呂強(qiáng)

摘 要：制冷機(jī)組是空調(diào)行業(yè)和石油化工行業(yè)的重要設(shè)備構(gòu)成，而螺桿式制冷機(jī)組和離心式制冷機(jī)組是當(dāng)前兩種典型的制冷機(jī)組。探討制冷機(jī)組運(yùn)行故障及診斷技術(shù)，對提高制冷機(jī)組運(yùn)行可靠性具有十分重要的作用。在對某型螺桿式制冷機(jī)組和離心式機(jī)組基本工況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別以壓縮機(jī)出現(xiàn)磨損故障和離心式機(jī)組的磨損故障為對象，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況，分析了造成故障的原因。最后，針對故障問題提出了對應(yīng)的處理方案，對提高制冷機(jī)組的工作穩(wěn)定性起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：制冷機(jī)組 故障檢測 故障診斷

中圖分類號：TB651 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0034-01

因?yàn)槁輻U式和離心式制冷機(jī)組的結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，而且具有運(yùn)行穩(wěn)定、制冷量的調(diào)節(jié)范圍較大等特點(diǎn)，能夠很好的適應(yīng)多種工況的使用要求，能夠進(jìn)行實(shí)時的無級調(diào)節(jié)，且COP值較高，因此在空調(diào)行業(yè)和石油化工行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。因此，分析螺桿式和離心式制冷機(jī)組常見故障，探討造成故障的主要原因，并提出對應(yīng)的處理方案，對提高制冷機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證制冷機(jī)組的使用效果具有十分重要的意義。

1 某型螺桿式制冷機(jī)組基本工況

該壓縮機(jī)主要由以對相互嚙合的螺旋型轉(zhuǎn)子構(gòu)成，且每個轉(zhuǎn)子采用雙邊非對稱圓弧包絡(luò)線型線進(jìn)行加工，其中原動機(jī)的功率由陽轉(zhuǎn)子輸入。陰陽轉(zhuǎn)子通過分別安裝在吸、排氣端的主軸承、滾動軸承和隔環(huán)等對控制轉(zhuǎn)子的徑向跳動與軸向的位移，從而避免轉(zhuǎn)子端面與端座之間出現(xiàn)擦傷。該套設(shè)備在運(yùn)行使用一段時間之后，因?yàn)槭褂铆h(huán)境溫度較高，導(dǎo)致整個制冷機(jī)組系統(tǒng)的負(fù)載壓力過大，使得制冷機(jī)組的壓縮機(jī)出現(xiàn)磨損故障，機(jī)組冷卻系統(tǒng)工作故障等。該文主要就這兩個方面進(jìn)行詳細(xì)論述。

2 螺桿壓縮機(jī)磨損故障診斷及處理

2.1 故障現(xiàn)象及主要典型故障情況描述

制冷機(jī)組的12#機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)了異常聲音，而且振動明顯加劇，伴隨出現(xiàn)油壓降低的問題，促使機(jī)組的保護(hù)裝置啟動，導(dǎo)致制冷機(jī)組自動停車。值班人員在進(jìn)行初步的檢查之后，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組的油過濾器濾芯內(nèi)部存在金屬粉末，包括小的鐵片、不銹鋼絲等。根據(jù)運(yùn)行人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，初步判斷為制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子、氣缸或者軸承存在磨損燒傷問題。為了獲得更加清晰的故障情況，對制冷機(jī)組的螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行了解體檢查。

（1）螺桿內(nèi)部主、從動轉(zhuǎn)子的徑向磨損直徑達(dá)到了2.0mm，而且在主軸的軸頸處出現(xiàn)了多處明顯的周向拉傷，平均深度達(dá)到1.5mm，其中又以從動轉(zhuǎn)子的磨損情況更為嚴(yán)重，最深處達(dá)到了3mm，使得主軸軸頸處的直徑明顯改變。

（2）主軸軸承內(nèi)部的巴氏合金出現(xiàn)了明顯的脫落問題，尤其是在陰轉(zhuǎn)子軸承上出現(xiàn)了明顯的發(fā)黑、形變等問題。

（3）在氣缸的內(nèi)部徑向處出現(xiàn)了明顯的局部磨損，而且滑閥的滑塊、吸排氣端座也存在一定的擦傷。

（4）機(jī)組的油氣分離器與油管等出現(xiàn)了一定程度的堵塞問題。

2.2 故障分析

（1）從機(jī)組的最近運(yùn)行記錄來看，機(jī)組在一段時間之前出現(xiàn)過無告警自動停車的問題，而且機(jī)組的油壓呈現(xiàn)出下降的趨勢，而進(jìn)入主機(jī)的潤滑油溫度則偏高，這主要是因?yàn)楣收贤C(jī)之后弧線頻繁的開機(jī)造成的。同時，因?yàn)檩d冷劑通過蒸發(fā)器的總量較小，導(dǎo)致制冷劑的蒸發(fā)壓力較低，造成吸氣過濾網(wǎng)被螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部的空壓吸入到機(jī)體內(nèi)部，使得潤滑油、氟R22等隨著螺桿轉(zhuǎn)子從出口管排出，并進(jìn)入到了油路，使得油路、過濾網(wǎng)被堵塞，導(dǎo)致油泵加壓滯后的壓力不能得到保證，整個制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況惡化，導(dǎo)致各個部件的潤滑問題加劇，尤其是在主軸軸頸與軸承的連接部位所形成的油膜厚度不足，使得兩者直接的摩擦狀態(tài)惡化，基本處于邊界摩擦的狀態(tài)，造成了十分嚴(yán)重的磨損問題。

（2）在運(yùn)行過程中雖然出現(xiàn)了異常聲音，而且出現(xiàn)了自動停車的問題，但是因?yàn)樯a(chǎn)壓力而沒有及時的停車檢修，而是增加負(fù)荷，使得氣缸與轉(zhuǎn)子之間的間隙在鐵絲、鐵片的充滿下進(jìn)行持續(xù)的滾動摩擦，加劇了氣缸與轉(zhuǎn)子的磨損，導(dǎo)致制冷機(jī)組壓縮機(jī)的工作腔體內(nèi)部磨損加劇。

2.3 磨損故障的處理方案

（1）工作轉(zhuǎn)子的處理。

因?yàn)槟p較為嚴(yán)重，造成兩個轉(zhuǎn)子之間已經(jīng)失去動平衡，而且轉(zhuǎn)子的外部基本尺寸具有不易改變的特點(diǎn)，難以通過修復(fù)再次獲得動平衡，只能夠在修復(fù)的過程中對轉(zhuǎn)子的軸頸進(jìn)行修復(fù)。考慮到的磨損程度，其中主動轉(zhuǎn)子還能夠繼續(xù)使用，而從動轉(zhuǎn)子則需要進(jìn)行后續(xù)修復(fù)。結(jié)合該情況，對從動轉(zhuǎn)子的修復(fù)方案如下。

①修復(fù)配合性質(zhì)的同時對軸頸的幾何尺寸進(jìn)行修復(fù)。因?yàn)閺膭愚D(zhuǎn)子軸頸的磨損量在1.40～2.5mm之間，普遍都大于0.50mm，難以使用電鍍法進(jìn)行修復(fù)，而選擇使用金屬噴鍍的修復(fù)方法，且增加了約0.6mm的加工余量，之后進(jìn)行磨削、拋光處理之后獲得原尺寸。

②只對相互配合的部位進(jìn)行修復(fù)，即在修復(fù)的過程中將外襯套與從動轉(zhuǎn)子之間設(shè)置為過盈配合，然后車削處理之后恢復(fù)得到原有尺寸。

（2）主軸承的處理。

由于主動軸承的軸瓦磨損較為嚴(yán)重，且出現(xiàn)了明顯的變形，因此需要進(jìn)行掛錫、補(bǔ)鑄巴氏合金等處理。同時，要將舊襯里熔去，再在上層澆注巴氏合金即完成修補(bǔ)加工。

3 某型離心式制冷機(jī)組故障檢測及處理策略

3.1 故障現(xiàn)象

某離心式機(jī)組在投產(chǎn)之后已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一段時間，但是在某次例行的機(jī)電檢修之后出現(xiàn)了制冷量不足的問題，而且在繼續(xù)運(yùn)行一段時間之后出現(xiàn)了制冷裝置不做功的現(xiàn)象。系統(tǒng)操作人員進(jìn)行巡檢之后發(fā)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而將制冷機(jī)組關(guān)閉。之后由機(jī)電維修人員對電機(jī)接線重新調(diào)整之后再啟動，機(jī)組依然不做功。從機(jī)組的狀態(tài)結(jié)果來看，機(jī)組的最大振動幅值達(dá)到2.23mm/s，而電機(jī)與壓縮機(jī)各個振動點(diǎn)的振動頻率達(dá)到160Hz的均值，而且壓縮機(jī)的振動峰值達(dá)到了783Hz。分析該振動頻率，確認(rèn)其振動來源為離心制冷機(jī)組內(nèi)部齒輪部件的自振或者流體的激振，因此初步判斷為內(nèi)部齒輪嚙合狀態(tài)不佳。

3.2 故障檢查與分析

在對離心式壓縮機(jī)進(jìn)行拆解之后，發(fā)現(xiàn)：（1）離心壓縮機(jī)的高、低速齒已經(jīng)磨平，不能正常嚙合，而且高速軸不能轉(zhuǎn)動；（2）入口缸套已經(jīng)被完全擊穿。

分析原因：雖然在齒輪安裝的過程中對齒輪正轉(zhuǎn)時的嚙合齒面進(jìn)行了精確的修正，使得齒面實(shí)現(xiàn)了均勻受力，但是沒有對齒輪反向嚙合時的齒面進(jìn)行調(diào)整。而在電機(jī)接線接反之后，導(dǎo)致齒面產(chǎn)生點(diǎn)接觸現(xiàn)象，從而出現(xiàn)應(yīng)力集中，最終對齒輪表面形成損傷；而入口缸套被擊穿主要是以往內(nèi)葉輪反轉(zhuǎn)時導(dǎo)致入口的氣流產(chǎn)生激蕩，導(dǎo)致連接螺栓脫落，使得入口缸套被入口紊流所擊穿。

基于上述分析，對高、低速齒輪、推力軸瓦以及入口缸套進(jìn)行更換之后，整個機(jī)組能夠正常運(yùn)行。

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