空调机组机械式压力开关常见的故障及解决对策

徐耀澎 蔡伟达

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

压力开关[1]用于空调机组，起到机组冷媒压力异常的保护作用，是空调器的重要组成部件。压力开关故障[2,3]会无法监测空调机组运行异常，严重时会损坏压缩机。内部金属氧化、内部金属断裂、触点异物等是压力开关常见的故障问题，本文将通过实验分析压力开关的故障机理，并提出对应的改善方案。

1 压力开关概述

1.1 压力开关的作用

压力开关可以广泛用于石油、化工、电力、供水等领域。也用于制冷系统的高、低压力保护控制，安装位置见图1。

图1 空调用压力开关的安装位置

安装在压缩机排气管口后的低压开关检测压缩机启动后管路中的压力是否达到系统运行压力。压缩机运行后，如果管路出现严重泄漏或压缩机上压过低时，低压开关会保持断开状态，控制板做出低压保护报警、停止压缩机运转等动作。

安装在冷凝器后的高压开关主要是保护该段管路的压力不超过预定的警戒值。当外机风扇转速过慢、停转或者管路系统堵塞等因素导致该段管路压力过高时，高压开关会将断开信号提供给主控板，主控板将做出相应的保护动作。

1.2 压力开关的分类

压力开关根据不同的用途及结构有多种分类，其中常见的分类有：

1）按照安装形式可以分为：螺纹快速接头和铜管焊接式。

2）按照开关连接方式可以分为：插片式和引线式。

3）按照感应方式可以分为：电子式和机械式。

4）按照大气压下触点的接触形式可以分为：常闭型和常开型。

因铜管焊接密封性能比较好，价格便宜，空调机组大多数使用机械式铜管焊接的压力开关。

1.3 压力开关结构

空调机组使用的压力开关通常由铜管或接头、感应器、金属膜片、导杆、环氧树脂、内壳、触点开关、插片或引线组成，其半解剖图见图2。

图2 压力开关半解剖注释图

2 常见的故障分析

2.1 陶瓷杆磨损

生产和售后时常发生压力开关不导通的问题，其中动静触点接触不良是压力开关不导通的常见原因，通过X光透视发现动静触点有间隙导致接触不良，但是有动静触点点接触，压力开关仍然不导通的故障案例，见图3。

图3 触点有间隙

对失效样品进行解剖分析，发现动、静触点接触面有黑色物质，见图4对黑色物质在电镜下观察，黑色物质表面有金属熔融物质（见图5，扫描发现黑色物质存在铝元素，见表1。）

图4 接触面有黑色物质

图5 电镜分析

表1 扫描检测元素

综上，分析触点黑色异物为陶瓷杆受系统压力波动而上下移动，与注塑孔相互摩擦产生Al2O3粉末，该粉末在长期使用下逐渐转移触点造成开关动静触头接触失效打火，最终形成黑色熔融状物质粘附在触头表面，造成压力开关不导通的问题。

2.2 簧片断裂

压力开关簧片大多采用铍青铜材料，学者们曾研究铍青铜簧片断裂的原因并提出改善建议[4-6]。本文研究的阀片断裂多集中于低压开关，空调机组正常工作时低压开关处于导通状态，即陶瓷杆向上弹起动簧片，簧片处于持续受力状态。

对开关簧片断裂的样品研究分析，发现断裂位置均在簧片弯折位置，此处部分弯折角度较大，且在开关动作时长期受陶瓷杆机械应力作用，存在长期疲劳的问题，见图6。

图6 簧片断裂

对各结构类型的开关簧片进行放大观察，发现失效品弯折角度较大，应力较为集中，见图7。开关簧片做厚度、弯度和折弯角度对比，结果见表2，对比各样品的簧片结构，发现样品1簧片厚度偏小，且折弯角度偏大，存在应力集中问题，造成其耐机械冲击强度性能差。

图7 不同结构开关弯折部位放大图

表2 不同结构样品的结构对比

判断簧片断裂的主要原因为簧片本身结构问题造成，属于应力集中的表现，对三个样品进行复现实验，复现实验结果如表3。

表3 不同结构样品试验后的断裂情况

综上，确认导致簧片断裂问题的原因为簧片厚度偏薄，加之折弯角度存在明显尖角，导致其弯折处应力集中，长期导致断裂异常。

2.3 簧片氧化

压力开关在售后常见触点生锈氧化问题，见图8。

图8 开关氧化

对空调机组的压力开关所在的环境进行情况排查，发下压力开关所在位置的周边存在大量冷凝水，从结构环境上观察，压力开关长期处于较为潮湿的环境下工作，所以压力开关的密封性尤为重要。

氧化的压力开关中，对其结构进行观察，发现引线与环氧树脂配合处能看到明显的缝隙，机组运行温度较高，引线在高温下会变软，冷凝水顺着引线和环氧树脂的缝隙慢慢渗入开关腔体内部，导致内部进水氧化生锈。

解剖三个不同结构的压力开关观察内部结构（见表4）。对三个结构的压力开关进行100 ℃、2 h水煮实验，实验后对3个样品进行解剖，发现样品1内腔发现水珠，样品3开关内腔留有积水较多，样品2内腔未发现水珠，见表5。

表4 不同结构样品内部的密封性

表5 不同结构样品的水煮试验结果

综上，压力开关氧化为开关密封性不足造成，从开关结构看出，开关引线与环氧树脂间有缝隙，及开关塑壳与盖板配合不够紧密导致开关内部进入水汽，长时间积累腐蚀导致内部弹片等金属部件发生氧化，造成开关失效。

3 结束语

空调机组在实际运行过程中因压力开关故障而导致机组运行异常或停机现象较多，对已发生的故障进行细致的分析和总结，发现压力开关主要的售后问题有内部金属氧化、金属断裂和触点异物等，通过实验分析得出以下结论：

1）针对压力开关的陶瓷杆磨损异物问题，建议提高陶瓷杆成分，加强陶瓷杆的硬度。

2）针对簧片断裂问题，建议增加簧片厚度、减小簧片弯折角度，防止出现弯折“尖角”的异常情况。

3）针对售后簧片腐蚀问题，建议提升压力开关内部的密封结构，提升开关自身密封性。