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　　簡介：制冷壓縮機(jī)是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，屬于將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的工作機(jī)。壓縮機(jī)是制冷行業(yè)的核心，保障壓縮機(jī)的正常使用和安全十分重要，而電機(jī)燒毀又是危害壓縮機(jī)安全的最為常見故障。導(dǎo)致電機(jī)燒毀的原因很多，而燒毀后又難以找出導(dǎo)致燒毀的直接原因，這給事故后期的分析與判定帶來很大的困難。本文介紹了壓縮機(jī)用接觸器以及繼電線路保護(hù)裝置在制冷行業(yè)的應(yīng)用，并揭示了接觸器、供電線路、操作環(huán)境與電機(jī)燒毀之間的聯(lián)系，并對(duì)低壓電氣控制在制冷壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)提出了自己的期望。 

    關(guān)鍵字：電機(jī)燒毀  電機(jī)繞組 供電保護(hù) 低溫潮濕

    制冷壓縮機(jī)（以下簡稱壓縮機(jī)）的故障可以分為機(jī)械故障(包括曲軸，連桿，活塞，閥片，缸蓋墊等) 和電機(jī)故障。機(jī)械故障往往使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)甚至堵轉(zhuǎn)，是電機(jī)損壞的主要原因之一。電機(jī)故障主要表現(xiàn)為定子繞組絕緣層破壞（短路）和斷路等。定子繞組損壞后很難及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，最終可能導(dǎo)致電機(jī)燒毀。電機(jī)燒毀后，難以找出導(dǎo)致燒毀的直接原因，這給事故后期的分析與判定帶來了很大的困難。 

    然而，電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開穩(wěn)定的供電線路，合理的電機(jī)負(fù)荷，良好的散熱和電機(jī)繞組漆包線絕緣層的保護(hù)。根據(jù)這幾方面進(jìn)行分析，可以歸納出電機(jī)燒毀的如下六種原因：

　　(1)  異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)；

　　(2)  金屬屑引起的電機(jī)繞組短路；

　　(3)  壓縮機(jī)用接觸器問題；

　　(4)  電源缺相和電壓異常；

　　(5)  電機(jī)冷卻不足；

　　(6)  用壓縮機(jī)抽真空。 

    實(shí)際上，電機(jī)損壞往往是多種因素共同作用的結(jié)果。 

    以下我們著重談?wù)劷佑|器以及供電保護(hù)裝置在制冷壓縮機(jī)中的應(yīng)用。

　　1．接觸器 

    在大型制冷工程中，壓縮機(jī)功率較大，并會(huì)根據(jù)系統(tǒng)要求選擇多臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)的方式。根據(jù)現(xiàn)場工況的不同，壓縮機(jī)會(huì)出現(xiàn)持續(xù)滿載運(yùn)行、低負(fù)荷運(yùn)行、交替運(yùn)行等各種情況，特別是像醫(yī)療血液儲(chǔ)藏庫和冷藏食品加工及貯藏企業(yè)，會(huì)有大量的血液或食品需要加工和冷藏，一旦由于接觸器故障造成壓縮機(jī)停機(jī)，冷藏間的低溫環(huán)境將難以保持，并且會(huì)快速升高，凍品會(huì)因?yàn)闇囟壬叨瘮∽冑|(zhì)，這將會(huì)給用戶帶來巨大的損失。所以選擇合理并且性能可靠的接觸器對(duì)于壓縮機(jī)的使用和安全至關(guān)重要。 

    如果接觸器選型偏小，觸頭不能承受電弧和由于頻繁開停循環(huán)或不穩(wěn)定控制回路電壓產(chǎn)生的高溫，可能焊合或從觸頭架中脫落。焊合的觸頭將產(chǎn)生永久性單相狀態(tài)，使過載保護(hù)器持續(xù)地循環(huán)接通和斷開。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，接觸器觸點(diǎn)焊合后，依賴接觸器斷開壓縮機(jī)電源回路的所有控制（比如高低壓控制，油壓控制，融霜控制等）將全部失效，壓縮機(jī)處于無保護(hù)狀態(tài)。 

    觸點(diǎn)抖動(dòng)的接觸器頻繁地啟停電機(jī)。電機(jī)頻繁啟動(dòng)，巨大的啟動(dòng)電流和發(fā)熱,會(huì)加劇繞組絕緣層的老化。每次啟動(dòng)時(shí)，磁性力矩使電機(jī)繞組有微小的移動(dòng)和相互摩擦。如果有其它因素配合（如金屬屑，絕緣性差的潤滑油等），很容易引起繞組間短路。熱保護(hù)系統(tǒng)并未設(shè)計(jì)成能防止這種毀壞。此外，抖動(dòng)的接觸器線圈容易失效。如果有接觸線圈損壞，容易出現(xiàn)缺相狀態(tài)。 

    因此壓縮機(jī)用接觸器必須滿足以下幾個(gè)方面的性能要求：

　　（1）快速循環(huán)。

　　（2）持續(xù)超載和低電壓。

　　（3）必須有足夠大的面積以散發(fā)負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量。

　　（4）觸點(diǎn)材料必須能在啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)等大電流情況下防止焊合。

　　（5）具有良好的分段能力，壓縮機(jī)接觸器要能同時(shí)斷開三相電路。

　　（6）具有很好的人身安全防護(hù)能力，并且便于檢查和更換接觸器線圈。

　　在美國，谷輪公司認(rèn)可的接觸器必須滿足如下四項(xiàng)： 

　　·  接觸器必須滿足ARI標(biāo)準(zhǔn)780-78“專用接觸器標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的工作和測試準(zhǔn)則。 

　　·  制造商必須保證接觸器在室溫下，在最低銘牌電壓的80％時(shí)能閉合。 

　　·  當(dāng)使用單個(gè)接觸器時(shí)，接觸器額定電流必須大于電機(jī)銘牌電流額定值(RLA).同時(shí)，接觸器必須能承受電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流。如果接觸器下游還有其它負(fù)載，比如電機(jī)風(fēng)扇等，也必須考慮。 

　　·  當(dāng)使用兩個(gè)接觸器時(shí)，每個(gè)接觸器的分繞組堵轉(zhuǎn)額定值必須等于或大于壓縮機(jī)半繞組堵轉(zhuǎn)額定值。  

    在某些特殊情況下，即使選擇了合適的接觸器，也避免不了接觸器損壞情況的發(fā)生。一旦接觸器出現(xiàn)故障，使得壓縮機(jī)不能正常啟動(dòng)，就需要在短時(shí)間內(nèi)對(duì)接觸器進(jìn)行快速的維修或更換。針對(duì)這一問題，我們選擇了ABB公司生產(chǎn)的A系列交流接觸器。 

    接觸器結(jié)構(gòu)剖析圖如下：

    這款接觸器不僅能夠滿足壓縮機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行中的各種復(fù)雜情況，并因此接觸器的特殊結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，不必移去電纜，將接觸器整體拆除，只需將接觸器前面板取下，就可使接觸器的主要?jiǎng)幼鞑糠峙c底座分離，這樣既便于快速更換線圈又可防止因意外接通電造成維修人員人身傷害及設(shè)備毀壞事故。

　　2．供電保護(hù) 

    由于制冷壓縮機(jī)具有高噪聲的特點(diǎn)，所以絕大多數(shù)制冷企業(yè)都建在距離市區(qū)較遠(yuǎn)的郊區(qū)，工廠所在地的電網(wǎng)供電質(zhì)量較差，極易出現(xiàn)電壓不正常和缺相等情況。當(dāng)發(fā)生三相間電壓不平衡或缺相時(shí)極易燒毀壓縮機(jī)電機(jī)。電源電壓變化范圍不能超過額定電壓的±10%。三相間的電壓不平衡不能超過5%。如果發(fā)生缺相的同時(shí)壓縮機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)，它將繼續(xù)運(yùn)行但會(huì)有大的負(fù)載電流。電機(jī)繞組會(huì)很快過熱，正常情況下壓縮機(jī)會(huì)被熱保護(hù)。當(dāng)電機(jī)繞組冷卻至設(shè)定溫度，接觸器會(huì)閉合，但壓縮機(jī)啟動(dòng)不起來，出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，并進(jìn)入“堵轉(zhuǎn)－熱保護(hù)－堵轉(zhuǎn)”死循環(huán)。在個(gè)別嚴(yán)重的情況下,熱繼電還來不及做出保護(hù)，就已經(jīng)燒毀壓縮機(jī)電機(jī)了。 

    電壓不平衡百分?jǐn)?shù)計(jì)算方法為,相電壓與三相電壓平均值的最大偏差值與三相電壓平均值比值.例如，標(biāo)稱380V三相電源，在壓縮機(jī)接線端測量的電壓分別為380V，366V，400V，可以計(jì)算出三相電壓平均值382V，最大偏差為20V，所以電壓不平衡百分?jǐn)?shù)為5.2%。 作為電壓不平衡的結(jié)果，在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電流的不平衡幾率是電壓不平衡幾率的4－10倍。美國國家電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)出版物指出，由不平衡電壓造成的相繞組溫升百分比大約是電壓不平衡百分點(diǎn)數(shù)平方的兩倍。所以對(duì)于三相供電線路的監(jiān)測就顯得尤為重要。一份由U.L.(保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室，美國)完成的調(diào)查顯示，43％的電力公司允許3％的電壓不平衡，另有30％的電力公司允許5％的電壓不平衡。 

    制冷壓縮機(jī)一般價(jià)格昂貴,并且會(huì)因其燒毀而帶來更大的經(jīng)濟(jì)損失，所以一定要對(duì)壓縮機(jī)的三相供電線路進(jìn)行檢測。 

    通過多年來對(duì)各種低壓保護(hù)產(chǎn)品的使用，我們一致認(rèn)為ABB公司生產(chǎn)的CM系列三相多功能監(jiān)視繼電器CM-MPS具有很高的可靠性。通過可以監(jiān)測三相供電線路和系統(tǒng)線路中的相序、缺相、過欠壓、相不平衡等參數(shù)，并可在故障發(fā)生時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使控制系統(tǒng)能夠在機(jī)器設(shè)備遭到更大損壞之前予以適當(dāng)?shù)奶幚恚瑥亩箼C(jī)器設(shè)備和系統(tǒng)獲得最大程度的保護(hù)，提高機(jī)器、設(shè)備和系統(tǒng)的有效性，減少由于三相系統(tǒng)故障而引起的維護(hù)費(fèi)用及維護(hù)時(shí)間。 

    三相監(jiān)視功能曲線如下：

    如果所有相完整、電壓正確且相序正確，輸出繼電器動(dòng)作。如果出現(xiàn)過/欠壓（300-500V AC可調(diào)）、相不平衡（閥值2－15％可調(diào)）、缺相或相序不正確，則輸出繼電器復(fù)位且黃色LED熄滅。電壓回復(fù)到設(shè)定范圍（加上固定遲滯5%）繼電器自動(dòng)再次復(fù)位。 

    我們?cè)賮碚務(wù)剦嚎s機(jī)所處工作環(huán)境對(duì)壓縮機(jī)控制柜內(nèi)低壓原件的影響。

　　（1）冷庫冷間低溫潮濕 

    在食品冷藏加工企業(yè)，由于操作現(xiàn)場的要求，部分凍結(jié)庫體與制冷機(jī)組連接在一起的設(shè)備（如一體化平板速凍機(jī)）需要放置于潮濕的冷庫冷間內(nèi)。冷庫冷間與一般的潮濕環(huán)境不同，如溫度高于0℃的食品加工間，會(huì)因?yàn)榄h(huán)境衛(wèi)生的要求而在室內(nèi)噴淋大量帶有弱腐蝕性的消毒液體，使得加工間內(nèi)部濕度極大，一般均在90%以上。如此大的環(huán)境濕度會(huì)在控制柜表面形成凝水，并且凝水中還含有一定量的化學(xué)成分。長期的高濕度以及弱腐蝕性凝水的存在，會(huì)使水汽漸漸滲透電控箱，并腐蝕低壓電氣元件的金屬部分以及內(nèi)部電子元件，造成電氣元件的性能降低甚至損壞。如果控制壓縮機(jī)的電氣元件受損，則會(huì)直接影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，大大提升電機(jī)燒毀的幾率。雖然可以由于通過各種手段防止電控箱透水情況的發(fā)生，但面對(duì)冷庫冷間如此惡劣的操作環(huán)境，就要求柜內(nèi)低壓電氣設(shè)備具有良好的抗低溫、抗潮濕、抗腐蝕的特性。

　　（2）弱腐蝕性氨氣的存在 

    氨氣屬弱腐蝕性氣體，比空氣輕，當(dāng)環(huán)境中相對(duì)濕度較高時(shí)對(duì)電氣設(shè)備有明顯的腐蝕。氨氣的爆炸極限為15.5%~27%。根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058－92中的第2.2.1條，氨機(jī)房的爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域被劃分為2區(qū)，另根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87中的第3.1.1條，氨機(jī)房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為乙類。氨機(jī)房內(nèi)必須就地安裝的電氣設(shè)備，如照明燈具、液位計(jì)、壓力表、斷水繼電器和氨機(jī)緊急停車按鈕，在正常運(yùn)行中決不允許產(chǎn)生火花，并且防腐防爆。       

    低壓電氣在制冷行業(yè)未來的發(fā)展方向： 

    隨著科技的發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的水平也日益提高.人們現(xiàn)在也更多感受到科技進(jìn)步給生活,工作帶來的便利與快捷.同時(shí)也帶來了麻煩。制冷行業(yè)作為機(jī)械制造的一部分,也隨著制造業(yè)的發(fā)展而不斷取得進(jìn)步和創(chuàng)新。傳統(tǒng)制冷理念也得到改進(jìn)和提高.就制冷行業(yè)今后發(fā)展而言,制冷設(shè)備正朝著安全，實(shí)用,節(jié)能,環(huán)保,自動(dòng)化的方向發(fā)展，但由于制冷行業(yè)的特殊性，就對(duì)配套使用的低壓電氣元件提出了更高的要求。總的來說，應(yīng)用于制冷行業(yè)的低壓電氣的發(fā)展方向如下：

　　(1)實(shí)現(xiàn)低壓電氣產(chǎn)品的智能化，進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品的保護(hù)性能，擴(kuò)大功能，不僅能準(zhǔn)確監(jiān)測和顯示配電線路的運(yùn)行情況，還能準(zhǔn)確地切除過載、短路等各種故障；還能按運(yùn)行人員的設(shè)置要求進(jìn)行各種操作；與此同時(shí)，還能對(duì)電器本身進(jìn)行監(jiān)測和對(duì)故障自診斷及故障狀況的顯示。

　　(2)變頻調(diào)速裝置以及軟啟動(dòng)的使用,使得制冷設(shè)備更加節(jié)能,并可減少大功率制冷設(shè)備啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

　　(3)具有通信功能和現(xiàn)場總線控制功能，使整個(gè)制冷工程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到控制，并且互通信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。
 
　　(4)提高分?jǐn)嗄芰拖蘖餍阅堋?nbsp;