浅谈军用空调设备使用寿命及如何延寿

2015-02-20

装备制造技术 2015年7期

关键词：空调设备维修性军用

（合肥通用制冷设备有限公司，安徽合肥 230088）

军用空调设备是一款使用年限较久的产品。根据国家标准化管理委员会审批出台的《家用和类似的用途电器的安全使用年限和再生利用通则》规定，空调安全使用年限8－10年。

军用空调设备在常年累月的使用以后，军用空调设备就会出现噪音大，耗电量增加，制冷、制热速度慢，按键不灵光的情况，间接地影响了日常使用。所以在达到服役年龄后，用户就要及时的更换，这样才能保证用户的正常使用。

1 军用空调设备寿命分析

1.1 军用空调设备环境适应性

军用空调设备是给武器系统配备的，武器系统要求在任何环境下都能正常使用，故军用空调设备使用环境也是非常恶劣，空调厂家设计人员在设计时要充分考虑环境适应性，军用空调设备使用环境如下[3]：

（1）使用环境温度：－45～55℃温度范围内，能正常制热和制冷；

（2）太阳辐射：[1120 ×（1 ± 10%)]W/m2，时间4 h；

（3）在相对湿度95%～98%、气温25～55℃范围内，能正常工作；

（4）最大风速（即稳态风速和阵风风速）不大于20 m/s；

（5）贮存环境温度为-45℃～+70℃；

（6）能承受频率为5～200 Hz，加速度值为2.5g的振动；

（7）能承受峰值加速度为15g，持续时间为11ms的半正弦形脉冲波的冲击；

（8）淋雨工作强度：瞬时降雨速率0.6 mm/min～0.8mm/min；

淋雨承受强度：平均降雨速率2.5 mm/min(1h平均)；

（9）气压为57 kPa(相当于海拔4 500m)；

（10）沙尘工作条件：砂 1.1 g/m3，风速 18 m/s；尘10.6 g/m3，风速 8.9m/s；

沙尘承受条件：砂 2.2 g/m3，风速 18 m/s；尘10.6 g/m3，风速 8.9m/s；

（11）霉菌：空调设备的防霉能力应不低于0～2级；

（12）盐雾浓度：5mg/m3.

1.2 军用空调设备组成

军用空调设备主要有框架系统、制冷系统和电控系统组成。框架系统主要由框架、面板组成。制冷系统主要由压缩机、换热器（冷凝器、蒸发器）、节流器（毛细管）组成。电控系统主要由轴流风机、离心风机、电控板、电容等组成。

1.3 军用空调设备工作原理

制冷系统工作原理如图1所示。空调制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入，压缩成高温高压的气体后排出，气体在风冷式冷凝器中被冷却成高压饱和液体，液体经过毛细管节流降压后进入蒸发器，液态制冷剂在蒸发器中蒸发吸热，使蒸发器的表面温度降低，室内空气在室内风机的作用下通过蒸发器被降温，空气中的水蒸气在蒸发器表面被冷却至饱和，产生凝结水。液态制冷剂蒸发吸热后变成过热气体，经管路再次被压缩机吸入压缩，如此往复循环，达到降低方舱内温度及湿度的目的。

图1制冷系统原理图

1.4 军用空调设备主要零部件寿命

根据制冷系统原理分析主要影响军用空调设备性能和寿命的零部件有压缩机、换热器、节流器、轴流风机、离心风机、电控板、电容。

根据国家标准、行业标准及原材料分析，空调设备主要零部件寿命如下：

（1）压缩机根据“全封闭压缩机的使用基准和界限值”的规定，“开停次数”为20万次以上；

（2）冷凝器和蒸发器主要由铝箔和铜管组成，铜管的使用寿命为50年，铝箔的使用寿命为15年；

（3）空调管路及节流器（毛细管）材质均为铜管，铜管的使用寿命为50年；

（4）轴流风机1、离心风机2设计使用寿命一般为10年；

由于受零部件的使用寿命的约束，空调厂家在设计空调的时候，空调设备的设计寿命一般为10～12年，使用寿命一般为10年左右。

2 影响空调寿命因素

2.1 环境因素

这里需要特别指出的一个常被忽视的问题，即环境因素对空调设备的影响。军用空调设备使用的环境是非常恶劣的，工作地点经常变动所以其性能受到工作场地的温度、湿度、污染及天气等因素的影响很大。

2.1.1 工作环境温度

军用空调设备工作环境温度为－45℃～55℃，贮存环境温度为-55℃～+70℃，可以说环境温度非常恶劣。

各个零部件都有各自的使用温度范围，低于或超过范围就会加速零件的磨损，引起润滑油变质，造成材料性能变化等等。如军用空调设备在超高温下运转，温度过高时，会加速润滑油的变质。因此军用空调设备在高温下运行时要时刻观察，发现故障立即停机进行检查，及时排除。对于一时找不到原因的，绝不能不经处理而仍使空调设备带病工作。

不少使用单位由于忽视了环境因素对空调设备的影响，未采取相应的保护性或适应性措施，致使空调设备使用性能降低，使用寿命缩短，甚至酿成事故。

2.1.2 输入电压不稳

军用空调设备随系统在野外使用时，系统提供的电源品质很差（油机供电），电压不稳，忽高忽低。

空调设备长期处于低电压运行时会造成压缩机线圈过热，容易使压缩机过热保护，长此以往，容易使压缩机线圈漏电，引发安全事故。

空调设备长期处于高电压运行时会引起空调设备电流过高，提高压缩机、风机转速，加大机械的损耗，可以减少压缩机、风机的寿命。

电压不稳定会造成压缩机时快时慢，转速时高时低，会引起压缩机颤动，会加速压缩机的磨损，从而减少空调的寿命。

2.1.3 各种化学物质的腐蚀因素

金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象称腐蚀。这种腐蚀作用不但会影响空调设备外表设备的正常工作，而且会腐蚀到机械内部的零部件。如雨水、空气中的化学物质等进入空调设备内部，会腐蚀机械内部零件，加速磨损，增加机械故障。由于这种腐蚀作用有时是看不见、摸不着的，容易被人忽视，因而其危害性更大。在使用中，管理和操作人员要根据当时的天气情况、空气污染情况，采取有效的措施，减小化学腐蚀对机械的影响，重点是防止雨水及空气中化学成分对空调的侵蚀。

2.2 人为因素

一些人为因素，可以直接导致军用空调设备的使用寿命，具体人为因素如下：

（1）不按操作规范进行操作；

（2）不按要求定期维护；

（3）不按要求定期清扫。

因此，军用空调设备正确的操作、定期的维护、清洗有利于提高空调的制冷效果、缩短降温时间，可以节约能源、延长空调机使用寿命。长期以来用户对空调设备的维护、清洗重视不够，现在应当加强这一领域工作。

3 提高空调使用寿命的措施

空调设备长期在恶劣的工况下工作，由于零件的磨损和老化以及人为因素等的影响，空调设备在使用中不可避免地会出现各种各样的故障，不但影响空调设备的正常使用，而且影响空调设备的使用寿命，但是，如果能够正确地使用空调设备，采取有效的、有针对性的管理措施，合理的保养，尽量减少机械零部件的磨损和老化，是可以有效地防止机械故障，延长空调设备使用寿命的。

3.1 设计方面

设计时努力改善空调设备的维修性是延长寿命的有力措施。部件或整机的使用寿命和其维修性的好坏有很大关系。国内外很多生产厂家认为，如果维修性好，易于维修，能够采用“低成本的快速修理”，可使零部件经常处于良好的技术状态，一旦出了故障，由于可以低成本快速修理，无需更换新件或新机，这实际上就延长了机械的使用寿命。

由于军用空调设备使用的独特性，军用空调设备提出了维修性(MTTR)和可靠性（MTBF）[3]两性要求，这也从侧面体现了维修性是延长寿命的有力措施，因而设计人员在产品设计时非常注重维修性和可靠性。

所有设计人员在设计军用空调设备时，必须设法提高其维修性，其主要原则有：

（1）拆装简单化（各零部件使用螺栓连接，部件独立安装）；

（2）部件组合化（零件组合成部件，使用可靠性高的零件）；

（3）易损件通用化，对常用的易损件，尽量采用通用件，以减少备件储备，方便备用件采购(使用可靠性高的国产件）；

（4）尽可能从设计上减少维修项目，逐步实现无维修设计。

采用新材料是延长机械寿命的有效措施，近年来，材料科学发展迅速，大量高强度、耐磨、抗振和抗冲击的新材实不断地出现，军用空调设备在设计时应根据机械性能与使用环境选用相适应的新材料并采取先进的表面处理工艺，来延长其使用寿命。

3.2 制造方面

军用空调设备生产厂家不仅需要ISO质量保证体系还需有武器装备质量保证体系，每年还需要进行合格供方认定（用户参与）。所有的零部件均需从合格供方名录中采购，偏离的需要办理偏离手续方可使用，从而从源头杜绝了不合格的零部件使用。

3.3 使用方面

编制详细使用、维护说明书，尽可能的对部队使用人员进行培训，使之了解空调设备的性能参数和安全使用条件，以保证出任务的时候能正确地使用空调设备。空调设备启动前的准备、运转时的技术要求、开机前与停机后的技术工作等等都必须严格按空调设备使用、维护说明书的要求进行操作。空调设备使用过程中应经常注意空调设备各零部件的运转情况。对运转中的不正常现象应立即停机检查其原因，并予以排除。

为了延长空调设备的寿命，部队在使用方面必须坚持实行“二定三包”制度（定人、定机、包使用、包保管、包保养），操作人员要做到“三懂”（懂构造、懂原理、懂性能），“四会”（会使用、会保养、会检查、会排除故障），正确使用，严格执行安全技术操作规程。