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熱力膨脹閥工作原理
點(diǎn)擊次數(shù)：446 發(fā)布時(shí)間：2010-6-1
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程分析
2.1 熱力膨脹閥工作原理
熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進(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，熱力膨脹閥開啟增大，制冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開啟變小，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控制過熱度實(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熱度。熱力膨脹閥的過熱度由靜裝配過熱度與有效過熱度組成。使閥門開始開啟所需要的過熱度稱為開啟過熱度，又叫靜裝配過熱度，一般的靜裝配過熱度約為3℃。從熱力膨脹閥開始開啟至額定開度所需要的過熱度增量，稱為熱力膨脹閥的有效過熱度或可變過熱度。其數(shù)值的大小與彈簧的剛度及閥芯的行程有關(guān)，一般有效過熱度約為2~5℃，通常把熱力膨脹閥的靜裝配過熱度與有效過熱度之和稱為工作過熱度，即平時(shí)所說的過熱度。因此，我們只有保證過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)過熱度都要求在5~8℃之間。如果發(fā)現(xiàn)過熱度不在該范圍內(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)為熱力膨脹閥開啟度偏小或過大。
熱力膨脹閥開啟度太小的話，就會(huì)造成供液不足，使得沒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)器管中沒有液體制冷劑可供蒸發(fā)，只有蒸汽被過熱。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)器回來的蒸汽來冷卻壓縮機(jī)，如果熱力膨脹閥開啟不夠，就造成蒸汽過熱度過大，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)分析與過熱度過大有關(guān)。另外由于被冷卻介質(zhì)溫度降不下來，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，如果熱力膨脹閥開啟過大，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)，熱力膨脹閥開啟過大，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)比來校核過熱度。調(diào)整中，如果感到過熱度太小，則可把調(diào)節(jié)螺桿按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)（即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開啟度），使流量減??；反之，若感到過熱度太大，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)一次不宜過多過快（直桿式熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，過熱度變化大概改變1~2℃）。
4.3. 熱力膨脹閥過熱度的測(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)。
熱力膨脹閥過熱度應(yīng)在5~8℃之間，如果不是，則進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。可以看到調(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。