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課程大綱
完成本單元后，您將
· 了解制冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識。
· 了解制冷系統(tǒng)的四大部件。
· 了解制冷系統(tǒng)的輔助部件的原理。
· 了解制冷系統(tǒng)自動化的主要目的。
· 了解用于控制制冷系統(tǒng)的主要制冷部件。
· 了解自動化技術(shù)如何保持制冷系統(tǒng)有效工作。
我們從基本制冷系統(tǒng)開始。在網(wǎng)絡(luò)大學(xué)第一課中，學(xué)過這種簡單的系統(tǒng)。我們選定了四個主要部件，在蒸發(fā)器和冷凝器所在地的環(huán)境條件約定的情況下，它們的制冷能力相同。只要這些條件保持不變，制冷系統(tǒng)的內(nèi)部和外部都會達(dá)到平衡。
制冷劑流量將恒定不變。在這種理想條件下，不需要其他任何部件。
現(xiàn)在，我們將系統(tǒng)中的燒瓶和流口換成實際部件： 一臺壓縮機(jī)、一個冷凝器、一個毛細(xì)管 和 一個蒸發(fā)器。 接下來是改變環(huán)境條件。這會對系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響？
通過提高蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，會導(dǎo)致更多制冷劑被蒸發(fā)，從而使蒸發(fā)器內(nèi)沸騰的制冷劑減少。這還意味著蒸發(fā)器出口處的過熱度上升。如何解決這個問題？
下面的課程當(dāng)中我們一步一步來解決這個問題。
熱力膨脹閥能控制液態(tài)制冷劑從冷凝器注入蒸發(fā)器。
膨脹閥能讓蒸發(fā)器出口處的過熱度保持在一定水平， 防止液態(tài)制冷劑離開蒸發(fā)器進(jìn)入壓縮機(jī)。一旦液態(tài)制 冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)，便會發(fā)生液擊。必須防止這種狀況 發(fā)生，以免壓縮機(jī)損壞。
Pb-感溫包壓力
Pe-蒸發(fā)壓力
Ps-彈簧壓力
Pb = Ps+Pe, 膜片不移動。
當(dāng)感溫包壓力上升，導(dǎo)致 Pb > Ps+Pe 時，膜片向下移動，閥門打開，更多制冷劑流入蒸發(fā)器。
當(dāng)感溫包壓力下降，導(dǎo)致 Pb <> 時，膜片向上移動，閥門關(guān)閉，流入蒸發(fā)器的制冷劑減少。
在高壓條件下，壓縮后的制冷劑蒸氣在冷凝器中凝結(jié)為液體制冷劑。離開冷凝器后，液體流經(jīng)儲液器。
儲液器主要有兩個功能。
1、儲液器對負(fù)荷變化造成的冷凝器液位變化進(jìn)行補(bǔ)償。
當(dāng)膨脹閥打開/關(guān)閉時，冷凝器的液位會發(fā)生改變，若儲液器中沒有“額外”的制冷劑，膨脹閥前端的液體量就可能不足，致使膨脹閥無法正常工作，造成整個系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。
2、儲液器還作為一個額外的容器，幫助液態(tài)制冷劑與制冷劑蒸氣分離，確保離開儲液器的是純液態(tài)制冷劑。
由于熱量向冷藏室/介質(zhì)轉(zhuǎn)移，冷藏室/介質(zhì)的溫度會隨著時間而變化。那么，我們?nèi)绾尉S持冷藏室的溫度呢？
恒溫器能夠感應(yīng)冷藏室/介質(zhì)的溫度，并根據(jù)設(shè)定值切換電磁閥的開關(guān)狀態(tài)（打開或關(guān)閉），
從而允許或阻止制冷劑流向蒸發(fā)器。
對于只有一個蒸發(fā)器的小型系統(tǒng)，恒溫器通常是直接開啟或關(guān)閉壓縮機(jī)。
恒溫器工作原理介紹
恒溫器的作用是在系統(tǒng)/冷藏室的溫 度達(dá)到其預(yù)設(shè)值時，打開/關(guān)閉電路。
它主要有兩個功能：
1、保護(hù)（或安全）功能： 防止溫度過高或過低，例如防止冰凍。
2、 控制功能： 控制冷藏室、介質(zhì)和表面的溫度。
狀況 1 – 溫度升高
冷藏室溫度升高時，感溫包內(nèi)部壓力將超過最高設(shè)定值，這時觸點 1 和 2 斷開（關(guān)閉），觸點 1 和 4 接通（打開）。
狀況 2 – 溫度下降
冷藏室溫度下降時，感溫包內(nèi)部壓力將低于最低設(shè)定值，這時觸點將回到最初的位置，即觸點 1 和 4 斷開（關(guān)閉），觸點 1 和 2 接通（打開）。
電磁閥是一種利用電磁力的閥門。
它是一種開/關(guān)閥，根據(jù)通斷電情況控制制冷劑的流動。
電磁閥大致可分為兩類。
直動式電磁閥 – 閥線圈通電時，電磁閥直接打開/關(guān)閉閥口。
伺服式電磁閥 – 通電或斷電時，閥門打開引導(dǎo)閥口，讓主閥口根據(jù)膜片/活塞的壓差逐漸開（取決于閥門是 NC 還是 NO），
這兩種電磁閥又各自分為：
NC（常閉型）——不通電時限制制冷劑流動（平常關(guān)閉），
閥線圈通電時允許制冷劑流動。
NO（常開型）——不通電時允許制冷劑流動（平常打開），閥線圈通電時限制制冷劑流動。
工作原理
冷藏室溫度上升時，感溫包壓力上升到設(shè)定值，電源端子 1 和 4 接通，從而打開電磁閥，允許制冷劑流入蒸發(fā)器。溫度下降時， 感溫包內(nèi)的壓力下降到設(shè)定值。端子 1 和 4 斷開，子 1 和 2 接通。電磁閥斷電并關(guān)閉，因而限制制冷劑流向蒸發(fā)器，使冷藏室溫度上升。
若電磁閥阻止制冷劑流向蒸發(fā)器，而壓縮機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，這時會發(fā)生什么情況？進(jìn)氣壓力下降。為此我們需要停止壓縮機(jī)，以便控 制系統(tǒng)壓力，防止進(jìn)氣壓力降到標(biāo)定壓力之下。
此外，若由于冷凝器太臟或風(fēng)扇故障導(dǎo)致冷凝壓力升得過高，也必須停止壓縮機(jī)， 以防壓縮機(jī)超出工作范圍。
原理以及功能
壓力控制器能防止進(jìn)氣壓力（蒸發(fā)器壓力）過低或排氣壓力（冷凝器壓力）過高，以此控制和保護(hù)系統(tǒng)。
壓力控制器主要有兩個功能：
1、保護(hù)（或安全）功能： 限制壓力，系統(tǒng)壓力過低或過高時切 斷電源。
2、控制功能： 壓縮機(jī)循環(huán)、風(fēng)扇循環(huán)和排空。
常見的壓力控制器有兩種：
單壓控制器： 分為低壓控制器和高壓控制器。
2. 雙壓控制器： 一個控制器兼具低壓控制和高壓控制。
壓縮機(jī)高低壓保護(hù)
壓縮機(jī)常常需要保護(hù)，以防止冷凝壓力過高或者進(jìn)氣壓力過低。
實現(xiàn)的方法是使用兩個單壓開關(guān)或者一個雙壓開關(guān)。開關(guān)有多種 電氣接觸類型。這里看到的是一個簡單的類型。高壓和低壓開關(guān)組合在一個殼體內(nèi)。
兩個球體作用于兩者之間的裝置。若壓力達(dá) 到“高”設(shè)定值，開關(guān)將打開觸點A 和 C。若壓力落到“低”設(shè)定值以下，開關(guān)也會打開觸點 A 和 C。
壓縮機(jī)排放的制冷劑熱氣將帶走壓縮機(jī)內(nèi)的油。有時候量太大，帶走的油不再回到壓縮機(jī)。
為了防止這種狀況，我們用油分離器將制冷劑中的油分離出來，使之回到壓縮機(jī)。
油分離器的作用：
1、油分離器的作用是將熱氣中的油分離出來，并通過自帶的控制 裝置讓油回到壓縮機(jī)的集油槽。
2、油分離器可防止油量不足，對壓縮機(jī)具有保護(hù)作用。
3、油分離器可防止油積聚在礙事之處并降低效率，因而對制冷系 統(tǒng)具有保護(hù)作用。
油分離器的功能
1、 把油從排放的制冷劑氣體中分離出來。
2、過濾器可防止油逸入制冷系統(tǒng)。
3、 將油收集到分離器底部。
4、油位升高時，浮子打開一個針閥，讓油回到壓縮機(jī)集油槽。
5、油位下降時，浮子向下移動并關(guān)閉針閥。
作用：
制冷系統(tǒng)內(nèi)可能存在其他異物，例如水、金屬氧化物和污垢，它們會降低系統(tǒng)的工作效率或者令系統(tǒng)停止工作。
我們用干燥過濾器清除制冷劑中的這些異物，確保系統(tǒng)更有效地工作。
干燥過濾器的作用是防止制冷系統(tǒng)吸入有害物質(zhì)。
干燥過濾器可以清除制冷劑中的水分，從而防止膨脹閥 的流口上結(jié)冰。
它還能清除其他固體污染物、腐蝕物和酸。
干燥過濾器能清除異物顆粒，最大限度防止系統(tǒng)中發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。
現(xiàn)在，我們將安裝一個視液鏡，其作用是觀察制冷劑的液位，檢測系統(tǒng)中干燥過濾器后端是否存在水汽。
1、視液鏡能檢測制冷劑中存在的水汽，它通常安裝在干燥過濾器的后端。
2、視液鏡內(nèi)的顏色指示器能顯示水汽含量。
綠色 ——制冷劑中不含會帶來危險的水汽。
黃色 ——膨脹閥前端的液體管路中水汽含量太高。
若透過視液鏡見到氣泡，說明存在下列情況。
1. 干燥過濾器的壓降太高，可能是阻塞所致。
2. 過冷度不足。
3. 整個系統(tǒng)的制冷劑不足。
目的：
進(jìn)行系統(tǒng)診斷時，如何隔離部件/控制器？
必須先關(guān)閉制冷回路，然后才能隔離部件。我們用截止閥或球閥來達(dá)到這個目的。
作用：
手動開關(guān)雙向截止閥，用于制冷系統(tǒng)的液體、進(jìn)氣和熱氣管路。
其作用是關(guān)閉制冷回路，以便診斷系統(tǒng)和更換部件。
它們能隔離制冷系統(tǒng)的部件，以便進(jìn)行維修、診斷和測量。
壓力調(diào)節(jié)器的作用是控制系統(tǒng)的壓力水平，使系統(tǒng)在各種條件下更有效地工作。
壓力調(diào)節(jié)器有三種，第一種是蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)器。它能將蒸發(fā)壓力控制在預(yù)定水平，即便環(huán)境/系統(tǒng)條件發(fā)生變化。
蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)器的主要作用是保持蒸發(fā)器內(nèi)部壓力恒定；因此，它會根據(jù)蒸發(fā)器的負(fù)載情況打開和關(guān)閉。
調(diào)節(jié)器出口端的壓力變化不會影響開合度，因為壓力調(diào)節(jié)器配有 一個均衡波紋管（波紋管和閥座的面積相等）。
蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)器有一個壓力表接口，用于設(shè)定所需的蒸發(fā)壓力
冷凝壓力調(diào)節(jié)器通常搭配壓差閥一起使用，用于風(fēng)冷式冷凝器，調(diào)節(jié)冷凝器壓力。
當(dāng)冷凝器壓力閥關(guān)閉，產(chǎn)生大于 1.4 bar 的壓降時， 壓差閥將開始打開，以保持足夠高的儲液器壓力。壓力控制器控制冷凝器風(fēng)扇的開/關(guān)。
一、工作原理與過程：
冷凝器壓力控制系統(tǒng)由一個壓力調(diào)節(jié)器和一個壓差閥組成。
冷凝器壓力調(diào)節(jié)器能控制冷凝器壓力，使冷凝壓力維持在一定水 平——即使周圍氣溫較低的時候。這是為了讓熱力膨脹閥保持必 要的（最低）壓差。
冷凝器的內(nèi)部壓力上升時，閥門打開，壓力釋放，冷凝器內(nèi)部壓 力下降，直到閥門在彈簧壓力下關(guān)閉。
當(dāng)冷凝壓力過低，導(dǎo)致進(jìn)氣壓力過低時，冷凝器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可 以防止低壓壓力控制器切斷電源。
在環(huán)境溫度變化劇烈的地區(qū)，該系統(tǒng)可以解決許多冷凝器控制問 題，因為它能抑制壓力變化，從而防止問題產(chǎn)生。
二、壓差閥
壓差閥用在排氣管路與儲液器之間的熱氣管路中，目的是將儲液 器壓力維持在一定水平。
在內(nèi)部彈簧力作用下，閥門在壓差達(dá)到 1.4 bar 時開始打開，達(dá) 到 3 bar 時完全打開。閥門的壓差越大，其開合度也越大。
三、如何工作？
現(xiàn)在我們來看看冷凝壓力控制系統(tǒng)是如何工作的。若環(huán)境溫度下降 ，冷凝器壓力也會隨著下降。
然后：
1. 壓力控制器關(guān)閉風(fēng)扇，讓冷凝器壓力逐漸升高。
如果這還不夠，
2. 冷凝器壓力調(diào)節(jié)器開始關(guān)閉。
隨著冷凝器壓力開始回升，儲液器壓力很可能因為其中的液體流向 蒸發(fā)器而下降。
3. 凝器壓力調(diào)節(jié)器接近關(guān)閉或完全關(guān)閉，熱氣排氣管路與儲液 器的壓差達(dá)到 1.4 bar，壓差閥（NRD）開始打開，以提高儲液器 的壓力。
自動化的主要目的是優(yōu)化制冷系統(tǒng)的性能，方法包括：
· 用膨脹閥控制液態(tài)制冷劑注入蒸發(fā)器。
· 用儲液器補(bǔ)償冷凝器的液位變化。
· 用恒溫器控制冷藏室/介質(zhì)的溫度。
· 用電磁閥控制液體向蒸發(fā)器流動
· 用安全裝置保護(hù)系統(tǒng)，防止壓力過低或過高。
· 用油分離器最大限度防止油進(jìn)入系統(tǒng)。
· 用干燥過濾器防止系統(tǒng)內(nèi)的水汽和污染物造成破壞。
· 用視液鏡防止系統(tǒng)的制冷劑灌注過量或不足，同時檢查制冷劑狀況。
· 用截止閥或球閥最大限度縮短維修時間。
· 用壓力調(diào)節(jié)器維持低壓端和高壓端的系統(tǒng)溫度及壓力。
· 用膨脹閥、油分離器和冷凝壓力控制器提高系統(tǒng)效率。
文 / 小泥巴
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