零件清洁度对离心压缩机失效的影响分析

罗梦珠

摘要：零件清洁度是引起出离心压缩机失效重要因素之一。本文通过结合零件清洁度不达标导致离心压缩机失效模式，论述零件清洁度控制的重要性与控制方法。为提升离心压缩机制造质量，减少生产过程中的浪费，提出控制零件清洁度的方法与建议。

Abstract： The parts cleanliness is one of the important factors that cause the failure of centrifugal compressor. Based on the failure mode of centrifugal compressor caused by the unqualified parts cleanliness， this paper discusses the importance of parts cleanliness control and control method. In order to improve the manufacturing quality of centrifugal compressor and reduce the waste in the production process， the methods and suggestions for controlling the cleanliness of parts are put forward.

关键词：零件清洁度;离心压缩机;失效模式

Key words： parts cleanliness;centrifugal compressor;failure model

中图分类号：TH45                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）23-0071-02

0  引言

离心压缩机作为空调系统的核心部件，就像飞机的发动机，属于精密设备，压缩机零件加工精度高，装配间隙小，零件清洁度的优良直接影响压缩机的使用性能，好的零件清潔度是保证产品性能的基本要求，管理好零件清洁度体现企业制造流程的水平。空调机组的产品问题一般都会传导到压缩机，最终使压缩机出现质量问题、企业三包成本上升、客户满意度降低、公司业绩下降。因此管理好零件清洁度，也是保证公司运营良好的前提条件之一。

1  离心压缩机简介

离心压缩机属于透平式压缩机的一种，主要通过电机驱动叶轮，叶轮带动冷媒进行工作，本质是由离心力做功。根据压缩机的结构形式可分为单轴与多轴两类。单轴式离心压缩机为叶轮直接安装在电机转子上，多轴式离心压缩机为电机转子安装齿轮，再传导到其它轴上的叶轮。本文只针对单轴离心压缩机进行讨论，我司作为三级单轴离心压缩机的引领者，一直以高质、绿色、环保，可持续发展的理念引领离心压缩机的发展方向。

1.1 离心压缩机主要结构

压缩机主要包括：涡壳、电机壳体、级间罩壳、吸气室壳体等。压缩机电机转子由滚动轴承与滑动轴承支撑，电机定子安装在电机壳体上套入电机转子，气动部件安装在电机转子另一端。气动部件主要包括：叶轮、导流板、扩压器等。除以上结构通常离心压缩机还有气量调节系统、冷却系统、润滑系统、运行保护系统等。根据叶轮的数量可以判定压缩机的级数，一个叶轮为一级压缩离心机，二个叶轮为二级压缩离心机，依此类推。

1.2 零件清洁度要求

压缩机清洁度是指压缩机单个零件清洁度之和，离心压缩机有很多的零件，每个零件在离心压缩机的功能不一样，因此相对应的清洁度要求也不一样。一般通过零件表面固体残留物或杂质的重量进行判断，具体要求如下：

①压缩机零件总装前要进行清洗，清洁度检查合格才能进行装配。②离心压缩机主要的零件部件为铸件壳体，对于压缩机铸件壳体要求每平方英尺不得超过0.01克固体残留物，固体残留物最大直径不超过5微米，表面无锈、无尘、无油，无机加工毛刺铁屑、无明显可见铸件缺陷、无清洗液残留等。③气动部件，叶轮、导流板等铝质零件要求零件表面无尘、无毛刺铝屑、无磨屑、无清洗残留等。④电机定、转子无油、无尘、无毛刺铁屑，表面光亮等。

2  离心压缩机失效模式

离心压缩机失效模式多种多样，由于零件清洁度问题导致的失效通常有压缩机泄漏、振动、卡死、滑动轴承磨损等，失效模式如图1所示。

2.1 压缩机泄漏

离心压缩机装配完成之后要进行泵压、检漏工序，泵压主要检测铸件强度，确认是否存在大漏。检漏工序分为二步，第一步先用肥皂水进行初检，快速检查壳体是否存在漏点;第二步使用氦检仪进行单点检漏，漏率设定值为1*10-6mbarl/s，慢速检测压缩机的每个密封面。除了铸件本身砂眼，清洁度不良是导致压缩机泄漏的主要原因，直接影响铸件法兰面的密封效果，常见存在泄漏的密封面主要包括电机壳与涡壳密封面、级间罩壳与涡壳密封面、二、三级级间罩壳密封面、级间罩壳与吸气室密封面等，密封面清洁度问题会直接导致生产线一次通过率下降。清洁度影响压缩机泄漏在制造生产线属于易检测、高频次、严重度低的一种失效模式。

2.2 压缩机振动

振动主要来源于电机转子在测试时振动超差，主要原因是电机转子动平衡量超差。离心压缩机总装完成之后进入测试工序，测量电机转子振动、动平衡、跳动等性能。如果由动平衡量不合格引起电机转子振动问题，可以在此工序进行配重解决。如果不是转子动平衡问题，一般是由于叶轮、迷宫密封等零件的清洁度不合格导致电机转子振动超差，清洁度原因引起电机振动超差测试报告显示振动超差值在合格范围的10%以内。该类型的失效模式在生产线属于难检测、低频次、严重度高的失效模式之一。

2.3 压缩机卡死

压缩机卡死是空调主机典型的失效模式之一，根本原因很多，经常是由多个因素共同作用的结果。常见的失效现象是一级叶轮与迷宫密封环卡死或是二级叶轮与迷宫密封环卡死，与零件清洁度严重相关。叶轮、迷宫密封环、吸气室组件、主机经济器的清潔度都有可能引起叶轮与迷宫密封环卡死，特别经济器里的焊渣是影响压缩机卡死的关键因素。压缩机卡死一般在主机重载试验或客户端调试才能检测出，故该失效模式成本高、造成巨大的品牌负面效应，制造企业需尽量消除压缩机卡死的问题。

2.4 滑动轴承磨损

滑动轴承磨损失效是制冷压缩机常见的失效模式，在客户端随着空调机组运行时间增加，有的客户没有及时保养，润滑油在滑动轴承与电机转子配合处析出的污染物会越积越多，最终导致滑动轴承磨损。在工厂生产线，整个供油系统的清洁度是导致滑动轴承磨损的根本原因，特别个别零件没有清理干净的铁屑、或硬物会破坏滑动轴承表层的巴氏合金保护层，引起滑动轴承磨损。

3  零件清洁度不良的原因

零件清洁度不良根据污染物的来源不同，通常可以分为来料端、制造端、客户端。“来料端”指的是供应商提供的物料，“制造端”指是工厂生产过程中的零件保存不良或装配过程产生二次污染，“客户端”指的是产品保护不良，整个空调运行系统存在清洁度不良的问题。客户端清洁度由于不受制造企业管控，故不作深入讨论，后面有关客户端清洁度改善在本文不做进一步研究。

来料端清洁度不合格主要指是离心压缩机壳体，壳体供应商为了及时满足供货，会提前做壳体库存，库存周期通常大于1个月。为了防止壳体生锈，供应商会在壳体机加工表面涂大量的防锈油，到货壳体表面残油有时多达500ml。其次，每个供应商的零件包装方式不一样，零件清洁度控制能力也不相同。对于一些特殊按订单供货的零件，如果清洁度不合格，直接影响产品的交付。

制造端清洁度控制过程主要包括仓库存放、零件清洗与装配二次污染。仓库存放不良包括零件生锈、表面飞尘积存、零件磕碰损坏等。零件清洗指的是零件清洗之后不合格，主要原因有清洗剂没有及时更换，清洗液温度低，防锈油过多等。二次污染指清洗之后的零件在周转过程中导致零件表面清洁不合格，例如：送料车的扬尘、吊装碰撞、拆包装等，特别是零件在周转过程中的相互碰撞产生毛刺或损伤难于被发现，但是却有可能导致压缩机失效。

4  零件清洁度改善措施

针对零件清洁度的改善，不能有先入为主的轻视心态，零件清洁度问题不是某个零件清洁度而是来料端与制造工序的全流程清洁度改善问题。应从人、机、料、法、环多个维度制定改善措施与实施计划。

人-加强执行人员清洁度要求培训，培养全员零件清洁度意识，使每个参与人员都能理解清洁度的重要性，把零件清洁度作为质量关键控制点进行管控。

机-根据清洗机的清洗能力，首先验证清洗液温度、浓度与更换频次的最佳清洗方案，关于清洗液温度、浓度更新到点检计划表，每天开机清洗前进行检测。其次设备部门制定清洗机一二级保养计划，纳入设备全保养（TPM）计划。最后针对清洗液中产生的防锈油增加过滤工序，保证清洗液在使用过程防锈油含量在要求范围之内。

料-供应商来料减少防锈油使用，改用水性防锈剂，清洁度要求增加到质量控制计划，同时对零件清洁度质量进行抽检。制造端更新物料架与送料小车，对所有物料进行防磕碰、防尘保护。

法-对于装配过程，重点关注吊装零件磕碰，制定吊装可视化操作规定。装配前增加清洗工序，使用高浓度酒精与无纺布进行清洗，确保零件清洁满足要求。使用工序失效模式工具全工序管理零件清洁度，制定零件清洁度操作标准规程，质量部门对零件清洁度进行抽检。

环-设施部门要保证压缩机车间装配环境，控制温度与湿度，使装配车间的环境在要求范围之内。

5  结论

在离心压缩机制造领域，零件清洁度是导致压缩机失效的重要因素。有的失效在短期内可能不会表现出来，但是随着主机的运行时间的增加最终会成为质量问题。失效发生在制造端，影响产品一次通过率、生产效率、制造成本;在客户端影响企业三包成本、产品质量形象、品牌信誉。零件清洁度控制相对于空调主机整个系统是制造流程中的微小一步，但是它影响每个工序的质量。零件清洁度控制已经成为主流企业的标准工序，同时也被国内企业所模仿。本文通过对零件清洁度与离心压缩机失效的关系，论述零件清洁度的重要性，希望能给相关从业者一些启示。

参考文献：

[1]韩闯.发动机清洁度测定与分析[J].内燃机与配件，2014（12）.

[2]叶才华.发动机清洁度影响因素分析及其管控措施[J].中国新技术新产品，2013（24）.

[3]祁大同.离心压缩机原理[M].机械工业出版社，2017，12.