Naujos energijos elektrinių transporto priemonių oro kondicionavimo sraigtinio kompresoriaus dažnų gedimų analizė -- Variklio perdegimas

Variklių kompresorių (toliau – kompresoriai) gedimus galima skirstyti į variklio gedimus ir mechaninius (įskaitant alkūninio veleno, švaistiklio, stūmoklio, vožtuvo plokštelės, cilindro galvutės tarpiklio ir kt.). Dėl mechaninių gedimų variklis dažnai perkraunamas arba net užstringa, o tai yra viena iš pagrindinių variklio gedimo priežasčių.
Pagrindinės variklio pažeidimo apraiškos yra statoriaus apvijos izoliacijos sluoksnio pažeidimas (trumpasis jungimas) ir atvira grandinė. Pažeistas statoriaus apvijas sunku laiku aptikti ir galiausiai apvijos gali perdegti. Perdegus apvijai, kai kurie reiškiniai ar tiesioginės priežastys, lemiančios perdegimą, uždengiamos, todėl vėliau sunku analizuoti ir tirti priežastis.
Tačiau variklio veikimo negalima atskirti nuo įprastos galios, pagrįstos variklio apkrovos, gero šilumos išsklaidymo ir apvijos emaliuoto laido izoliacijos sluoksnio apsaugos. Atsižvelgiant į šiuos aspektus, nesunku nustatyti, kad apvijų perdegimo priežastys yra šios:
(1) Nenormali apkrova ir užblokuotas rotorius;
(2) Trumpasis apvijų jungimas dėl metalo drožlių;
(3) Kontaktoriaus problema;
(4) Maitinimo šaltinio fazės praradimas ir neįprasta įtampa;
(5) Nepakankamas aušinimas;
(6) Vakuumas su kompresoriumi.
Tiesą sakant, variklio pažeidimai, kuriuos sukelia keli veiksniai, yra dažnesni.
1. Nenormali apkrova ir užblokuotas rotorius
Variklio apkrova apima apkrovą, reikalingą dujoms suspausti, ir apkrovą, reikalingą mechaninei trinčiai įveikti. Per didelis slėgio santykis arba slėgio skirtumas gali apsunkinti suspaudimo procesą; Padidėjęs atsparumas trinčiai dėl tepimo gedimo ir, kraštutiniais atvejais, variklio blokavimo, labai padidins variklio apkrovą.
Tepimo gedimas ir padidėjęs atsparumas trinčiai yra pagrindinės nenormalios apkrovos priežastys. Skysčio grąžinimas tepalinei alyvai atskiesti, tepalinės alyvos perkaitimas, tepimo alyvos koksavimas ir gedimas bei alyvos trūkumas gali sutrikdyti normalų tepimą ir sugadinti tepimą. Grąžinamas skystis atskiedžia tepalinę alyvą, paveikdamas normalios alyvos plėvelės susidarymą ant trinties paviršiaus ir netgi išplaudamas pradinę alyvos plėvelę, padidindamas trintį ir susidėvėjimą. Dėl kompresoriaus perkaitimo tepalinė alyva gali plonėti arba net koksuoti esant aukštai temperatūrai, o tai gali turėti įtakos normalių alyvos plėvelių susidarymui. Sistemos alyvos grąžinimas nėra geras, o kompresoriui trūksta alyvos, todėl natūraliai neleidžiama palaikyti normalaus tepimo. Kai alkūninis velenas sukasi dideliu greičiu, o švaistiklio stūmoklis juda dideliu greičiu, trinties paviršius be apsaugos nuo alyvos plėvelės greitai įkais. Vietinė aukšta temperatūra sukelia greitą tepalinės alyvos išgaravimą arba koksavimą, todėl šią dalį sutepti sunkiau ir per kelias sekundes gali smarkiai susidėvėti. Dėl tepimo gedimo ir vietinio susidėvėjimo alkūniniam velenui suktis reikia didesnio sukimo momento. Maži galios kompresoriai (pvz., šaldytuvai ir buitiniai oro kondicionavimo kompresoriai) dažnai patiria užblokuoto rotoriaus reiškinį po tepimo gedimo dėl mažo variklio sukimo momento ir patenka į „užrakinto rotoriaus šiluminės apsaugos užrakinto rotoriaus“ ciklą. Tik laiko klausimas, kada variklis sudegs. Tačiau didelės galios pusiau uždaro kompresoriaus variklio sukimo momentas yra didelis, o vietinis susidėvėjimas nesukels rotoriaus užsiblokavimo. Variklio galia padidės esant apkrovai tam tikrame diapazone, o tai sukels didesnį susidėvėjimą ir netgi rimtus pažeidimus, tokius kaip cilindro užstrigimas (stūmoklis įstrigęs cilindre), švaistiklio lūžis ir kt.
Užblokuoto rotoriaus srovė (užrakinto rotoriaus srovė) yra maždaug 4-8 kartų didesnė už įprastą darbinę srovę. Variklio paleidimo metu didžiausia srovės vertė gali priartėti prie užblokuoto rotoriaus srovės arba pasiekti ją. Dėl to, kad rezistoriaus išskiriama šiluma yra proporcinga srovės kvadratui, srovė paleidimo ir blokavimo metu greitai įkaitins apviją. Šiluminė apsauga gali apsaugoti elektrodus rotoriaus blokavimo metu, tačiau paprastai ji nereaguoja greitai ir negali užkirsti kelio apvijos temperatūros pokyčiams, atsirandantiems dėl dažno paleidimo. Dažnas paleidimas ir nenormalios apkrovos, dėl kurių apvijos yra aukštos temperatūros, gali sumažinti emaliuotų laidų izoliacijos savybes. Be to, didėjant suspaudimo laipsniui ir slėgio skirtumui padidės ir suslėgtoms dujoms reikalinga apkrova. Todėl aukštos temperatūros kompresoriaus naudojimas žemai temperatūrai arba žemos temperatūros kompresorius aukštai temperatūrai gali turėti įtakos variklio apkrovai ir šilumos išsklaidymui, o tai yra netinkama ir gali sutrumpinti elektrodo tarnavimo laiką. Pablogėjus apvijos izoliacijos charakteristikoms, bendradarbiaujant kitiems veiksniams (pvz., laidžią grandinę formuojančios metalo drožlės, rūgštinė tepimo alyva ir kt.), galima lengvai sukelti trumpąjį jungimą ir žalą.
2. Metalo drožlių sukeltas trumpasis jungimas
Apvijose susimaišę metalo atliekos yra pagrindiniai trumpųjų jungimų ir žemų žemės izoliacijos verčių kaltininkai. Įprasta kompresoriaus vibracija veikimo metu, taip pat apvijos sukimasis dėl elektromagnetinės jėgos kiekvieno paleidimo metu gali paskatinti santykinį judėjimą ir trintį tarp metalo drožlių, sumaišytų tarp apvijų ir apvijos emaliuotos vielos. Metalo drožlės su aštriais kraštais ir kampais gali subraižyti emaliuoto laido izoliacinį sluoksnį ir sukelti trumpąjį jungimą.
Metalo laužo šaltiniai yra statybų metu likę varinių vamzdžių likučiai, suvirinimo šlakas, metalo atliekos, kurios nukrenta dėl vidinio kompresoriaus susidėvėjimo ir komponentų pažeidimų (pvz., sulūžusių vožtuvų menčių). Visiškai uždariems kompresoriams (įskaitant visiškai uždarus slinkties kompresorius) šios metalo drožlės ar šiukšlės gali nukristi ant apvijų. Pusiau uždaruose kompresoriuose kai kurios dalelės tekės kartu su dujomis ir tepimo alyva sistemoje ir galiausiai dėl magnetizmo kaupsis apvijose; Tačiau kai kurios metalo drožlės (pvz., susidariusios susidėvėjus guoliams ir variklio rotoriaus bei statoriaus dėvėjimuisi (valymas)) gali tiesiogiai nukristi ant apvijų. Apvijose susikaupus metalo drožlėms, tik laiko klausimas, kada įvyks trumpasis jungimas.
Ypatingas dėmesys turi būti skiriamas dviejų pakopų kompresoriams. Dviejų pakopų kompresoriuje grįžtamasis oras ir įprasta grįžtamoji alyva tiesiogiai patenka į pirmos pakopos (žemo slėgio pakopos) cilindrą, o po suspaudimo patenka į variklio ertmę, kad vėsintų apviją per vidutinio slėgio vamzdį. Tada, kaip ir įprasti vienpakopiai kompresoriai, jie patenka į antrą pakopą (aukšto slėgio pakopos cilindrą). Grąžinamose dujose yra tepalinės alyvos, dėl kurios suspaudimo procesas prilygsta vaikščiojimui plonu ledu. Jei yra daugiau grįžtamojo skysčio, pirmos pakopos cilindro vožtuvo plokštė gali būti lengvai sulaužyta. Sugedusi vožtuvo dalis gali patekti į apviją po to, kai praeina per vidutinės įtampos vamzdį. Todėl dviejų pakopų kompresoriai yra labiau linkę į variklio trumpuosius jungimus, kuriuos sukelia metalo drožlės, nei vienpakopiai kompresoriai.
Deja, dažnai viskas susidėlioja, o kai sugedęs kompresorius paleidžiamas analizei, dažnai užuodžia apdegusios tepalinės alyvos kvapą. Kai metalinis paviršius yra labai susidėvėjęs, temperatūra yra labai aukšta, o kai tepalinė alyva yra aukštesnė nei 175 ºC, ji pradeda koksuoti. Jei sistemoje per daug vandens (vakuuminis siurbimas nėra idealus, tepalinės alyvos ir šaltnešio vandens kiekis didelis, oras patenka nutrūkus neigiamo slėgio grįžtamojo vamzdžio vamzdžiui ir pan.), tepalinė alyva gali rūgštėti. Rūgštinė tepimo alyva gali korozuoti varinius vamzdžius ir apvijų izoliaciją. Viena vertus, tai gali sukelti vario dengimą; Kita vertus, ši rūgštinė tepalinė alyva, kurioje yra vario atomų, turi prastą izoliaciją ir sudaro sąlygas trumpiesiems jungimams.
3. Kontaktoriaus problema
Kontaktorius yra vienas iš svarbių variklio valdymo grandinės komponentų, todėl netinkamas pasirinkimas gali sugadinti geriausią kompresorių. Labai svarbu teisingai pasirinkti kontaktorių pagal apkrovą.
Kontaktoriai turi atitikti atšiaurias sąlygas, tokias kaip greitas važiavimas dviračiu, nuolatinė perkrova ir žema įtampa. Jie turi turėti pakankamai ploto apkrovos srovės sukuriamai šilumai išsklaidyti, o kontaktinių medžiagų parinkimas turi būti toks, kad būtų išvengta suvirinimo esant didelės srovės sąlygoms, pvz., paleidžiant arba užsiblokuojant rotoriui.
Siekiant užtikrinti saugumą ir patikimumą, kompresoriaus kontaktorius vienu metu turi atjungti trifazę grandinę. „Gulun Company“ nerekomenduoja dviejų fazių grandinės atjungimo būdo. Jungtinėse Amerikos Valstijose Gulun Corporation patvirtinti kontaktoriai turi atitikti šiuos keturis reikalavimus:
(1) Kontaktoriai turi atitikti veikimo ir bandymo kriterijus, nurodytus ARI standarte 780-78, „Specialios paskirties kontaktorių standartas“.
(2) Gamintojas turi užtikrinti, kad kontaktorius galėtų užsidaryti esant 80 procentų minimalios vardinėje plokštelėje nurodytos įtampos kambario temperatūroje.
(3) Kai naudojamas vienas kontaktorius, vardinė kontaktoriaus srovė turi būti didesnė už variklio vardinėje plokštelėje nurodytą srovę (RLA). Tuo pačiu metu kontaktorius turi atlaikyti variklio užblokuoto rotoriaus srovę. Jei už kontaktoriaus yra kitų apkrovų, pvz., variklio ventiliatorių, į jas taip pat reikia atsižvelgti.
(4) Kai naudojami du kontaktoriai, kiekvieno kontaktoriaus papildomos apvijos užblokuoto rotoriaus nominalioji vertė turi būti lygi arba didesnė už kompresoriaus pusės apvijos užrakinto rotoriaus nominalią vertę.
Vardinė kontaktoriaus srovė negali būti mažesnė už vardinę srovę, nurodytą kompresoriaus vardinėje plokštelėje. Mažų specifikacijų arba prastos kokybės kontaktoriai negali atlaikyti didelės srovės poveikio, kurį sukelia kompresoriaus paleidimas, užblokuotas rotorius ir žema įtampa, ir yra linkę į vienfazių ar daugiafazių kontaktų drebėjimą, suvirinimą ar net nukristi, sukeldami variklio gedimą.
Kontaktoriai su drebinančiais kontaktais dažnai paleidžia ir sustabdo variklį. Dažnas variklio užvedimas, didelė paleidimo srovė ir šilumos generavimas padidins apvijų izoliacijos sluoksnio senėjimą. Kiekvieno paleidimo metu magnetinis sukimo momentas sukelia nedidelį variklio apvijų judėjimą ir tarpusavio trintį. Jei bendradarbiauja kiti veiksniai (pavyzdžiui, metalo drožlės, tepalinė alyva su bloga izoliacija ir pan.), gali lengvai sukelti trumpąjį jungimą tarp apvijų. Šiluminės apsaugos sistema nėra skirta užkirsti kelią tokiai žalai. Be to, drebančios kontaktoriaus ritės gali sugesti. Jei kontaktinė ritė yra pažeista, lengva turėti vienfazę būseną.
Jei kontaktoriaus tipo pasirinkimas yra per mažas, kontaktas negali atlaikyti elektros lankų ir aukštų temperatūrų, kurias sukelia dažni įjungimo-išjungimo ciklai arba nestabili valdymo grandinės įtampa, dėl kurios gali suvirinti arba atsiskirti nuo kontaktinio rėmo. Suvirintas kontaktas sukurs nuolatinę vienfazę būseną, leidžiančią perkrovos apsaugai nuolat įjungti ir išjungti.
Ypač reikia pabrėžti, kad suvirinus kontaktoriaus kontaktą, visi valdikliai, kurie priklauso nuo kontaktoriaus, kad atjungtų kompresoriaus maitinimo grandinę (pvz., aukšto ir žemo slėgio valdymas, alyvos slėgio valdymas, atitirpimo valdymas ir kt.), suges, o kompresorius bus neapsaugotos būsenos. Todėl, kai variklis perdega, kontaktoriaus patikrinimas yra esminis procesas. Kontaktoriai yra svarbi ir dažnai pamirštama variklio pažeidimų priežastis.
4. Maitinimo šaltinio fazės praradimas ir įtampos anomalija
Nenormali įtampa ir fazės praradimas gali lengvai sugadinti bet kurį variklį. Maitinimo įtampos kitimo diapazonas negali viršyti ± 10 procentų vardinės įtampos. Įtampos disbalansas tarp trijų fazių negali viršyti 5 proc. Didelės galios variklis turi būti maitinamas atskirai, kad būtų išvengta žemos įtampos, kurią sukelia kitos didelės galios įrangos paleidimas ir veikimas toje pačioje linijoje. Variklio maitinimo laidas turi būti tinkamas vardinei variklio srovei.
Jei kompresorius veikia, kai nutrūksta fazė, jis veiks ir toliau, bet turės didelę apkrovos srovę. Variklio apvijos gali greitai perkaisti, o paprastai kompresorius yra termiškai apsaugotas. Kai variklio apvija atvės iki nustatytos temperatūros, kontaktorius užsidarys, bet kompresorius negali įsijungti, todėl rotorius užsiblokuoja ir pradedamas „užrakinto rotoriaus šiluminės apsaugos užrakinto rotoriaus“ negyvas ciklas.
Šiuolaikinių elektros mašinų apvijų skirtumai yra labai maži, o fazių srovių skirtumus, kai maitinimas yra trifazis subalansuotas, galima nepaisyti. Idealiu atveju fazių įtampa visada yra vienoda, jei prie bet kurios fazės yra prijungtas apsauginis blokas, kad būtų išvengta žalos, kurią sukelia viršsrovė. Tiesą sakant, sunku užtikrinti fazių įtampų balansą.