楊 光

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業(yè)公司 天津300456)

壓縮機作為一種有效的氣體運輸設(shè)備，廣泛應(yīng)用于天然氣輸送、空氣鉆井、化工制藥等行業(yè)[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力能的應(yīng)用日益廣泛，使得壓縮機在國民經(jīng)濟建設(shè)的許多部門中成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。壓縮機在運轉(zhuǎn)過程中，難免會出現(xiàn)一些故障，甚至事故[2]。各類機組參數(shù)的檢測、控制、聯(lián)鎖報警正常與否是保證機組正常運行狀態(tài)和安全的保證[3]。范博[4]研究和分析了壓縮機常見故障的主要原因；余欣[5]對 VRV 室外機壓縮機多次發(fā)生燒壞故障進行分析，對設(shè)備進行改造；劉許紅[6]將虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合，提出了基于虛擬儀器技術(shù)的壓縮機遠程故障診斷方法。筆者針對海上中央空調(diào)壓縮機電機線圈頻繁燒毀的原因進行分析，提出幾種常見的故障點及解決措施，著重介紹通過改造控制系統(tǒng)的方法徹底解決壓縮機故障，消除設(shè)備隱患。

1 故障描述

中海石油(中國)有限公司天津分公司某海上平臺共有2臺中央空調(diào)，每臺空調(diào)配有一臺由比澤爾公司生產(chǎn)的半封閉式螺桿壓縮機(見圖1)。兩臺中央空調(diào)一臺運行，另一臺作為備用。這兩套系統(tǒng)采用的制冷劑均為134A型普通制冷劑。

圖1 半封閉式螺桿壓縮機Fig.1 Semi-closed screw compressor

自該平臺投產(chǎn)運行以來，在一年時間內(nèi)，壓縮機的電機線圈出現(xiàn)兩次燒毀故障，不僅嚴重影響了人員日常生活和工作，還產(chǎn)生近40萬元的新增費用。

2 故障原因分析及解決措施

2.1 缺少制冷劑

當缺少制冷劑或者制冷系統(tǒng)滲漏后，制冷劑不能滿足空調(diào)壓縮機使用量的要求。對制冷系統(tǒng)進行泄壓，回收剩余制冷劑，采用充氮氣保壓或者充入熒光劑的方法檢查滲漏點，對檢查出的滲漏點進行焊接或者更換備件，直至系統(tǒng)保壓正常。使用真空泵抽出制冷系統(tǒng)中的其他氣體，充入適量的制冷劑，啟動機組試運行，即可解決該問題。

2.2 缺少冷凍油

缺少冷凍油可直接引起壓縮機故障停機，同時也影響壓縮機線圈冷卻，最終壓縮機線圈燒毀。通過冷凍油觀察孔觀察壓縮機加載和卸載時冷凍油的液位變化，標準是：壓縮機卸載時液位在觀察孔視窗的2/3以上，壓縮機加載時液位在觀察孔視窗的 1/4以上。當發(fā)現(xiàn)冷凍油缺少時，應(yīng)該立即停止機組運行，添加冷凍油至標準液位范圍內(nèi)，再啟動運行機組。

2.3 冷凍油過濾器臟堵

過濾器臟堵會降低冷凍油在系統(tǒng)中的使用量，降低冷卻和潤滑效果，導(dǎo)致壓縮機電機線圈燒毀。日常巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)機組震動增大、冷凍油在加卸載過程中液位變化不大時，需要對過濾器進行檢查或更換濾芯。

2.4 壓縮機故障

由于各種原因，中央空調(diào)壓縮機故障不能正常運轉(zhuǎn)時，壓縮機電機功率逐漸增大，最終導(dǎo)致壓縮機電機線圈燒毀。編寫巡檢規(guī)定，每兩個小時對壓縮機進行巡檢，并記錄相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)變化異常時，及時處理相關(guān)故障。

2.5 壓縮機運行工況不穩(wěn)定

這兩套中央空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機排氣壓力是通過控制排氣溫度間接控制排氣壓力，而排氣溫度是通過控制兩組風機(每組 3臺)來實現(xiàn)。當排氣溫度達到63,℃時，第一組風機全部啟動，當溫度下降到 53,℃時，第一組風機全部停止；當溫度上升到 73,℃時，第二組風機全部啟動，當溫度下降低到 63,℃時，第二組風機全部停止運行，第一組風機繼續(xù)運行。

通過長期觀察和數(shù)據(jù)進行總結(jié)，每當排氣壓力出現(xiàn)波動時，壓縮機的貯液罐液位會瞬間降低，制冷劑由純液態(tài)變?yōu)橐簹饣旌希僮優(yōu)闅鈶B(tài)，然后變?yōu)橐簹饣旌?，最終變?yōu)橐簯B(tài)，該周期與壓縮機排氣壓力波動的周期相同。

中央空調(diào)控制系統(tǒng)采用 PLC進行控制，該壓縮機使用的制冷劑采用 134A型，該制冷劑特點是：壓力與溫度呈線性關(guān)系(見圖 2)，因此要穩(wěn)定排氣壓力就需要穩(wěn)定排氣冷凝后的制冷劑溫度，而冷凝溫度的控制是靠散熱風機的啟停數(shù)量決定的。控制散熱風扇啟停的方法有兩種：一是由壓縮機的排氣溫度來控制；二是由壓縮機的排氣壓力來控制。中央空調(diào)原始設(shè)計是利用壓縮機排氣溫度來控制，采集溫度信號是壓縮機排氣管線上安裝的溫度變送器。

圖2 制冷劑的壓力與溫度在一定程度上呈線性關(guān)系Fig.2 Refrigerant pressure and temperature are linear to some extent

中央空調(diào)壓縮機運行工況的不穩(wěn)定，是由排氣壓力的變化導(dǎo)致，而排氣壓力的變化是由排氣溫度變化而引起。壓縮機排氣壓力的變化導(dǎo)致蒸發(fā)器中制冷劑時而過多，時而過少。當制冷劑過少時，造成內(nèi)部冷凍油溫度較低，直接影響壓縮機潤滑效果，最終導(dǎo)致壓縮機電機線圈高溫燒毀。

解決措施：對風機的電氣控制進行回路改造。由于原風機分為2組，由兩個繼電器(KM4、KM5)分別控制，要實現(xiàn)單臺逐次啟動，為每臺風機增加一個接觸器，接觸器的吸合受PLC程序控制(見圖3～5)。

圖3 改造前線路圖Fig.3 Road map before alteration

在壓縮機出口安裝了一臺 0～5,MPA的壓力變送器，將壓縮機排氣壓力信號反饋中央空調(diào)控制系統(tǒng)，見圖6。

圖4 改造后的電氣圖紙Fig.4 Electrical drawing after modified

圖5 改造后的PLC邏輯圖Fig.5 PLC Logic Diagram after transformation

圖6 壓力變送器Fig.6 Pressure transmitter

在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中新增一個模擬量輸入模塊，接收壓縮機排氣壓力變送器的反饋信號。

原設(shè)計控制系統(tǒng)的 PLC程序采用溫度信號控制兩組冷卻風機啟停，見圖7。

圖7 溫度信號控制兩組冷卻風機Fig.7 Control of two groups of cooling fans by temperature signal

在硬件改造完成以后，對 PLC控制程序進行了修改，修改的內(nèi)容如下：將風機啟動的控制信號，由壓縮機排氣溫度信號改為壓縮機排氣壓力信號。將冷卻風機重新分組，由原來的2段式控制改為單臺風機啟停的六段式控制，風機啟停由新增的壓力變送器控制，當排氣壓力達到 15,kg/cm2G 后，壓力每上升1,kg/cm2G，PLC 就會控制啟停風機。PLC 的輸出點采用了原PLC的冗余輸出點，如圖8所示。

圖8 原PLC的冗余輸出點Fig.8 Redundancy output point of original PLC

3 結(jié) 論

中央空調(diào)壓縮機電機線圈燒毀是制冷類型壓縮機常見的故障，分析故障主要從制冷和潤滑兩大系統(tǒng)出發(fā)，對控制邏輯進行適當改造，保證機組運行工況穩(wěn)定，及時有效處理壓縮機電機線圈燒毀問題。制冷壓縮機的穩(wěn)定運行，不僅保證了制冷系統(tǒng)長期有效運轉(zhuǎn)，而且能夠大量降低檢修人員的工時和備件材料費用，還能夠減少制冷劑對大氣環(huán)境的污染。

[1]王毅. 壓縮機防喘振研究[J]. 化工管理，2014(5)：199.

[2]高文元. 壓縮機常見故障、事故原因及對策[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(22)：87.

[3]黎通. 淺談大型機組自控系統(tǒng)檢修[J]. 化工管理，2016(14)：27.

[4]范博，任剛偉. 減少壓縮機故障停機次數(shù)方案的研究與實施[J]. 四川化工，2016，19(5)：51-53.

[5]余欣. VRV壓縮機故障分析及設(shè)備改良[J]. 制冷，2016(3)：89-92.

[6]劉許紅，安偉. 基于虛擬儀器的壓縮機故障遠程診斷和監(jiān)測研究[J]. 壓縮機技術(shù)，2008(2)：8-10.