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熱力膨脹閥工作原理

最近更新時(shí)間：2010-5-13

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1  概述 
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。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 為設(shè)備維護(hù)中的一個(gè)死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對(duì)制冷設(shè)備的運(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。在工業(yè)冷卻設(shè)備 中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。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。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，制冷設(shè)備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*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。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，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，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zui大冷量，又不會(huì)引起濕沖程。工業(yè)油冷卻機(jī)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 
制冷設(shè)備剛投入運(yùn)行，熱力膨脹閥是不用調(diào)整，但是在設(shè)備連續(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，降低了設(shè)備的制冷效果。工業(yè)油冷卻機(jī)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)的工作壽命甚至燒毀壓縮機(jī)。據(jù)分析與過(guò)熱度過(guò)大有關(guān)。另外由于被冷卻介質(zhì)溫度降不下來(lái)，又增加了壓縮 機(jī)的運(yùn)行時(shí)間,也增加了耗電量。
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)。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*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)設(shè)備制冷異常是由于熱力膨脹閥偏離*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)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，感溫包必須水平安裝在回氣管的下側(cè)方45度的位置，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?。环粗?，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.熱力膨脹閥過(guò)熱度的測(cè)量方法。          
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?？梢钥吹秸{(diào)整后壓縮機(jī)機(jī)殼的溫度較調(diào)整前會(huì)有明顯的變化。 
5.熱力膨脹閥維護(hù)周期 
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)油冷卻機(jī)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)放在設(shè)備壽命的中后期上，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 
3次/年 2次/年 3次以上 
6.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)約能源以及保證設(shè)備安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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