船用制冷壓縮機能量調節裝置的檢修

臨沂瑞華制冷設備有限公司

氨制冷節能專家

船用制冷壓縮機能量調節裝置的檢修

機電一車間 鄧煜勁

本文介紹了開利船用制冷壓縮機的能量調節方法,分析了其故障產生的原因和排除方法.

在船用中央空調領域,空調裝置的熱負荷受外界氣候條件的影響較大,為了保持生活在合適的溫度,空調裝置就必須進行相應的自動調節.對于船用中央空調來說,并不要求生活區的溫度保持恒定.這樣,對于采用熱力膨脹閥做節流裝置的船用中央空調,就可以實現送風溫度的自動調節.當外界氣溫或送風量增加時,由于帶入的熱量增多,送風的溫度就要下降,這時蒸發器的進出口溫差隨之增大,使蒸發器的吸熱量增加,致使蒸發器出口處制冷劑的熱度加大,于是熱力膨脹閥也將自動開大,使進入蒸發器的制冷劑流量加大.因此,蒸發器中制冷劑的蒸發壓力也隨之升高.由于空調制冷壓縮機大都裝有能量調節裝置,所以當蒸發壓力提高時,壓縮機就會自動增缸工作.相反,當外界氣溫下降時,蒸發器的熱負荷減少,熱力膨脹閥的開度就會減少,使壓縮機自動減缸運行,于是,送風溫度也就會上升到一個較高的數值上.

制冷壓縮機的能量調節基本上都是采用調節壓縮機的有效排氣量來改變制冷量大小的.常見的能量調節方法有:

(1) 間歇運行法:當溫度或壓力降到設定的下限時,通過溫度控制器或壓力控制器使壓縮機停止,而當溫度或壓力上升到設定溫度的上限時,壓縮機再次啟動.此能量調節方法大多用于家用空調和沒有能量調節機構的雙缸活塞式制冷壓縮機.

(2) 吸氣回流調節法:即利用壓縮機的卸載機構強行使吸氣閥片保持一定的開啟狀態,使氣缸內不產生壓縮作用.此方法多用于4缸以上的活塞式壓縮機.

(3) 進氣調節法:是通過壓縮機進氣閥的開啟度,使壓縮機的吸氣量增大或者減少,從而實現壓縮機吸排氣量的改變.此方法常見于螺桿式壓縮機

(4) 變速調節法:通過改變壓縮機電機的頻率,使壓縮機可以在不同的轉速運行,使壓縮機的排氣量改變.現變頻空調就是采用這種方法.

船用的制冷壓縮機大多都是采用吸氣回流調節法來調節壓縮機的排氣量,從而改變制冷量的大小的.因此,壓縮機的能量調節裝置的修理,是一項技術含量較高的技術活,且關乎到整個工程的周期.

以<船長哈德勒>輪的空調系統為例,該輪中央空調采用的是兩套美國開利(Carrier)公司的制冷壓縮機,型號為5H60,是以R22為制冷劑的6缸機,其中2個是基本缸(長通),采用閉合吸氣閥片來控制排氣量的能量調節法.分4級加減載.吸氣壓力在0-0.58MPa范圍內,實行第一級卸載.如(圖1)所示:該能量調節裝置主要有兩方面的管路.一路是來自曲軸箱的壓力(即壓縮機的吸氣壓力),經過毛細管,喘振室傳至能量調節裝置的波紋管,為壓力傳感管路.波紋管的左邊外部有調節桿,可以調節彈簧的預緊力.另一路是來自油泵的壓力油,先通過液壓繼動器,然后分兩條支路,一路由液壓繼動器控制,接通執行機構,作為執行機構的驅動油路.另一路通過節流孔作用在液壓繼動器活塞滑閥的左側,作為控制活塞滑閥移動的控制油路,其壓力的大小由能量調節閥中的閥針開度來決定.然后根據空調系統的熱負荷(壓縮機的吸氣壓力)的大小,通過油泵來的壓力油來控制4個卸載缸的閉合,開啟.

圖1.開利5H60制冷壓縮機能量調節原理圖

(摘自開利公司5H60壓縮機說明書)

1.自動控制調節孔  2.調節彈簧  3.氣動控制接頭  4.推桿  5.針閥  6.泄油孔  7.能量調節閥  8.移動螺母  9.外部調節桿  10.喘振室  11.毛細管  12.來自曲軸箱的壓力  13.控制油壓力  14.來自壓縮機油泵  15.油泵壓力  16.控制油濾器  17.活塞滑閥  18.節流孔  19.液壓繼動器  20.泄油孔  21.通其他卸載缸  22.缸套  23.卸載套  24.泄油孔  25.卸載油缸  26.活塞  27.驅動拉缸  28.卸載頂桿彈簧和頂桿  29.吸氣閥片

壓縮機在剛啟動時,油泵需要經過一段時間才能建立起油壓.所以在剛啟動初期,4個卸載缸均處于卸載狀態,從而減少了壓縮機馬達的啟動負荷.

當空調系統的熱負荷增大時(外界氣溫升高),壓縮機的吸氣壓力升高,曲軸箱的壓力也隨之升高,通過毛細管, 喘振室的吸氣壓力作用在能量調節閥波紋管的右端,其壓力就會增大,克服彈簧預緊力以及大氣的壓力,推動波紋管向左移動,使能量調節閥的閥針開度減少,從而使泄油孔的泄油量也減少(見圖1-6).在液壓繼動器活塞滑閥的油壓升高,并推動活塞滑閥向右移動,使得來自油泵的壓力進入第1號卸載油缸,1號卸載油缸的頂桿落下,吸氣閥片關閉,該卸載油缸控制的汽缸便投入工作.如果空調系統的熱負荷繼續增大,吸氣壓力繼續升高,液壓繼動器中的活塞滑閥機會繼續向又移動,使得第2.3.4.號卸載油缸相繼投入工作.相反,如果空調系統的熱負荷減少,壓縮機的吸氣壓力下降,使得能量調節閥的閥針開度增大,經過能量調節閥的泄油孔回到曲軸箱的油增多,從而使液壓繼動器活塞滑閥左側的油壓減少,活塞滑閥在彈簧張力的作用下向左移動,使得相應的卸載油缸的壓力油從泄油孔(圖1-20)排出,活塞滑閥在彈簧的作用力下向下移動,通過驅動拉桿使卸載頂桿上升,吸氣閥片被頂開,該缸便處于卸載狀態.如果空調系統的熱負荷繼續下降,吸氣壓力會繼續降低,帶有卸載機構的汽缸就會陸續卸載,最后剩下2個基本缸在工作.如果壓縮機的吸氣壓力繼續下降,當將到低壓繼電器設定的斷開壓力時,壓縮機就要停車.

該輪空調系統的故障是,壓縮機長期全載工作,不能實現自動卸載.不能卸載的現象是:當吸氣壓力低于0.586MPa時,第一級卸載汽缸無法停止工作,使得壓縮機一直在全載狀態工作,直到吸氣壓力到達低壓繼電器設定的壓力時停車,這樣就增加了壓縮機的啟停次數,不但影響了空調系統的正常運行,還會影響壓縮機的使用壽命.我們起初以為是制冷劑不足,儲液器的液位正常,高壓排出壓力也正常.再經檢查,高壓排出壓力也在正常范圍內,這樣就排除了是制冷劑不足或者系統有堵塞,表明壓縮機無法正常卸載工作.

開利壓縮機(5H60)加減載油壓壓力表:

(數據摘自開利5H60壓縮機說明書)

我們嘗試調節能量調節裝置的外部調節桿(圖1-9),發現還是不能實現卸載,這樣就表明了可能能量調節裝置的液壓繼動器彈簧卡死,或者去液壓繼動器和卸載油活塞的油路有堵塞.我們只好停機拆除壓縮機能量調節裝置的端蓋,對能量調節裝置進行全部解體拆檢.結果是,用氮氣對油路進行吹通后發現油路是通的,并沒有堵塞.接著拆開液壓繼動器,發現里面的彈簧活動自如,并沒有卡死的現象.到底是什么原因使壓縮機沒法卸載呢?我們拆開能量調節閥,發現頂開閥針的三根小推桿無規則地叉開,這三根小推桿是用來頂開能量調節閥泄油孔的閥針的.現在這三根小推桿出現移位,無法頂開閥針,使得液壓繼動器左側的油無法通過能量調節閥的泄油孔回到曲軸箱.卸載油缸的油壓因無法泄壓,所以活塞滑閥無法進行卸載動作.使得壓縮機長期全載運行.經過我們重新裝復這三根小推桿后,反復調試,能量調節裝置一切工作正常.

關于維修開利能量調節裝置的幾點建議,當我們拆檢開利制冷壓縮機能量調節裝置時,一定要遵循以下步驟:

1) 壓縮機曲軸箱的潤滑油也同時作為能量調節裝置的控制油,所以一定要保持清潔

2) 控制油入口的濾網要拆出檢查,確認沒有堵塞.

3) 液壓繼動器活塞滑閥的節流孔要清通,如果該節流孔堵塞,使控制油無法進入液壓繼動器活塞滑閥左側,也就是說無法上載.活塞滑閥底部的彈簧要注意檢查是否變形或損壞,如有損壞,也會直接影響到能量調節.

4) 檢查能量調節閥的推杠是否變形,套簧是否完好,里面如有污垢應用丙酮清洗,以免影響動作.針閥若卡死也會影響壓縮機的上載卸載.檢查泄油孔是否堵塞,否則也會導致壓縮機無法卸載.

5) 毛細管, 喘振室和能力調節機構的油路,應該用氮氣吹通測試一遍,確保暢通.驅動拉桿和卸載套要活絡,避免卡死現象.

制冷壓縮機的能量調節裝置的檢修是一項技術含量較高的工作,應在完全熟悉其說明書或原理后方可進行檢修,調整工作.千萬不可盲目隨意拆檢,避免事故的發生.

                                                                                                                               電話：0539-2073999

                                                                                                                               傳真：0539-7115601