本书是编者在长期从事变频空调设计工作的基础上，以"可靠性工程”以及"变频空调技术”为理论基础，较为系统地阐述变频空调的可靠性设计、分析和验证。开篇从可靠性和变频空调技术原理角度出发，在变频空调可靠性设计与分析、变频空调的可靠性实验技术等问题中，详细介绍了变频空调系统核心部件的可靠性控制原理，并针对压缩机、四通阀、电子膨胀阀、电机等核心部件进行详细的可靠性控制分析与评价，介绍了各个部件的失效分析模式及可靠性验证，并给予了相应的应用指导案例。在本文最后探讨了可靠性加速方法在变频空调上的研究与应用，为变频空调的加速方法提供设计方案。

序 言 以可靠性为中心的质量问题是推动经济社会发展的永恒主题，关系到国计民生和发展大局。把质量发展放在国家经济发展的战略位置全面推进，是国际社会普遍认同的发展规律。加快实施制造强国建设，必须牢牢把握制造业这一立国之本，突出质量这一关键内核，把“质量强国”作为制造业转型升级、实现跨跃式发展的战略选择必由之路。 质量是建设制造强国的生命线。作为未来10年引领制造强国建设的行动指南和未来30年实现制造强国梦想的纲领性文件，《中国制造2025》将“质量为先”列为重要的基本指导方针之一。在建设制造强国的伟大进程中，必须全面落实产品质量基础，不断提升质量品牌价值和“中国制造”综合竞争力，坚定不移地走以质取胜的发展道路。 高质量是先进技术和优质管理高度集成的结果。提升制造业产品质量，要坚持从源头抓起，在产品设计、定型、制造的全过程中按照先进的质量管理标准和技术要求去实施。可靠性指的是产品性能随时间的保持能力。作为衡量产品质量的重要指标，可靠性管理也充分体现了现代质量管理的特点。《中国制造2025》提出要加强可靠性设计、试验与验证技术开发应用，使重点实物产品的性能稳定性、质量可靠性、环境适应性、使用寿命等指标达到国际同类产品先进水平。就是要将可靠性技术作为核心应用于质量设计、控制和质量管理，在产品全寿命周期各阶段，实施可靠性系统工程管理。 珠海格力电器股份有限公司是一家集研发、生产、销售、服务于一体的国际化家电企业。从2005年至今，格力家用空调产销量连续12年领跑全球，2006年荣获“世界名牌”称号。2015年11月，公司获批建设“空调设备及系统运行节能国家重点实验室”，成为制冷空调行业在此领域获批的唯一一家国家重点实验室。格力电器一直以来以“追求完美质量”为使命，以“质量第一、顾客满意”为核心价值观，目前拥有24项国际领先技术，引领空调行业的发展。 工业和信息化部电子第五研究所（简称电子五所）是国内最早从事电子产品质量与可靠性研究的权威机构，在我国的质量可靠性领域开创了许多“唯一”和“第一”：唯一一个专业从事质量可靠性研究的技术机构；开展了国内第一次可靠性培训；研制了国内第一套环境试验设备；第一个将“质量认证”概念引入中国；建立起国内第一个可靠性数据交换网；发布了国内第一个可靠性预计标准；第一个研发出国际先进、国内领先水平的可靠性、维修性、保障性工程软件和综合保障软件。电子五所始终站在可靠性技术发展的前沿。 随着质量强国战略的实施，可靠性工作在我国得到空前重视，在新时期的作用日益凸显。为推进工业和信息化部2017年工业转型升级（中国制造2025）重点任务“智能家电及高端消费类电子产品可靠性设计技术推广应用项目”的执行，电子五所和格力电器股份有限公司的科研工作者们经过详细讨论，系统地梳理了变频空调可靠性技术的要素、方法和途径，使其能够指导该领域的可靠性发展方向，并广泛应用于工程实践，在制造强国和质量强国建设中发挥应有的作用。鉴于此，电子五所和格力电器股份有限公司组织专家学者编写了《变频空调可靠性技术研究》。这既是历史责任，又是现实需要，具有重要意义。 质量发展依赖持续不断的技术创新和管理进步。以高可靠、长寿命为核心的高质量是科技创新、管理能力、劳动者素质等因素的综合集成。在举国上下深入实施制造强国战略之际，希望该书的出版能够广泛传播先进的可靠性技术与管理方法，大力推动可靠性技术进步及实践应用，积极推进专业人才队伍建设。帮助广大的科技工作者和工程技术人员落实好《中国制造2025》发展战略，为新中国成立100周年时建成世界一流的制造强国贡献力量。 近年来，节能问题逐渐受到世界各国的关注，节能型消费类产品的需求持续上涨，尤其是空调等白色家电。在现有的空调市场中，基于空调智能化及舒适性的要求，变频空调已逐步取代定频空调。2016年，变频空调的市场占有率达到66.1%。ZDC调研报告显示，2017年第一季度，变频空调的市场关注比例为77.6%，市场占有率逐渐提高。变频空调高速发展，但是在其节能性、舒适性和智能性得到改善的同时，所带来的可靠性问题也相对突出，消费者对产品的要求也逐渐从以往的高性能转变为高可靠性，变频空调由于售后故障所带来的维修成本、劳动成本已经成为国内外空调厂商需要迫切解决的问题。本书希望能够以可靠性工程的相关技术理论为基础，对变频空调系统核心部件的原理、可靠性核心控制参数、主要失效模式、可靠性试验技术和设计改进等方面进行系统阐述，为相关人员进行可靠性设计和分析、可靠性验证提供一些指导和帮助。 全书共10章：第1章介绍可靠性基本概念并对可靠性工程进行概述；第2章介绍变频空调的工作原理及特点，针对其工作原理介绍变频空调可靠性的控制要点及可靠性设计原则，并介绍变频空调的故障模式及影响，作为本书后续各章的基础；第3章介绍变频空调系统的可靠性试验技术，详细介绍变频空调的可靠性研制试验、可靠性验证试验、寿命试验及加速寿命试验的方法，并介绍相关案例；第4章介绍变频空调系统核心部件压缩机的运行原理，并基于该原理提出压缩机的可靠性控制思路及评价指标；第5章针对变频空调系统核心部件压缩机的回油可靠性问题，系统介绍回油循环机理、回油可靠性的控制参数及回油可靠性的验证方案，并介绍系统回油控制技术及方法；第6章针对变频空调系统核心部件压缩机的回液问题，系统介绍回液产生机理及回液可靠性验证方法，并介绍回液控制技术及方法；第7章针对变频空调系统核心部件压缩机的过热问题，系统介绍压缩机过热机理及失效模式，并提出过热可靠性的核心控制参数及验证方法；第8章系统介绍变频空调系统核心部件四通阀的工作原理及失效模式，提出四通阀可靠性的核心控制参数及可靠性验证方法；第9章系统介绍变频空调系统核心部件电子膨胀阀的可靠性控制与评价方法，提出电子膨胀阀的核心控制参数及可靠性验证方法；第10章介绍变频空调系统核心部件电机的可靠性控制及评价方法，提出电机的核心控制参数及可靠性验证方法。 本书基于可靠性工程理论，总结变频空调系统及其核心部件的失效原理、可靠性核心控制参数及可靠性验证方法，并结合实际应用案例进行阐述，以方便读者更好理解和科学应用。笔者长期从事变频空调的可靠性技术研究，积累了丰富的变频空调系统失效研究素材和试验数据，为本书的编写奠定了基础。 本书由谭建明、杨林、肖彪、彭琦负责整体策划和审定，由何林进行统稿。本书共10章：第1章、第2章、第3章和第4章由谭建明、杨林、肖彪、彭琦、何林、范建波、夏江、卢浩贤撰写；第5章、第6章和第7章由黄允棋、何林、唐继秋、张志刚撰写；第8章、第9章和第10章由舒宏、曾奕、罗建飞、刘群兴、徐华伟、张威、张磊、李彬、陈军撰写。本书的出版是集体智慧的结晶，感谢工业和信息化部电子第五研究所及珠海格力电器股份有限公司同事提供的可靠性文献及相关资料。 限于水平，本书难免有不妥之处，恳请读者指正。 编者 2018年5月 于珠海

第1章 绪论 错误!未定义书签。 1.1可靠性工程的发展及其重要性 错误!未定义书签。 1.2产品质量与可靠性的关系 错误!未定义书签。 1.2.1概述 错误!未定义书签。 1.2.2质量的概念 错误!未定义书签。 1.2.3可靠性的概念 错误!未定义书签。 1.2.4维修性的概念 错误!未定义书签。 1.2.5产品的固有特性和生命周期内质量和可靠性的关系 错误!未定义书签。 1.3可靠性定义及故障的分类 错误!未定义书签。 1.3.1可靠性的定义和四要素 错误!未定义书签。 1.3.2故障的定义和分类 错误!未定义书签。 1.4可靠性特征量 错误!未定义书签。 1.4.1概述 错误!未定义书签。 1.4.2累积失效概率F（t） 错误!未定义书签。 1.4.3失效概率密度f（t） 错误!未定义书签。 1.4.4失效率λ (t) 错误!未定义书签。 1.5产品故障率浴盆曲线 错误!未定义书签。 1.6可靠性从何入手——与故障作斗争 错误!未定义书签。 1.7变频空调系统可靠性的控制要点 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第2章 变频空调系统可靠性设计与分析 错误!未定义书签。 2.1变频空调的工作原理和特点 错误!未定义书签。 2.1.1变频空调的工作原理 错误!未定义书签。 2.1.2变频空调的控制特点 错误!未定义书签。 2.1.3变频空调的电路基本原理 错误!未定义书签。 2.2可靠性设计概述 错误!未定义书签。 2.2.1产品设计时对使用中可能承载的应力分析和估计不足 错误!未定义书签。 2.2.2强度不够导致失效的发生 错误!未定义书签。 2.3可靠性设计经验 错误!未定义书签。 2.4可靠性设计辅助措施 错误!未定义书签。 2.4.1可靠性检查表 错误!未定义书签。 2.4.2推行FMEA，FTA方法 错误!未定义书签。 2.4.3故障事例集 错误!未定义书签。 2.4.4数据库 错误!未定义书签。 2.4.5设计、试验规范的不断充实、改善 错误!未定义书签。 2.5失效物理技术研究和机械可靠性设计方法 错误!未定义书签。 2.5.1失效物理的研究内容 错误!未定义书签。 2.5.2安全系数法 错误!未定义书签。 2.5.3机械可靠性设计方法 错误!未定义书签。 2.5.4机械可靠性设计方法分类 错误!未定义书签。 2.6空调可靠性设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.1空调器可靠性的简化设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.2空调器可靠性的冗余设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.3空调器可靠性的热设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.4空调器可靠性的防潮湿设计设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.5空调器可靠性的防盐雾腐蚀设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.6可靠性的防霉菌设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.7空调器可靠性的抗冲击、振动和噪声设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.8空调器可靠性的稳定性设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.9空调器可靠性的安装设计应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.6.10可靠性的元器件、材料选型应遵循的原则 错误!未定义书签。 2.7变频空调系统故障模式及影响分析（FMEA）表 错误!未定义书签。 2.7.1 FMECA的基本概念 错误!未定义书签。 2.7.2 FMECA的适用范围 错误!未定义书签。 2.7.3变频空调主要系统部件FMEA方法 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第3章 变频空调系统可靠性试验技术 错误!未定义书签。 3.1 可靠性试验技术概述 错误!未定义书签。 3.1.1 可靠性试验的目的 错误!未定义书签。 3.1.2 可靠性试验的分类 错误!未定义书签。 3.2 变频空调系统可靠性研制试验 错误!未定义书签。 3.2.1 实验目的 错误!未定义书签。 3.2.2 与可靠性增长实验的区别 错误!未定义书签。 3.2.3 试验验证思路 错误!未定义书签。 3.2.4 试验对象选取 错误!未定义书签。 3.2.5 试验应力 错误!未定义书签。 3.2.6 试验剖面 错误!未定义书签。 3.2.7 试验时间 错误!未定义书签。 3.2.8 试验台建设或选取 错误!未定义书签。 3.3 变频空调的可靠性验证试验 错误!未定义书签。 3.3.1 统计试验分类 错误!未定义书签。 3.3.2统计试验方案选取原则 错误!未定义书签。 3.3.3 试验前应具备的基本条件 错误!未定义书签。 3.3.4 参数确定原则 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第4章 变频空调系统核心部件压缩机原理及可靠性控制概述 错误!未定义书签。 4.1 制冷压缩机的种类及分类 错误!未定义书签。 4.1.1压缩机原理 错误!未定义书签。 4.1.2压缩机分类 错误!未定义书签。 4.2滚动转子压缩机工作原理、结构、特点 错误!未定义书签。 4.2.1工作原理 错误!未定义书签。 4.2.2小型全封闭式主要结构形式 错误!未定义书签。 4.3涡旋压缩机工作原理、结构、特点 错误!未定义书签。 4.3.1工作原理 错误!未定义书签。 4.3.2结构组成 错误!未定义书签。 4.3.3涡旋压缩机总体特点 错误!未定义书签。 4.4双级压缩机工作原理、结构、特点 错误!未定义书签。 4.4.1结构图说明 错误!未定义书签。 4.4.2双级增焓压缩机的特点 错误!未定义书签。 4.4.3双级增焓压缩机的优势 错误!未定义书签。 4.5制冷空调系统压缩机可靠性控制思路 错误!未定义书签。 4.5.1变频压缩机可靠性核心控制点 错误!未定义书签。 4.5.2压缩机在制冷空调系统中的核心可靠性评价指标 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第5章 变频空调系统核心部件压缩机回油可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 5.1变频空调系统压缩机回油循环机理 错误!未定义书签。 5.1.1 润滑油在压缩机中的作用 错误!未定义书签。 5.1.2 压缩机内部润滑循环要求 错误!未定义书签。 5.1.3 变频系统回油循环机理 错误!未定义书签。 5.2压缩机回油核心可靠性控制参数 错误!未定义书签。 5.2.1压缩机回油核心控制中润滑油的关键特性 错误!未定义书签。 5.2.2 压缩机内回油状态判断的核心参数 错误!未定义书签。 5.2.3 压缩机回油核心参数油温过热度的判断依据 错误!未定义书签。 5.2.4 新制冷剂润滑油选用 错误!未定义书签。 5.2.5 压缩机回油控制核心设备设计要求 错误!未定义书签。 5.3变频空调系统压缩机回油失效模式 错误!未定义书签。 5.3.1变频空调系统回油临界点的确定 错误!未定义书签。 5.3.2变频空调临界点的实验剖面设计验证 错误!未定义书签。 5.4系统回油控制技术方法应用指引 错误!未定义书签。 5.4.1 润滑油选用案例 错误!未定义书签。 5.4.2 气液分离器优化 错误!未定义书签。 5.4.3 压缩机机构改良 错误!未定义书签。 5.4.4 系统回油控制方法 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第6章 变频空调系统核心部件压缩机“回液”可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 6.1 制冷空调系统“回液”的产生因素及机理 错误!未定义书签。 6.1.1 液击产生机理 错误!未定义书签。 6.1.2 润滑油稀释的产生及机理 错误!未定义书签。 6.2 压缩机“回液”可靠性核心控制参数 错误!未定义书签。 6.2.1 液击的核心控制参数及方法要求 错误!未定义书签。 6.2.2 混合回液的核心控制参数及方法要求 错误!未定义书签。 6.2.3 润滑油稀释的核心控制参数及方法要求 错误!未定义书签。 6.3 变频空调压缩机“回液”失效模式 错误!未定义书签。 6.4 压缩机在变频空调系统中“回液”可靠性验证 错误!未定义书签。 6.4.1 变频空调系统测试中液击的判断方法 错误!未定义书签。 6.4.2 变频空调系统“回液”临界点确定 错误!未定义书签。 6.4.3 变频空调临界点的实验剖面设计验证 错误!未定义书签。 6.5 变频空调系统“回液”控制方法应用指引 错误!未定义书签。 6.5.1 系统参数调节控制案例 错误!未定义书签。 6.5.2 气液分离器的改良 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第7章 变频空调系统核心部件压缩机过热可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 7.1 制冷空调系统“过热”的产生因素及机理 错误!未定义书签。 7.1.1 压缩机过热的表现及影响 错误!未定义书签。 7.1.2过热对润滑油的影响 错误!未定义书签。 7.2 压缩机“过热”可靠性核心控制参数 错误!未定义书签。 7.2.1压缩机绕组 错误!未定义书签。 7.2.2压缩机电流 错误!未定义书签。 7.2.3系统负荷参数 错误!未定义书签。 7.3 变频空调压缩机“过热”失效模式 错误!未定义书签。 7.3.1电机烧毁 错误!未定义书签。 7.3.2 压缩机过载 错误!未定义书签。 7.3.3电机过热 错误!未定义书签。 7.4 压缩机在变频空调系统中“过热”可靠性验证 错误!未定义书签。 7.4.1 变频空调系统测试中过热的判断方法 错误!未定义书签。 7.4.2 变频空调系统过热方案的确定 错误!未定义书签。 7.4.3 变频空调临界点的实验剖面设计验证 错误!未定义书签。 7.5 压缩机过热控制方法应用指引 错误!未定义书签。 7.5.1 系统参数调节控制案例 错误!未定义书签。 7.5.2 功能保护的增加 错误!未定义书签。 7.5.3 过载保护的装配与设置优化 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第8章 变频空调系统核心部件四通阀的可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 8.1四通阀的结构与原理 错误!未定义书签。 8.1.1基本结构 错误!未定义书签。 8.1.2工作原理 错误!未定义书签。 8.2四通阀核心的控制参数 错误!未定义书签。 8.2.1基本参数 错误!未定义书签。 8.2.2中间流量 错误!未定义书签。 8.2.3四通阀换向条件 错误!未定义书签。 8.3四通阀的主要失效模式 错误!未定义书签。 8.3.1串气 错误!未定义书签。 8.3.2换向不良 错误!未定义书签。 8.3.3液击 错误!未定义书签。 8.3.4 四通阀振动、异响 错误!未定义书签。 8.4四通阀在变频空调系统中的可靠性验证 错误!未定义书签。 8.4.1系统中四通阀选型基本条件确认 错误!未定义书签。 8.4.2四通阀在整机中失效点的实验验证 错误!未定义书签。 8.4.3变频空调四通阀的实验剖面设计验证 错误!未定义书签。 8.5四通阀在变频空调系统中的应用指引 错误!未定义书签。 8.5.1 四通阀结构本体优化——基于螺纹防松原理的四通阀结构优化 错误!未定义书签。 8.5.2 四通阀在整机中安装要点 错误!未定义书签。 8.5.3 基于增加中间流量的四通阀结构优化 错误!未定义书签。 8.5.4 四通阀控制优化 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第9章变频空调系统核心部件电子膨胀阀的可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 9.1电子膨胀阀的结构和原理 错误!未定义书签。 9.2 电子膨胀阀在变频空调上的应用 错误!未定义书签。 9.3电子膨胀阀可靠性核心的控制参数 错误!未定义书签。 9.3.1泄漏量 错误!未定义书签。 9.3.2流量特性 错误!未定义书签。 9.3.3全开脉冲数 错误!未定义书签。 9.3.4转折点脉冲数 错误!未定义书签。 9.3.5基本参数 错误!未定义书签。 9.4电子膨胀阀的主要失效模式 错误!未定义书签。 9.4.1消磁 错误!未定义书签。 9.4.2阀体裂漏 错误!未定义书签。 9.4.3内泄漏 错误!未定义书签。 9.4.4卡死 错误!未定义书签。 9.4.5噪声 错误!未定义书签。 9.4.6失步 错误!未定义书签。 9.5电子膨胀阀及其在变频空调系统中的可靠性验证 错误!未定义书签。 9.5.1尺寸的测量方法 错误!未定义书签。 9.5.2气密性试验方法 错误!未定义书签。 9.5.3开阀脉冲（针对阀闭无流量阀）试验方法 错误!未定义书签。 9.5.4最大动作压差试验方法 错误!未定义书签。 9.5.5转折点脉冲数试验方法 错误!未定义书签。 9.5.6空气流量试验方法 错误!未定义书签。 9.5.7压力试验试验方法 错误!未定义书签。 9.5.8破坏强度试验方法 错误!未定义书签。 9.5.9噪声试验方法 错误!未定义书签。 9.5.10耐高温试验方法 错误!未定义书签。 9.5.11耐低温试验方法 错误!未定义书签。 9.5.12耐温度变化试验方法 错误!未定义书签。 9.5.13耐振动试验方法 错误!未定义书签。 9.5.14整机性能、噪声及可靠性试验方法 错误!未定义书签。 9.5.15寿命试验方法 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第10章 变频空调系统核心部件电机可靠性控制与评价 错误!未定义书签。 10.1电机的种类和原理 错误!未定义书签。 10.1.1电机的种类及频率控制原理 错误!未定义书签。 10.1.2直流变频电机工作原理 错误!未定义书签。 10.2直流电机可靠性的核心控制指标 错误!未定义书签。 10.2.1电机温升 错误!未定义书签。 10.2.2高温和低温 错误!未定义书签。 10.2.3启动 错误!未定义书签。 10.2.4过流 错误!未定义书签。 10.3直流电机在变频空调系统中的失效模式 错误!未定义书签。 10.3.1运行中报风机故障 错误!未定义书签。 10.3.2电机烧坏 错误!未定义书签。 10.3.3轴承卡死 错误!未定义书签。 10.3.4噪音变大 错误!未定义书签。 10.4直流电机在变频空调系统中的可靠性验证 错误!未定义书签。 10.4.1运行中报风机故障 错误!未定义书签。 10.4.2电机烧毁 错误!未定义书签。 10.4.3轴承卡死 错误!未定义书签。 10.4.4噪音变大 错误!未定义书签。 10.4.5内置、外置电机保护动作 错误!未定义书签。 10.4.6电机不启动或启动失败 错误!未定义书签。 10.5电机在变频空调系统中的可靠性验证案例 错误!未定义书签。 10.5.1案例一：室内机电机出现频繁开停导致空调系统高温保护 错误!未定义书签。 10.5.2案例二：超低温放置后室外风机电机运行出现“嚓嚓”声 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 第11章 可靠性加速方法在变频空调上研究与应用 错误!未定义书签。 11.1寿命试验和加速寿命实验 错误!未定义书签。 11.1.1寿命试验 错误!未定义书签。 11.1.2加速寿命试验 错误!未定义书签。 11.2 常见加速模型 错误!未定义书签。 11.3 加速寿命实验类型及恒加寿命实验分布 错误!未定义书签。 11.3.1 加速寿命实验类型 错误!未定义书签。 11.3.2 恒加寿命实验分布 错误!未定义书签。 11.4 变频空调系统加速试验流程 错误!未定义书签。 11.5 变频空调系统加速试验方案设计 错误!未定义书签。 11.5.1 加速试验方案一般要求 错误!未定义书签。 11.5.2试验方案设计 错误!未定义书签。 11.5.3故障统计分析及结果判定 错误!未定义书签。 11.6 变频空调系统加速试验研究案例 错误!未定义书签。 11.6.1 样本选取 错误!未定义书签。 11.6.2确定产品故障判据 错误!未定义书签。 11.6.3加速寿命模型的选择及加速因子 错误!未定义书签。 11.6.4 试验方案设计 错误!未定义书签。 11.6.5 加速试验数据处理 错误!未定义书签。 11.6.6 最终样品寿命确认 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。