恒溫恒濕試驗(yàn)箱、高低溫試驗(yàn)箱都因?yàn)樾枰蜏亍?qiáng)制降溫,故必須用到制冷系統(tǒng)——壓縮機(jī)及制冷管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。由于技術(shù)及操作維護(hù)等原因,導(dǎo)致恒溫恒濕試驗(yàn)箱等需要制冷的設(shè)備常常發(fā)生制冷故障,而找出故障原因并及時(shí)的解決問題(8小時(shí)內(nèi)),恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行是武漢尚測試驗(yàn)設(shè)備有限公司對客戶的莊嚴(yán)承諾。在長期的工作實(shí)踐中,同時(shí)參照其他行業(yè)制冷專業(yè)的理論分析,我們匯總成制冷系統(tǒng)常見故障分析與解決方法系列報(bào)道,分享給廣大用戶及同行,希望能對用戶有所幫助,也能得到同行的補(bǔ)充和完善。
一、回液
1、對于使用膨脹閥的制冷系統(tǒng),回液與膨脹閥選型和使用不當(dāng)密切相關(guān)。膨脹閥選型過大、過熱度設(shè)定太小、感溫包安裝方法不正確或絕熱包扎破損、膨脹閥失靈都可能造成回液。
2、蒸發(fā)器結(jié)霜嚴(yán)重或風(fēng)扇故障時(shí)傳熱變差,未蒸發(fā)的液體會(huì)引起回液。
3、對于使用毛細(xì)管的小制冷系統(tǒng)而言,加液量過大會(huì)引起回液。
4、冷庫溫度頻繁波動(dòng)也會(huì)引起膨脹閥反應(yīng)失靈而引起回液。
對于回液較難避免的制冷系統(tǒng),安裝氣液分離器和采用抽空停機(jī)(即停機(jī)前讓壓縮機(jī)抽干蒸發(fā)器中液態(tài)制冷劑)控制可以有效阻止或降低回液的危害。
二、回油
1、當(dāng)壓縮機(jī)比蒸發(fā)器的位置高時(shí),垂直回氣管上的回油彎是必需的?;赜蛷澮M可能緊湊,以減小存油?;赜蛷澲g的間距要合適,回油彎的數(shù)量比較多時(shí),應(yīng)該補(bǔ)充一些潤滑油。
2、變負(fù)荷系統(tǒng)的回油管路也必須小心。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí),回氣速度會(huì)降低,速度太低不利于回油。為了保證低負(fù)荷下的回油,垂直的吸氣管可以采用雙立管。
3、壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)不利于回油。由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短壓縮機(jī)就停了,回氣管內(nèi)來不及形成穩(wěn)定的高速氣流,潤滑油就只能留在管路內(nèi)。回油少于奔油,壓縮機(jī)就會(huì)缺油。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越短,管線越長,系統(tǒng)越復(fù)雜,回油問題就越突出。
4、缺油會(huì)引起嚴(yán)重的潤滑不足,缺油的根本原因不在于壓縮機(jī)奔油多少和快慢,而是系統(tǒng)回油不好。安裝油分離器可以快速回油,延長壓縮機(jī)無回油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
5、蒸發(fā)器和回氣管路的設(shè)計(jì)必須考慮到回油。避免頻繁啟動(dòng)、定時(shí)化霜、及時(shí)補(bǔ)充制冷劑、及時(shí)更換磨損的活塞組件等維護(hù)措施也有助于回油。
三、帶液啟動(dòng)
1、回氣冷卻型壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí),曲軸箱內(nèi)的潤滑油劇烈起泡的現(xiàn)象叫帶液啟動(dòng)。
2、帶液啟動(dòng)時(shí)的起泡現(xiàn)象可以在油視鏡上清楚地觀察到。
3、與回液不同,引起帶液啟動(dòng)的制冷劑是以“制冷劑遷移”的方式進(jìn)入曲軸箱的。制冷劑遷移是指壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí),蒸發(fā)器中的制冷劑以氣體形式,通過回氣管路進(jìn)入壓縮機(jī)并被潤滑油吸收,或在壓縮機(jī)內(nèi)冷凝后與潤滑油混合的過程或現(xiàn)象。
4、帶液啟動(dòng)的根本原因是潤滑油中溶解的以及沉在潤滑油下面了大量的制冷劑,在壓力突然降低時(shí)突然沸騰,并引起潤滑油的起泡現(xiàn)象。起泡持續(xù)的時(shí)間長短與制冷劑的量有關(guān),通常為幾分鐘或十幾分鐘。大量泡沫漂浮在油面上,甚至充滿了曲軸箱。一旦通過進(jìn)氣道吸入氣缸,泡沫會(huì)還原成液體(潤滑油與制冷劑的混合物),很容易引起液擊。顯然,帶液啟動(dòng)引起的液擊只發(fā)生在啟動(dòng)過程。
5、壓縮機(jī)停機(jī)后,溫度會(huì)降低,而壓力會(huì)升高。由于潤滑油中的制冷劑蒸汽分壓低,就會(huì)吸收油面上的制冷劑蒸氣,造成曲軸箱氣壓低于蒸發(fā)器氣壓的現(xiàn)象。油溫愈低,蒸汽壓力越低,對制冷劑蒸汽的的吸收力就愈大。蒸發(fā)器中的蒸汽就會(huì)慢慢向曲軸箱“遷移”。此外,如果壓縮機(jī)在室外,天氣寒冷時(shí)或在夜晚,其溫度往往比室內(nèi)的蒸發(fā)器低,曲軸箱內(nèi)的壓力也就低,制冷劑遷移到壓縮機(jī)后也容易被冷凝而進(jìn)入潤滑油。
6、由于結(jié)構(gòu)原因,空冷壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)曲軸箱壓力的降低會(huì)緩慢得多,起泡現(xiàn)象不很劇烈,泡沫也很難進(jìn)入氣缸,因此空冷壓縮機(jī)不存在帶液啟動(dòng)液擊問題。
7、制冷劑遷移是一個(gè)很緩慢的過程。壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間越長,遷移到潤滑油中的制冷劑就會(huì)越多。只要蒸發(fā)器中存在液態(tài)制冷劑,這一過程就會(huì)進(jìn)行。由于溶解了制冷劑的潤滑油較重,它會(huì)沉在曲軸箱的底部,而浮在上面的潤滑油還可以吸收更多的制冷劑。
8、對于較大系統(tǒng),停機(jī)前讓壓縮機(jī)抽干蒸發(fā)器中液態(tài)制冷劑(稱為抽空停機(jī)),可以從根本上避免制冷劑遷移。而回氣管路上安裝氣液分離器,可以增加制冷劑遷移的阻力,降低遷移量。
9、理論上講,壓縮機(jī)安裝曲軸箱加熱器(電熱器)可以有效防止制冷劑遷移。短時(shí)間停機(jī)(比如在夜間)后,維持曲軸箱加熱器通電,可以使?jié)櫥蜏囟嚷愿哂谙到y(tǒng)其它部位,制冷劑遷移不會(huì)發(fā)生。長時(shí)間停機(jī)不用(比如一個(gè)冬天)后,開機(jī)前先加熱潤滑油幾個(gè)或十幾個(gè)小時(shí),可以蒸發(fā)掉潤滑油中的大部分制冷劑,既可以大大減小帶液啟動(dòng)時(shí)液擊的可能性,也可以降低制冷劑沖刷造成的危害。但實(shí)際應(yīng)用中,停機(jī)后維持加熱器供電或者開機(jī)*幾小時(shí)先給加熱器供電,是有難度的。因此,曲軸箱加熱器的實(shí)際效果會(huì)大打折扣。
四、吸氣溫度過高
?。?)系統(tǒng)中制冷劑充注量不足,即使膨脹閥開到zui大,供液量也不會(huì)有什么變化,這樣制冷劑蒸汽在蒸發(fā)器中過熱使吸氣溫度升高。
?。?)膨脹閥開啟度過小,造成系統(tǒng)制冷劑的循環(huán)量不足,進(jìn)人蒸發(fā)器的制冷劑量少,過熱度大,從而吸氣溫度高。
?。?)膨脹閥口濾網(wǎng)堵塞,蒸發(fā)器內(nèi)的供液量不足,制冷劑液體量減少,蒸發(fā)器內(nèi)有一部分被過熱蒸汽所占據(jù),因此吸氣溫度升高
。
?。?)其他原因引起吸氣溫度過高,如回氣管道隔熱不好或管道過長,都可引起吸氣溫度過高。正常情況下壓縮機(jī)缸蓋應(yīng)是半邊涼、半邊熱。
若吸氣溫度過高則缸蓋全部發(fā)熱。
五、蒸發(fā)溫度/回氣溫度/回氣壓力
1、蒸發(fā)溫度每提高10℃,電機(jī)負(fù)載可增加30%甚至更高,造成小馬拉大車的現(xiàn)象。因此,低溫壓縮機(jī)用于中高溫系統(tǒng)、冷庫降溫過程持續(xù)時(shí)間過長,壓縮機(jī)就長時(shí)間處于超負(fù)荷狀態(tài),對電機(jī)的損傷很大,使電機(jī)以后遇到電壓波動(dòng)、電涌等突發(fā)情況時(shí)很容易燒毀。
2、蒸發(fā)溫度越低,制冷劑質(zhì)量流量越小,實(shí)際需要的電機(jī)功率也就越小。因此將空調(diào)壓縮機(jī)和中高溫冷凍壓縮機(jī)用于低溫時(shí),盡管電機(jī)的實(shí)際功耗比名義功率減小了很多,但相對于低溫時(shí)的實(shí)際功率需要和冷卻情況還是太大,電機(jī)冷卻很容易出現(xiàn)問題。
3、回氣溫度高低是相對于蒸發(fā)溫度為而言的。為了防止回液,一般回氣管路都要求20℃的回氣過熱度。如果回氣管路保溫不好,過熱度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20℃。
4、回氣溫度越高,氣缸吸氣溫度和排氣溫度就越高。回氣溫度每升高1℃,排氣溫度將升高1~1.3℃。
5、對于回氣冷卻型壓縮機(jī),制冷劑蒸氣在流經(jīng)電機(jī)腔時(shí)被電機(jī)加熱,氣缸吸氣溫度再一次被提高。電機(jī)發(fā)熱量受功率和效率影響,而消耗功率與排量、容積效率、工況、摩擦阻力等密切相關(guān)。
6、一些用戶偏面地認(rèn)為,蒸發(fā)溫度越低冷度速度越快,這種想法其實(shí)有很多問題。降低蒸發(fā)溫度雖然可以增加冷凍溫差,但壓縮機(jī)的制冷量卻減小了,因此冷凍速度不一定快。何況蒸發(fā)溫度越低,制冷系數(shù)就越低,而負(fù)荷卻有增加,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長,耗電量會(huì)增大。
7、降低回氣管路阻力也可以提高回氣壓力,具體方法包括及時(shí)更換臟堵的回氣過濾器、盡可能縮小蒸發(fā)管和回氣管路的長度等。
8、此外,制冷劑不足也是回氣壓力低的一個(gè)因素。
六、吸氣溫度過低
?。?)制冷劑充注量太多,占據(jù)了冷凝器內(nèi)部分容積而使冷凝壓力增高,進(jìn)入蒸發(fā)器的液體隨之增多。蒸發(fā)器中液體不能*氣化,使壓縮機(jī)吸人的氣體中帶有液體微滴。這樣,回氣管道的溫度下降,但蒸發(fā)溫度因壓力未下降而未變化,過熱度減小。即使關(guān)小膨脹閥也無顯著改善。
(2)膨脹閥開啟度過大。由于感溫元件綁扎過松、與回氣管接觸面積小,或者感溫元件未用絕熱材料包扎及其包扎位置錯(cuò)誤等,致使感溫元件所測溫度不準(zhǔn)確,接近環(huán)境溫度,使膨脹閥動(dòng)作的開啟度增大,導(dǎo)致供液量過多。
蒸發(fā)溫度對制冷效率影響
1、蒸發(fā)溫度對制冷效率影響較大,它每降低1度,制取同樣的冷量需增加功率4%,所以在條件許可的情況下,適當(dāng)提高蒸發(fā)溫度,對提高空調(diào)器制冷效率是有利的。家用空調(diào)器的蒸發(fā)溫度一般比空調(diào)出風(fēng)口溫度低5~10度,正常運(yùn)行時(shí),蒸發(fā)溫度在5~12度,出風(fēng)溫度在10~20度。
七、排氣溫度/ 排氣量/排氣壓力
1、排氣溫度過高的原因主要有以下幾種:回氣溫度高、電機(jī)加熱量大、壓縮比高、冷凝壓力高、制冷劑的絕熱指數(shù)、制冷劑選擇不當(dāng)。
2、對于R22壓縮機(jī),當(dāng)蒸發(fā)溫度從-5℃降低到-40℃時(shí),一般COP會(huì)降低4倍,而其他參數(shù)變化不大,氣體在電機(jī)腔的溫升會(huì)增加三四倍。由于氣缸吸氣溫度每升高1℃,排氣溫度可升高1~1.3℃。因此,蒸發(fā)溫度從-5℃降低到-40℃,排汽溫度會(huì)上升約30~40℃?;貧饫鋮s型半封壓縮機(jī),制冷劑在電機(jī)腔的溫升范圍大致在15~45℃之間。
3、排氣溫度受壓縮比(冷凝壓力/蒸發(fā)壓力,一般為4)影響很大。正常情況下,壓縮機(jī)的排氣壓力與冷凝壓力很接近。冷凝壓力升高時(shí),壓縮機(jī)排氣溫度也升高。壓縮比越大,排氣溫度就越高,輸氣系數(shù)減小,從而使壓縮機(jī)的制冷量降低,耗電量增加。
4、空氣冷卻(風(fēng)冷)型壓縮機(jī)中制冷制不經(jīng)過繞組,因而不存在電機(jī)加熱問題。
5、實(shí)踐表明,通過提高吸氣壓力來降低排氣溫度,比其他方法更簡單有效。
6、降低壓縮比可以明顯降低排氣溫度,具體方法包括提高吸氣壓力和降低排氣壓力。吸氣壓力由蒸發(fā)壓力和吸氣管路阻力決定。提高蒸發(fā)溫度,可以有效提高吸氣壓力,迅速降低壓縮比,從而降低排氣溫度。
7、排氣壓力過高的主要原因是冷凝壓力太高(系統(tǒng)內(nèi)有空氣;制冷劑充注量過多,液體占據(jù)了有效冷凝面積;冷凝器散熱面積不足、積垢、冷卻風(fēng)量或水量不足、冷卻水或空氣溫度太高等)。選擇合適的冷凝面積、維持充足的冷卻介質(zhì)流量是非常重要的。
8、排氣壓力過低,雖然其現(xiàn)象是表現(xiàn)在高壓端,但原因多產(chǎn)生于低壓端。其原因:
?。?)膨脹閥冰堵或臟堵,以及過濾器堵塞等,必然使吸、排氣壓力都下降;
(2)膨脹閥孔堵塞,供液量減少甚至停止,此時(shí)吸、排氣壓力均降低。
?。?)制冷劑充注量不足;
9、排氣量不足主要是與壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)氣量相比而言,壓縮機(jī)吸氣管太長,管徑太小,致使吸氣阻力增大,影響了吸氣量從而使排氣量減少。
八、過熱度
1、對于常用的R22制冷劑,壓縮機(jī)制冷量是隨有效過熱的增大而減小的,當(dāng)過熱度為10℃時(shí),制冷量為飽和蒸發(fā)下制冷量的99.5%,當(dāng)過熱度為20℃時(shí),制冷量為飽和蒸發(fā)下制冷量的99.3%,可見制冷量隨過熱度的增加而衰減是很小的。
2、對于R502制冷劑來說,壓縮機(jī)制冷量隨有效過熱度的增大而增大。
3、制冷劑保持一定的過熱度,可進(jìn)一步防止在氣缸中產(chǎn)生的液擊現(xiàn)象,且對低溫制冷系統(tǒng)來說,適當(dāng)增加有效過熱度能使?jié)櫥洼^順利地返回壓縮機(jī)。但隨著壓縮機(jī)吸氣過熱度的增加,其排氣溫度也隨之上升,過高的排氣溫度會(huì)使?jié)櫥驼扯茸兿∩踔撂炕?,影響壓縮機(jī)正常運(yùn)行,所以吸氣過熱度要控制在一定的范圍之內(nèi)。
九、液擊
1、為了保證壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn),防止產(chǎn)生液擊現(xiàn)象,要求吸氣溫度比蒸發(fā)溫度高一點(diǎn),即應(yīng)具有一定的過熱度。過熱度的大小可通過調(diào)節(jié)膨脹閥開啟度來實(shí)現(xiàn)。
2、應(yīng)避免吸氣溫度過高或過低。吸氣溫度過高,即過熱度過大,將導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高。吸氣溫度過低,則說明制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)不*,既降低了蒸發(fā)器換熱效率,濕蒸汽的吸人又會(huì)形成壓縮機(jī)液擊。吸氣溫度正常情況下應(yīng)比蒸發(fā)溫度高5~10℃。
十、加氟
1、氟量少或其調(diào)節(jié)壓力低(或部分堵塞)時(shí),膨脹閥的閥蓋(波紋管)、甚至連進(jìn)液口都會(huì)結(jié)霜;氟量過少或基本無氟時(shí),膨脹閥的外表無反應(yīng),只能聽到一點(diǎn)氣流的絲絲聲。
2、看結(jié)冰從哪一端開始的,是從分液頭還是從壓機(jī)回氣管,如果從分液頭就是缺氟,從壓機(jī)就是氟多了。
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