壓縮機(jī)工藝管制冷劑回收裝置的優(yōu)化

劉孝剛

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院動(dòng)力工程系，遼寧葫蘆島125000）

壓縮機(jī)工藝管制冷劑回收裝置的優(yōu)化

劉孝剛

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院動(dòng)力工程系，遼寧葫蘆島125000）

針對(duì)壓縮機(jī)工藝管制冷劑回收存在的問題和制冷劑的使用現(xiàn)狀，對(duì)制冷劑回收裝置進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的回收裝置增加了刺破閥、高效水冷冷凝器和干燥過濾器等設(shè)備，避免了制冷劑在回收鋼瓶中壓力和溫度的急劇上升和制冷劑的泄漏，安裝的干燥過濾器使回收裝置兼有凈化功能，提高了制冷劑純度，為制冷劑的二次利用提供了保證。

制冷劑回收；刺破頂針閥；水冷冷凝器

1 引言

當(dāng)前，商用制冷裝置除了大型冷庫(kù)使用氨制冷劑外，其他小型制冷裝置幾乎都使用氟利昂或氟利昂制冷劑的替代產(chǎn)品，我國(guó)冰箱及空調(diào)等小型制冷裝置保有量巨大，以冰箱為例，截至2012年底，城鎮(zhèn)居民每百戶冰箱擁有量為96臺(tái)，空調(diào)的使用量也在穩(wěn)步上升，南方炎熱地區(qū)城鎮(zhèn)居民使用空調(diào)量高達(dá)93%。雖然冰箱等小型的制冷裝置所用制冷劑很少，但使用量巨大，制冷劑回收工作不容忽視，由于電冰箱壓縮機(jī)沒有本機(jī)自帶的維修閥門，給制冷劑的回收工作增加了難度。因此，應(yīng)積極尋求針對(duì)壓縮機(jī)工藝管的制冷劑回收裝置的優(yōu)化與設(shè)計(jì)，為壓縮機(jī)工藝管的制冷劑回收工作能夠普遍開展提供技術(shù)保證[1-2]，表1列出了目前制冷裝置常用制冷劑的使用情況。

表1 商用制冷設(shè)備制冷劑使用情況

從表1來(lái)看，氟利昂制冷劑在商用制冷裝置仍然占據(jù)很大比例。在實(shí)際維修過程中，制冷維修工環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，通常的做法是將制冷劑直接排放到大氣中，造成環(huán)境污染。從對(duì)環(huán)渤海地區(qū)制冷設(shè)備維修人員的反饋信息可以看出，制冷劑的回收工作進(jìn)展緩慢且收效甚微。首先，一臺(tái)制冷劑回收裝置價(jià)格不菲，使普通維修人員望而卻步；二是制冷維修工的制冷劑回收工具沒有普及，沒有掌握制冷劑的回收技術(shù)；三是維修工環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，環(huán)保部門也沒有對(duì)制冷劑的回收工作進(jìn)行監(jiān)管，以上原因?qū)е铝酥评鋭┑碾S意排放。

2 目前的制冷劑回收方法與存在的問題

目前，制冷劑回收的主要方法是將制冷劑蒸氣冷卻液化后儲(chǔ)存在回收鋼瓶里，這種方法不能安全高效的回收制冷劑，最重要的原因是不能有效解決回收鋼瓶的壓力急劇升高問題，在維修實(shí)踐中，避免壓力急劇升高的通常做法是需要提供一個(gè)低溫環(huán)境，而低溫環(huán)境一般需要一個(gè)完整的制冷系統(tǒng)才能提供。在實(shí)際維修工作中，制冷劑的回收一般都是在制冷系統(tǒng)停機(jī)的情況下進(jìn)行回收的，利用制冷系統(tǒng)本身來(lái)提供低溫環(huán)境很難實(shí)現(xiàn)，因此，實(shí)際維修工作中制冷劑的回收收效甚微。

在實(shí)際的制冷劑回收操作中有一種方法叫“壓縮冷凝法”，就是采用風(fēng)冷冷凝器來(lái)降低壓力，此方法有一定的弊端，在高溫的天氣下，經(jīng)過壓縮機(jī)升壓的制冷劑蒸氣經(jīng)風(fēng)冷冷凝器后壓力降不夠，不足以對(duì)回收的制冷劑進(jìn)行有效的降溫。如果采用強(qiáng)迫對(duì)流式的冷凝器裝有軸流風(fēng)機(jī)，雖然增加了傳熱效率但同時(shí)能耗也進(jìn)一步增加。因此，采用風(fēng)冷冷凝器來(lái)降低回收鋼瓶的效果不高[4]。

3 對(duì)制冷劑回收裝置的優(yōu)化

3.1 刺破頂針閥的安裝

與空調(diào)不同的是，冰箱和小型冷柜壓縮機(jī)沒有專門的修理閥門，只有一個(gè)維修工藝口，往往這個(gè)工藝口都是焊接而成的，如果打開工藝口，就會(huì)造成制冷劑的泄漏。傳統(tǒng)的制冷劑回收裝置往往安裝一個(gè)截止閥門，但是一旦將工藝口和回收裝置連接的時(shí)候就會(huì)有制冷劑泄漏，為了解決這個(gè)問題，建議在壓縮機(jī)工藝口和回收裝置之間安裝刺破頂針閥（圖1），刺破頂針閥能夠快速的回收制冷劑，避免了制冷劑的泄漏，防止制冷劑排入大氣中。刺破頂針閥一般為銅制管件，密封圈可以根據(jù)制冷管路的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，使密封圈與管路的大小相適應(yīng)，如圖1所示。

圖1 刺破頂針閥示意圖

刺破頂針閥由板狀螺母、尼龍軟管、手柄、閥針、襯墊、密封圈組成，將可伸縮密封圈套入壓縮機(jī)工藝口，首先刺破頂針閥手柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥針退至頂端，然后將板狀螺母旋至最高位置，將制冷裝置（如電冰箱）壓縮機(jī)的工藝管口與刺破頂針閥的接頭連接后擰緊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手柄，閥針將把工藝管口刺破，密封圈可以保護(hù)制冷劑不泄漏，與此同時(shí)打開刺破頂針閥，制冷劑開始回收。如要停止回收，可再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使閥針下落將被刺穿的小孔封閉，同時(shí)關(guān)閉手動(dòng)閥，用制冷專用工具封口鉗進(jìn)行管路的密封。在最初收集制冷劑時(shí)，應(yīng)虛接軟管接頭，目的是排除刺破閥中空氣，等感受制冷劑低溫時(shí)迅速擰緊接頭螺帽，其他連接管路也應(yīng)排空。

3.2 將普通冷凝器改為水冷冷凝器進(jìn)行冷凝

在制冷劑回收過程中，回收鋼瓶中制冷劑壓力和溫度的急劇升高是制冷劑回收工作的難點(diǎn)，如何有效的避免壓力的急劇升高是回收制冷劑的重要工作步驟?；厥珍撈繅毫Υ髸?huì)導(dǎo)致制冷劑的回收量下降，因此，制冷劑回收裝置應(yīng)該安裝高效的水冷冷凝器，把回收的制冷劑依次通過復(fù)合修理閥進(jìn)入水冷冷凝器盤管，進(jìn)入盤管的制冷劑溫度迅速降低，壓力也隨之下降，冷凝的同時(shí)也降低了制冷劑的壓力。使制冷劑從氣態(tài)冷凝為液態(tài)，保證制冷劑鋼瓶回收的是液態(tài)制冷劑，避免了回收鋼瓶壓力急劇升高的問題。

普通的風(fēng)冷冷凝器靠空氣自然流動(dòng)，傳熱效率低于水冷冷凝器，風(fēng)冷冷凝器僅適用于制冷量很小的家用冰箱和空調(diào)等場(chǎng)合。強(qiáng)制對(duì)流式冷凝器一般裝有軸流風(fēng)機(jī)，傳熱效率較高，應(yīng)用比較廣泛。在環(huán)境溫度比較高的情況下，采用強(qiáng)制對(duì)流式冷凝器需要加大冷凝器的表面積才可滿足制冷劑回收的要求。采用高效水冷冷凝器通過水與盤管的換熱可以及時(shí)地帶走熱量，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，減小了冷凝器的體積，節(jié)省了空間還增加了傳熱效率。所以，水冷式冷凝器更加適合制冷劑回收裝置的要求[5]。

3.3 安裝干燥過濾器

在制冷裝置維修過程，制冷劑系統(tǒng)有時(shí)會(huì)對(duì)外界開放，水氣和灰塵很有可能進(jìn)入制冷系統(tǒng)管路中，在壓縮機(jī)工藝口連接維修閥門的焊接過程中，如果沒有運(yùn)用氣體保護(hù)焊將有可能產(chǎn)生銅氧氣膜，甚至是焊渣；在充注制冷劑或冷凍油過程中，冷凍油本身有許多固體雜質(zhì)和水分，也會(huì)帶到系統(tǒng)里面并腐蝕系統(tǒng)中的金屬部分。

增加干燥過濾器可以使制冷劑得到凈化與干燥，安裝干燥過濾器可以有效避免回收的制冷劑含有的水分和雜質(zhì)，制冷劑經(jīng)干燥過濾處理后可以二次利用，干燥過濾器應(yīng)該選擇超細(xì)密過濾器，過濾面積大，可以增加失效時(shí)間，在回收制冷劑的同時(shí)，也對(duì)制冷劑進(jìn)行了凈化，提高制冷劑回收的純度，為制冷劑的二次回收利用提供了保證。

4 優(yōu)化后的壓縮機(jī)工藝管制冷劑回收裝置

4.1 工作過程

優(yōu)化后的制冷劑回收裝置如圖2所示，刺破頂針閥安裝在制冷劑回收裝置與壓縮機(jī)的工藝口之間，刺破頂針閥的安裝可以有效減少制冷劑的泄漏。其中高效水冷凝器安裝在油分離器后，可以有效降低制冷劑進(jìn)入鋼瓶的壓力，同時(shí)也降低了溫度，干燥過濾器安裝在復(fù)合修理閥和油分離器之間，可以對(duì)回收的制冷劑進(jìn)行凈化和干燥。制冷劑回收裝置主要由復(fù)合修理閥、干燥過濾器、油分離器、冷凝器、真空泵、制冷劑回收鋼瓶、磅秤組成，工作前，將各個(gè)元件依次通過組合銅接頭連接，管路用制冷高壓尼龍軟管進(jìn)行連接。尼龍軟管應(yīng)采用純聚胺脂高透明高壓管(配有組合銅接頭)，組合銅接頭為公制帶頂針高壓專用組合銅接頭，根據(jù)需要可自行選擇高壓管長(zhǎng)度。組合銅接頭與高壓管的管子可隨意組合，大接頭直徑19 mm、壁厚耐用5 mm。尼龍管與組合接頭連接過程如下：用6 mm的張頭或十字螺絲刀把尼龍軟管管口脹開，套入組合接頭擰緊螺絲，可與匹配的組合銅接頭進(jìn)行連接[5]。

圖2 制冷劑回收裝置示意圖

把制冷劑凈化與回收裝置中的截止閥與壓縮機(jī)的工藝口進(jìn)行密封連接，啟動(dòng)真空泵，從壓縮機(jī)工藝管開始，依次經(jīng)過截止閥→復(fù)合修理閥→干燥過濾器→油分離器→截止閥→冷凝器→真空泵→制冷劑鋼瓶。由于制冷系統(tǒng)的壓力高，系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑就會(huì)泄出，制冷劑受到壓縮機(jī)的推動(dòng)和真空泵的吸氣進(jìn)入制冷劑的收集[6]。

4.2 優(yōu)化后的制冷劑回收實(shí)例

優(yōu)化后的制冷回收裝置對(duì)型號(hào)為航天BCD-210KB的冰箱進(jìn)行了制冷劑回收，該冰箱的制冷劑采用氟利昂HFC12制冷劑。在回收制冷劑前，維修工首先檢查回收裝置各管路的連接順序和氣密性，在壓縮機(jī)工藝口的末端夾緊刺破頂針閥，回收裝置的高壓軟管連至回收罐。啟動(dòng)真空泵和水冷冷凝器，觀察復(fù)合修理閥壓力表的讀數(shù)，進(jìn)行制冷劑回收。整個(gè)回收過程歷時(shí)5 min，磅秤讀數(shù)增加0.46 kg，原制冷充注量為0.5 kg，回收將近系統(tǒng)制冷量的93%，如果進(jìn)一步回收剩余的制冷劑，停機(jī)等待約10 min后再次啟動(dòng)制冷劑凈化收集裝置，會(huì)將剩余制冷劑收集完畢，最后有0.1 kg的少量制冷劑殘留系統(tǒng)中，基本達(dá)到制冷劑收集的目的。

5 回收裝置的主要特點(diǎn)

（1）提高了制冷劑回收的安全性。用傳統(tǒng)方法對(duì)制冷劑進(jìn)行回收時(shí)，制冷劑回收容器內(nèi)的壓力偏高，尤其是在夏季溫度較高時(shí)，危險(xiǎn)性較大。采用水冷冷凝器可以降低制冷劑進(jìn)入鋼瓶的壓力，使制冷劑回收容器外側(cè)溫度與大氣溫度幾乎相同，采用高效的水冷冷凝器進(jìn)行冷凝可完全避免壓力升高的危險(xiǎn)。

（2）減少了制冷劑的泄漏。刺破頂針閥的安裝使制冷劑刺破的一瞬間就進(jìn)行制冷劑的回收，降低了制冷劑泄漏的可能，同時(shí)，刺破頂針閥的安裝可以大大提高壓縮機(jī)工藝口與制冷劑回收裝置之間的快速連接，使回收工作變得更加方便、快捷。干燥過濾器的安裝不但提高了制冷劑的純度，還可以及時(shí)吸收制冷劑中的水分，為制冷劑的二次利用提供了保證。

（3）多種用途。壓縮機(jī)工藝管制冷劑回收裝置除了滿足一線制冷設(shè)備維修工能夠快速地回收制冷劑之外，回收裝置還充分考慮專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要，將壓縮機(jī)工藝管回收技術(shù)應(yīng)用于專業(yè)的技能實(shí)訓(xùn)，彌補(bǔ)了制冷壓縮機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的不足。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)化與開發(fā)還可以為開展壓縮機(jī)的其它實(shí)景訓(xùn)練打下了基礎(chǔ)，對(duì)高等院校技能人才和企業(yè)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)均起到了關(guān)鍵作用。

6 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化后的制冷劑回收裝置提高了設(shè)備的安全性，增加了制冷劑的凈化作用，同時(shí)減少了制冷劑的泄漏，以上功能集于一身，提升了制冷劑回收裝置的可操作性，更加適合一線的制冷設(shè)備維修工操作和使用，在制冷維修行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]韓寶琦，李樹林.制冷空調(diào)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]俞炳豐，彭伯彥.CFCs制冷劑的回收與再利用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]王鑫，史琳，朱明善.制冷劑替代物安全性評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀和研究課題[J].暖通空調(diào)，2002，32（2）：38-42.

[4]丁國(guó)良，張春路.制冷空調(diào)裝置仿真與優(yōu)化[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[5]劉孝剛.制冷劑凈化與回收裝置的研制[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，2（10）：53-68.

[6]上海尚鴻制冷設(shè)備工程有限公司.CPSCR700單回收機(jī)操作手冊(cè)[S].2005.

Optimization of Refrigerant Recovery Control in Compressor Process Pipe

LIU Xiao-gang
(School of Power Engineering,Bohai Shipbuilding Vocational College,Huludao 125000,China）

Aiming at the problems existing in the refrigerant recovery in compressor process pipe and the current using status of refrigerant,the refrigerant recovery device was optimized.The optimized design increased puncture valve,high efficient water-cooled condenser and a dry filter,which has avoided a sharp rising of temperature and pressure of refrigerant in recovery cylinder and the refrigerant leaking.The recovery device will have the purifying function with the installed dry filter,which has improved the purity of the refrigerant and provides a guarantee for the secondary application of refrigerant.

refrigerant recovery;pierce thimble valve;water-cooled condenser

TH45

B

1006-2971（2015）03-0038-04

劉孝剛（1978-），男，黑龍江海林人，碩士，講師，工程師，熱能與動(dòng)力工程專業(yè)負(fù)責(zé)人。E-mail:bhcylxg@163.com

2014-11-28