熱力膨脹閥的工作原理及選型和調(diào)試方法

熱力膨脹閥是通過蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度控制膨脹閥開度的，故廣泛地應(yīng)用于非滿液式蒸發(fā)器。按照平衡方式的不同，熱力膨脹閥可分內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。熱力膨脹閥感溫系統(tǒng)中可采用不同物質(zhì)和方式進(jìn)行充注，主要方式有充液式、充氣式、交叉充液式、混合充注式和吸附充注式。

膨脹閥是制冷系統(tǒng)的四大組件之一，是調(diào)節(jié)和控制制冷劑流量和壓力進(jìn)入蒸發(fā)器的重要裝置，也是高低壓側(cè)的“分界線”。它的調(diào)節(jié)，不僅關(guān)系到整個制冷系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，而且也是衡量操作工技術(shù)高低的重要標(biāo)志。 熱力膨脹閥在系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的原因：一般有開度過大或過小、入口過濾網(wǎng)堵塞或閥孔臟堵及結(jié)冰、感溫包破裂失效及安裝位置不當(dāng)。

熱力膨脹閥

一、 熱力膨脹閥的選型:

1 正確選擇熱力膨脹閥的目的:

熱力膨脹閥的選配對整個系統(tǒng)的性能發(fā)揮起著重要的作用,正確的選擇熱力膨脹閥將使蒸發(fā)器最大限度地加以利用,并使蒸發(fā)器始終和熱負(fù)荷匹配。

2 熱力膨脹閥與系統(tǒng)不匹配時的現(xiàn)象:  

不匹配時、會使系統(tǒng)的制冷劑流量時多時少,導(dǎo)致熱力膨脹閥的制冷量時大時小。

①當(dāng)熱力膨脹閥開啟度太小的話，就會造成制冷劑供液不足，而沒有足夠的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，使制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)流動的途中就已經(jīng)蒸發(fā)完了，在這以后的蒸發(fā)器管路中就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，降溫速度變慢，降低了空調(diào)的制冷效果，對系統(tǒng)性能會造成不利的影響。

②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，會造成部分液態(tài)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)，引起液擊(濕沖程)，甚至發(fā)生沖缸事故，損壞壓縮機(jī)。另外當(dāng)制冷量過大時,會引起震蕩,間歇性的使蒸發(fā)器供液過量,導(dǎo)致壓縮機(jī)的吸氣壓力出現(xiàn)劇烈波動。同時，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。

3 選擇的依據(jù):  

根據(jù)制冷系統(tǒng)的制冷劑種類,蒸發(fā)溫度范圍和蒸發(fā)器過熱負(fù)荷的大小選擇。

4 選擇方法及一般步驟 :  

1) 確定系統(tǒng)的制冷劑型號種類，  

2) 確定蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度范圍，

3）制冷量，  

4) 熱力膨脹閥進(jìn)出口的壓力差。

5）內(nèi)部或外部的壓力平衡方式。

6）接管口徑規(guī)格；

二、熱力膨脹閥好壞的檢測方法：

在安裝使用熱力膨脹閥之前，首先要檢查膨脹閥是否完好，特別是感溫機(jī)構(gòu)。若感溫包制冷劑泄漏后，閥體內(nèi)的彈簧將會張滿，使針閥上移，把閥口堵死，膨脹閥不通，無法工作。檢查時應(yīng)用嘴對準(zhǔn)管口吸氣，不許用嘴吹，以防口水流進(jìn)管口，使用時造成冰堵。若氣體可通過的膨脹閥，則表示感溫機(jī)構(gòu)是好的。

1、在制冷管路上將熱力膨脹閥的感溫包取出，把膨脹閥調(diào)節(jié)到最大，用熱毛巾放在感溫包上，或進(jìn)入50℃左右的溫水中，若仍見不到蒸發(fā)器結(jié)霜，也聽不到制冷劑的流動聲，且壓縮機(jī)吸氣壓力很低，則判斷膨脹閥感溫包泄漏。

2、如在運(yùn)行時看到壓縮機(jī)吸氣閥處一會兒有霜，一會兒融霜，則表明膨脹閥起作用，是好的。

三、熱力膨脹閥的安裝位置

熱力膨脹閥的安裝固定位置方式有多種，只因生產(chǎn)廠家的不同而有所區(qū)別。為減小膨脹閥節(jié)流后的壓力及溫度損失，膨脹閥盡可能安裝在距冷庫蒸發(fā)器入口處的水平管道上，感溫包應(yīng)包扎在蒸發(fā)器出口處回氣管（低壓管）的側(cè)面中央位置。為了防止制冷系統(tǒng)循環(huán)管路內(nèi)的污物堵塞膨脹閥和方便膨脹閥的維修，一般在膨脹閥的入口前面安裝干燥過濾器和截止閥及供液電磁閥，在后面也要裝截止閥。另外還可以安裝一個與膨脹閥、供液電磁閥、干燥過濾器和截止閥并聯(lián)的手動節(jié)流閥，便于當(dāng)膨脹閥、供液電磁閥、干燥過濾器需要維修時，可以關(guān)閉兩端的截止閥，通過手動節(jié)流閥旁通供制冷劑，使系統(tǒng)運(yùn)行不受影響仍能正常制冷。

1、一種是將熱力膨脹閥安裝固定在機(jī)組工作區(qū)內(nèi)（庫體蒸發(fā)區(qū)外），而且距庫體內(nèi)的蒸發(fā)器盡量近一些，使制冷效率得到最大的發(fā)揮。將感溫探頭順著蒸發(fā)器回氣管進(jìn)入庫體蒸發(fā)區(qū)固定。這種方式是最恰當(dāng)，維修調(diào)節(jié)最方便。

2、另一種是將熱力膨脹閥安裝固定在機(jī)組工作區(qū)內(nèi)（庫體蒸發(fā)區(qū)外），將感溫探頭也固定在機(jī)組工作區(qū)內(nèi)。這種方法如果用于低溫冷庫，則要注意將感溫探頭包扎嚴(yán)密，才能使機(jī)組工作正常；如果用于-5℃的冷凍柜，則會在夏季極易造成液擊損壞機(jī)組。

3、還有一種是將熱力膨脹閥和感溫探頭都安裝固定在蒸發(fā)區(qū)內(nèi)。

四、膨脹閥感溫包的正確安裝方法：

1、一般情況感溫包盡量裝在蒸發(fā)器出口水平段的回氣管上,應(yīng)遠(yuǎn)離壓縮機(jī)吸氣口而近蒸發(fā)器,而且不宜垂直安裝。當(dāng)水平回氣管直徑小于7/8"（22mm）時, 感溫包宜安裝在回氣管的頂上端，即吸氣管的“一點鐘”。當(dāng)水平回氣管直徑大于7/8"時,感溫包要安裝在回氣管軸線以下與水平軸線成45 度左右,即吸氣管的“3 點鐘”位置。因為把感溫包安裝在吸氣管的上部會降低反應(yīng)的靈敏度,可能使蒸發(fā)器的制冷劑過多，把感溫包安裝在吸氣管的底部會引起供液的紊亂,因為總有少量的液態(tài)制冷劑流到感溫包安裝的位置,而導(dǎo)致感溫包溫度的迅速變化。

2、 安裝時, 感溫包需用銅片包扎好,不要用塑料扎帶來包扎，因塑料扎帶導(dǎo)熱性很差。回氣管表面要除銹,如果是鋼管,表面除銹后涂銀漆,以保證感溫包與回氣管的良好接觸。感溫包必須固定在低于膨脹閥的頂上的波紋膜腔位置的回氣管上, 使感溫包內(nèi)的充注物液體免液體進(jìn)入波紋膜腔，以免影響波紋膜腔收縮膨脹的靈敏準(zhǔn)確度，而且感溫包的頭部要水平放置或朝下。當(dāng)感溫包相對位置高于膜片上腔時,感溫包的毛細(xì)管應(yīng)向上彎成U 形,以免液體進(jìn)入波紋膜腔內(nèi)。為了避免系統(tǒng)突然停機(jī)時,造成制冷劑液體或油積在感溫包所在的蒸發(fā)器水平管段而影響感溫包的性能, 因此感溫包后的蒸發(fā)器管段應(yīng)該做成有一定的斜角。

五、熱力膨脹閥調(diào)整不當(dāng)?shù)墓收犀F(xiàn)象：

1、熱力膨脹閥開啟度太小，就會造成供液不足，使得沒有足夠的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，制冷劑在蒸發(fā)器管內(nèi)流動的途中就已經(jīng)蒸發(fā)完了，在這以后的一段蒸發(fā)器管路中就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；同時膨脹閥出口壓力過低，相應(yīng)的蒸發(fā)壓力和溫度也過低。造成蒸發(fā)速度減慢，單位容積（時間）制冷量下降，降低了制冷效果。機(jī)房專用空調(diào)的壓縮機(jī)大多采用蒸發(fā)器出口回路中的制冷劑蒸汽來冷卻壓縮機(jī)，如果熱力膨脹閥開啟不夠，就造成蒸汽過熱度過大，對壓縮機(jī)冷卻作用減小，壓縮機(jī)的排氣溫度會增高，潤滑油變稀，潤滑質(zhì)量降低，壓縮機(jī)的工作環(huán)境惡化，會嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的工作壽命。

2、熱力膨脹閥開啟過大，制冷劑通過的流量就多，即熱力膨脹閥向蒸發(fā)器的供液量大于蒸發(fā)器負(fù)荷，使液體制冷劑蒸發(fā)過剩，會造成部分液體制冷劑來不及在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，同氣態(tài)制冷劑一起被吸入壓縮機(jī)，引起壓縮機(jī)的濕沖程（液擊），使壓縮機(jī)不能正常工作，造成一系列工況惡劣，甚至沖缸損壞壓縮機(jī)的事故。同時，熱力膨脹閥開啟過大，使進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑相應(yīng)的蒸發(fā)壓力和溫度也過高，制冷量下降，壓縮機(jī)功耗增加，增加了耗電量。另外當(dāng)制冷量過大時,會引起震蕩,間歇性的使蒸發(fā)器供液過量,導(dǎo)致壓縮機(jī)的吸氣壓力出現(xiàn)劇烈波動。

3、由于新?lián)Q壓縮機(jī)的制冷功率與系統(tǒng)不配備，膨脹閥的調(diào)節(jié)壓力始終比正常低，說明壓縮機(jī)功率過大，造成吸氣量大，蒸發(fā)面積過小，運(yùn)行工況反應(yīng)矛盾，再開大膨脹閥又由于液體不能在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰蒸發(fā)完全而被壓縮機(jī)吸入過濕氣體，使壓縮機(jī)結(jié)霜。

六、熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)方法步驟：

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)制冷異常是由于熱力膨脹閥偏離最佳工作點引起的，而不是因為系統(tǒng)制冷劑充注量不合適、干燥過濾器和膨脹閥濾網(wǎng)堵塞、電磁閥失靈、、冷凝風(fēng)機(jī)散熱不良、新?lián)Q壓縮機(jī)的制冷功率與系統(tǒng)不配備等其他原因所引起的。同時，必須保證感溫包采樣信號的正確性，感溫包安裝位置必須正確，絕對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。另外如果是失去調(diào)節(jié)功能的熱力膨脹閥采用更換新的膨脹閥時，一般新品出廠時已進(jìn)行過調(diào)試校對，因此不必再對膨脹閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，可直接安裝使用。

2、停機(jī)。由于蒸發(fā)器表面無法放置測溫計，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。用測溫計測出回氣管的溫度，與查表得到的蒸發(fā)溫度對比來校核過熱度（一般為5～8℃之間）。為此，將壓力表與壓縮機(jī)低壓閥的三通相連。將數(shù)字溫度表的探頭插入到蒸發(fā)器回氣口處（對應(yīng)感溫包位置）的保溫層內(nèi)。

3、 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。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)到穩(wěn)定值。    

4、進(jìn)行調(diào)節(jié)時先將熱力膨脹閥下方的閥帽擰下，順時針旋轉(zhuǎn)閥桿，使閥體的針孔開啟度關(guān)小，即供液流量減少（簡述為順旋開小）；反之則針孔開大，即供液流量增大（簡述為逆旋開大）。與調(diào)節(jié)水閥控制水流大小的方法一樣。由于實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。因此流量調(diào)節(jié)時需在制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行中進(jìn)行，而且要緩慢操作，逐漸調(diào)節(jié)。在開始調(diào)試時由于庫溫比較高，可以把膨脹閥的開度調(diào)到能看到蒸發(fā)器出口處開始結(jié)霜，然后再稍開大一點，讓它運(yùn)行15-30分鐘后，低壓壓力的數(shù)值一般情況可在0.098Mpa（表壓）左右（對應(yīng)的蒸發(fā)溫度為-12℃左右）。在等待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的這段時間里，要注意低壓值及蒸發(fā)器的結(jié)霜情況的變化，因為隨著庫溫的逐步下降，低壓值和結(jié)霜都會有些變化。待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，再調(diào)節(jié)膨脹閥。調(diào)節(jié)供液流量大小的判斷依據(jù)有：

（1）通過熱力膨脹閥結(jié)霜的形狀變化來判斷調(diào)節(jié)大小是否恰當(dāng)。A、若膨脹閥體全部結(jié)霜，表明流量過小大，應(yīng)調(diào)大；B、如調(diào)大時結(jié)霜形狀沒有變化，則可能膨脹閥節(jié)流孔被部分堵塞應(yīng)清洗；C、若膨脹閥體只有出口側(cè)結(jié)霜，表明流量過大，應(yīng)調(diào)小；D、若膨脹閥體出口側(cè)及下部呈45℃斜狀結(jié)霜，入口側(cè)不應(yīng)結(jié)霜，表明調(diào)節(jié)準(zhǔn)確合適；E、若膨脹閥體只有入口側(cè)結(jié)霜，表明閥體入口處過濾網(wǎng)部分被堵塞應(yīng)清洗；F、若膨脹閥體完全無霜，表明無流量，可能制冷劑漏完或管路中供液電磁閥和截止閥沒打開或膨脹閥感溫探頭毛細(xì)管漏氣或膨脹閥節(jié)流孔被堵塞或閥體入口處過濾網(wǎng)全部被堵塞應(yīng)清洗。

（2）還可以通過壓縮機(jī)吸氣管處結(jié)霜的形狀變化來判斷調(diào)節(jié)大小是否恰當(dāng)，A、若白霜結(jié)到回氣管的端頭（即壓縮機(jī)吸氣口或吸氣截止閥處），表明流量恰當(dāng)；若白霜結(jié)到壓縮機(jī)外殼上，表明流量過大，應(yīng)調(diào)小；B、若白霜結(jié)不到吸氣管，而在蒸發(fā)器盤管側(cè)內(nèi)，表明流量過小，應(yīng)調(diào)大。

（3）另外通過低壓側(cè)壓力值的大小來判斷調(diào)節(jié)大小是否恰當(dāng)。

（4）蒸發(fā)器盤管結(jié)霜的均勻完整狀況來判斷調(diào)節(jié)大小是否恰當(dāng)。

（5）正常情況下，膨脹閥工作時是很幽靜的，如果發(fā)出較明顯的“絲絲”聲，說明系統(tǒng)中制冷劑不足。

（6）用測溫計測出回氣管的溫度與蒸發(fā)溫度對比差值（即實際過熱度）與標(biāo)準(zhǔn)過熱度（5～8℃之間）校核來判斷調(diào)節(jié)大小是否恰當(dāng)。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。用測溫計測出回氣管的溫度，與蒸發(fā)溫度對比是否在正常范圍5～8℃之間。必須同時讀取吸氣壓力值和回氣管溫度，否則造成計算出的實際過熱度不準(zhǔn)確。調(diào)整中，A、如果感到過熱度太小，則可把調(diào)節(jié)螺桿按順時針方向轉(zhuǎn)動（即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開啟度），使流量減小；B、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（逆時針）轉(zhuǎn)動，使流量增大。

在調(diào)節(jié)操作過程中，千萬不可采取大起大落的快速調(diào)節(jié)，使制冷系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行而掌握不好調(diào)節(jié)的功效。應(yīng)先開始粗調(diào)一圈（機(jī)房專用空調(diào)的熱力膨脹閥一般采用壓桿式和散型齒輪式，散型齒輪式是用一個小齒輪帶動一個大齒輪，調(diào)節(jié)的圈數(shù)比較多，一般可以調(diào)2～4圈；壓桿式可調(diào)圈數(shù)比較少，每次調(diào)1/4圈；O65空調(diào)的熱力膨脹閥采用散型齒輪式），觀察低壓側(cè)壓力表壓力值的變化，待表壓力值穩(wěn)定后，再進(jìn)行細(xì)調(diào)。每次調(diào)1/2、1/3、1/4圈。調(diào)節(jié)膨脹閥必須仔細(xì)耐心地進(jìn)行，調(diào)節(jié)壓力必須經(jīng)過蒸發(fā)器與庫房溫度產(chǎn)生熱交換沸騰（蒸發(fā)）后再通過管路進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣腔反映到壓力表上的，需要一個時間過程。每調(diào)動膨脹閥一次，一般需15～30分鐘的時間才能將膨脹閥的調(diào)節(jié)壓力穩(wěn)定在吸氣壓力表上。根據(jù)觀察低壓壓力值的變化外，還要結(jié)合觀察膨脹閥體、蒸發(fā)器盤管和壓縮機(jī)吸氣管處結(jié)霜情況，判斷調(diào)節(jié)是否合適。

注意，1、在對膨脹閥進(jìn)行調(diào)節(jié)之前給系統(tǒng)打壓檢漏和加注制冷劑時，不能從高壓端注入，否則很難注入，高低壓端的壓力也不能竄平衡。因為膨脹閥是連接系統(tǒng)高低壓的分界器，如果制冷系統(tǒng)沒有正常運(yùn)行時膨脹閥感溫探頭處的蒸發(fā)器出口管溫不熱無過熱度，則膨脹閥出液閥口關(guān)閉打不開，系統(tǒng)管路被隔斷，高低壓側(cè)不通，因此高低壓端的壓力也不能竄平衡。

2、由熱力膨脹閥和單相全封閉壓縮機(jī)組成的制冷系統(tǒng)，壓縮機(jī)啟動會困難。原因與上述相同。

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