随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,近年来磁悬浮技术得到了长足的发展。磁悬浮是利用磁性“同性相斥,异性相吸”的原理,在轴承的转子和定子间加上相应的电磁场,通过控制电磁场,使之处于相对“悬浮”状态。磁悬浮系统,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。磁悬浮轴承是一种利用磁场,使转子悬浮起来,从而在旋转时不会产生机械接触,不会产生机械磨擦,不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统。在制冷压缩机中使用磁悬浮轴承,所有因为润滑油而带来的烦恼就不再存在了。磁悬浮制冷压缩机正是应用了磁悬浮轴承技术。
一、磁悬浮离心式压缩机的喘振及判断方式
喘振是流体机械及其管道中介质的周期性振荡,是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而产生的机械振动。
在离心式压缩机中,喘振是压缩机运行中的常见故障之一。当机组空调负荷不断降低时,磁悬浮离心式压缩机的流量会逐渐减小,此时叶轮内部的流动情况也会变差。
当流量减小到一定值时,由于叶轮内部流动恶化,产生气流脱离,叶轮旋转所产生的离心力不能正常对气体做功,导致磁悬浮离心式压缩机的出口压力小于冷凝器冷凝背压,压缩机和冷凝器之间会引发气流振荡,从而使压缩机产生喘振。喘振极易导致磁悬浮离心式压缩机在很短时间内受到严重破坏,尤其会损坏磁轴承。
判定方式:
1.基于气流噪声等异常性响动对离心式压缩机喘振问题予以判定
气流噪声等异常性响动可以说是离心式压缩机喘振问题最直接且最直观的反应形式。判定方式可以采取如下两种措施:
①.首先,离心式压缩机装置在正常运行状态下所产生的噪音较为稳定且连续,而在出现喘振形式特殊运行工况作用之下,压缩机装置排气管内所产生的噪音将呈现出时高时低的反应状态,并且这种反应状态会以一种周期性变化方式呈现,此过程当中所出现的喘气声响或是吼叫声响均是离心式压缩机装置出现喘振问题的判定方式;
②.其次,离心式压缩机装置在出现一种特殊性、规律性且强烈震动的情况下所表现出的振动幅度明显关于高于正常运行状态下的振动幅度。出现此种情况即可判定为喘振。
2.基于现场仪表测定装置对离心式压缩机喘振问题予以判定
借助于各种类型的仪表装置能够针对离心式压缩机装置的实时运行状态进行精确且可靠的判定。判定方式可采取如下两种措施:
①.首先,在电机拖动机组状态下,喘振现象的产生可能导致电机电流与功率参数的指示值呈现出较为显著的波动趋势,此问题能够借助于现场仪表予以反应;
②.其次,喘振作用之下离心式压缩机装置出口压力及进口流量参数呈现出显著性的脉动问题,由此导致流量指示值有所明显下降,同样可借助于现场仪表测定装置予以及时反映。
二、磁悬浮离心式压缩机喘振的原因
磁悬浮离心式压缩机喘振本质上是因为进入压缩机的制冷剂蒸气流量不足以使压缩机产生足够的压力,以至于冷凝器的冷凝背压大于压缩机的内部压力。因此,产生喘振故障主要可以通过制冷剂流量小和冷凝压力高等方面来分析。
(1)空调负荷低
实际空调负荷小,低于磁悬浮离心式压缩机的最小容量调节范围。
(2)制冷机组冷冻水流量小
空调系统冷冻水泵故障、Y型过滤器脏堵等使得冷冻水流量小,使得蒸发器换热量小,制冷剂液体蒸发不足,导致磁悬浮离心式压缩机的流量小。
(3)蒸发器结垢严重
蒸发器水质差或清洗不及时,导致蒸发器换热管结垢严重,换热恶化,制冷剂液体蒸发不足,导致磁悬浮离心式压缩机的流量小。
(4)制冷机组冷却水流量小或冷却风量小
对于水冷机组,空调系统冷却水泵故障、Y型过滤器脏堵等使得冷却水流量小,或冷却塔故障,使得冷凝器换热量小,导致冷凝压力升高。
(5)冷凝器结垢严重
水冷冷凝器水质差、风冷冷凝器空气质量差或清洗不及时,导致冷凝器换热管或翅片结垢严重,换热恶化,导致冷凝压力升高。
三、磁悬浮离心式压缩机喘振的危害
(1) 喘振是由于气流强烈的脉动和周期性振荡,会使排气单向阀阀片与阀座之间产生剧烈撞击,破坏单向阀及制冷系统的稳定性。
(2) 喘振会使叶轮强烈振动,叶轮应力大大增加,噪声加剧。
(3) 喘振会损环压缩机的级间密封,使压缩机效率降低。
(4) 喘振会引起压缩机动静部件的摩擦与碰撞,碰坏叶轮
(5) 在正常运行期间,压缩机的永磁体驱动轴处于悬浮状态,磁轴承与轴之间没有机械接触,喘振所产生的剧烈振动,会引起磁轴承与轴之间产生机械碰撞,导致磁轴承故障。
四、磁悬浮离心式压缩机喘振的预防措施