Analýza bežných porúch špirálového kompresora pre klimatizáciu nových energetických elektrických vozidiel -- Vyhorenie motora

Poruchy motorových kompresorov (ďalej len kompresory) možno rozdeliť na poruchy motora a mechanické poruchy (vrátane kľukového hriadeľa, ojnice, piestu, taniera ventilu, tesnenia hlavy valcov a pod.). Mechanické poruchy často preťažia alebo dokonca zablokujú motor, čo je jeden z hlavných dôvodov poškodenia motora.
Hlavnými prejavmi poškodenia motora sú poškodenie izolačnej vrstvy vinutia statora (skrat) a prerušenie obvodu. Poškodené statorové vinutia je ťažké včas odhaliť a môžu nakoniec viesť k vyhoreniu vinutia. Po vyhorení vinutia sú niektoré javy alebo priame príčiny vedúce k vyhoreniu zakryté, čo sťažuje následnú analýzu a skúmanie príčin.
Prevádzku motora však nemožno oddeliť od bežného príkonu, primeraného zaťaženia motora, dobrého odvodu tepla a ochrany izolačnej vrstvy vinutia smaltovaného drôtu. Z týchto aspektov nie je ťažké zistiť, že príčiny vyhorenia vinutia sú nasledovné:
(1) Abnormálne zaťaženie a zablokovaný rotor;
(2) Skrat vinutia spôsobený kovovými trieskami;
(3) Problém so stýkačom;
(4) Strata fázy napájania a abnormálne napätie;
(5) nedostatočné chladenie;
(6) Vysávajte kompresorom.
V skutočnosti je poškodenie motora spôsobené viacerými faktormi bežnejšie.
1. Abnormálne zaťaženie a zablokovaný rotor
Zaťaženie motora zahŕňa zaťaženie potrebné na stlačenie plynu a zaťaženie potrebné na prekonanie mechanického trenia. Nadmerný tlakový pomer alebo diferenčný tlak môže sťažiť proces kompresie; Zvýšenie trecieho odporu spôsobené poruchou mazania a v extrémnych prípadoch zablokovanie motora výrazne zvýšia zaťaženie motora.
Porucha mazania a zvýšený trecí odpor sú hlavnými príčinami abnormálneho zaťaženia. Vracanie kvapaliny na zriedenie mazacieho oleja, prehrievanie mazacieho oleja, koksovanie a znehodnocovanie mazacieho oleja a nedostatok oleja môžu narušiť normálne mazanie, čo vedie k poruche mazania. Vratná kvapalina riedi mazací olej, čím ovplyvňuje tvorbu normálneho olejového filmu na trecej ploche a dokonca vyplachuje pôvodný olejový film, čím zvyšuje trenie a opotrebovanie. Prehriatie kompresora môže spôsobiť rednutie mazacieho oleja alebo dokonca koksovanie pri vysokých teplotách, čo ovplyvňuje tvorbu normálnych olejových filmov. Spätnosť systémového oleja nie je dobrá a kompresoru chýba olej, čo prirodzene bráni zachovaniu normálneho mazania. Keď sa kľukový hriadeľ otáča vysokou rýchlosťou a piest ojnice sa pohybuje vysokou rýchlosťou, trecia plocha bez ochrany olejového filmu sa rýchlo zahreje. Miestne vysoké teploty spôsobujú rýchle odparovanie alebo koksovanie mazacieho oleja, čo sťažuje mazanie tejto časti a môže spôsobiť vážne lokálne opotrebovanie v priebehu niekoľkých sekúnd. Porucha mazania a miestne opotrebovanie vyžadujú väčší krútiaci moment na otáčanie kľukového hriadeľa. Malé výkonové kompresory (ako sú chladničky a kompresory klimatizácie pre domácnosť) často zažívajú jav zablokovania rotora po zlyhaní mazania v dôsledku nízkeho krútiaceho momentu motora a vstupujú do mŕtveho cyklu „tepelnej ochrany zablokovaného rotora“. Je len otázkou času, kedy motor zhorí. Krútiaci moment vysokovýkonného polouzavretého motora kompresora je však veľký a miestne opotrebovanie nespôsobí zablokovanie rotora. Výkon motora sa zvyšuje so záťažou v určitom rozsahu, čo má za následok vážnejšie opotrebovanie a dokonca aj vážne poškodenie, ako je zadretie valca (zaseknutý piest vo valci), prasknutie ojnice atď.
Prúd pri zablokovanom rotore (prúd v zablokovanom rotore) je približne 4-8-násobok normálneho prevádzkového prúdu. V momente rozbehu motora sa špičková hodnota prúdu môže priblížiť alebo dosiahnuť prúd zablokovaného rotora. Vzhľadom na skutočnosť, že teplo uvoľnené rezistorom je úmerné štvorcu prúdu, prúd počas spúšťania a blokovania rýchlo zahreje vinutie. Tepelná ochrana môže chrániť elektródy počas zablokovania rotora, ale vo všeobecnosti nemá rýchlu odozvu a nedokáže zabrániť zmenám teploty vinutia spôsobeným častými štartmi. Časté štarty a abnormálne zaťaženia, ktoré vystavujú vinutia vysokým teplotám, môžu znížiť izolačný výkon smaltovaných vodičov. Okrem toho zaťaženie potrebné pre stlačený plyn sa tiež zvýši so zvyšujúcim sa kompresným pomerom a tlakovým rozdielom. Preto použitie vysokoteplotného kompresora pre nízke teploty alebo použitie nízkoteplotného kompresora pre vysoké teploty môže ovplyvniť zaťaženie motora a odvod tepla, čo je nevhodné a môže skrátiť životnosť elektródy. Po zhoršení izolačného výkonu vinutia, ak spolupôsobia iné faktory (ako sú kovové triesky tvoriace vodivý obvod, kyslý mazací olej atď.), je ľahké spôsobiť skrat a poškodenie.
2. Skrat spôsobený kovovými trieskami
Kovové zvyšky zmiešané vo vinutí sú hlavnými vinníkmi skratov a nízkych hodnôt izolácie zeme. Normálne vibrácie kompresora počas prevádzky, ako aj krútenie vinutia v dôsledku elektromagnetickej sily pri každom spustení, môžu podporiť relatívny pohyb a trenie medzi kovovými trieskami zmiešanými medzi vinutiami a smaltovaným drôtom vinutia. Kovové triesky s ostrými hranami a rohmi môžu poškriabať izolačnú vrstvu smaltovaného drôtu a spôsobiť skrat.
Medzi zdroje kovových zvyškov patria zvyšky medených rúrok, ktoré zostali počas výstavby, troska zo zvárania, kovové zvyšky, ktoré spadajú z vnútorného opotrebovania kompresora a poškodenia komponentov (ako sú zlomené lopatky ventilov). V prípade úplne uzavretých kompresorov (vrátane úplne uzavretých špirálových kompresorov) môžu tieto kovové úlomky alebo nečistoty spadnúť na vinutie. V prípade polouzavretých kompresorov budú niektoré častice prúdiť s plynom a mazacím olejom v systéme a nakoniec sa hromadia vo vinutí v dôsledku magnetizmu; Niektoré kovové triesky (napríklad tie, ktoré vznikajú pri opotrebovaní ložísk a opotrebovaní rotora a statora motora (čistenie otvoru)) však môžu priamo dopadať na vinutia. Po nahromadení kovových triesok vo vinutiach je len otázkou času, kedy dôjde ku skratu.
Osobitnú pozornosť je potrebné venovať dvojstupňovým kompresorom. V dvojstupňovom kompresore vratný vzduch a normálny vratný olej vstupujú priamo do valca prvého stupňa (nízkotlakový stupeň) a po stlačení vstupujú do dutiny motora, aby ochladzovali vinutie cez stredotlakové potrubie. Potom ako bežné jednostupňové kompresory vstupujú do druhého stupňa (vysokotlakový valec). Spätný plyn obsahuje mazací olej, vďaka ktorému sa proces kompresie podobá chôdzi po tenkom ľade. Ak existuje viac vratnej kvapaliny, ventilová doska valca prvého stupňa sa môže ľahko zlomiť. Zlomený kus ventilu sa môže dostať do vinutia po prechode cez vysokonapäťové potrubie. Preto sú dvojstupňové kompresory náchylnejšie na skraty motora spôsobené kovovými trieskami ako jednostupňové kompresory.
Žiaľ, často sa veci spoja a keď sa pokazený kompresor rozbehne na rozbor, často zapácha ako spálený zápach mazacieho oleja. Keď je kovový povrch silne opotrebovaný, teplota je veľmi vysoká a keď je mazací olej nad 175 °C, začne koksovať. Ak je v systéme príliš veľa vody (vákuové čerpanie nie je ideálne, obsah vody v mazacom oleji a chladive je vysoký, vzduch sa dostane po prasknutí podtlakového spätného potrubia atď.), mazací olej môže byť kyslý. Kyslý mazací olej môže korodovať medené rúrky a izoláciu vinutia. Na jednej strane môže spôsobiť medené pokovovanie; Na druhej strane má tento kyslý mazací olej obsahujúci atómy medi slabé izolačné vlastnosti, čo vytvára podmienky pre skraty vinutia.
3. Problém so stykačom
Stykač je jedným z dôležitých komponentov v obvode riadenia motora a nesprávny výber môže poškodiť najlepší kompresor. Je mimoriadne dôležité správne vybrať stýkač podľa zaťaženia.
Stykače musia byť schopné splniť náročné podmienky, ako je rýchle cyklovanie, trvalé preťaženie a nízke napätie. Musia mať dostatočnú plochu na odvádzanie tepla generovaného zaťažovacím prúdom a výber kontaktných materiálov musí byť schopný zabrániť zváraniu v podmienkach vysokého prúdu, ako je spúšťanie alebo zablokovanie rotora.
Kvôli bezpečnosti a spoľahlivosti musí stýkač kompresora súčasne odpojiť trojfázový obvod. Spoločnosť Gulun Company neodporúča spôsob odpojenia dvojfázového obvodu. V Spojených štátoch musia stýkače schválené spoločnosťou Gulun Corporation spĺňať tieto štyri požiadavky:
(1) Stykače musia spĺňať prevádzkové a testovacie kritériá špecifikované v norme ARI 780-78, "Štandard pre stýkače na špeciálne účely.".
(2) Výrobca musí zabezpečiť, aby sa stýkač mohol zopnúť pri 80 percentách minimálneho napätia na štítku pri izbovej teplote.
(3) Pri použití jedného stýkača musí byť menovitý prúd stýkača väčší ako menovitý prúd na štítku motora (RLA). Súčasne musí byť stýkač schopný odolať prúdu pri zablokovanom rotore. Ak sú za stýkačom ďalšie záťaže, ako sú ventilátory motora, treba ich tiež zvážiť.
(4) Pri použití dvoch stýkačov musí mať každý stýkač menovitý výkon zablokovaného rotora vedľajšieho vinutia rovnaký alebo väčší ako menovitý výkon zablokovaného rotora polovičného vinutia kompresora.
Menovitý prúd stýkača nemôže byť nižší ako menovitý prúd na typovom štítku kompresora. Stykače s malými špecifikáciami alebo nízkou kvalitou nedokážu odolať vysokým prúdovým nárazom spôsobeným spustením kompresora, zablokovaným rotorom a nízkym napätím a sú náchylné na trasenie jednofázových alebo viacfázových kontaktov, zváranie alebo dokonca vypadávanie, čo spôsobuje poškodenie motora.
Stykače s trasúcimi sa kontaktmi často spúšťajú a zastavujú motor. Časté štartovanie motora, veľký štartovací prúd a tvorba tepla zhoršia starnutie izolačnej vrstvy vinutia. Pri každom štarte magnetický moment spôsobuje mierny pohyb a vzájomné trenie vinutí motora. Ak spolupôsobia iné faktory (ako sú kovové triesky, mazací olej so zlou izoláciou atď.), je ľahké spôsobiť skrat medzi vinutiami. Systém tepelnej ochrany nie je navrhnutý tak, aby zabránil takémuto poškodeniu. Okrem toho sú trasúce sa cievky stýkača náchylné na poruchu. Ak je kontaktná cievka poškodená, je ľahké mať jednofázový stav.
Ak je výber typu stýkača príliš malý, kontakt neznesie elektrické oblúky a vysoké teploty spôsobené častými cyklami zapínania a vypínania alebo nestabilným napätím ovládacieho obvodu, čo môže spôsobiť zváranie alebo oddelenie od rámu kontaktu. Zvarený kontakt vygeneruje trvalý jednofázový stav, ktorý umožní, aby sa ochrana proti preťaženiu neustále zapínala a vypínala.
Zvlášť je potrebné zdôrazniť, že po privarení kontaktu stýkača zlyhajú všetky ovládacie prvky, ktoré sa spoliehajú na stýkač, aby odpojil napájací obvod kompresora (ako napríklad ovládanie vysokého a nízkeho tlaku, ovládanie tlaku oleja, ovládanie odmrazovania atď.), a kompresor bude v nechránenom stave. Preto, keď je motor vyhorený, kontrola stykača je nevyhnutným procesom. Stykače sú dôležitou a často zabudnutou príčinou poškodenia motora.
4. Strata fázy napájania a abnormálne napätie
Abnormálne napätie a strata fázy môžu ľahko zničiť akýkoľvek motor. Rozsah kolísania napätia napájacieho zdroja nemôže presiahnuť ± 10 percent menovitého napätia. Napäťová nerovnováha medzi tromi fázami nemôže presiahnuť 5 percent. Vysokovýkonný motor musí byť napájaný nezávisle, aby sa zabránilo nízkemu napätiu spôsobenému spustením a prevádzkou iných vysokovýkonných zariadení na tej istej linke. Napájací kábel motora musí byť schopný prenášať menovitý prúd motora.
Ak kompresor beží, keď dôjde k strate fázy, bude pokračovať v prevádzke, ale bude mať veľký zaťažovací prúd. Vinutia motora sa môžu rýchlo prehriať a kompresor je normálne tepelne chránený. Keď sa vinutie motora ochladí na nastavenú teplotu, stýkač sa zatvorí, ale kompresor sa nemôže spustiť, čo vedie k zablokovaniu rotora a vstupu do mŕtveho cyklu „zamknutého rotora tepelnej ochrany uzamknutého rotora“.
Rozdiely vo vinutí moderných elektrických strojov sú veľmi malé a rozdiely vo fázových prúdoch, keď je napájanie trojfázové vyvážené, možno ignorovať. V ideálnom prípade sú fázové napätia vždy rovnaké, pokiaľ je ku ktorejkoľvek fáze pripojený chránič, aby sa zabránilo poškodeniu spôsobenému nadprúdom. V skutočnosti je ťažké zabezpečiť rovnováhu fázových napätí.