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制冷系统常见故障分析与解决方法

1、对于使用膨胀阀的制冷系统,回液与膨胀阀选型和使用不当密切相关。膨胀阀选型过大、过热度设定太小、感温包安装方法不正确或绝热包扎破损、膨胀阀失灵都可能造成回液。
  2、对于使用毛细管的小制冷系统而言,加液量过大会引起回液。
  3、蒸发器结霜严重或风扇故障时传热变差,未蒸发的液体会引起回液。
  4、冷库温度频繁波动也会引起膨胀阀反应失灵而引起回液。
  对于回液较难避免的制冷系统,安装气液分离器和采用抽空停机(即停机前让压缩机抽干蒸发器中液态制冷剂)控制可以有效阻止或降低回液的危害。
  带液启动
  1、回气冷却型压缩机在启动时,曲轴箱内的润滑油剧烈起泡的现象叫带液启动。
  2、带液启动时的起泡现象可以在油视镜上清楚地观察到。
  3、带液启动的根本原因是润滑油中溶解的以及沉在润滑油下面了大量的制冷剂,在压力突然降低时突然沸腾,并引起润滑油的起泡现象。起泡持续的时间长短与制冷剂的量有关,通常为几分钟或十几分钟。大量泡沫漂浮在油面上,甚至充满了曲轴箱。一旦通过进气道吸入气缸,泡沫会还原成液体(润滑油与制冷剂的混合物),很容易引起液击。显然,带液启动引起的液击只发生在启动过程。
  4、与回液不同,引起带液启动的制冷剂是以“制冷剂迁移”的方式进入曲轴箱的。制冷剂迁移是指压缩机停止运行时,蒸发器中的制冷剂以气体形式,通过回气管路进入压缩机并被润滑油吸收,或在压缩机内冷凝后与润滑油混合的过程或现象。
  5、压缩机停机后,温度会降低,而压力会升高。由于润滑油中的制冷剂蒸汽分压低,就会吸收油面上的制冷剂蒸气,造成曲轴箱气压低于蒸发器气压的现象。油温愈低,蒸汽压力越低,对制冷剂蒸汽的的吸收力就愈大。蒸发器中的蒸汽就会慢慢向曲轴箱“迁移”。此外,如果压缩机在室外,天气寒冷时或在夜晚,其温度往往比室内的蒸发器低,曲轴箱内的压力也就低,制冷剂迁移到压缩机后也容易被冷凝而进入润滑油。
  6、制冷剂迁移是一个很缓慢的过程。压缩机停机时间越长,迁移到润滑油中的制冷剂就会越多。只要蒸发器中存在液态制冷剂,这一过程就会进行。由于溶解了制冷剂的润滑油较重,它会沉在曲轴箱的底部,而浮在上面的润滑油还可以吸收更多的制冷剂。 
  7、由于结构原因,压缩机启动时曲轴箱压力的降低会缓慢得多,起泡现象不很剧烈,泡沫也很难进入气缸,因此空冷压缩机不存在带液启动液击问题。 
  8、理论上讲,压缩机安装曲轴箱加热器(电热器)可以有效防止制冷剂迁移。短时间停机(比如在夜间)后,维持曲轴箱加热器通电,可以使润滑油温度略高于系统其它部位,制冷剂迁移不会发生。长时间停机不用(比如一个冬天)后,开机前先加热润滑油几个或十几个小时,可以蒸发掉润滑油中的大部分制冷剂,既可以大大减小带液启动时液击的可能性,也可以降低制冷剂冲刷造成的危害。但实际应用中,停机后维持加热器供电或者开机前十几小时先给加热器供电,是有难度的。因此,曲轴箱加热器的实际效果会大打折扣。 
  9、对于较大系统,停机前让压缩机抽干蒸发器中液态制冷剂(称为抽空停机),可以从根本上避免制冷剂迁移。而回气管路上安装气液分离器,可以增加制冷剂迁移的阻力,降低迁移量。 
  回油
  1、当压缩机比蒸发器的位置高时,垂直回气管上的回油弯是必需的。回油弯要尽可能紧凑,以减小存油。回油弯之间的间距要合适,回油弯的数量比较多时,应该补充一些润滑油。 
  2、变负荷系统的回油管路也必须小心。当负荷减小时,回气速度会降低,速度太低不利于回油。为了保证低负荷下的回油,垂直的吸气管可以采用双立管。 
  3、压缩机频繁启动不利于回油。由于连续运转时间很短压缩机就停了,回气管内来不及形成稳定的高速气流,润滑油就只能留在管路内。回油少于奔油,压缩机就会缺油。运转时间越短,管线越长,系统越复杂,回油问题就越突出。
  4、缺油会引起严重的润滑不足,缺油的根本原因不在于压缩机奔油多少和快慢,而是系统回油不好。安装油分离器可以快速回油,延长压缩机无回油运转时间。
  5、蒸发器和回气管路的设计必须考虑到回油。避免频繁启动、定时化霜、及时补充制冷剂、及时更换磨损的活塞组件等维护措施也有助于回油。
  蒸发温度/回气温度/回气压力
  1、蒸发温度每提高10℃,电机负载可增加30%甚至更高,造成小马拉大车的现象。因此,低温压缩机用于中高温系统、冷库降温过程持续时间过长,压缩机就长时间处于超负荷状态,对电机的损伤很大,使电机以后遇到电压波动、电涌等突发情况时很容易烧毁。
  2、蒸发温度越低,制冷剂质量流量越小,实际需要的电机功率也就越小。因此将空调压缩机和中高温冷冻压缩机用于低温时,尽管电机的实际功耗比名义功率减小了很多,但相对于低温时的实际功率需要和冷却情况还是太大,电机冷却很容易出现问题。 
  3、回气温度高低是相对于蒸发温度为而言的。为了防止回液,一般回气管路都要求20℃的回气过热度。如果回气管路保温不好,过热度就远远超过20℃。 
  4、回气温度越高,气缸吸气温度和排气温度就越高。回气温度每升高1℃,排气温度将升高1~1.3℃。
  5、对于回气冷却型压缩机,制冷剂蒸气在流经电机腔时被电机加热,气缸吸气温度再一次被提高。电机发热量受功率和效率影响,而消耗功率与排量、容积效率、工况、摩擦阻力等密切相关。
  6、一些用户偏面地认为,蒸发温度越低冷度速度越快,这种想法其实有很多问题。降低蒸发温度虽然可以增加冷冻温差,但压缩机的制冷量却减小了,因此冷冻速度不一定快。何况蒸发温度越低,制冷系数就越低,而负荷却有增加,运转时间延长,耗电量会增大。 
  7、降低回气管路阻力也可以提高回气压力,具体方法包括及时更换脏堵的回气过滤器、尽可能缩小蒸发管和回气管路的长度等。 
  8、此外,制冷剂不足也是回气压力低的一个因素。
  吸气温度过高
  (1)系统中制冷剂充注量不足,即使膨胀阀开到最大,供液量也不会有什么变化,这样制冷剂蒸汽在蒸发器中过热使吸气温度升高。
  (2)膨胀阀开启度过小,造成系统制冷剂的循环量不足,进人蒸发器的制冷剂量少,过热度大,从而吸气温度高。 
  (3)膨胀阀口滤网堵塞,蒸发器内的供液量不足,制冷剂液体量减少,蒸发器内有一部分被过热蒸汽所占据,因此吸气温度升高
  。 
  (4)其他原因引起吸气温度过高,如回气管道隔热不好或管道过长,都可引起吸气温度过高。正常情况下压缩机缸盖应是半边凉、半边热。
  若吸气温度过高则缸盖全部发热。
  吸气温度过低
  (1)制冷剂充注量太多,占据了冷凝器内部分容积而使冷凝压力增高,进入蒸发器的液体随之增多。蒸发器中液体不能完全气化,使压缩机吸人的气体中带有液体微滴。这样,回气管道的温度下降,但蒸发温度因压力未下降而未变化,过热度减小。即使关小膨胀阀也无显著改善。 
  (2)膨胀阀开启度过大。由于感温元件绑扎过松、与回气管接触面积小,或者感温元件未用绝热材料包扎及其包扎位置错误等,致使感温元件所测温度不准确,接近环境温度,使膨胀阀动作的开启度增大,导致供液量过多。
  蒸发温度对制冷效率影响
  1、蒸发温度对制冷效率影响较大,它每降低1度,制取同样的冷量需增加功率4%,所以在条件许可的情况下,适当提高蒸发温度,对提高空调器制冷效率是有利的。家用空调器的蒸发温度一般比空调出风口温度低5~10度,正常运行时,蒸发温度在5~12度,出风温度在10~20度。
  排气温度/排气压力/排气量
  1、排气温度过高的原因主要有以下几种:回气温度高、电机加热量大、压缩比高、冷凝压力高、制冷剂的绝热指数、制冷剂选择不当。
  2、对于R22压缩机,当蒸发温度从-5℃降低到-40℃时,一般COP会降低4倍,而其他参数变化不大,气体在电机腔的温升会增加三四倍。由于气缸吸气温度每升高1℃,排气温度可升高1~1.3℃。因此,蒸发温度从-5℃降低到-40℃,排汽温度会上升约30~40℃。回气冷却型半封压缩机,制冷剂在电机腔的温升范围大致在15~45℃之间。
  3、空气冷却(风冷)型压缩机中制冷制不经过绕组,因而不存在电机加热问题。
  4、排气温度受压缩比(冷凝压力/蒸发压力,一般为4)影响很大。正常情况下,压缩机的排气压力与冷凝压力很接近。冷凝压力升高时,压缩机排气温度也升高。压缩比越大,排气温度就越高,输气系数减小,从而使压缩机的制冷量降低,耗电量增加。
  5、降低压缩比可以明显降低排气温度,具体方法包括提高吸气压力和降低排气压力。吸气压力由蒸发压力和吸气管路阻力决定。提高蒸发温度,可以有效提高吸气压力,迅速降低压缩比,从而降低排气温度。 
  6、实践表明,通过提高吸气压力来降低排气温度,比其他方法更简单有效。
  7、排气压力过高的主要原因是冷凝压力太高(系统内有空气;制冷剂充注量过多,液体占据了有效冷凝面积;冷凝器散热面积不足、积垢、冷却风量或水量不足、冷却水或空气温度太高等)。选择合适的冷凝面积、维持充足的冷却介质流量是非常重要的。
  8、排气压力过低,虽然其现象是表现在高压端,但原因多产生于低压端。其原因:
  (1)膨胀阀冰堵或脏堵,以及过滤器堵塞等,必然使吸、排气压力都下降;
  (2)制冷剂充注量不足;
  (3)膨胀阀孔堵塞,供液量减少甚至停止,此时吸、排气压力均降低。 
  9、排气量不足主要是与压缩机的设计气量相比而言,压缩机吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大,影响了吸气量从而使排气量减少。 
  液击
  1、为了保证压缩机的安全运转,防止产生液击现象,要求吸气温度比蒸发温度高一点,即应具有一定的过热度。过热度的大小可通过调节膨胀阀开启度来实现。 
  2、应避免吸气温度过高或过低。吸气温度过高,即过热度过大,将导致压缩机排气温度升高。吸气温度过低,则说明制冷剂在蒸发器中蒸发不完全,既降低了蒸发器换热效率,湿蒸汽的吸人又会形成压缩机液击。吸气温度正常情况下应比蒸发温度高5~10℃。 
  过热度
  1、对于常用的R22制冷剂,压缩机制冷量是随有效过热的增大而减小的,当过热度为10℃时,制冷量为饱和蒸发下制冷量的99.5%,当过热度为20℃时,制冷量为饱和蒸发下制冷量的99.3%,可见制冷量随过热度的增加而衰减是很小的。
  2、对于R502制冷剂来说,压缩机制冷量随有效过热度的增大而增大。
  3、制冷剂保持一定的过热度,可进一步防止在气缸中产生的液击现象,且对低温制冷系统来说,适当增加有效过热度能使润滑油较顺利地返回压缩机。但随着压缩机吸气过热度的增加,其排气温度也随之上升,过高的排气温度会使润滑油粘度变稀甚至炭化,影响压缩机正常运行,所以吸气过热度要控制在一定的范围之内。
  加氟
  1、氟量少或其调节压力低(或部分堵塞)时,膨胀阀的阀盖(波纹管)、甚至连进液口都会结霜;氟量过少或基本无氟时,膨胀阀的外表无反应,只能听到一点气流的丝丝声。
  2、看结冰从哪一端开始的,是从分液头还是从压机回气管,如果从分液头就是缺氟,从压机就是氟多了。


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