摘 要：本文介绍了国产活塞式全封闭制冷压缩机在中、高温机组的设计和应用，分析了机组产生故障原因及对策。

 ABSTRACT：The article intro china Piston All block out Refrigerant compressor Medilm/High unit condition design.and apply. Analyse unit condition failure bring causation and countermeasure.

 

东台市东威制冷压缩机有限公司       朱 汛

 

冷藏冷冻设备应用比较广泛是半封闭机组和美优乐全封闭机组。但随着市场的竞争的需要，采用国产低成本的活塞式全封闭机组已经引起广大设计人员及使用人员的十分重视。至2003年以来，国产活塞式全封机组已经形成了一个比较大的产业链。目前，高温库，冷藏设备、展示柜等冷藏设备已经全部采用。有些终端使用者在中温状态（通常库温为-10℃~-20℃）也使用国产活塞机组。这些使用者在开始为获得低成本的中温机组而感觉到自豪，因为这种方案使得与半封机组或美优乐机组相比，仅耗用不足2/3的成本，就能满足使用要求。可是，在使用过程中，所谓的中温机组不同程度地发生故障，最能代表问题的就是中温机组可靠性差，少则几个月，多则不到十个月，压缩机就不能运转，必须更换压缩机。什么原因，开始时，人们总是认为国产活塞机质量差，寿命短。所以，压缩机厂家只能用三包期的损失来无偿更换压缩机，可是，换上去的压缩机还是以寿命短而告终。是压缩机制造质量问题吗？不完全是。下面让我们来分析一下问题所在：

 

 

一、     结构方面

     现在使用的机组均为一体机的形式，其机组形式是完全仿制空调器的室外机，风扇和压缩机是在两个不相联的空间，风扇室与压缩机室中间用一个隔板完全隔开。空调室外机的压缩机电机及缸头部分是靠压缩机吸入蒸发器是完全气化的气体来冷却。空调工况，吸气温度为18.3℃，吸气压力为0.54Mpa，这时压缩机的电机通过吸进的低温气体得到完全冷却。而中温机组在运行时，如果库体温度为-20℃时，则压缩机蒸发温度必须在-25℃至-27℃，这时压缩机的吸气压力只有0.02 Mpa左右，也就是仅有0.2Kg/Cm²的压力，压缩机吸入气体流量则非常小，电机得不到充分冷却。压缩机的电机得不到充分冷却，但压缩机又在超出最大压差工况下运行，压缩机的排气压力大于2.8 Mpa，排气温度明显升高。长时间的运转，导致电机烧坏，这是其一；其二，由于压缩机长时间高温下运行，导致冷冻油粘度下降，及至碳化，压缩机运动付失去润滑作用，碳化物变成杂质，导致抱轴或拉缸。为解决上述的问题。针对上述故障现象，确保中温机组的正常运行，延长使用寿命，就必须对机组结构、制冷系统进行改进。

     A . 机组总体方案的设计

     机组外形变长方形为方形。冷凝器四面环形布置，并采取单排管的方案，压缩机置于冷凝器的中央，风机安装在压缩机的上方，为顶出风。这样设计方案有如下几个优点：①单排冷凝器由于翅片宽度短，然而风阻也小，便于通风；②顶出风不但通过冷凝器进风循环，同样在通风过程中冷却压缩机，带走压缩机自身产生的热量。

    B . 冷却设备负荷的计算

冷库冷负荷实际上是冷库消耗的冷量。计算冷负荷的目的在于根据它的数值确定冷却设备的容量和选择制冷机组。制冷装置运行时的制冷量只有同冷负荷相平衡时，冷库才能维持稳定的温度和相对温度。

冷负荷计算：

Q_1-1= ΣKF（t _H- t n） （kw）

式中： K ——外墙或内墙两侧空气的传热系数  kw/(m2.0℃)

       F ——冷库围型的计算面  m2

       Τ_H ——冷库温度   ℃

       tn ----- 库外环境空气的温度  ℃

冷却设备负荷

          n

Q_L=  P . Σ  Qi （kw）

         i = 1

式中： Q_L—— 冷间冷却设备负荷  kw 

       P —— 安全系数  一般为1.1- 1.15

机械负荷

Q= A ΣQL  （kw）

式中：Q——机组冷量  (kw)

      QL——冷向冷却设备的冷负荷 （kw）

      A——附加系数，包含制冷剂管道冷量损失，一般直接蒸发式A=1.05- 1.07，间接冷却式制冷系统A=1.10- 1.15

 

标准制冷量Q ₀:

               λ₀.q_{v0        24}

Q ₀ = Q --------- × ------ （KW）

       λ.q_{v         H}

式中：λ_0---- 在标准工况时的输气系数，查手册或产品目录

  λ----在实际工况时的输气系数，查手册或产品目录

   q_v0---- 在标准工况时单位容积制冷量，查手册或产品目录

   q_v------在实际工况时单位容积制冷量，查手册或产品目录

   _H-----制冷装置应视工作时间，一般为16-18h。

以标准制冷量选择压缩机及机组。

在设计过程中，要特别注意冷却设备在一定蒸发温度下的负荷，以这个条件选择压缩机。通常，在压缩机及机组时，忘记蒸发温度和冷凝温度这二个边界条件。下表是排量为125cm³/rev压缩机的性能参数。

表一Q5.0S制冷量 Refrigerating Capacity (W) 

 

 

 

 

表二 Q5.0S输入功率Motor Input(W)

   由表中可以看出：

  蒸发温度与冷量成正比，即：蒸发温度越低冷量越小；

冷凝温度与冷量成反比，即：冷凝温度越低冷量越大；

 

由于考虑到商用机组的生产工艺与空调机组的制作工艺差距比较大，特别是系统的清洁度，相对来讲商用机组的清洁度较差。为保证压缩机正常运转，在系统制作时，必须采用气保焊焊接管道；在压缩机吸气口增加吸气过滤器；中低温机组在吸气口必须增加气体分离器，防止在中低温工况时，氟利昂在蒸发器中不完全气化，大量的液态氟利昂吸入压缩机，造成压缩机液击，击碎阀片。

 

二、制冷系统的改进

在中低温机组设计过程中，必须考虑到压缩机的电机及缸头的冷却方式。否则，少则2-3个月，多则4-6个月，压缩机以电机烧坏及曲轴与主轴孔失去润滑而告终。目前，人们常采用的在冷凝器的出口（低温端）设置一个电磁阀，电磁阀的出口不通过蒸发器直接回到压缩机吸气口，当系统压力升到1.1-1.3Mpa时，电磁阀打开，低温氟利昂直接喷射压缩机电机。这种方法需选用压缩机冷量比常态压缩机冷量偏大。因为喷射冷却时损失一定的冷量。

三、压缩机冷量的选择

制冷剂在蒸发器中一定压力下沸腾吸热时相应的饱和温度为蒸发温度，由于制冷剂必须低于被制冷物体所需的温度之下，在温度的存在下不能吸热，所以蒸发温度是由被冷却物所需要的温度要求而定的。一般采用比载冷剂出口温度低5℃，比库房空气温度低5-10℃，所以在选择压缩机冷量时必须在一定的工况条件下选择制冷设备所需冷量的压缩机，其主要的二个参数：冷凝温度及蒸发温度。不能轻易用匹数选择压缩机及机组。

综上所述，在国产活塞式压缩机机组设计和使用过程中，一定要根据使用条件正确选用，不能草率地计算。相对准确设计及合理配置，再加上实践的经验，才能使得所设计的机组得到正常运行和较长的使用寿命。