徐延輝

華意壓縮機股份有限公司 江西省景德鎮(zhèn) 333001

1 引言

制冰機是一種將水通過蒸發(fā)器由制冷系統(tǒng)制冷劑冷卻后生成冰的制冷機械設(shè)備。根據(jù)蒸發(fā)器的原理和生產(chǎn)方式的不同，生成的冰塊形狀也不同。隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用冰的行業(yè)越來越多，對冰的質(zhì)量要求越來越高，對制冰機的“高性能”、“低故障率”、“衛(wèi)生性”等方面的要求也越來越迫切。由于生產(chǎn)成本控制需要，制冰機脫冰主要采用熱氣除霜來實現(xiàn)脫冰，因此制冰機壓縮機可靠性也成為各大廠商共同關(guān)注的焦點，本文主要就制冰機熱氣除霜對壓縮機可靠性影響進行闡述。

2 制冰機工作原理

制冰機制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、膨脹閥（毛細(xì)管）、蒸發(fā)器組成[1]，如圖1所示。制冰機工作原理：壓縮機將低溫低壓的制冷劑蒸汽壓縮成高溫高壓蒸汽，再排入冷凝器。在冷凝器中制冷劑不斷向周圍空間放熱，逐步凝結(jié)成低溫高壓液體。這些高壓液體通過膨脹閥（毛細(xì)管）節(jié)流降壓后流入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器里連續(xù)不斷地汽化，吸熱降溫，變成低溫低壓的氣體后經(jīng)過回氣管再次回到壓縮機，形成制冷循環(huán)[2]。同時水泵將水從水槽中吸上去，流水在冰板上結(jié)冰，冰厚度傳感器感知冰厚度并結(jié)束制冰周期，冷凝風(fēng)機和水泵停止運轉(zhuǎn)，開始脫冰周期，壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過電磁閥進入蒸發(fā)器，通過對蒸發(fā)器加熱，使冰板表面的冰融化，冰依靠自身的重力作用，滑落到儲冰箱內(nèi)，形成一個完整的制冰、脫冰工作過程[3]。

圖1 制冰機制冷系統(tǒng)

圖2 液擊產(chǎn)生的閥片破裂示意圖

圖3 GPY12RA在匹配一款制冰機40℃環(huán)溫、35℃水溫制冷曲線

3 熱氣除霜期間制冰機的表現(xiàn)

通過制冰機工作原理，我們了解到制冰機脫冰主要通過熱氣除霜實現(xiàn)，熱氣除霜過程中由于壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽通過電磁閥直接進入蒸發(fā)器再返回壓縮機，因此壓縮機存在一定的液擊風(fēng)險。熱氣除霜期間制冰機表現(xiàn)出來的現(xiàn)象主要有：

（1）壓縮機產(chǎn)生異常噪聲或噪聲增大；

（2）吸氣管溫度降低幅度過大；

（3）結(jié)霜現(xiàn)象發(fā)生；

（4）能耗增大；

（5）液擊，壓縮機損壞，沒有吸排氣壓力。

其中液擊易導(dǎo)致制冰機壓縮機閥片破裂如圖2所示，對制冰機壓縮機產(chǎn)生不可修復(fù)的損壞，也是本文重點闡述的內(nèi)容。

圖4 GPY12RA壓力范圍

4 不同環(huán)境中壓縮機的運行工況測試

要了解熱氣除霜對壓縮機可靠性的影響，我們應(yīng)先了解壓縮機在制冰機制冰、脫冰期間工作循環(huán)過程。GPY12RA（HMBP）匹配一款名義制冰量60kg/24h方冰制冰機，充注合適的制冷劑量、增加儲液器（不帶儲液器則將壓縮機吸氣管與工藝管互換），高溫運行工況40℃環(huán)溫、35℃進水溫度制冷曲線見圖3，壓力范圍見圖4。SOA（Safe Operating Area）為應(yīng)用工況HMBP R134a壓縮機安全工作區(qū)。從圖3、圖4可以看出，制冰期間壓縮機能正常工作在SOA范圍內(nèi)，但熱氣除霜脫冰期間壓縮機已工作在SOA工作范圍外，且壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽通過電磁閥直接進入蒸發(fā)器再返回壓縮機，因此壓縮機存在一定的液擊風(fēng)險。

表1 2000h長運GPY12RA壓縮機整機性能前后對比

圖5 100天長運GPY12RA壓縮機開殼閥片、閥板零件圖

由于該方冰制冰機不帶儲液器，為最大限度地避免GPY12RA產(chǎn)生液擊，將GPY12RA壓縮機吸氣管與工藝管進行互換，避免制冷劑直接吸入壓縮機消音器。制冰機40℃環(huán)溫、35℃水溫經(jīng)過100天長運，長運期間盡可能讓壓縮機不停機（等效工作壽命約為2400h×2.52×2=30000h≈3.42year），驗證壓縮機在有液體制冷劑情況下，運動副潤滑狀況變差及所受負(fù)載變大對壓縮機機械部件的損壞情況。

長運試驗結(jié)束后，從表1壓縮機整機性能測試結(jié)果來看，長運試驗后壓縮機滿足GB/T 9098-2008中6.11試驗方法規(guī)定的試驗結(jié)束后制冷量和性能系數(shù)（COP）應(yīng)不低于試驗前實測值的95%；噪聲值應(yīng)不大于試驗前實測值3dB(A)，壓縮機整機性能滿足要求。整機性能測試完成后，開殼檢查GPY12RA壓縮機零部件是否有異常損壞或磨損，從圖5來看，壓縮機吸、排氣閥片正常，未出現(xiàn)閥片破裂、閥口積炭等現(xiàn)象，其他主要零部件曲軸、活塞、電機絕緣層等也未見異常損壞，活塞與氣缸、曲拐與連桿大頭、活塞銷與連桿小頭等配合面磨損正常。

5 結(jié)論

從以上GPY12RA壓縮機開殼檢查來看：通過表1整機性能對比，以及圖5方冰制冰機100天長運GPY12RA壓縮機開殼閥片、閥板零件圖，我們可以得出經(jīng)過100天（等效工作壽命約為2400h×2.5×2=30000h≈3.42year）長運試驗GPY12RA壓縮機能正常運行，且制冷性能滿足要求，因此可以判定GPY12RA壓縮機可靠性滿足該制冰機使用要求。該長運試驗同樣適用于其他不同制冷劑、不同型號壓縮機在類似結(jié)構(gòu)方冰制冰機的等效工作壽命，也可以驗證壓縮機可靠性。

雖然制冰機利用熱氣除霜很容易導(dǎo)致壓縮機液擊，但在保證合適的制冷劑充注量、增加適當(dāng)?shù)膬σ浩鳎ɑ蛭鼩夤芘c工藝管互換）、正確的壓縮機選型等前提下，制冰機壓縮機液擊可以很大程度避免，可以保證利用熱氣除霜的制冰機性能可靠。

6 總結(jié)

本文從制冰機工作原理，以及GPY12RA壓縮機匹配制冰機長運試驗開殼后性能及零件分析，得出制冰機熱氣除霜對壓縮機可靠性影響。雖然制冰機利用熱氣除霜很容易導(dǎo)致壓縮機液擊，但在增加儲液器、壓縮機吸氣與工藝管互換、正確的壓縮機選型，以及準(zhǔn)確的制冷劑充注量，制冰機壓縮機液擊可以很大程度避免，可以保證利用熱氣除霜的制冰機性能可靠。

本文所闡述的制冰機主要為方冰制冰機，更多的制冰機熱氣除霜對壓縮機可靠性影響需要各大廠家共同研究。

[1].魏華峰，郭光華. 商用制冰機的性能研究[J].制冷與空調(diào)，2013，13（11）：P106-109.

[2].吳業(yè)正.小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2001:P49- 51．

[3].杜建通，宋垚臻．商業(yè)制冰機的結(jié)構(gòu)及影響其效率的因素［J］.制冷與空調(diào)，2001，1(2):P 52-56．