单元式空调压缩机保护措施研究

默默

来源：互联网

为了降低成本，对于风冷分体单元式空调机，一般厂家不采用储液器和膨胀阀，而采用排气温度保护器、高压保护器、低压保护器和毛细管等装置，其系统如图1所示。

    为了保证机组在低温制热、低温制冷工况下正常工作，提高压缩机使用寿命，笔者在试验分析的基础上，提出如下措施。
1 低温制热工况下压缩机的保护措施
    机组在制热状态下，特别是在低温制热时会出现过量回液，压缩机内冷冻油含制冷剂量偏多，导致润滑油被稀释，压缩机得不到有效润滑。
% |' e9 H( q' _# K3 s    笔者对10hp(1hp=735.498W)风冷单元式空调机(R22)进行了低温制热过量回液试验。试验中发现，压缩机壳底温度与蒸发温度差值仅为1℃ ，此差值根本不能满足10℃ 的温差要求。逐步减小气液分离器回油小孔(从 1．9 Fnrn～ 1．5 Fnrn～1．2 Fnrn)，温差值虽有所改善却不明显。由此可见，在低温制热工况下长期运行，因液态制冷剂的密度大于冷冻油的密度，气液分离器中的冷冻油被液体制冷剂上置，造成冷冻油不能随出气管回压缩机，而液体制冷剂却大量回到压缩机。虽然减少制冷剂的充灌量能够增大压缩机壳底温度与蒸发温度的差值，但同时也会造成制冷量明显下降。
! L6 ~3 r. c0 R; w# b0 Y4 E. B    考虑在出气管上增加小孔，其高度位于圆弧切点处上侧(见图2)。为便于富油层中的油随上部小孔回压缩机，在管的两侧对置打孔，孔径不宜过大， 1 mm左右，以防止回液，且不加过滤网。气液分离器底部回油小孔保持 1．2 mm不变，加60目过滤网。采取这些措施后，机组回油状况得到明显改善，压缩机壳底温度与蒸发温度的差值也得到提高。
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二  低温制冷工况下压缩机的保护措施
( k4 t! q. y. ~    根据压缩机运行范围，冷凝温度应不低于26℃ ，其饱和压力为1．0 MPa左右。但有些特殊用户，如计算机中心、供电控制中心等，在环境温度小于15℃ 时仍需要制冷，这时就超出了压缩机的运行范围，系统频繁出现低压保护，造成长期湿运转，影响压缩机性能，甚至导致压缩机受损。针对上述情况，笔者对以下4种状态进行试验：
    ① 正常低温制冷状态下，2台室外风机转速均为720 r/rain，测试低温制冷状态下各参数；
    ② 改变2台室外风机转速至420 r/rain，测试低温制冷状态下各参数；
    ③ 停开室外2台风机，测试低温制冷状态下各参数；
7 x2 R. S! d5 I' t  d# r    ④ 单独开1台风机，转速720 r/min，测试低温制冷状态下各参数。
    试验结果见表1。
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  B! ]  t& i% h9 \ 根据试验结果，可得到以下结论：
7 I% i$ A0 j2 h3 a) E    ① 室外温度为15℃ ，双开风转速为720 r/min时，压缩机底壳温度逐步降低，导致压缩机运行状态逐步走向恶化；
    ② 室外小于15℃ ，双风机转速为420 r/rain时，压缩机底壳温度逐步降低，同样导致压缩机运行状况逐步走向恶化；
    ③ 室外小于15℃ 时，室外风机全部关闭，系统冷凝压力迅速上升，冷凝温度上升也较快，4分钟后机组由于高压保护而停机；
    ④ 室外小于15℃ ，单风机转速为720 r/rain时，压缩机底壳温度趋于稳定。此状况明显优于其他状况，但要注意在室内工况为40℃ 时，机组是否会产生高压保护。
' n! W: C2 ?* h& Y* A2 @/ _    根据上述试验数据分析，笔者考虑采取以下2种方案保护压缩机：
    ① 将室外风机分开控制，控制依据由化霜探头提供，根据压缩机运行范围，冷凝温度不低于26℃ ，饱和压力为1．0 MPa左右，此时过冷度一般为15℃ 。因而可设探头温度在低于11～12℃ ，并持续5 min以上时，进入单风机状态(720 r/rain)，并且设定2台风机每间隔30 min轮流开机，复位温度可设为35℃ 。
3 j4 {% j8 V9 \' u* `0 Z5 Z    从保守角度出发，一般要求机组在高于15℃环境温度下工作，此时对应探头处温度大约为17～ 18℃ ，所以可设探头温度为18℃ ，这样利于压缩机运行。
# j5 i3 K3 a3 ]5 z/ x    ② 增加温度探头1只，用于测量室外环境温度。当室外环温低于15℃ 且持续5 min以上时，进入单风机状态，并且2台风机间隔30 rain轮流开机。复位温度可设为20℃ 。
    以上2种方案在满足低温制冷要求时均会出现冷凝温度太低、湿压缩和低压保护等问题。但是对于单风机情况，必须通过试验，寻找适当的风机低速档，保证冷凝压力在规定的压缩机运行范围之内。
三  生产厂家在线测试工艺的优化，可起到保护压缩机的作用
    单元式空调机型式试验要求产品须作出厂运行试验。机组经测试线运行试验后，常采用图3所示的制冷剂回收方法。回收制冷剂时，在制冷状态下关闭液阀，使蒸发器内剩余的制冷剂不断汽化，经气管进入压缩机。当系统低压侧压力低于0．05 MPa并持续10秒时停机。制冷剂回收时间需要60秒，这是因为在高压侧及蒸发器前端的液体制冷剂需要逐步汽化，并克服蒸发器换热管沿程阻力，才能到达气阀。
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    笔者考虑在测试蒸发器前后两处同时回收制冷剂，即增加1根旁通管(旁通管管径应尽量大，与气管管径最好一致)，回收时间大大缩短(见图4)。这样可使高压侧及蒸发器前端的液体制冷剂直接到达气阀，同样的液态制冷剂经过2路分流，回收制冷剂的时间仅需要20秒，大大提高了生产效率，缩短了压缩机缺乏制冷剂的时间，避免压缩机电机过热，电机线圈绝缘性能下降和冷冻油的焦化。这种方法虽然有液态制冷剂被回收到室外机，但机组配有气液分离器，因而压缩机不会受损。

四  结 论
    总之，采取以上措施后，压缩机运行得到了有效保护，降低了机组特殊工况下的故障率，拓展了该类产品的使用领域，延长了机组寿命。