黃銳斌 蔡 悅 黃善潮 張小明

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

引言

為了實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)冷媒配管，多聯(lián)機(jī)大多采用旁通式回油設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑油經(jīng)壓縮機(jī)排氣口排出，經(jīng)過(guò)油分離器和毛細(xì)管后回到壓縮機(jī)，回油檢測(cè)是多聯(lián)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵工序。在多聯(lián)機(jī)生產(chǎn)制造過(guò)程中，容易發(fā)生回油毛細(xì)管焊堵或臟堵問(wèn)題，如果異常在回油檢測(cè)中不能及時(shí)有效檢出，潤(rùn)滑油無(wú)法滿足潤(rùn)滑需求時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)發(fā)生磨損，影響其使用壽命[1]；回油檢測(cè)時(shí)壓縮機(jī)首次啟動(dòng)運(yùn)行，如果控制不當(dāng)，容易造成潤(rùn)滑油黏度下降、運(yùn)動(dòng)元件磨損量增大[2]。如何提高多聯(lián)機(jī)回油出廠檢測(cè)可靠性是本論文研究的主題。

1 回油檢測(cè)方案設(shè)計(jì)

多聯(lián)機(jī)回油出廠測(cè)試，主要檢測(cè)的是回油是否順暢，檢測(cè)原理是隨著壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，回油溫度逐漸升高，但是大部分多聯(lián)機(jī)在回油管路上沒(méi)有設(shè)計(jì)傳感器，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)在回油毛細(xì)管附近臨時(shí)設(shè)置溫度傳感器監(jiān)測(cè)回油溫度變化，回油溫度升高3 ℃以上則表明回油正常。為了深入研究回油檢測(cè)可靠性，筆者設(shè)計(jì)了多聯(lián)機(jī)回油試驗(yàn)方案，見(jiàn)圖1，在潤(rùn)滑油循環(huán)管路上設(shè)置流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用非接觸式超聲波流量計(jì)監(jiān)測(cè)回油量，在毛細(xì)管進(jìn)口和出口分別設(shè)置油溫檢測(cè)點(diǎn)，采用溫度傳感器監(jiān)測(cè)回油溫度變化，然后控制壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)影響回油檢測(cè)的主要因素分別進(jìn)行試驗(yàn)。為了確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，試驗(yàn)結(jié)果不能受到壓縮機(jī)余熱影響，要求每組試驗(yàn)時(shí)間間隔24 h以上，確保壓縮機(jī)徹底散熱，試驗(yàn)在（23±2）℃恒定工況下進(jìn)行。

圖1 回油試驗(yàn)方案

2 回油檢測(cè)可靠性研究

2.1 傳感器選型設(shè)計(jì)

多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品根據(jù)壓縮機(jī)排氣量結(jié)合理論最低回油流速要求選擇合理的回油頻率和回油周期，產(chǎn)品本身不需要在回油管路上布置回油溫度傳感器，但是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或者生產(chǎn)制造過(guò)程需要通過(guò)臨時(shí)布置傳感器檢測(cè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)回油效果。多聯(lián)機(jī)回油流量檢測(cè)可以選用夾鉗式超聲波流量傳感器，適用金屬管路外徑φ（6～12）mm，額定流量（0～8 000）ml/min，安裝在油分離器出口處，該傳感器安裝要求高，僅適合用于多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究壓縮機(jī)最佳回油頻率使用，對(duì)生產(chǎn)效率要求高的總裝出廠檢測(cè)不適用；回油溫度檢測(cè)選用T型熱電偶，適用范圍（-200～350）℃，安裝在回油毛細(xì)管進(jìn)口或者出口處，具有靈敏度高、安裝方便、價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，適用于多聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)室及總裝出廠檢測(cè)。

2.2 最佳回油頻率設(shè)計(jì)

變頻壓縮機(jī)運(yùn)行頻率一般處于變化過(guò)程中，比如說(shuō)：（15～90）Hz，那么變頻壓縮機(jī)的排油率就處在不斷變化的過(guò)程當(dāng)中，一般情況下變頻壓縮機(jī)的頻率越高則排油率越大，頻率越低排油率越小[3]。多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)通常先穩(wěn)定運(yùn)行制熱模式，再運(yùn)行制冷模式，完成檢測(cè)后進(jìn)行冷媒回收。多聯(lián)機(jī)外機(jī)出廠檢測(cè)時(shí)為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)機(jī)最小化和通用化，通過(guò)二次灌注技術(shù)，徹底解決測(cè)試內(nèi)機(jī)工裝多，操作困難等問(wèn)題[4]，通常先充注一部分制冷劑，完成檢測(cè)后再充注另外一部分制冷劑，在低充注量條件下進(jìn)行出廠檢測(cè)時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行頻率與產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)運(yùn)行頻率范圍不同，初次啟動(dòng)不宜長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行高頻，在出廠檢測(cè)過(guò)程中壓縮機(jī)常用頻率為（30～50）Hz。

筆者以一臺(tái)5匹多聯(lián)機(jī)為試驗(yàn)機(jī)組，按照?qǐng)D1方案及要求進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)開(kāi)放負(fù)載控制方式，控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率為30 Hz，電子膨脹閥步數(shù)為400步，壓縮機(jī)頻率在（30～50）Hz范圍內(nèi)，每次試驗(yàn)增加1 Hz，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間200 s，記錄測(cè)溫點(diǎn)1和測(cè)溫點(diǎn)2在壓縮機(jī)啟動(dòng)前以及運(yùn)行200 s后溫差數(shù)據(jù)。試驗(yàn)中壓縮機(jī)頻率與回油檢測(cè)溫度關(guān)系如圖2所示，運(yùn)行頻率在37 Hz以上，回油溫差明顯增大。

圖2 不同壓縮機(jī)頻率下回油溫差變化

為了進(jìn)一步確認(rèn)多聯(lián)機(jī)低制冷劑充注量條件下出廠檢測(cè)最佳回油頻率范圍，筆者以一臺(tái)20匹多聯(lián)機(jī)為試驗(yàn)機(jī)組，出廠檢測(cè)時(shí)制冷劑充注量為額定充注量的30 %，按照?qǐng)D1方案及要求進(jìn)行試驗(yàn)，壓縮機(jī)運(yùn)行600 s。試驗(yàn)中壓縮機(jī)頻率與回油效果如表1所示，運(yùn)行50 Hz時(shí)回油溫差更大，主要是受到排氣溫度升高影響，該頻率下實(shí)際回油量不多，不利于壓縮機(jī)內(nèi)部機(jī)械件潤(rùn)滑，多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)最佳運(yùn)行回油頻率在（40～45）Hz,可以確保良好的回油溫差以及回油量。

表1 壓縮機(jī)頻率與回油效果

2.3 最佳回油測(cè)溫點(diǎn)的選擇

為了提高多聯(lián)機(jī)回油檢測(cè)可靠性，必須研究確認(rèn)最佳的溫度檢測(cè)點(diǎn)，筆者分別對(duì)毛細(xì)管前后檢測(cè)差異及距離油分離器管路長(zhǎng)度進(jìn)行分析，重點(diǎn)討論一下多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)過(guò)程中的回油溫度測(cè)點(diǎn)的選擇和注意事項(xiàng)。

不同測(cè)點(diǎn)的回油溫度變化，如圖3所示。測(cè)點(diǎn)1在回油毛細(xì)管后，該位置是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)常用的回油檢測(cè)點(diǎn)。多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)前，油分離器及回油管路內(nèi)的液態(tài)油與部分液態(tài)制冷劑互溶共存，壓縮機(jī)啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)毛細(xì)管節(jié)流作用，測(cè)點(diǎn)1溫度先下降，運(yùn)行3 min后，制冷劑和潤(rùn)滑油在壓縮機(jī)中的流動(dòng)視為兩相異質(zhì)流動(dòng)[5]，隨著壓縮機(jī)排氣溫度上升，測(cè)點(diǎn)1溫度逐漸上升，油溫變化幅度受季節(jié)性差異影響，呈夏天變化趨勢(shì)大，冬天變化趨勢(shì)小的特點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)1冬季檢測(cè)可靠性差，冬季通常需要進(jìn)行重復(fù)運(yùn)行測(cè)試，進(jìn)一步升高油溫才能進(jìn)行有效檢測(cè)，對(duì)生產(chǎn)效率影響大；測(cè)點(diǎn)2在毛細(xì)管前，不受節(jié)流降溫影響，壓縮機(jī)啟動(dòng)后，隨著壓縮機(jī)排氣溫度上升，測(cè)點(diǎn)2溫度逐漸上升，且溫差變化明顯大于測(cè)點(diǎn)1。

圖3 不同測(cè)點(diǎn)回油溫度變化

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)點(diǎn)2距離油分500 mm以上時(shí)，在回油異常的情況下，測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)2同樣無(wú)明顯溫差，溫差變化小于2 ℃，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。但是如果油分離器距離毛細(xì)管距離過(guò)短，受到油分離器傳熱影響，在回油異常的情況下，測(cè)點(diǎn)2也會(huì)有溫差變化出現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致回油異常產(chǎn)品漏判。因此，只要在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)之初確保油分與毛細(xì)管之間管路長(zhǎng)度不低于500 mm，測(cè)點(diǎn)2是最佳的回油檢測(cè)位置，有效解決了冬季回油檢測(cè)可靠性差的問(wèn)題。

圖4 不同測(cè)點(diǎn)回油異常檢測(cè)效果

2.4 回油檢測(cè)程序控制要點(diǎn)

多聯(lián)空調(diào)出廠檢測(cè)屬于空調(diào)首次運(yùn)行，回油頻率控制一方面為了滿足回油檢測(cè)，另一方面是為了壓縮機(jī)機(jī)械部件得到良好的潤(rùn)滑效果，因此，在需要針對(duì)出廠檢測(cè)進(jìn)行特定的回油檢測(cè)程序設(shè)計(jì)，包括制定壓縮機(jī)啟動(dòng)升頻階段和回油頻率運(yùn)行檢測(cè)階段的控制要求。

升頻階段需要考慮到壓縮機(jī)啟動(dòng)前潤(rùn)滑油在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)分布以及冷媒遷移情況。多聯(lián)機(jī)完成裝配后，需要在真空狀態(tài)下向油分離器充注潤(rùn)滑油，然后再充注制冷劑，潤(rùn)滑油一部分在油分離器內(nèi)，另外一部分在壓縮機(jī)底部油池內(nèi)，壓縮機(jī)首次啟動(dòng)不需要立刻回油，壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)通過(guò)低頻運(yùn)行及分段升頻設(shè)計(jì)，建立可以良好的初始油膜，有利于降低磨損及過(guò)流保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。如果在完成制冷劑充注后長(zhǎng)時(shí)間靜置，液態(tài)制冷劑會(huì)遷移到壓縮機(jī)底部油池和油分離器內(nèi)，油會(huì)被稀釋?zhuān)瑵?rùn)滑效果降低；如果在完成制冷劑充注后2 h內(nèi)開(kāi)機(jī)運(yùn)行檢測(cè)，冷媒遷移量較少，潤(rùn)滑油粘度大，更有利于壓縮機(jī)內(nèi)部機(jī)械部件潤(rùn)滑及初始油膜建立。為了確保壓縮機(jī)首次啟動(dòng)可靠，多聯(lián)機(jī)完成制冷劑充注后應(yīng)在2 h內(nèi)完成檢測(cè)，超過(guò)2 h后需要對(duì)壓縮機(jī)底部油池進(jìn)行加熱處理，降低潤(rùn)滑油中的制冷劑溶解率，壓縮機(jī)啟動(dòng)階段采用低頻運(yùn)行及分段升頻設(shè)計(jì)，運(yùn)行1 min以上再升頻至目標(biāo)頻率。

回油頻率運(yùn)行檢測(cè)階段運(yùn)行最佳回油頻率（40～45） Hz，此時(shí)需要通過(guò)控制電子膨脹閥和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行中的關(guān)鍵參數(shù)，確保壓縮機(jī)在回油檢測(cè)過(guò)程中的可靠性。首先，需要防止回油檢測(cè)運(yùn)行期間吸氣壓力過(guò)低，壓縮比過(guò)大，避免壓縮機(jī)電機(jī)溫度過(guò)高造成壓縮機(jī)損壞或者潤(rùn)滑油焦化變質(zhì)；其二，需要保證合適的吸、排氣過(guò)熱度，防止系統(tǒng)回液過(guò)多，稀釋潤(rùn)滑油，降低潤(rùn)滑效果；其三，防止排氣溫度過(guò)高導(dǎo)致油粘度降低，潤(rùn)滑效果變差。

3 結(jié)論

本文論述了如何在多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)中提高回油檢測(cè)及壓縮機(jī)首次啟動(dòng)可靠性，減小壓縮機(jī)缺油磨損及過(guò)流保護(hù)故障風(fēng)險(xiǎn)，得到以下結(jié)論。

1）在制冷劑充注量小于額定充注量情況下，多聯(lián)機(jī)出廠檢測(cè)最佳回油頻率為（40～45）Hz；

2）回油毛細(xì)管距離油分離器500 mm以上，回油溫度檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在回油毛細(xì)管前，可以消除毛細(xì)管節(jié)流溫降的影響，回油檢測(cè)可靠性更高；

3）出廠檢測(cè)運(yùn)行特定的回油檢測(cè)程序，通過(guò)頻率及關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)控制，可以提高壓縮機(jī)首次啟動(dòng)可靠性。