4.2.3 制冷裝置自動(dòng)控制元件課件講解

第四章船舶制冷裝置4.2.4制冷裝置自動(dòng)控制元件主講：郭衛(wèi)勇8435759武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院8435759CONTENTS制冷裝置自動(dòng)控制元件0101制冷裝置自動(dòng)控制元件843575901制冷裝置自動(dòng)控制元件制冷裝置自動(dòng)控制元件：熱力膨脹閥電子膨脹閥壓力繼電器溫度繼電器壓差繼電器電磁閥蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥冷卻水量調(diào)節(jié)閥01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥制冷裝置節(jié)流[Throttle]元件形式毛細(xì)管[CapillaryTube]手動(dòng)膨脹閥自動(dòng)膨脹閥定壓膨脹閥熱力膨脹閥電子膨脹閥01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥制冷裝置節(jié)流元件作用：節(jié)流降壓根據(jù)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)制冷劑流量按膨脹閥中感應(yīng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力室中傳力零件的結(jié)構(gòu)不同，可分為：薄膜式和波紋管式兩種。按使用條件不同又可分為：內(nèi)平衡式外平衡式01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥熱力頭節(jié)流元件過熱度調(diào)整機(jī)構(gòu)閥體10-感溫包9-毛細(xì)管1-膜片2-頂桿3-閥座4-閥芯6-調(diào)節(jié)螺桿5-調(diào)節(jié)彈簧12-制冷劑進(jìn)口13-制冷劑出口01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥平衡方程：p1=p0+ps蒸發(fā)器流阻小，忽略之：p0=p0′但t1>t0′氣體過熱度Δt＝t1－t0′≈t1－t0P1為感溫包內(nèi)的壓力01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥熱力膨脹閥的動(dòng)作基本上取決于三個(gè)主要壓力：感溫包壓力：它作用在使閥趨向開啟的膜片一側(cè)。蒸發(fā)壓力：它作用在膜片的另一側(cè)，可使閥趨向于關(guān)閉。彈簧力：它通過閥桿傳遞到膜片的蒸發(fā)壓力側(cè)，幫助關(guān)閉閥孔。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥1.靜止過熱度（關(guān)閉過熱度）：膨脹閥剛好關(guān)閉位置時(shí)的過熱度。2.工作過熱度：膨脹閥處于某一開度所對應(yīng)的過熱度。3.過熱度變化量：膨脹閥從額定開度（B點(diǎn)）到關(guān)閉位置過熱度的變化量。蒸發(fā)器出口過熱度與熱力膨脹閥開度的關(guān)系01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥

感溫包壓力被蒸發(fā)壓力和彈簧力所平衡，當(dāng)感溫包元件使用的介質(zhì)與制冷系統(tǒng)的制冷劑相同時(shí)，它們的溫度壓力特性是一致的。蒸發(fā)器中液體制冷劑蒸發(fā)，吸氣被過熱，溫度升高。感溫包內(nèi)壓力就比蒸發(fā)壓力高，該壓力作用在膨脹閥的膜片頂部，當(dāng)它大于蒸發(fā)壓力與彈簧力之和時(shí)，會(huì)引起閥芯移離閥座，開大通流閥孔，直到感溫包壓力同蒸發(fā)壓力之和平衡為止。如果膨脹閥供液不足，引起蒸發(fā)壓力下降或蒸發(fā)器出口過熱度上升，使閥開大。反之，如果膨脹閥供液太多，蒸發(fā)器壓力上升或者感溫包溫度下降。彈簧力和蒸發(fā)壓力都可使閥關(guān)小，直到三種壓力平衡為止。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥閥的位置：熱力膨脹閥可安裝在任何位置。但是，它的位置應(yīng)能起到控制蒸發(fā)器進(jìn)液量的作用。如果蒸發(fā)器使用分液器，則分液器應(yīng)直接裝在熱力膨脹閥的出口側(cè)，這樣工作性能最好。感溫包的位置：位置十分重要。有時(shí)它可決定制冷裝置的工作性能好壞。欲得到滿意的膨脹閥控制，首先是感溫包同吸氣管路之間要有良好的而接觸。感溫包應(yīng)該用兩條專用的金屬帶牢牢地固定在清潔的吸氣直管上。調(diào)節(jié)不同的彈簧張力ps，便能獲得使閥口開啟的不同過熱度。與調(diào)定的彈簧張力ps相對應(yīng)的制冷劑的過熱度稱為靜裝配過熱度(又稱關(guān)閉過熱度)。一般希望蒸發(fā)器的過熱度維持在3～6℃的范圍內(nèi)。

01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥如制冷劑從蒸發(fā)器進(jìn)口到出口流動(dòng)的壓力損失為△p0，則所以膨脹閥出口過熱度由(ps+Dp0)確定。過熱度提高，蒸發(fā)器出口過熱段長，蒸發(fā)器傳熱面積得不到充分利用，制冷量下降，蒸發(fā)溫度降低，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性變差。p1p

0psp

0(t0)p

0(t1)p

0p0因此，這種情況下應(yīng)使用外平衡式膨脹閥。忽略重力和頂桿摩擦力，則01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥選用外平衡式膨脹閥的主要依據(jù)：壓降△p0所對應(yīng)的制冷劑飽和溫度降超過1oC(R22)或2oC(R22)選用外平衡式膨脹閥。蒸發(fā)溫度低時(shí)同樣壓降導(dǎo)致的制冷劑飽和溫度降低值較大，所以同樣大小的蒸發(fā)器用于高溫庫時(shí)可選用內(nèi)平衡式膨脹閥，而用于低溫庫時(shí)可能需選用外平衡式膨脹閥。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥容量與選型膨脹閥的名義容量：在名義工況下的容量。我國JB3548-83規(guī)定熱力膨脹閥的名義工況0.69MPa38oC40oC5oCR220.41MPa38oC40oC5oCR12通過閥的壓降進(jìn)口溫度冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度t0制冷劑名義工況：t0=5oC，tk=32oC，過冷度4oCTEX12-4.5名義容量“冷噸”閥體型號(hào)大小(2、5、12…)X-R22、F-R12、N-R134a…外平衡式(無E為內(nèi)平衡式)熱力膨脹閥01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥容量與選型膨脹閥的容量應(yīng)與蒸發(fā)器相匹配[Match]容量過小，則膨脹閥供液不足，蒸發(fā)器的能力不能充分發(fā)揮，蒸發(fā)壓力降低，制冷量減小，吸氣過熱度加大。容量過大，則閥工作時(shí)開度過小，不僅沖蝕嚴(yán)重，而且閥的工作不穩(wěn)定。膨脹閥工作時(shí)的開度以不小于額定開度的一半為宜，因此其容量應(yīng)比蒸發(fā)器的制冷量稍大，但最大不超過蒸發(fā)器的二倍。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥的安裝和維護(hù)閥盡量靠近蒸發(fā)器安裝，二者之間不宜裝流動(dòng)阻力較大的附件。使用限壓式溫包時(shí)，閥和毛細(xì)管所處的環(huán)境應(yīng)比溫包所感受的溫度高，毛細(xì)管不要接觸低溫管路。溫包應(yīng)放在靠近蒸發(fā)器出口的水平管段上。管徑小時(shí)，放在側(cè)上方；管徑大于21mm時(shí)，放在側(cè)面或側(cè)下方。應(yīng)清除放溫包處的管壁外部油漆和鐵銹，并涂以銀粉漆。溫包應(yīng)與管壁貼緊，用薄鋼片夾箍固定，外面妥善地包以隔熱材料。對外平衡式熱力膨脹閥，其平衡接管的連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在溫包之后，以免有少量液態(tài)制冷劑從膨脹閥頂桿填料處漏人平衡管時(shí)影響溫包感受的過熱度。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥的安裝和維護(hù)熱力膨脹閥的溫包、毛細(xì)管和外部平衡管應(yīng)妥加保護(hù)。毛細(xì)管被壓扁后即不能正常工作，溫包或毛細(xì)管漏泄則閥也無法開啟。溫包脫開蒸發(fā)器出口管，閥會(huì)開大，外平衡式閥內(nèi)頂桿填料密封不良，閥后制冷劑會(huì)直接漏人平衡管而流到蒸發(fā)器出口，平衡管會(huì)結(jié)霜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成壓縮機(jī)液擊。低溫庫膨脹閥有制冷劑流過時(shí)進(jìn)口那一半一般不結(jié)霜，閥出口那一半會(huì)結(jié)霜。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥調(diào)試如何判斷蒸發(fā)器出口過熱度大??？(1)蒸發(fā)器出口裝有溫度表和壓力表時(shí)，溫度讀數(shù)與蒸發(fā)壓力所對應(yīng)飽和溫度之差為出口過熱度。(2)如只在壓縮機(jī)吸口裝有溫度表和壓力表，可用吸氣過熱度推斷蒸發(fā)器出口過熱度。(3)如吸氣管無溫度表，按蒸發(fā)器管壁結(jié)露、結(jié)霜情況判斷有回?zé)崞鳎何鼩夤馨l(fā)涼、結(jié)露無回?zé)崞鳎何鼩夤鼙鶝稣呈?、均勻結(jié)薄霜低溫庫：蒸發(fā)器表面全面結(jié)均勻薄霜高溫庫蒸發(fā)器、空調(diào)吸氣管：發(fā)涼、結(jié)露01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥調(diào)試調(diào)試熱力膨脹閥時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)熱力膨脹閥的調(diào)試應(yīng)在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)且工況穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。調(diào)試前應(yīng)檢查制冷劑是否充足，冷凝壓力應(yīng)在合適范圍，閥本身完好并安裝正確，閥及管路沒有堵塞，蒸發(fā)器結(jié)霜不太厚，蒸發(fā)器若為冷風(fēng)機(jī)則應(yīng)通風(fēng)良好。

(2)每次調(diào)整一般以關(guān)閉過熱度增減不超過0．5℃為宜。一般調(diào)節(jié)螺桿每轉(zhuǎn)一圈過熱度變化為1～1.5℃。

(3)熱力膨脹閥調(diào)節(jié)滯后性較大，調(diào)節(jié)后對小型制冷裝置要十幾分鐘，對大型制冷裝置要30～40分鐘才穩(wěn)定。故每次調(diào)節(jié)后應(yīng)觀察一段時(shí)間，調(diào)好后一般不要輕易亂動(dòng)。01制冷裝置自動(dòng)控制1．熱力膨脹閥熱力膨脹閥調(diào)試問題：內(nèi)平衡式TXV膜片上方作用著()力。外平衡式TXV波紋管上方作用著()力。內(nèi)平衡式TXV膜片下方作用著()力。外平衡式TXV波紋管下方作用著()力。外平衡式TXV波紋管頂桿填料漏泄，平衡管會(huì)出現(xiàn)()現(xiàn)象。蒸發(fā)器出口壓力結(jié)霜溫包內(nèi)飽和壓力溫包內(nèi)飽和壓力蒸發(fā)器進(jìn)口壓力01制冷裝置自動(dòng)控制2．電子膨脹閥01制冷裝置自動(dòng)控制2．電子膨脹閥流量調(diào)節(jié)可以不受冷凝壓力和供液過冷度變化的影響。動(dòng)作迅速，調(diào)節(jié)精確。(允許將出口過熱度調(diào)至很小，提高了蒸發(fā)器的利用率)流量特性的線性范圍很寬，適用很大的制冷范圍，也適用各種蒸發(fā)溫度。電動(dòng)式還允許制冷劑雙向流動(dòng)，可直接用于熱泵工況和熱氣除霜。01制冷裝置自動(dòng)控制3．壓力繼電器01制冷裝置自動(dòng)控制3．壓力繼電器高壓繼電器:壓縮機(jī)排壓過高斷電停車，消除產(chǎn)生高壓的原因后，需手動(dòng)復(fù)位才能使壓縮機(jī)啟動(dòng)。(故障+報(bào)警)低壓繼電器:吸氣壓力低到下限時(shí)斷電停車，吸氣壓力回升到上限時(shí)，控制壓縮機(jī)通電啟動(dòng)。(正常、無報(bào)警)高低壓繼電器:將高壓繼電器和低壓繼電器組合在同一殼體內(nèi)，完成二者功能。142ABMCLPHP241M01制冷裝置自動(dòng)控制4．溫度繼電器01制冷裝置自動(dòng)控制4．溫度繼電器用溫度作為控制信號(hào)的電開關(guān)。作用：控制供液電磁閥的電路通斷；一個(gè)溫度繼電器直接控制壓縮機(jī)起停；多個(gè)溫度繼電器并聯(lián)控制壓縮機(jī)起停。01制冷裝置自動(dòng)控制5．(油)壓差繼電器用潤滑油泵吸排壓差作為控制信號(hào)的電開關(guān)，當(dāng)壓差小于設(shè)定值時(shí)，使壓縮機(jī)停車，起保護(hù)作用。01制冷裝置自動(dòng)控制6．電磁閥

電磁閥啟閉是由電磁力控制的，常由壓力繼電器、溫度繼電器和手動(dòng)開關(guān)等控制。置于制冷系統(tǒng)輸液管路上的過濾器與膨脹閥之間，自動(dòng)接通或切斷液體制冷劑的通路。壓縮機(jī)停車時(shí)，由于電磁閥斷電關(guān)閉，可靠地切斷蒸發(fā)器的制冷劑供入，從而可防止壓縮機(jī)下次起動(dòng)時(shí)因吸入濕蒸氣而發(fā)生液擊。此外，電磁閥也裝于冷凝器的冷卻水管路上，在壓縮機(jī)停、開時(shí)，自動(dòng)切斷或接通水源。直接啟閉式電磁閥01制冷裝置自動(dòng)控制6．電磁閥制冷劑流量大時(shí)應(yīng)使用間接作用式。啟閉平穩(wěn)，沖擊小，啟閥力大，適用于大口徑。但動(dòng)作不靈敏。直接和間接式電磁閥安裝注意事項(xiàng)：有線圈一側(cè)垂直向上安裝在水平管路上；注意閥體箭頭方向，裝反不能關(guān)閉

；注意型號(hào)、口徑、適用介質(zhì)、適用溫度、允許工作壓力、電制等。開啟關(guān)閉間接啟閉式電磁閥01制冷裝置自動(dòng)控制7．蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥

裝在高溫庫蒸發(fā)器出口管路上，以閥前蒸發(fā)壓力為控制信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力，使庫溫均勻。又稱背壓閥[Back-pressureValve]

。系統(tǒng)中的安裝位置在單機(jī)多庫系統(tǒng)中，安裝在高溫庫蒸發(fā)器出口，防止高溫庫制冷劑蒸氣進(jìn)入低溫庫，導(dǎo)致高溫庫溫降低。在單機(jī)單庫系統(tǒng)中，安裝在冷庫蒸發(fā)器回氣管與壓縮機(jī)之間，維持要求的蒸發(fā)壓力，保證冷庫蒸發(fā)溫度，進(jìn)行吸氣節(jié)流和調(diào)節(jié)壓縮機(jī)制冷量。01制冷裝置自動(dòng)控制8．冷卻水量調(diào)節(jié)閥

安裝在冷凝器的進(jìn)水管上，可依據(jù)冷凝壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水的流量，以使冷凝壓力保持在調(diào)定的范圍內(nèi)，可防止冷凝壓力過低，調(diào)節(jié)靜壓可稍大。直接作用式：控制精度差，適用于冷卻水量小的場合。閥位移由冷凝壓力控制。間接作用式：控制精度高，適用于冷卻水量大的場合。導(dǎo)閥位移由冷凝壓力控制，主閥位移由閥上下冷卻水壓差力控制。01制冷裝置自動(dòng)控制對于單機(jī)多庫制冷系統(tǒng)，下列自動(dòng)化元件：熱力膨脹閥、低壓繼電器、高壓繼電器、溫度繼電器、壓差繼電器、電磁閥、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、冷卻水量調(diào)節(jié)閥。