中央空调室内机组电机售后长期运行可靠性的研究

作者 王泽宽 张成成 熊克勇 李国营 格力电器(合肥)有限公司(安徽 合肥 230000)

王泽宽(1987-)，男，助理工程师，研究方向：电机故障分析及可靠性。

摘要：电机作为空调机组的组成部分，在整个机组中实现着能量交换传递的核心功能。而中央空调机室内机组因其工程安装的特殊性，其售后运行的可靠性尤为重要。目前中央空调室内机组使用的电机，其壳体结构和轴承的设计选用对售后长期使用的可靠性存在重大影响。本文结合售后实际故障反馈和案例，概述了中央空调室内机组电机长期运行后，出现的故障机理、失效案例和可靠性提升。

引言

　　作为空调器内部的核心功能部件，电机出现故障将导致空调器整机功能失效。中央空调机组主要面向商业类工程，其售后长期使用的可靠性将直接导致机组是否会面临较大范围的维修，对使用者和生产者来讲，将造成严重的影响。

　　通过对室内机组售后长期运行后的失效模式进行统计分析发现，电机的壳体结构及轴承的设计选用对售后长期使用的可靠性有着至关重要的影响。本文将对中央空调室内机组电机、壳体结构和轴承设计选用，在售后长期运行后出现的电机故障进行专项研究。

1 电机长期使用后的“可靠性”失效特征

　　长期使用后的“可靠性”失效特征有：潜伏期较长、噪音异响、卡死及批量。

1.1 潜伏期较长

　　售后工程上反馈的电机故障，多数出现在机器使用一年至三年左右，部分在三年以上。

1.2 噪音异响

　　中央空调室内机组由于其安装的特殊性，其安装全部是在场地装修之前，因此，壳体开孔结构电机和普通防尘结构轴承必然会受到装修过程的粉尘、涂料和其他污染物的影响。一旦进入电机内部，将导致电机出现损伤，继而产生噪音异响故障。

1.3 卡死

　　一部分是在最初显现噪音异响故障的基础上进一步恶化而来;一部分是因为高湿环境和具有一定腐蚀性装修化学材料影响导致。其主要现象为电机内部生锈腐蚀、定转子间“扫膛”、轴承磨损异响、卡滞故障。

1.4 批量

　　中央空调室内机组一般属于工程类安装使用，因此，其可靠性的影响带来的结果也必将是几台、几十台，甚至更多台电机先后或同一时期故障。如果相关设计结构上不做调整优化，售后维修势必将会反复。

2 结构特征

　　中央空调室内机组目前使用的电机主流结构为开孔式壳体(图1)，轴承主要为普通防尘盖结构的RZ轴承(图2)。在工程机组安装特殊性的情况下，上述结构必然会对整机的售后运行的可靠性产生重大影响。

3 失效案例

　　以下举例某工程室内机组使用一段时间后，出现的批量性噪音异响投诉案例。

3.1 案例1

　　陕西某酒店工程安装一批风机盘管室内机组，整机使用一年后出现批量噪音异响故障。经过维修人员初步排查，发现全部故障电机均存在摩擦噪音(定转子间摩擦噪音和轴承噪音)，现场体验噪声明显。

　　经过调查发现，该酒店的机器已使用一两年，前后有约三十多台内机出现噪音。现场查看使用的全部为开孔式电机，电机内部有大量粉尘类污染物(图3)。

　　机组运行时，将外部粉尘等异物吸入电机内部，由于污染物进入定转子间，导致定转子摩擦异物产生噪音(图4)。

　　同时由于电机使用的为普通防尘盖RZ(非接触式密封，配合间隙0.10～0.30mm)轴承，粉尘从防尘盖间隙进入轴承内部(图5)，轴承油脂受到污染，破坏轴承正常润滑，导致轴承异常磨损并产生轴承噪音。

3.2 案例2

　　山东某酒店工程安装一批风管机组，整机使用约两年时间，发现十多台室内机组出现噪音异响故障。故障室内机组电机同样存在摩擦噪音(定转子间摩擦噪音和轴承噪音)，且体验噪声明显。

　　经调查发现，故障机组集中在酒店厨房场所，查看机组使用电机全部为开孔式壳体，且电机内部存在大量粉尘、油烟等污物(图6)。

　　该酒店工程室内机组噪音问题，与陕西某酒店故障现象基本一致，而电机损坏程度相比更甚(图7)，因粉尘及油污的污染，导致轴承内部油脂丧失润滑作用，轴承内外圈与滚珠发生异常磨损，引发故障。

3.3 案例3

　　湖南某室内游泳馆安装一批室内风管机组，在使用约一年时间后，发现多台机组出现噪音异响问题。

　　经调查发现，该游泳馆属于室内场馆，场馆内部空气湿度大，对于整机的防潮性能有着较高的要求。对维修更换的电机分析发现，该电机为开孔式壳体结构和普通RZ轴承，轴承表面存在明显锈迹(图8)，电机运行时存在明显的轴承噪音。

4 可靠性提升

　　随着中央空调行业的快速增长，各大品牌之间的竞争随之加剧，归根结底竞争的是产品质量。

　　空调产品从以往的一年包修到三年包修，再到六年包修，直至现在行业里提出的十年包修。产品的质量是唯一标准，而产品质量的长期可靠性，才是十年包修的意义所在。

　　目前开孔式壳体和普通防尘式RZ轴承仍为空调器上的主流应用，电机防护等级仅为IP20至IP24，远不能满足售后安装和使用环境的特殊需求。为解决售后长期使用的可靠性，必须提升其防护等级，以此来防止外部粉尘、湿气和其他污染物进入电机和轴承内部，使得电机能够稳定运行在一个良好的环境中。

4.1 壳体

　　开孔式壳体更改为封闭式壳体，条件允许可以采用塑封结构。通过电机壳体结构的更改，能够提高电机的防护等级，防止外部污染物进入电机内部，影响电机长期运行的可靠性。

4.2 轴承

　　普通防尘盖式RZ轴承(非接触式密封)更改为接触式密封的RS轴承。通过电机轴承防护结构的整改，不但能够有效防止粉尘、高湿气体和其他腐蚀性污染物进入轴承内部，还能有效解决轴承油脂的挥发和流失。

5 结论

　　通过上述批量性的电机可靠性失效因素的分析研究，室内机组电机售后长期的可靠运行，除去制造过程因素外，其电机的壳体结构设计和轴承的设计选型是重要影响因素。

　　目前各电机厂商生产的空调电机的结构基本一致，并且仍是市场主流。但从中央空调售后安装的特殊性和长期使用的可靠性来看，其壳体结构设计和轴承的设计选型，需要进行改进优化，否则难以保证产品的长期可靠性。

　　笔者通过对实际工程反馈的质量问题调查及分析，得出了关于中央空调室内机组电机售后可靠运行的重要影响因素，因此建议各空调厂商要重点考虑到，影响售后长期可靠运行的电机壳体结构及轴承的选型。

　　参考文献：

　　[1]杨晶雪,赵永华.高防护等级电机密封新结构[J].电机技术,2012,61-64.

　　[2]GB/T 4942.1-2006，旋转电机整体结构的防护等级(IP代码) 分级[S].2006(8):1-4.

　　[3]费文.家用中央空调进入快速发展期[J],供热制冷,2013(11):64.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第8期第46页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。