Analiza okvare kompresorja klimatske naprave za električna vozila – pomanjkanje olja in mazanja

Kompresor klimatske naprave za električna vozila je zapleten stroj, ki deluje z visoko hitrostjo. Zagotavljanje zadostnega mazanja ročične gredi kompresorja, ležajev, ojnic, batov in drugih gibljivih delov je osnovni pogoj za vzdrževanje normalnega delovanja stroja. Iz tega razloga proizvajalec kompresorja zahteva uporabo določenih razredov mazalnega olja ter redno preverjanje nivoja in barve mazalnega olja. Vendar pa je zaradi malomarnosti pri načrtovanju, konstrukciji in vzdrževanju hladilnih sistemov pogosto nezadostno mazanje gibljivih delov zaradi pomanjkanja kompresorskega olja, koksiranja olja, povratnega redčenja, izpiranja hladilnega sredstva in uporabe slabšega mazalnega olja. Nezadostno mazanje lahko povzroči obrabo ali praske na površini ležaja, v hudih primerih pa lahko povzroči, da se gred in bat zagozdita v cilindru, kar povzroči tudi upogibanje palice in zlom.
1. Pomanjkanje olja
Pomanjkanje olja je ena najlažje prepoznavnih napak kompresorja. Ko kompresorju primanjkuje olja, je v ohišju motorja malo ali nič mazalnega olja. Kompresor je posebna zračna črpalka, kjer se izpusti velika količina hladilnega plina, hkrati pa zajema majhno količino mazalnega olja (imenovanega tekoče olje ali tekoče olje). Puščanje olja iz kompresorja je neizogibno, vendar je hitrost puščanja olja drugačna. V izpušnem plinu polhermetičnega batnega kompresorja je približno {{0}} odstotkov mazalnega olja, medtem ko je v spiralnem kompresorju 0.5-1 odstotkov. Za 6-valjni kompresor z delovno prostornino 100 m3/h in kapaciteto za shranjevanje olja v ohišju 6 litrov, 3-odstotni pretok olja pomeni približno 0.3-0.8 litrov na minuto pretoka olja ali kompresor deluje več kot deset minut brez povratka olja.
Če se mazalno olje, izpuščeno iz kompresorja, ne vrne, bo kompresorju zmanjkalo olja.
Obstajata dva načina vračanja olja iz kompresorja, eden je vračanje olja iz separatorja olja, drugi pa vračanje olja iz povratne cevi. Separator olja je nameščen na izpušni cevi kompresorja in lahko na splošno loči 50-95 odstotkov tekočega olja. Učinek povratka olja je dober in hitrost je visoka, kar močno zmanjša količino olja, ki vstopa v sistemski cevovod, s čimer se učinkovito podaljša čas delovanja brez povratka olja. Nič nenavadnega ni, da hladilni sistemi s posebno dolgimi cevovodi, sistemi za polno proizvodnjo tekočega ledu in opremo za sušenje z zamrzovanjem z zelo nizkimi temperaturami ne vračajo olja ali imajo zelo malo olja po desetih ali celo desetinah minut po zagonu. Slabo zasnovani sistemi lahko povzročijo zaustavitev kompresorja zaradi nizkega tlaka olja. Namestitev visokoučinkovitega separatorja olja v ta hladilni sistem lahko močno podaljša čas delovanja kompresorja brez vračanja olja, kar omogoča, da kompresor varno prestane krizno fazo brez vračanja olja po zagonu.
Mazivno olje, ki ni bilo ločeno, bo vstopilo v sistem in se pretakalo s hladilnim sredstvom v cevi ter tvorilo kroženje olja. Ko mazalno olje vstopi v uparjalnik, se na eni strani zaradi nizke temperature in nizke topnosti del mazalnega olja loči od hladilnega sredstva; Po drugi strani pa nizka temperatura in visoka viskoznost povzročita, da se ločeno mazalno olje zlahka oprime notranje stene cevi, kar oteži pretok. Nižja kot je temperatura izhlapevanja, težje je vrniti olje. To zahteva, da morata zasnova in konstrukcija cevovodov za izhlapevanje in povratnega voda omogočati vračanje nafte. Običajna praksa je sprejeti zasnovo cevovoda navzdol in zagotoviti večjo hitrost pretoka zraka. Za hladilne sisteme s posebno nizkimi temperaturami, kot so medicinski kriogeni rezervoarji - 85 stopinj C in - 150 stopinj C, se poleg izbire visokoučinkovitega ločevalnika olja običajno dodajo posebna topila, ki preprečujejo mazalno olje blokiranje kapilarnih cevi in ​​ekspanzijskih ventilov ter pomoč pri vračanju olja. V praktičnih aplikacijah težave z vračanjem olja zaradi neustrezne zasnove uparjalnikov in povratnih vodov niso redke. Pri sistemih R22 in R404A je zelo težko vrniti olje iz polnega tekočega uparjalnika, zato mora biti zasnova povratnega cevovoda sistema zelo previdna. Za tak sistem lahko uporaba učinkovitega ločevanja olja močno zmanjša količino olja, ki vstopa v sistemski cevovod, s čimer se učinkovito podaljša nepovratni čas povratne cevi po zagonu. Ko je kompresor višji od uparjalnika, je potreben povratni zavoj na navpični povratni cevi. Zavoj povratka olja mora biti čim bolj kompakten, da se zmanjša shranjevanje olja. Razdalja med loki povratka olja mora biti primerna. Ko je število povratnih ovinkov olja veliko, je treba dodati nekaj mazalnega olja. Previden mora biti tudi povratni vod sistema spremenljive obremenitve. Ko se obremenitev zmanjša, se hitrost povratnega zraka zmanjša, prenizka hitrost pa ne prispeva k vračanju olja. Da bi zagotovili vračanje olja pri nizki obremenitvi, lahko navpična sesalna cev uporablja dvojne dvižne cevi.
Pogosti zagoni kompresorja ne prispevajo k vračanju olja. Zaradi kratkega neprekinjenega časa delovanja se je kompresor ustavil in ni bilo časa za oblikovanje stabilnega hitrega zračnega toka v povratni cevi, tako da je mazalno olje lahko ostalo samo v cevi. Če je povratnega olja manj kot izpustnega olja, bo kompresorju zmanjkalo olja. Čim krajši je čas delovanja, čim daljši je cevovod in čim bolj zapleten je sistem, tem bolj je problem vračanja olja v oči. Pri popolnoma zaprtih kompresorjih (vključno z spiralnimi kompresorji in rotorskimi kompresorji) in delno pol zaprtih kompresorjih, ki nimajo varnostnega stikala za tlak olja, pogosti zagoni povzročijo več škode.
Vzdrževanje kompresorja je enako pomembno. Med odmrzovanjem se temperatura uparjalnika poveča, viskoznost mazalnega olja pa se zmanjša, kar olajša pretok. Po ciklu odtaljevanja je pretok hladilnega sredstva visok, preostalo mazalno olje pa se koncentrira in vrne v kompresor. Zato je treba skrbno nastaviti pogostost in trajanje cikla odmrzovanja, da se izognete velikim nihanjem nivoja olja ali celo udarcem olja. Ko pride do večjega uhajanja hladilnega sredstva, se bo hitrost povratnega zraka zmanjšala, prenizka hitrost pa bo povzročila, da bo mazalno olje ostalo v cevovodu povratnega zraka in se ne bo moglo hitro vrniti v kompresor.
Povratek mazalnega olja v ohišje kompresorja ni enak povratku v ohišje motorja. Pri kompresorjih, ki uporabljajo princip povratka olja pod negativnim tlakom v votlini ročične gredi, če bat pušča zaradi obrabe itd., se tlak v ohišju motorja dvigne in enosmerni ventil za povratek olja se samodejno zapre zaradi učinka diferenčnega tlaka. Mazivno olje, vrnjeno iz povratne cevi, ostane v votlini motorja in ne more priti v ohišje motorja. To je notranji problem vračanja olja, ki lahko povzroči tudi pomanjkanje olja. Poleg pojava takšnih nesreč pri obrabljenih starih strojih lahko zagon s tekočino zaradi migracije hladilnega sredstva povzroči tudi težave pri notranjem vračanju olja, vendar je čas običajno kratek, največ več kot deset minut. Ko pride do notranje težave z vračanjem olja, je mogoče opaziti, da se nivo olja v kompresorju še naprej znižuje, dokler ne deluje varnostna naprava za tlak olja. Po izklopu kompresorja se je nivo olja v bloku motorja hitro povrnil. Glavni vzrok notranje težave z vračanjem olja je v puščanju cilindra. Obrabljen batni sklop je treba pravočasno zamenjati. Varnostna naprava za tlak olja se samodejno izklopi, ko primanjkuje olja, in tako zaščiti kompresor pred poškodbami. Popolnoma zaprti kompresorji (vključno z rotorji in spiralnimi kompresorji) in zračno hlajeni kompresorji brez oken za opazovanje olja in varnostnih naprav za tlak olja nimajo očitnih simptomov, ko primanjkuje olja, in se ne izklopijo. Kompresor je lahko nenamerno obrabljen in poškodovan. Hrup kompresorja, vibracije ali čezmerni tok so lahko povezani s pomanjkanjem olja. Natančna presoja pogojev delovanja kompresorja in sistema je zelo pomembna. Nizka temperatura okolja lahko povzroči okvaro nekaterih varnostnih naprav za tlak olja in povzroči obrabo kompresorja.
Obraba zaradi pomanjkanja kompresorskega olja je na splošno relativno enakomerna. Če je mazalnega olja malo ali nič, bo prišlo do močnega trenja na površini ležaja in temperatura bo v nekaj sekundah hitro narasla. Če je moč motorja dovolj velika, se bo ročična gred še naprej vrtela, ročična gred in ležajne površine pa bodo obrabljene ali opraskane. V nasprotnem primeru bo ročična gred blokirana z ležaji in se bo prenehala vrteti. Vzvratno gibanje bata v valju je enako. Pomanjkanje olja lahko povzroči obrabo ali praske, v hujših primerih pa se lahko bat zagozdi v cilindru in se ne more premakniti.
2. Nezadostno mazanje
Neposredni vzrok obrabe je nezadostno mazanje. Pomanjkanje olja lahko zagotovo povzroči nezadostno mazanje, vendar nezadostno mazanje ni nujno posledica pomanjkanja olja. Nezadostno mazanje lahko povzročijo tudi trije razlogi: nezmožnost mazalnega olja, da doseže površino ležaja; Čeprav je mazalno olje doseglo površino ležaja, je njegova viskoznost premajhna, da bi tvorila oljni film zadostne debeline; Čeprav je mazalno olje doseglo površino ležaja, se je zaradi pregretja razgradilo in ne more delovati kot mazivo.
Blokada sesalne rešetke za olje ali cevovoda za dovod olja ali okvara oljne črpalke lahko vpliva na dovod mazalnega olja in mazalno olje ne more doseči torne površine stran od oljne črpalke. Sesalno sito za olje in oljna črpalka sta normalna, vendar lahko obraba ležajev in prevelika zračnost povzročita puščanje olja in nizek tlak olja, zaradi česar je torna površina stran od oljne črpalke nedostopna, kar povzroča obrabo in praske.
Vračanje tekočine je pogosta sistemska težava in ena glavnih nevarnosti vračanja tekočine je v redčenju mazalnega olja. Ko razredčeno mazalno olje doseže torno površino, je njegova viskoznost nizka in ne more tvoriti dovolj debelega zaščitnega oljnega filma, kar lahko sčasoma povzroči obrabo. Ko je prostornina povratne tekočine razmeroma velika, bo mazalno olje zelo redko, ne le da ne bo moglo igrati mazalne vloge, ampak bo tudi raztopilo in izpralo prvotni oljni film, kar bo povzročilo izpiranje hladilnega sredstva.
Zaradi različnih razlogov (vključno s stopnjo zagona kompresorja) se bo temperatura torne površine, kjer ni pridobljenega mazalnega olja, hitro dvignila in mazalno olje se bo začelo razpadati, ko bo preseglo 175 stopinj C. "Nezadostno mazanje - trenje - visoka površina temperatura – razgradnja olja« je tipičen začaran krog in številne maligne nesreče, vključno z držalom ojnice in vpenjalnim cilindrom bata, so povezane s tem začaranim krogom. Pri razstavljenih kompresorjih je opaziti nezadostno mazanje in pomanjkanje olja. Pomanjkanje olja se na splošno kaže v velikih območjih razmeroma enakomerne površinske poškodbe in visokih temperaturah, medtem ko se pomanjkanje mazanja pogosteje kaže v obrabi, praskah in visokih temperaturah na določenih mestih, kot je površina ležaja stran od oljne črpalke.
Ko se bat premika navzgor in navzdol, se obremenitev bata vrti med zgornjim in spodnjim delom naležne površine, kar omogoča, da mazalno olje enakomerno krtači batni sornik in zagotavlja zadostno mazanje. Če je plošča izpušnega ventila upognjena ali zlomljena ali če kompresor dlje časa deluje pri visokem tlačnem razmerju, bo to povzročilo nezadostno mazanje in obrabo na eni strani bata, kar bo povzročilo povečano poroznost. Če ima batni zatič tresljajočo se režo, bo bat vrgel ven v zgornjem mrtvem središču in udaril ob ploščo ventila in ploščo ventila, kar bo povzročilo trkanje. Zato pri zamenjavi ventilske plošče preverite obrabljenost bata.
Sklepi in priporočila
Pomanjkanje olja lahko povzroči resne pomanjkljivosti mazanja. Glavni vzrok za pomanjkanje olja nista količina in hitrost pretoka olja v kompresorju, temveč slab povratek olja v sistem. Namestitev separatorja olja lahko hitro vrne olje in podaljša čas delovanja kompresorja brez povratka olja. Zasnova uparjalnika in povratnega voda mora upoštevati povratno olje. K vračanju olja pripomorejo tudi vzdrževalni ukrepi, kot so izogibanje pogostim zagonom, redno odmrzovanje, pravočasno dolivanje hladilnega sredstva in pravočasna zamenjava obrabljenih komponent bata.
Povratna tekočina in migracija hladilnega sredstva bosta razredčila mazalno olje, kar ne prispeva k nastanku oljnega filma; Okvara oljne črpalke in blokada oljnega tokokroga lahko vplivata na dovod in tlak olja, kar povzroči pomanjkanje olja na torni površini; Visoka temperatura torne površine bo pospešila razgradnjo mazalnega olja, zaradi česar bo mazalno olje izgubilo svojo mazalno sposobnost. Nezadostno mazanje zaradi teh treh težav pogosto povzroči poškodbe kompresorja. Glavni vzrok za pomanjkanje nafte je v sistemu. Zato samo zamenjava kompresorja ali nekaterih dodatkov ne more bistveno rešiti problema pomanjkanja olja.