涡旋高压腔压缩机采暖模式排气过热度与转速变化关系的实验研究

王 亮，许 翔，陈小康

（格力电器（合肥）有限公司，安徽 合肥 230000）

在空调故障当中，压缩机损坏的故障率占有相当高的比例。常见的有匝间短路、绕组过流、缺氟烧毁、滑片卡死以及磨损等问题。这些问题的出现，除了分析系统缺氟、漏堵和工艺装配故障外，还有一个重要的运行参考要素——过热度。所谓过热度是指介质实际温度与同一压力下对应的饱和温度之差，该参数主要是反映介质的状态情况。过热度包括油温过热度、吸气过热度、排气过热度。介质（制冷剂和润滑油）的状态对压缩机运行的可靠性尤为重要，无论在空调的设计或者生产中，都要保证机组在任何运行范围内都要有足够的过热度。本文重点探讨高压腔涡旋压缩机排气过热度的控制和影响因素。

1 过程和现象

对涡旋高压腔压缩机进行4组模拟空调出货检验的实验，实验序号及采暖转速分别定义为：①45rps；②50rps；③55rps；④60rps。分别观察压缩机不同转速运行下采集的排气温度、压力对应的饱和温度和排气过热度的变化情况。

如图1，变频排气温度与排气口冷媒饱和温度的关系图。制热结束时，排气温度由高到低依次为T①＞T②＞T③＞T④。从排气温度上升的斜率明显可以看出：f④＞f③＞f②＞f① 。转速越高，单位时间冷媒受压缩做功越多，热能越大，排气温度上升速率越快，对应的饱和温度也是随着转速的提高而升高。

图1 变频排气温度与排气口冷媒饱和温度的关系图

图2 过热度随转速变化曲线图

如图2，过热度随转速变化曲线图，设定排气过热度0℃线与10℃线。整个制热过程持续4.5min，当过热度在10℃线下时，上升速度都很快；过热度在10℃线以上，上升速度有所减缓。其中，55rps、60rps产生的过热度在0℃以下的范围要优于 45rps、50rps。

以上实验可以得出这样的结论，如果整机其他条件（结构、冷媒含量、整机温度、工况等）不变，涡旋高压腔的过热度在一定转速范围内随压缩机转速的升高而升高。

2 原因分析

涡旋高压腔压缩机的结构主要有涡旋盘做功部、电机部、油部几大部分。在整个运转过程中，涡旋盘压缩出的高温、高压的冷媒，其中含有一定量的冷冻油，不会立即排出排气口，经过压缩机狭窄的压缩机腔体完成油与冷媒的分离过程后，排向压缩机排气口。

排气过热度是压缩机排气管或冷凝器进口的温度和实际冷凝压力对应的饱和温度之间的温差。与吸气过热度的控制原理不同，排气过热度主要是控制油粘度，压缩机的规格书中一般要求运转过程中过热度最好控制在10℃以上。当排气管温低于实际冷凝压力对应的饱和温度时，排气冷媒就会液化，重新融于冷冻油中。此现象产生的影响有两点：①降低油与冷媒的分离率，导致排出的冷媒含有大量的冷冻油，导致压缩机缺油运作；②液化的冷媒溶于油中，降低冷冻油的粘度。冷冻油在适宜的粘度下才能在压缩机动作件摩擦面形成保护性油膜，防止摩擦、啮合受损。

过热度的变化与冷媒充注量、环境温度、压缩机运行转速都有关系。本文探讨的是过热度与压缩机运行转速的变化关系。提高压缩机运行转速使排气上升，实际冷凝压力对应饱和温度变化不明显，所以排气过热度上升。但是持续提高排气温度也是不可取的，它与制冷剂的绝热指数、压缩比(冷凝压力/蒸发压力)及吸气温度有关。吸气温度越高，压缩比越大，排气温度就越高，反之亦然。吸气压力不变，排气压力升高时，排气温度上升;如果排气压力不变，吸气压力下降时，排气温度也要升高。这两种情况都是因为压缩比增大引起的。冷凝温度和排气温度过高对压缩机的运行都是不利的，应该防止。排气温度过高会使润滑油变稀甚至炭化结焦，也会使压缩机润滑条件恶化。排气温度的高低与压缩比(冷凝压力/蒸发压力)以及吸气温度成正比。如果吸气的过热温度高、压缩比大，则排气温度也就高。如果吸气压力和温度不变，当排气压力升高时，排气温度也升高。

装载涡旋压缩机的空调器在出厂检测的第一次运行磨合要充分考究过热度变化引起的缺油和油稀释现象，选择合适的压缩机升频检验对保证油的粘度很有必要。

3 结语

压缩机冷冻油粘度不足是导致压缩机故障的“杀手”之一。缩短压缩机排气过热度低于0°的时间段是解决冷冻油粘度下降的关键。特别是在冬季低温状态下，冷冻油随温度的降低溶解冷媒能力增强，迅速合理的提升排气温度，提高排气过热度能有效的提高冷媒与冷冻油的分离率，提高冷冻油的粘度。对于使用涡旋高压腔压缩机的空调出货检验，要认真研究引起压缩机各动作部件摩擦损坏的可能性，设定合理的压缩机运行逻辑，保证压缩机的使用寿命。