Analiza defecțiunilor compresorului de aer condiționat al vehiculului electric - Lipsa de ulei și lubrifiere

Compresorul de aer condiționat pentru vehicule electrice este o mașină complexă care funcționează la viteză mare. Asigurarea unei lubrifieri suficiente a arborelui cotit al compresorului, lagărelor, bielelor, pistoanelor și altor părți mobile este o cerință de bază pentru menținerea funcționării normale a mașinii. Din acest motiv, producătorul compresorului solicită utilizarea unor grade de ulei de lubrifiere desemnate și inspecția regulată a nivelului și culorii uleiului de lubrifiere. Cu toate acestea, din cauza neglijenței în proiectarea, construcția și întreținerea sistemelor de refrigerare, lubrifierea insuficientă a pieselor în mișcare este obișnuită din cauza lipsei de ulei de compresor, cocsificarea uleiului, diluării returului, spălarea agentului frigorific și utilizarea uleiului lubrifiant inferior. Ungerea insuficientă poate cauza uzură sau zgârieturi pe suprafața rulmentului și, în cazuri severe, poate cauza blocarea arborelui și pistonului în cilindru, precum și producerea unor accidente la îndoirea tijei și la fracturi.
1. Lipsa uleiului
Lipsa de ulei este una dintre cele mai ușor de identificat defecțiuni ale compresorului. Când compresorul nu are ulei, există puțin ulei de lubrifiere sau deloc în carter. Compresorul este o pompă de aer specială, în care o cantitate mare de gaz frigorific este descărcată în timp ce antrenează și o cantitate mică de ulei lubrifiant (numit ulei de rulare sau ulei de rulare). Scurgerile de ulei din compresor sunt inevitabile, dar viteza de scurgere a uleiului este diferită. Există aproximativ {{0}} procent de ulei lubrifiant în gazele de eșapament ale unui compresor cu piston semiermetic, în timp ce 0.5-1 procente într-un compresor scroll. Pentru un 6-compresor cu cilindru cu o deplasare de 100 m3/h și o capacitate de stocare a uleiului în carter de 6 litri, un debit de ulei de 3 procente înseamnă aproximativ 0,3-0,8 litri pe minut de debit de ulei sau compresorul funcționează mai mult de zece minute fără retur de ulei.
Dacă uleiul de lubrifiere evacuat din compresor nu revine, compresorul va rămâne fără ulei.
Există două moduri de a returna uleiul de la compresor, una este de a returna uleiul de la separatorul de ulei, iar cealaltă este de a returna uleiul de la conducta de retur. Separatorul de ulei este instalat pe țeava de evacuare a compresorului și poate separa, în general, 50-95 procente din uleiul care rulează. Efectul de retur al uleiului este bun, iar viteza este rapidă, reducând foarte mult cantitatea de ulei care intră în conducta sistemului, prelungind astfel eficient timpul de funcționare fără retur de ulei. Nu este neobișnuit ca sistemele frigorifice de refrigerare cu conducte deosebit de lungi, sisteme de producere a gheții lichide pline și echipamente de liofilizare cu temperaturi foarte scăzute să nu returneze uleiul sau să aibă o revenire foarte mică a uleiului după zece sau chiar zeci de minute de pornire. Sistemele prost proiectate pot cauza oprirea compresorului din cauza presiunii scăzute a uleiului. Instalarea unui separator de ulei de înaltă eficiență în acest sistem de refrigerare poate prelungi foarte mult timpul de funcționare fără returnare a uleiului al compresorului, permițând compresorului să treacă în siguranță de stadiul de criză fără retur de ulei după pornire.
Uleiul de lubrifiere care nu a fost separat va intra în sistem și va curge cu agentul frigorific în conductă, formând o circulație a uleiului. După ce uleiul de lubrifiere intră în evaporator, pe de o parte, datorită temperaturii scăzute și solubilității scăzute, o parte din uleiul de lubrifiere este separată de agent frigorific; Pe de altă parte, temperatura scăzută și vâscozitatea ridicată fac ca uleiul de lubrifiere separat să adere cu ușurință la peretele interior al țevii, îngreunând curgerea. Cu cât temperatura de evaporare este mai mică, cu atât este mai dificil să returnezi uleiul. Acest lucru necesită ca proiectarea și construcția conductelor de evaporare și retur să fie favorabile returului uleiului. Practica comună este adoptarea unui design de conductă de tip descendent și asigurarea unei viteze mai mari a fluxului de aer. Pentru sistemele de refrigerare cu temperaturi deosebit de scăzute, cum ar fi rezervoarele criogenice medicale de - 85 grade C și - 150 grade C, pe lângă selectarea unui separator de ulei de înaltă eficiență, se adaugă de obicei solvenți speciali pentru a preveni uleiul lubrifiant blocând tuburile capilare și supapele de expansiune și pentru a ajuta la returnarea uleiului. În aplicațiile practice, problemele de retur de ulei cauzate de proiectarea necorespunzătoare a evaporatoarelor și a liniilor de retur nu sunt neobișnuite. Pentru sistemele R22 și R404A, este foarte dificil să returnați ulei dintr-un evaporator de lichid plin, iar proiectarea conductei de retur a sistemului trebuie să fie foarte atentă. Pentru un astfel de sistem, utilizarea unei separări eficiente a uleiului poate reduce foarte mult cantitatea de ulei care intră în conducta sistemului, prelungind efectiv timpul de nereturn al conductei de retur după pornire. Când compresorul este mai înalt decât evaporatorul, este necesară o curbă de retur pe conducta de retur verticală. Cotul de retur de ulei trebuie să fie cât mai compact posibil pentru a reduce stocarea uleiului. Distanța dintre coturile de retur de ulei ar trebui să fie adecvată. Când numărul de curburi de retur a uleiului este mare, trebuie adăugat puțin ulei lubrifiant. Linia de retur a sistemului de sarcină variabilă trebuie, de asemenea, să fie atentă. Când sarcina scade, viteza aerului de retur va scădea, iar o viteză prea mică nu favorizează întoarcerea uleiului. Pentru a asigura returul uleiului sub sarcină redusă, conducta de aspirație verticală poate utiliza coloane duble.
Pornirea frecventă a compresorului nu favorizează întoarcerea uleiului. Datorită timpului scurt de funcționare continuă, compresorul s-a oprit și nu a existat timp pentru a forma un flux stabil de aer de mare viteză în conducta de retur, astfel încât uleiul de lubrifiere a putut rămâne doar în conductă. Dacă uleiul de retur este mai mic decât uleiul de refulare, compresorul va rămâne fără ulei. Cu cât timpul de funcționare este mai scurt, cu atât conducta este mai lungă și cu cât sistemul este mai complex, cu atât problema returului uleiului este mai proeminentă. Pentru compresoarele complet închise (inclusiv compresoarele scroll și compresoarele cu rotor) și compresoarele parțial semiînchise care nu au un comutator de siguranță al presiunii uleiului, pornirea frecventă cauzează mai multe daune.
Întreținerea compresorului este la fel de importantă. În timpul dezghețării, temperatura evaporatorului crește, iar vâscozitatea uleiului de lubrifiere scade, făcându-l să curgă ușor. După ciclul de dezghețare, debitul de agent frigorific este mare, iar uleiul de lubrifiere rămas va fi concentrat și returnat la compresor. Prin urmare, frecvența și durata ciclului de dezghețare ar trebui, de asemenea, setate cu atenție pentru a evita fluctuațiile mari ale nivelului de ulei sau chiar șocurile de ulei. Când există mai multe scurgeri de agent frigorific, viteza aerului de retur va scădea, iar o viteză prea mică va face ca uleiul de lubrifiere să rămână în conducta de aer retur și să nu se poată întoarce rapid la compresor.
Returul uleiului de lubrifiere la carcasa compresorului nu este egal cu revenirea la carter. Pentru compresoarele care utilizează principiul returului uleiului cu presiune negativă al cavității arborelui cotit, dacă pistonul se scurge din cauza uzurii etc., presiunea din carter crește, iar supapa unidirecțională de retur a uleiului se închide automat datorită efectului de presiune diferențială. Uleiul de lubrifiere returnat de la conducta de retur rămâne în cavitatea motorului și nu poate intra în carter. Aceasta este problema internă a returului uleiului, care poate cauza și lipsa uleiului. Pe lângă apariția unor astfel de accidente la mașinile vechi uzate, începerea cu lichid cauzată de migrarea agentului frigorific poate provoca și dificultăți în revenirea internă a uleiului, dar timpul este de obicei scurt, cu maximum mai mult de zece minute. Când există o problemă internă cu returul uleiului, se poate observa că nivelul de ulei al compresorului continuă să scadă până când acționează dispozitivul de siguranță al presiunii uleiului. După ce compresorul a fost oprit, nivelul uleiului din carter și-a revenit rapid. Cauza principală a problemei interne a returului uleiului constă în scurgerea cilindrului. Ansamblul pistonului uzat trebuie înlocuit în timp util. Dispozitivul de siguranță al presiunii uleiului se va opri automat când lipsește ulei, protejând compresorul de deteriorare. Compresoarele complet închise (inclusiv rotoare și compresoare scroll) și compresoarele răcite cu aer fără vizor de ulei și dispozitive de siguranță pentru presiunea uleiului nu au simptome evidente atunci când uleiul lipsește și nu se opresc. Compresorul poate fi uzat și deteriorat din neatenție. Zgomotul compresorului, vibrațiile sau curentul excesiv pot fi legate de lipsa uleiului. Este foarte importantă evaluarea exactă a condițiilor de funcționare a compresorului și a sistemului. Temperatura scăzută a mediului ambiant poate cauza funcționarea defectuoasă a unor dispozitive de siguranță a presiunii uleiului și uzura compresorului.
Uzura cauzată de lipsa uleiului de compresor este în general relativ uniformă. Dacă există puțin ulei lubrifiant sau deloc, se va produce frecare severă pe suprafața rulmentului, iar temperatura va crește rapid în câteva secunde. Dacă puterea motorului este suficient de mare, arborele cotit va continua să se rotească, iar arborele cotit și suprafețele lagărelor vor fi uzate sau zgâriate. În caz contrar, arborele cotit va fi blocat de rulmenți și va înceta să se rotească. Mișcarea alternativă a pistonului în cilindru este aceeași. Lipsa uleiului poate cauza uzură sau zgârieturi, iar în cazuri severe, pistonul se poate bloca în cilindru și nu se poate mișca.
2. Ungere insuficientă
Cauza directă a uzurii este lubrifierea insuficientă. Lipsa uleiului poate duce cu siguranță la o lubrifiere insuficientă, dar o lubrifiere insuficientă nu este neapărat cauzată de lipsa uleiului. Lubrefierea insuficientă poate fi cauzată și din trei motive: incapacitatea uleiului de lubrifiere de a ajunge la suprafața lagărului; Deși uleiul de lubrifiere a ajuns la suprafața rulmentului, vâscozitatea sa este prea mică pentru a forma o peliculă de ulei de o grosime suficientă; Deși uleiul de lubrifiere a ajuns la suprafața rulmentului, s-a descompus din cauza supraîncălzirii și nu poate funcționa ca lubrifiant.
Blocarea ecranului de aspirare a uleiului sau a conductei de alimentare cu ulei sau defecțiunea pompei de ulei pot afecta livrarea uleiului de lubrifiere, iar uleiul de lubrifiere nu poate ajunge la suprafața de frecare departe de pompa de ulei. Ecranul de aspirare a uleiului și pompa de ulei sunt normale, dar uzura rulmentului și jocul excesiv pot cauza scurgeri de ulei și presiune scăzută a uleiului, făcând suprafața de frecare departe de pompa de ulei inaccesibilă, provocând uzură și zgârieturi.
Returul lichidului este o problemă comună a sistemului, iar unul dintre pericolele majore ale returului lichidului constă în diluarea uleiului de lubrifiere. După ce uleiul lubrifiant diluat ajunge la suprafața de frecare, vâscozitatea acestuia este scăzută și nu poate forma o peliculă de ulei de protecție de o grosime suficientă, ceea ce poate cauza uzura în timp. Când volumul lichidului de retur este relativ mare, uleiul de lubrifiere va fi foarte subțire, nu numai că nu va putea juca un rol de lubrifiere, dar va dizolva și va spăla pelicula de ulei originală, provocând spălarea agentului frigorific.
Din diverse motive (inclusiv etapa de pornire a compresorului), temperatura suprafeței de frecare unde nu se obține ulei de lubrifiere va crește rapid, iar uleiul de lubrifiere va începe să se descompună după ce depășește 175 de grade C. „Ungere insuficientă - frecare - suprafață mare temperatura - descompunerea uleiului” este un cerc vicios tipic, iar multe accidente maligne, inclusiv arborele de susținere a bielei și cilindrul de prindere a pistonului, sunt legate de acest cerc vicios. Ungerea insuficientă și lipsa uleiului pot fi observate la compresoarele dezasamblate. Lipsa uleiului se manifestă în general în zone mari de deteriorare a suprafeței relativ uniforme și temperaturi ridicate, în timp ce lipsa de lubrifiere se manifestă mai frecvent prin uzură, zgârieturi și temperaturi ridicate în anumite locații, cum ar fi suprafața rulmentului departe de pompa de ulei.
Când pistonul se mișcă în sus și în jos, sarcina știftului pistonului este rotită între părțile superioare și inferioare ale suprafeței lagărului, ceea ce permite uleiului de lubrifiere să perie uniform știftul pistonului și să asigure o lubrifiere suficientă. Dacă placa supapei de evacuare este îndoită sau ruptă, sau compresorul funcționează la un raport de presiune ridicat pentru o perioadă lungă de timp, va cauza lubrifiere insuficientă și uzură pe o parte a bolțului pistonului, rezultând o porozitate crescută. Dacă știftul pistonului are un spațiu care se scutură, pistonul va fi aruncat în centrul mort superior și va lovi placa supapei și placa supapei, producând un sunet de bătaie. Prin urmare, la înlocuirea plăcii supapei, verificați uzura bolțului pistonului.
Concluzii si recomandari
Lipsa uleiului poate cauza deficiențe grave de lubrifiere. Cauza principală a lipsei de ulei nu este cantitatea și viteza debitului de ulei din compresor, ci mai degrabă returnarea slabă a uleiului din sistem. Instalarea unui separator de ulei poate returna rapid uleiul și poate prelungi timpul de funcționare a compresorului fără returnarea uleiului. Proiectarea evaporatorului și a conductei de retur trebuie să țină cont de uleiul de retur. Măsurile de întreținere, cum ar fi evitarea pornirilor frecvente, dezghețarea regulată, completarea în timp util a agentului frigorific și înlocuirea în timp util a componentelor uzate ale pistonului ajută, de asemenea, la returnarea uleiului.
Lichidul de retur și migrarea agentului frigorific va dilua uleiul de lubrifiere, care nu este propice pentru formarea peliculei de ulei; Defecțiunea pompei de ulei și blocarea circuitului de ulei pot afecta alimentarea și presiunea cu ulei, ducând la o lipsă de ulei pe suprafața de frecare; Temperatura ridicată a suprafeței de frecare va favoriza descompunerea uleiului de lubrifiere, făcând uleiul de lubrifiere să-și piardă capacitatea de lubrifiere. Ungerea insuficientă cauzată de aceste trei probleme duce adesea la deteriorarea compresorului. Cauza principală a penuriei de ulei se află în sistem. Prin urmare, doar înlocuirea compresorului sau a unor accesorii nu poate rezolva în mod fundamental problema deficitului de ulei.