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壓縮機(jī)常見(jiàn)故障分析—電機(jī)燒毀
發(fā)布時(shí)間:2010/7/25閱讀4888次
 

電動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱壓縮機(jī))的故障可分為電機(jī)故障和機(jī)械故障(包括曲軸,連桿,活塞,閥片,缸蓋墊等)。機(jī)械故障往往使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)甚至堵轉(zhuǎn),是電機(jī)損壞的主要原因之一。
   
電機(jī)的損壞主要表現(xiàn)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(shí)被發(fā)現(xiàn),最終可能導(dǎo)致繞組燒毀。繞組燒毀后,掩蓋了一些導(dǎo)致燒毀的現(xiàn)象或直接原因,使得事后分析和原因調(diào)查比較困難。

   
然而,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)正常的電源輸入,合理的電機(jī)負(fù)荷,良好的散熱和繞組漆包線絕緣層的保護(hù)。從這幾方面入手,不難發(fā)現(xiàn)繞組燒毀的原因不外乎如下六種:(1)異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn);(2)金屬屑引起的繞組短路;(3)接觸器問(wèn)題;(4)電源缺相和電壓異常;(5)冷卻不足;(6)用壓縮機(jī)抽真空。實(shí)際上,多種因素共同促成的電機(jī)損壞更為常見(jiàn)。

    1
、異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)

   
電機(jī)負(fù)荷包括壓縮氣體所需負(fù)荷以及克服機(jī)械摩擦所需負(fù)荷。壓比過(guò)大,或壓差過(guò)大,會(huì)使壓縮過(guò)程更為困難;而潤(rùn)滑失效引起的摩擦阻力增加,以及極端情況下的電機(jī)堵轉(zhuǎn),將大大增加電機(jī)負(fù)荷。

   
潤(rùn)滑失效,摩擦阻力增大,是負(fù)荷異常的首要原因;匾合♂対(rùn)滑油,潤(rùn)滑油過(guò)熱,潤(rùn)滑油焦化變質(zhì),以及缺油等都會(huì)破壞正常潤(rùn)滑,導(dǎo)致潤(rùn)滑失效;匾合♂対(rùn)滑油,影響摩擦面正常油膜的形成,甚至沖刷掉原有油膜,增加摩擦和磨損。壓縮機(jī)過(guò)熱會(huì)引起使?jié)櫥透邷刈兿∩踔两够,影響正常油膜的形成。系統(tǒng)回油不好,壓縮機(jī)缺油,自然無(wú)法維持正常潤(rùn)滑。曲軸高速旋轉(zhuǎn),連桿活塞等高速運(yùn)動(dòng),沒(méi)有油膜保護(hù)的摩擦面會(huì)迅速升溫,局部高溫使?jié)櫥脱杆僬舭l(fā)或焦化,使該部位潤(rùn)滑更加困難,數(shù)秒鐘內(nèi)可引起局部嚴(yán)重磨損。潤(rùn)滑失效,局部磨損,使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)需要更大力矩。小功率壓縮機(jī)(如冰箱,家用空調(diào)壓縮機(jī))由于電機(jī)扭矩小,潤(rùn)滑失效后常出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)(電機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng))現(xiàn)象,并進(jìn)入堵轉(zhuǎn)-熱保護(hù)-堵轉(zhuǎn)死循環(huán),電機(jī)燒毀只是時(shí)間問(wèn)題。而大功率半封閉壓縮機(jī)電機(jī)扭矩很大,局部磨損不會(huì)引起堵轉(zhuǎn),電機(jī)功率會(huì)在一定范圍內(nèi)隨負(fù)荷而增大,從而引起更為嚴(yán)重的磨損,甚至引起咬缸(活塞卡在氣缸內(nèi)),連桿斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞。

   
堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流(堵轉(zhuǎn)電流)大約是正常運(yùn)行電流的48倍。電機(jī)啟動(dòng)瞬間,電流的峰值可接近或達(dá)到堵轉(zhuǎn)電流。由于電阻放熱量與電流的平方成正比,啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流會(huì)使繞組迅速升溫。熱保護(hù)可以在堵轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)電極,但一般不會(huì)有很快的響應(yīng),不能阻止頻繁啟動(dòng)等引起的繞組溫度變化。頻繁啟動(dòng)和異常負(fù)荷,使繞組經(jīng)受高溫考驗(yàn),會(huì)降低漆包線的絕緣性能。

   
此外,壓縮氣體所需負(fù)荷也會(huì)隨壓縮比增大和壓差增大而增大。因此將高溫壓縮機(jī)用于低溫,或?qū)⒌蜏貕嚎s機(jī)用于高溫,都會(huì)影響電機(jī)負(fù)荷和散熱,是不合適的,會(huì)縮短電極使用壽命。

   
繞組絕緣性能變差后,如果有其它因素(如金屬屑構(gòu)成導(dǎo)電回路,酸性潤(rùn)滑油等)配合,很容易引起短路而損壞。

    2
、金屬屑引起的短路

   
繞組中夾雜的金屬屑是短路和接地絕緣值低的罪魁禍?zhǔn)住嚎s機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的正常振動(dòng),以及每次啟動(dòng)時(shí)繞組受電磁力作用而扭動(dòng),都會(huì)促使夾雜于繞組間的金屬屑與繞組漆包線之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦。棱角銳利的金屬屑會(huì)劃傷漆包線絕緣層,引起短路。

   
金屬屑的來(lái)源包括施工時(shí)留下的銅管屑,焊渣,壓縮機(jī)內(nèi)部磨損和零部件損壞(比如閥片破碎)時(shí)掉下的金屬屑等。對(duì)于全封閉壓縮機(jī)(包括全封閉渦旋壓縮機(jī)),這些金屬屑或碎粒會(huì)落在繞組上。對(duì)于半封閉壓縮機(jī),有些顆粒會(huì)隨氣體和潤(rùn)滑油在系統(tǒng)中流動(dòng),最后由于磁性聚集在繞組中;而有些金屬屑(比如軸承磨損以及電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子磨損(掃膛)時(shí)產(chǎn)生的)會(huì)直接落在繞組上。繞組中聚集了金屬屑后,發(fā)生短路只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。

   
需要特別提請(qǐng)注意的是雙級(jí)壓縮機(jī)。在雙級(jí)壓縮機(jī)中,回氣以及正常的回油直接進(jìn)入第一級(jí)(低壓級(jí))氣缸,壓縮后經(jīng)中壓管進(jìn)入電機(jī)腔冷卻繞組,然后和普通單級(jí)壓縮機(jī)一樣,進(jìn)入第二級(jí)(高壓級(jí)氣缸);貧庵袔в袧(rùn)滑油,已經(jīng)使壓縮過(guò)程如履薄冰,如果再有回液,第一級(jí)氣缸的閥片很容易被打碎。碎閥片經(jīng)中壓管后可進(jìn)入繞組。因此,雙級(jí)壓縮機(jī)比單級(jí)壓縮機(jī)更容易出現(xiàn)金屬屑引起的電機(jī)短路。

   
不幸的事情往往湊到一塊,出問(wèn)題的壓縮機(jī)在開(kāi)機(jī)分析時(shí)聞道的常常是潤(rùn)滑油的焦糊味。金屬面嚴(yán)重磨損時(shí)溫度是很高的,而潤(rùn)滑油在175ºC以上時(shí)開(kāi)始焦化。系統(tǒng)中如果有較多水分(真空抽得不理想,潤(rùn)滑油和制冷劑含水量大,負(fù)壓回氣管破裂后空氣進(jìn)入等),潤(rùn)滑油就可能出現(xiàn)酸性。酸性潤(rùn)滑油會(huì)腐蝕銅管和繞組絕緣層,一方面,它會(huì)引起鍍銅現(xiàn)象;另一方面,這種含有銅原子的酸性潤(rùn)滑油的絕緣性能很差,為繞組短路提供了條件。

3
、接觸器問(wèn)題

   
接觸器是電機(jī)控制回路中重要部件之一,選型不合理可以毀壞最好的壓縮機(jī)。按負(fù)載正確選擇接觸器是極其重要的。

   
接觸器必須能滿足苛刻的條件,如快速循環(huán),持續(xù)超載和低電壓。它們必須有足夠大的面積以散發(fā)負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量,觸點(diǎn)材料的選擇必須在啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)等大電流情況下能防止焊合。

   
為了安全可靠,壓縮機(jī)接觸器要同時(shí)斷開(kāi)三相電路。谷輪公司不推薦斷開(kāi)二相電路的方法。

   
在美國(guó),谷輪公司認(rèn)可的接觸器必須滿足如下四項(xiàng):

    •
接觸器必須滿足ARI標(biāo)準(zhǔn)780-78“專用接觸器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作和測(cè)試準(zhǔn)則。

    •
制造商必須保證接觸器在室溫下,在最低銘牌電壓的80%時(shí)能閉合。

    •
當(dāng)使用單個(gè)接觸器時(shí),接觸器額定電流必須大于電機(jī)銘牌電流額定值(RLA)、同時(shí),接觸器必須能承受電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流。如果接觸器下游還有其它負(fù)載,比如電機(jī)風(fēng)扇等,也必須考慮。

    •
當(dāng)使用兩個(gè)接觸器時(shí),每個(gè)接觸器的分繞組堵轉(zhuǎn)額定值必須等于或大于壓縮機(jī)半繞組堵轉(zhuǎn)額定值。

   
接觸器的額定電流不能低于壓縮機(jī)銘牌上的額定電流。規(guī)格小或質(zhì)量低劣的接觸器無(wú)法經(jīng)受壓縮機(jī)啟動(dòng),堵轉(zhuǎn)和低電壓時(shí)的大電流沖擊,容易出現(xiàn)單相或多相觸點(diǎn)抖動(dòng),焊接甚至脫落的現(xiàn)象,引起電機(jī)損壞。

   
觸點(diǎn)抖動(dòng)的接觸器頻繁地啟停電機(jī)。電機(jī)頻繁啟動(dòng),巨大的啟動(dòng)電流和發(fā)熱,會(huì)加劇繞組絕緣層的老化。每次啟動(dòng)時(shí),磁性力矩使電機(jī)繞組有微小的移動(dòng)和相互摩擦。如果有其它因素配合(如金屬屑,絕緣性差的潤(rùn)滑油等),很容易引起繞組間短路。熱保護(hù)系統(tǒng)并未設(shè)計(jì)成能防止這種毀壞。此外,抖動(dòng)的接觸器線圈容易失效。如果有接觸線圈損壞,容易出現(xiàn)單相狀態(tài)。

   
如果接觸器選型偏小,觸頭不能承受電弧和由于頻繁開(kāi)停循環(huán)或不穩(wěn)定控制回路電壓產(chǎn)生的高溫,可能焊合或從觸頭架中脫落。焊合的觸頭將產(chǎn)生永久性單相狀態(tài),使過(guò)載保護(hù)器持續(xù)地循環(huán)接通和斷開(kāi)。

   
需要特別強(qiáng)調(diào)的是,接觸器觸點(diǎn)焊合后,依賴接觸器斷開(kāi)壓縮機(jī)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(jī)處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)。

   
因此,當(dāng)電機(jī)燒毀后,檢查接觸器是必不可少的工序。接觸器是導(dǎo)致電機(jī)損壞的一個(gè)常常被人遺忘的重要原因。

    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(jī)。電源電壓變化范圍不能超過(guò)額定電壓的±10%。三相間的電壓不平衡不能超過(guò)5%。大功率電機(jī)必須獨(dú)立供電,以防同線其他大功率設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成低電壓。電機(jī)電源線必須能夠承載電機(jī)的額定電流。

   
如果發(fā)生缺相時(shí)壓縮機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn),它將繼續(xù)運(yùn)行但會(huì)有大的負(fù)載電流。電機(jī)繞組會(huì)很快過(guò)熱,正常情況下壓縮機(jī)會(huì)被熱保護(hù)。當(dāng)電機(jī)繞組冷卻至設(shè)定溫度,接觸器會(huì)閉合,但壓縮機(jī)啟動(dòng)不起來(lái),出現(xiàn)堵轉(zhuǎn),并進(jìn)入堵轉(zhuǎn)-熱保護(hù)-堵轉(zhuǎn)死循環(huán)。

   
現(xiàn)代電機(jī)繞組的差別非常小,電源三相平衡時(shí)相電流的差別可以忽略。理想狀態(tài)下,相電壓始終相等,只要在任一相上接一個(gè)保護(hù)器就可以防止過(guò)電流造成的損壞。實(shí)際上很難保證相電壓的平衡。

   
電壓不平衡百分?jǐn)?shù)計(jì)算方法為,相電壓與三相電壓平均值的最大偏差值與三相電壓平均值比值、例如,標(biāo)稱380V三相電源,在壓縮機(jī)接線端測(cè)量的電壓分別為380V,366V,400V、可以計(jì)算出三相電壓平均值382V,最大偏差為20V,所以電壓不平衡百分?jǐn)?shù)為5、2%。

   
作為電壓不平衡的結(jié)果,在正常運(yùn)行使負(fù)載電流的不平衡是電壓不平衡百分點(diǎn)數(shù)的410倍。前例中,52%不平衡電壓可能引起50%的電流不平衡。

   
美國(guó)國(guó)家電器制造商協(xié)會(huì)(NEMA)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)出版物指出,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(diǎn)數(shù)平方的兩倍。前例中電壓不平衡點(diǎn)數(shù)為5、2,繞組溫度增加的百分?jǐn)?shù)為54%、結(jié)果是一相繞組過(guò)熱而其他兩個(gè)繞組溫度正常。

   
一份由U、L、(保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室,美國(guó))完成的調(diào)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(jī)一般都是回氣冷卻型的。蒸發(fā)溫度越低,系統(tǒng)質(zhì)量流往往越小。當(dāng)蒸發(fā)溫度很低時(shí)(超過(guò)制造商的規(guī)定),流量就不足以冷卻電機(jī),電機(jī)就會(huì)在較高溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)?諝饫鋮s型壓縮機(jī)(一般不超過(guò)10HP)對(duì)回氣的依賴性小,但對(duì)壓縮機(jī)環(huán)境溫度和冷卻風(fēng)量有明確要求。

   
制冷劑大量泄漏也會(huì)造成系統(tǒng)質(zhì)量流減小,電機(jī)的冷卻也會(huì)受到影響。一些無(wú)人看管的冷庫(kù)等,往往要等到制冷效果很差時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)制冷劑大量泄漏了。

   
電機(jī)過(guò)熱后會(huì)出現(xiàn)頻繁保護(hù),有些用戶不深入檢查原因,甚至將熱保護(hù)器短路,那是非常糟糕的事情。過(guò)不了多久,電機(jī)就會(huì)燒掉。

   
壓縮機(jī)都有安全運(yùn)行工況范圍。安全工況主要的考慮因素就是壓縮機(jī)和電機(jī)的負(fù)荷與冷卻。由于不同溫區(qū)的壓縮機(jī)的價(jià)格不同,過(guò)去國(guó)內(nèi)冷凍行業(yè)超范圍使用壓縮機(jī)是比較常見(jiàn)的。隨著專業(yè)知識(shí)的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)條件的改善,情況已明顯改善。

    6
、用壓縮機(jī)抽真空

   
開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)已經(jīng)被人們淡忘了,但制冷行業(yè)中還有一些現(xiàn)場(chǎng)施工人員保留了過(guò)去的習(xí)慣――用壓縮機(jī)抽真空。這是非常危險(xiǎn)的。

   
空氣扮演著絕緣介質(zhì)的角色。密閉容器內(nèi)抽真空后,里面的電極之間的放電現(xiàn)象就很容易發(fā)生。因此,隨著壓縮機(jī)殼體內(nèi)的真空度的加深,殼內(nèi)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(zhì),一旦通電,電機(jī)可能在瞬間內(nèi)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(jī)抽真空,并且在系統(tǒng)和壓縮機(jī)處于真空狀態(tài)時(shí)(抽完真空還沒(méi)有加制冷劑),嚴(yán)禁給壓縮機(jī)通電。

總結(jié)
   
電機(jī)燒毀后,掩蓋了繞組損壞的現(xiàn)象,給故障分析造成了一定的困難。然而引起壓縮機(jī)電機(jī)損壞的根本原因并不會(huì)消失。潤(rùn)滑不良或失效時(shí)引起的異常負(fù)荷甚至堵轉(zhuǎn),散熱不足,都會(huì)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(jī)的保護(hù)無(wú)法執(zhí)行;電機(jī)賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的電源出現(xiàn)異常,將從根本上毀掉任何電機(jī);用壓縮機(jī)抽真空,可能引起內(nèi)接線柱放電。
   
不幸的是,上述不利因素還會(huì)相互引發(fā):異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)時(shí)的大電流可能導(dǎo)致接觸器焊合;單個(gè)觸點(diǎn)拉弧甚至焊合會(huì)引起相不平衡或單相;相不平衡會(huì)引起散熱問(wèn)題;散熱不足會(huì)引起磨損;磨損會(huì)產(chǎn)生金屬屑。

   
因此,正確安裝使用壓縮機(jī),以及合理的日常維護(hù),可以防止不利因素的出現(xiàn),是避免壓縮機(jī)電機(jī)損壞的根本方法。
(摘自中國(guó)壓縮機(jī)網(wǎng)

 

 

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