คอมเพรสเซอร์ลูกสูบของระบบทำความเย็นไม่ส่งน้ำมันกลับ สาเหตุที่แท้จริงคืออะไร?

คอมเพรสเซอร์เป็นเครื่องจักรที่ซับซ้อนและทำงานด้วยความเร็วสูง การรับประกันว่ามีการหล่อลื่นที่เพียงพอสำหรับเพลาข้อเหวี่ยง ตลับลูกปืน ก้านสูบ ลูกสูบ และชิ้นส่วนเคลื่อนที่อื่นๆ ของคอมเพรสเซอร์ เป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการรักษาการทำงานปกติของเครื่องจักร ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตคอมเพรสเซอร์จึงกำหนดให้ใช้น้ำมันหล่อลื่นเกรดที่กำหนด และกำหนดให้ตรวจสอบระดับน้ำมันและสีของน้ำมันหล่อลื่นอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการละเลยในการออกแบบ การก่อสร้าง และการบำรุงรักษาระบบทำความเย็น การขาดน้ำมันในคอมเพรสเซอร์ การเกิดคราบเขม่าและการเสื่อมสภาพของน้ำมัน การเจือจางของของเหลวที่ไหลกลับ การล้างสารทำความเย็น และการใช้น้ำมันหล่อลื่นคุณภาพต่ำ เป็นต้น จึงเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไป

1. การหล่อลื่นไม่เพียงพอ

สาเหตุโดยตรงของการสึกหรอ: การหล่อลื่นไม่เพียงพอ การขาดน้ำมันจะทำให้การหล่อลื่นไม่เพียงพออย่างแน่นอน แต่การหล่อลื่นไม่เพียงพอไม่ได้เกิดจากการขาดน้ำมันเสมอไป

สาเหตุสามประการต่อไปนี้อาจทำให้การหล่อลื่นไม่เพียงพอ:

สารหล่อลื่นไม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวแบริ่งได้

แม้ว่าน้ำมันหล่อลื่นจะไปถึงพื้นผิวแบริ่งแล้ว แต่ความหนืดของมันต่ำเกินไปที่จะสร้างฟิล์มน้ำมันที่มีความหนาเพียงพอ

แม้ว่าน้ำมันหล่อลื่นจะไปถึงพื้นผิวของแบริ่งแล้ว แต่ก็สลายตัวเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปและไม่สามารถหล่อลื่นได้อีกต่อไป

ผลกระทบที่เกิดขึ้น: การอุดตันของระบบดูดน้ำมันหรือท่อส่งน้ำมัน การทำงานผิดพลาดของปั๊มน้ำมัน ฯลฯ จะส่งผลต่อการส่งน้ำมันหล่อลื่น และน้ำมันหล่อลื่นไม่สามารถไปถึงพื้นผิวเสียดทานที่อยู่ห่างจากปั๊มน้ำมันได้ หรือหากระบบดูดน้ำมันและปั๊มน้ำมันทำงานปกติ แต่การสึกหรอของแบริ่ง ช่องว่างมากเกินไป ฯลฯ ทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันและแรงดันน้ำมันต่ำ ซึ่งจะทำให้พื้นผิวเสียดทานที่อยู่ห่างจากปั๊มน้ำมันไม่ได้รับน้ำมันหล่อลื่น ส่งผลให้เกิดการสึกหรอและรอยขีดข่วน

เนื่องจากสาเหตุต่างๆ (รวมถึงช่วงเริ่มต้นการทำงานของคอมเพรสเซอร์) อุณหภูมิของพื้นผิวเสียดทานที่ไม่มีน้ำมันหล่อลื่นจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และน้ำมันหล่อลื่นจะเริ่มสลายตัวหลังจากเกิน 175°C “การหล่อลื่นไม่เพียงพอ-พื้นผิวเสียดทานอุณหภูมิสูง-น้ำมันสลายตัว” เป็นวงจรที่เกิดขึ้นซ้ำๆ และอุบัติเหตุร้ายแรงหลายอย่าง รวมถึงการล็อกของเพลาลูกสูบและการติดขัดของลูกสูบ ล้วนเกี่ยวข้องกับวงจรนี้ เมื่อเปลี่ยนแผ่นวาล์ว ควรตรวจสอบการสึกหรอของสลักลูกสูบด้วย

2. ขาดแคลนน้ำมัน

การขาดน้ำมันหล่อลื่นเป็นหนึ่งในความผิดปกติของคอมเพรสเซอร์ที่สังเกตได้ง่ายที่สุด เมื่อคอมเพรสเซอร์ขาดน้ำมันหล่อลื่น จะมีน้ำมันหล่อลื่นในห้องข้อเหวี่ยงน้อยมากหรือไม่มีเลย

น้ำมันหล่อลื่นที่ไหลออกจากคอมเพรสเซอร์จะไม่ไหลกลับ: คอมเพรสเซอร์จะขาดน้ำมันหากน้ำมันหล่อลื่นไม่ไหลกลับ

มีสองวิธีในการส่งน้ำมันกลับจากคอมเพรสเซอร์:

อย่างหนึ่งคือน้ำมันที่ไหลกลับจากตัวแยกน้ำมัน

อีกส่วนหนึ่งคือท่อส่งน้ำมันกลับ

อุปกรณ์แยกน้ำมันจะติดตั้งอยู่บนท่อไอเสียของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งโดยทั่วไปสามารถแยกน้ำมันได้ 50-95% มีประสิทธิภาพในการคืนน้ำมันที่ดีและรวดเร็ว ซึ่งช่วยลดปริมาณน้ำมันที่เข้าสู่ระบบท่อได้อย่างมาก จึงช่วยยืดระยะเวลาการทำงานโดยไม่ต้องมีน้ำมันไหลกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับระบบทำความเย็นในห้องเย็นที่มีท่อส่งยาวเป็นพิเศษ ระบบทำน้ำแข็งแบบจุ่ม และอุปกรณ์อบแห้งแบบแช่แข็งที่มีอุณหภูมิต่ำมาก การติดตั้งอุปกรณ์แยกน้ำมันประสิทธิภาพสูงสามารถยืดระยะเวลาการทำงานของคอมเพรสเซอร์โดยไม่ต้องมีน้ำมันไหลกลับได้อย่างมาก ทำให้คอมเพรสเซอร์สามารถผ่านช่วงวิกฤตของน้ำมันหลังจากการสตาร์ทเครื่องได้อย่างปลอดภัย

น้ำมันหล่อลื่นที่ไม่ได้แยกตัวจะเข้าสู่ระบบ โดยจะไหลไปพร้อมกับสารทำความเย็นในท่อ ทำให้เกิดวัฏจักรน้ำมันขึ้น

หลังจากน้ำมันหล่อลื่นไหลเข้าสู่คอยล์เย็น:

ในอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากอุณหภูมิต่ำและความสามารถในการละลายต่ำ น้ำมันหล่อลื่นบางส่วนจึงแยกตัวออกจากสารทำความเย็น

ในทางกลับกัน หากอุณหภูมิต่ำและความหนืดสูง น้ำมันหล่อลื่นที่แยกตัวออกมาจะเกาะติดกับผนังด้านในของท่อได้ง่าย ทำให้ไหลได้ยาก

ยิ่งอุณหภูมิการระเหยต่ำลงเท่าใด การนำน้ำมันกลับคืนก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การออกแบบและการก่อสร้างท่อส่งน้ำมันระเหยและท่อส่งน้ำมันกลับจึงต้องเอื้อต่อการนำน้ำมันกลับคืน โดยทั่วไปมักใช้การออกแบบท่อแบบลดระดับลงและควบคุมความเร็วลมให้สูง สำหรับระบบทำความเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำมาก เช่น ตู้แช่แข็งทางการแพทย์ที่อุณหภูมิ -85°C และ -150°C นอกจากการเลือกใช้ตัวแยกน้ำมันที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว มักจะมีการเติมตัวทำละลายพิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันหล่อลื่นอุดตันในท่อแคปิลลารีและวาล์วขยายตัว และเพื่อช่วยให้การนำน้ำมันกลับคืนเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น

ในการใช้งานจริง ปัญหาการไหลกลับของน้ำมันที่เกิดจากการออกแบบคอยล์เย็นและท่อส่งอากาศกลับที่ไม่เหมาะสมนั้นพบได้บ่อย สำหรับระบบ R22 และ R404A การไหลกลับของน้ำมันในคอยล์เย็นแบบจุ่มน้ำมันนั้นทำได้ยากมาก และการออกแบบท่อส่งน้ำมันกลับของระบบจึงต้องระมัดระวังเป็นอย่างยิ่ง การใช้ตัวแยกน้ำมันประสิทธิภาพสูงสามารถลดปริมาณน้ำมันที่เข้าสู่ท่อส่งของระบบได้อย่างมาก ช่วยยืดระยะเวลาที่ไม่มีน้ำมันไหลกลับในท่อส่งอากาศกลับหลังจากเริ่มการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อคอมเพรสเซอร์อยู่สูงกว่าคอยล์เย็น จะต้องติดตั้งกับดักน้ำมันในท่อส่งกลับแนวตั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมันจะไหลกลับได้ในสภาวะโหลดต่ำ ท่อดูดแนวตั้งสามารถใช้ท่อตั้งคู่ได้

การสตาร์ทคอมเพรสเซอร์บ่อยครั้งไม่เอื้อต่อการไหลเวียนของน้ำมันหล่อลื่น เนื่องจากระยะเวลาการทำงานต่อเนื่องสั้น คอมเพรสเซอร์จะหยุดทำงาน และไม่มีเวลาเพียงพอที่จะสร้างกระแสลมความเร็วสูงที่เสถียรในท่อส่งกลับ ทำให้ปริมาณน้ำมันหล่อลื่นคงอยู่ในท่อเท่านั้น หากปริมาณน้ำมันที่ไหลกลับน้อยกว่าน้ำมันที่ไหลเข้ามา คอมเพรสเซอร์ก็จะขาดแคลนน้ำมัน

เมื่อทำการละลายน้ำแข็ง อุณหภูมิของคอยล์เย็นจะสูงขึ้น และความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นจะลดลง ทำให้ไหลได้ง่ายขึ้น หลังจากรอบการละลายน้ำแข็งเสร็จสิ้น อัตราการไหลของสารทำความเย็นจะสูง และน้ำมันหล่อลื่นที่ติดอยู่จะไหลกลับไปยังคอมเพรสเซอร์ เมื่อมีการรั่วไหลของสารทำความเย็นมาก ความเร็วในการไหลกลับของก๊าซจะลดลง หากความเร็วต่ำเกินไป น้ำมันหล่อลื่นจะค้างอยู่ในท่อส่งก๊าซกลับและไม่สามารถไหลกลับไปยังคอมเพรสเซอร์ได้อย่างรวดเร็ว

อุปกรณ์ป้องกันแรงดันน้ำมันจะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อไม่มีน้ำมัน เพื่อป้องกันคอมเพรสเซอร์เสียหาย ไม่มีช่องมองระดับน้ำมัน
คอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิท (รวมถึงคอมเพรสเซอร์แบบโรเตอร์และแบบสกรอล) และคอมเพรสเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศที่มีอุปกรณ์ความปลอดภัยแรงดันน้ำมัน จะไม่มีอาการผิดปกติที่ชัดเจนเมื่อน้ำมันหมด และจะไม่หยุดทำงาน คอมเพรสเซอร์จะสึกหรอโดยไม่รู้ตัว

เสียงดังผิดปกติ การสั่นสะเทือน หรือกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปของคอมเพรสเซอร์ อาจเกี่ยวข้องกับการขาดน้ำมันหล่อลื่น ดังนั้น การตรวจสอบสถานะการทำงานของคอมเพรสเซอร์และระบบอย่างแม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

3. บทสรุป

สาเหตุหลักของการขาดน้ำมันหล่อลื่นไม่ได้อยู่ที่ปริมาณและความเร็วที่คอมเพรสเซอร์หมดน้ำมัน แต่เป็นระบบการไหลเวียนของน้ำมันหล่อลื่นที่ไม่ดี การติดตั้งตัวแยกน้ำมันสามารถช่วยให้น้ำมันหล่อลื่นไหลกลับได้อย่างรวดเร็วและยืดระยะเวลาการทำงานของคอมเพรสเซอร์โดยไม่ต้องใช้น้ำมันหล่อลื่น ควรออกแบบคอยล์เย็นและท่อส่งกลับโดยคำนึงถึงการไหลเวียนของน้ำมันหล่อลื่นด้วย มาตรการบำรุงรักษา เช่น การหลีกเลี่ยงการสตาร์ทเครื่องบ่อย การตั้งเวลาละลายน้ำแข็ง การเติมสารทำความเย็นให้ทันเวลา และการเปลี่ยนชิ้นส่วนลูกสูบที่สึกหรอให้ทันเวลา ก็ช่วยให้การไหลเวียนของน้ำมันหล่อลื่นดีขึ้นเช่นกัน

การไหลกลับของของเหลวและการเคลื่อนตัวของสารทำความเย็นจะทำให้ความหล่อลื่นเจือจางลง ซึ่งไม่เอื้อต่อการก่อตัวของฟิล์มน้ำมัน

การทำงานผิดพลาดของปั๊มน้ำมันและการอุดตันของวงจรน้ำมันจะส่งผลต่อปริมาณน้ำมันและแรงดันน้ำมัน ส่งผลให้มีน้ำมันไม่เพียงพอที่พื้นผิวเสียดทาน

อุณหภูมิสูงของพื้นผิวเสียดทานจะส่งเสริมการสลายตัวของน้ำมันหล่อลื่นและทำให้น้ำมันหล่อลื่นสูญเสียคุณสมบัติในการหล่อลื่น

การหล่อลื่นไม่เพียงพอที่เกิดจากปัญหาทั้งสามประการนี้ มักทำให้คอมเพรสเซอร์เสียหาย สาเหตุหลักของการขาดน้ำมันคือระบบ การเปลี่ยนคอมเพรสเซอร์หรืออุปกรณ์เสริมบางอย่างเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ปัญหาการขาดน้ำมันได้อย่างแท้จริง

ดังนั้น การออกแบบระบบและการก่อสร้างท่อส่งต้องคำนึงถึงปัญหาการไหลกลับของน้ำมันในระบบ มิฉะนั้นจะเกิดปัญหาไม่รู้จบ! ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการออกแบบและการก่อสร้าง ท่อส่งอากาศกลับของเครื่องระเหยจะต้องมีข้อต่อโค้งสำหรับส่งน้ำมันกลับ และท่อไอเสียจะต้องมีข้อต่อโค้งตรวจสอบ ท่อทั้งหมดควรวางตัวในทิศทางเดียวกับการไหลของของเหลว โดยมีความลาดชัน 0.3~0.5%