第五节 制冷自控元件

1、1第五节 制冷装置自动化元件船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant一、热力膨胀阀二、电子膨胀阀三、压力继电器四、温度继电器五、油压差继电器六、电磁阀七、蒸发压力调节阀八、冷却水量调节阀2船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant一、热力膨胀阀(TXV)Thermostatic eXpansion Valve制冷装置节流Throttle元件形式毛细管Capillary Tube手动膨胀阀自动膨胀阀定压膨胀阀热力膨胀阀电子膨胀阀制冷装置节流元件作用节流降压根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量

2、3热力头节流元件过热度调整机构阀体10-感温包9-毛细管1-膜片2-顶杆3-阀座4-阀芯6-调节螺杆5-调节弹簧12-制冷剂进口13-制冷剂出口船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant1.内平衡式热力膨胀阀4船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant5船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant6船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant7船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置

3、 Marine Refrigeration Plant8船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant9船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant10内平衡式热力膨胀阀的工作原理p1p0psE(p 0 ,t 0)A(p0 ,t0)F(p 0 ,t1)船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant如忽略A-E段流阻,则0000ppp00tt E-F段距离较近所以不变压力0p0101ttttt出口过热度膜片受力平衡条件 p1 = p0 + ps温

4、包内工质压力11船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plantp过热度过热度增大增大，膜，膜片片下移下移，阀，阀开大开大，增加增加供液量。供液量。过热度过热度减小减小，膜，膜片片上移上移，阀，阀关小关小，减少减少供液量。供液量。p1psp0t0t112 5ttp1psp0p0p1ps+p0p0关阀力开阀力12船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant当t0一定时，调整弹簧预紧力可以改变热力膨胀阀关闭过热度，膨胀阀关闭过热度的调整范围为2-8oC。关闭(静止)过热度Static Superhe

5、at： 使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度。过热度变化量：膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变化值。工作过热度Operating Superheat：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。13船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant2.外平衡式热力膨胀阀如制冷剂从蒸发器进口到出口流动的压力损失压力损失为为p p0 0，则spppp001001pppps过热度提高，蒸发器出口过热度提高，蒸发器出口过过热段长热段长，蒸发器传，蒸发器传热面积得不到充分利用，制冷量热面积得不到充分利用，制冷量下降下降，蒸发温，蒸发温度度降低降低，经济运行性，经济运行

6、性变差变差。因此，这种情况下应使用外平衡式膨胀阀。所以膨胀阀出口过热度由(ps+ p0)确定。14船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant忽略重力和顶杆摩擦力，则sppp01确定直接由弹簧张力即蒸发器出口过热度sptt)(01p1p 0psp 0(t0)p 0(t1)p 0p015船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant延长阀芯和阀座的寿命16船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant选用外平衡式膨胀阀的主要依据压降p0所对应的制

7、冷剂饱和温度降超过1oC(R22)或 2oC(R22)选用外平衡式膨胀阀。蒸发温度低时同样压降导致的制冷剂饱和温度降低值较大，所以同样大小的蒸发器用于高温库高温库时可选用内平衡内平衡式膨胀阀，而用于低低温库温库时可能需选用外平衡外平衡式膨胀阀。17船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant3.热力膨胀阀的容量和选配热力膨胀阀的容量： 阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。002qpCAqGQ焓值增加量，kJ/kg压差，Pa入口密度，kg/m3流通截面积，m2流量系数制冷剂流量，kg/s18船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置

8、Marine Refrigeration Plant感温包Bulb充剂的性质和压力不同，每只膨胀阀只适用于既定的制冷剂。阀前后压力差蒸发温度阀前液体过冷度002qpCAqGQ阀的型号(A)节流元件的形式(C)制冷剂性质和工况条件(G、q0)19船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀的名义容量：我国JB3548-83规定热力膨胀阀的名义工况0.69MPa38oC40oC5oCR220.41MPa38oC40oC5oCR12通过阀的压降进口温度冷凝温度tk蒸发温度t0制冷剂在名义工况下的容量。名义工况：t0=5oC，tk=32oC，过

9、冷度4oCT E X12 -4.5名义容量“冷吨”阀体型号大小(2、5、12)X-R22、F-R12、N-R134a外平衡式(无E为内平衡式)热力膨胀阀20船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配Match容量过小，则膨胀阀供液不足，蒸发器的能力不能充分发挥，蒸发压力降低，制冷量减小，吸气过热度加大。容量过大，则阀工作时开度过小，不仅冲蚀严重，而且阀的工作不稳定。膨胀阀工作时的开度以不小于额定开度的一半为宜，因此其容量应比蒸发器的制冷量稍大，但最大不超过蒸发器的二倍。21船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装

10、置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀选型步骤(1) 适用的制冷剂种类、蒸发温度范围。(2) 根据蒸发器选定容量大小，确定使用内平衡式或外平衡式。(3) 考虑毛细管Capillary Tube长度，进出接口形式(直角式、直通式)。(4) 若蒸发器制冷量变化范围大，可使用两只膨胀阀并联Parallel或切换Switchover使用。22船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant4.热力膨胀阀的温包充注Bulb Charge(1) 部分充液式温包温包内充注一部分低沸点液体，使自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液

11、面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系。充注的介质可以和制冷工质相同(同工质充注)也可以不同(异工质充注) 。根据充注量多少，又分为非限压式和限压式。23船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant非限压式温包温包的充液量约占温包容积的70%80%，在各种温度范围内温包皆保存有自由液面。可采用同工质充注或异工质充注。t0pp0+ps异工质充注p1t同工质充注p1tt同工质充注：静止过热度随蒸发温度下降而增大。异工质充注：静止过热度在较大蒸发温度范围内基本不变。24船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigerati

12、on Plant非限压式温包的缺点：a. 停机时阀关闭不严，膨胀阀只起调节流量作用，不能兼作截止阀使用，需要在其前面加装电磁阀起截止作用。b. 开机时温包不会立即变冷，阀开度过大，回气过热度变小。压缩机启动后压力降低缓慢，长时间在高吸气压力下工作，电机容易过载。c. 温包充液量较多，热惯性大，反应滞后较大。d. 若温包暴露在高温处，会使热力头中的压力过高。25船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant限压式温包温包充注量较少，温包内液体可全部气化。在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式的过热度控制特性

13、。当温包感受的温度超过充注量所确定的温度tmop时，液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力温度曲线变得平坦，所以可限制蒸发器的最大工作压力，这种阀称为MOP(Maximum Operating Pressure)阀。26船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Planta. 起动时，可防止压缩机过载。b. 停机时，阀关闭严密。c. 高温时，能保护阀头内的元件不受高压。d. 热惯性较小。e. 使用时，温包温度在热力头组件中应最低。27船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant(2) 气体吸附式温包温包

14、内充入固体吸附剂和能被吸附的气体。温度降低时，吸附能力强，压力降低； 温度升高时，吸附能力弱，压力升高。a. 不存在介质液面迁移问题；b. 不受阀和毛细管是否低温的影响； c. 具有限制最高压力功能； d. 适用的蒸发温度范围分档。28船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant5. 热力膨胀阀的安装和维护(1)膨胀阀尽量靠近蒸发器安装，二者间不装阻力大的附件；如二者间距离远，管路应加粗且冷库外管路包隔热材料；注意确认进、出口，直立安装。(2)使用限压式温包时，阀和毛细管所处环境温度应比温包感受温度高，毛细管不要接触低温管路。与温包相接处的毛

15、细管应向上，以免液体从温包中流出。(3)温包安装在水平管路上。 29船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant集油弯外平衡管毛细管膨胀阀蒸发器背压阀蒸发器回热器蒸发器温包mm21mm21过热积油温包30船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant(4)清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。温包与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面包以隔热材料。(5)外平衡式热力膨胀阀，平衡管连接点应设在温包之后，以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处漏入平衡管影响温包感受的过热度。31船舶辅机第12章

16、船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant32船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant6.热力膨胀阀的调试蒸发器出口过热度太大，制冷量降低；太小产生液击。调节膨胀阀使蒸发器出口工作过热度36oC为宜，装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。33船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant有回热器：吸气管发凉发凉、结露结露无回热器：吸气管冰凉粘手冰凉粘手、均匀结薄霜均匀结薄霜低温库：蒸发器表面全面结均匀薄霜薄霜高温库蒸发器、空调吸气管：发凉发凉、结露结露

17、如何判断蒸发器出口过热度大小(1)蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发压力所对应饱和温度之差为出口过热度。(2)如只在压缩机吸口装有温度表和压力表，可用吸气过热度推断蒸发器出口过热度。(3)如吸气管无温度表，按蒸发器管壁结露、结霜情况判断34船舶辅机第1章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant调试热力膨胀阀注意事项(1)调试前检查制冷剂是否充足；冷凝压力在合适范围；阀完好并正确安装；阀及管路没有堵塞；蒸发器结霜不太厚(冷风机通风良好)。(2)调试应在装置运转且工况稳定时进行。(3)每次调整关闭过热度增减一般不超过0.5oC，一般调节螺杆每转一

18、圈过热度变化为11.5oC。(4)热力膨胀阀调节滞后性较大，每次调后应观察一段时间，调好后不要轻易改动。也不知调好了没有?35船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant36船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant二、电子膨胀阀Electronic Expansion Valve电磁式膨胀阀37船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant电动式膨胀阀38船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration

19、 Plant39船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant40船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant问题：内平衡式TXV膜片上方作用着( )力。温包内饱和压力外平衡式TXV波纹管上方作用着( )力。温包内饱和压力内平衡式TXV膜片下方作用着( )力。蒸发器进口压力外平衡式TXV波纹管下方作用着( )力。蒸发器出口压力外平衡式TXV波纹管顶杆填料漏泄，平衡管会出现( )现象。结霜41船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant原来用外

20、平衡TXV改用内平衡TXV会导致( )。A. 蒸发器出口过热度增加B. 制冷量降低C. 蒸发压力降低D. 压缩机轴功率增大原来用内平衡TXV改用外平衡TXV会导致( )。A. 蒸发器出口过热度减小B. 制冷量降低C. 蒸发压力降低D. 价格贵，安装麻烦提示：根据膜片下方压力、阀开度42船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant切记：冷剂流量减小或蒸发器换热量增大(过热度增大)，膨胀阀开度加大。下列( ) 会导致TXV开大。A. 冷剂不足B. 蒸发器结霜加厚C. 冷风机转速下降D. 库温下降E. 库温上升F. 冷凝压力下降43船舶辅机第12章

21、 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant切记：冷剂流量减小或蒸发器换热量增大(过热度增大)，膨胀阀开度加大。下列( ) 会导致TXV关小。A. 冷剂不足B. 蒸发器结霜加厚C. 冷风机转速下降D. 库温下降E. 库温上升F. 冷凝压力下降44船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration PlantTXV备件的针阀应处于( 关闭|打开 )状态。TXV温包漏气，则阀将( 关闭|打开 ) 。TXV温包从管路脱落，则阀将( 关闭|打开 ) 。正常工作时TXV阀体(全部|靠出口一半|靠进口一半)结霜。滤器堵进口带滤器的TXV

22、整个阀体结霜，说明( )。45船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant三、压力继电器Pressure Relay压缩机排压过高断电停车，消除产生高压的原因后，需手动复位才能使压缩机启动。(故障+报警)吸气压力低到下限时断电停车，吸气压力回升到上限时，控制压缩机通电启动。(正常、无报警)将高压继电器和低压继电器组合在同一壳体内，完成二者功能。低压继电器：高压继电器：高低压继电器:46船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant142低压继电器241M高压继电器AB高低压继电器MCLPHPL

23、PHPL/HP47船舶辅机第12章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant低压控制范围：0.070.6MPa; 复差：0.060.1MPa; 高压：0.63.0MPa低压幅差调节螺钉，调节压缩机低压断电压力和接通压力之差。高压调节螺钉，调节压缩机高压断电压力。低压主调螺钉，调节压缩机低压接通压力。高压复位按钮，对高压断电进行复位。低压高压YK306 高低压继电器48船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant49船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Pla

24、nt调节方法高压部分：高压断开压力由调节弹簧7(拉簧)的张力决定，用调节螺钉螺钉6 6调节，切断后必须用按钮8手动复位。低压部分：低压接通压力由主弹簧4的张力决定，用调节螺钉3调节。幅差压力由幅差弹簧2的张力决定，用调节螺钉1调节。 低压断开压力 = = 接通压力幅差压力单独调节主调弹簧4，使预紧力增加，吸入压力上限(接通)、下限(切断)同时增加。单独调节幅差弹簧2，使预紧力增加，下限降低，上限不变。50船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant压力值的确定：高压断开压力(上限)：参照最高工作压力(冷剂46oC对应的饱和压力)。低压断开压力

25、(低压下限)：蒸发温度减去5oC对应的饱和压力(不小于10kPa)。低压闭合压力(低压上限)：适当低于冷库温度上限对应的饱和压力。测定方法：慢慢关小吸入截止阀，停车时吸入压力表的读数为低压下限，重新启动时的读数为低压上限。慢慢关小排出截止阀，停车时排出压力表的读数为高压断开压力。51船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant52船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant53船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant54船舶辅机第11章

26、 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant四、温度继电器Temperature Relay用温度作为控制信号的电开关。作用： 控制供液电磁阀的电路通断； 一个温度继电器直接控制压缩机起停；1. 多个温度继电器并联控制压缩机起停。55船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant控制箱温度继电器56船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration PlantRT型温度继电器1. 改变调节旋钮8，使调节弹簧张力变化，改变断开值。2. 改变幅差调节螺母3，改变其与固定圆盘间隙，

27、间隙越大，闭合温度与断开温度差(幅差)越大。57船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant1. 继电器装在比控制温度高的场所；2. 温包放置在体现冷库平均温度的位置；3. 毛细管不能通过比温包温度低的结构；4. 毛细管需要弯曲时，必须保持一定的圆弧(不能直弯)。5.毛细管沿墙壁通过时，应使用夹子固定。温度继电器安装的注意事项：58船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant五、(油)压差继电器Pressure Difference Relay用润滑油泵吸排压差作为控制信号的电开关，当压差小

28、于设定值时，使压缩机停车，起保护作用。MP59船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration PlantJC3-5型压差继电器参数及说明压差调节范围0.050.35MPa波纹管最大承压0.16MPa延时时间6020s适用冷剂R12,R22,R502,R717主触头容量交流：220/380V,1000VA直流：220V,50W出厂接380V电源接头。若选用220V电源，将D1X接线拆除，把XD2接通，使降压电阻9短路。60船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration PlantJC3-5型压差继电器型压差继电器61船舶

29、辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant调整方法：1.转动调节轮22改变弹簧20张力，可改变压差调定值。2.压缩机正常运行时，按下试验按钮3，达到延时时间(6020s)后应停车。3.运行时调低滑油压力，压差开关动作时，滑油压力表和曲轴箱压力表的差值为压差继电器的压差调定值。62船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant六、电磁阀Solenoid Valve1. 直接作用电磁阀1-电磁线圈2-铜套筒3-芯铁4-复位弹簧5-阀盘6-阀座7-阀孔8-垫片9-封帽10-强开顶杆11-接线盒适用于阀

30、孔直径 3mm，接管直径1012mm场合。63船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant64船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant2. 间接作用电磁阀制冷剂流量大时应使用间接作用式。65船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant间接作用电磁阀的工作过程进出口具有一定压差时，阀才能打开导阀平衡孔主阀66船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant间接作用电磁阀的特点：启闭平稳，冲击

31、小，启阀力大，适用于大口径。但动作不灵敏。直接和间接式电磁阀安装注意事项： 有线圈一侧垂直向上安装在水平管路上；注意阀体箭头方向，装反? ? ? ? ? ? 。注意型号、口径、适用介质、适用温度、允许工作压力、电制等。不能关闭67船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant七、蒸发压力调节阀Evaporating Pressure Regulating V/V装在高温库蒸发器出口管路上，以阀前蒸发压力为控制信号，自动调节开度，调节蒸发压力，使库温均匀。又称背压阀Back-pressure Valve 。系统中的安装位置在单机多库系统中，安装在

32、高温库高温库蒸发器出口，防止高温库制冷剂蒸气进入低温库，导致高温库温降低。在单机单库系统中，安装在冷库蒸发器回气管与压缩机之间，维持要求的蒸发压力，保证冷库蒸发温度，进行吸气节流和调节压缩机制冷量。68船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant69船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant1-阀帽2-调节螺钉3-阀体4-调节弹簧5-阀盘6-阀座7-压力表接头8-阀杆9-波纹管10-阻尼器减轻调节过程中产生振荡。防止制冷剂泄漏，避免阀出口制冷剂压力单独作用在阀背面。改变弹簧4预紧力预紧力越大，蒸发压力越高70船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant蒸发压力调节阀的调节方法： 按要求的库温减去设计传热温差 (510oC) 确定蒸发温度，求其对应的饱和压力即为要求的蒸发压力。在压缩机工作时取下压力表接头7的帽罩，安装压力表。用螺丝刀缓慢转动螺钉2，将其调至所要求蒸发压力(压力表读数)。取下压力表，拧紧帽罩。71船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant八、冷却水量调节阀Cooling Water Regulating V/V安装在冷凝器