中央空調室內機組電機售后長(cháng)期運行可靠性的研究

作者 王澤寬 張成成 熊克勇 李國營(yíng) 格力電器(合肥)有限公司(安徽 合肥 230000)

王澤寬(1987-)，男，助理工程師，研究方向：電機故障分析及可靠性。

摘要：電機作為空調機組的組成部分，在整個(gè)機組中實(shí)現著(zhù)能量交換傳遞的核心功能。而中央空調機室內機組因其工程安裝的特殊性，其售后運行的可靠性尤為重要。目前中央空調室內機組使用的電機，其殼體結構和軸承的設計選用對售后長(cháng)期使用的可靠性存在重大影響。本文結合售后實(shí)際故障反饋和案例，概述了中央空調室內機組電機長(cháng)期運行后，出現的故障機理、失效案例和可靠性提升。

引言

　　作為空調器內部的核心功能部件，電機出現故障將導致空調器整機功能失效。中央空調機組主要面向商業(yè)類(lèi)工程，其售后長(cháng)期使用的可靠性將直接導致機組是否會(huì )面臨較大范圍的維修，對使用者和生產(chǎn)者來(lái)講，將造成嚴重的影響。

　　通過(guò)對室內機組售后長(cháng)期運行后的失效模式進(jìn)行統計分析發(fā)現，電機的殼體結構及軸承的設計選用對售后長(cháng)期使用的可靠性有著(zhù)至關(guān)重要的影響。本文將對中央空調室內機組電機、殼體結構和軸承設計選用，在售后長(cháng)期運行后出現的電機故障進(jìn)行專(zhuān)項研究。

1 電機長(cháng)期使用后的“可靠性”失效特征

　　長(cháng)期使用后的“可靠性”失效特征有：潛伏期較長(cháng)、噪音異響、卡死及批量。

1.1 潛伏期較長(cháng)

　　售后工程上反饋的電機故障，多數出現在機器使用一年至三年左右，部分在三年以上。

1.2 噪音異響

　　中央空調室內機組由于其安裝的特殊性，其安裝全部是在場(chǎng)地裝修之前，因此，殼體開(kāi)孔結構電機和普通防塵結構軸承必然會(huì )受到裝修過(guò)程的粉塵、涂料和其他污染物的影響。一旦進(jìn)入電機內部，將導致電機出現損傷，繼而產(chǎn)生噪音異響故障。

1.3 卡死

　　一部分是在最初顯現噪音異響故障的基礎上進(jìn)一步惡化而來(lái);一部分是因為高濕環(huán)境和具有一定腐蝕性裝修化學(xué)材料影響導致。其主要現象為電機內部生銹腐蝕、定轉子間“掃膛”、軸承磨損異響、卡滯故障。

1.4 批量

　　中央空調室內機組一般屬于工程類(lèi)安裝使用，因此，其可靠性的影響帶來(lái)的結果也必將是幾臺、幾十臺，甚至更多臺電機先后或同一時(shí)期故障。如果相關(guān)設計結構上不做調整優(yōu)化，售后維修勢必將會(huì )反復。

2 結構特征

　　中央空調室內機組目前使用的電機主流結構為開(kāi)孔式殼體(圖1)，軸承主要為普通防塵蓋結構的RZ軸承(圖2)。在工程機組安裝特殊性的情況下，上述結構必然會(huì )對整機的售后運行的可靠性產(chǎn)生重大影響。

3 失效案例

　　以下舉例某工程室內機組使用一段時(shí)間后，出現的批量性噪音異響投訴案例。

3.1 案例1

　　陜西某酒店工程安裝一批風(fēng)機盤(pán)管室內機組，整機使用一年后出現批量噪音異響故障。經(jīng)過(guò)維修人員初步排查，發(fā)現全部故障電機均存在摩擦噪音(定轉子間摩擦噪音和軸承噪音)，現場(chǎng)體驗噪聲明顯。

　　經(jīng)過(guò)調查發(fā)現，該酒店的機器已使用一兩年，前后有約三十多臺內機出現噪音?，F場(chǎng)查看使用的全部為開(kāi)孔式電機，電機內部有大量粉塵類(lèi)污染物(圖3)。

　　機組運行時(shí)，將外部粉塵等異物吸入電機內部，由于污染物進(jìn)入定轉子間，導致定轉子摩擦異物產(chǎn)生噪音(圖4)。

　　同時(shí)由于電機使用的為普通防塵蓋RZ(非接觸式密封，配合間隙0.10～0.30mm)軸承，粉塵從防塵蓋間隙進(jìn)入軸承內部(圖5)，軸承油脂受到污染，破壞軸承正常潤滑，導致軸承異常磨損并產(chǎn)生軸承噪音。

3.2 案例2

　　山東某酒店工程安裝一批風(fēng)管機組，整機使用約兩年時(shí)間，發(fā)現十多臺室內機組出現噪音異響故障。故障室內機組電機同樣存在摩擦噪音(定轉子間摩擦噪音和軸承噪音)，且體驗噪聲明顯。

　　經(jīng)調查發(fā)現，故障機組集中在酒店廚房場(chǎng)所，查看機組使用電機全部為開(kāi)孔式殼體，且電機內部存在大量粉塵、油煙等污物(圖6)。

　　該酒店工程室內機組噪音問(wèn)題，與陜西某酒店故障現象基本一致，而電機損壞程度相比更甚(圖7)，因粉塵及油污的污染，導致軸承內部油脂喪失潤滑作用，軸承內外圈與滾珠發(fā)生異常磨損，引發(fā)故障。

3.3 案例3

　　湖南某室內游泳館安裝一批室內風(fēng)管機組，在使用約一年時(shí)間后，發(fā)現多臺機組出現噪音異響問(wèn)題。

　　經(jīng)調查發(fā)現，該游泳館屬于室內場(chǎng)館，場(chǎng)館內部空氣濕度大，對于整機的防潮性能有著(zhù)較高的要求。對維修更換的電機分析發(fā)現，該電機為開(kāi)孔式殼體結構和普通RZ軸承，軸承表面存在明顯銹跡(圖8)，電機運行時(shí)存在明顯的軸承噪音。

4 可靠性提升

　　隨著(zhù)中央空調行業(yè)的快速增長(cháng)，各大品牌之間的競爭隨之加劇，歸根結底競爭的是產(chǎn)品質(zhì)量。

　　空調產(chǎn)品從以往的一年包修到三年包修，再到六年包修，直至現在行業(yè)里提出的十年包修。產(chǎn)品的質(zhì)量是唯一標準，而產(chǎn)品質(zhì)量的長(cháng)期可靠性，才是十年包修的意義所在。

　　目前開(kāi)孔式殼體和普通防塵式RZ軸承仍為空調器上的主流應用，電機防護等級僅為IP20至IP24，遠不能滿(mǎn)足售后安裝和使用環(huán)境的特殊需求。為解決售后長(cháng)期使用的可靠性，必須提升其防護等級，以此來(lái)防止外部粉塵、濕氣和其他污染物進(jìn)入電機和軸承內部，使得電機能夠穩定運行在一個(gè)良好的環(huán)境中。

4.1 殼體

　　開(kāi)孔式殼體更改為封閉式殼體，條件允許可以采用塑封結構。通過(guò)電機殼體結構的更改，能夠提高電機的防護等級，防止外部污染物進(jìn)入電機內部，影響電機長(cháng)期運行的可靠性。

4.2 軸承

　　普通防塵蓋式RZ軸承(非接觸式密封)更改為接觸式密封的RS軸承。通過(guò)電機軸承防護結構的整改，不但能夠有效防止粉塵、高濕氣體和其他腐蝕性污染物進(jìn)入軸承內部，還能有效解決軸承油脂的揮發(fā)和流失。

5 結論

　　通過(guò)上述批量性的電機可靠性失效因素的分析研究，室內機組電機售后長(cháng)期的可靠運行，除去制造過(guò)程因素外，其電機的殼體結構設計和軸承的設計選型是重要影響因素。

　　目前各電機廠(chǎng)商生產(chǎn)的空調電機的結構基本一致，并且仍是市場(chǎng)主流。但從中央空調售后安裝的特殊性和長(cháng)期使用的可靠性來(lái)看，其殼體結構設計和軸承的設計選型，需要進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，否則難以保證產(chǎn)品的長(cháng)期可靠性。

　　筆者通過(guò)對實(shí)際工程反饋的質(zhì)量問(wèn)題調查及分析，得出了關(guān)于中央空調室內機組電機售后可靠運行的重要影響因素，因此建議各空調廠(chǎng)商要重點(diǎn)考慮到，影響售后長(cháng)期可靠運行的電機殼體結構及軸承的選型。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第8期第46頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。