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氨制冷節(jié)能專家
船用制冷壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)裝置的檢修
機(jī)電一車間 鄧煜勁
本文介紹了開利船用制冷壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)方法,分析了其故障產(chǎn)生的原因和排除方法.
在船用中央空調(diào)領(lǐng)域,空調(diào)裝置的熱負(fù)荷受外界氣候條件的影響較大,為了保持生活在合適的溫度,空調(diào)裝置就必須進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié).對于船用中央空調(diào)來說,并不要求生活區(qū)的溫度保持恒定.這樣,對于采用熱力膨脹閥做節(jié)流裝置的船用中央空調(diào),就可以實(shí)現(xiàn)送風(fēng)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié).當(dāng)外界氣溫或送風(fēng)量增加時(shí),由于帶入的熱量增多,送風(fēng)的溫度就要下降,這時(shí)蒸發(fā)器的進(jìn)出口溫差隨之增大,使蒸發(fā)器的吸熱量增加,致使蒸發(fā)器出口處制冷劑的熱度加大,于是熱力膨脹閥也將自動(dòng)開大,使進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量加大.因此,蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)壓力也隨之升高.由于空調(diào)制冷壓縮機(jī)大都裝有能量調(diào)節(jié)裝置,所以當(dāng)蒸發(fā)壓力提高時(shí),壓縮機(jī)就會自動(dòng)增缸工作.相反,當(dāng)外界氣溫下降時(shí),蒸發(fā)器的熱負(fù)荷減少,熱力膨脹閥的開度就會減少,使壓縮機(jī)自動(dòng)減缸運(yùn)行,于是,送風(fēng)溫度也就會上升到一個(gè)較高的數(shù)值上.
制冷壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)基本上都是采用調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的有效排氣量來改變制冷量大小的.常見的能量調(diào)節(jié)方法有:
(1) 間歇運(yùn)行法:當(dāng)溫度或壓力降到設(shè)定的下限時(shí),通過溫度控制器或壓力控制器使壓縮機(jī)停止,而當(dāng)溫度或壓力上升到設(shè)定溫度的上限時(shí),壓縮機(jī)再次啟動(dòng).此能量調(diào)節(jié)方法大多用于家用空調(diào)和沒有能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的雙缸活塞式制冷壓縮機(jī).
(2) 吸氣回流調(diào)節(jié)法:即利用壓縮機(jī)的卸載機(jī)構(gòu)強(qiáng)行使吸氣閥片保持一定的開啟狀態(tài),使氣缸內(nèi)不產(chǎn)生壓縮作用.此方法多用于4缸以上的活塞式壓縮機(jī).
(3) 進(jìn)氣調(diào)節(jié)法:是通過壓縮機(jī)進(jìn)氣閥的開啟度,使壓縮機(jī)的吸氣量增大或者減少,從而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)吸排氣量的改變.此方法常見于螺桿式壓縮機(jī)
(4) 變速調(diào)節(jié)法:通過改變壓縮機(jī)電機(jī)的頻率,使壓縮機(jī)可以在不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,使壓縮機(jī)的排氣量改變.現(xiàn)變頻空調(diào)就是采用這種方法.
船用的制冷壓縮機(jī)大多都是采用吸氣回流調(diào)節(jié)法來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排氣量,從而改變制冷量的大小的.因此,壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置的修理,是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的技術(shù)活,且關(guān)乎到整個(gè)工程的周期.
以<船長哈德勒>輪的空調(diào)系統(tǒng)為例,該輪中央空調(diào)采用的是兩套美國開利(Carrier)公司的制冷壓縮機(jī),型號為5H60,是以R22為制冷劑的6缸機(jī),其中2個(gè)是基本缸(長通),采用閉合吸氣閥片來控制排氣量的能量調(diào)節(jié)法.分4級加減載.吸氣壓力在0-0.58MPa范圍內(nèi),實(shí)行第一級卸載.如(圖1)所示:該能量調(diào)節(jié)裝置主要有兩方面的管路.一路是來自曲軸箱的壓力(即壓縮機(jī)的吸氣壓力),經(jīng)過毛細(xì)管,喘振室傳至能量調(diào)節(jié)裝置的波紋管,為壓力傳感管路.波紋管的左邊外部有調(diào)節(jié)桿,可以調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力.另一路是來自油泵的壓力油,先通過液壓繼動(dòng)器,然后分兩條支路,一路由液壓繼動(dòng)器控制,接通執(zhí)行機(jī)構(gòu),作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)油路.另一路通過節(jié)流孔作用在液壓繼動(dòng)器活塞滑閥的左側(cè),作為控制活塞滑閥移動(dòng)的控制油路,其壓力的大小由能量調(diào)節(jié)閥中的閥針開度來決定.然后根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷(壓縮機(jī)的吸氣壓力)的大小,通過油泵來的壓力油來控制4個(gè)卸載缸的閉合,開啟.
圖1.開利5H60制冷壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)原理圖
(摘自開利公司5H60壓縮機(jī)說明書)
1.自動(dòng)控制調(diào)節(jié)孔 2.調(diào)節(jié)彈簧 3.氣動(dòng)控制接頭 4.推桿 5.針閥 6.泄油孔 7.能量調(diào)節(jié)閥 8.移動(dòng)螺母 9.外部調(diào)節(jié)桿 10.喘振室 11.毛細(xì)管 12.來自曲軸箱的壓力 13.控制油壓力 14.來自壓縮機(jī)油泵 15.油泵壓力 16.控制油濾器 17.活塞滑閥 18.節(jié)流孔 19.液壓繼動(dòng)器 20.泄油孔 21.通其他卸載缸 22.缸套 23.卸載套 24.泄油孔 25.卸載油缸 26.活塞 27.驅(qū)動(dòng)拉缸 28.卸載頂桿彈簧和頂桿 29.吸氣閥片
壓縮機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí),油泵需要經(jīng)過一段時(shí)間才能建立起油壓.所以在剛啟動(dòng)初期,4個(gè)卸載缸均處于卸載狀態(tài),從而減少了壓縮機(jī)馬達(dá)的啟動(dòng)負(fù)荷.
當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷增大時(shí)(外界氣溫升高),壓縮機(jī)的吸氣壓力升高,曲軸箱的壓力也隨之升高,通過毛細(xì)管, 喘振室的吸氣壓力作用在能量調(diào)節(jié)閥波紋管的右端,其壓力就會增大,克服彈簧預(yù)緊力以及大氣的壓力,推動(dòng)波紋管向左移動(dòng),使能量調(diào)節(jié)閥的閥針開度減少,從而使泄油孔的泄油量也減少(見圖1-6).在液壓繼動(dòng)器活塞滑閥的油壓升高,并推動(dòng)活塞滑閥向右移動(dòng),使得來自油泵的壓力進(jìn)入第1號卸載油缸,1號卸載油缸的頂桿落下,吸氣閥片關(guān)閉,該卸載油缸控制的汽缸便投入工作.如果空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷繼續(xù)增大,吸氣壓力繼續(xù)升高,液壓繼動(dòng)器中的活塞滑閥機(jī)會繼續(xù)向又移動(dòng),使得第2.3.4.號卸載油缸相繼投入工作.相反,如果空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷減少,壓縮機(jī)的吸氣壓力下降,使得能量調(diào)節(jié)閥的閥針開度增大,經(jīng)過能量調(diào)節(jié)閥的泄油孔回到曲軸箱的油增多,從而使液壓繼動(dòng)器活塞滑閥左側(cè)的油壓減少,活塞滑閥在彈簧張力的作用下向左移動(dòng),使得相應(yīng)的卸載油缸的壓力油從泄油孔(圖1-20)排出,活塞滑閥在彈簧的作用力下向下移動(dòng),通過驅(qū)動(dòng)拉桿使卸載頂桿上升,吸氣閥片被頂開,該缸便處于卸載狀態(tài).如果空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷繼續(xù)下降,吸氣壓力會繼續(xù)降低,帶有卸載機(jī)構(gòu)的汽缸就會陸續(xù)卸載,最后剩下2個(gè)基本缸在工作.如果壓縮機(jī)的吸氣壓力繼續(xù)下降,當(dāng)將到低壓繼電器設(shè)定的斷開壓力時(shí),壓縮機(jī)就要停車.
該輪空調(diào)系統(tǒng)的故障是,壓縮機(jī)長期全載工作,不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載.不能卸載的現(xiàn)象是:當(dāng)吸氣壓力低于0.586MPa時(shí),第一級卸載汽缸無法停止工作,使得壓縮機(jī)一直在全載狀態(tài)工作,直到吸氣壓力到達(dá)低壓繼電器設(shè)定的壓力時(shí)停車,這樣就增加了壓縮機(jī)的啟停次數(shù),不但影響了空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,還會影響壓縮機(jī)的使用壽命.我們起初以為是制冷劑不足,儲液器的液位正常,高壓排出壓力也正常.再經(jīng)檢查,高壓排出壓力也在正常范圍內(nèi),這樣就排除了是制冷劑不足或者系統(tǒng)有堵塞,表明壓縮機(jī)無法正常卸載工作.
開利壓縮機(jī)(5H60)加減載油壓壓力表:
(數(shù)據(jù)摘自開利5H60壓縮機(jī)說明書)
上載卸載順序 | 控制油壓壓力(MPa) | |
上載 | 卸載 | |
1號卸載汽缸 | 0.211 | 0.134 |
2號卸載汽缸 | 0.183 | 0.112 |
3號卸載汽缸 | 0.162 | 0.085 |
4號卸載汽缸 | 0.141 | 0.063 |
我們嘗試調(diào)節(jié)能量調(diào)節(jié)裝置的外部調(diào)節(jié)桿(圖1-9),發(fā)現(xiàn)還是不能實(shí)現(xiàn)卸載,這樣就表明了可能能量調(diào)節(jié)裝置的液壓繼動(dòng)器彈簧卡死,或者去液壓繼動(dòng)器和卸載油活塞的油路有堵塞.我們只好停機(jī)拆除壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)裝置的端蓋,對能量調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行全部解體拆檢.結(jié)果是,用氮?dú)鈱τ吐愤M(jìn)行吹通后發(fā)現(xiàn)油路是通的,并沒有堵塞.接著拆開液壓繼動(dòng)器,發(fā)現(xiàn)里面的彈簧活動(dòng)自如,并沒有卡死的現(xiàn)象.到底是什么原因使壓縮機(jī)沒法卸載呢?我們拆開能量調(diào)節(jié)閥,發(fā)現(xiàn)頂開閥針的三根小推桿無規(guī)則地叉開,這三根小推桿是用來頂開能量調(diào)節(jié)閥泄油孔的閥針的.現(xiàn)在這三根小推桿出現(xiàn)移位,無法頂開閥針,使得液壓繼動(dòng)器左側(cè)的油無法通過能量調(diào)節(jié)閥的泄油孔回到曲軸箱.卸載油缸的油壓因無法泄壓,所以活塞滑閥無法進(jìn)行卸載動(dòng)作.使得壓縮機(jī)長期全載運(yùn)行.經(jīng)過我們重新裝復(fù)這三根小推桿后,反復(fù)調(diào)試,能量調(diào)節(jié)裝置一切工作正常.
關(guān)于維修開利能量調(diào)節(jié)裝置的幾點(diǎn)建議,當(dāng)我們拆檢開利制冷壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)裝置時(shí),一定要遵循以下步驟:
1) 壓縮機(jī)曲軸箱的潤滑油也同時(shí)作為能量調(diào)節(jié)裝置的控制油,所以一定要保持清潔
2) 控制油入口的濾網(wǎng)要拆出檢查,確認(rèn)沒有堵塞.
3) 液壓繼動(dòng)器活塞滑閥的節(jié)流孔要清通,如果該節(jié)流孔堵塞,使控制油無法進(jìn)入液壓繼動(dòng)器活塞滑閥左側(cè),也就是說無法上載.活塞滑閥底部的彈簧要注意檢查是否變形或損壞,如有損壞,也會直接影響到能量調(diào)節(jié).
4) 檢查能量調(diào)節(jié)閥的推杠是否變形,套簧是否完好,里面如有污垢應(yīng)用丙酮清洗,以免影響動(dòng)作.針閥若卡死也會影響壓縮機(jī)的上載卸載.檢查泄油孔是否堵塞,否則也會導(dǎo)致壓縮機(jī)無法卸載.
5) 毛細(xì)管, 喘振室和能力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的油路,應(yīng)該用氮?dú)獯低y試一遍,確保暢通.驅(qū)動(dòng)拉桿和卸載套要活絡(luò),避免卡死現(xiàn)象.
制冷壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置的檢修是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的工作,應(yīng)在完全熟悉其說明書或原理后方可進(jìn)行檢修,調(diào)整工作.千萬不可盲目隨意拆檢,避免事故的發(fā)生.
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