論制冷機組故障檢測和診斷

呂強

摘 要：制冷機組是空調行業和石油化工行業的重要設備構成，而螺桿式制冷機組和離心式制冷機組是當前兩種典型的制冷機組。探討制冷機組運行故障及診斷技術，對提高制冷機組運行可靠性具有十分重要的作用。在對某型螺桿式制冷機組和離心式機組基本工況進行分析的基礎上，分別以壓縮機出現磨損故障和離心式機組的磨損故障為對象，結合實際的運行情況，分析了造成故障的原因。最后，針對故障問題提出了對應的處理方案，對提高制冷機組的工作穩定性起到一定的參考作用。

關鍵詞：制冷機組 故障檢測 故障診斷

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

因為螺桿式和離心式制冷機組的結構簡單，體積小、重量輕，而且具有運行穩定、制冷量的調節范圍較大等特點，能夠很好的適應多種工況的使用要求，能夠進行實時的無級調節，且COP值較高，因此在空調行業和石油化工行業都得到了廣泛的應用。因此，分析螺桿式和離心式制冷機組常見故障，探討造成故障的主要原因，并提出對應的處理方案，對提高制冷機組的運行穩定性，保證制冷機組的使用效果具有十分重要的意義。

1 某型螺桿式制冷機組基本工況

該壓縮機主要由以對相互嚙合的螺旋型轉子構成，且每個轉子采用雙邊非對稱圓弧包絡線型線進行加工，其中原動機的功率由陽轉子輸入。陰陽轉子通過分別安裝在吸、排氣端的主軸承、滾動軸承和隔環等對控制轉子的徑向跳動與軸向的位移，從而避免轉子端面與端座之間出現擦傷。該套設備在運行使用一段時間之后，因為使用環境溫度較高，導致整個制冷機組系統的負載壓力過大，使得制冷機組的壓縮機出現磨損故障，機組冷卻系統工作故障等。該文主要就這兩個方面進行詳細論述。

2 螺桿壓縮機磨損故障診斷及處理

2.1 故障現象及主要典型故障情況描述

制冷機組的12#機組運行過程中出現了異常聲音，而且振動明顯加劇，伴隨出現油壓降低的問題，促使機組的保護裝置啟動，導致制冷機組自動停車。值班人員在進行初步的檢查之后，發現在機組的油過濾器濾芯內部存在金屬粉末，包括小的鐵片、不銹鋼絲等。根據運行人員的實際經驗，初步判斷為制冷壓縮機的轉子、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，對制冷機組的螺桿壓縮機進行了解體檢查。

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

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

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

（4）機組的油氣分離器與油管等出現了一定程度的堵塞問題。

2.2 故障分析

（1）從機組的最近運行記錄來看，機組在一段時間之前出現過無告警自動停車的問題，而且機組的油壓呈現出下降的趨勢，而進入主機的潤滑油溫度則偏高，這主要是因為故障停機之后弧線頻繁的開機造成的。同時，因為載冷劑通過蒸發器的總量較小，導致制冷劑的蒸發壓力較低，造成吸氣過濾網被螺桿壓縮機內部的空壓吸入到機體內部，使得潤滑油、氟R22等隨著螺桿轉子從出口管排出，并進入到了油路，使得油路、過濾網被堵塞，導致油泵加壓滯后的壓力不能得到保證，整個制冷壓縮機的運行狀況惡化，導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惡化，基本處于邊界摩擦的狀態，造成了十分嚴重的磨損問題。

（2）在運行過程中雖然出現了異常聲音，而且出現了自動停車的問題，但是因為生產壓力而沒有及時的停車檢修，而是增加負荷，使得氣缸與轉子之間的間隙在鐵絲、鐵片的充滿下進行持續的滾動摩擦，加劇了氣缸與轉子的磨損，導致制冷機組壓縮機的工作腔體內部磨損加劇。

2.3 磨損故障的處理方案

（1）工作轉子的處理。

因為磨損較為嚴重，造成兩個轉子之間已經失去動平衡，而且轉子的外部基本尺寸具有不易改變的特點，難以通過修復再次獲得動平衡，只能夠在修復的過程中對轉子的軸頸進行修復。考慮到的磨損程度，其中主動轉子還能夠繼續使用，而從動轉子則需要進行后續修復。結合該情況，對從動轉子的修復方案如下。

①修復配合性質的同時對軸頸的幾何尺寸進行修復。因為從動轉子軸頸的磨損量在1.40～2.5mm之間，普遍都大于0.50mm，難以使用電鍍法進行修復，而選擇使用金屬噴鍍的修復方法，且增加了約0.6mm的加工余量，之后進行磨削、拋光處理之后獲得原尺寸。

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

（2）主軸承的處理。

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

3 某型離心式制冷機組故障檢測及處理策略

3.1 故障現象

某離心式機組在投產之后已經連續穩定運行一段時間，但是在某次例行的機電檢修之后出現了制冷量不足的問題，而且在繼續運行一段時間之后出現了制冷裝置不做功的現象。系統操作人員進行巡檢之后發現電機反轉，從而將制冷機組關閉。之后由機電維修人員對電機接線重新調整之后再啟動，機組依然不做功。從機組的狀態結果來看，機組的最大振動幅值達到2.23mm/s，而電機與壓縮機各個振動點的振動頻率達到160Hz的均值，而且壓縮機的振動峰值達到了783Hz。分析該振動頻率，確認其振動來源為離心制冷機組內部齒輪部件的自振或者流體的激振，因此初步判斷為內部齒輪嚙合狀態不佳。

3.2 故障檢查與分析

在對離心式壓縮機進行拆解之后，發現：（1）離心壓縮機的高、低速齒已經磨平，不能正常嚙合，而且高速軸不能轉動；（2）入口缸套已經被完全擊穿。

分析原因：雖然在齒輪安裝的過程中對齒輪正轉時的嚙合齒面進行了精確的修正，使得齒面實現了均勻受力，但是沒有對齒輪反向嚙合時的齒面進行調整。而在電機接線接反之后，導致齒面產生點接觸現象，從而出現應力集中，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葉輪反轉時導致入口的氣流產生激蕩，導致連接螺栓脫落，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行更換之后，整個機組能夠正常運行。

參考文獻

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