渦旋式汽車空調(diào)壓縮機冷凍油回收系統(tǒng)分析

孫潤昌

摘要：通過對渦旋式壓縮機冷凍油回收系統(tǒng)（簡稱回油系統(tǒng)）的分析，提供該類壓縮機因回油不順導(dǎo)致壽命短、異響、發(fā)熱等故障的診斷思路，從設(shè)計方面提供預(yù)防渦旋式壓縮機冷凍油回油不徹底的解決方案。關(guān)鍵詞：渦旋式;壓縮機;冷凍油;回油系統(tǒng)

前言

渦旋式壓縮機是繼旋葉式之后發(fā)展起來的第四代車用空調(diào)壓縮機，與活塞壓縮機相比，零件數(shù)量減少90%、體積減小40%、重量減輕15%。因為沒有余隙容積，容積效率非常高。多壓縮室同時工作，工作連續(xù)，壓縮力矩變化平穩(wěn)，所以震動和噪音小，能耗損失低。采用油膜密封，摩擦損失小，機械效率高。渦旋式壓縮機優(yōu)勢明顯，代表著車用空調(diào)壓縮機發(fā)展的方向和趨勢。

在產(chǎn)品的實際使用中，這種渦旋式壓縮機面臨的最難解決的技術(shù)難題，就是因系統(tǒng)回油不好，引起壓縮機內(nèi)部冷凍油缺乏，機件磨損增大，機體溫度增高，同時也因為沒有足夠的冷凍油，造成壓縮機內(nèi)動靜渦旋盤的軸向和切向間隙的油膜無法建立，引起卸壓漏油故障。從而降低產(chǎn)品的使用經(jīng)濟性。壓縮機在排出冷媒時，也會排出微量的冷凍油。即使只有0.5%的上油率，如果油不能通過系統(tǒng)循環(huán)回到壓縮機中，壓縮機運轉(zhuǎn)短時間內(nèi)就可以將冷凍油油全部帶出，大約在2～5小時內(nèi)壓縮機將會燒壞。因此，解決渦旋式壓縮機的回油問題至關(guān)重要。

1.渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)簡介

圖1?渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)

渦旋式壓縮機的主要部件有定渦旋盤、動渦旋盤、電機吸氣口及排氣口等，如圖1所示的空調(diào)用渦旋壓縮機，其特點是電機定子過盈固定在殼體上，電機轉(zhuǎn)子過盈連接在曲軸上，曲軸驅(qū)動支架上的動渦旋盤做圓周軌道運動，與靜渦盤共同構(gòu)成多個封閉壓縮腔進行壓縮。為了避免動渦旋盤的自轉(zhuǎn)，通過十字滑環(huán)結(jié)構(gòu)進行限制。該渦旋壓縮機的冷凍油貯存在底部空腔油池中，在離心泵和壓差的共同作用下，將冷凍油分配至各個壓縮腔。

2.冷凍油循環(huán)路線分析

壓縮機在排出冷媒時，會排出微量的冷凍油，我們所說的回油，就是讓這部分油通過循環(huán)重新回到壓縮機中，避免冷凍油的損耗。下面依據(jù)冷媒在制冷過程中的流動對渦旋壓縮機系統(tǒng)的油路做簡要分析。

壓縮機排出高壓帶油的混合氣體后，經(jīng)過油分離器，排出的冷凍油大部分被分離，并通過毛細回油管回到壓縮機中;殘留的冷凍油與冷媒混合物以高壓氣態(tài)流至冷凝器，此段流速快、流程短，冷凍油沒有損耗;經(jīng)過冷凝器后混合物變成液態(tài)，途經(jīng)膨脹閥到達蒸發(fā)器，在這個過程中冷凍油與冷媒充分溶解，也不會有冷凍油析出;在蒸發(fā)器中，冷媒吸收熱量蒸發(fā)變成氣態(tài)，冷凍油析出并附著在管路內(nèi)壁上;蒸發(fā)器至壓縮機段，冷媒處于低壓氣體狀態(tài)，流速較小，冷媒會進一步析出。

3.影響冷凍油回流的關(guān)鍵因素

清楚冷凍油在循環(huán)系統(tǒng)的流動路線，就可以針對各個環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的措施，保證冷凍油的回流。

3.1適當(dāng)?shù)膲嚎s機注油量

系統(tǒng)中冷卻油的量，不僅決定了壓縮機的潤滑效果，同時決定了系統(tǒng)的制冷效果。在這里，我們引入冷凍油循環(huán)率的概念：

對壓縮機而言，一定范圍內(nèi)，冷凍油循環(huán)率越高，潤滑性能越好;但對空調(diào)系統(tǒng)而言，冷凍油的存在反而導(dǎo)致制冷能力下降。因此，在設(shè)定壓縮機的機油加注量時，一定要兼顧雙方的要求，通常取值在2.9%～6%之間。

3.2選擇正確的冷凍油

冷凍油選擇的標(biāo)準(zhǔn)很多，為方便回油，必須要求其傾點低，避免在低溫情況產(chǎn)生黏附，無法回流至壓縮機。同時，當(dāng)冷媒為氣態(tài)時，冷凍油夾雜在其中高速流動，當(dāng)冷媒為液態(tài)時，冷凍油與冷媒充分互溶，為保證冷凍油無論在冷媒處于何種狀態(tài)都能很好的流動，冷凍油的粘度也是一個重要的參數(shù)。國內(nèi)常見的幾種冷凍油及參數(shù)見表1。

表1?常見冷凍油參數(shù)一覽表

3.3空調(diào)管路設(shè)置

應(yīng)確保壓縮機吸氣管冷媒的流速（約6m/s），才能使油回到壓縮機，但最高流速應(yīng)小于15m/s，以減小壓降與流動噪音，對水平管還應(yīng)沿冷媒流動方向有向下的坡度，尤其是蒸發(fā)器到壓縮機之間的管路，必須設(shè)置高度差，才能使析出的冷凍油回流到壓縮機中。

3.4分離器的選擇

一般會在壓縮機排氣管處設(shè)置油分離器，目的是讓隨高壓制冷劑排出的冷凍油析出并回流到壓縮機中。油分離器的核心部件是油氣分離芯，在選擇時必須大于或等于空氣壓縮機的出氣流量，防止了在使用過程中吸入的空氣濾清器過濾不了的細小粉塵將油氣分離芯的細分離層上堵塞，從而減少油氣分離芯的處理流量，造成油氣分離芯早期壓差過大。在配套油氣分離芯最合適的是壓縮空氣出氣流量的105%以上來選擇。同時也要考慮合理的壓降和流速數(shù)值，一般通過潔凈油細分離器的壓降為0.025～0.03Mpa，氣體流過過濾材料時的速度應(yīng)在0.1m/s左右。

在蒸發(fā)器至壓縮機吸氣管處設(shè)置氣液分離器，除了防止壓縮機液擊外，還可以聚集從蒸發(fā)器和低壓管中析出的冷凍油，最終通過毛細回油管回到壓縮機中。氣液分離器的回油孔大小應(yīng)適當(dāng)，孔徑過大會吸入液體制冷劑造成過濕運轉(zhuǎn)，孔徑過小會使回油不順暢，使油滯留在氣液分離器中。

3.5減少壓縮機的上油率

壓縮機的上油率，即單位時間內(nèi)排出的冷凍油量，占系統(tǒng)中總冷凍油含量的百分比。為了最大可能的保證回油，在停機時為保證制冷劑不溶解到冷凍機油中，設(shè)計時要使用曲軸加熱器，防止冷機啟動時大量冷凍油排出。避免過濕運轉(zhuǎn)，因為會壓縮機內(nèi)部的油容易起泡使油容易被帶出壓縮機。

4.結(jié)論

壓縮機應(yīng)該設(shè)置合適的冷凍油加注量;盡量選擇傾點低、粘溫曲線變化平緩的冷凍油。管路設(shè)計時應(yīng)該考慮冷媒的流速和蒸發(fā)器到壓縮機之間的高度差;應(yīng)該選擇合適的油分離器和氣液分離器，回油毛細管的直徑不能過大也不能過小;通過適用曲軸加熱器來降低壓縮機的上油率。

參考文獻：

[1]朱鵬，張勇，李功瑞.渦旋壓縮機系統(tǒng)回油分析[J].價值工程.2010.（18）：231-232.

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