膨胀阀 1 的 结 构 如 图 一 所 示 :热 力 膨 胀 阀 由 感 应 机 构 ,执 行 机 构 ,调 整 机 构 和 阀 体 组 成 . 感 应 机 构 中 充 注 氟 利 昂 工 质 ,感 温 包 设 置 在 蒸 发 器 出 口 处 .由 于 过 热 度 的 影 响 , 其出口处温度与蒸发温度之间存在温差,通常称为过热度.感温包感受到蒸发 器 出 口 温 度 后 , 使 整 个 感 应 系 统 处 于 对 应 的 饱 和 压 力 Pb. 如 图 一 , 该 压 力 将 通 过 膜 片 传 给 顶 杆 直 到 阀 芯 . 在 压 力 腔 上 部 的 膜 片 仅 有 Pb 存 在 , 膜 片 的 下 方 有 调 整 弹 簧 的 弹 簧 力 P t 和 蒸 发 压 力 P 0 , 三 者 处 于 平 衡 时 有 P b =P t +P o ,当 P b >P t +P o 时 , 表 示 蒸 发 器 热 负 荷 偏 大 ,出 口 过 热 度 偏 高 ,通 过 膜 片 到 顶 杆 传 递 这 一 压 力 信 号 , 使阀芯下移,膨胀阀开启变大,制冷剂流量按比例增加.反之,膨胀阀开启变 小,制冷剂流量按比例减小. 2.2.膨 2.2. 膨 胀 阀 的 最 佳 " 匹 配 " 专 业 空 调 的 膨 胀 在 出 厂 后 ,已 经 与 蒸 发 器 进 行 最 佳" 匹 配 " " 匹 配 "就 是 要 . 求膨胀阀和蒸发器一起工作能够稳定运行的同时,产生最大的能量.每台蒸发 器 均 存 在 一 条 最 小 的 稳 定 信 号 线( MSS 线 ) ,如 图 二 .从 图 可 知 ,在 蒸 发 器 的 MSS 线 上 , 不 同 的 制 冷 剂 均 对 应 一 临 界 过 热 度 ; 当 蒸 发 器 工 作 在 MSS 线 左 侧 , 则 制 冷 系 统 将 不 稳 定 , 若 工 作 在 MSS 线 右 侧 , 系 统 工 作 稳 定 但 过 热 度 太 大 而 蒸 发 器 的利用率不高;斜线为热力膨胀阀的静态线,理论上,工作点 A 应该是最佳匹 配点,此时蒸发器过热度处于临界状态,制冷量最大且处于临界稳定状态. 2 2 . 3 .确 定 正 确 的 过 热 度 要 保 证 膨 胀 阀 工 作 在 最 佳 匹 配 点 ,就 必 须 保 证 膨 胀 阀 合 适 的 过 热 度 .专 用 空 调 的 膨 胀 阀 合 适 的 过 热 度 是 5~ 8℃ , 它 由 静 装 配 过 热 度 与 有 效 过 热 度 组 成 . 图四显示了专用空调膨胀阀的典型静态性能曲线,它的静态特性指出了其容量 和蒸发器出口气态制冷剂过热度的关系.使阀门开始开启所需要的过热度称为 开 启 过 热 度 ( A 点 ) 又 叫 静 装 配 过 热 度 , 一 般 的 静 装 配 过 热 度 约 为 3℃ . 从 热 , 力 膨 胀 阀 开 始 开 启 至 额 定 开 度 所 需 要 的 过 热 度 增 量( 即 线 段 AB) ,称 为 膨 胀 阀 的 有效过热度或可变过热度.其数值的大小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关,一 般 有 效 过 热 度 约 为 2~ 5℃ , 通 常 把 热 力 膨 胀 阀 的 静 装 配 过 热 度 与 有 效 过 热 度 之 和 称 为 工 作 过 热 度 , 即 平 时 所 说 的 过 热 度 . 因 此 , 我 们 只 有 保 证 过 热 度 在 A, B 3 两点之间,膨胀阀才能达到最大冷量,又不会引起湿冲程.专业空调过热度都 要 求 在 5 ~ 8℃ 之 间 . 如 果 发 现 过 热 度 不 在 该 范 围 内 , 就 要 进 行 调 整 . 3. 定期检查调整膨胀阀的原因 专业空调刚投入运行,膨胀阀是不用调整,但是在空调连续使用几年后, 由于阀针的磨损,系统有杂质,阀孔部分有堵塞及弹簧弹力减弱等原因,影响 了膨胀阀的开启度,使得膨胀阀偏离了它的工作点,表现为膨胀阀开启度偏小 或 过 大 .膨 胀 阀 开 启 度 太 小 的 话 ,就 会 造 成 供 液 不 足 (见 图 四 曲 线 3),使 得 没 有 足 够 的 氟 利 昂 在 蒸 发 器 内 蒸 发 ,制 冷 剂 在 蒸 发 管 内 流 动 的 途 中 就 已 经 蒸 发 完 了 , 在 这 以 后 的 一 段 蒸 发 器 管 中 没 有 液 体 制 冷 剂 可 供 蒸 发 ,只 有 蒸 汽 被 过 热 ,因 此 , 相当的一部分管路在传热上未能充分发挥其效能,造成制冷量不足,降低了空 调的制冷效果.专业空调的压缩机大多采用蒸发器回来的蒸汽来冷却压缩机, 如果膨胀阀开启不够,就造成蒸汽过热度过大,冷却作用减小,压缩机的排气 温度增高,润滑油质量降低;压缩机长时间高温,会严重影响压缩机的工作寿 命 ,和 睦 模 块 ISOVEL 空 调 就 曾 发 生 压 缩 机 长 时 间 高 温 造 成 烧 机 现 象 .另 外 由 于 机 房 温 度 降 不 下 来 ,又 增 加 了 压 缩 机 的 开 启 台 数 ,增 加 了 耗 电 量 .与 此 相 反 ,如 果膨胀阀开启过大,即膨胀阀向蒸发器的供液量大于蒸发器负荷,会造成部分 制冷剂来不及在蒸发器内蒸发,同气态制冷剂一起进入压缩机,引起湿冲程, 4 甚 至 冲 缸 事 故 , 损 坏 压 缩 机 . 99 年 , 杭 州 市 电 信 分 公 司 景 芳 二 楼 程 控 机 房 一 台 ISOPAK 专 业 空 调 就 因 为 膨 胀 阀 开 启 过 大 , 造 成 一 个 压 缩 机 阀 片 击 穿 . 因 此 , 有 必要定期检查调整膨胀阀.定期检查调整膨胀阀,就是尽量让膨胀阀工作在最 佳匹配点. 4. 膨 胀 阀 的 调 整 4. 1. 膨 胀 阀 调 整 前 的 检 查 在调整膨胀阀之前, 须确认空调制冷异常是由于膨胀阀偏离最佳工作点引 必 起的,而不是因为氟利昂少,干燥过滤器堵塞,滤网,风机皮带等原因所引起 的.同时,必须保证感温包采样信号的正确性,专用空调的感温包必须水平安 装 在 管 的 下 侧 方 45 度 的 位 置 ,绝 对 不 可 安 装 在 管 道 的 正 下 方 ,以 防 管 子 底 部 积 油等因素影响感温包正确感温.更不能安装在立管上.检查冷凝器风机控制方 式是否是调速,只有调速风机才能保证冷凝压力恒定,如果是压力开关控制, 则 冷 凝 压 力 必 须 高 于 14kg/cm , 以 防 压 力 开 关 频 繁 动 作 造 成 压 力 波 动 , 影 响 调 试的准确性. 2 4. 2. 膨 胀 阀 调 整 时 注 意 事 项 热力膨胀阀的调整工作,必须在制冷装置正常运行状态下进行,由 于蒸发器出口处无法放置温度计, 以利用压缩机的吸气压力作为蒸发 可 器 内 的 饱 和 压 力 来 校 核 过 热 度 .调 整 中 ,如 果 感 到 过 热 度 太 小 ,即 流 量 太大,则可把调节螺杆按顺时针方向转动半圈或一圈(即增大弹簧力, 减小膨胀阀开启度) 使流量减小,反之,若感到过热度太大,即供液 , 向( 不 足 ,则 可 把 调 节 螺 杆 朝 相 反 方 向( 逆 时 针 ) 转 动 ,使 流 量 增 大 . 由 于 实际工作中的热力膨胀阀感温系统存在在着一定的热惰性, 成信号传 形 递 滞 后 ,因 此 整 个 调 整 过 程 必 须 耐 心 细 致 ,调 节 螺 杆 转 动 的 圈 数 一 次 不 5 宜过多(直杆式膨胀阀的调节螺杆转动一圈,过热度变化大概改变 1 ~ 2 ℃ ) 两 次 调 整 膨 胀 阀 之 间 必 须 间 隔 15 分 钟 以 上 . 耐 心 地 经 多 次 调 , 整直至满足要求为止. 4. 3. 膨 胀 阀 具 体 的 调 整 步 骤 4. 3. 1 膨 胀 阀 过 热 度 的 测 量 过热度如图五所示测量,步骤如下: 1) 停 机 . 将 数 字 温 度 表 的 探 头 插 入 到 蒸 发 器 回 气 口 处 的 保 温 层 内 , 准 备 读 出 蒸 发 器 回 气 的 温 度 T1.将 压 力 表 与 压 缩 机 低 压 阀 的 三 通 相 连 ( HIROSS40UA 等 没 有 低 压 阀 的 空 调 ,则 将 压 力 表 与 蒸 发 器 上 的 接 头 相 连 ) 准 备 读 出 蒸 发 器 出 口 压 力 所 对 应 的 温 度 T2. , 2) 开 机 ,让 压 缩 机 运 行 15 分 钟 以 上 ,进 入 正 常 运 行 状 态 ,使 系 统 压 力 和 温 度 达 到 一 恒 定 值 . 现 场 测 得 高 压 压 力 为 18Kg/cm , 高 压 开 关 始 终处于闭合运行状态,故对系统影响不大,不用作特别处理. 3) 读 出 蒸 发 器 出 口 温 度 T1 与 蒸 发 器 出 口 压 力 所 对 应 的 温 度 T2, 过 热 2 6 度为两读数之差.注意,必须同时读出这两个读数,因为膨胀阀是 一 个 机 械 结 构 , 它 的 动 作 会 同 时 引 起 T1 和 T2 的 改 变 . 膨 胀 阀 过 热 度 应 在 5-8℃ 之 间 , 如 果 不 是 , 则 进 行 调 整 . 4. 3. 2 具 体 调 整 步 骤 1) 拆 下 膨 胀 阀 的 防 护 盖 ; 2) 转 动 调 整 螺 杆 2— 4 圈 ; 专 业 空 调 的 膨 胀 阀 一 般 采 用 压 杆 式 和 ( 散型齿轮式,散型齿轮式是用一个小齿轮带动一个大齿轮,调节的 圈 数 比 较 多 , 一 般 可 以 调 2~4 圈 ; 压 杆 式 可 调 圈 数 比 较 少 , 每 次 调 1/4 圈 ; O65 空 调 的 膨 胀 阀 采 用 散 型 齿 轮 式 ) 3) 等 10 分 钟 后 , 从 新 测 量 过 热 度 , 是 否 在 正 常 范 围 , 不 是 的 话 , 重 复 上 述 操 作 .调 节 过 程 必 须 小 心 仔 细 . 如 果 膨 胀 阀 油 堵 严 重 ,应 ( 用无水乙醇进行清洗,再从重新装上;失去调节功能的膨胀阀应更 换;更换时,注意安装位置和做好保温) 5. 膨 胀 阀 调 整 实 例 现 根 据 上 述 步 骤 对 杭 州 市 电 信 分 公 司 惠 兴 路 七 局 程 控 机 房 的 HIROSS 空 调 膨 胀阀进行了调整,具体过程如下. 惠 兴 路 七 局 程 控 机 房 市 话 容 量 6 万 门 ,装 有 三 台 HIROSS,二 台 为 O55 型( 94 年 安 装 ) 一 台 为 40UA 型 99 年 安 装 ) 能 满 足 制 冷 量 要 求 . 时 室 外 温 度 34.8℃ , , ( , 当 在 检 查 中 发 现 一 台 94 年 安 装 的 HIROSS055 型 空 调 在 两 个 压 缩 机 都 运 行 的 情 况 下 , 进 回 风 温 差 偏 小 ( 回 风 22.5℃ , 送 风 16.8℃ ) 空 调 制 冷 效 果 不 明 显 . 观 察 视 液 镜 和 干 燥 过 滤 器 ,发 现 氟 利 昂 充 足 ,排 除 少 氟 和 过 滤 器 堵 塞 ,进 一 步 检 查 , 发现两台空调压缩机回气有过热,膨胀阀出口处温度偏低现象,用数字式温度 计 测 得 其 中 蒸 发 器 出 口 温 度 为 18℃ ,压 力 表 测 得 回 气 压 力 为 3.2kg/cm ,对 应 的 温 度 为 -5℃ , 过 热 度 为 23℃ , 明 显 偏 离 正 常 的 过 热 度 , 从 而 诊 断 为 膨 胀 阀 开 启 7 2 度 不 够 , 决 定 调 整 膨 胀 阀 开 启 度 . 进 行 正 确 调 整 后 , 蒸 发 器 出 口 温 度 为 12℃ , 用 压 力 表 测 得 回 气 压 力 为 4.8kg/cm , 对 应 的 温 度 为 4.5℃ , 相 减 后 过 热 度 为 7.5℃ . 现场调整前后的具体数据如下: 2 蒸发器出口 HIROSSO55空调数值 温度 (度) 厂家调试标准值* 厂家调试标准值* 本次调整前 1#系统 系统 本次调整后 本次调整前 2#系统 2#系统 本次调整后 13.9 13.4 20.5 <14 21.0 压缩机回气 压力 (kg/cm2) 4.5~6 3.2 5.0 4.0 5.2 压缩机回气 过热度 压力对应的 (度) 温度( 温度(度) 2.5~11 -5.0 5.8 0.0 6.0 5~8 26.0 7.6 20.5 7.9 标准值 否 是 否 是 符合要求 过热度是否 ( 注 : 厂 家 调 试 标 准 值 由 H I R OS S 空 调 上 海 办 事 处 提 供 ) 1#, 2#系 7.6℃ 7.9℃ 本 次 调 整 中 , 1# , 2# 系 统 过 热 度 分 别 为 7.6 ℃ 和 7.9 ℃ , 进 一 步 向 下 调 整 ,系 统 压 力 开 始 出 现 波 动 ,表 明 膨 胀 阀 工 作 超 出 了 MSS 线 ,进 入 7.6℃ 7.9℃ 不 稳 定 区 , 故 本 次 调 整 , 最 佳 过 热 度 分 别 为 7.6 ℃ 和 7.9 ℃ . 膨胀阀调整前后的进回风温,湿度如下: 空调回风 温度( 温度(度) 调整前 调整后 22.5 22.5 湿度(RH) 湿度(RH) 54.8 54.8 空调送风温度 温度( 温度(度) 16.8 14.3 湿度(RH) 湿度(RH) 75.4 84.3 回送风温差 (度) 5.7 8.2 2 ) 通 过 电 流 表 检 测 , 压 缩 机 调 整 后 电 流 如 下 : (压 缩 机 额 定 电 流 为 14A) 压缩机1 调 整 前 电 流 (A) A相 B相 C相 压缩机2 调 整 后 电 流 (A) 调 整 前 电 流 (A) A相 B相 C相 调 整 后 电 流 (A) A相 B相 C相 A相 B相 C相 10.2 10.3 9.9 11.5 11.6 11.4 10.4 10.5 10.3 11.8 11.8 11.9 8 膨胀阀调整前后,压缩机电流每相只增加了1个多安培,不到1/10, 但 制 冷 量 却 增 加 了 近 1 / 3 ,故 增 加 制 冷 量 的 同 时 ,起 到 了 节 能 的 目 的 .同 时 , 压 缩 机 壳 体 中 部 的 表 面 温 度 从 调 整 前 的 52 ℃降 低 到 29 ℃,表明压缩机冷却良好,从 而延长了压缩机的寿命. 6.膨胀阀检查的周期 经过对杭州市电信分公司近二百多台专用空调的运行情况统计, 现膨胀阀 发 偏离工作点的情况通常发生在使用寿命的中后期,因此,决定对膨胀阀的检查 调整重点放在空调寿命的中后期上,下面是根据实际统计确立的膨胀阀检查周 期. 膨胀阀检查调整周期 使用前4年 1次/年 5~8年中 2次/年 第9年以后 3次/年 另外,在实际中,发现直接采用仪表检查膨胀阀工作情况,往往要浪费大 量的时间,于是,采用了目检与仪表检查相结合的方法,即先用眼睛观察压缩 机回气管的结露情况,发现异常后,再用仪表检查.这样,可以节约大量的时 间,而且完全可以达到检查目的. 7. 结 束 语 经过上述认证, 定期检查膨胀阀并不麻烦,但对空调的制冷效果,空调寿命,节约能源以 及保证机房安全具有重要的意义. 9 参考资料: 1. 2. 彦启森主编.《空气调节用制冷技术》.北京:中国建筑工业出版社,1985 郑贤德主编.《制冷原理与装置》.北京:机械工业出版社,2001 陈沛霖,岳孝方主编.《空调与制冷技术手册》.上海:同济大学出版社,1999 第二版 3. 10