辅助设备和自控装置

第七章

辅助设备和自控装置

本章学习的基本要求：(1)熟悉制冷装置中设置辅助设备和自控装置的目的。(2)熟悉各个辅助设备和自控装置的基本工作原理及其在制冷系统中的功能。(3)了解氨和氟利昂制冷系统中所用的辅助设备的区别。(4)熟悉电磁阀的选用和安装要求。(5)熟悉制冷装置中安装高、低压力继电器的重要性，以及它的控制装置。制冷装置除装有四大主件以外，根据制冷系统的运行特点和要求还设置一些辅助设备和自控装置，其主要目的是：

(1)使制冷装置能更有效和安全地运行；(2)简化管理，节省操作人员，提高制冷装置运行的经济性；(3)提高用户的用冷质量，稳定用冷场合所需要的冷量和温度。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

一、油分离器

位置：油分离器装在压缩机排出口和冷凝器之间。

作用：分离高压气体中的润滑油，避免使过量的油进入冷凝器和蒸发器影响传热效果。

1、惯性式油分离器

是氟利昂制冷系统中常用的一种能自动回油的油分离器。

压缩机排出的高压气体进入容器，因截面积扩大使气流速度突然降低，同时因出口方向与原气流方向不—致，这时高压气体中的油就被分离（靠惯性）出来并沉积在容器底部。

当底部油位达到一定高度时，浮球阀开启，润滑油在Pk－P0压差作用下经回油管自动流入压缩机曲轴箱。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

一、油分离器2、离心式分油器

通常在大型的氨或氟利昂制冷系统使用。

压缩机的排气沿筒体的切线方向进入分离器，并沿内壁螺旋导向片作螺旋状流动，在离心力的作用下，排出气体中的油滴被分离出来，沿简体内壁下流。

分油后的蒸气则由中心管中引出，并经过三层筛板阻挡，进一步分离其中的油滴。分离下来的油积存在简体底部，当积油量达到一定数量后，可由手动或经浮球阀自动放出。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

一、油分离器

3、洗涤式油分离器

这种油分离器多用在大型氨制冷系统。

其筒体上装有进、出气管、放油管和进液管。氨液进口应比储液器的氨液面低250mm左右，以使氨液可借助重力流人油分离器。

压缩机排出的高温氨气直接进入氨液中，氨气中所含的油便得到洗涤，温度降低，沉积在分离器的底部。洗涤后的氨气离开液面经伞形罩排出。氨气在流经伞形罩时，其中少量润滑油还可以进一步被分离出来。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

二、储液器储液器的作用：

制冷装置运行时，平衡和稳定系统内的制冷剂循环量，使制冷装置正常运行。制冷装置需检修时，可将制冷剂收进储液器内，以免浪费制冷剂或因外逸而污染环境。

储液器的分类：高压储液器、低压储液器、排液桶、低压循环桶。1、高压储液器

高压储液器装设在冷凝器和膨胀阀之间，为了使冷凝器中的液体制冷剂顺利地流人储液器，储液器的位置应低于冷凝器300mm以上。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

二、储液器高压储液器的容量应满足以下要求：

(1)对于中小型制冷系统，应能收容制冷装置中全部充液量；(2)装有多台蒸发器的制冷系统，储液容量应为最大一台蒸发器的制冷剂液量和储液器中正常储液量之和；(3)为了防止温度变化对制冷剂的热膨胀，储液器中最大收容量为其容器体积的80％。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

二、储液器2、低压储液器

低压储液器位于压缩机吸气管之前。用于收集氨液分离器所分离出来的低压氨液，避免压缩机发生液击。

低压储液器进液管与氨液分离器的出液管相接，其出液管连接液体分配站或排液桶。桶上还有热氨加压管，以便加压后把桶内液体排出。此外，桶上还有压力表、安全阀、减压管、均压管、液位计和放油管等接头。由于各系统的蒸发温度和压力不同，应分别设置各系统的低压贮液器。考虑低压贮液器处于低温状态，桶外应包隔热层。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

二、储液器3．排液桶

排液桶主要用于重力供液系统，专供库房热氨冲霜时容纳排回的氨液。排液桶的结构和低压贮液器一样，只是管路连接不完全一样。

排液桶上的回液管与各设备的排液管相接。从库房排回的氨液，待其中夹带的润滑油沉淀后，由排液管排至液体分配站后再向系统供液，也可通过液体分配站上的过桥阀，经排液桶的回液管直接送往指定的库房，沉淀后的润滑油经下面的放油管送往集油器。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

二、储液器4．低压循环桶

低压循环桶常称为低压循环贮液器，既起气液分离作用，又起贮存液体制冷剂的作用。

如图为立式氨用低压循环桶

。进气管与蒸发器的回气总管连接，出气管与压缩机的吸气管相连。

在循环桶内，吸气管与壁之间有伞形挡板，使进入循环桶内的气液混合物中的液滴，在速度降低、流向改变和挡板的阻挠作用下与气体分离，让压缩机抽吸干饱和蒸气。进气管底部周围有开口，管端焊有底板，避免气液混合物冲向桶底影响泵的连续供液。此外，低压循环桶还设有进液管，放油排污管和压力表，安全阀，液面指示器及浮球阀平衡管的管接头。如果低压循环桶兼作排液桶，桶壁上还设有排液管的管接头。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

三、过滤干燥器

位置：过滤干燥器通常装在毛细管、膨胀阀之前。作用：过滤制冷系统内部的杂质(金属屑、砂粒、纤维等)及过量的水分。

结构：其外壳为无缝钢管，管内两端按一定要求放置滤网和纱布等物，用来过滤杂质，中间放置吸湿性能较强的无水氯化钙，用来吸收水分。

干燥剂类型：无水氯化钙、硅胶、分子筛、三氧化二铝等。分子筛是目前常用的干燥剂。

分子筛是用多种化学元素制成的固体物质，其结晶构造中有许多空隙。分子筛规格很多，使用时必须加以选择。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

四、热交换器在氟利昂制冷系统采用回热循环时使用。

图b—盘管式热交换器。其外壳用无缝钢管或铜管制作，内装铜制螺旋盘管。来自冷凝器或储液器的制冷剂液体在盘管内流动，而来自蒸发器的低温制冷剂蒸气在盘管外流动。由于两种流体在逆流过程的热交换，使液体制冷剂过冷，压缩机吸气过热。

图a—具有气液分离的热交换器。常在氟利昂冷藏库制冷系统中使用。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

五、安全阀、熔塞安全阀安装在制冷系统高压容器(如高压储液罐、冷凝器等)上。

如图为弹簧压力式安全阀的结构图，当制冷剂压力超过规定值时，阀门克服弹簧压力而跳动，超压的制冷剂被排放到大气当中。当制冷剂的压力低于额定压力后，安全阀即自动关闭。

安全阀应定期由有关部门校验并加铅封。

小型制冷系统往往用一定厚度的易熔金属片做成易熔塞取代安全阀。当压力超过规定值时，金属片会被击穿，压力将被释放。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

六、氨液分离器

位置：设在蒸发器和压缩机之间的吸气总管上，各个管道的连接口如图所示。应用：在大型氨制冷系统（重力供液系统）中作气、液分离之用。分离末蒸发的氨液微滴避免压缩机冲缸。避免气体与氨液一起送人蒸发器，则会影响蒸发器的传热效果。

在系统中，氨液分离器的正常液面应高于蒸发器冷却排管最高层液面0．5—2m，利用两者液面之差保证蒸发器的供液。

由于氨液分离器在低温下工作，因此它的外壳应敷设绝热层。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

七、集油器

作用：收集氨制冷系统中，油分离器、冷凝器、储液器和蒸发器等容器放出的润滑油。

放油时，先打开连接吸气管道和进油管道上的阀门，使一个容器中的油进入集油器。由于集油器与吸气管连接，所以筒内处在低压状态下。当油位达到一定高度时，关闭上述两个阀门，然后打开放油阀，使油逐渐放出，存人容器。如果放出的润滑油不符合使用要求，则必须通过再生设备清理，去除油中的杂质和水分才能重复使用。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

八、空气分离器

使用场合：通常设置在低温氨制冷系统内。

作用：分离氨制冷系统内的氨和空气，并把空气放出，使系统正常运行。类型：目前在氨制冷系统中，常用的空气分离器有卧式套管式和立式盘管式两种

1、立式盘管式空气分离器立式盘管式空气分离器的壳体由无缝钢管制成，内部有一组蛇形蒸发管组。分离器上焊有混合气体入口、氨液出口、氨液进口，回气、放空气、压力表等管接头，其上还设有温度计插座，壳体外面包有隔热层。

高压贮液器送来并经节流后的氨液进入蛇形蒸发管组，在其中吸热汽化，而进入器内的混合气体则被冷却。冷却后，混合气体中被冷凝的氨液沉积于分离器底部，由出液口排出，分离出来的窄气则从上侧部的空气口放出。分离器上设置有温度计，当空气分离器的顶部温度接近压缩机排气压力下的饱和温度时，说明系统中已基本上不含有空气，若温度明显低于饱和温度，则系统中仍有较多空气，还须继续排放。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

八、空气分离器

2．卧式套管式空气分离器

套管式空气分离器由四根不同直径和无缝钢管套焊制成。由内往外数，其中内管1与内管3相通，内管2与外管4相通，外管4通过旁通管与内管1相通。在旁通管上装有节流阀。四根套管皆有管接头与各自有关的设备和容器相通。

高压氨液经节流后进入空气分离器的内管l和内管3腔中，低温氨液吸收管外混合气体的热量而汽化，经内管3、出气管去系统氨液分离器或低压循环贮液器的进气管。自冷凝器和高压贮液器来的混合气体，在空气分离器的外管4和内管2腔中，受内管1、3腔中的低温氨液的冷却，混合气体中氨气凝结成氨液积聚在管4底部。当积液多时，关闭管l上的节流阀，开启旁通管上的节流阀，由旁通管供入管1作蒸发吸热用。而不凝性气体(含空气)经内管2出气管阀门排至盛水容器中。

套管式空气分离器它分离的效果较好，操作方便，在各类冷库中使用较多。

第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

九、紧急泄氨器

紧急泄氨器是氨制冷系统装设的安全保护装置。

紧急泄氨器的液管与储液器和蒸发器连接，水管与消防用水管连接。

发生紧急情况时(如火灾等)，打开水管和液管上的阀门，使大量水与氨混合，混合后的稀氨水溶液排人下水道，防止制冷系统因压力过高而破裂。

紧急泄氨器应放置在行走方便的部位。第七章

辅助设备和自控装置

第一节辅助设备

十、中间冷却器

中间冷却器是实现双级制冷循环所必须具备的设备。

图a为一次节流、中间完全冷却的中间冷却器，这适用于氨系统。图b为不完全中间冷却所用的中间冷却器，它适用于氟利昂系统。中间冷却器它的外壳要用绝热材料隔热（因为其蒸发温度低于环境温度）。第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀1．电磁阀

电磁阀是由电流通过电磁铁产生电磁吸力来控制的阀门。电磁阀通常安装在膨胀阀前，用来直接控制进入蒸发器的制冷剂量。也可以安装在压缩机卸载油缸之前，控制压缩机气缸的卸载。

目前常用的电磁阀有两种形式：

(1)直接启闭式电磁阀由阀体和电磁头两部分组成。

当电磁头中的线圈通电时，线圈与衔铁产生感应磁场，衔铁带动阀针上移，阀孔被打开，流体正常流动。当电源被切断时，磁场消失，衔铁靠自重和弹簧力下落，阀针将阀孔关闭，流体停止流动。

直接启闭式电磁阀结构简单，操作方便可靠。但它仅适用于控制直径为3mm以下的阀孔。第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀

(2)间接启闭式电磁阀动作过程分两次进行(故又称两次开阀)。当电磁头中的线圈通电后，衔铁和阀针上移，首先打开操纵孔(孔径较小)使浮阀上部空间的制冷剂通过操纵孔流向阀的出口，上部压力迅速下降，这样浮阀在压差作用下上升，再打开阀孔。当线圈切断电源时，衔铁和阀针下落并关闭操纵孔，制冷剂通过浮阀上的平衡孔进入上部空间，使浮阀两侧压力平衡，在自重和弹簧力作用下而下落，使阀孔关闭。第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀

(3)电磁阀的选用与安装1)应根据外接管路的内径选用，目前国产电磁阀的内径(通径)有3mm，6mm，8mm，10mm，13mm，16mm，19mm，25mm，32rnm等规格。2)氟利昂制冷系统一般选用铜质电磁阀；氨系统一定选用不锈钢电磁阀。3)根据电磁阀控制线路所用电源和电压选配，如AC电源36V，220V，380V；DC电源24V，110V，220~等。4)电磁阀应水平安装，流体流动方向应与阀体标注箭头相同，切勿装反。5)安装点的环境温度不应超过40℃，也不应安装在潮湿地方，以免烧坏线圈。

第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀

2．蒸发压力调节阀

是一种控制阀前压力的恒压阀。它仅适用于小型制冷系统。

作用：调节蒸发器中制冷剂的蒸发压力(或温度)。

制冷剂蒸气进入阀内时，由于蒸气压力作用，将克服弹力，推动阀芯上移，使阀孔打开，制冷剂蒸气由出口流入压缩机吸气管。

如制冷剂压力升高，则阀孔开度增加，流出的制冷剂量增加，蒸发器内压力降低。反之，当来自蒸发器的制冷剂偏低，阀孔关小，流出的制冷剂量减少，蒸发器内压力升高。可通过调节杆和调节弹簧实现对调节蒸发压力值的设定。调节弹簧的弹力越大，控制的蒸发压力也越高，库温亦上升。第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀

3．组合式恒压阀

适用于通径较大的接管调节阀前压力。

组合式恒压阀是由压力导阀与主阀组成。

主阀阀孔的启闭和调节由压力导阀根据阀前的流体压力控制。阀前压力增大，主阀活塞的下移位置增加，主阀开度增大，使制冷剂流量加大闹前压力(即蒸发压力)下降。

组合式恒压阀的控制压力，可通过调节辅助弹簧的弹力而获得。

可转动强开机构11使阀孔强行开启。

第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀4．主阀一导阀组件主阀本身不会动作，必须与导阀配合使用。

导阀可以是恒压阀，也可以是电磁阀，导阀通过管路与主阀连接，并根据导阀输入的压力信号使主阀启闭。

第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

一、自动控制阀

5．水量调节阀

安装在冷凝器（小型水冷式制冷装置）进水管上。

作用：控制冷凝压力，节省冷却水量。

当冷凝器的进水温度过高或水量不足时，压缩机的排气压力上升，阀内波纹管被压缩，并通过调节杆和顶杆向下推动阀门，使阀塞开大，水量增加，压缩机排气压力下降。当排气压力过低时，波纹管伸张，传给顶杆的压力减小，阀塞在弹簧作用下向上移动使阀孔关小，通过的水量减少。

当压缩机停止工作时，水量调节阀自动关闭。

可通过调节螺丝调节排气压力使阀门保持一定开启度。

第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

二、继电器

1．温度继电器

温度继电器是对用冷部位(如空调室、冷冻水、冷藏库)的温度及其波动范围进行控制的电开关。

温度继电器的种类：水银导电表式、半导体式以及比例式的温度继电器。

目前蒸汽压力式（以压力作用原理来推动电触点通、断）温度继电器使用较多。如WJ35型温控器，可专供各种空调器使用。主要技术性能如下：

温度调节范围(15～27℃)±2℃

动作灵敏度≯1．5℃

两微动开关动作温度差1～2℃触点容量220V，5A

第七章

辅助设备和自控装置

第二节自控装置

二、继电器2．压力继电器

压力继电器是一种受压力信号控制的电器开关。

作用：控制压缩机运行时的排气压力和吸气压力。

压缩机排气压力过高会增加电耗，影响机器寿命，并有可能产生意外事故；

压缩机吸气压力过低时