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摘要:针对三相压缩机启动时，冲击载荷大，导致管路应力超标，影响空调系统可靠性的问题，从分析压缩机启动时，电机的电磁力矩着手，得出作用在管路系统上的力矩，并用有限元方法，分析该冲击力矩作用下的应力分布，并同实际测试进行对比。针对开机应变超标的情况，应用脉冲载荷作用下，系统响应的特点，给出改进方向，确定结构后，对改进后的结构进行了测试，满足标准要求。
关键词:开机;管路;优化
引言
空调管路系统的可靠性直接关系到空调的口碑，为此各大厂家都大力投入管路系统可靠性的分析。管路系统主要受空调压缩机开机、运行和关机，三种状态的作用力[1]。空调管路的疲劳可靠性也有这三种状态确定，管路系统在空调运行时的应力状态，主要是由管路系统的固频确定，即要避开共振，这个方面不同的作者都进行了输入分析。三相压缩机主要为涡旋或者双缸压缩机，故关机的时候，系统的振动较小。但是，由于三相压缩机启动时，力矩到，压缩机振动大，导致了管路系统受力大，容易超出管路系统的标准要求。本文通过对压缩机的单相电机建立模型，分析出电机启动时的力矩，求出空调系统启动时，管路系统的受力，通过分析单自由度系统在冲击载荷作用下，系统响应的特点，给出管路优化的方向，通过改进管路的布局，达到优化管路的目的[2]。
1电机启动力矩分析
三相电机的简化等效电路图如图1所示。
从式(9)中可以得出，在载荷一定的情况下，要降低系统在脉冲载荷作用下的系统响应，提升系统的刚度系数k是一个有效的方法[3]。
3管路
原机的管路图如图5所示，在长期运行的过程中，管路出现异常，无制冷量。拆机检查发现，排气管出存在裂缝。随后对管路进行应力测试，测试发现，在开机的时候，压缩机启动时，整机抖动大，排气管一弯处的应力超标，达到了109.7MPa，远大于标准要求的70MPa[4]。
分析发现，管路在压缩机启动的时候，摆动较为明显，且管路应力在压缩机启动瞬间，第一个应力周期较大，其他周期时，应力较小。由此可以推断，主要是由于脉冲电磁力矩导致管路应力超标，原机的测试数据如表1所示。
根据表1中分析的结论，对管路进行优化，为提升排气管的刚度，同时考虑管路空间的影响，把原机的管路进行优化。更改后的，排气管的固频提升了仅2.5倍，同时，同压缩机的工作频率有8Hz差，避免了系统出现共振的情况。更改后的管路的测试数如表2所示。最大只有59.5MPa。起到改善管路应力的目的，同时，长期测试空调没有出现可靠性问题，没有出现管路断裂导致制冷剂泄露的问题[5]。
4空调压缩机管路低压故障原因
压缩机低压故障其本质就是管路的低压故障，造成管路低压故障的常见原因包括：（1）制冷剂泄漏导致低压故障；（2）制冷管路堵塞导致制冷剂的流动受阻，引发低压（3）热交换不彻底，空调制冷工作的本质就是利用制冷剂易于汽化及液化的物理特性，引入机械做功对热量进行搬运，若蒸发器的热交换不彻底，会导致制冷剂在此环节不能完全汽化，依然处于汽液共存态，由于管路内的压力检测装置仅能检测气体压力，就会因制冷剂汽化不足而引发低压故障；（4）传感器自身存在问题，误报低压故障。
结论
通过分析三相异步电机启动时，电磁转矩的大小和对压缩机转子系统的动力学分析，得出作用在压缩机上的电机启动的脉冲力矩，并结合单自由度系统在脉冲载荷作用下，响应的规律，给出了管路系统的改善方向。按此方向对管路系统进行优化，低于70MPa标准要求，解决了管路的可靠性问题。
参考文献
[1].上海电气打造全球第三大空调压缩机基地[J].装备机械,2018(03):62.
[2]江浩,徐滕岗.基于PLC的空调压缩机壳体检测设备的控制系统设计[J].东华大学学报(自然科学版),2018,44(04):670-674.
论文作者:何海新
论文发表刊物:《城镇建设》2019年12期
论文发表时间:2019/8/26
标签：管路论文; 压缩机论文; 系统论文; 应力论文; 力矩论文; 制冷剂论文; 载荷论文; 《城镇建设》2019年12期论文;