制冷故障中常常被誤會的熱力膨脹閥
制冷系統的四大部件是壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器。其中膨脹閥對制冷系統的穩定運行起著非常重要的作用。膨脹閥也叫熱力膨脹閥,它的安裝位置在靠近蒸發器的地方,它是利用裝在蒸發器出口處的感溫包來感知制冷劑蒸氣的過熱度,由此來調節膨脹閥開度的大小,從而控制進入蒸發器的液態制冷劑流量。在日常的維修中,當制冷系統的疑難問題難以迅速定位時,往往就懷疑是熱力膨脹閥有故障而被誤更換。
我們先來了解一下熱力膨脹閥的工作原理:制冷劑在流過熱力膨脹閥后,變成溫度較低的氣液混合物,在蒸發器內流動過程中吸收熱量,最后流出蒸發器時全部變成氣體。如果不考慮在蒸發器內的流動阻力,在整個蒸發器中制冷劑處于一種沸騰狀態,對應的壓力為飽和壓力,溫度即為此壓力下的飽和溫度。最理想狀態下,是希望在蒸發器出口處液態冷媒剛好全部變成氣體,這樣就充分利用了蒸發盤管面積。但在實際中,由于負荷分布、盤管內各回路制冷劑分布的不平衡,難以避免在蒸發器出口處還有液滴未被完全蒸發,若液體進入壓縮機會導致壓縮機液擊。為防止這種情況出現,就要控制冷媒流量,使冷媒在蒸發器內完全變成氣態后,繼續吸收熱量,氣體溫度上升,溫度升高后的氣體就稱之為“過熱氣體”,此時的氣體溫度和它在沸騰狀態下的溫度差,就稱為“過熱度”。熱力膨脹閥的控制作用,就是通過控制蒸發器出口過熱度實現的。事實上,熱力膨脹閥只有一種簡單的功能,那就是不管蒸發器的熱負荷發生怎樣的變化,它都隨時為蒸發器提供適量的制冷劑。我們通過對熱力膨脹閥運行狀態的分析,可以關聯出許多系統的其他問題,找出真正的故障原因。
熱力膨脹閥在設備出廠時一般已經調整到最好,我們在維修時,不到萬不得己,無需調整。在實際維修中,如果懷疑膨脹閥有問題,必須先要了解整個制冷系統的狀態以及外圍相關部件的工作狀態,切不可一開始就拿膨脹閥開刀。要盡量避免更換膨脹閥,因為對膨脹閥的焊接工藝要求較高,以現場的焊接設備和人員操作水平,很難達到工廠內要求的工藝標準。
下面我們對熱力膨脹閥的可能故障因素逐一進行剖析:
【故障1】——熱力膨脹閥提供的制冷劑流量不足。
故障現象:出風感覺不涼、壓縮機吸氣過熱度較高、吸氣壓力低于正常值。
可能原因:
- 制冷劑不足或泄漏??梢詮囊后w管路上的視液鏡有氣泡來判斷,但引起視窗內有氣泡的原因很多,包括:管路摩擦損失、液位壓力損失、液體管路受熱、液體管路堵塞(如干燥過濾器、電磁閥)等。如果能把上述可能性排除,便可確定是氟里昂不足或泄漏。
- 制冷劑含水分較多。如果制冷劑中含水量較多,在蒸發溫度降到0℃以下時,有可能在熱力膨脹閥口處結冰,造成所謂的“冰堵”。判斷冰堵的方法,是在壓縮機停機后,蒸發壓力突然升高,或者在壓縮機運行時,用熱毛巾為膨脹閥體加熱,冰堵癥狀消失。觀察視液鏡中心的試紙顏色,也可以判斷制冷劑中是否含水過多。如果確定,需更換干燥過濾器或更換氟里昂。
- 膨脹閥臟堵:有臟物雜質把膨脹閥口堵塞。制冷系統中的雜質來源有:銅管焊接時未吹干凈的氧化膜、壓縮機運行磨損產生的金屬細屑、冷凍機油化學反應產生的物質等。一般情況下,同時會伴有干燥過濾器堵塞(干燥過濾器兩側有明顯的溫差)。需更換干燥過濾器,清理管道中的雜質。對堵塞膨脹閥流口雜質,可把流口組件拆下,仔細清理。
- 膨脹閥口產生“蠟封”。在低溫下,冷凍機油可能析出蠟狀物質附著在膨脹閥口處,故障現象和處理方法與臟堵相同。
- 膨脹閥兩側壓力差不夠。在膨脹閥口開度相同的情況下,兩側壓差越大,制冷劑流量越大。雖然膨脹閥有自動調整流量的能力,但畢竟是在很有限、精密的范圍內。
- 感溫包內制冷劑泄漏。感溫包內充注定量的制冷劑如果泄漏,波紋膜片就失去了打開膨脹閥口的動力,會造成膨脹閥部分或全部關閉,系統低壓很低。泄漏的部位,大多在于毛細與其他物體碰撞或自身碰撞摩擦的地方,也有在毛細管進入波紋膜片的焊接處的,仔細檢查,可以發現漏點。出現這種情況,就要整體更換膨脹閥了。
- 感溫元件內的制冷劑遷移。正常情況下,整個感溫元件內的制冷劑液體應存留在感溫包內,但有時會因為感溫包的安裝方式不對,造成制冷劑液體從感溫包內遷移到其他部位。另一個原因是膨脹閥如果處于較低溫度中,制冷劑也會向膨脹閥體波紋膜片內遷移。結果造成感溫包內沒有了液體,而飽和氣液混合物和純氣體過熱的溫度——壓力曲線大不相同,造成膨脹閥調節錯誤。有的膨脹閥上面用保溫的東西包上,就是為了防止那里溫度過低。因此,在檢查膨脹閥時,盡量不改變出廠的感溫包安裝方式。
- 外平衡管堵塞或受到壓擠、折彎而封閉。上面提到過,外平衡管提供的是閉閥力,如果封閉了一定壓力在管中,也可能會造成閥口關閉。
- 其他原因:如設計時選用膨脹閥容量過小、過熱度調整不當等。
【故障2】——熱力膨脹閥提供的制冷劑流量太大。
故障現象:有液體進入壓縮機、過熱度低、吸氣壓力正?;蛏愿?。
可能原因:
- 熱力膨脹閥“冰堵”、“臟堵”、“蠟封”等,故障現象和原因同前所述。因為這些因素可能使膨脹閥流口固定在各種可能位置,所以,也有可能造成流量過大或過小。
2. 膨脹閥口內部泄漏,密封不嚴。如果發生內部泄漏,壓縮機停止后在膨脹閥處仍然可以聽到“嘶嘶”的流動聲音,同時,從視液鏡看到液體仍在流動。當然,從視液鏡觀察液體流動情況時,要排除較高處制冷劑回流引起的干擾和氣泡。確認有內部泄漏后,可以拆下流口組件檢查密封情況,如果不能解決,就需要更換整個閥體了。
3. 感溫包安裝問題。安裝位置和方式不對,或者和回氣管接觸不好,或者感溫包保溫不好,都有可能造成供液過多。
4. 熱力膨脹閥過熱度調整不當。
【故障3】壓縮機啟動時,制冷劑流量較大。
故障現象:液體進入壓縮機、沒有過熱度、吸氣壓力高于正常值。
可能原因:
- 機組安裝不規范。由于管路流向、室內機室外機的相互位置安排不妥,造成停機時制冷劑向壓縮機或蒸發器匯集,在突然開機時流量較大。
- 壓縮機處于較低溫度環境中。在壓縮機較長時間停機狀態下,制冷劑逐漸由溫度較高處遷移到溫度較低的地方,如果壓縮處的溫度較低,則可能匯集了很多制冷劑并與冷凍機油互溶。在壓縮機開機時突然沸騰。這就是要求機組長期停機后欲開機之前,對機組通電預熱的原因。
- 外平衡管堵塞。感測到的壓力不能很快傳遞到閥體內,造成關閉力小,閥口開啟較大。
- 液管上的電磁閥關閉不嚴。在停機時源源不斷的為膨脹閥提供制冷劑,以至在低壓側內集聚。
【故障4】制冷系統振蕩,或間歇式不穩定。
故障現象:吸氣壓力波動、吸氣過熱度波動、膨脹閥時而供液不足、時而供液太多。
可能原因:
- 設計制冷系統特性不能抑制系統振蕩,類似于常見的“共振”,系統不匹配。
- 選用的膨脹閥容量過大造成振蕩。
3. 感溫包安裝位置不對。如果測到的是回氣管中積存的冷凍油的溫度,則容易出現振蕩。
4. 蒸發器上負荷分布不均勻。如氣流吹過蒸發器時不均勻,蒸發器盤管各回路內制冷劑分配不均勻等。
5. 制冷劑中含有較多水分??赡茉斐膳蛎涢y時而冰堵,時而解凍正常工作的狀態。
結語:從以上的各種故障分析可以看出,需要更換膨脹閥才能解決故障的情況并不太多,關鍵是通過對膨脹閥狀態的分析,找出制冷系統存在的其他方面的問題。