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制冷压缩机常见故障-电机烧毁

发布时间:2021-07-22 03:30人气:7



 压缩机常见故障之电机烧毁

制冷压缩机的主要故障分为电机和机械故障,而机械故障往往会使电机超负荷运转甚至堵转,这是使电机损坏主要原因之一。定子绕组损坏后难及时被发现,还可能导致绕组烧毁,而烧毁之后,其烧毁现象或直接原因又被掩盖,增加了事后分析和原因调查的难度。

电机的运转离不开正常的电源输入与合理的电机负荷,良好的散热和绕组漆包线绝缘层的保护。


从这几方面入手后,不难发现绕组烧毁无非就是以下几种原因:



电机异常负荷和堵转


电机负荷包括压缩气体所需负荷以及克服机械摩擦所需负荷。压比或压差过大,将会导致压缩过程更为困难,从而使润滑失效增加摩擦阻力,极大的增加电机负荷,在极端情况下电机甚至会堵转。

润滑失效或摩擦阻力增大,是负荷异常的首要原因。回液稀释润滑油,润滑油过热或焦化变质,以及缺油等***终导致润滑失效。回液稀释润滑油,影响摩擦面正常油膜的形成,甚至冲刷掉原有油膜,增加摩擦和磨损。压缩机过热会引起使润滑油高温变稀甚至焦化,影响正常油膜的形成。系统回油不好,压缩机缺油,自然无法维持正常润滑。曲轴高速旋转,连杆活塞等高速运动,没有油膜保护的摩擦面会迅速升温,局部高温使润滑油迅速蒸发或焦化,使该部位润滑更加困难,数秒钟内可引起局部严重磨损。润滑失效,局部磨损,使曲轴转动需要更大力矩。小功率压缩机由于电机扭矩小,润滑失效后常出现堵转(电机无法转动)现象,并进入“堵转-热保护-堵转”死循环,电机烧毁只是时间问题。而大功率半封闭压缩机电机扭矩很大,局部磨损不会引起堵转,电机功率会在一定范围内随负荷而增大,从而引起更为严重的磨损,甚至引起咬缸(活塞卡在气缸内),连杆断裂等严重损坏。

如果堵转,届时电流将达到正常的4-8倍。电流的峰值在电机启动的瞬间就可接近或达到堵转电流。由于电流的平方与电阻放热量两者成正比,电流在启动和堵转时会使绕组迅速升温。虽然堵转时热保护会保护电极,但响应速度普遍会偏慢,而且频繁启动等引起的绕组温度变化也不能阻止。启动频繁和负荷异常,导致绕组长期高温,使漆包线的绝缘性能降低。压缩气体的压缩比增大和压差增大,也会使所需负荷随之增大。将高温压缩机用于低温,相对,若将低温压缩机用于高温都是不适合的,电极使用寿命会受到电机负荷和散热的影响而缩短。





电源缺相和电压异常


任何电机都容易被这两点轻易毁掉。因此,电源电压的变化范围不得超过额定的±10%。三相间电压不平衡不得大于5%。大功率电机必须独立供电,才能防止其他同线大功率设备启动和运转时造成的低电压,而且电机的电源线必须能承载电机的额定电流。如果压缩机运转时发生缺相,虽然可以继续运行,但是会有大的负载电流。电机绕组会快速过热,之后压缩机在正常情况下将会被热保护,只有冷却至设定温度后,接触器才会闭合,但此时压缩机会因出现堵转而无法启动,并进入“堵转-热保护-堵转”这样一个循环。

差别非常小的现代电机绕组在电源三相平衡时相电流的差别可以忽略。在相电压始终相等的理想状态下,只需在任何一相上接一个保护器,就可防止电流造成的损坏,但实际上很难保证相电压的平衡。

电压不平衡百分数计算方法为

相电压与三相电压两者平均值的***大偏差值比值,例如:标称380V三相电源,在压缩机接线端测量的电压分别为380V、366V、400V,可以算出三相电压平均值382V,***大偏差为20V,所以电压不平衡百分数为5.2%。作为电压不平衡的结果,在正常运行使负载电流的不平衡是电压不平衡百分点数的4-10倍。前例中,5.2%不平衡电压可能引起50%的电流不平衡。美国的NEMA(电器制造商协会)电动机和发电机标准出版物指出,由不平衡电压造成的相绕组温升百分比,大约是电压不平衡百分点数平方的两倍。前例中电压不平衡点数为5.2,绕组温度增加的百分数为54%. 结果是一相绕组过热而其他两个绕组温度正常。一份由美国保险商完成的调查显示,43%的电力公司允许3%的电压不平衡,另有30%的电力公司允许5%的电压不平衡。





金属屑引起的短路


金属屑来源于压缩机内部磨损和零部件产生的损坏。对于全封闭压缩机而言,这些碎粒会落在绕组上。而对于半封闭压缩机,部分颗粒则会随着气体和润滑油在系统中流动,***后由于磁性聚集在绕组中;而有些金属屑会直接落在绕组上。绕组中产生金属屑后,短路只是时间问题。其中绕组短路和接地绝缘值低就是绕组中夹杂的金属屑引起的。压缩机正常运转时的振动,和绕组受电磁力作用产生的扭动,都会促使绕组间夹杂的金属屑与绕组漆包线之间的相对运动和摩擦。棱角锐利的金属屑会划伤漆包线绝缘层,***终引起短路。

需要特别注意的是双级压缩机,比起单级压缩机更容易出现金属屑引起的电机短路,因为双级压缩机的回油直接进入***级低压气缸,压缩后经中压管再进入电机腔冷却绕组,然后和普通单级压缩机一样,进入第二级高压气缸。回气中带有润滑油,已经使压缩过程存在风险,如果再有回液,***级气缸的阀片很容易被打碎。碎阀片经中压管后可进入绕组。因此,双级压缩机比单级压缩机更容易出现金属屑引起的电机短路。





接触器问题


电机控制回路中重要部件之一就是接触器,按负载正确选择接触器是极其重要的,如果选型不合理***好的压缩机也会毁坏。接触器必须能满足,如快速循环,持续超载和低电压,和足够大的面积以散发负载电流所产生的热量,触点材料的选择必须在启动或堵转等大电流情况下能防止焊合此类苛刻的条件。并且为了安全可靠,压缩机接触器还需要同时断开三相电路。

谷轮公司在美国认可的接触器必须满足以下四项:

接触器必须满足ARI标准780-78“专用接触器标准”规定的工作和测试准则。

制造商必须保证接触器在室温下,在***低铭牌电压的80%时能闭合。

当使用单个接触器时,接触器额定电流必须大于电机铭牌电流额定值(RLA). 同时,接触器必须能承受电机堵转电流。如果接触器下游还有其它负载,也必须考虑。

当使用两个接触器时,每个接触器的分绕组堵转额定值必须等于或大于压缩机半绕组堵转额定值。

接触器的额定电流不能低于压缩机铭牌上的额定电流。不推荐使用规格小或质量低劣的接触器,因为它们无法经受压缩机启动、堵转、低电压时的电流冲击,容易出现单相或多相触点抖动, 甚至焊接脱落的现象,引发电机损坏。绕组绝缘层的老化,离不开接触器触点抖动频繁地启停电机,造成巨大的启动电流和发热。因为每次启动时,磁性力矩使电机绕组产生微小的移动和相互摩擦。如果再有如金属屑,绝缘性差的润滑油等其它因素配合,则容易引起绕组间短路。这种情况下造成的毁坏,热保护系统也并未能防止。如果接触器规格偏小,触头不能承受电弧和频繁开停循环或不稳定控制回路电压而产生的高温,可能会照成焊合或直接从触头架中脱落。焊合的触头将产生***性单相状态,而且,  压缩机电源回路所有依赖接触器断开控制在焊合后将全部失效,会照成压缩机无保护状态。

因此,当电机烧毁后,检查接触器是必不可少的工序。接触器是导致电机损坏的一个常常被人遗忘的重要原因。





冷却不足


功率偏大的压缩机普遍都是回气冷却型的。蒸发温度越低,系统质量流往往就越小。当蒸发温度低于制造商的规定时,流量就会不足以冷却电机,导致电机在较高温度下运转。空气冷却型压缩机(一般不超过10HP)虽然对回气的依赖性小,但对压缩机环境温度和冷却风量却有明确要求。制冷剂的大量泄漏会造成系统质量流减小,电机的冷却也会受到影响。如果冷库无人看管,往往要等到制冷效果非常差的时候,才会发现制冷剂已经大量泄漏了。更糟糕的是,有些用户在电机过热后会出的现频繁保护后,非但不仔细检查原因,甚至将热保护器短路,这种情况下电机过不了多久就会烧掉。

压缩机都有安全运行的工况范围,其主要考虑的因素就是压缩机和电机的负荷与冷却。由于不同温区的压缩机的价格不同,过去在国内冷冻行业中超范围使用压缩机是比较常见的。现如今随着专业知识的增长和经济条件的改善,情况已明显改善。



压缩机绕组烧毁是常见故障之一,烧毁前的迹象不容易被发现,烧毁后一些直接原因又容易被掩盖,增加后续分析难度,本文以电机负荷过高,电压异常,散热不足与绕组绝缘破坏这些方面进行解析,揭示了这些因素与电机损坏之间的关系。


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