水冷式冷水螺杆制冷机组故障与维修设计Word版.docx
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水冷式冷水螺杆制冷机组故障与维修设计Word版
水冷式冷水螺杆制冷机组故障与维修
摘要：
制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏,它需要依靠依靠消耗外功或外界供给其能量将其低温热源（低于环境温度的热源）中的热量转移到高温热源（环境温度或更高温度热源）中去的一种机器。
随着制冷技术的发展，相继出现了活塞式，螺杆式等压缩机。
压缩机在运转过程中，难免会出现一些故障，甚至事故。
故障是指压缩机在运行中出现的不正常情况，一经排除压缩机就能恢复正常工作，而事故则是指出现了破坏情况。
两者往往是关联的，若碰到故障不及时排除便会造成重大事故。
要使制冷压缩机能够正常工作，维修就显得尤为重要。
关键词：
压缩机螺杆压缩机冷水机组故障与维修
WATER-COOLEDSCREWCHILLERSCOLDWATERFAILUREANDREPAIR
Abstract：
Refrigerationcompressoristheheartoftherefrigerationsystemandtheheart,itneedstorelyontheconsumptionoftheenergysupplyoftheexternalworkoroutsideofitslow-temperatureheatsource（belowtheambienttemperatureoftheheatsource）heattransferinhigh-temperatureheatsource（ambienttemperatureorhighertemperatureheatsource）andgoingtoamachine.Withthedevelopmentofrefrigerationtechnology,haveappearedinthepiston,screw,etc.Compressorduringoperation,therewillbesomefailures,andevenaccidents.Failureintheoperationofthecompressorisnotnormallyoccur,onceexcludedfromthecompressorcanresumenormalwork,andreferstotheemergenceoftheaccidentisdestruction.Bothareoftenassociated,andremovetheeventoffailurewillnotcauseamajoraccident.Forrefrigerationcompressortowork,maintenanceisparticularlyimportant.
Keywords:
compressorsscrewcompressorschillersfaultmaintenance
0绪论1
1水冷式冷水螺杆机组的分类及构成
1.1双螺杆制冷压缩机2
1.2单螺杆制冷压缩机3
230HXY制冷螺杆机组工作参数
2.1开利30HXY螺杆式冷水机组型号及性能4
330HXY制冷螺杆机组常见故障
3.130HXY制冷机组机械装置的故障7
3.230HXY制冷机组电气控制故障7
430HXY制冷螺杆机组常见故障分析
4.130HXY制冷机组机械装置的故障分析8
4.230HXY制冷机组电气控制故障分析12
530HXY制冷螺杆机组常见故障维修
5.130HXY制冷机组机械装置的故障维修19
5.230HXY制冷机组电气控制故障维修21
结束语23
致谢24
参考文献25
附录1控制器结构示意图26
0绪论
螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种。
无油螺杆压缩机本世纪30年代问世时主要用于压缩空气，50年代才用于制冷装置中。
60年代出现了气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机，性能得到提高。
近年来，随着齿形和其他结构的不断改进，性能又有了很大提高。
再加上螺杆式压缩机无余隙容积，效率高，无吸、排气阀装置等易损件。
因此，目前螺杆式制冷压缩机已成为一种先进的制冷压缩机，特别是喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一，得到了广泛的应用。
随着制冷技术的发展，水冷式螺杆制冷机组在中央空调领域与冷库方面的应用越来越广。
螺杆式压缩机利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。
工业压缩机的吸气、压缩机的压缩、压缩机排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。
转子齿数为六，星轮为十一齿。
压缩机主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。
螺杆式压缩机容量可以从10%-100%无级调节。
螺杆压缩机与活塞压缩机的往复容积式不同，螺杆式压缩机是一种回转容积式压缩机。
与活塞压缩机相比，螺杆式制冷压缩机有以下优点：
a.体积小重量轻，结构简单，零部件少，只相当于活塞压缩机的1/3～1/2；
b.转速高，单机制冷量大；
c.易损件少，使用维护方便；
d.运转平稳，振动小；
e.单级压比大，可以在较低蒸发温度下使用；
f.排气温度低，可以在高压比下工作；
g.对湿行程不敏感；
h.制冷量可以在10%～100%之间无级调节；
i.操作方便，便于实现自动控制；
j.体积小，便于实现机组化。
在本次设计中重点探讨水冷式螺杆制冷压缩机在实际生产中所遇到的故障与维修，通过我们从厂家得到客户的反应是，该制冷机组制冷效果差，为了更好的去维修该制冷机组，因此我们首先要了解螺杆压缩机的结构与工作原理，在此基础上我们去研究螺杆制冷机组的常见故障与维修，并总结了在常见的故障现象的分析与维修办法。
1水冷式冷水螺杆机组的分类及构成
根据其所用的螺杆式制冷压缩机不同分类。
螺杆式制冷压缩机分为双螺杆和单螺杆两种。
双螺杆制冷压缩机具有一对互相啃合、相反旋向的螺旋形齿的转子。
单螺杆制冷压缩机有一个外圆柱面上加工了6个螺旋槽的转子螺杆，并在螺杆的左右两侧垂直地安装着完全相同的有11个齿条的行星齿轮。
下图1—1为螺杆结构与分类。
图1-1螺杆结构及分类
根据压缩机的密封结构形式分为开启式、半封闭式和全封闭式。
根据空调功能分为单冷型和热泵型。
根据采用制冷剂不同分为R134a和R22两种。
根据蒸发器的结构不同分为普通型和满液型。
1.1双螺杆制冷压缩机
1.1.1双螺杆制冷压缩机的组成
双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。
它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。
一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。
主要部件：
双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。
1.1.2双螺杆压缩机的工作原理
螺杆压缩机工作时，依靠气缸中阳转子与阴转子相互啮合旋转，是转子齿间与机体（气缸内壁）、两端封盖所构成的空间容积——即齿间基元容积，做周期性变化，从而使吸入的气体沿转子轴向压缩后排出。
吸气过程：
气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。
压缩过程：
转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的互相啮合，容积逐步缩小，气体得到压缩。
排气过程：
压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。
下图1-2为双螺杆压缩机的实物图。
图1-2双螺杆压缩机结构实物图
1.2单螺杆制冷压缩机
1.2.1单螺杆压缩机的组成
利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。
它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。
转子齿数为六，星轮为十一齿。
主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。
容量可以从25%-100%无级调节。
1.2.2单螺杆压缩机的工作原理
吸气过程：
气体通过吸气口进入转子齿槽。
随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面所形成的密闭空间）。
压缩过程：
随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。
排气过程：
压缩腔前沿转至排气口后开始排气，便完成一个工作循环。
由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。
螺杆压缩机一般制冷机组形式的出现在生产领域，根据冷凝器结构的不同可分为水冷式螺杆制冷机组与风冷式螺杆制冷机组；根据采用的压缩机台数的多少可分为单机头机组与多机头机组。
水冷式螺杆制冷机组又螺杆压缩机、水冷式冷凝器、油分离器、控制柜、启动柜等主要部件组成。
在此次设计中我们调查并查阅了上海大众空调有限公司采用的开利水冷式螺杆制冷机组来作参考。
下图1-3为该类型空调的实物图。
图1-3水冷式螺杆制冷机组
230HXY制冷螺杆机组工作参数
上海大众空调有限公司某些空调主机选用为开利30HXY螺杆制冷机组在给客户安装使用一年后，出现了不制冷问题。
首先我们从这台制冷机组的运行设计参数开始研究。
下图为开利30HXY螺杆制冷机组实物图。
图2-1开利30HXY螺杆式冷水机组
2.1开利30HXY螺杆式冷水机组型号及性能
型号：
30HXY
制冷量：
335~1392（kW）
制冷剂：
R134a
2.1.1主要性能
◇采用HFC-134a制冷工质，完全无氯
◇新结构的半封闭螺杆压缩机，可靠耐用
◇强化传热管的满液体式换热器，传热效率高
◇冷凝器内置二级分油器，分油效果佳
◇电子膨胀阀控制灵敏，部分负荷效率高
◇30HXY采用双回路设计，运行维护方便可靠
◇PRO-DIALOG控制功能强大，操作方便
◇机组结构紧凑，可方便通过标准门框通道
◇最新噪声装置静音箱，有效降低运行噪声
◇更有高效型机组可供选择。
开利30HXY110A-400A（R134a）制冷量335-1392KW采用HFC-134a制冷工质，符合环保要求；最新结构的半封闭螺杆压缩机，可靠耐用。
强化传热管的满液式换热器，传热效率高。
冷凝器内置二级分油器，分油效果佳。
电子膨胀阀控制灵敏，部分负荷效率高。
30HXY采用双向路设计，运行维护方便可靠。
PRO-DIALOG控制功能强大，操作方便。
机组结构紧凑，可方便通过标准门框通道。
最新降噪声置静音箱，有效降低运行噪声。
该类机组分两种类型为标准型与高效型。
标准型的工况见下表。
表2-1标准型
机组型号
机组
外型尺寸
重量
制冷量
长
宽
高
机组重量
运行重量
kw
104kcal/h
Ton
mm
mm
mm
kg
kg
30HXY110A
335
30
100
2794
950
1930
1950
2110
30HXC130A
464
40
130
3278
980
1816
2474
2617
30HXC165A
580
50
165
3278
980
1816
2547
2712
30HXC200A
696
60
200
3278
980
1941
2983
3179
30HXC250A
870
75
250
3912
1015
2060
4296
4656
30HXC300A
1044
90
300
3912
1015
2060
4416
4776
30HXC350A
1218
105
350
4521
1015
2112
5090
5553
30HXC400A
1392
120
400
4521
1015
2112
5258
5721
高效性的制冷机组工况见表2-2。
表2-2高效性
机组型号
机组
外型尺寸
重量
制冷量
长
宽
高
机组重量
运行重量
kw
104kcal/h
Ton
mm
mm
mm
kg
kg
30HXY050A
176
15
50
2194
950
1875
1300
1500
30HXY065A
241
20
65
2194
950
1875
1750
1900
30HXY080A
293
25
80
2794
950
1875
1840
2000
30HXY110A
335
30
100
2794
950
1930
1950
2110
30HXC130A
464
40
130
3278
980
1816
2474
2617
30HXC165A
580
50
165
3278
980
1816
2547
2712
30HXC200A
696
60
200
3278
980
1941
2983
3179
30HXC250A
870
75
250
3912
1015
2060
4296
4656
30HXC300A
1044
90
300
3912
1015
2060
4416
4776
30HXC350A
1218
105
350
4521
1015
2112
5090
5553
30HXC400A
1392
120
400
4521
1015
2112
5258
5721
压缩机只有在标准工况下运行才能满足客户所需的制冷量，而随着环境的改变。
由于恶劣环境不断对制冷机组的冲击，因此在生产中不免会发生一些故障。
2.1.2常用配件
开利30HXY螺杆式冷水机组常用配件见表2-3。
表2-330HXC常用配件表
编号
配件
型号
编号
配件
配件
1
干燥过滤器芯
30HX407222E
15
蒸发器水室垫片
10HX503002EE
2
干燥过滤器芯
KH29EZ050
16
10HX503012EE
3
外置式油过滤器
30GX417132EE
17
10HX503022EE
4
30GX417133EE
18
10HX503032EE
5
06NA660088
19
10HX503042EE
6
冷冻润滑机油
PP23ZB104005
20
油温开关
HR12BA011
7
冷凝器水室垫片
9HX503192EE
21
高压传感器
OP12DA039EE
8
09HX503022EE
22
低压传感器
OP12DA040EE
9
09HX501932EE
23
水温传感器
HH79NZ047
10
09HX501942EE
24
排气温度传感器
HH79NZ059
11
冷凝器清洗刷
GTC-211-7/8
25
压力开关
WB12KN014EE
12
KC21AH105
26
螺杆机油泵
30HX410332
13
电子流量开关
HR12AA009
27
电磁阀线圈
XM12ZM017
14
靶式流量计
LKB01-Bb
28
脉冲阀线圈
XM12ZM018
330HXY制冷螺杆机组常见故障
我们从大众空调有限公司了解到，有客户反映购买该公司的水冷式螺杆制冷机组在使用一年后，发现主机制冷效果不好，经过调查与研究，空调机组的风机一切都正常，因此我们判断制冷主机出现了故障。
压缩机在运行的过程中，输气量过低，或者排气量过低，最终的原因一般由机械装置与电气控制装置等的故障引起的，在该章节我们只探讨机械装置对制冷机组的影响。
3.130HXY制冷机组机械装置的故障
随着近年来螺杆制冷机组的发展，机组的故障率和先前相比大大减少。
同时，机组控制系统也日趋完善。
在现代厂家制造的机组的控制系统都带有自动检测故障的功能。
机组一旦出现故障，但是空调机组运行正常，便于维修人员能在短时间内能完成维修，使制冷机组运行正常。
因此通过客户反映，以及搜集的参考文献，将常见的机械故障归纳如下：
1.滑阀的位置不合适6.喷油量不足，密封能力弱；
2.吸气过滤器堵塞；7.排气压力过高
3.机器磨损严重，造成间隙过大；8.机械磨损严重，造成间隙过大
4.压缩机因高压保护而停机
5.压缩机因主电动机温度保护而停机；
3.230HXY制冷机组电气控制故障
制冷空调系统的运行管理良好与否，关系到制冷空调装置工作的可靠性、安全性和经济性。
除了制冷机械装置的正常工作外，必须得保证制冷空调的电器控制方面的完好，只有在这两方面的相互配合下，才能使机组正常进行制冷。
而随着制冷空调测控技术的不断更新，PLC控制越来越广泛，它可以将顺序控制和过程控制结合在一起。
实现对生产过程的测控。
之所以被广泛应用，它具有以下优点：
可靠性高（有较强的抗干扰能力，便于工业现场使用，一旦出现故障，具有停电保护、自我诊断等功能）；采用功能模块结构，可根据要求，进行组合和扩充、具有独立的编程器；编程简单、易于掌握；价格低廉。
这样就使得制冷机组在运行的过程中不会因为一点小小的故障导致整个压缩机产生故障，致使使用客户造成更大的经济损失。
即使这样作为一个维修人员，也要掌握常见的电器控制故障的维修知识。
经过深入研究，常见的电气故障如下：
1.温度传感器故障
2.控制故障
3.交流截止器故障
4.超载保护器故障
430HXY制冷螺杆机组常见故障分析
4.130HXY制冷机组机械装置的故障分析
4.1.1滑阀的位置不合适
螺杆式制冷压缩机的能量调节主要的方法有吸入节流调节、转停调节、变频调节、滑阀调节，柱塞调节等，但是目前主要使用的是滑阀能量调节。
下图4-1为滑阀结构示意图。
4-1滑阀结构示意图
现在普遍流行的容量调节方法是采用滑阀调节。
滑阀式能量调节机构，调节滑阀置于压缩机两螺杆啮合部位的下面（排气侧），与两螺杆外圆柱面紧贴。
滑阀靠近排气口的一端称为滑阀前缘，另一端为背部，滑阀前缘部位开有径向排气孔口。
通过手动、液动或电动等方式，使滑阀沿着机体轴线方向往复滑动。
此滑阀在机体中处于不同的位置时，转子被密封的长度也相应不同，从而在旋转一周的过程中被送入压缩腔的气体的量也不同。
在密封段外的吸入气体则通过机体下方的旁通口回流至吸气端。
通过这种方法就可以达到调节和改变压缩机输气量的目的。
为了达到在压缩机满负荷运转时，不改变输气量的大小而调节压缩机中内压缩比以与外压力比相同或接近，避免使压缩机在面对不同工况时产生欠压或者是过压缩现象，从而提高压缩机的运行效率，在压缩机中通常都需要设置内容积比调节机构。
内容积比调节机构的目的就是通过改变容量调节滑阀上的径向排气口的位置来改变内容积比，以适应压缩机的不同的运行工况，节省能耗，提高压缩机的COP（性能系数）值。
在螺杆压缩机发展的早期阶段，生产制造厂所采取的策略是根据不同的用户的使用要求，在制造压缩机时就选择好与工况适应的容量调节滑阀。
由于滑阀不能够随意更换，所以在装配完成后此台压缩机就只能够适应固定的使用工况，一旦用户的使用条件发生变化，压缩机的效率将急剧降低，也即是相当于压缩机中没有内容积比调节机构。
后来则将容量调节滑阀一分为二，设有径向排气口的前端为一部分，后面的整圆弧部分为一个单独的部件，此部件即演变为现在通行的内容积比调节滑阀。
但是此时内容积比调节滑阀在压缩机中的位置是通过连在滑阀后端的一个丝杆机构来调节的。
制造厂在出厂时调定好内容积比调节滑阀位置后用螺母加以固定。
在用户处则需要打开压缩机才能够重新调节，因此也不能够灵活适应工况的变化。
同时滑阀能量调节机构主要有三部分组成：
第一部分包括滑阀、滑阀顶杆、油活塞、油缸、压缩弹簧及压缩机端座；第二部分为能量调节指示器；第三部分为油路及能量调节控制阀。
经检查发现，导致滑阀位置不合适的原因是因为在长期的使用中，导致弹簧的弹性性能发生不可能恢复的变化，导致华发能量调节失效，为了使压缩机能正常工作，必须更换压缩弹簧。
4.1.2吸气过滤器堵塞
吸气过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置,通常安装在压缩机的吸气腔或吸气管路上以防止机械杂质进入压缩机对螺杆的损害。
式压缩机能正常工作。
它外壳用无缝钢管制作，内有滤网。
在外壳的下部有拆卸的端盖，壳体撒谎能够有进、出口气管接头。
滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便
。
下图4-2为吸气过滤器实物图。
4-2吸气过滤器实物图
吸气过滤器堵塞则会使气体阻力增加，引起压缩机吸入压力降低。
若是排气压力不变时，从而使使压缩机压比增加。
根据压缩机的性能曲线，当压缩机压比增加时，排气量会减少；因此制冷效果不好，为了制冷机组能正常工作，必须更换吸气过滤器或者拆卸下来先经过清洗，再安装进行使用。
4.1.3机械磨损严重，造成间隙过大
磨损状态是机件故障、失效的又一种常见形式。
由于机器在正常传动和运行中，需要传递转速、扭矩和功率，这就会在零部件间相互结合、传递和接触的部位产生不可避免的磨损，这种磨损造成的故障在机械设备中所占比重较大，同时事故带来的经济损失也较严重，所以开展磨损监测技术是非常必要的。
用润滑油劣化分析技术进行磨损监测是简便可行的有效方法，其原理是：
根据对油中所含金属微粒的成分、形态及大小的分析，可以得到油液循环着的那些部件的劣化信息。
分析金属磨损微粒、测量金属微粒的分布和鉴定金属成分可测定出是哪个部位发生了磨损及磨损程度。
润滑油取样分析的检测方法主要有以下几种：
油样光谱分析法、油样贴谱分析法、磁塞检查法。
磨损失效的基本类型：
1.粘着磨损2.磨料磨损3.犁削磨损4.表面疲劳磨损5.冲刷磨损6.腐蚀磨损
在制冷机组运行的过程中，螺杆与螺杆之间，螺杆与机壳之间不免会发生摩擦，在讨论这方面的影响，我们从以下几方面进行分析：
①使表面具有良好的机械特性：
一般来说，在机械性能中，最重要的是硬度，大多数情况下，表面硬度高，耐磨性好。
②设法形成具有非金属性质的摩擦面：
非金属性质的摩擦面是通过物理或化学的作用来减少磨损的。
如对钢材渗s，氮化、热喷涂层加MoS2、物理气相沉积、化学气相沉积及离子注入等，使材料表面形成氮化物、氧化物、硫化物、碳化物以及它们的复合化合物的表面层，这些表面层可以抑制摩擦过程中摩擦副两个零件之间的粘附，熔附以及由此引起的金属转移现象，从而提高耐磨性。
许多表面强化方法往往兼有上述两种特性，因而都可以明显提高材料的耐磨性。
如螺杆压缩机的阳阴转子，轴封等，长期使用会使机械精度降低，不利于压缩机工作，造成压缩机的制冷量下降。
4.1.4压缩机因高压保护而停机
由于在此次设计中我们探讨的水冷式螺杆制冷机组，可能导致压缩机因高压保护而停机可能的原因是排气压力过高导致压力控制器控制使压缩机停机，其原因主要如下：
1）通过冷凝器的水量不足，因为冷凝器中的水量不足，而由压缩机排出的高温高压的制冷剂气体无法冷却、冷凝到达到要求的常温高压的制冷剂液体，此刻高压控制器动作导致压缩机停机无法进行制冷；2）冷凝器的铜管堵塞，导致整个系统不能正常运转，高压气体被堵在冷凝器中，随着气体的不断积累，同时气体的压力也在逐渐升高，超过了高
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