Analýza porúch kompresora klimatizácie elektrického vozidla – nedostatok oleja a mazania

Kompresor klimatizácie elektrického vozidla je zložitý stroj, ktorý beží pri vysokej rýchlosti. Zabezpečenie dostatočného mazania kľukového hriadeľa kompresora, ložísk, ojníc, piestov a iných pohyblivých častí je základnou požiadavkou pre udržanie normálnej prevádzky stroja. Z tohto dôvodu výrobca kompresora vyžaduje použitie určených tried mazacieho oleja a pravidelnú kontrolu hladiny a farby mazacieho oleja. Avšak kvôli nedbalosti pri návrhu, konštrukcii a údržbe chladiacich systémov je bežné nedostatočné mazanie pohyblivých častí v dôsledku nedostatku kompresorového oleja, koksovania oleja, spätného riedenia, preplachovania chladiva a používania menej kvalitného mazacieho oleja. Nedostatočné mazanie môže spôsobiť opotrebenie alebo poškriabanie povrchu ložiska a vo vážnych prípadoch môže spôsobiť zaseknutie hriadeľa a piestu vo valci, čo môže mať za následok ohýbanie tyče a zlomeniny.
1. Nedostatok oleja
Nedostatok oleja je jednou z najľahšie identifikovaných porúch kompresora. Keď je v kompresore nedostatok oleja, v kľukovej skrini je málo alebo žiadny mazací olej. Kompresor je špeciálne vzduchové čerpadlo, z ktorého sa vypúšťa veľké množstvo chladiaceho plynu a zároveň strháva malé množstvo mazacieho oleja (nazývaného bežiaci olej alebo bežiaci olej). Úniku oleja z kompresora sa nedá vyhnúť, ale rýchlosť úniku oleja je iná. Vo výfukových plynoch polohermetického piestového kompresora je približne {{0}} percent mazacieho oleja, zatiaľ čo v špirálovom kompresore je 0.5-1 percent. Pre 6-valcový kompresor s objemom 100 m3/h a kapacitou zásobníka oleja v kľukovej skrini 6 litrov 3 percentá prietoku oleja znamenajú približne 0.3-0,8 litra za minútu prietoku oleja alebo kompresor pracuje viac ako desať minút bez návratu oleja.
Ak sa mazací olej vytekajúci z kompresora nevráti späť, kompresoru dôjde olej.
Existujú dva spôsoby, ako vrátiť olej z kompresora, jeden je vrátiť olej z odlučovača oleja a druhý je vrátiť olej zo spätného potrubia. Odlučovač oleja je inštalovaný na výfukovom potrubí kompresora a vo všeobecnosti dokáže oddeliť 50-95 percent bežiaceho oleja. Účinok spätného toku oleja je dobrý a rýchlosť je rýchla, čo výrazne znižuje množstvo oleja vstupujúceho do systémového potrubia, čím sa efektívne predlžuje prevádzkový čas bez návratu oleja. Nie je nezvyčajné, že chladiarenské chladiace systémy s obzvlášť dlhými potrubiami, plnými systémami na výrobu tekutého ľadu a zariadeniami na sušenie vymrazovaním s veľmi nízkymi teplotami nevracajú olej alebo majú veľmi malý návrat oleja po desiatich alebo dokonca desiatkach minút spustenia. Zle navrhnuté systémy môžu spôsobiť vypnutie kompresora v dôsledku nízkeho tlaku oleja. Inštalácia vysokoúčinného odlučovača oleja do tohto chladiaceho systému môže značne predĺžiť dobu prevádzky kompresora bez návratu oleja, čo umožňuje kompresoru bezpečne prejsť krízovou fázou bez návratu oleja po spustení.
Mazací olej, ktorý nebol oddelený, vstúpi do systému a prúdi s chladivom v potrubí, čím sa vytvorí cirkulácia oleja. Po vstupe mazacieho oleja do výparníka sa na jednej strane v dôsledku nízkej teploty a nízkej rozpustnosti časť mazacieho oleja oddelí od chladiva; Na druhej strane nízka teplota a vysoká viskozita spôsobujú, že oddelený mazací olej ľahko priľne k vnútornej stene potrubia, čo sťažuje jeho prúdenie. Čím nižšia je teplota vyparovania, tým ťažšie je vrátiť olej. To si vyžaduje, aby návrh a konštrukcia odparovacích a vratných potrubí prispievali k návratu ropy. Bežnou praxou je prijať dizajn potrubia zostupného typu a zabezpečiť väčšiu rýchlosť prúdenia vzduchu. V chladiacich systémoch s obzvlášť nízkymi teplotami, ako sú - 85 stupeň C a - 150 stupeň C lekárske kryogénne nádrže, sa okrem výberu vysoko účinného odlučovača oleja zvyčajne pridávajú špeciálne rozpúšťadlá, aby sa zabránilo úniku mazacieho oleja. zablokovanie kapilárnych trubíc a expanzných ventilov a pomoc pri vracaní oleja. V praktických aplikáciách nie sú nezvyčajné problémy so spätným tokom oleja spôsobené nesprávnou konštrukciou výparníkov a spätných potrubí. Pre systémy R22 a R404A je veľmi ťažké vracať olej z plného výparníka kvapaliny a konštrukcia spätného potrubia systému musí byť veľmi opatrná. Pre takýto systém môže použitie efektívnej separácie oleja výrazne znížiť množstvo oleja vstupujúceho do systémového potrubia, čím sa účinne predĺži doba nevrátenia spätného potrubia po spustení. Keď je kompresor vyššie ako výparník, je potrebné spätné koleno na vertikálnom spätnom potrubí. Ohyb spätného vedenia oleja by mal byť čo najkompaktnejší, aby sa znížilo skladovanie oleja. Vzdialenosť medzi spätnými ohybmi oleja by mala byť primeraná. Keď je počet spätných ohybov oleja veľký, treba pridať trochu mazacieho oleja. Opatrné musí byť aj spätné vedenie systému variabilného zaťaženia. Keď sa zaťaženie zníži, rýchlosť spätného vzduchu sa zníži a príliš nízka rýchlosť neprispeje k návratu oleja. Aby sa zabezpečil návrat oleja pri nízkom zaťažení, vertikálne sacie potrubie môže používať dvojité stúpačky.
Časté spúšťanie kompresora neprispieva k návratu oleja. Kvôli krátkej dobe nepretržitej prevádzky sa kompresor zastavil a nebol čas na vytvorenie stabilného vysokorýchlostného prúdu vzduchu vo vratnom potrubí, takže mazací olej mohol zostať iba v potrubí. Ak je vratný olej menší ako vypúšťaný olej, kompresoru dôjde olej. Čím kratší je prevádzkový čas, čím dlhšie je potrubie a čím je systém zložitejší, tým výraznejší je problém s návratom oleja. V prípade úplne uzavretých kompresorov (vrátane špirálových kompresorov a rotorových kompresorov) a čiastočne uzavretých kompresorov, ktoré nemajú bezpečnostný spínač tlaku oleja, spôsobuje časté spúšťanie väčšie škody.
Údržba kompresora je rovnako dôležitá. Počas odmrazovania sa zvyšuje teplota výparníka a znižuje sa viskozita mazacieho oleja, čo uľahčuje jeho prúdenie. Po cykle odmrazovania je prietok chladiva vysoký a zvyšný mazací olej sa skoncentruje a vráti do kompresora. Preto treba starostlivo nastaviť aj frekvenciu a trvanie odmrazovacieho cyklu, aby sa predišlo veľkým výkyvom hladiny oleja alebo dokonca olejovým šokom. Keď dôjde k väčšiemu úniku chladiva, rýchlosť spätného vzduchu sa zníži a príliš nízka rýchlosť spôsobí, že mazací olej zostane v potrubí spätného vzduchu a nemôže sa rýchlo vrátiť do kompresora.
Návrat mazacieho oleja do skrine kompresora sa nerovná návratu do kľukovej skrine. Pri kompresoroch využívajúcich podtlakový princíp spätného toku oleja z dutiny kľukového hriadeľa, ak piest netesní v dôsledku opotrebovania atď., tlak v kľukovej skrini stúpne a jednosmerný ventil spätného toku oleja sa automaticky uzavrie vplyvom diferenčného tlaku. Mazací olej vrátený zo spätného potrubia zostáva v dutine motora a nemôže sa dostať do kľukovej skrine. Toto je problém vnútorného návratu oleja, ktorý môže tiež spôsobiť nedostatok oleja. Okrem výskytu takýchto nehôd v opotrebovaných starých strojoch môže štartovanie s kvapalinou spôsobenou migráciou chladiva tiež spôsobiť ťažkosti pri vnútornom návrate oleja, ale čas je zvyčajne krátky, maximálne desať minút. Keď sa vyskytne problém s vnútorným spätným tokom oleja, možno pozorovať, že hladina oleja v kompresore naďalej klesá, kým nezačne fungovať bezpečnostné zariadenie tlaku oleja. Po vypnutí kompresora sa hladina oleja v kľukovej skrini rýchlo obnovila. Hlavná príčina problému s vnútorným vracaním oleja spočíva v netesnosti valca. Zostava opotrebovaného piestu by sa mala včas vymeniť. Bezpečnostné zariadenie tlaku oleja sa pri nedostatku oleja automaticky vypne, čím chráni kompresor pred poškodením. Úplne uzavreté kompresory (vrátane rotorov a špirálových kompresorov) a vzduchom chladené kompresory bez olejových priezorov a bezpečnostných zariadení tlaku oleja nemajú žiadne zjavné príznaky nedostatku oleja a nevypínajú sa. Kompresor sa môže neúmyselne opotrebovať a poškodiť. Hluk kompresora, vibrácie alebo nadmerný prúd môžu súvisieť s nedostatkom oleja. Presné posúdenie prevádzkových podmienok kompresora a systému je veľmi dôležité. Nízka okolitá teplota môže spôsobiť poruchu niektorých bezpečnostných zariadení tlaku oleja a spôsobiť opotrebovanie kompresora.
Opotrebenie spôsobené nedostatkom kompresorového oleja je vo všeobecnosti relatívne rovnomerné. Ak je tam málo alebo žiadny mazací olej, dôjde k silnému treniu na povrchu ložiska a teplota sa v priebehu niekoľkých sekúnd rýchlo zvýši. Ak je výkon motora dostatočne veľký, kľukový hriadeľ sa bude naďalej otáčať a kľukový hriadeľ a ložiskové plochy budú opotrebované alebo poškriabané. V opačnom prípade bude kľukový hriadeľ zablokovaný ložiskami a prestane sa otáčať. Vratný pohyb piestu vo valci je rovnaký. Nedostatok oleja môže spôsobiť opotrebovanie alebo škrabance a v závažných prípadoch sa môže piest zaseknúť vo valci a nemôže sa pohybovať.
2. Nedostatočné mazanie
Priamou príčinou opotrebovania je nedostatočné mazanie. Nedostatok oleja môže určite viesť k nedostatočnému mazaniu, ale nedostatočné mazanie nemusí byť nevyhnutne spôsobené nedostatkom oleja. Nedostatočné mazanie môže byť spôsobené aj tromi príčinami: neschopnosťou mazacieho oleja dostať sa na povrch ložiska; Aj keď sa mazací olej dostal na povrch ložiska, jeho viskozita je príliš malá na vytvorenie olejového filmu dostatočnej hrúbky; Mazací olej sa síce dostal na povrch ložiska, ale prehriatím sa rozložil a nemôže fungovať ako mazivo.
Zablokovanie sita na nasávanie oleja alebo prívodného potrubia oleja alebo porucha olejového čerpadla môže ovplyvniť dodávku mazacieho oleja a mazací olej sa nemôže dostať na treciu plochu mimo olejového čerpadla. Sito na nasávanie oleja a olejové čerpadlo sú normálne, ale opotrebovanie ložísk a nadmerná vôľa môžu spôsobiť únik oleja a nízky tlak oleja, čím sa stane trecí povrch mimo olejového čerpadla nedostupný, čo spôsobí opotrebovanie a škrabance.
Vrátenie kvapaliny je bežný systémový problém a jedno z hlavných rizík návratu kvapaliny spočíva v riedení mazacieho oleja. Keď sa zriedený mazací olej dostane na treciu plochu, jeho viskozita je nízka a nedokáže vytvoriť ochranný olejový film dostatočnej hrúbky, čo môže časom spôsobiť opotrebovanie. Keď je objem vratnej kvapaliny relatívne veľký, mazací olej bude veľmi riedky, nielen že nebude schopný hrať mazaciu úlohu, ale tiež rozpustí a umyje pôvodný olejový film, čo spôsobí vyplachovanie chladiva.
Z rôznych dôvodov (vrátane stupňa spustenia kompresora) sa teplota trecej plochy, kde sa nedostáva mazací olej, rýchlo zvýši a mazací olej sa po prekročení 175 stupňov C začne rozkladať. "Nedostatočné mazanie - trenie - vysoký povrch teplota – rozklad oleja“ je typický začarovaný kruh a s týmto začarovaným kruhom súvisí mnoho malígnych nehôd vrátane držania hriadeľa ojnice a upínacieho valca piestu. Nedostatočné mazanie a nedostatok oleja je vidieť na rozobratých kompresoroch. Nedostatok oleja sa vo všeobecnosti prejavuje na veľkých plochách relatívne rovnomerného poškodenia povrchu a vysokých teplôt, zatiaľ čo nedostatok mazania sa častejšie prejavuje opotrebovaním, škrabancami a vysokými teplotami na špecifických miestach, ako je napríklad povrch ložiska mimo olejového čerpadla.
Pri pohybe piestu nahor a nadol sa zaťaženie piestneho čapu otáča medzi hornou a spodnou časťou dosadzovacej plochy, čo umožňuje mazaciemu oleju rovnomerne otrieť piestny čap a zabezpečiť dostatočné mazanie. Ak je doska výfukového ventilu ohnutá alebo zlomená, alebo kompresor pracuje dlhší čas pri vysokom tlakovom pomere, spôsobí to nedostatočné mazanie a opotrebovanie na jednej strane piestneho čapu, čo má za následok zvýšenú pórovitosť. Ak má piestny čap chvejúcu sa medzeru, piest bude vymrštený v hornej úvrati a narazí na ventilovú dosku a ventilovú dosku, čo spôsobí klepanie. Preto pri výmene ventilovej dosky skontrolujte opotrebovanie piestneho čapu.
Závery a odporúčania
Nedostatok oleja môže spôsobiť vážne nedostatky v mazaní. Hlavnou príčinou nedostatku oleja nie je množstvo a rýchlosť prietoku kompresorového oleja, ale skôr zlá návratnosť oleja do systému. Inštalácia odlučovača oleja môže rýchlo vrátiť olej a predĺžiť dobu prevádzky kompresora bez návratu oleja. Konštrukcia výparníka a spätného potrubia musí zohľadňovať spätný olej. K vráteniu oleja napomáhajú aj údržbárske opatrenia, ako je vyhýbanie sa častému štartovaniu, pravidelné odmrazovanie, včasné dopĺňanie chladiva a včasná výmena opotrebovaných komponentov piestu.
Migrácia spätnej kvapaliny a chladiva zriedi mazací olej, čo neprispieva k tvorbe olejového filmu; Porucha olejového čerpadla a zablokovanie olejového okruhu môže ovplyvniť prívod oleja a tlak, čo vedie k nedostatku oleja na trecej ploche; Vysoká teplota trecieho povrchu podporí rozklad mazacieho oleja, čím mazací olej stratí svoju mazaciu schopnosť. Nedostatočné mazanie spôsobené týmito tromi problémami často vedie k poškodeniu kompresora. Hlavná príčina nedostatku oleja spočíva v systéme. Iba výmena kompresora alebo niektorého príslušenstva teda nemôže zásadne vyriešiť problém s nedostatkom oleja.