[制冷網(wǎng)]摘 要 熱力膨脹閥工作狀況的好壞，直接決定機(jī)房專用空調(diào)的運(yùn)行狀況。本文從增大空調(diào)制冷量、節(jié)約能源的角度出發(fā)，結(jié)合熱力膨脹閥的工作原理，闡述定期維護(hù)熱力膨脹閥的必要性,并提出要對(duì)熱力膨脹閥進(jìn)行檢查和調(diào)整的具體方法。 關(guān)鍵詞 機(jī)房專用空調(diào) 熱力膨脹閥 過(guò)熱度
1 概述
熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷設(shè)備系統(tǒng)中四個(gè)基本設(shè)備之一。它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時(shí)控制制冷劑的流量;它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。但是在實(shí)際工作中，熱力膨脹閥的運(yùn)行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為空調(diào)維護(hù)中的一個(gè)死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對(duì)空調(diào)的運(yùn)行壽命，節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本，卻有著重要的意義。 2 熱力膨脹閥的工作過(guò)程分析 2.1 熱力膨脹閥工作原理 熱力膨脹閥是通過(guò)感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過(guò)熱度來(lái)控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。按照平衡方式不同，熱力膨脹閥分為外平衡式和內(nèi)平衡式。在機(jī)房專用空調(diào)中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。目前所使用的風(fēng)冷式機(jī)房專用空調(diào)，如HIROSS、STULZ、ISOVEL、AIREDELE和法亞均采用這種結(jié)構(gòu)。熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示：熱力膨脹閥由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機(jī)構(gòu)中充注氟利昂工質(zhì)，感溫包設(shè)置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過(guò)熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個(gè)感應(yīng)系統(tǒng)處于對(duì)應(yīng)的飽和壓力Pb。如圖1，該壓力將通過(guò)膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調(diào)整彈簧的彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時(shí)有Pb=Pt+Po 。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大時(shí)，出口過(guò)熱度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開(kāi)啟增大，制冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開(kāi)啟變小，制冷劑流量按比例減小。因此，機(jī)房專用空調(diào)是由熱力膨脹閥通過(guò)控制過(guò)熱度實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的自我調(diào)整。
2.2 確定正確的過(guò)熱度
要保證熱力膨脹閥工作在最佳匹配點(diǎn)，就必須保證熱力膨脹閥有合適的過(guò)熱度。熱力膨脹閥的過(guò)熱度由靜裝配過(guò)熱度與有效過(guò)熱度組成。圖2顯示了機(jī)房專用空調(diào)熱力膨脹閥的典型靜態(tài)性能曲線，它的靜態(tài)特性指出了其容量和蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑過(guò)熱度的關(guān)系。使閥門開(kāi)始開(kāi)啟所需要的過(guò)熱度稱為開(kāi)啟過(guò)熱度(A點(diǎn))，又叫靜裝配過(guò)熱度，一般的靜裝配過(guò)熱度約為3℃。從熱力膨脹閥開(kāi)始開(kāi)啟至額定開(kāi)度所需要的過(guò)熱度增量(即線段AB)，稱為熱力膨脹閥的有效過(guò)熱度或可變過(guò)熱度。其數(shù)值的大小與彈簧的剛度及閥芯的行程有關(guān)，一般有效過(guò)熱度約為2~5℃，通常把熱力膨脹閥的靜裝配過(guò)熱度與有效過(guò)熱度之和稱為工作過(guò)熱度，即平時(shí)所說(shuō)的過(guò)熱度。因此，我們只有保證過(guò)熱度在合適的范圍內(nèi)，制冷系統(tǒng)才能達(dá)到最大冷量，又不會(huì)引起濕沖程。機(jī)房專用空調(diào)過(guò)熱度都要求在5~8℃之間。如果發(fā)現(xiàn)過(guò)熱度不在該范圍內(nèi)，就要進(jìn)行調(diào)整。
3 檢查調(diào)整熱力膨脹閥的必要性
機(jī)房專用空調(diào)剛投入運(yùn)行，熱力膨脹閥是不用調(diào)整，但是在空調(diào)連續(xù)使用幾年后，由于閥針的磨損、系統(tǒng)有雜質(zhì)、閥孔部分有堵塞及彈簧彈力減弱等原因，影響了熱力膨脹閥的開(kāi)啟度，使得熱力膨脹閥偏離了它的工作點(diǎn)，表現(xiàn)為熱力膨脹閥開(kāi)啟度偏小或過(guò)大。 熱力膨脹閥開(kāi)啟度太小的話，就會(huì)造成供液不足，使得沒(méi)有足夠的氟利昂在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)流動(dòng)的途中就已經(jīng)蒸發(fā)完了，在這以后的一段，蒸發(fā)器管中沒(méi)有液體制冷劑可供蒸發(fā)，只有蒸汽被過(guò)熱。因此，相當(dāng)一部分的蒸發(fā)器未能充分發(fā)揮其效能，造成制冷量不足，降低了空調(diào)的制冷效果。機(jī)房專用空調(diào)的壓縮機(jī)大多采用蒸發(fā)器回來(lái)的蒸汽來(lái)冷卻壓縮機(jī)，如果熱力膨脹閥開(kāi)啟不夠，就造成蒸汽過(guò)熱度過(guò)大，對(duì)壓縮機(jī)冷卻作用減小，壓縮機(jī)的排氣溫度會(huì)增高，潤(rùn)滑油變稀，潤(rùn)滑質(zhì)量降低，壓縮機(jī)的工作環(huán)境惡化，會(huì)嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的工作壽命。我公司和睦機(jī)房ISOVEL空調(diào)就曾發(fā)生壓縮機(jī)燒機(jī)現(xiàn)象，據(jù)分析與過(guò)熱度過(guò)大有關(guān)。另外由于機(jī)房溫度降不下來(lái)，又增加了壓縮機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù),增加了耗電量。 與此相反，如果熱力膨脹閥開(kāi)啟過(guò)大，即熱力膨脹閥向蒸發(fā)器的供液量大于蒸發(fā)器負(fù)荷，會(huì)造成部分制冷劑來(lái)不及在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，同氣態(tài)制冷劑一起進(jìn)入壓縮機(jī)，引起濕沖程，甚至沖缸事故，損壞壓縮機(jī)。99年，杭州市電信分公司景芳二樓程控機(jī)房有一臺(tái)ISOPAK機(jī)房專用空調(diào)的一個(gè)壓縮機(jī)閥片被擊穿，可能與熱力膨脹閥開(kāi)啟過(guò)大有關(guān);同時(shí)，熱力膨脹閥開(kāi)啟過(guò)大，使蒸發(fā)溫度升高，制冷量下降，壓縮機(jī)功耗增加，增加了耗電量。因此，有必要定期檢查調(diào)整熱力膨脹閥，盡量讓熱力膨脹閥工作在最佳匹配點(diǎn)。
4 熱力膨脹閥的調(diào)整過(guò)程
4.1 熱力膨脹閥調(diào)整前的檢查 在調(diào)整熱力膨脹閥之前，必須確認(rèn)空調(diào)制冷異常是由于熱力膨脹閥偏離最佳工作點(diǎn)引起的，而不是因?yàn)榉荷?、干燥過(guò)濾器堵塞、濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)、皮帶等其他原因所引起的。同時(shí)，必須保證感溫包采樣信號(hào)的正確性，機(jī)房專用空調(diào)的感溫包必須水平安裝在回氣管的下側(cè)方45度的位置，絕對(duì)不可安裝在管道的正下方，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。更不能安裝在立管上。檢查冷凝器風(fēng)機(jī)控制方式，盡量采用調(diào)速控制，以保證冷凝壓力恒定。
4.2 熱力膨脹閥調(diào)整時(shí)注意事項(xiàng) 熱力膨脹閥的調(diào)整工作，必須在制冷裝置正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行。由于蒸發(fā)器表面無(wú)法放置測(cè)溫計(jì)，可以利用壓縮機(jī)的吸氣壓力作為蒸發(fā)器內(nèi)的飽和壓力，查表得到近似蒸發(fā)溫度。用測(cè)溫計(jì)測(cè)出回氣管的溫度，與蒸發(fā)溫度對(duì)比來(lái)校核過(guò)熱度。調(diào)整中，如果感到過(guò)熱度太小，則可把調(diào)節(jié)螺桿按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)(即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開(kāi)啟度)，使流量減小;反之，若感到過(guò)熱度太大，即供液不足，則可把調(diào)節(jié)螺桿朝相反方向(逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)，使流量增大。由于實(shí)際工作中的熱力膨脹閥感溫系統(tǒng)存在著一定的熱惰性，形成信號(hào)傳遞滯后，運(yùn)行基本穩(wěn)定后方可進(jìn)行下一次調(diào)整。因此整個(gè)調(diào)整過(guò)程必須耐心細(xì)致，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)一次不宜過(guò)多過(guò)快(直桿式熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，過(guò)熱度變化大概改變1~2℃)。
4.3 熱力膨脹閥具體的調(diào)整步驟
4.3.1熱力膨脹閥過(guò)熱度的測(cè)量
過(guò)熱度如圖3所示測(cè)量，步驟如下：
1)停機(jī)。將數(shù)字溫度表的探頭插入到蒸發(fā)器回氣口處(對(duì)應(yīng)感溫包位置)的保溫層內(nèi)。將壓力表與壓縮機(jī)低壓閥的三通相連。 2)開(kāi)機(jī)，讓壓縮機(jī)運(yùn)行15分鐘以上，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，使壓力指示和溫度顯示達(dá)到一穩(wěn)定值。 3)讀出數(shù)字溫度表溫度T1與壓力表測(cè)得壓力所對(duì)應(yīng)的溫度T2，過(guò)熱度為兩讀數(shù)之差T1- T2。注意，必須同時(shí)讀出這兩個(gè)讀數(shù)。 熱力膨脹閥過(guò)熱度應(yīng)在5~8℃之間，如果不是，則進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
4.3.2具體調(diào)整步驟
1) 拆下熱力膨脹閥的防護(hù)蓋; 2) 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿2~4圈;(機(jī)房專用空調(diào)的熱力膨脹閥一般采用壓桿式和散型齒輪式，散型齒輪式是用一個(gè)小齒輪帶動(dòng)一個(gè)大齒輪，調(diào)節(jié)的圈數(shù)比較多，一般可以調(diào)2~4圈;壓桿式可調(diào)圈數(shù)比較少，每次調(diào)1/4圈;O65空調(diào)的熱力膨脹閥采用散型齒輪式) 3) 等系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，重新讀數(shù)，計(jì)算過(guò)熱度，是否在正常范圍。不是的話，重復(fù)2)、3)操作，直至符合要求。調(diào)節(jié)過(guò)程必須小心仔細(xì)。(如果熱力膨脹閥油堵嚴(yán)重，拆下后用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，再重新裝上;失去調(diào)節(jié)功能的熱力膨脹閥應(yīng)更換;安裝熱力膨脹閥需注意感溫包安裝位置和做好保溫工作) 另外，在實(shí)際中， 采用如上儀表檢查熱力膨脹閥工作情況，往往要浪費(fèi)大量的時(shí)間，因此，可采用目檢與儀表檢查相結(jié)合的方法，即先用眼睛觀察壓縮機(jī)回氣管的結(jié)露情況，發(fā)現(xiàn)異常后，再用儀表檢查。這樣，可以節(jié)約大量的時(shí)間，而且完全可以達(dá)到檢查目的。
5 熱力膨脹閥調(diào)整效果實(shí)例
現(xiàn)根據(jù)上述步驟對(duì)杭州市電信分公司惠興路七局程控機(jī)房的HIROSS空調(diào)熱力膨脹閥進(jìn)行了調(diào)整。在檢查中發(fā)現(xiàn)一臺(tái)94年安裝的HIROSSO55型空調(diào)在兩個(gè)壓縮機(jī)都運(yùn)行的情況下，進(jìn)回風(fēng)溫差偏小(回風(fēng)22.5℃，送風(fēng)16.8℃)空調(diào)制冷效果不明顯。觀察視液鏡和干燥過(guò)濾器，發(fā)現(xiàn)氟利昂充足，排除少氟和過(guò)濾器堵塞，進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)回氣有過(guò)熱、熱力膨脹閥出口處溫度偏低現(xiàn)象，用數(shù)字式溫度計(jì)測(cè)得其中一個(gè)系統(tǒng)蒸發(fā)器出口溫度為18℃，壓力表測(cè)得回氣壓力為3.2kg/cm2，對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度為-5℃，過(guò)熱度為23℃，明顯偏離正常的過(guò)熱度，從而診斷為熱力膨脹閥開(kāi)啟度不夠，決定調(diào)整熱力膨脹閥開(kāi)啟度。進(jìn)行正確調(diào)整后，蒸發(fā)器出口溫度為12℃，用壓力表測(cè)得回氣壓力為4.8kg/cm2，對(duì)應(yīng)的溫度為4.5℃，相減后過(guò)熱度為7.5℃。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整前后的具體數(shù)據(jù)如下表1： HIROSSO55空調(diào)數(shù)值 蒸發(fā)器出口 溫度 (度) 壓縮機(jī)回氣 壓力 (kg/cm2) 壓縮機(jī)回氣 壓力對(duì)應(yīng)的 溫度(度) 過(guò)熱度 (度) 過(guò)熱度是否 符合要求 廠家調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)值* <14 4.5~6 2.5~11 5~8 標(biāo)準(zhǔn)值 1#系統(tǒng) 本次調(diào)整前 21.0 3.2 -5.0 26.0 否 本次調(diào)整后 13.4 5.0 5.8 7.6 是 2#系統(tǒng) 本次調(diào)整前 20.5 4.0 0.0 20.5 否 本次調(diào)整后 13.9 5.2 6.0 7.9 是
(注：廠家調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)值由HIROSS空調(diào)上海辦事處提供) 熱力膨脹閥調(diào)整前后的進(jìn)回風(fēng)溫、濕度如下表2： 空調(diào)回風(fēng) 空調(diào)送風(fēng)溫度 回送風(fēng)溫差 溫度(度) 濕度(RH) 溫度(度) 濕度(RH) (度) 調(diào)整前 22.5 54.8 16.8 75.4 5.7 調(diào)整后 22.5 54.8 14.3 84.3 8.2
制冷量計(jì)算方法如下：
1) 查濕空氣的焓濕圖,可以知道回風(fēng)空氣的焓h1 =45.5 kJ/kg，調(diào)整前送風(fēng)空氣的焓h2=38.1 kJ/kg。調(diào)整后送風(fēng)空氣的焓h'2=40.7 kJ/kg。 2) HIROSSO55空調(diào)的風(fēng)量循環(huán)量為V=19800M3/H，故空氣質(zhì)量循環(huán)量 G=ρ× V=1.2× 19800/3600=6.6 kg/s 3)故調(diào)整前制冷量Q=G(h1-h2)=6.6×(45.50-40.7)=30.96kJ/S=31.68kW 調(diào)整后的制冷量Q'=G(h1-h'2)=6.6×(45.50-38.1)=48.84 kW 比較接近HIROSSO55空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)制冷量(回風(fēng)溫度22度 、濕度50%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)制冷量為51.5kW)。 調(diào)整后制冷量比調(diào)整前增大了17.16kW ，提高了35%。 熱力膨脹閥調(diào)整后，壓縮機(jī)殼體中部的表面溫度從調(diào)整前的52℃降低到29℃，表明壓縮機(jī)冷卻良好，從而延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的壽命。
6.熱力膨脹閥維護(hù)周期
經(jīng)過(guò)對(duì)杭州市電信分公司近二百多臺(tái)機(jī)房專用空調(diào)的運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)熱力膨脹閥偏離工作點(diǎn)的情況通常發(fā)生在使用壽命的中后期，因此，決定對(duì)熱力膨脹閥的檢查調(diào)整重點(diǎn)放在空調(diào)壽命的中后期上，下面是根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)確立的熱力膨脹閥檢查周期。 熱力膨脹閥檢查調(diào)整周期 使用前4年 5~8年中 第9年以后 1次/年 2次/年 3次以上
7.結(jié)束語(yǔ)
定期檢查調(diào)整熱力膨脹閥雖然有些麻煩，但對(duì)提高空調(diào)的制冷效果、延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命、節(jié)約能源以及保證機(jī)房安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
