工程機械空調系統(tǒng)的工作原理使用及其快速故障診斷

章義++艾金山++汪勇

摘要：本文系統(tǒng)地分析和描述了工程機械空調系統(tǒng)的工作原理，并詳細地介紹了其在使用過程中應注意的事項，另外還就工程機械系統(tǒng)常見的故障及其相應的診斷方法作了說明，極大地提高了空調系統(tǒng)的維修效率。

關鍵詞：空調系統(tǒng)工作原理故障快速診斷

1 工程機械空調系統(tǒng)的基本結構和工作原理

當前，隨著我國科技水平的不斷提升，我國的工程機械制造水平也越來越高，與世界先進水平差距越來越小。而工程機械空調系統(tǒng)作為一種特殊的空調系統(tǒng)，它主要適用于工作條件較為復雜和惡劣的環(huán)境，它主要分為單冷型工程機械空調系統(tǒng)和雙冷型工程機械空調系統(tǒng)。從其基本結構來看，工程機械空調系統(tǒng)主要由冷凝器、壓縮機、蒸發(fā)器、貯液干燥器、膨脹閥、管路系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成，其工作過程主要由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個環(huán)節(jié)組成。工程機械空調系統(tǒng)在進行制冷循環(huán)工作時，壓縮機和發(fā)動機通過帶電磁離合器的皮帶輪連接在一起，通電后，離合器結合發(fā)動機運轉進而帶動壓縮機開始工作。斷電后，發(fā)動機和壓縮機相分離，壓縮機將蒸發(fā)器中的低溫低壓制冷劑蒸汽吸收進來，并通過壓縮將其轉化為高溫高壓氣體，然后將氣體通過高壓管路輸送至冷凝器當中，與外界空氣熱交換，以降低其溫度，當溫度降至50℃左右時，即可將其冷凝為液態(tài)存放至貯液干燥罐內，再進行相應的凈化處理，將水分和雜質清除出去，由高壓管輸送至膨脹閥，在其節(jié)流作用下，高溫高壓的液態(tài)制冷劑會變?yōu)榈蜏亍⒌蛪旱撵F狀進入蒸發(fā)器內，吸收熱量沸騰汽化，降低周圍氣溫。而在蒸發(fā)器的出口部位，制冷劑氣體吸熱后溫度上升至5℃左右，鼓風機將蒸發(fā)器表面的一些涼氣及時輸送到車廂中，降低車廂溫度，使人感到?jīng)鏊?。工程機械空調系統(tǒng)通過不斷循環(huán)這一工作過程，使蒸發(fā)器周圍始終保持著較低的溫度。

工程機械采暖裝置的主要功能是向車內供熱，保持車內溫度。根據(jù)供熱熱源類型的不同，可將工程機械采暖裝置劃分為獨立式采暖裝置和非獨立式采暖裝置。其中，非獨立式采暖裝置又被稱作發(fā)動機采熱式裝置，它將發(fā)動機在工作工程中產生的冷卻水作為熱源，通過熱交換器和離心風機組合而成的暖風機進行加熱，提高車廂溫度。這種采暖方式具有操作性強、采暖成本低、高效便捷等優(yōu)勢，但這種采暖裝置制熱量較小，難以滿足實際需要。因此，工程機械一般使用非獨立式采暖裝置。

2 空調器的快速故障診斷方法及常見故障類型

2.1 空調器的故障診斷方法

2.1.1 手觸檢查 工程機械空調系統(tǒng)在整個工作過程中，經(jīng)常容易出現(xiàn)一系列故障和問題，因此要及時檢查盡早發(fā)現(xiàn)并妥善處理。在檢查高低壓管的溫度時，技術人員必須先將空調制冷調至最大，風量也調至最大，并進行直吹，保證空氣的循環(huán)流動。此時，將手放在冷風出口位置會感覺到冰涼。一般地，溫度必須保持在5℃左右，否則空調不能正常制冷。

同時，技術人員還可以通過觸摸空調制冷劑循環(huán)回路來判斷其故障，一般其低溫低壓一側溫度較低，觸摸有冰涼之感。而高溫高壓一側溫度較高。用兩手分別觸摸壓縮機的進氣管和出氣管，正常情況下進氣管較涼，而出氣管略微發(fā)燙，若二者差異不明顯，則說明空調器的制冷劑不足或發(fā)生系統(tǒng)泄漏。輕觸冷凝器，若其上部和下部溫度無明顯差異，則說明冷凝片發(fā)生堵塞，造成冷卻功能喪失。用手觸摸干燥器的進液管和出液管，若二者溫差較小或無明顯溫差，則說明干燥器發(fā)生堵塞。用手觸摸冷凝器出液管至膨脹器進液管之間的所有部件和管道，正常情況下其溫度應一致，若局部存在溫差，則說明故障發(fā)生在該處。而膨脹閥的進液管和出液管應該存在一定的溫差，否則說明其存在故障。

一般地，當制冷系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時，高壓管的溫度應處于50~60℃之間，而低壓管的溫度應處于5~６℃之間手觸有冰涼之感。如果手觸制冷系統(tǒng)的高壓管和低壓管其溫度均正常，但車內并不感覺涼爽，則說明故障可能出現(xiàn)在空調的溫度調節(jié)系統(tǒng)。用手感覺系統(tǒng)出風口的風量大小，若風量過小則說明蒸發(fā)器存在堵塞問題，應及時清理。

2.1.2 目測檢查 技術人員還可以通過目測法對整個空調系統(tǒng)進行檢查，觀察其運行狀態(tài)有無異常，以便及早維修。在觀察時可以先由系統(tǒng)的傳送裝置開始，觀察傳送皮帶是否松弛或發(fā)生斷裂，一旦傳送皮帶出現(xiàn)過松情況就容易打滑，從而加速系統(tǒng)的磨損，同時還影響動力的正常傳送。另外，冷凝器和風扇也是故障多發(fā)地帶，技術人員可以觀察風扇散熱片上是否沉積灰塵量過大，影響了風扇的正常運行，導致空調系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

觀察鼓風機的運轉狀態(tài)，若其在低、中、高速度時均能正常運轉，則說明故障不在鼓風機內，若出現(xiàn)運轉異常，則需及時維修處理，以免造成空氣流動困難。

2.1.3 聽診檢查 聽診檢查也是一種十分重要的故障檢查方法。技術人員可以接通開關，待壓縮機工作一會兒后，再接通電磁離合器，若其發(fā)出一陣刺耳的摩擦聲，則說明離合器出現(xiàn)打滑故障，影響了系統(tǒng)的正常功能。若接通后，壓縮機傳來一陣異常的敲擊聲，則說明壓縮機存在閥門破裂或者松動等問題，導致軸承損壞或摩擦過大，從而發(fā)出噪音。若系統(tǒng)的傳送帶發(fā)出一種“唧唧”的響聲，則說明傳送帶過松或磨損嚴重，應及時更換或維修。

2.1.4 窺視鏡檢查 一般地，在貯液干燥器的上蓋處或其出口處有一個透明的玻璃窺視鏡，以便技術人員及時檢查循環(huán)制冷機的流量情況。當空調系統(tǒng)運行正常時，制冷劑是清澈透明且無氣泡的，并時刻處于流動狀態(tài)，此時蒸發(fā)器的出口溫度較低，觸手有冰涼感。但由于制冷劑是透明的，不易觀察。因此，技術人員在觀察時常常通過抖動發(fā)動機油門的方式來觀察，若發(fā)現(xiàn)氣泡則說明系統(tǒng)存在故障。另外，技術人員還可以重復開關空調，觀察制冷劑的氣泡情況，若空調關閉后制冷劑中仍有小氣泡，但不久慢慢消失，則表明制冷劑的流量較為合適。同時，還要注意區(qū)分高溫情況下的氣泡，那是一種正?，F(xiàn)象，不能和系統(tǒng)故障一概而論。通過窺視鏡，每隔1~2s就可以觀察到氣泡的流動，若冷凝器出風口的溫度較高，沒有冰涼感，則說明空調系統(tǒng)的制冷機不足，需及時添加；若通過窺視鏡觀察到氣泡不斷，且出風口無冷感，則說明制冷劑泄漏嚴重，系統(tǒng)難以制冷。

2.1.5 壓力表檢查 將壓力表連接在壓縮機排氣閥的高壓端和進氣閥的低壓端，若發(fā)動機運行時，其轉速保持在2000r/min左右，蒸發(fā)器入口處的溫度在30~35℃之間時，表明系統(tǒng)運行正常。將風速調至最高，溫度調至強冷，若此時高壓端排氣壓力在1300·1500kPa之間，低壓端壓力在100~200kPa之間，則說明系統(tǒng)運行正常。當高壓端的排氣壓力過大時，則說明風扇的V形傳送皮帶出現(xiàn)松弛或冷凝器位置出現(xiàn)堵塞，導致系統(tǒng)運行失常。

2.2 空調器的常見故障類型

2.2.1 壓縮機故障 空調壓縮機是空調器制冷系統(tǒng)中最重要的部件，它是一種高精度的機電一體化裝置，在實際使用過程中是故障發(fā)生率較高的部位。故障一般包括泄漏和異響兩種。其中，壓縮機泄漏主要包括進出氣口處泄漏、氣缸體破裂、蓋缸處泄漏、軸封處泄漏等。而造成壓縮機異響的原因主要有氣隙大小不合理、離合器打滑、進氣閥或放氣閥的彈簧損壞、制冷劑流量不足等。

2.2.2 離合器故障 空調電磁離合器也常會出現(xiàn)一系列故障，影響空調系統(tǒng)的正常運行。一般地，離合器發(fā)生故障后，常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：一是離合器無法帶動壓縮機正常工作，因荷載過大而出現(xiàn)嚙合面不斷打滑，摩擦產生熱量導致溫度過高，出現(xiàn)燒灼情況；二是固定線圈和轉動部分發(fā)生嚴重摩擦，損壞電磁圈，使得離合器無法正常使用，影響空調系統(tǒng)功能；三是離合器的間隙過大或過小。

2.2.3 冷凝器及蒸發(fā)器故障 空調系統(tǒng)冷凝器及蒸發(fā)器故障類型一般包括泄漏和散熱性能失靈兩種類型。當冷凝器及蒸發(fā)器出現(xiàn)泄漏時，應及時通過補焊方式將泄漏部位填補起來，阻止泄漏的進一步擴大。而造成散熱性能失靈的原因為冷凝器及蒸發(fā)器表面清潔不及時，導致散熱性能惡化。此時，技術人員可以使用刷子蘸適量清水清潔其表面。

2.2.4 膨脹閥故障 膨脹閥堵塞是最常見的故障類型，發(fā)生堵塞后，系統(tǒng)內部氣體無法正常流通，影響系統(tǒng)的使用壽命。而出現(xiàn)膨脹閥堵塞的主要原因有系統(tǒng)內部灰塵過多或存在水汽，技術人員應及時清理系統(tǒng)內部或更換干燥劑，從而消除故障。

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作者簡介：章義（1986-），男，湖南長沙人，工程師，研究方向：機械工程及自動化。

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