Analiza awarii sprężarki klimatyzacji pojazdu elektrycznego — brak oleju i smarowania

Sprężarka klimatyzacji pojazdu elektrycznego to złożona maszyna pracująca z dużą prędkością. Zapewnienie dostatecznego smarowania wału korbowego sprężarki, łożysk, korbowodów, tłoków i innych ruchomych części jest podstawowym warunkiem utrzymania normalnej pracy maszyny. Z tego powodu producent sprężarki wymaga stosowania określonych gatunków olejów smarowych oraz regularnej kontroli poziomu i koloru oleju smarowego. Jednak z powodu zaniedbań w projektowaniu, budowie i konserwacji systemów chłodniczych, niedostateczne smarowanie ruchomych części jest powszechne z powodu braku oleju w sprężarce, koksowania oleju, rozcieńczania powrotu, płukania czynnikiem chłodniczym i stosowania oleju smarowego gorszej jakości. Niewystarczające smarowanie może powodować zużycie lub zarysowania powierzchni łożyska, aw ciężkich przypadkach może spowodować zablokowanie wału i tłoka w cylindrze, a także zginanie i pękanie tłoczyska.
1. Brak oleju
Brak oleju to jedna z najłatwiejszych do zidentyfikowania usterek sprężarki. Gdy w sprężarce brakuje oleju, w skrzyni korbowej jest mało oleju smarowego lub nie ma go wcale. Sprężarka jest specjalną pompą powietrza, z której odprowadzana jest duża ilość gazowego czynnika chłodniczego, a jednocześnie zasysana jest niewielka ilość oleju smarowego (zwanego olejem napędowym lub olejem napędowym). Wyciek oleju ze sprężarki jest nieunikniony, ale prędkość wycieku oleju jest inna. W spalinach półhermetycznej sprężarki tłokowej znajduje się około {{0}} procent oleju smarowego, aw sprężarce spiralnej 0,{2}} procent. W przypadku 6-sprężarki cylindrycznej o wydajności 100 m3/godz. i pojemności zbiornika oleju w skrzyni korbowej wynoszącej 6 litrów, 3-procentowy przepływ oleju oznacza około 0,{9}},8 litra przepływu oleju na minutę, czyli sprężarka pracuje dłużej niż dziesięć minut bez powrotu oleju.
Jeśli olej smarowy odprowadzany ze sprężarki nie powraca, w sprężarce zabraknie oleju.
Istnieją dwa sposoby powrotu oleju ze sprężarki, jeden to powrót oleju z odolejacza, a drugi to powrót oleju rurą powrotną. Separator oleju jest instalowany na rurze wydechowej sprężarki i ogólnie może oddzielić 50-95 procent oleju roboczego. Efekt powrotu oleju jest dobry, a prędkość jest duża, co znacznie zmniejsza ilość oleju przedostającego się do rurociągu systemowego, skutecznie wydłużając w ten sposób czas pracy bez powrotu oleju. Nierzadko zdarza się, że układy chłodnicze ze szczególnie długimi rurociągami, pełne systemy wytwarzania ciekłego lodu i urządzenia do liofilizacji o bardzo niskich temperaturach nie zwracają oleju lub mają bardzo mały powrót oleju po dziesięciu, a nawet dziesiątkach minut rozruchu. Źle zaprojektowane układy mogą spowodować wyłączenie sprężarki z powodu niskiego ciśnienia oleju. Zainstalowanie wysokowydajnego separatora oleju w tym układzie chłodniczym może znacznie wydłużyć czas pracy sprężarki bez powrotu oleju, umożliwiając bezpieczne przejście sprężarki przez fazę kryzysową braku powrotu oleju po uruchomieniu.
Olej smarowy, który nie został oddzielony, dostanie się do układu i przepłynie wraz z czynnikiem chłodniczym w rurze, tworząc obieg oleju. Po dostaniu się oleju smarowego do parownika, z jednej strony, ze względu na niską temperaturę i słabą rozpuszczalność, następuje oddzielenie części oleju smarowego od czynnika chłodniczego; Z drugiej strony niska temperatura i duża lepkość sprawiają, że oddzielony olej smarowy łatwo przywiera do wewnętrznej ścianki rury, utrudniając jego przepływ. Im niższa temperatura parowania, tym trudniej jest zawrócić olej. Wymaga to, aby projekt i budowa rurociągów parowania i powrotu sprzyjały zwrotowi ropy. Powszechną praktyką jest przyjęcie projektu rurociągu skierowanego w dół i zapewnienie większej prędkości przepływu powietrza. W przypadku systemów chłodniczych o szczególnie niskich temperaturach, takich jak medyczne zbiorniki kriogeniczne - 85 stopni C i - 150 stopni C, oprócz wyboru wysokowydajnego separatora oleju zwykle dodaje się specjalne rozpuszczalniki, aby zapobiec przedostawaniu się oleju smarowego blokowanie rurek kapilarnych i zaworów rozprężnych oraz wspomaganie powrotu oleju. W praktycznych zastosowaniach problemy z powrotem oleju spowodowane niewłaściwą konstrukcją parowników i przewodów powrotnych nie są rzadkością. W przypadku układów R22 i R404A bardzo trudno jest zawrócić olej z parownika pełnego cieczy, a projekt rurociągu powrotnego układu musi być bardzo ostrożny. W przypadku takiego systemu zastosowanie wydajnej separacji oleju może znacznie zmniejszyć ilość oleju przedostającego się do rurociągu systemu, skutecznie wydłużając czas braku powrotu rury powrotnej po uruchomieniu. Gdy sprężarka znajduje się wyżej niż parownik, konieczne jest wykonanie kolanka powrotnego na pionowej rurze powrotnej. Kolano powrotne oleju powinno być możliwie zwarte, aby ograniczyć magazynowanie oleju. Rozstaw kolanek powrotu oleju powinien być odpowiedni. Gdy ilość kolanek powrotu oleju jest duża, należy dodać trochę oleju smarowego. Linia powrotna systemu o zmiennym obciążeniu również musi być ostrożna. Gdy obciążenie maleje, prędkość powietrza powrotnego będzie się zmniejszać, a zbyt niska prędkość nie sprzyja powrotowi oleju. Aby zapewnić powrót oleju przy małym obciążeniu, pionowa rura ssąca może być wyposażona w podwójne piony.
Częste uruchamianie sprężarki nie sprzyja powrotowi oleju. Ze względu na krótki czas ciągłej pracy sprężarka zatrzymała się i nie było czasu na wytworzenie stabilnego przepływu powietrza o dużej prędkości w rurze powrotnej, więc olej smarujący mógł pozostać tylko w rurze. Jeśli oleju powrotnego jest mniej niż oleju tłocznego, w sprężarce zabraknie oleju. Im krótszy czas pracy, im dłuższy rurociąg i im bardziej złożony system, tym bardziej widoczny jest problem powrotu oleju. W przypadku całkowicie zamkniętych sprężarek (w tym sprężarek spiralnych i sprężarek wirnikowych) oraz częściowo zamkniętych sprężarek, które nie mają wyłącznika bezpieczeństwa ciśnienia oleju, częste uruchamianie powoduje więcej uszkodzeń.
Równie ważna jest konserwacja sprężarki. Podczas odszraniania temperatura parownika wzrasta, a lepkość oleju smarowego maleje, ułatwiając przepływ. Po cyklu odszraniania natężenie przepływu czynnika chłodniczego jest wysokie, a pozostały olej smarowy zostanie skoncentrowany i zawrócony do sprężarki. Dlatego częstotliwość i czas trwania cyklu odszraniania należy również starannie ustawić, aby uniknąć dużych wahań poziomu oleju, a nawet wstrząsów olejowych. W przypadku większego wycieku czynnika chłodniczego prędkość powietrza powrotnego zmniejszy się, a zbyt niska prędkość spowoduje, że olej smarowy pozostanie w rurociągu powietrza powrotnego i nie będzie mógł szybko wrócić do sprężarki.
Powrót oleju smarowego do obudowy sprężarki nie jest równoznaczny z powrotem do skrzyni korbowej. W przypadku sprężarek wykorzystujących zasadę powrotu oleju podciśnieniowego do wnęki wału korbowego, jeśli tłok przecieka z powodu zużycia itp., ciśnienie w skrzyni korbowej wzrasta, a zawór zwrotny oleju automatycznie zamyka się z powodu efektu różnicy ciśnień. Olej smarowy powracający z rury powrotnej pozostaje we wnęce silnika i nie może dostać się do skrzyni korbowej. Jest to wewnętrzny problem z powrotem oleju, który może również powodować niedobór oleju. Poza występowaniem takich wypadków w zużytych starych maszynach, uruchomienie z cieczą spowodowaną migracją czynnika chłodniczego może również powodować trudności z wewnętrznym powrotem oleju, ale czas jest zwykle krótki, maksymalnie kilkanaście minut. Gdy występuje problem z wewnętrznym powrotem oleju, można zaobserwować, że poziom oleju w sprężarce nadal spada, aż do zadziałania zabezpieczenia ciśnienia oleju. Po wyłączeniu sprężarki poziom oleju w skrzyni korbowej szybko wrócił do normy. Podstawowa przyczyna problemu wewnętrznego powrotu oleju leży w nieszczelności cylindra. Zużyty zespół tłoka należy wymienić w odpowiednim czasie. Zabezpieczenie ciśnienia oleju wyłączy się automatycznie w przypadku braku oleju, chroniąc sprężarkę przed uszkodzeniem. Całkowicie zamknięte sprężarki (w tym sprężarki wirnikowe i spiralne) oraz sprężarki chłodzone powietrzem bez wzierników oleju i urządzeń zabezpieczających ciśnienie oleju nie dają wyraźnych objawów braku oleju i nie wyłączają się. Sprężarka może zostać przypadkowo zużyta i uszkodzona. Hałas, wibracje lub nadmierny prąd sprężarki mogą być związane z brakiem oleju. Dokładna ocena warunków pracy sprężarki i układu jest bardzo ważna. Niska temperatura otoczenia może spowodować awarię niektórych urządzeń zabezpieczających ciśnienie oleju i spowodować zużycie sprężarki.
Zużycie spowodowane niedoborem oleju w sprężarce jest na ogół stosunkowo równomierne. Jeśli oleju smarowego jest mało lub nie ma go wcale, na powierzchni łożyska wystąpi silne tarcie, a temperatura gwałtownie wzrośnie w ciągu kilku sekund. Jeśli moc silnika jest wystarczająco duża, wał korbowy będzie nadal się obracał, a wał korbowy i powierzchnie łożysk będą zużyte lub porysowane. W przeciwnym razie wał korbowy zostanie zablokowany przez łożyska i przestanie się obracać. Ruch posuwisto-zwrotny tłoka w cylindrze jest taki sam. Brak oleju może powodować zużycie lub zarysowania, aw ciężkich przypadkach tłok może utknąć w cylindrze i nie może się poruszać.
2. Niewystarczające smarowanie
Bezpośrednią przyczyną zużycia jest niewystarczające smarowanie. Brak oleju może zdecydowanie prowadzić do niedostatecznego smarowania, ale niewystarczające smarowanie niekoniecznie jest spowodowane brakiem oleju. Niewystarczające smarowanie może być również spowodowane trzema przyczynami: niemożnością dotarcia oleju smarowego do powierzchni łożyska; Chociaż olej smarowy dotarł do powierzchni łożyska, jego lepkość jest zbyt mała, aby utworzyć film olejowy o wystarczającej grubości; Chociaż olej smarowy dotarł do powierzchni łożyska, uległ rozkładowi z powodu przegrzania i nie może działać jako środek smarny.
Zablokowanie sita ssącego oleju lub rurociągu doprowadzającego olej lub awaria pompy olejowej może wpłynąć na dostarczanie oleju smarowego, a olej smarowy nie może dotrzeć do powierzchni ciernej z dala od pompy olejowej. Filtr ssący oleju i pompa olejowa są normalne, ale zużycie łożysk i nadmierny luz mogą powodować wycieki oleju i niskie ciśnienie oleju, przez co powierzchnia cierna z dala od pompy olejowej jest niedostępna, co powoduje zużycie i zarysowania.
Powrót cieczy jest częstym problemem systemowym, a jednym z głównych zagrożeń związanych z powrotem cieczy jest rozcieńczanie oleju smarowego. Po dotarciu rozcieńczonego oleju smarowego na powierzchnię cierną jego lepkość jest niska i nie jest w stanie wytworzyć ochronnego filmu olejowego o wystarczającej grubości, co z czasem może powodować zużycie. Gdy objętość cieczy powrotnej jest stosunkowo duża, olej smarowy będzie bardzo rzadki, nie tylko nie będzie mógł pełnić roli smarującej, ale także rozpuści i zmyje oryginalny film olejowy, powodując wypłukiwanie czynnika chłodniczego.
Z różnych przyczyn (m.in. w fazie rozruchu sprężarki) temperatura powierzchni ciernej, na której nie uzyskuje się oleju smarowego, gwałtownie wzrośnie, a olej smarowy zacznie się rozkładać po przekroczeniu 175 st. C. „Niewystarczające smarowanie – tarcie – duża powierzchnia temperatura – rozkład oleju” jest typowym błędnym kołem, a wiele złośliwych wypadków, w tym wałek trzymający korbowód i cylinder zaciskowy tłoka, jest związanych z tym błędnym kołem. Niewystarczające smarowanie i niedobór oleju można zaobserwować w zdemontowanych sprężarkach. Brak oleju zwykle objawia się dużymi obszarami stosunkowo równomiernego uszkodzenia powierzchni i wysokimi temperaturami, podczas gdy brak smarowania częściej objawia się zużyciem, zadrapaniami i wysokimi temperaturami w określonych miejscach, takich jak powierzchnia łożyska z dala od pompy olejowej.
Gdy tłok porusza się w górę iw dół, obciążenie sworznia tłokowego jest obracane między górną i dolną częścią powierzchni łożyska, co pozwala olejowi smarującemu równomiernie szczotkować sworzeń tłokowy i zapewnić wystarczające smarowanie. Jeśli płyta zaworu wydechowego jest wygięta lub złamana, albo sprężarka pracuje przez długi czas na wysokim współczynniku ciśnień, spowoduje to niedostateczne smarowanie i zużycie jednej strony sworznia tłokowego, co spowoduje zwiększenie porowatości. Jeśli sworzeń tłoka ma szczelinę drgającą, tłok zostanie wyrzucony w górnym martwym punkcie i uderzy w płytkę zaworową i płytkę zaworową, wydając dźwięk stukania. Dlatego przy wymianie płytki zaworowej sprawdź zużycie sworznia tłokowego.
Wnioski i Rekomendacje
Brak oleju może spowodować poważne niedobory smarowania. Podstawową przyczyną braku oleju nie jest ilość i prędkość przepływu oleju w sprężarce, ale raczej słaby powrót oleju z układu. Zainstalowanie odolejacza pozwala na szybki powrót oleju i wydłużenie czasu pracy sprężarki bez powrotu oleju. Konstrukcja parownika i przewodu powrotnego musi uwzględniać olej powrotny. Środki konserwacyjne, takie jak unikanie częstych rozruchów, regularne odszranianie, terminowe uzupełnianie czynnika chłodniczego i terminowa wymiana zużytych elementów tłoka, również pomagają w powrocie oleju.
Migracja cieczy powrotnej i czynnika chłodniczego spowoduje rozcieńczenie oleju smarowego, co nie sprzyja tworzeniu się filmu olejowego; Awaria pompy olejowej i zablokowanie obiegu oleju może mieć wpływ na dopływ i ciśnienie oleju, prowadząc do braku oleju na powierzchni ciernej; Wysoka temperatura powierzchni ciernej będzie sprzyjać rozkładowi oleju smarowego, powodując utratę właściwości smarnych oleju smarowego. Niewystarczające smarowanie spowodowane tymi trzema problemami często prowadzi do uszkodzenia sprężarki. Główna przyczyna niedoboru oleju leży w systemie. Dlatego sama wymiana sprężarki lub niektórych akcesoriów nie może zasadniczo rozwiązać problemu braku oleju.