辅机第十三讲.

1、课题四课题四 船舶制冷装置船舶制冷装置第十二讲第十二讲 第八节：制冷自动控制元件第八节：制冷自动控制元件第八节第八节 制冷装置自动化元件制冷装置自动化元件一、热力膨胀阀一、热力膨胀阀二、电子膨胀阀二、电子膨胀阀三、压力继电器三、压力继电器四、温度继电器四、温度继电器五、压差继电器五、压差继电器六、电磁阀六、电磁阀七、蒸发压力调节阀七、蒸发压力调节阀八、冷却水量调节阀八、冷却水量调节阀一、热力膨胀阀一、热力膨胀阀 1 1热力膨胀阀的作用热力膨胀阀的作用 使高压常温的制冷剂液体使高压常温的制冷剂液体节流降压节流降压变成低温低压制冷变成低温低压制冷剂湿蒸汽；剂湿蒸汽； 感温包感受感温包感受蒸发器出口

2、冷剂蒸汽过热程度蒸发器出口冷剂蒸汽过热程度，自动调节，自动调节膨胀阀开启度，以调节制冷剂流量，是制冷剂流量与蒸发器膨胀阀开启度，以调节制冷剂流量，是制冷剂流量与蒸发器的热负荷相匹配；的热负荷相匹配； 使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，保证使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，保证蒸发器传热面积得以充分利用，防止压缩机出现液击现象。蒸发器传热面积得以充分利用，防止压缩机出现液击现象。热力头热力头节流元件节流元件过热度调整过热度调整机构机构阀体阀体10-感温包感温包9-毛细管（传压管）毛细管（传压管）1-膜片膜片2-顶杆顶杆3-阀座阀座4-阀芯阀芯6-调节螺杆调节螺杆5-调节弹簧调节弹

3、簧11-制冷剂进口制冷剂进口13-制冷剂出口制冷剂出口2 2内平衡式热力膨胀阀的结构内平衡式热力膨胀阀的结构3 3内平衡式热力膨胀阀的原理内平衡式热力膨胀阀的原理p1p0psE(p 0 ,t 0)A(p0 ,t0)F(p 0 ,t1)如忽略如忽略A-E段流阻段流阻,则则0000ppp00ttE-F段距离较近所以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膜片受力平衡条件p1 = p0 + ps温包内工质压力p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

4、。p1psp0t0t112 5ttp1psp0p0p1ps+p0p0关阀力开阀力 对于内平衡式热力膨胀阀对于内平衡式热力膨胀阀，当热负荷变化时，同时蒸发压力，当热负荷变化时，同时蒸发压力p0和过热度感温包内压力和过热度感温包内压力p1都会都会变化，但变化，但p1的变化更为显著。的变化更为显著。 所以，过热度所以，过热度增大增大，膜片，膜片下移下移，阀，阀开大开大，增加增加供液量；过热供液量；过热度度减小减小，膜片，膜片上移上移，阀，阀关小关小，减少减少供液量。供液量。 但制冷剂从膨胀阀出口到蒸发器出口的流动阻力是无法避免但制冷剂从膨胀阀出口到蒸发器出口的流动阻力是无法避免的，必然存在压降的，必

5、然存在压降 p0，这样膜片的受力平衡条件是：，这样膜片的受力平衡条件是： p1 p0 + ps + p0 关阀力增加了关阀力增加了 p0，因此，冷剂的实际过热度就大于由弹簧，因此，冷剂的实际过热度就大于由弹簧的当量压力的当量压力ps设定的过热度。设定的过热度。 过热度的提高造成蒸发器供液不足，换热面的利用率降低，过热度的提高造成蒸发器供液不足，换热面的利用率降低，制冷能力下降，由此引发增发温度降低，制冷装置经济性下降。制冷能力下降，由此引发增发温度降低，制冷装置经济性下降。 内热式膨胀阀适用于增发温度不太低，容量不大，制冷剂流内热式膨胀阀适用于增发温度不太低，容量不大，制冷剂流动阻力不大的盘管

6、式增发器。动阻力不大的盘管式增发器。忽略重力和顶杆摩擦力，则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 0p04 4外平衡式热力膨胀阀的原理外平衡式热力膨胀阀的原理问题：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膜片下方作用着( )力。蒸发器出口压力外平衡式TXV顶杆填料漏泄，平衡管会出现( )现象。结霜原来用外平衡TXV改用内平衡TXV会导致( )。A. 蒸发器出口过热度增

7、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.

8、 冷凝压力下降TXV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整个阀体结霜，说明( )。5、选用膨胀阀的主要依据、选用膨胀阀的主要依据 压降压降p0所对应的制冷剂饱和温度降超过所对应的制冷剂饱和温度降超过1oC(R22)或或 2oC(R22)选用外平衡式膨胀阀。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较大，所以同样大

9、小的蒸发器用于高温库高温库时可选用时可选用内平衡内平衡式式膨胀阀，而用于膨胀阀，而用于低温库低温库时可能需选用时可能需选用外平衡外平衡式膨胀阀。式膨胀阀。 用冷风机为蒸发器时，其分液器和分液管的压降都比较用冷风机为蒸发器时，其分液器和分液管的压降都比较大，一般多选用外平衡式膨胀阀。大，一般多选用外平衡式膨胀阀。该用外平衡式若用内平衡该用外平衡式若用内平衡式，必然使阀的开度变小，蒸发器出口过热度太大，使制冷式，必然使阀的开度变小，蒸发器出口过热度太大，使制冷量降低；反之并无不良影响，只是外平衡式阀相对要贵些，量降低；反之并无不良影响，只是外平衡式阀相对要贵些，且有加装平衡管的麻烦。且有加装平衡管

10、的麻烦。6热力膨胀阀的容量和选配热力膨胀阀的容量和选配 热力膨胀阀的容量热力膨胀阀的容量Q；（阀在额定开度时流过的制（阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。）冷剂完全气化时的吸热量。）解释：解释： 静止过热度或关闭过热度：静止过热度或关闭过热度：使膨胀阀刚好回到关闭位置时使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度的过热度 工作过热度：工作过热度：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。 过热度变化量：过热度变化量：膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变化值。化值。 我国规定将过热度变化量为我国规定将过热度变化量为时阀的开度定为额定开

11、度。时阀的开度定为额定开度。解释：解释： 膨胀阀的名义容量；膨胀阀的名义容量；指在名义工况下的容量。指在名义工况下的容量。 名义工况；名义工况；我国规定对制冷用我国规定对制冷用R12R12、R22R22热力膨胀阀的名义工热力膨胀阀的名义工况是：况是：t t。= 5= 5，t tK K = 40= 40，阀进口制冷剂液体温度为，阀进口制冷剂液体温度为 38 38 ，通过阀的压降通过阀的压降R12R12为为 0 041 MPa41 MPa，R22R22为为0.69Mpa0.69Mpa。膨胀阀容量选得过小产生后果；膨胀阀容量选得过小产生后果；即使阀全开也供液不足，蒸即使阀全开也供液不足，蒸发器的能力

12、不能充分发挥，会使蒸发压力降低，制冷量减小，发器的能力不能充分发挥，会使蒸发压力降低，制冷量减小，吸气过热度加大。吸气过热度加大。 膨胀阀容量选得过大产生后果；膨胀阀容量选得过大产生后果；阀工作时开度过小，不仅冲阀工作时开度过小，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半为宜，其容量应比蒸发器制冷量稍大，而最大额定开度的半为宜，其容量应比蒸发器制冷量稍大，而最大不超过后者的二倍。不超过后者的二倍。膨胀阀容量大小首先取决于膨胀阀容量大小首先取决于: 阀的型号（有不同的流通截面积阀的型号（有不同的流通截面积A A）

13、 ； 型号既定的膨胀阀，其容量取决于制冷剂性质和工况条件型号既定的膨胀阀，其容量取决于制冷剂性质和工况条件（阀前后压力差、蒸发温度和阀前液体过冷度），它们会影响（阀前后压力差、蒸发温度和阀前液体过冷度），它们会影响G G和和q qo o的大小。的大小。选配膨胀阀方法；选配膨胀阀方法； 根据蒸发器设计的蒸发温度、制冷量以及使用时冷凝温度的根据蒸发器设计的蒸发温度、制冷量以及使用时冷凝温度的下限按管路条件计算出膨胀阀前后的压差，再根据阀的容量表，下限按管路条件计算出膨胀阀前后的压差，再根据阀的容量表，使所选用的容量稍大于蒸发器制冷量即可。当蒸发器制冷量变使所选用的容量稍大于蒸发器制冷量即可。当蒸发

14、器制冷量变动范围太大时，可并联容量不同的两个膨胀阀，切换或并联使动范围太大时，可并联容量不同的两个膨胀阀，切换或并联使用。用。（船用制冷装置冷却水温度变化很大。在寒冷水域冷凝压力可（船用制冷装置冷却水温度变化很大。在寒冷水域冷凝压力可能会过低，膨胀阀开足后流量也不够，容量可能会低到不能满能会过低，膨胀阀开足后流量也不够，容量可能会低到不能满足蒸发器需要，这时应减少冷却水量，以免足蒸发器需要，这时应减少冷却水量，以免PK过低。过低。 ）7热力膨胀阀的安装热力膨胀阀的安装 （1）阀体直立装在蒸发器进口的水平管上，尽量靠近蒸发器，阀体直立装在蒸发器进口的水平管上，尽量靠近蒸发器，进、出口不要接错。如

15、离蒸发器较远，二者间管路应适当加粗，进、出口不要接错。如离蒸发器较远，二者间管路应适当加粗，在冷库外面的管路应包隔热材料。在冷库外面的管路应包隔热材料。 （2）蒸发器出口的管路若上行，通常设有集油弯。）蒸发器出口的管路若上行，通常设有集油弯。温包应装温包应装在集油弯上游的水平段，不应靠近质量较大的阀或其他金属件，在集油弯上游的水平段，不应靠近质量较大的阀或其他金属件，以便能灵敏地感受冷剂的温度。以便能灵敏地感受冷剂的温度。 （3）外平衡式热力膨胀阀的温包应置于平衡管的接点之前，外平衡式热力膨胀阀的温包应置于平衡管的接点之前，以免万一有少量液态冷剂漏入平衡管时影响温包感受的过热度。以免万一有少量

16、液态冷剂漏入平衡管时影响温包感受的过热度。平衡管应从蒸发器出口管的顶部引出，以免管底部有液体或积平衡管应从蒸发器出口管的顶部引出，以免管底部有液体或积油时影响引出的压力。油时影响引出的压力。 （4）管径管径21 mm时，温包放在水平管的顶部；管径时，温包放在水平管的顶部；管径21 mm时，考虑到管顶部蒸气可能已过热而下部仍含液滴，时，考虑到管顶部蒸气可能已过热而下部仍含液滴，而管底部又可能积油，温包应放在管子的侧面或侧下方，管而管底部又可能积油，温包应放在管子的侧面或侧下方，管径越大越向下放，但不宜低到离管底径越大越向下放，但不宜低到离管底45以下。以下。温包处的毛温包处的毛细管应向上，以免液

17、体从温包中流出。细管应向上，以免液体从温包中流出。 （5）应清除放温包处的管壁外部的油漆和铁锈，并涂以银）应清除放温包处的管壁外部的油漆和铁锈，并涂以银粉漆。温包应与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面妥善地粉漆。温包应与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面妥善地包以隔热材料，使其两端超出温包适当长度。包以隔热材料，使其两端超出温包适当长度。 （6）应防止以下情况：）应防止以下情况：毛细管被压扁不能正常工作；温包毛细管被压扁不能正常工作；温包或毛细管漏泄使阀无法开启；温包脱开蒸发器出口管使阀开或毛细管漏泄使阀无法开启；温包脱开蒸发器出口管使阀开度过大。外平衡式平衡管结霜则表明阀内密封不良，有制冷度过大

18、。外平衡式平衡管结霜则表明阀内密封不良，有制冷剂从阀后漏入平衡管，绕过蒸发器直接流到出口，会导致压剂从阀后漏入平衡管，绕过蒸发器直接流到出口，会导致压缩机吸入液体。缩机吸入液体。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8热力膨胀阀的调试热力膨胀阀的调试 一般认为膨胀阀以调到蒸发器出口工作过热度为一般认为膨胀阀以调到蒸发器出口工作过热度为3 366为为宜。当装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。宜。当装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。蒸发器出口过热度的判断：蒸发器出口过热度的判断： 当蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发当蒸发器出

19、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即为出口过热度。压力所对应饱和温度之差即为出口过热度。 一般只在压缩机吸口有温度计和压力表，这时可用吸气过一般只在压缩机吸口有温度计和压力表，这时可用吸气过热度来推断蒸发器出口过热度是否合适。热度来推断蒸发器出口过热度是否合适。 多库并用一台压缩机时，最好依次使各库单独工作来鉴定。多库并用一台压缩机时，最好依次使各库单独工作来鉴定。 如果吸气管上没有温度计，便只能按管壁结露、霜的如果吸气管上没有温度计，便只能按管壁结露、霜的情况来粗略估计过热温度。情况来粗略估计过热温度。 粗略估计过热温度方法：粗略估计过热温度方法：伙食冷库和低温冷藏

20、舱制冷装伙食冷库和低温冷藏舱制冷装置装有回热器时，吸气管应有发凉的感觉而一般常应结露；置装有回热器时，吸气管应有发凉的感觉而一般常应结露；无气液换热器时，吸气管应有冰冷粘乎感觉或均匀地结有薄无气液换热器时，吸气管应有冰冷粘乎感觉或均匀地结有薄霜。低温库蒸发器表面应全面结有均匀薄霜。高温库蒸发器霜。低温库蒸发器表面应全面结有均匀薄霜。高温库蒸发器和空调制冷装置吸气管通常应发凉并结露。和空调制冷装置吸气管通常应发凉并结露。 调试热力膨胀阀时应注意的问题调试热力膨胀阀时应注意的问题 （1）热力膨胀阀的调试应在装置运转且工况基本稳定时热力膨胀阀的调试应在装置运转且工况基本稳定时进行。调试前应检查验证：

21、冷剂应充足；冷凝压力应在合适进行。调试前应检查验证：冷剂应充足；冷凝压力应在合适范围；阀状况良好并安装正确；阀及管路没有堵塞；蒸发器范围；阀状况良好并安装正确；阀及管路没有堵塞；蒸发器结霜不太厚；蒸发器若为冷风机则应通风良好。结霜不太厚；蒸发器若为冷风机则应通风良好。 （2）热力膨胀阀每次调节量不宜过大，以转动调节螺杆热力膨胀阀每次调节量不宜过大，以转动调节螺杆1/41/2转为宜。调后反应较慢，要等转为宜。调后反应较慢，要等1530 min才能看出才能看出效果，故每次调节应间隔效果，故每次调节应间隔30 min以上。以上。调好后轻易别再乱动。调好后轻易别再乱动。 二、电子膨胀阀二、电子膨胀阀

22、按驱动方式分有：按驱动方式分有：电磁式电磁式和和电动式电动式两类。两类。 特点特点 这种系统可实现这种系统可实现PIDPID调节，过热度变化量几近于零，而调节，过热度变化量几近于零，而且信号传送快，调节反应迅速，因而可以大大减小所需的最小稳且信号传送快，调节反应迅速，因而可以大大减小所需的最小稳定过热度（定过热度（22甚至更低）提高蒸发器的利用率。阀本身有很好的甚至更低）提高蒸发器的利用率。阀本身有很好的线性流量特性，适用范围很宽。如用微机控制，采用反馈调节或线性流量特性，适用范围很宽。如用微机控制，采用反馈调节或前馈加反馈复合调节，可以与压缩机变频能量调节配合使用，即前馈加反馈复合调节，可以

23、与压缩机变频能量调节配合使用，即使负荷变动大而频繁，也能获得很好的调节品质。使负荷变动大而频繁，也能获得很好的调节品质。 三、压力继电器三、压力继电器 1.高压继电器高压继电器 在压缩机排出压力过高时，自动断开，停止压在压缩机排出压力过高时，自动断开，停止压缩机的工作，仅起高压保护作用缩机的工作，仅起高压保护作用。2.低压继电器低压继电器 在吸入压力降低到调定下限时断电停车，而当吸在吸入压力降低到调定下限时断电停车，而当吸气压力回升至调定上限时又使压缩机通电。不仅能起防止吸气气压力回升至调定上限时又使压缩机通电。不仅能起防止吸气压力过低的保护作用，而且能根据需要自动控制压缩机启停。压力过低的保

24、护作用，而且能根据需要自动控制压缩机启停。 见课件动画见课件动画 调节低压主调弹簧预紧力；调节低压主调弹簧预紧力；吸入压力的上、下限（接通、吸入压力的上、下限（接通、切断压力）同时改变，其差值（幅差）不变；切断压力）同时改变，其差值（幅差）不变； 调节低压幅差弹簧预紧力；调节低压幅差弹簧预紧力；吸入压力下限值改变，上限值吸入压力下限值改变，上限值不变（幅差改变、预紧拉力增加，下限值降低（幅差增加）不变（幅差改变、预紧拉力增加，下限值降低（幅差增加）四、温度继电器四、温度继电器 （用温度作为控制信号的一种电开关（用温度作为控制信号的一种电开关, ,常被用常被用来控制供液电磁阀的电路通断，以使冷库

25、的温度得以保持在给来控制供液电磁阀的电路通断，以使冷库的温度得以保持在给定的范围。）定的范围。） 见课件动画见课件动画 调节旋钮调节旋钮 可改变温度继电器的断开值，即控制温度的下可改变温度继电器的断开值，即控制温度的下限值。调节弹簧张力越大，断开温度值越高。限值。调节弹簧张力越大，断开温度值越高。 调节幅差调节螺母调节幅差调节螺母 可以改变电触点闭合温度与断开温度可以改变电触点闭合温度与断开温度差值。幅差调节螺母控制了欲控温度的上限。差值。幅差调节螺母控制了欲控温度的上限。 （幅差螺母位置既定时，调节旋钮（幅差螺母位置既定时，调节旋钮8 8实际上使控制温度上、实际上使控制温度上、下限同时改变。

26、）下限同时改变。）五、压差继电器（亦称油压差继电器）；五、压差继电器（亦称油压差继电器）；以压力差作为控制信以压力差作为控制信号的电开关，用来在压缩机滑油泵排、吸两端的压差低于某一号的电开关，用来在压缩机滑油泵排、吸两端的压差低于某一调定位时，自动切断压缩机电路，以实现保护性停车。调定位时，自动切断压缩机电路，以实现保护性停车。 见课件动画见课件动画六、电磁阀六、电磁阀 用电磁力启闭的阀门。在制冷装置中它常被用作用电磁力启闭的阀门。在制冷装置中它常被用作由温度继电器控制的供液电磁阀。有时也用在滑油分离器的自由温度继电器控制的供液电磁阀。有时也用在滑油分离器的自动回油管路或其他场合。动回油管路或其他场合。 间接启闭式供液电磁阀见课件动画间接启闭式供液电磁阀见课件动画七、蒸发压力调节阀（亦称背压阀七、蒸发压力调节阀（亦称背压阀 ） 以阀前的蒸发压力为信号自动地调节开度，能将蒸发以阀前的蒸发压力为信号自动地调节开度，能将蒸发压力大致地保持在所要求的数值。压力大致地保持在所要求的数值。 直接作用式蒸发压力调节