在冷凍冷藏系統(tǒng)中如何用好渦旋壓縮機？

近年來，隨著行業(yè)的發(fā)展和生活品質(zhì)的提高，人們對效率、噪音、能耗等越來越重視，渦旋壓縮機因其噪音低、效率高、體積小、振動低等優(yōu)點，在冷凍冷藏系統(tǒng)上的應(yīng)用也越來越廣泛，那如何在冷凍冷藏系統(tǒng)上更好的應(yīng)用渦旋壓縮機受到越來越多的人關(guān)注，本人拋磚引玉，根據(jù)自己的實際工作經(jīng)驗和現(xiàn)場中經(jīng)常碰到的一些典型問題進行闡述，歡迎一起討論，以便更好地在冷凍冷藏系統(tǒng)上應(yīng)用好渦旋壓縮機，降低故障率，減少售后成本。本文內(nèi)容一共包括渦旋壓縮機簡介、失效原因分析、中低溫制冷系統(tǒng)設(shè)計和渦旋壓縮機應(yīng)用注意事項四部分。

一、渦旋壓縮機簡介首先，我們來看一下它的工作工程，如圖1所示，簡單來說，渦旋壓縮機是由一個固定的靜渦旋盤和一個平動的動渦旋盤，實現(xiàn)氣體容積的連續(xù)變化，由于壓縮過程是連續(xù)的，幾乎沒有余隙容積，從而保證了高效。

圖1（來源于網(wǎng)絡(luò)）

二、失效原因分析我們以一份典型因故障導(dǎo)致失效的壓縮機拆解結(jié)果匯總分析來舉例，如圖2所示，故障率排在前三位的分別是排氣溫度過高、缺油運行、真空運行，我們根據(jù)80/20法則抓主要問題，本文就引起排氣溫度過高、缺油運行、真空運行的三大失效問題進行淺析。

圖2

下面分別是排氣溫度過高、缺油運行、真空運行出現(xiàn)可能原因的思維導(dǎo)圖，如下圖3、圖4、圖5：

　　圖3

　　圖4

　　圖5

三、冷凍、冷藏制冷系統(tǒng)設(shè)計：為保證系統(tǒng)的正常、可靠運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵，首先來看我們常見系統(tǒng)原理圖1、中高溫系統(tǒng)設(shè)計原理圖：

圖6

2、低溫噴液系統(tǒng)設(shè)計原理圖：

圖7

3、補氣增焓系統(tǒng)設(shè)計原理圖

圖8

另外，在進行制冷系統(tǒng)設(shè)計和組裝時還需注意如下問題：　　

下面分享三個在現(xiàn)場中經(jīng)常遇到不當使用的案例：

案例a：低溫噴液系統(tǒng)取液口從液管上部取液，當系統(tǒng)冷媒不足或泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)排氣溫度過高需要DTC閥噴液時會取不到液，見圖9紅圈標注：

案例b：干燥過濾器和電磁閥安裝在冷凝機組，距離熱力膨脹閥較遠，這樣在干燥過濾器和膨脹閥之間有雜質(zhì)或氧化物會堵塞熱力膨脹閥，造成系統(tǒng)故障；另外由于電磁閥安裝位置距離熱力膨脹閥較遠，電磁閥和膨脹閥管路之間的制冷劑會持續(xù)的沖擊膨脹閥，即“液錘”事故，極有可能會導(dǎo)致膨脹閥螺母損壞，見圖10； 

案例c：系統(tǒng)沒有安裝氣分，管路也沒有安裝防逆流彎，這樣在壓縮機停機后管路或蒸發(fā)器內(nèi)的冷媒由于重力和冷媒遷移都會進入到壓縮機，待壓縮機下次開機時就會造成液擊和油與液體冷媒混合出現(xiàn)短暫缺油，極有可能會因液擊和缺油損壞壓縮機，見圖11。

圖11

四、渦旋壓縮機應(yīng)用注意事項：

1)壓縮機的選擇：制冷系統(tǒng)設(shè)計前應(yīng)首先根據(jù)產(chǎn)品的使用工況，依據(jù)廠家提供的壓縮機使用范圍選擇合適的壓縮機。下面是英華特中溫Y（S）M和低溫Y（S）F系列壓縮機產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，單從蒸發(fā)溫度來講， YM（R22冷媒）產(chǎn)品，允許的最低蒸發(fā)溫度是-15℃，那我們做冷庫時庫溫高于-5℃就可以初選該款壓縮機；Y（S）M（R404A冷媒）產(chǎn)品，運行的最低蒸發(fā)溫度是-30℃，那我們的冷庫庫溫高于-20℃就可以初選該款壓縮機，如果庫溫再低，可以選擇Y（S）F系列低溫壓縮機。機組的運行工況（蒸發(fā)溫度、冷凝溫度）原則上不能超出壓縮機應(yīng)用范圍那個框，如圖12～15：

2)制冷系統(tǒng)中混入水分：

a、由于氟利昂與水不能相溶，當溫度在低于0℃時，水份會在系統(tǒng)中結(jié)冰導(dǎo)致冰堵；

b、礦物油吸水性低，但與水會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生酸性物質(zhì)，影響壓縮機運動部件的潤滑；

c、酯類油雖然不會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但其吸水性強；

d、制冷系統(tǒng)中的水份主要來自大氣中的水蒸氣、焊接時的水冷卻、劣質(zhì)冷媒等，因此建議在壓縮機吸、排氣塞拔掉后應(yīng)在15分鐘內(nèi)進行焊接，如果因客觀原因沒有焊接，建議重新用塞子將吸排氣口塞住或采用圖16的做法。

圖16

3)管路設(shè)計、安裝：制冷系統(tǒng)管路設(shè)計、安裝的原則：最小的壓降、合理的流速、壓縮機停機時制冷劑的最少遷移。因此我們在設(shè)計、安裝管路時要遵循以上原則，下面通過幾組圖片展示最常見的管路設(shè)計

a、冷凝器高于壓縮機時要加防逆流彎和回油彎，如圖17

b、蒸發(fā)器分別在壓縮機上方和下方時建議的管路設(shè)計，如圖18～19

c、一個機組帶多組蒸發(fā)器時建議和不建議的管路設(shè)計，如圖20

d、液管分液的建議管路設(shè)計，如圖22～25

圖20

4)壓控設(shè)置：

壓控在制冷系統(tǒng)中的重要性不言而喻，尤其是低壓，通常被用來做低壓保護、低壓復(fù)位、真空停機、系統(tǒng)聯(lián)動等功能，但從現(xiàn)場安裝的機組來看，有相當比例的低壓保護值設(shè)置不當，這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)的壓控開關(guān)起不到應(yīng)有的作用。

低壓保護值正確的設(shè)置方法是：保護值=復(fù)位值(CUT IN)—偏差(DIFF)

圖26

注：壓力值的設(shè)定需要結(jié)合實際蒸發(fā)壓力、壓縮機運行范圍等參數(shù)進行設(shè)置

5)排氣溫度保護：

排氣溫度高低取決于蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣過熱度，為防止壓縮機運行到允許范圍之外，高低壓開關(guān)不起作用時（如圖27的A點），排氣溫度保護是必要的，應(yīng)安裝在距離排氣口150mm之內(nèi)（圖28），最高排氣溫度不應(yīng)超過120℃。

排氣溫度保護應(yīng)該與系統(tǒng)其它保護相串聯(lián)，以便達到聯(lián)動控制目的，以英華特全封閉壓縮機中溫YM系列標配的溫度開關(guān)（ON:125℃，OFF：85℃）為例，應(yīng)當將溫度保護開關(guān)串聯(lián)到壓控或交流接觸器線圈，如圖29所示：

圖29

6)曲軸箱加熱帶：

壓縮機首次啟動時，曲軸箱加熱帶應(yīng)該提前上電24小時進行預(yù)熱，防止因制冷劑遷移導(dǎo)致冷凍油被稀釋、液擊等問題的發(fā)生；尤其是低溫機組，壓縮機停機后由于壓差原因?qū)е鹿苈泛拖到y(tǒng)內(nèi)的冷媒會慢慢遷移至壓縮機油槽內(nèi)，跟油互溶在一起并分層，壓縮機突然啟動時冷媒瞬間蒸發(fā)會將油帶入渦旋盤排出壓縮機，導(dǎo)致壓縮機短暫缺油和液擊，嚴重時會導(dǎo)致軸承磨損甚至渦旋盤碎裂，因此建議給壓縮機配備曲軸箱加熱帶。（如圖30）

2～7匹建議70W；8～15匹建議90W；20～30匹建議130W　

圖30

7)焊接充氮保護：

為防止在焊接時產(chǎn)生氧化物，堵塞系統(tǒng)，尤其是毛細管、熱力膨脹閥等節(jié)流部件，建議在焊接時充氮氣保護，氮氣氣流量不宜過大或過小，吹到手上有氣流感覺即可，管路件裝配后開始充氮，焊接完成后繼續(xù)充氮10秒鐘以上。

如圖31所示，左圖為焊接時充氮，右圖為焊接時未充氮。

圖31

8)真空運行：

壓縮機接線柱在通電的狀態(tài)下，會在真空或接近真空狀態(tài)下接線柱之間會產(chǎn)生電弧擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致接線柱燒毀，壓縮機對地短路，見圖32。

因此，抽空、注氟、試運轉(zhuǎn)正確的操作方式如下：

a、抽空：從高、低壓側(cè)同時用真空泵抽真空，電磁閥打開，期間不能給壓縮機上電；

b、注氟：高壓側(cè)（儲液器和冷凝器）注氟，開機前要往低壓側(cè)加氟；

c、試運轉(zhuǎn)：注氟量≥總充注量50%，且高、低壓側(cè)都有壓力；機組的各種保護（溫度、壓力）正常，沒有短接或屏蔽。

9)潤滑油：

壓縮機在出廠時已添加冷凍油，但當系統(tǒng)管路長度超過20米或系統(tǒng)冷媒充注量超過最大量（2-4匹，3.5kg；5-7匹， 5kg；8-12匹，7kg；13-15匹，8kg；20-25匹，12kg）時,建議向系統(tǒng)補充冷凍油。

補油標準：系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，停機觀察油鏡，油面在1/2-2/3處，如圖33　

圖33

綜上，本文通過在了解渦旋壓縮機的工作原理和最常見三種失效原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合個人日常的設(shè)計和現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，將渦旋壓縮機在系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)的問題點通過一些具體的案例進行了展示和分析，有不當之處請聯(lián)系我們一起進行溝通、討論，為更好的在中低溫系統(tǒng)上應(yīng)用好渦旋壓縮機一起努力。