空气源热泵热水器在冬季运行时,由于运行工况的特殊性,压缩机作为主要运转部件和制冷工质循环的动力装置,所承受的工况较为恶劣使得其运行状况不稳定,且经常发生故障,甚至停机、卡死。通过对空气源热泵热水器压缩机实际工况进行分析,找出引起滑片在冬季寿命工况下磨损的主要原因是冬季工况下pv值大以及低温环境下冷冻油润滑失效。热泵热水器压缩机在冬季寿命工况下运行时,其压差、压比均比空调器寿命工况及热泵夏季寿命工况大的多,压缩机处于大负荷工作状态且排气温度高,运行工况恶劣。在进行某型号热泵热水器压缩机冬季寿命试验时,出现了滑片异常磨损的情况。
热泵热水器压缩机冬季在这种极端恶劣工况下运行,以及在这种工况下冷冻油润滑的失效,对压缩机滑片提出了更高的耐磨性要求。现有的压缩机滑片材料的耐磨性不能满足新的要求,因此必须进行表面处理才能满足使用要求。类金刚石膜(DLC)具有一系列优异的性能,如低的摩擦系数、高的硬度,膜层厚度为2.7 pm,表面显微硬度HV3550,与钢对磨时摩擦系数为0.139以及极好的耐腐蚀性能等。它可大幅度降低材料的表面磨损、提高对磨部件间的润滑性能。
可见,在压缩机滑片表面沉积DLC涂层后,在保持滑片金属材料基体较高的强度及韧性的同时,表面的涂层能够发挥其“超硬、强韧、耐磨、自润滑”的优势,从而大大提高滑片的耐磨性。另外,利用类金刚石涂层的自润滑性,减小运动部件间的摩擦系数,可在提高压缩机可靠性的同时降低压缩机摩擦功耗。
通过性能试验可看出,采用 DIC 涂层滑片的压缩机功耗降低约0.8%,同时制冷量提高约1%压缩机性能提升约1.9%。冬季寿命工况下运行2000h后,DLC涂层滑片未出现异常磨损,表面仍有DLC涂层覆盖。
1)空气源热泵热水器压缩机在冬季运行工况下滑片易磨损。造成滑片磨损的原因主要是冬季工况恶劣,滑片po值大;环境温度较低时冷冻油润滑失效。
2)DLC涂层具有自润滑及耐磨的特性,因此DLC涂层滑片的摩擦系数比无涂层的滑片低,磨痕宽度小。
3)DLC涂层滑片能够降低压缩机功耗,提升压缩机可靠性,满足热泵冬季寿命工况可靠性要求。
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