论制冷机组故障检测和诊断

吕强

摘 要：制冷机组是空调行业和石油化工行业的重要设备构成，而螺杆式制冷机组和离心式制冷机组是当前两种典型的制冷机组。探讨制冷机组运行故障及诊断技术，对提高制冷机组运行可靠性具有十分重要的作用。在对某型螺杆式制冷机组和离心式机组基本工况进行分析的基础上，分别以压缩机出现磨损故障和离心式机组的磨损故障为对象，结合实际的运行情况，分析了造成故障的原因。最后，针对故障问题提出了对应的处理方案，对提高制冷机组的工作稳定性起到一定的参考作用。

关键词：制冷机组 故障检测 故障诊断

中图分类号：TB651 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0034-01

因为螺杆式和离心式制冷机组的结构简单，体积小、重量轻，而且具有运行稳定、制冷量的调节范围较大等特点，能够很好的适应多种工况的使用要求，能够进行实时的无级调节，且COP值较高，因此在空调行业和石油化工行业都得到了广泛的应用。因此，分析螺杆式和离心式制冷机组常见故障，探讨造成故障的主要原因，并提出对应的处理方案，对提高制冷机组的运行稳定性，保证制冷机组的使用效果具有十分重要的意义。

1 某型螺杆式制冷机组基本工况

该压缩机主要由以对相互啮合的螺旋型转子构成，且每个转子采用双边非对称圆弧包络线型线进行加工，其中原动机的功率由阳转子输入。阴阳转子通过分别安装在吸、排气端的主轴承、滚动轴承和隔环等对控制转子的径向跳动与轴向的位移，从而避免转子端面与端座之间出现擦伤。该套设备在运行使用一段时间之后，因为使用环境温度较高，导致整个制冷机组系统的负载压力过大，使得制冷机组的压缩机出现磨损故障，机组冷却系统工作故障等。该文主要就这两个方面进行详细论述。

2 螺杆压缩机磨损故障诊断及处理

2.1 故障现象及主要典型故障情况描述

制冷机组的12#机组运行过程中出现了异常声音，而且振动明显加剧，伴随出现油压降低的问题，促使机组的保护装置启动，导致制冷机组自动停车。值班人员在进行初步的检查之后，发现在机组的油过滤器滤芯内部存在金属粉末，包括小的铁片、不锈钢丝等。根据运行人员的实际经验，初步判断为制冷压缩机的转子、气缸或者轴承存在磨损烧伤问题。为了获得更加清晰的故障情况，对制冷机组的螺杆压缩机进行了解体检查。

（1）螺杆内部主、从动转子的径向磨损直径达到了2.0mm，而且在主轴的轴颈处出现了多处明显的周向拉伤，平均深度达到1.5mm，其中又以从动转子的磨损情况更为严重，最深处达到了3mm，使得主轴轴颈处的直径明显改变。

（2）主轴轴承内部的巴氏合金出现了明显的脱落问题，尤其是在阴转子轴承上出现了明显的发黑、形变等问题。

（3）在气缸的内部径向处出现了明显的局部磨损，而且滑阀的滑块、吸排气端座也存在一定的擦伤。

（4）机组的油气分离器与油管等出现了一定程度的堵塞问题。

2.2 故障分析

（1）从机组的最近运行记录来看，机组在一段时间之前出现过无告警自动停车的问题，而且机组的油压呈现出下降的趋势，而进入主机的润滑油温度则偏高，这主要是因为故障停机之后弧线频繁的开机造成的。同时，因为载冷剂通过蒸发器的总量较小，导致制冷剂的蒸发压力较低，造成吸气过滤网被螺杆压缩机内部的空压吸入到机体内部，使得润滑油、氟R22等随着螺杆转子从出口管排出，并进入到了油路，使得油路、过滤网被堵塞，导致油泵加压滞后的压力不能得到保证，整个制冷压缩机的运行状况恶化，导致各个部件的润滑问题加剧，尤其是在主轴轴颈与轴承的连接部位所形成的油膜厚度不足，使得两者直接的摩擦状态恶化，基本处于边界摩擦的状态，造成了十分严重的磨损问题。

（2）在运行过程中虽然出现了异常声音，而且出现了自动停车的问题，但是因为生产压力而没有及时的停车检修，而是增加负荷，使得气缸与转子之间的间隙在铁丝、铁片的充满下进行持续的滚动摩擦，加剧了气缸与转子的磨损，导致制冷机组压缩机的工作腔体内部磨损加剧。

2.3 磨损故障的处理方案

（1）工作转子的处理。

因为磨损较为严重，造成两个转子之间已经失去动平衡，而且转子的外部基本尺寸具有不易改变的特点，难以通过修复再次获得动平衡，只能够在修复的过程中对转子的轴颈进行修复。考虑到的磨损程度，其中主动转子还能够继续使用，而从动转子则需要进行后续修复。结合该情况，对从动转子的修复方案如下。

①修复配合性质的同时对轴颈的几何尺寸进行修复。因为从动转子轴颈的磨损量在1.40～2.5mm之间，普遍都大于0.50mm，难以使用电镀法进行修复，而选择使用金属喷镀的修复方法，且增加了约0.6mm的加工余量，之后进行磨削、抛光处理之后获得原尺寸。

②只对相互配合的部位进行修复，即在修复的过程中将外衬套与从动转子之间设置为过盈配合，然后车削处理之后恢复得到原有尺寸。

（2）主轴承的处理。

由于主动轴承的轴瓦磨损较为严重，且出现了明显的变形，因此需要进行挂锡、补铸巴氏合金等处理。同时，要将旧衬里熔去，再在上层浇注巴氏合金即完成修补加工。

3 某型离心式制冷机组故障检测及处理策略

3.1 故障现象

某离心式机组在投产之后已经连续稳定运行一段时间，但是在某次例行的机电检修之后出现了制冷量不足的问题，而且在继续运行一段时间之后出现了制冷装置不做功的现象。系统操作人员进行巡检之后发现电机反转，从而将制冷机组关闭。之后由机电维修人员对电机接线重新调整之后再启动，机组依然不做功。从机组的状态结果来看，机组的最大振动幅值达到2.23mm/s，而电机与压缩机各个振动点的振动频率达到160Hz的均值，而且压缩机的振动峰值达到了783Hz。分析该振动频率，确认其振动来源为离心制冷机组内部齿轮部件的自振或者流体的激振，因此初步判断为内部齿轮啮合状态不佳。

3.2 故障检查与分析

在对离心式压缩机进行拆解之后，发现：（1）离心压缩机的高、低速齿已经磨平，不能正常啮合，而且高速轴不能转动；（2）入口缸套已经被完全击穿。

分析原因：虽然在齿轮安装的过程中对齿轮正转时的啮合齿面进行了精确的修正，使得齿面实现了均匀受力，但是没有对齿轮反向啮合时的齿面进行调整。而在电机接线接反之后，导致齿面产生点接触现象，从而出现应力集中，最终对齿轮表面形成损伤；而入口缸套被击穿主要是以往内叶轮反转时导致入口的气流产生激荡，导致连接螺栓脱落，使得入口缸套被入口紊流所击穿。

基于上述分析，对高、低速齿轮、推力轴瓦以及入口缸套进行更换之后，整个机组能够正常运行。

参考文献

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