2011年6月27日 星期一

壓縮機馬達燒毀二

密閉式或半密閉式的壓縮機必須靠冷媒的回冷來冷卻馬達線圈,如果冷媒不夠負載又大時就可能造成馬達線圈過熱而燒毀,這在什麼情形下最容易發生?

夏天普遍是冷氣負載最大的時候,對於壓縮機來講,一方面得到的冷卻條件不好,水溫無法控制在低檔,即使冷卻塔的效率維持的不錯,因為水溫突破不了濕球溫度,水溫大概也只能到27~31度左右,對氣冷的主機或冷氣來講,進風溫度突破不了乾球溫度,所以如果乾球溫度是35度,那壓縮機的高壓就要比跑水冷的再高上一截.

對密閉或半密閉的壓縮機來講,必須靠冷媒的回冷來散熱,如果冷媒充填量不夠,在夏天冷凍負載大的時候冷媒在蒸發器吸收的熱會導致回到壓縮機的冷媒過熱度增大,說句白話點就是回到壓縮機的冷媒溫度會升高,而這時馬達的發熱量又因為負載的關係而增大,如果再加上冷凝器的部份散熱不好,壓縮機要掛基本上只是時間的問題而已.

要如何知道壓縮機的回冷夠不夠,坦白講,因為冷凍負載基本上並不是人可以去控制他,而冰機就是去追冰水設定溫度,所以要測試冷媒夠不夠,回冷好不好必須將主機的設定溫度調低,加大冷凍負載的量,接下來還要調整冷卻水的流量讓主機的冷卻水溫接近設計值,讓主機在額定的設計值內去跑,接下來再用儀器或是主機上面的數據去測試冷媒的過熱度,過冷度,膨脹閥或是壓縮機扇門的開度,這樣子才能從數據上去判斷冷媒是否足夠,然後從壓縮機的吸入口溫度去判斷回冷是否不足.並且測試的同時還要記錄壓縮機電力質量的變化才能算完整的測試.

這樣的測試有其風險所在,萬一測試的人很倒楣,剛好跑到臨界點壓縮機馬達就炸了,那事情可就大條了,可是就製造廠的立場來講,跑到額定的運轉電流並不會造成壓縮機馬達燒毀,因為冰機製造廠都會預留馬達的安全空間,一般都是在10%左右,所以跑到冰機運轉的額定電流不應該會發生什麼事.因為對馬達來講還有10%以上的安全空間.

舉個簡單的例子,前幾天去弄一台氣冷的小冰機,主機上面標明額定的運轉電流是23A,壓縮機的銘牌上面寫的最大運轉電流則是30A,而那天因為很熱,又是氣冷式的主機,光主機吸風口的溫度就接近40度,所以在這樣的散熱條件下,壓縮機量到的最高運轉電流是27.5A,比主機名牌額定電流高了接近18%,但是比壓縮機上面的30A還低接近10%,而冷媒的充填量是夠的,壓縮機的吸入口回冷也夠,所以應該不會燒,事實上,這樣的運轉條件從去年就這樣,所以沒有燒掉的理由.只是因為散熱不好,這樣是要虧滿多電的.因為主機的高壓壓力很高.改成水冷或是將主機移到散熱比較好的地方要花一大筆錢,通常業主是不會花的.所以只能繼續現況.

夏天的狀況是這樣,那冬天呢?冬天的負載情形是外氣溫度很低,所以排熱端冷卻的效果很好,但是吸熱端的負載卻很低,在這樣的情況下,如果水溫沒有做適當的控制,氣冷式的沒有適當控制冷卻風扇的起停,因為冷卻效果好,吸熱端的負載輕,過多的冷媒積存在蒸發器內,如果膨脹裝置的控制不好,則容易造成液壓縮,這時候不是馬達燒毀,而是壓縮機構損壞,壓縮機就要大修了.

特別要注意的是壓縮機和馬達是不同的機械零件,壓縮機必須靠馬達驅動才能運轉,所以馬達燒掉跟壓縮機掛掉是兩回事,但是一些小型的冷凍壓縮機裏面,因為馬達跟壓縮機是做在一塊,不管哪個東西壞,基本上就是要一起更換,因為外殼是密閉的無法拆開,一壞了只有更新一途.

密閉或半密閉式的壓縮機散熱條件既然這麼麻煩,為何還要做成密閉式的?主要的原因就是防止冷媒的洩漏,冷媒是一種壓力氣體,以R22冷媒來講,高壓的部份隨著散熱條件的不同,可能在150~350PSI之間,所以為了防止這個問題,就把壓縮機跟馬達都做在機殼內,靠冷媒來散熱.因此冷媒的變化會影響到馬達的散熱.

如果做成穿軸式的結構,軸封是一個大問題,如果軸封有洩漏,冷媒的量隨著運轉時間而變少,變成常常要檢查冷媒的量,但是因為馬達做在外面,所以馬達的散熱只跟馬達的週溫有關,跟冷媒量的變化沒有關係,萬一馬達週溫太高導致馬達掛了,馬達拿去修理就可以了,不用動主機內的冷媒.隨著材料科技的進步,這樣的問題可以獲得不錯的解決.但是對於一些比較舊的開放式主機來講,保養的時候要固定灌冷媒變成一件必要之惡.

對於靠冷媒冷卻的壓縮機馬達來講,馬達的冷卻是靠冷媒,所以冷媒的熱變化會影響馬達的冷卻,冷凍負載量的變化也會影響馬達的冷卻,冷媒量的多寡也會影響馬達散熱,冷卻器(水冷或氣冷都一樣)散熱的變化也會影響馬達的散熱,所以變數很多,但是對製造廠來講,麻煩卻可以省很多,至少冷媒不會漏,所以小型的壓縮機都做成密閉式,大型的就做成半密閉式,但是壓縮機馬達散熱的方式是一樣的.

對業主來講,壓縮機馬達燒毀代表要花一大筆錢來維修,要換冷媒,馬達拆掉重新繞線,要寫很多報告,報告其實也不見得對,因為冷媒動態的變化通常是不會去記錄的,所以說既然發生了,面對現實錢花一花,再去追究原因沒有太大的意義,因為上面所講得那些原因幾乎都是變動值,除非一直有記錄,不然報告寫出來也是交待而已,不如不要寫,如果報告真的寫出來說因為最近生意好,機台一直加,導致熱負載太大,剛好冷凍機這邊散熱又不太好,然後主機冷媒剛好又不太夠,所以馬達就燒了,這樣子的報告要怎麼呈上去.

密閉式的壓縮機因為設計特性的關係,馬達的散熱跟冷卻受到很多因素的影響,單純因為機械構造或設計不良引起的燒毀並不容易,反倒是這些外在影響的變數很難掌握,可能發生在某一個時間點就掛了,要去追究原因並不是那麼容易,尤其是天氣和負載的變動,所以說硬要追根究柢就是要花更多錢來記錄這些變動值,不然沒有意義,維修廠商如果沒有這些數據,也很難找出燒掉的原因,就是更新修好而已,不然要怎麼辦?東西又不是我在用,怎麼可能知道案發時的狀況,要精確很難,講一套說詞如果業主同意就好.因為造成馬達冷卻不良的原因有很多都是外部性的.

要預防這些事情並不是沒有辦法,只是做起來很難代價也很高,不是每個業主花得起或願意花,大部分的業主都是有冷氣或空調就好不會去管這些,真正要做測試有時候受限於現場條件也很難做到,這就是真實的狀況面,因為要預防萬一的代價是很高的,找的人也要對,上述條件都有了下次再發生馬達燒毀的風險才會變小.