4.2.3 制冷装置自动控制元件课件讲解

第四章船舶制冷装置4.2.4制冷装置自动控制元件主讲：郭卫勇8435759武汉船舶职业技术学院8435759CONTENTS制冷装置自动控制元件0101制冷装置自动控制元件843575901制冷装置自动控制元件制冷装置自动控制元件：热力膨胀阀电子膨胀阀压力继电器温度继电器压差继电器电磁阀蒸发压力调节阀冷却水量调节阀01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀制冷装置节流[Throttle]元件形式毛细管[CapillaryTube]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01制冷装置自动控制1．热力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按膨胀阀中感应机构动力室中传力零件的结构不同，可分为：薄膜式和波纹管式两种。按使用条件不同又可分为：内平衡式外平衡式01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀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01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀平衡方程：p1=p0+ps蒸发器流阻小，忽略之：p0=p0´但t1>t0´气体过热度Δt＝t1－t0´≈t1－t0P1为感温包内的压力01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀热力膨胀阀的动作基本上取决于三个主要压力：感温包压力：它作用在使阀趋向开启的膜片一侧。蒸发压力：它作用在膜片的另一侧，可使阀趋向于关闭。弹簧力：它通过阀杆传递到膜片的蒸发压力侧，帮助关闭阀孔。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀1.静止过热度（关闭过热度）：膨胀阀刚好关闭位置时的过热度。2.工作过热度：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。3.过热度变化量：膨胀阀从额定开度（B点）到关闭位置过热度的变化量。蒸发器出口过热度与热力膨胀阀开度的关系01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀

感温包压力被蒸发压力和弹簧力所平衡，当感温包元件使用的介质与制冷系统的制冷剂相同时，它们的温度压力特性是一致的。蒸发器中液体制冷剂蒸发，吸气被过热，温度升高。感温包内压力就比蒸发压力高，该压力作用在膨胀阀的膜片顶部，当它大于蒸发压力与弹簧力之和时，会引起阀芯移离阀座，开大通流阀孔，直到感温包压力同蒸发压力之和平衡为止。如果膨胀阀供液不足，引起蒸发压力下降或蒸发器出口过热度上升，使阀开大。反之，如果膨胀阀供液太多，蒸发器压力上升或者感温包温度下降。弹簧力和蒸发压力都可使阀关小，直到三种压力平衡为止。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀阀的位置：热力膨胀阀可安装在任何位置。但是，它的位置应能起到控制蒸发器进液量的作用。如果蒸发器使用分液器，则分液器应直接装在热力膨胀阀的出口侧，这样工作性能最好。感温包的位置：位置十分重要。有时它可决定制冷装置的工作性能好坏。欲得到满意的膨胀阀控制，首先是感温包同吸气管路之间要有良好的而接触。感温包应该用两条专用的金属带牢牢地固定在清洁的吸气直管上。调节不同的弹簧张力ps，便能获得使阀口开启的不同过热度。与调定的弹簧张力ps相对应的制冷剂的过热度称为静装配过热度(又称关闭过热度)。一般希望蒸发器的过热度维持在3～6℃的范围内。

01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀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为△p0，则所以膨胀阀出口过热度由(ps+Dp0)确定。过热度提高，蒸发器出口过热段长，蒸发器传热面积得不到充分利用，制冷量下降，蒸发温度降低，经济运行性变差。p1p

0psp

0(t0)p

0(t1)p

0p0因此，这种情况下应使用外平衡式膨胀阀。忽略重力和顶杆摩擦力，则01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀选用外平衡式膨胀阀的主要依据：压降△p0所对应的制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时可选用内平衡式膨胀阀，而用于低温库时可能需选用外平衡式膨胀阀。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀容量与选型膨胀阀的名义容量：在名义工况下的容量。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制冷剂名义工况：t0=5oC，tk=32oC，过冷度4oCTEX12-4.5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01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀容量与选型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。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀的安装和维护阀尽量靠近蒸发器安装，二者之间不宜装流动阻力较大的附件。使用限压式温包时，阀和毛细管所处的环境应比温包所感受的温度高，毛细管不要接触低温管路。温包应放在靠近蒸发器出口的水平管段上。管径小时，放在侧上方；管径大于21mm时，放在侧面或侧下方。应清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈，并涂以银粉漆。温包应与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面妥善地包以隔热材料。对外平衡式热力膨胀阀，其平衡接管的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人平衡管时影响温包感受的过热度。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀的安装和维护热力膨胀阀的温包、毛细管和外部平衡管应妥加保护。毛细管被压扁后即不能正常工作，温包或毛细管漏泄则阀也无法开启。温包脱开蒸发器出口管，阀会开大，外平衡式阀内顶杆填料密封不良，阀后制冷剂会直接漏人平衡管而流到蒸发器出口，平衡管会结霜，严重时会造成压缩机液击。低温库膨胀阀有制冷剂流过时进口那一半一般不结霜，阀出口那一半会结霜。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀调试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、结霜情况判断有回热器：吸气管发凉、结露无回热器：吸气管冰凉粘手、均匀结薄霜低温库：蒸发器表面全面结均匀薄霜高温库蒸发器、空调吸气管：发凉、结露01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀调试调试热力膨胀阀时应注意以下几点：

(1)热力膨胀阀的调试应在装置运转且工况稳定时进行。调试前应检查制冷剂是否充足，冷凝压力应在合适范围，阀本身完好并安装正确，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。

(2)每次调整一般以关闭过热度增减不超过0．5℃为宜。一般调节螺杆每转一圈过热度变化为1～1.5℃。

(3)热力膨胀阀调节滞后性较大，调节后对小型制冷装置要十几分钟，对大型制冷装置要30～40分钟才稳定。故每次调节后应观察一段时间，调好后一般不要轻易乱动。01制冷装置自动控制1．热力膨胀阀热力膨胀阀调试问题：内平衡式TXV膜片上方作用着()力。外平衡式TXV波纹管上方作用着()力。内平衡式TXV膜片下方作用着()力。外平衡式TXV波纹管下方作用着()力。外平衡式TXV波纹管顶杆填料漏泄，平衡管会出现()现象。蒸发器出口压力结霜温包内饱和压力温包内饱和压力蒸发器进口压力01制冷装置自动控制2．电子膨胀阀01制冷装置自动控制2．电子膨胀阀流量调节可以不受冷凝压力和供液过冷度变化的影响。动作迅速，调节精确。(允许将出口过热度调至很小，提高了蒸发器的利用率)流量特性的线性范围很宽，适用很大的制冷范围，也适用各种蒸发温度。电动式还允许制冷剂双向流动，可直接用于热泵工况和热气除霜。01制冷装置自动控制3．压力继电器01制冷装置自动控制3．压力继电器高压继电器: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)低压继电器: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)高低压继电器: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。142ABMCLPHP241M01制冷装置自动控制4．温度继电器01制冷装置自动控制4．温度继电器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；多个温度继电器并联控制压缩机起停。01制冷装置自动控制5．(油)压差继电器用润滑油泵吸排压差作为控制信号的电开关，当压差小于设定值时，使压缩机停车，起保护作用。01制冷装置自动控制6．电磁阀

电磁阀启闭是由电磁力控制的，常由压力继电器、温度继电器和手动开关等控制。置于制冷系统输液管路上的过滤器与膨胀阀之间，自动接通或切断液体制冷剂的通路。压缩机停车时，由于电磁阀断电关闭，可靠地切断蒸发器的制冷剂供入，从而可防止压缩机下次起动时因吸入湿蒸气而发生液击。此外，电磁阀也装于冷凝器的冷却水管路上，在压缩机停、开时，自动切断或接通水源。直接启闭式电磁阀01制冷装置自动控制6．电磁阀制冷剂流量大时应使用间接作用式。启闭平稳，冲击小，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，装反不能关闭

；注意型号、口径、适用介质、适用温度、允许工作压力、电制等。开启关闭间接启闭式电磁阀01制冷装置自动控制7．蒸发压力调节阀

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-pressureValve]

。系统中的安装位置在单机多库系统中，安装在高温库蒸发器出口，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。01制冷装置自动控制8．冷却水量调节阀

安装在冷凝器的进水管上，可依据冷凝压力的变化自动调节冷却水的流量，以使冷凝压力保持在调定的范围内，可防止冷凝压力过低，调节静压可稍大。直接作用式：控制精度差，适用于冷却水量小的场合。阀位移由冷凝压力控制。间接作用式：控制精度高，适用于冷却水量大的场合。导阀位移由冷凝压力控制，主阀位移由阀上下冷却水压差力控制。01制冷装置自动控制对于单机多库制冷系统，下列自动化元件：热力膨胀阀、低压继电器、高压继电器、温度继电器、压差继电器、电磁阀、蒸发压力调节阀、冷却水量调节阀。