變頻多聯式空調機組回油問題解決方法探究

林成祥，黃民玉，胡金彪

（廣東西屋康達空調有限公司，廣東佛山，528216）

變頻多聯式空調機組回油問題解決方法探究

林成祥，黃民玉，胡金彪

（廣東西屋康達空調有限公司，廣東佛山，528216）

由于變頻多聯式空調具有系統管路長、落差大、分歧彎路多、制冷劑流速可變等特征，導致該系統在某些情況下出現回油困難的故障；當管路潤滑油量積聚，壓縮機油量降低，最終會導致壓縮機缺油磨損或卡缸。本文定性分析了多聯機運行中出現回油困難的問題，提出了系統大小與系統油量關系、回油運行合理時間差以及回油時間等定量關系，研究并提出了相應解決措施。本文對促進多聯機設計與應用有幫助作用。

變頻；多聯機；回油；油平衡

引言

變頻多聯機是指輸出容量隨著壓縮機運行轉速而變化，以實現“一拖多”運行模式的制冷劑循環空調系統，是一臺室外機同多臺室內機聯合工作的一種變容量空調系統。

在變頻多聯機空調制冷循環、制熱循環工作中，回油容易出現問題。如果長時間運行而不做處理，會引起管路潤滑油量積聚，壓縮機油量降低，最終導致壓縮機缺油而磨損或卡缸。本文針對上述問題提出了解決方案。

1 變頻多聯式空調回油問題概述

1.1壓縮機潤滑油系統工作原理

壓縮機潤滑油系統工作原理重點有兩方面［1］：（1）供油機制。壓縮機的潤滑系統是利用排氣壓力與背壓腔中氣體壓力的壓差來供油，油池中的潤滑油經過油泵中的吸氣管，沿著曲軸上的中心油道進入背壓腔，并通過背壓孔進入壓縮腔中，并隨著高壓氣體經過靜渦旋盤上的排氣口排到封閉的機殼中，最后經油氣分離后流回油池。潤滑油起到了潤滑、密封及冷卻電機作用。圖1給出了潤滑油的流向［2］。因此，為確保空調正常運行，壓縮機油池中必須保證有最低液位的油位與油泵形成液封，以滿足工作運行的基本需要。一旦潤滑油位降低至最低液位以下，潤滑系統將不能正常工作，那么渦旋盤就不能得到很好的潤滑、密封和降溫，導致運動部件磨損或過熱等問題，進而導致壓縮機卡缸或電機過熱燒毀。

（2）能效與成本平衡問題。變頻多聯機空調系統有較高的能效比要求，過多的潤滑油會帶來換熱器換熱效率的降低，同時為降低制造成本（潤滑油單價較高）及環保等諸多因素，應盡量減少使用潤滑油。因此確保系統中油量的適合是油平衡的前提保證，而判斷系統油量充注量適量的方法是一重要研究課題。

圖1　壓縮機示意圖與潤滑油流向

1.2氣態制冷劑與液態冷凍油的協同

在空調工作狀態下，冷凍油可溶于液態制冷劑，常溫下它們可充分混合。然而油和氣態制冷劑并不容易混合，只有當氣態制冷劑流速大到足以攜帶冷凍油一起移動時，油才能夠在系統中正常循環；研究表明水平管中流速至少為3.6 m/s，豎直管中流速至少為7.2 m/s，氣態制冷劑才能夠帶動液態冷凍油一起移動，且管路越長，所需要的流速越高。

變頻多聯機的最大單管線長為25 m左右，落差值最大在50 m左右，同時該系統還有油分、氣液分離器等多個儲油部位，因此需要更多的潤滑油循環量及較高的流速才能回油。另外，由于變頻多聯機為變容量系統，系統管路內的流速是隨著壓縮機運行頻率的改變而改變的。我公司設計的多聯機最高流速是最低流速的15倍，在低流速下，流速低于制冷劑回油所需的最低流速7.2m/s，因此對于變頻多聯機空調系統而言，如何在這種狀況下確保壓縮機始終保持油平衡，也是需要重點研究的課題。

2 制冷/制熱循環中的變頻多聯式空調回油問題

通過第1節的分析可知，變頻多聯機在實際的應用過程中存在著一定的局限性，特別是回油問題的存在極大地降低了變頻多聯機的應用性能［3-4］，因此應當加大對這些問題的研究力度，制定科學合理的解決措施。

2.1制冷循環

在制冷模式下室內機全部運行時，首先，在壓縮機以及室外機之間的管道中會有大量的制冷劑氣體存在，而制冷劑氣體中也混有一定量的霧狀潤滑油，這些混合的氣體具有高速、高壓、高溫等特點，且由于該管路距離較短，因此不會發生嚴重的潤滑油集聚問題。其次，當這種混合氣體進入到室外機部位后，便會在冷凝效應的作用下轉變為高溫的液體，而混合在其中的潤滑油的溶解度也比較大，與制冷劑能夠很好的融合，因此在室外機部位也不會有大量潤滑油集聚。但是當室內機內部的制冷劑開始蒸發并到達出口位置時，一方面環境溫度、壓力等都會有所降低，使得潤滑油的溶解度也會降低；另外一方面，由于蒸發器底部和出口處以氣態制冷劑為主，進而發生潤滑油與制冷劑分離。

當部分負荷運行時，由于不開機的室內機（蒸發器）管路中會儲存大量的液態制冷劑，而制冷劑中混有潤滑油，這時制冷劑溶解潤滑油能力強，隨著時間的加強，管路中會有越來越多的油遷移集聚在不工作的室內機中。同時由于是部分負荷運行，這時由于運行的管徑不變，而流量急劇變小，隨之流速變小到不足以帶走潤滑油，而在吸氣管路中積聚潤滑油。

2.2制熱循環

在制熱模式且室內機全部運行時，首先在壓縮機以及室內機之間的管道中會有大量的制冷劑氣體存在，而制冷劑氣體中也混有一定量的霧狀潤滑油，這些混合的氣體具有高速、高壓以及高溫等諸多的特點，因此不會發生嚴重的潤滑油集聚問題。其次當這種混合氣體進入室內部位后，便會在冷凝效應的作用下轉變為高溫的液體，與制冷劑能夠很好的融合，因此在室內機部位也不會有大量潤滑油積聚，但是當室外機內部的制冷劑開始蒸發并到達出口位置時，環境溫度、壓力等都有所下降，使得潤滑油的溶解度降低，繼而發生潤滑油與制冷劑分離，自過熱區就會有一定量潤滑油積聚。而由于這段管路的距離較短，因此對整個系統運行的影響較小，在處理分析問題的過程中可以不予考慮。

當部分負荷運行時，一方面由于不開機的室內機（冷凝器），還是有一定的冷凝效果（自然對流），隨著時間的推移，不開機的室內機氣體最終也會變成液態制冷劑，由于不循環，會積聚越來越多的潤滑油，從而導致系統中循環的潤滑油減少。另一方面，由于部分負荷運行，這時由于管徑不變，而流量急劇變小，隨之流速也會變小，這時吸氣管路的流速很可能低于最低流速要求，就會形成潤滑油積聚在蒸發器（室外機）的底部，從而形成系統循環中缺油。

3 油平衡問題應對方法

通過以上分析可知，變頻多聯機空調系統需要解決以下五大方面問題，才能保證潤滑油系統在空調中安全穩定運行：（1）確保與系統匹配運行的適量潤滑油；（2）在保證安全運行的情況下，最大限度減少壓縮機潤滑油使用量；（3）制冷工況室內機全部運行時，室內機出口－內外機連接管－吸氣管這一段存在著回油困難；（4）制冷工況部分負荷運行時，不運行的室內機（蒸發器）、吸氣管存在著回油困難；（5）制熱工況部分負荷運行時，不運行的室內機（冷凝器）中、室外機（蒸發器）底部到吸氣管這一段中存在回油困難。

針對上述問題，提出三種應對方法。

3.1適量的潤滑油補充

多聯機實際安裝管路復雜程度不一、長短不一、系統設計不一樣，導致潤滑油分散到管路中的量也不同、空調系統中還安裝氣液分離器、油分離器等部件，此部件底部都會儲存一定量的油。

同時要有足夠的潤滑油能夠保證在不利回油點進行周轉循環使用。因此需要根據實際系統儲油量進行估算，然后通過實驗測試驗證，確保在最不利情況下回油也能滿足要求。

總之，如果能夠得到潤滑油充注量與系統大小之間的定量關系式，將會指導實際多聯機設計與工程應用，省去繁瑣的實驗驗證過程，將促進多聯機的發展與應用。

3.2油分離器安裝

一般情況下油分離器應當安裝在壓縮機的排氣口位置；安裝油分離器的主要作用就是保障大部分潤滑油在排出后可以迅速得到分離，并回到壓縮機中，減少系統循環中潤滑油使用量，由于系統中潤滑油量的減少，帶來了系統中換熱器換熱效率提升，提高整機節能水平及系統的可靠運行。

3.3回油運行

通過上述章節對油分離器的說明分析可知，油分離器無法保證潤滑油的徹底分離，即仍舊有部分潤滑油會與制冷劑融合，并最終遺留在管路中。長時間作用下，壓縮機也會發生缺油而產生故障，因此單純依靠油分離仍舊無法徹底解決回油問題。為了徹底解決這一問題，可以利用高速流動的制冷劑對管路內壁進行沖刷的方式來得到剩余的潤滑劑，并將其輸送至壓縮機油池中。

為了解決問題（3），系統在設計階段就要保證：當壓縮機滿負荷運行，且在最低允許蒸發溫度的工作情況下，必須保證吸氣流速不得低于7.2 m/s（最好要在10 m/s以上的流速），然后將壓縮機運行頻率設置為最高值，室內機風扇運行速度最高，運行一段時間（具體多少時間最合適需要根據不同系統實際），這樣就能夠保證蒸發溫度升高，流速增大，從而帶走積聚的潤滑油。

為了避免問題（4）的發生，首先將不運行的室內機膨脹閥開度全部打開，這樣就能夠使原本停流在管路中的制冷劑混合液流動起來，另外將壓縮機運行頻率開到最大，從而起到高速帶走潤滑油。

針對問題（5），將不運行的室內機膨脹閥開度全部打開，這樣就能夠使原本停流在管路中的制冷劑混合液流動起來，另外將壓縮機運行頻率運行到足夠帶走潤滑油的流動速度，這樣就能保證潤滑油能夠回到壓縮機油池。

通過以上分析可知：回油運行的時間差以及每次回油的時間是處理過程中應當重點考慮的內容，但是在實際的應用過程中，由于不同變頻多聯系統之間的零部件存在著一定的差異，其存油的情況也存在著一定的不同，因此應當根據實際情況制定科學可行的解決措施。

4 結束語

綜合全文所述，社會發展的不斷加快，變頻多聯機由于安裝、使用、維護簡便，使得變頻多聯機系統應用市場逐步擴大，并在其中發揮著不可替代的作用。但是回油問題需要解決。

科學的制定出管路系統大小與系統需要補充的油量關系，回油運行時合理的時間差、每次回油時間及相應運行頻率之間的定量相關性研究，將會給工程設計帶來便利和變頻多聯機廣泛推廣起到催化劑的作用。制定出科學可行的解決措施，避免壓縮機的損壞，為系統運行正常提供堅實的條件。

［1］劉順利. 淺析多聯機空調系統的設計要點［J］. 制冷與空調，2016（1）: 68-71.

［2］龍力. 空調多聯機系統優化研究［J］. 現代制造， 2016（6）: 48-49.

［3］李葛豐. 對變頻多聯機回油的相關問題分析［J］. 科技傳播，2014（11）.

［4］COPELAND制冷手冊［Z］. 1970.

林成祥（1985-），男，中級工程師（碩士研究生），研究方向為數碼、變頻多聯機空調系統。

E-mail: 313492133@qq.com

Resolutions on Oil Return of Variable Frequency Air Conditioning Unit

Chengxiang Lin， Minyu Huang， Jinbiao Hu（Guangdong Nishiya Yasudachi Air Conditioning Co.， Ltd.， Foshan， Guangdong， 528216， China）

Due to the long length， large division， large amount of detours and variant refrigerant flow rate of multi-frequency conversion air conditioning system， oil return malfunction will happen under some conditions. When pipeline lubricating oil accumulates， volume of compressor oil reduces， causing lacking oil abrasion or block. This paper qualitatively analyses problems of oil return in multi-line operation，puts forward relationships between system magnitude and oil amount， feasible running interval of oil return， and total time for oil return， as to derive corresponding measures. This paper has help function for promotion of multi-line design and application.

Frequency Conversion； Multi-line； Return Oil； Oil Balance

TH184

A

2095-8412 （2016） 04-595-04

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.003