水源热泵压缩机过热分析

压缩机过热分析

水源热泵机组一台，复盛压缩机，压缩机型号SR-6H，干式机组，报压缩机机内保护，压缩机运行工况为蒸发器进水温度31.2摄氏度，出水温度为27.8摄氏度，低压压力3.6公斤左右，冷凝器进水温度为33.7摄氏度，开机3至5分钟，出水温度在37摄氏度左右，高压为20.8公斤压力，压缩机排气温度一直升高，排气温度至90摄氏度时，压缩机液喷打开，此时液喷管路温度大致有50至55摄氏度，复盛压缩机机组液喷为直接进压缩机吸气关断阀处，当液喷打开后压缩机运转1至2分钟出现电机内埋电阻跳开，电机端用手摸温度在40摄氏度左右（热但不明显烧手）。

压缩机正常运转时的发热量不应该引起过热。正常的电机发热、压缩热以及摩擦热在设计压缩机时均做过认真的考虑，并有相应的冷却措施。然而在实际使用中，由于超范围使用、电源不正常、电机过载、制冷剂泄漏、冷凝压力太高等问题引起的电机高温、排气温度过高、润滑油焦糊等过热现象比较常见，并已成为压缩机常见故障之一。气缸排气温度是判断压缩机是否过热的重要指标之一。由于测量上的困难，实际应用中是通过测量排气管表面的温度（即排气管温度）来判断是否过热。由于润滑油到150°C时会变得很稀薄，在175°C左右将开始分解变质，因此气缸排气温度应该控制在150°C以内，而排气管温度通常比排气温度低

10~40°C。因此，如果排气管温度超过135°C，一般认为压缩机已经处于严重过热状态；而如果排气温度低于120°C，压缩机温度正常。空调压缩机和冰箱压缩机的排气温度通常还要低一些。

高温对压缩机电机和润滑油具有很大的危害。长时间过热，不仅会降低电机绝缘性能和可靠性，缩短电机寿命，而且还会降低润滑油的润滑能力，甚至引起润滑油碳化和酸解。

润滑油碳化后润滑能力大大降低，将引起曲轴、连杆、活塞、活塞环等严重磨损，甚至会出现抱轴、卡缸等堵转现象以及由堵转而引起的连杆折断事故。碳化油还会在阀片和阀板上结碳，引起阀片泄漏和阀片断裂。润滑油中的酸性物质会腐蚀绕组漆包线、降低绕组的绝缘性能。酸化润滑油还会引起镀铜现象。

实际中，润滑油碳化总是伴随着酸解，因而磨损和腐蚀总是行影相随。磨损产生的细小金属屑夹杂于润滑油中，一方面削弱了润滑油的润滑作用；另一方面，细小的金属屑由于磁性而聚集于电机绕组中，构成导电回路。漆包线绝缘层被腐蚀后就可能出现一些微小的裸露点，很容易引起局部放电。如果金属粒形成导电回路，立即会短路或击穿，烧毁电机。

压缩机过热原因

1电机过热

电机过热是相对于电机的正常工作温度而言的。电机正常工作温度不能超过其绝缘等级所对应的最高允许温度（见下表）。

制冷压缩机本身并没有耐热绝缘等级规定，而电机是有耐热绝缘等级的（见下表）。然而这个绝缘等级对于压缩机电机只能是个参考，因为压缩机电机的使用工况与普通电机的工况有很大差异。

绝缘的热老化是电气设备不可避免的现象。绝缘寿命与温度之间的经验关系即10规则认为，温度每升高10°C绝缘寿命减半（见下表）。

绝缘等级表

绝缘等级 A E B F H C

允许工作温度(°C)105 120 130 155 180 220

显然，电机高温是非常有害的。压缩机在设计时已经考虑到电机冷却，正常工作时不应该出现高温现象，更不应该出现热保护停机。热保护停机的两个必要条件是温度超过设定安全限和高温持续时间超过热保护系统的响应时间（一般在5分钟以内）。

电机温度升高的原因不外乎发热太多、冷却不足或二者兼有。

（1）电机发热量大

供电不正常会引起电机发热量增大。电压不稳、电压太低或太高、电压不平衡、缺相都属于电源供电不正常。

启动电流和堵转电流是正常电流的4－8倍，因此压缩机频繁启动、连杆抱轴、活塞咬缸、润滑不足或缺油等问题均会大大增加发热量。

此外，超范围使用压缩机很容易引起电机过热和损坏，这在冷冻行业时有发生。蒸发温度每提高10°C，电机负载可增加30％甚至更高，造成小马拉大车的现象。因此，低温压缩机用于中高温系统、冷库降温过程持续时间过长，压缩机就长时间处于超负荷状态，对电机的损伤很大，大大降低了电机的可靠性，使电机以后遇到电压波动、电涌等突发情况时很容易烧毁。

（2）电机冷却不足

蒸发温度越低，制冷剂质量流量越小，实际需要的电机功率也就越小。因此将空调压缩机和中高温冷冻压缩机用于低温时，尽管电机的实际功耗比名义功率减小了很多，但相

对于低温时的实际功率需要和冷却情况还是太大，电机冷却很容易出现问题。

此外，制冷剂泄漏量比较大时，回气冷却型电机的冷却也得不到保证。而空冷压缩机在高温环境或冷却风扇故障时的冷却也是个问题。如果压缩机配有附加冷却（如喷液冷却系统等），应该维持附加冷却的正常运行。

为防止电机高温损坏，压缩机电机都有热保护器。不同电机的热保护跳开温度不尽相同，一般为100~135°C。显然，热保护是电机安全的最后防线，出现热保护停机表明电机严重过热。

2排气温度过高

排气温度过热的原因主要有以下几种：回气温度高、电机加热量大、压缩比高、冷凝压力高、制冷剂选择不当。

（1）回气温度高

回气温度高低是相对于蒸发温度为而言的。为了防止回液，一般回气管路都要求20°C的回气过热度。如果回气管路保温不好，过热度就远远超过20°C。

回气温度越高，气缸吸气温度和排气温度就越高。回气温度每升高1°C，排气温度将升高1～1.3°C。

（2）电机加热

对于回气冷却型压缩机，制冷剂蒸气在流经电机腔时被电机加热，气缸吸气温度再一次被提高。

电机发热量受功率和效率影响，而消耗功率与排量、容积效率、工况、摩擦阻力等密切相关。为了使电机热引起的温升更为明了，本文推导出如下关系式：

C1(1-h)Dh1

CpCOP

DT1=(1)

这里，DT1和Cp分别代表流经电机腔的制冷剂蒸气的温升和比热；h为电机效率，C1代表被回气吸收的电机热比例。环境温度越高，空气冷却越差，C1越接近100%。焓差Dh代表每千克制冷剂制冷量；COP为制冷系数。

式（1）清楚地显示了温升与COP之间的关系：COP越小，气体温升越大。

对于R22压缩机，当蒸发温度从－5°C降低到－40°C 时，一般COP会降低4倍，而其他参数变化不大，气体在电机腔的温升会增加三四倍。由于气缸吸气温度每升高1°C，排气温度可升高1～1.3°C。因此，蒸发温度从－5°C降低到－40°C，排汽温度会上升约30~40°C。