熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個(gè)基本設(shè)備之一，如圖1。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；膨脹閥的工作性能，直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
圖1 制冷系統(tǒng)基本組成——膨脹閥
1 熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)
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，安裝在蒸發(fā)器的前側(cè)，如圖2，從冷凝器來(lái)的液體制冷劑，通過(guò)膨脹閥節(jié)流降壓，再進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱。
圖2 熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)
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(chēng)為過(guò)熱度。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(zhuān)用空調(diào)中，由于采用蓮蓬頭分液，分支管路多且壓降大，采用外平衡式熱力膨脹閥比較準(zhǔn)確的控制蒸發(fā)器的出口過(guò)熱度，充分的利用蒸發(fā)器的換熱面積，提高機(jī)房空調(diào)能效，如圖3。
圖3 外平衡膨脹閥工作圖
2、熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)
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。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大時(shí)，出口過(guò)熱度偏高，膜片上部壓力增大，推動(dòng)頂桿和閥芯下移，熱力膨脹閥開(kāi)啟增大。反之，熱力膨脹閥開(kāi)啟變小，制冷劑流量按比例減小，如圖4。因此，機(jī)房專(zhuān)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。
圖4 膨脹閥工作原理
3、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5顯示了機(jī)房專(zhuān)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(mén)開(kāi)始開(kāi)啟所需要的過(guò)熱度稱(chēng)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(chēng)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(chēng)為工作過(guò)熱度，即平時(shí)所說(shuō)的過(guò)熱度。
圖5 膨脹閥的靜態(tài)性能曲線
因此，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(zhuān)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。
4、感溫包的安裝
感溫包盡量裝在蒸發(fā)器出口水平段的回氣管上，不宜垂直安裝，如圖6。
圖6 感溫包需要水平安裝
當(dāng)水平回氣管直徑小于16mm時(shí), 感溫包宜安裝在回氣管的頂上端，即吸氣管的“1點(diǎn)鐘”方向。當(dāng)水平回氣管直徑在18-22mm時(shí)，感溫包要安裝在回氣管軸線以下與水平軸線成60度位置，即吸氣管的“2 點(diǎn)鐘”位置。當(dāng)水平回氣管直徑在25-35mm時(shí)，感溫包要安裝在回氣管軸線以下與水平軸線成45度位置，即吸氣管的“3 點(diǎn)鐘”位置，如圖7。安裝時(shí)，感溫包需用銅片包扎好，便于傳熱。
圖7 感溫包安裝位置
【問(wèn)題現(xiàn)象】
某數(shù)據(jù)機(jī)房一臺(tái)空調(diào)１號(hào)壓縮機(jī)系統(tǒng)近期頻繁報(bào)低壓故障，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)低壓為2.8Kg/cm2，高壓為14.1Kg/cm2，低壓偏低。由于11月室外氣溫較低，制冷劑容易過(guò)冷，空調(diào)低壓故障很多，加上該系統(tǒng)夏天曾經(jīng)發(fā)生過(guò)制冷劑泄露，維護(hù)人員憑經(jīng)驗(yàn)以為低壓故障是制冷劑少或過(guò)冷，故沒(méi)有懷疑其它故障?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加液處理，但不久又會(huì)出現(xiàn)低壓告警。
在連續(xù)多次低壓報(bào)警后，到現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓力始終偏低，低壓2.8～3.0Kg/cm2，高壓14.1～14.8Kg/cm2，同時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)中部溫度為48℃，壓縮機(jī)過(guò)熱嚴(yán)重。
【問(wèn)題分析】
通過(guò)觀察視液鏡，發(fā)現(xiàn)制冷劑沒(méi)有翻泡，而且追加制冷劑后，系統(tǒng)壓力也沒(méi)有改變，因此制冷劑不足可能被排除；
檢查干燥過(guò)濾器，兩端溫度一致，無(wú)明顯溫差，排除了干燥過(guò)濾器堵塞可能；
通過(guò)更換空氣過(guò)濾網(wǎng)和對(duì)電磁閥閥體的檢查，也排除空氣濾網(wǎng)臟和電磁閥工作異常的可能性；
最后調(diào)節(jié)膨脹閥的調(diào)節(jié)鏍桿，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何調(diào)節(jié)膨脹閥，系統(tǒng)低壓始終無(wú)法改變，即使對(duì)膨脹閥的感溫包加熱，也無(wú)任何效果，膨脹閥失去調(diào)節(jié)作用，最后確定為膨脹閥工作異常故障。
膨脹閥開(kāi)啟過(guò)小常見(jiàn)原因?yàn)椋洪y針磨損、系統(tǒng)有雜質(zhì)、感溫包漏氣、閥孔部分堵塞等。
經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)膨脹閥的感溫毛細(xì)管和機(jī)器的外殼發(fā)生了相碰現(xiàn)象，導(dǎo)致毛細(xì)管被磨破，感溫包漏氣，圖8，導(dǎo)致膨脹閥開(kāi)啟度不足。
圖8 膨脹閥毛細(xì)管漏氣導(dǎo)致系統(tǒng)低壓故障
【問(wèn)題解決】
現(xiàn)場(chǎng)對(duì)膨脹閥進(jìn)行了更換，抽空，重新調(diào)試系統(tǒng)后，低壓為4.7～5.0Kg/cm2，高壓15.8～17.0Kg/cm2，制冷系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。
【心得體會(huì)】
經(jīng)驗(yàn)很重要，但不能完全依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)； 故障分析要從多方面分析，依次排除，整體原則從易到難，從外到內(nèi)。
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