压缩机液击的判定

往复式压缩机液击故障原因分析及处理对策

2013-6-6 17:26:00 来源：计测网通讯员

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[摘 要]结合实际工作中出现的问题，对往复式压缩机在生产实践中出现液击故障之原因进行综合分析，并采取相应的排除故障措施，以便正确操作、维护设备，提高设备运转率。

往复式压缩机具有技术工艺成熟、制造成本低的特点，因此，在家用制冷设备中还大量的使用各种规格型号的往复式压缩机。但压缩机在运转过程中，难免会出现一些故障，甚至事故。液态制冷剂或者混合润滑油随气体吸人压缩机气缸时损坏吸气阀片以及进入气缸后没有在排气过程迅速排出，在活塞接近上止点时被压缩而产生的瞬间高液压的现象通常被称为液击。液击可以在很短时间内造成压缩主要受力件(如阀片、活塞、连杆、曲轴、活塞销等)的损坏,是往复式压缩机的致命杀手。减少或避免液体(液态制冷剂、润滑油或者两者混合物)进入气缸就可以防止液击的发生，因此液击是完全可以避免的。结合我公司这些年实际工作中出现的问题，对往复式压缩机在生产实践中出现液击故障之原因进行综合分析，并采取相应的排除故障措施，以便正确操作、维护设备，提高设备运转率。

1 液击过程分析

通常，液击现象可分为两个部分或进程。首先，当液态制冷剂、润滑油或者两者的混合物随吸气以较高速度进入压缩机气缸时，由于液体的冲击和不可压缩特点，会引起吸气阀片过度弯曲或断裂;其次，气缸中未及时蒸发和排出的液体受到活塞压缩时，短时间内出

现的巨大压力可造成受力件的变形乃至损坏。这些受力件包括吸气阀片、排气阀片、活塞、活塞销、曲轴、连杆等。液击是有过程的，即“液击四步曲”：压缩沉闷—缸体出汗—缸体结霜—液击开始。因此当遇到压缩机运行沉闷时应立即停机以免造成严重事故。

2 液击故障的现象

2.1 吸气阀片断裂

压缩机是压缩气体的设备。一般，压缩机阀板上的吸、排气孔径的大小以及吸、排气阀片的弹性与强度均是按照气体流动而设计的。从阀片受力角度讲，气体流动时产生的冲击力相对比较均匀的。而液体的密度是气体的数十倍甚至数百倍，因此液体流动时的动量比气体大得多，产生的冲击力也大得多。吸气中夹杂较多液体进入气缸时的流动属于两相流。两相流在吸气阀片上产生的冲击力不但强度大而且频率高。强大的冲击力致使吸气阀片迅速断裂。吸气阀片断裂是液击的典型特征和过程之一。

2.2 连杆断裂

压缩机的压缩行程时间短，大约为0.02 s，而排气过程更短。气缸中的液滴或液体必须在如此短的时间内从排气孔排出，速度和动量都很大。排气阀片的情况与吸气阀片相同，不同之处在于排气阀片有弹簧片和限位板支撑，并不容易断裂。但冲击严重时，限位板也会变形翘起。如果液体没有及时蒸发和排出气缸，活塞接近上止点时会压缩液体，由于时间很短，这一压缩液体的过程几乎是撞击，缸盖中会传出类似金属敲击声。压缩液体是液击现象的另一部分或过程，液击瞬间产生的高压具有很大的破坏性，除了一般的连杆弯曲甚至断裂外，其他主要压缩受力件(曲轴、活塞、活塞销、阀板、阀板垫等)也会有变形乃至损坏，但往往被忽视，或者与排气压力过高混为一谈。检修压缩机时，往往会很容易发

现弯曲或断裂的连杆并给予更换，而忘记检查其他零件是否有变形或损坏，从而为今后的故障埋下祸根。

3 液击的判断方法

要判断液击，必须要先了解压缩机的正常工作状态。通常，压缩机处于正常工作状态时，电机会发出轻微的“ 嗡嗡”电流振动声，吸、排气阀片发出清晰均匀的起落声，而汽缸、轴承、曲轴箱等部分不应有敲击声和异常杂音;油压应保持在规定范围内(无卸载装置的压缩机的油压应比吸气压力高0.05~0.15 MPa，带有卸载装置的压缩机的油压应比吸气压力高0.15~0.3 MPa);又因为制冷压缩机的吸气温度一般低于环境温度，所以制冷压缩机上部表面有时会“结露”。在工作实践中，也可通过观察压缩机的运转状态和各项系统的技术参数判断是否产生液击。

3.1 听声音

听压缩机内部的声音可使用螺丝刀等工具。如果在机器运行中，发现运转声音沉闷，阀片起落声音不正常伴有轻微敲击气缸的声音，说明压缩机已经出现液击的苗头，如若出现“当当”声，即是压缩机液击声，此时有已有大量湿制冷剂或润滑油进入气缸。此时除异常敲击或撞击声，往往还会伴随着强烈振动，说明液击正在进行之中。

3.2 看现象

在运行过程中，通过观察若发现：(1)吸排气温度下降较快;(2)冷冻油的油位过高;(3)蒸发器表面结霜严重或结冰，低压压力过低;(4)压缩机工作时发出异响伴随着振动;(5)压缩机的曲轴箱和气缸外壁结霜，气液分离器的霜一直不融化，严重时低压管部分也结霜。出现

以上现象，那意味着系统中带湿制冷剂气体已经进入了气缸，极有可能造成压缩机液击。

4 产生液击的原因及其后果分析

引起压缩机液击的液体有如下几种来源：(1)回液，即从蒸发器中流回压缩机的液态制冷剂或润滑油;(2)带液启动时的泡沫;(3)压缩机内润滑油太多。

4.1 回液

回液是指压缩机运行时蒸发器中的液态制冷剂通过吸气管路回到压缩机的现象或过程。

对于使用膨胀阀的制冷系统，回液与膨胀阀选型或使用不当相关。膨胀阀选型过大、过热度设定过小、感温包安装位置不正确或绝热包扎破损以及膨胀阀失灵都有可能造成回液。而对于使用毛细管的小型制冷系统而言，制冷剂充注量过多，蒸发不充分都会引起回液。

对于配置热气融霜的系统，在热气除霜循环的开始或结束容易发生回液。无论采用四通阀进行热泵运行，还是采用热气旁通阈的制冷运行，热气融霜后都会在蒸发器内形成大量液体，这些液体都有可能在下一次制冷运行开始时回到压缩机。

此外，制冷剂充注量过大、蒸发器结霜严重或风扇故障时使传热性能变差，未蒸发的液体会引起回液。

回液引起的液击事故大多发生在空冷型半封闭压缩机或者单机双级压缩机中，因为这些压缩机的气缸与回气管是直接相通的，一旦回液，就很容易引液击事故。即使没有引起液击，回液进入气缸将稀释或冲掉活塞及气缸壁上的润滑油，必将加剧活塞磨损。对于回

气冷却型半封闭和全封闭压缩机，回液很少引起液击，但会稀释曲轴箱内的润滑油。含有大量液态制冷剂的润滑油粘度低，在磨擦面不能形成足够的润滑油膜，致使运动件快速磨损。显然，回液不仅会引起液击，还会稀释润滑油造成磨损。磨损时电机的负荷和电流会大大增加，久而久之将引起电机故障。

4.2 带液启动

回气冷却型压缩机启动时，曲轴箱内的润滑油剧烈起泡的现象叫带液启动。带液启动的起泡现象可以在油视镜上清楚地观察到。带液启动的根本原因是润滑油中溶解的以及沉在润滑油下层大量的制冷剂，在压力突降时突然沸腾，同时引起润滑油的起泡现象。起泡持续的时间与制冷剂的量有关，通常为几分钟或十几分钟。大量泡沫浮在油面上，甚至充满曲轴箱。一旦通过吸气管道进入气缸，泡沫会还原成液体(制冷剂与润滑油的混合物)，将很容易引起液击。显然，带液启动引起的液击只发生在启动过程。区别于回液，带液启动的制冷剂是以“制冷剂迁移”的方式进入曲轴箱的。制冷剂迁移是指压缩机停机时，蒸发器中的制冷剂以气态形式，通过吸气管路进入压缩机并被润滑油吸收，或在压缩机内冷凝后与润滑油混合。

压缩机停机后，温度降低，而压力会升高，由于润滑油中的制冷剂蒸气分压低，此时就会吸收油面上的制冷剂蒸气，造成曲轴箱气压低于蒸发器气压。油温越低，蒸气压力越低，对制冷剂蒸气的吸收力就越大。蒸发器中的制冷剂蒸气就会慢慢向曲轴箱“迁移”。此外，如果压缩机在室外，冬天或在夜晚，其温度往往比室内的蒸发器低，曲轴箱内的压力也就低， 制冷剂迁移到压缩机后也容易被冷凝而进入润滑油。

其实，制冷剂迁移是一个很缓慢的过程。压缩机停机时间长短决定了迁移到润滑油中的制冷剂量的多少。只要蒸发器中存在液态制冷剂，这一过程就会发生。由于溶解了制冷

剂的润滑油比重较大， 它会沉在曲轴箱的底部，而浮在上面的润滑油还可以吸收更多的制冷剂。

4.3 润滑油太多

半封闭压缩机通常都配有视液镜，以便观察油位。油位高于视镜范围，说明油太多了。油位太高，高速旋转的曲轴和连杆大头就可能频繁撞击油面，引起润滑油大量飞溅，飞溅的润滑油一旦窜如吸气管路，带入气缸，就可能引起液击。

4.4 设计或操作不当引起的液击。

设计的蒸发器蒸发面积过小，与压缩机的制冷量不匹配，俗称“大马拉小车”，或者表面结霜过厚，导致传热性能变差，是引起液击的原因之一。另在机组刚启动运行时，压缩机的吸气阀开得过快，节流阀开度过大，也会产生湿压缩。

5 预防与处理对策

压缩机在运行时，操作人员要经常观察吸气温度和曲轴箱温度，如发现异常应及时凋整。为了防止压缩机液击，一般采取以下措施。

(1)改进压缩机的回油管路，在电机腔与曲轴箱之间增设回油泵，停机后即切断通路，使制冷剂无法进入曲轴腔。

(2)在回气管路上安装气液分离器，保证进入压缩机的是制冷剂蒸气。在设计时选用合理的过热度，使制冷剂在蒸发器内完全蒸发。

(3)配置曲轴箱加热器，采用抽空停机控制。长时间停机，启动前用油加热器对润滑油预热，降低溶于润滑油中的制冷剂含量，可大大减少带液启动的可能。对于大型制冷系统，停机前使用压缩机抽空蒸发器中液态制冷剂(称为抽空停机)，是避免液击的有效措施。

若由于操作不当或其他原因，压缩机发生严重液击，应立即停机，在处理完进入气缸内的液体后方可重新开机运行。如压缩机发生的液击不太严重，可进行以下调节：(1)迅速关小(或关闭)压缩机吸气阀，同时关小(或关闭)节流阀。(2)卸载，将能量调节装置手柄调到最小，只留一组气缸工作;(3)调整油压和油温，保持油压，避免油温过低。待压缩机运转声音正常，霜层融化后，逐渐开大吸气阀，并逐渐加载，恢复正常工作。

6 结论

液击现象是严重危害制冷系统正常运转的故障之一，液击是压缩机常见故障之一。发生液击，表明制冷系统或操作过程一定存在问题，需要加以纠正。了解故障发生的原因，掌握故障判别方法，采用合理的措施，可预防并降低液击现象带来的损害，能够减少压缩机的故障与事故，继而提高设备运转率，为提高生产率和生产效益提供可靠的保障。在实践中，如果简单地将故障压缩机维修或更换，而不从根源上防止液击，只能使液击再次发生。

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[作者简介] 刘芳(1982-)，女，河南，工学硕士，助理工程师，主要从事制冷空调系统设计。