作者 王澤寬 張成成 熊克勇 李國(guó)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(jī)故障分析及可靠性。

摘要：電機(jī)作為空調(diào)機(jī)組的組成部分，在整個(gè)機(jī)組中實(shí)現(xiàn)著能量交換傳遞的核心功能。而中央空調(diào)機(jī)室內(nèi)機(jī)組因其工程安裝的特殊性，其售后運(yùn)行的可靠性尤為重要。目前中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組使用的電機(jī)，其殼體結(jié)構(gòu)和軸承的設(shè)計(jì)選用對(duì)售后長(zhǎng)期使用的可靠性存在重大影響。本文結(jié)合售后實(shí)際故障反饋和案例，概述了中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后，出現(xiàn)的故障機(jī)理、失效案例和可靠性提升。

引言

　　作為空調(diào)器內(nèi)部的核心功能部件，電機(jī)出現(xiàn)故障將導(dǎo)致空調(diào)器整機(jī)功能失效。中央空調(diào)機(jī)組主要面向商業(yè)類工程，其售后長(zhǎng)期使用的可靠性將直接導(dǎo)致機(jī)組是否會(huì)面臨較大范圍的維修，對(duì)使用者和生產(chǎn)者來(lái)講，將造成嚴(yán)重的影響。

　　通過(guò)對(duì)室內(nèi)機(jī)組售后長(zhǎng)期運(yùn)行后的失效模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，電機(jī)的殼體結(jié)構(gòu)及軸承的設(shè)計(jì)選用對(duì)售后長(zhǎng)期使用的可靠性有著至關(guān)重要的影響。本文將對(duì)中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組電機(jī)、殼體結(jié)構(gòu)和軸承設(shè)計(jì)選用，在售后長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)的電機(jī)故障進(jìn)行專項(xiàng)研究。

1 電機(jī)長(zhǎng)期使用后的“可靠性”失效特征

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

1.1 潛伏期較長(zhǎng)

　　售后工程上反饋的電機(jī)故障，多數(shù)出現(xiàn)在機(jī)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(diào)室內(nèi)機(jī)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(jié)構(gòu)電機(jī)和普通防塵結(jié)構(gòu)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(jī)內(nèi)部，將導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)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(xiàn)噪音異響故障的基礎(chǔ)上進(jìn)一步惡化而來(lái);一部分是因?yàn)楦邼癍h(huán)境和具有一定腐蝕性裝修化學(xué)材料影響導(dǎo)致。其主要現(xiàn)象為電機(jī)內(nèi)部生銹腐蝕、定轉(zhuǎn)子間“掃膛”、軸承磨損異響、卡滯故障。

1.4 批量

　　中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組一般屬于工程類安裝使用，因此，其可靠性的影響帶來(lái)的結(jié)果也必將是幾臺(tái)、幾十臺(tái)，甚至更多臺(tái)電機(jī)先后或同一時(shí)期故障。如果相關(guān)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上不做調(diào)整優(yōu)化，售后維修勢(shì)必將會(huì)反復(fù)。

2 結(jié)構(gòu)特征

　　中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組目前使用的電機(jī)主流結(jié)構(gòu)為開(kāi)孔式殼體(圖1)，軸承主要為普通防塵蓋結(jié)構(gòu)的RZ軸承(圖2)。在工程機(jī)組安裝特殊性的情況下，上述結(jié)構(gòu)必然會(huì)對(duì)整機(jī)的售后運(yùn)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(nèi)機(jī)組使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)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(jī)盤管室內(nèi)機(jī)組，整機(jī)使用一年后出現(xiàn)批量噪音異響故障。經(jīng)過(guò)維修人員初步排查，發(fā)現(xiàn)全部故障電機(jī)均存在摩擦噪音(定轉(zhuǎn)子間摩擦噪音和軸承噪音)，現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)噪聲明顯。

　　經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該酒店的機(jī)器已使用一兩年，前后有約三十多臺(tái)內(nèi)機(jī)出現(xiàn)噪音。現(xiàn)場(chǎng)查看使用的全部為開(kāi)孔式電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部有大量粉塵類污染物(圖3)。

　　機(jī)組運(yùn)行時(shí)，將外部粉塵等異物吸入電機(jī)內(nèi)部，由于污染物進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間，導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子摩擦異物產(chǎn)生噪音(圖4)。

　　同時(shí)由于電機(jī)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(nèi)部(圖5)，軸承油脂受到污染，破壞軸承正常潤(rùn)滑，導(dǎo)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(jī)組，整機(jī)使用約兩年時(shí)間，發(fā)現(xiàn)十多臺(tái)室內(nèi)機(jī)組出現(xiàn)噪音異響故障。故障室內(nèi)機(jī)組電機(jī)同樣存在摩擦噪音(定轉(zhuǎn)子間摩擦噪音和軸承噪音)，且體驗(yàn)噪聲明顯。

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

　　該酒店工程室內(nèi)機(jī)組噪音問(wèn)題，與陜西某酒店故障現(xiàn)象基本一致，而電機(jī)損壞程度相比更甚(圖7)，因粉塵及油污的污染，導(dǎo)致軸承內(nèi)部油脂喪失潤(rùn)滑作用，軸承內(nèi)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(nèi)游泳館安裝一批室內(nèi)風(fēng)管機(jī)組，在使用約一年時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)噪音異響問(wèn)題。

　　經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該游泳館屬于室內(nèi)場(chǎng)館，場(chǎng)館內(nèi)部空氣濕度大，對(duì)于整機(jī)的防潮性能有著較高的要求。對(duì)維修更換的電機(jī)分析發(fā)現(xiàn)，該電機(jī)為開(kāi)孔式殼體結(jié)構(gòu)和普通RZ軸承，軸承表面存在明顯銹跡(圖8)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)存在明顯的軸承噪音。

4 可靠性提升

　　隨著中央空調(diào)行業(yè)的快速增長(zhǎng)，各大品牌之間的競(jìng)爭(zhēng)隨之加劇，歸根結(jié)底競(jìng)爭(zhēng)的是產(chǎn)品質(zhì)量。

　　空調(diào)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(xiàn)在行業(yè)里提出的十年包修。產(chǎn)品的質(zhì)量是唯一標(biāo)準(zhǔn)，而產(chǎn)品質(zhì)量的長(zhǎng)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(diào)器上的主流應(yīng)用，電機(jī)防護(hù)等級(jí)僅為IP20至IP24，遠(yuǎn)不能滿足售后安裝和使用環(huán)境的特殊需求。為解決售后長(zhǎng)期使用的可靠性，必須提升其防護(hù)等級(jí)，以此來(lái)防止外部粉塵、濕氣和其他污染物進(jìn)入電機(jī)和軸承內(nèi)部，使得電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)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(jié)構(gòu)。通過(guò)電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)的更改，能夠提高電機(jī)的防護(hù)等級(jí)，防止外部污染物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，影響電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)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(jī)軸承防護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)部，還能有效解決軸承油脂的揮發(fā)和流失。

5 結(jié)論

　　通過(guò)上述批量性的電機(jī)可靠性失效因素的分析研究，室內(nèi)機(jī)組電機(jī)售后長(zhǎng)期的可靠運(yùn)行，除去制造過(guò)程因素外，其電機(jī)的殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承的設(shè)計(jì)選型是重要影響因素。

　　目前各電機(jī)廠商生產(chǎn)的空調(diào)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本一致，并且仍是市場(chǎng)主流。但從中央空調(diào)售后安裝的特殊性和長(zhǎng)期使用的可靠性來(lái)看，其殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承的設(shè)計(jì)選型，需要進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，否則難以保證產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性。

　　筆者通過(guò)對(duì)實(shí)際工程反饋的質(zhì)量問(wèn)題調(diào)查及分析，得出了關(guān)于中央空調(diào)室內(nèi)機(jī)組電機(jī)售后可靠運(yùn)行的重要影響因素，因此建議各空調(diào)廠商要重點(diǎn)考慮到，影響售后長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)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)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。