摘要:
在現(xiàn)代生活中,建筑、食品都離不開制冷設(shè)備,而這其中的核心設(shè)備是壓縮式制冷機組,筆者通過對壓縮式制冷機組的組成、工作原理以及發(fā)展,全面闡述了壓縮式制冷機組的優(yōu)點和常見故障的判斷和排除。
空調(diào)制冷技術(shù)作為人類改變自然環(huán)境的最偉大的工程技術(shù)成就之一,已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于建筑、運輸和食品保鮮等各個行業(yè)。進入21世紀以來,制冷與空調(diào)壓縮機技術(shù)更是得到了長足的發(fā)展。壓縮式制冷機組作為制冷設(shè)備的重要組成部分,它的發(fā)展與應(yīng)用直接影響到制冷與空調(diào)產(chǎn)品的發(fā)展和行業(yè)的技術(shù)進步。
1.壓縮式制冷機組的組成
壓縮式制冷機組是由由一臺或幾臺制冷壓縮機、汽液分離器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流元件、貯液器(需要時)、干燥過濾器以及附件等組成。壓縮式制冷機組的工作介質(zhì)包括:氨、氟利昂、四氟乙烷和氟二氯甲烷等制冷劑。
2.壓縮式制冷機組的原理及特點
制冷劑在由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥和管道連接起來的封閉系統(tǒng)中循環(huán),并不斷發(fā)生狀態(tài)變化,通過這種狀態(tài)變化與外界進行熱交換,其中制冷壓縮機是整個制冷系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)中制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻介質(zhì)的熱量,汽化成低溫低壓的蒸汽,制冷壓縮機將低溫低壓的制冷劑蒸汽從進氣口吸入,通過電機運轉(zhuǎn)帶動壓縮部件旋轉(zhuǎn)對其進行壓縮后,由制冷壓縮機排氣管再將高溫高壓的制冷劑蒸汽排出至冷凝器,繼而被冷卻介質(zhì)吸走熱量而液化,經(jīng)節(jié)流后變成中溫低壓液體進入蒸發(fā)器,從而實現(xiàn)壓縮一冷凝一節(jié)流一蒸發(fā)的制冷循環(huán)。
在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中,壓縮機進行低壓吸氣和高壓排氣過程,維持系統(tǒng)中冷凝的壓力差,為制冷機的循環(huán)提供了動力。冷凝器將制冷劑從蒸發(fā)器中吸收的熱量散發(fā)到大氣中。節(jié)流閥控制和調(diào)節(jié)制冷劑從由高壓側(cè)進入低壓側(cè)的液體的數(shù)量,在系統(tǒng)中起節(jié)流降壓的作用。其他分配器、壓力控制器、集熱器、干燥器等輔助設(shè)備起著提高制冷系統(tǒng)安全性和可靠性的作用。
3.渦旋式壓縮機和離心式壓縮機的發(fā)展
在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中,各種類型的制冷壓縮機是決定系統(tǒng)制冷能力大小和保證系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵性部件,是制冷系統(tǒng)的“心臟”。制冷與空調(diào)行業(yè)中目前采用的壓縮機主要有渦旋式、螺桿式和離心式三種類型,這里重點介紹渦旋式和離心式。
(1)渦旋式壓縮機是由法國人Creux最早發(fā)明并于1905年在美國取得專利。1982年日本又生產(chǎn)出用于汽車空調(diào)的渦旋式壓縮機。在之后的幾十年里,旋渦式壓縮機逐漸了發(fā)展起來。目前,渦旋式壓縮機以其效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點,被廣泛用于國內(nèi)外空調(diào)和制冷機組中,已經(jīng)逐漸取代了往復(fù)活塞式壓縮機,成為柜式空調(diào)和車用空調(diào)的主要機型。漩渦壓縮機作為第三代壓縮機的代表產(chǎn)品,它被比作制冷空調(diào)系統(tǒng)的心臟,是壓縮機行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,必將成為空調(diào)制冷產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。渦旋式制冷壓縮機的制冷量較小,單機制冷量一般在6~45kw之間,用于中央空調(diào)時多采用多臺渦旋式制冷壓縮機并聯(lián)運行,以渦旋式機組為主機的家用小型中央空調(diào)系統(tǒng)在我國呈現(xiàn)了快速發(fā)展勢頭。
(2)離心式制冷壓縮機起源于20世紀20年代,美國Carrier首先將其應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)。離心式制冷壓縮機是一種速度型壓縮機,通過葉輪對氣體做功使氣體的壓力和速度增加,而后通過擴壓器使氣體減速,將氣體的動能轉(zhuǎn)換為壓力能,氣體的壓力就得到相應(yīng)的提高。隨著機械制造技術(shù)、電子控制技術(shù)、大型空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和石油化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展,離心式壓縮機從制冷能力、綜合性能、環(huán)境特點、機組體積和材料方面都得到了顯著的提高和改善,特別是在空調(diào)領(lǐng)域,大型的、制冷量大的空調(diào)機組具有不可替代的地位。
4.壓縮式制冷機組的優(yōu)點
在離心式制冷機組中葉輪轉(zhuǎn)動速度較快,輸送氣體的數(shù)量大,單個機組的容量大,容易損壞的零部件較少,運行可靠性高,構(gòu)造緊湊,運作轉(zhuǎn)動平穩(wěn),振動幅度較小,發(fā)出的噪聲較小,單位制冷數(shù)量的質(zhì)量指標(biāo)較小,制冷劑里面摻雜潤滑油少,蒸發(fā)裝置和冷凝裝置的傳遞熱量性能好。
另一方面渦旋壓縮機的工作效率比活塞式壓縮機高10%以上,比轉(zhuǎn)子式壓縮機高5%以上,在工作中壓縮機對液擊不敏感,可允許少量帶液壓縮,提高空調(diào)器的可靠性和壽命,運轉(zhuǎn)噪聲比較低,比同類型活塞式壓縮機低5分貝以上,運轉(zhuǎn)平衡產(chǎn)生的振動小。在制冷過程中吸排氣是連續(xù)過程,這樣大大降低排氣沖擊壓力,由于機組結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單,工作機械少,可以將機組體積制造的更小更輕便。
5.壓縮式制冷機組的常見故障
壓縮式制冷機組在運轉(zhuǎn)過程中,難免會出現(xiàn)一些故障,在這些故障中有絕大部分是壓縮機的故障,這其中又以排氣量不足和排氣溫度不正常最為常見。
5.1排氣量不足
排氣量不足是與壓縮機的設(shè)計氣量相比較而言的。在常溫下,正常開機經(jīng)過4個小時以上運轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)冷凍室溫度降不下來,簡單判斷方法是用濕手摸蒸發(fā)器不沾手或沾手不牢固,散熱器溫度不高,一般是壓縮機排氣性能不好。主要原因有。
5.1.1進氣濾清器的故障。積垢堵塞,使排氣量減少;吸氣管太長,管徑太小,致使吸氣阻力增大影響了氣量,要定期清洗濾清器。
5.1.2壓縮機轉(zhuǎn)速降低使排氣量降低。
5.2排氣溫度不正常
排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計值。從理論上講,影響排氣溫度增高的因素有:進氣溫度、壓力比和壓縮指數(shù)。實際情況下,影響到吸氣溫度高的因素主要包括:中間冷卻效率低,或者冷凝器內(nèi)水垢集結(jié)過多,影響到換熱,則后級的吸氣溫度必然要高,排氣溫度也會高。如果氣閥漏氣或者活塞環(huán)漏氣,不僅影響到排氣溫度升高,而且會使級間壓力變化,只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外,對于水冷式機器,缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。
壓縮式制冷機組隨著科技發(fā)展、工藝水平的提高將逐漸向著小型化和大功率制冷兩個方向發(fā)展,同時更加節(jié)能更加綠色也是今后研究的重點。