Fallos comunes y análisis de compresores de refrigeración

Las fallas de los compresores eléctricos (en lo sucesivo, compresores) se pueden dividir en fallas del motor y fallas mecánicas (incluidos el cigüeñal, la biela, el pistón, el plato de la válvula, el cilindro). junta, etc.). Las fallas mecánicas a menudo causan que el motor se sobrecargue o incluso se cale, lo cual es una de las principales causas de daño al motor.

El daño al motor es causado principalmente por el daño (cortocircuito) y el circuito abierto de la capa aislante del devanado del estator. Es difícil detectar a tiempo los devanados del estator dañados, lo que eventualmente puede provocar que el devanado se queme. Después de que el devanado se quema, algunos fenómenos o causas directas que conducen al quemado quedan ocultos, lo que dificulta el análisis e investigación de la causa posterior. Sin embargo, el funcionamiento del motor no se puede separar de la entrada de energía normal, la carga razonable del motor, la buena disipación de calor y la protección de la capa aislante del cable esmaltado del devanado.

A partir de estos aspectos, no es difícil encontrar que no existen más de las siguientes seis razones para el desgaste del bobinado:

(1) Carga anormal y rotación bloqueada;

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(2) Cortocircuito del devanado causado por virutas de metal

(3) Problema del contactor

(4) Pérdida de fase de la fuente de alimentación y voltaje anormal; >

(5) Refrigeración insuficiente;

(6) Utilice un compresor para evacuar.

De hecho, los daños motores causados ​​por muchos factores son más comunes.

2. Carga anormal y rotor bloqueado

La carga del motor incluye la carga requerida para comprimir el gas y la carga requerida para superar la fricción mecánica.

Una relación de presión excesiva o una diferencia de presión dificultarán el proceso de compresión; sin embargo, la resistencia a la fricción causada por una falla de lubricación aumentará y, en casos extremos, el motor se detendrá, lo que aumentará considerablemente la carga del motor; . Las fallas de lubricación y el aumento de la resistencia a la fricción son las principales causas de cargas anormales. El reflujo de líquido diluye el aceite lubricante, el sobrecalentamiento del aceite lubricante, la coquización y el deterioro del aceite lubricante, y la falta de aceite destruirá la lubricación normal y provocará fallas en la lubricación. La dilución del aceite lubricante por el fluido de reflujo afecta la formación de una película de aceite normal en la superficie de fricción e incluso elimina la película de aceite original, aumentando la fricción y el desgaste. El sobrecalentamiento del compresor hará que el aceite lubricante se diluya o incluso se coque a altas temperaturas, lo que afectará la formación de una película de aceite normal. Si el retorno de aceite al sistema no es bueno y el compresor tiene escasez de aceite, naturalmente no podrá mantener una lubricación normal. Cuando el cigüeñal gira a alta velocidad y la biela y el pistón se mueven a alta velocidad, la superficie de fricción sin protección de película de aceite se calentará rápidamente. La alta temperatura local hará que el aceite lubricante se evapore o se coque rápidamente, lo que dificulta su evaporación. Lubrique esta pieza, lo que puede causar un desgaste local severo en unos segundos. La falla de lubricación y el desgaste local requieren un mayor torque para girar el cigüeñal.

Después de que falla la lubricación de los compresores de pequeña potencia (como refrigeradores y compresores de aire acondicionado domésticos), se produce una parada (el motor no puede girar) y entra en un ciclo infinito de "atascado-protección térmica-atascado" . Era sólo cuestión de tiempo que el motor se quemara. El motor de un compresor semihermético de alta potencia tiene un par elevado y el desgaste local no provocará una rotación bloqueada. La potencia del motor aumentará con la carga dentro de un cierto rango, lo que provocará un desgaste más grave e incluso daños graves como agarrotamiento del cilindro (pistón atascado en el cilindro), rotura de la biela, etc. La corriente cuando el rotor está bloqueado (corriente del rotor bloqueado) es aproximadamente de 4 a 8 veces mayor que la del funcionamiento normal. En el momento en que se arranca el motor, el valor máximo de corriente puede acercarse o alcanzar la corriente de rotor bloqueado. Debido a que el calor liberado por una resistencia es proporcional al cuadrado de la corriente, la corriente en el arranque y el bloqueo hará que el devanado se caliente rápidamente. La protección térmica puede proteger los electrodos cuando el rotor se bloquea, pero generalmente no responde rápidamente y no puede evitar los cambios de temperatura del devanado causados ​​por arranques frecuentes. Los arranques frecuentes y las cargas anormales hacen que el devanado no pueda soportar pruebas de alta temperatura, lo que reducirá el rendimiento del aislamiento de los cables esmaltados. Además, la carga requerida para comprimir el gas también aumenta a medida que aumentan la relación de compresión y el diferencial de presión.

Por lo tanto, los compresores de alta temperatura no deben usarse a bajas temperaturas y los compresores de baja temperatura no deben usarse a altas temperaturas. Esto afectará la carga y la disipación de calor del motor y acortará la vida útil. los electrodos. Después de que el rendimiento del aislamiento del devanado se deteriora, si hay otros factores (como virutas de metal que forman un bucle conductor, aceite lubricante ácido, etc.), es fácil causar cortocircuitos y daños. ).

En tercer lugar, el cortocircuito del devanado causado por virutas de metal

Las virutas de metal en el devanado son las culpables de los cortocircuitos y de los bajos valores de aislamiento de tierra.

La vibración normal del compresor durante el funcionamiento y la torsión de los devanados bajo la acción de la fuerza electromagnética cada vez que se arranca promoverán el movimiento relativo y la fricción entre las virutas de metal mezcladas entre los devanados y los alambres esmaltados. de los devanados. Las virutas de metal con bordes y esquinas afilados pueden rayar la capa aislante del cable esmaltado y provocar un cortocircuito. Las fuentes de virutas de metal incluyen virutas de tuberías de cobre, escoria de soldadura que queda durante la construcción, desgaste interno del compresor y virutas de metal que caen cuando las piezas se dañan (como placas de válvula rotas). En el caso de los compresores herméticos (incluidos los compresores herméticos scroll), estas virutas o desechos metálicos caerán sobre los devanados.

Para los compresores semiherméticos, algunas partículas fluirán en el sistema con el gas y el aceite lubricante y finalmente se acumularán en los devanados debido al magnetismo, pero algunas virutas de metal (como el desgaste de los cojinetes y el desgaste del rotor y del estator del motor (orificios de barrido)) Caerá directamente sobre el devanado. Es sólo cuestión de tiempo que se acumulen virutas de metal en los devanados y se produzca un cortocircuito. Se debe prestar especial atención a los compresores de dos etapas. En un compresor de dos etapas, el aire de retorno y el aceite de retorno normal ingresan directamente al cilindro de la primera etapa (etapa de baja presión). Después de la compresión, ingresan a la cavidad del motor a través del tubo de presión media para enfriar los devanados y luego ingresan al. segunda etapa (etapa de alta presión) como un compresor de nivel simple normal).

El aire de retorno contiene aceite lubricante, lo que dificulta el proceso de compresión. Si hay algún reflujo de líquido, la placa de la válvula del cilindro de la primera etapa se romperá fácilmente. La pieza de válvula rota puede entrar en el devanado después de pasar por la tubería de media presión. Por lo tanto, los compresores de dos etapas son más susceptibles a los cortocircuitos del motor causados ​​por virutas de metal que los compresores de una sola etapa.

Desafortunadamente, las cosas tienden a salir mal y un compresor averiado a menudo olerá a lubricante quemado tras el análisis de arranque. Cuando la superficie del metal está muy desgastada, la temperatura es muy alta y el aceite lubricante está a 175? Por encima de C comienza la coquización. Si hay mucha agua en el sistema (la aspiración no es ideal, el contenido de agua del aceite lubricante y el refrigerante es alto, entra aire después de que se rompe el tubo de retorno de presión negativa, etc.), el aceite lubricante puede ser ácido. Los lubricantes ácidos pueden corroer los tubos de cobre y el aislamiento de los devanados. Por un lado, provocará un revestimiento de cobre. Por otro lado, este aceite lubricante ácido que contiene átomos de cobre tiene propiedades de aislamiento deficientes, lo que proporciona condiciones para un cortocircuito en el devanado.

Cuarto, el problema del contactor

El contactor es uno de los componentes importantes en el circuito de control del motor. Las elecciones irracionales pueden arruinar el mejor compresor.

Es sumamente importante seleccionar correctamente el contactor según la carga. Los contactores deben poder soportar condiciones duras como ciclos rápidos, sobrecarga sostenida y bajo voltaje. Deben tener un área lo suficientemente grande para disipar el calor generado por la corriente de carga, y los materiales de contacto deben seleccionarse para evitar la soldadura durante condiciones de alta corriente, como arranque o bloqueo. Por seguridad y confiabilidad, el contactor del compresor debe desconectar el circuito trifásico al mismo tiempo. Gulun no recomienda el método de desconectar el circuito bifásico. En los Estados Unidos, los contactores aprobados por Gulen deben cumplir con los siguientes cuatro requisitos:

Los contactores deben cumplir con los estándares de operación y prueba especificados en el estándar ARI 780-78, "Estándares de contactores especiales".

El fabricante debe asegurarse de que el contactor pueda cerrar al 80% de la tensión mínima de placa a temperatura ambiente.

Cuando se utiliza un solo contactor, la corriente nominal del contactor debe ser mayor que la corriente nominal (RLA) en la placa de identificación del motor. Al mismo tiempo, el contactor debe poder soportar la corriente de calado del motor. ¿Hay otras cargas aguas abajo del contactor, como ventiladores de motor, etc.? , también debe ser considerado.

Cuando se utilizan dos contactores, la clasificación de calado del devanado derivado de cada contactor debe ser igual o mayor que la clasificación de calado del medio devanado del compresor.

La corriente nominal del contactor no debe ser inferior a la corriente nominal en la placa de identificación del compresor.

Los contactores con especificaciones pequeñas o de mala calidad no pueden soportar el impacto de alta corriente cuando el compresor está arrancado, bloqueado o con bajo voltaje, y son propensos a que los contactos monofásicos o multifásicos tiemblen, suelden o suelden. Incluso caerse, causando daños al motor. Los contactores con contactos vibratorios suelen arrancar y detener motores. El motor arranca con frecuencia, la corriente de arranque es enorme y el calor agravará el envejecimiento del aislamiento del devanado. Cada vez que se arranca, el momento magnético hace que los devanados del motor se muevan ligeramente y rocen entre sí. Si hay otros factores (como virutas de metal, aceite lubricante con aislamiento deficiente, etc.), es fácil provocar un cortocircuito entre los devanados. Los sistemas de protección térmica no están diseñados para prevenir este tipo de daños. Además, una bobina de contactor que vibra es propensa a fallar. Si la bobina de contacto está dañada, es fácil que se produzca un estado monofásico.

Si el contactor es demasiado pequeño, los contactos no pueden soportar el arco y las altas temperaturas causadas por los frecuentes ciclos de arranque y parada o el voltaje inestable del circuito de control, y pueden soldarse hasta morir o caerse del marco de contactos. Soldar los contactos creará una condición monofásica permanente, lo que permitirá que el protector de sobrecarga se encienda y apague continuamente. Es particularmente importante enfatizar que después de soldar los contactos del contactor, todos los controles (como control de alta y baja presión, control de presión de aceite, control de descongelación, etc.) que dependen del contactor para desconectar el circuito de suministro de energía del compresor fallarán. , y el compresor estará en un estado desprotegido.

Por lo tanto, cuando el motor se quema, es necesario revisar el contactor. Los contactores son una causa importante de daños en el motor que a menudo se olvida.

5. La pérdida de fase de la fuente de alimentación y el voltaje anormal

El voltaje anormal y la pérdida de fase pueden dañar fácilmente cualquier motor.

El rango de variación de la tensión de alimentación no puede superar el 10% de la tensión nominal. El desequilibrio de tensión entre las tres fases no puede exceder el 5%.

Los motores de alta potencia deben alimentarse de forma independiente para evitar un bajo voltaje cuando otros equipos de alta potencia en la misma línea comienzan a funcionar. El cable de alimentación del motor debe poder transportar la corriente nominal del motor. Si el compresor está funcionando cuando se produce una pérdida de fase, seguirá funcionando pero con una corriente de carga mayor. Los devanados del motor se sobrecalentarán muy rápidamente y normalmente el compresor estará protegido térmicamente. Cuando el devanado del motor se enfría a la temperatura establecida, el contactor se cerrará, pero el compresor no arrancará, lo que provocará que se cale y entre en un ciclo infinito de "rotor bloqueado-protección térmica-bloqueado". La diferencia en los devanados de los motores modernos es muy pequeña y se puede ignorar la diferencia en la corriente de fase cuando la fuente de alimentación trifásica está equilibrada. Idealmente, los voltajes de las fases son siempre iguales, de modo que siempre que haya un protector conectado a cualquier fase, se pueden evitar daños por sobrecorriente. En la práctica es difícil garantizar el equilibrio de tensión entre fases. El porcentaje de desequilibrio de tensión se calcula como la relación entre la desviación máxima entre las tensiones de fase y la media de las tensiones trifásicas y la media de las tensiones trifásicas. Por ejemplo, para una fuente de alimentación trifásica nominal de 380 V, los voltajes medidos en los terminales del compresor son 380 V, 366 V y 400 V. Se puede calcular que el voltaje promedio de las tres fases es 382V, la desviación máxima es 20V y el porcentaje de desequilibrio de voltaje es 5,2%. Debido al desequilibrio de voltaje, el desequilibrio de corriente de carga es de 4 a 10 veces el porcentaje de desequilibrio de voltaje durante el funcionamiento normal. En el ejemplo anterior, un voltaje desequilibrado del 5,2 % podría dar como resultado una corriente desequilibrada del 50 %. La publicación NEMA Motor and Generator Standards establece que el aumento porcentual en la temperatura del devanado de fase causado por un voltaje desequilibrado es aproximadamente el doble del cuadrado del porcentaje de voltaje desequilibrado. En el ejemplo anterior, el número de puntos de desequilibrio de voltaje es 5,2 y el aumento porcentual en la temperatura del devanado es 54%. El resultado es que un devanado está sobrecalentado y los otros dos están bien. Una encuesta de U.L. (Underwriters Laboratories) muestra que el 43% de las compañías eléctricas permiten un desequilibrio de tensión del 3%, y otro 30% permite un desequilibrio de tensión del 5%.

6. Refrigeración insuficiente

Los compresores de alta potencia suelen ser del tipo refrigeración por aire de retorno. Cuanto menor sea la temperatura de evaporación, menor será el caudal másico del sistema.

Cuando la temperatura de evaporación es muy baja (superando las especificaciones del fabricante), el caudal no es suficiente para enfriar el motor, y el motor funcionará a una temperatura más alta. Los compresores enfriados por aire (generalmente no más de 10 HP) no dependen mucho del aire de retorno, pero tienen requisitos claros para la temperatura ambiente del compresor y el volumen de aire de enfriamiento. Una gran cantidad de fuga de refrigerante también reducirá el flujo másico del sistema y afectará la refrigeración del motor. En algunas cámaras frigoríficas desatendidas, a menudo se descubre una gran cantidad de fuga de refrigerante sólo cuando el efecto de enfriamiento es muy pobre. Después de que el motor se sobrecaliente, habrá protección frecuente. Algunos usuarios no comprueban en profundidad la causa e incluso cortocircuitan el protector térmico, lo cual es muy malo. No pasará mucho tiempo antes de que el motor se queme. El compresor tiene un rango de funcionamiento seguro. Las principales consideraciones para unas condiciones de trabajo seguras son la carga y la refrigeración del compresor y del motor. Debido a los diferentes precios de los compresores en diferentes zonas de temperatura, la industria de refrigeración doméstica solía utilizar compresores.