变频多联式空调机组回油问题解决方法探究

林成祥，黄民玉，胡金彪

（广东西屋康达空调有限公司，广东佛山，528216）

变频多联式空调机组回油问题解决方法探究

林成祥，黄民玉，胡金彪

（广东西屋康达空调有限公司，广东佛山，528216）

由于变频多联式空调具有系统管路长、落差大、分歧弯路多、制冷剂流速可变等特征，导致该系统在某些情况下出现回油困难的故障；当管路润滑油量积聚，压缩机油量降低，最终会导致压缩机缺油磨损或卡缸。本文定性分析了多联机运行中出现回油困难的问题，提出了系统大小与系统油量关系、回油运行合理时间差以及回油时间等定量关系，研究并提出了相应解决措施。本文对促进多联机设计与应用有帮助作用。

变频；多联机；回油；油平衡

引言

变频多联机是指输出容量随着压缩机运行转速而变化，以实现“一拖多”运行模式的制冷剂循环空调系统，是一台室外机同多台室内机联合工作的一种变容量空调系统。

在变频多联机空调制冷循环、制热循环工作中，回油容易出现问题。如果长时间运行而不做处理，会引起管路润滑油量积聚，压缩机油量降低，最终导致压缩机缺油而磨损或卡缸。本文针对上述问题提出了解决方案。

1 变频多联式空调回油问题概述

1.1压缩机润滑油系统工作原理

压缩机润滑油系统工作原理重点有两方面［1］：（1）供油机制。压缩机的润滑系统是利用排气压力与背压腔中气体压力的压差来供油，油池中的润滑油经过油泵中的吸气管，沿着曲轴上的中心油道进入背压腔，并通过背压孔进入压缩腔中，并随着高压气体经过静涡旋盘上的排气口排到封闭的机壳中，最后经油气分离后流回油池。润滑油起到了润滑、密封及冷却电机作用。图1给出了润滑油的流向［2］。因此，为确保空调正常运行，压缩机油池中必须保证有最低液位的油位与油泵形成液封，以满足工作运行的基本需要。一旦润滑油位降低至最低液位以下，润滑系统将不能正常工作，那么涡旋盘就不能得到很好的润滑、密封和降温，导致运动部件磨损或过热等问题，进而导致压缩机卡缸或电机过热烧毁。

（2）能效与成本平衡问题。变频多联机空调系统有较高的能效比要求，过多的润滑油会带来换热器换热效率的降低，同时为降低制造成本（润滑油单价较高）及环保等诸多因素，应尽量减少使用润滑油。因此确保系统中油量的适合是油平衡的前提保证，而判断系统油量充注量适量的方法是一重要研究课题。

图1　压缩机示意图与润滑油流向

1.2气态制冷剂与液态冷冻油的协同

在空调工作状态下，冷冻油可溶于液态制冷剂，常温下它们可充分混合。然而油和气态制冷剂并不容易混合，只有当气态制冷剂流速大到足以携带冷冻油一起移动时，油才能够在系统中正常循环；研究表明水平管中流速至少为3.6 m/s，竖直管中流速至少为7.2 m/s，气态制冷剂才能够带动液态冷冻油一起移动，且管路越长，所需要的流速越高。

变频多联机的最大单管线长为25 m左右，落差值最大在50 m左右，同时该系统还有油分、气液分离器等多个储油部位，因此需要更多的润滑油循环量及较高的流速才能回油。另外，由于变频多联机为变容量系统，系统管路内的流速是随着压缩机运行频率的改变而改变的。我公司设计的多联机最高流速是最低流速的15倍，在低流速下，流速低于制冷剂回油所需的最低流速7.2m/s，因此对于变频多联机空调系统而言，如何在这种状况下确保压缩机始终保持油平衡，也是需要重点研究的课题。

2 制冷/制热循环中的变频多联式空调回油问题

通过第1节的分析可知，变频多联机在实际的应用过程中存在着一定的局限性，特别是回油问题的存在极大地降低了变频多联机的应用性能［3-4］，因此应当加大对这些问题的研究力度，制定科学合理的解决措施。

2.1制冷循环

在制冷模式下室内机全部运行时，首先，在压缩机以及室外机之间的管道中会有大量的制冷剂气体存在，而制冷剂气体中也混有一定量的雾状润滑油，这些混合的气体具有高速、高压、高温等特点，且由于该管路距离较短，因此不会发生严重的润滑油集聚问题。其次，当这种混合气体进入到室外机部位后，便会在冷凝效应的作用下转变为高温的液体，而混合在其中的润滑油的溶解度也比较大，与制冷剂能够很好的融合，因此在室外机部位也不会有大量润滑油集聚。但是当室内机内部的制冷剂开始蒸发并到达出口位置时，一方面环境温度、压力等都会有所降低，使得润滑油的溶解度也会降低；另外一方面，由于蒸发器底部和出口处以气态制冷剂为主，进而发生润滑油与制冷剂分离。

当部分负荷运行时，由于不开机的室内机（蒸发器）管路中会储存大量的液态制冷剂，而制冷剂中混有润滑油，这时制冷剂溶解润滑油能力强，随着时间的加强，管路中会有越来越多的油迁移集聚在不工作的室内机中。同时由于是部分负荷运行，这时由于运行的管径不变，而流量急剧变小，随之流速变小到不足以带走润滑油，而在吸气管路中积聚润滑油。

2.2制热循环

在制热模式且室内机全部运行时，首先在压缩机以及室内机之间的管道中会有大量的制冷剂气体存在，而制冷剂气体中也混有一定量的雾状润滑油，这些混合的气体具有高速、高压以及高温等诸多的特点，因此不会发生严重的润滑油集聚问题。其次当这种混合气体进入室内部位后，便会在冷凝效应的作用下转变为高温的液体，与制冷剂能够很好的融合，因此在室内机部位也不会有大量润滑油积聚，但是当室外机内部的制冷剂开始蒸发并到达出口位置时，环境温度、压力等都有所下降，使得润滑油的溶解度降低，继而发生润滑油与制冷剂分离，自过热区就会有一定量润滑油积聚。而由于这段管路的距离较短，因此对整个系统运行的影响较小，在处理分析问题的过程中可以不予考虑。

当部分负荷运行时，一方面由于不开机的室内机（冷凝器），还是有一定的冷凝效果（自然对流），随着时间的推移，不开机的室内机气体最终也会变成液态制冷剂，由于不循环，会积聚越来越多的润滑油，从而导致系统中循环的润滑油减少。另一方面，由于部分负荷运行，这时由于管径不变，而流量急剧变小，随之流速也会变小，这时吸气管路的流速很可能低于最低流速要求，就会形成润滑油积聚在蒸发器（室外机）的底部，从而形成系统循环中缺油。

3 油平衡问题应对方法

通过以上分析可知，变频多联机空调系统需要解决以下五大方面问题，才能保证润滑油系统在空调中安全稳定运行：（1）确保与系统匹配运行的适量润滑油；（2）在保证安全运行的情况下，最大限度减少压缩机润滑油使用量；（3）制冷工况室内机全部运行时，室内机出口－内外机连接管－吸气管这一段存在着回油困难；（4）制冷工况部分负荷运行时，不运行的室内机（蒸发器）、吸气管存在着回油困难；（5）制热工况部分负荷运行时，不运行的室内机（冷凝器）中、室外机（蒸发器）底部到吸气管这一段中存在回油困难。

针对上述问题，提出三种应对方法。

3.1适量的润滑油补充

多联机实际安装管路复杂程度不一、长短不一、系统设计不一样，导致润滑油分散到管路中的量也不同、空调系统中还安装气液分离器、油分离器等部件，此部件底部都会储存一定量的油。

同时要有足够的润滑油能够保证在不利回油点进行周转循环使用。因此需要根据实际系统储油量进行估算，然后通过实验测试验证，确保在最不利情况下回油也能满足要求。

总之，如果能够得到润滑油充注量与系统大小之间的定量关系式，将会指导实际多联机设计与工程应用，省去繁琐的实验验证过程，将促进多联机的发展与应用。

3.2油分离器安装

一般情况下油分离器应当安装在压缩机的排气口位置；安装油分离器的主要作用就是保障大部分润滑油在排出后可以迅速得到分离，并回到压缩机中，减少系统循环中润滑油使用量，由于系统中润滑油量的减少，带来了系统中换热器换热效率提升，提高整机节能水平及系统的可靠运行。

3.3回油运行

通过上述章节对油分离器的说明分析可知，油分离器无法保证润滑油的彻底分离，即仍旧有部分润滑油会与制冷剂融合，并最终遗留在管路中。长时间作用下，压缩机也会发生缺油而产生故障，因此单纯依靠油分离仍旧无法彻底解决回油问题。为了彻底解决这一问题，可以利用高速流动的制冷剂对管路内壁进行冲刷的方式来得到剩余的润滑剂，并将其输送至压缩机油池中。

为了解决问题（3），系统在设计阶段就要保证：当压缩机满负荷运行，且在最低允许蒸发温度的工作情况下，必须保证吸气流速不得低于7.2 m/s（最好要在10 m/s以上的流速），然后将压缩机运行频率设置为最高值，室内机风扇运行速度最高，运行一段时间（具体多少时间最合适需要根据不同系统实际），这样就能够保证蒸发温度升高，流速增大，从而带走积聚的润滑油。

为了避免问题（4）的发生，首先将不运行的室内机膨胀阀开度全部打开，这样就能够使原本停流在管路中的制冷剂混合液流动起来，另外将压缩机运行频率开到最大，从而起到高速带走润滑油。

针对问题（5），将不运行的室内机膨胀阀开度全部打开，这样就能够使原本停流在管路中的制冷剂混合液流动起来，另外将压缩机运行频率运行到足够带走润滑油的流动速度，这样就能保证润滑油能够回到压缩机油池。

通过以上分析可知：回油运行的时间差以及每次回油的时间是处理过程中应当重点考虑的内容，但是在实际的应用过程中，由于不同变频多联系统之间的零部件存在着一定的差异，其存油的情况也存在着一定的不同，因此应当根据实际情况制定科学可行的解决措施。

4 结束语

综合全文所述，社会发展的不断加快，变频多联机由于安装、使用、维护简便，使得变频多联机系统应用市场逐步扩大，并在其中发挥着不可替代的作用。但是回油问题需要解决。

科学的制定出管路系统大小与系统需要补充的油量关系，回油运行时合理的时间差、每次回油时间及相应运行频率之间的定量相关性研究，将会给工程设计带来便利和变频多联机广泛推广起到催化剂的作用。制定出科学可行的解决措施，避免压缩机的损坏，为系统运行正常提供坚实的条件。

［1］刘顺利. 浅析多联机空调系统的设计要点［J］. 制冷与空调，2016（1）: 68-71.

［2］龙力. 空调多联机系统优化研究［J］. 现代制造， 2016（6）: 48-49.

［3］李葛丰. 对变频多联机回油的相关问题分析［J］. 科技传播，2014（11）.

［4］COPELAND制冷手册［Z］. 1970.

林成祥（1985-），男，中级工程师（硕士研究生），研究方向为数码、变频多联机空调系统。

E-mail: 313492133@qq.com

Resolutions on Oil Return of Variable Frequency Air Conditioning Unit

Chengxiang Lin， Minyu Huang， Jinbiao Hu（Guangdong Nishiya Yasudachi Air Conditioning Co.， Ltd.， Foshan， Guangdong， 528216， China）

Due to the long length， large division， large amount of detours and variant refrigerant flow rate of multi-frequency conversion air conditioning system， oil return malfunction will happen under some conditions. When pipeline lubricating oil accumulates， volume of compressor oil reduces， causing lacking oil abrasion or block. This paper qualitatively analyses problems of oil return in multi-line operation，puts forward relationships between system magnitude and oil amount， feasible running interval of oil return， and total time for oil return， as to derive corresponding measures. This paper has help function for promotion of multi-line design and application.

Frequency Conversion； Multi-line； Return Oil； Oil Balance

TH184

A

2095-8412 （2016） 04-595-04

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.003