平衡電壓造成的相繞組溫升百分比大約是電壓不平衡百分點數平方的兩倍。前例中電壓不平衡點數為5.2,繞組溫度增加的百分數為54%.結果是一相繞組過熱而其他兩個繞組溫度正常。
一份完成的調查顯示,43%的電力公司允許3%的電壓不平衡,另有30%的電力公司允許5%的電壓不平衡。
5、冷卻不足
功率較大的壓縮機一般都是回氣冷卻型的。蒸發溫度越低,系統質量流往往越小。當蒸發溫度很低時(超過制造商的規定),流量就不足以冷卻電機,電機就會在較高溫度下運轉??諝饫鋮s型壓縮機(一般不超過10HP)對回氣的依賴性小,但對壓縮機環境溫度和冷卻風量有明確要求。
制冷劑大量泄漏也會造成系統質量流減小,電機的冷卻也會受到影響。一些無人看管的冷庫等,往往要等到制冷效果很差時才會發現制冷劑大量泄漏了。
電機過熱后會出現頻繁保護,有些用戶不深入檢查原因,甚至將熱保護器短路,那是非常糟糕的事情。過不了多久,電機就會燒掉。
壓縮機都有安全運行工況范圍。安全工況主要的考慮因素就是壓縮機和電機的負荷與冷卻。由于不同溫區的壓縮機的價格不同,過去國內冷凍行業超范圍使用壓縮機是比較常見的。隨著專業知識的增長和經濟條件的改善,情況已明顯改善。
6、用壓縮機抽真空
開啟式制冷壓縮機已經被人們淡忘了,但制冷行業中還有一些現場施工人員保留了過去的習慣――用壓縮機抽真空。這是非常危險的。
空氣扮演著絕緣介質的角色。密閉容器內抽真空后,里面的電極之間的放電現象就很容易發生。因此,隨著壓縮機殼體內的真空度的加深,殼內裸露的接線柱之間或絕緣層有微小破損的繞組之間失去了絕緣介質,一旦通電,電機可能在瞬間內短路燒毀。如果殼體漏電,還可能造成人員觸電。
因此,禁止用壓縮機抽真空,并且在系統和壓縮機處于真空狀態時(抽完真空還沒有加制冷劑),嚴禁給壓縮機通電。
總結
電機燒毀后,掩蓋了繞組損壞的現象,給故障分析造成了一定的困難。然而引起壓縮機電機損壞的根本原因并不會消失。潤滑不良或失效時引起的異常負荷甚至堵轉,散熱不足,都會縮短繞組的壽命;繞組中夾雜了金屬屑更是為短路提供了變利;接觸器焊合將使壓縮機的保護無法執行;電機賴以運轉的電源出現異常,將從根本上毀掉任何電機;用壓縮機抽真空,可能引起內接線柱放電。
不幸的是,上述不利因素還會相互引發:異常負荷和堵轉時的大電流可能導致接觸器焊合;單個觸點拉弧甚至焊合會引起相不平衡或單相;相不平衡會引起散熱問題;散熱不足會引起磨損;磨損會產生金屬屑。