廣州大冷熱源工程講義03制冷系統(tǒng)及輔助設備

3制冷系統(tǒng)及輔助設備將壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流機構(gòu)四大部件用管路連接起來，即可構(gòu)成制冷劑系統(tǒng)，實現(xiàn)備（如油分離設備、空氣分離設備等）或增設一些輔助系統(tǒng)（如潤滑油系統(tǒng)、分離和排除不凝性氣作。調(diào)節(jié)的目的首先是使蒸發(fā)器的制冷量與冷負荷相適應；而節(jié)流機構(gòu)、壓縮機等設各的工作必須與蒸發(fā)器相適應。此外，為了保證系統(tǒng)安全、可靠、高效工作，系統(tǒng)還需有安全保護、放氣、放油直流供液系統(tǒng)是指制冷劑通過膨脹閥，不經(jīng)其他設備直接供給蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)，又稱直接膨從壓縮機到冷凝器的管路是高壓蒸氣管，即排汽管；冷凝器到節(jié)流閥組的管路為高壓液體管；氣管路中增設了輔助設備—油分離器，其作用是分離壓縮機排汽中所夾帶的潤滑油。在高壓液體管系統(tǒng)，還在壓縮機吸汽管上裝氨汽過濾器，以防止雜質(zhì)進入壓縮機。冷凝器的液體通常是靠重力自組中采用了熱力膨脹閥。為便于自動控制，節(jié)流閥前裝有電磁閥。小型氟利昂系統(tǒng)中的管路一般都入液體分離器中，使汽液分離，其中液體進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)。在重力作用下，制冷劑在液體分離器當制冷系統(tǒng)有多組蒸發(fā)器時，通常通過調(diào)節(jié)站來集中控制各蒸發(fā)器的供液，同時還可通過調(diào)節(jié)適用于小型系統(tǒng)。如果系統(tǒng)大或蒸發(fā)器間的高差大，必然導致蒸發(fā)器供液不均勻，下層的或離液體分離器近的蒸發(fā)器供液多，而上層的或離液體分離器遠的蒸發(fā)器供液就少。另外，蒸發(fā)器高差太大多層建筑中）的制冷系統(tǒng)，采用多液體分離子系統(tǒng)，每一個液體分離器供應同一高度、位置接近的當蒸發(fā)器負荷急劇變化時，會引起分離器的液位激烈變化，有可能使液體被壓縮機吸入。直流供液系統(tǒng)中也可能因膨脹閥調(diào)節(jié)不當而使壓縮機發(fā)生濕壓縮。為了防止壓縮機吸入制冷劑液體，有時在機房內(nèi)壓縮機的吸入管路上裝液體分離器，以分離吸入蒸氣中的液體。這種接排氣管種用法的閉。經(jīng)液體分離器分離下來的液體流入排液桶中。當排液桶中液位達到最高液位時，關(guān)閉閥V1、3泵供液系統(tǒng)依靠泵的機械力對蒸發(fā)器系統(tǒng)進行供液的制冷劑系統(tǒng)稱為泵供液系統(tǒng)。目前大中型冷庫、國內(nèi)高壓部分的系統(tǒng)同上述系統(tǒng)。高壓制冷劑液體節(jié)流后進入低壓循環(huán)貯液桶中，汽液分離，其中液體低壓循環(huán)貯液桶起著汽液分離作用和儲存低壓制冷劑液體的作用。因此，有時低壓循環(huán)貯液桶氨泵出口裝有止回閥和自動旁通閥。當蒸發(fā)器中因某幾組蒸發(fā)器的供液閥關(guān)閉而使其他蒸發(fā)器供液量過大和壓力過高，這時旁通閥自動調(diào)節(jié)旁通到低壓循環(huán)貯液桶的氨液量。氨泵入口段要保持有一定流速，可以使蒸發(fā)器中潤滑油返回低壓循環(huán)貯液桶，便于集中排放。缺點是泵要消耗功率，有立式和臥式兩種；按用途分，有高壓貯液器、低壓循環(huán)貯液器和排液桶。高壓貯液器裝在系統(tǒng)的均衡性起調(diào)節(jié)作用，以適應負荷、工況變化的需要；起液封作用，防止高壓側(cè)汽體竄到低壓側(cè)；在工作時發(fā)生回液的危險；有足夠的貯液量，以保證液泵開始工作時不斷流和保證泵的吸入口處有一定高度的液柱；有時還起收集蒸發(fā)器熱汽除霜時排出的液體。排液桶可用作收集機房液體分離器分表3-1容量系數(shù)ψr=3600R3；口mR?—貯氨器的容量系數(shù)，按表3-1取值。排液桶的有效容積應能容納系統(tǒng)中一組最大蒸發(fā)器或一個最大庫房蒸發(fā)排管中的制冷劑液低壓循環(huán)貯液器的容積應根據(jù)系統(tǒng)的形式和運轉(zhuǎn)情況來確定，可參照冷庫設計規(guī)范推薦的公式進行種系統(tǒng)的壓縮機產(chǎn)生回液的原因很多，同樣可能產(chǎn)生液擊現(xiàn)離器中的回汽管上開有平衡孔，使分離器內(nèi)壓力和回汽管內(nèi)壓力平衡。氟利昂系統(tǒng)中液體分離器經(jīng)3過濾器和干燥器過濾器是從液體或氣體中除去固體雜質(zhì)的設備。過濾器裝在節(jié)流裝置、自動閥門、壓縮機、潤滑油泵、氨泵等設備前，以防止固體雜質(zhì)堵塞閥孔或損壞機件。干燥器用于溶水能力小的氟利昂系統(tǒng)中，裝在節(jié)流機構(gòu)前，吸收氟利昂系統(tǒng)中所含的水，防止4、潤滑油分離設備和系統(tǒng)壓縮機在運轉(zhuǎn)中，總是有潤滑油隨同排汽一起排出。對于氨系統(tǒng)來說，如果這些潤滑油進入冷油分離器分離油的辦法有：利用氣流的方向改變和速度變慢，使質(zhì)量較大的潤滑油分離出來；利用過濾、阻擋的作用分離油；利用冷卻作用使霧狀的潤滑油凝結(jié)成油滴，再分離下來；利用旋轉(zhuǎn)油分離器可根據(jù)筒身內(nèi)限定的流速來確定筒身直徑。填料式油分離器筒內(nèi)速度要求在0．5m/s液體分離器、低壓循環(huán)貯液器中都積聚有潤滑油，也需及時排出。排出的潤滑油經(jīng)再生處理后，再圖中表示的放油系統(tǒng)中，高壓設備和低壓設備共用一個集油器，應分別進行放油。大型系統(tǒng)中高、低壓設備分別設置集油器。集油器的回汽管不宜直接接到壓縮機的吸汽管上，最好接到液體分器上R22制冷系統(tǒng)由于潤滑油與制冷劑互相溶解，在系統(tǒng)設計時，要考慮有一定量的油與制冷起循環(huán)，即隨壓縮機排汽排出的潤滑油，經(jīng)冷凝器、蒸發(fā)器再返回到壓縮機。許多系統(tǒng)可以不裝油分離器，如工廠組裝的空調(diào)機幾乎都不設油分離器。但是，如果有些系統(tǒng)回油不好，如用滿液式蒸發(fā)器的系統(tǒng)，或吸汽管路太長而又復雜的系統(tǒng)，或負荷有較大變化的系統(tǒng)制冷劑的互溶性，其分油效率不高，還有很多油進入冷凝器、蒸發(fā)器等等有多種原因造成制冷系統(tǒng)中可能有空氣等不凝性氣體存在。這些原因制冷系統(tǒng)的低壓部分在低于大氣壓力下工作時，從不嚴密處漏入空氣；制附近形成氣膜熱阻，使冷凝器的傳熱系數(shù)下降，從而導致冷凝溫度升高。應飽和壓力（即制冷劑分壓力）增加，再加上不凝性氣體分壓力，其總壓器力比無不凝性氣體時的冷凝器內(nèi)壓力大得多。排汽壓力升高導致壓縮機的因此，當系統(tǒng)中有空氣等不凝性氣體時，應當及時排出。為了在排放不凝性氣體時減少制冷劑分離不凝性氣體的原理是：對不凝性氣體與制冷劑的混合氣體在高壓下進行冷卻，使其中低沸點的制冷劑蒸氣大部分被冷凝成液體，使混合氣體中不凝性氣體的含量增加，從而在放氣時減少制氨制冷劑系統(tǒng)用的不凝性氣體分離器有兩種結(jié)構(gòu)——盤管式（立式）和四套管式（臥式）。圖分氨汽被冷下來，而空氣等不凝性氣體（含少量氨汽）排出系統(tǒng)。冷卻盤管中直接通以節(jié)流后的氨管與第四根管相通。節(jié)流后的氨液由第一根管進入，蒸發(fā)后的氨汽由第三根管引出（接至壓縮機的性氣體（仍含有少量氨）由第二根管放出。冷凝下來的氨液可通過旁通管經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進入第一空氣一般積聚在冷凝器和貯液器中。由于空氣的密度比氨大，故宜在冷凝器中下部抽出空氣與氨蒸氣的混合物。從混合氣體中分離下來的氨液沉于分離器的底部。這些氨經(jīng)節(jié)流閥進入盤管中蒸水中，以吸收其中的氨。分離器上的溫度計用于監(jiān)視放氣操作。當溫度計的讀值低于冷凝壓力下的飽和溫度很多時，說明需要放空氣；反之，當溫度計的讀值接近于冷凝壓力下的飽和溫度時，則表對于空調(diào)用的R22等制冷系統(tǒng)，用冷卻法分離不凝性氣體很困難，且‘、安全設備且增加了不安全性。有些制冷劑（如氨）有爆炸、燃燒危險，并對人體有害，超壓更有嚴重的危害安全閥是系統(tǒng)中常用的防止壓力過高的安全設向外泄放制冷劑，使系統(tǒng)壓力下降。大多數(shù)制冷機至少在冷凝器或貯液器上裝一個安全閥。很多情超過彈簧力（規(guī)定壓力值）時，閥門開啟。容器上安全閥口徑大小根據(jù)容器大小及制冷劑確定，可d=CDLC558對人體有害的制冷劑（如氨）的系統(tǒng)，安全閥出口均應接安全管引到室外，管徑與安全閥口徑制冷劑管路設計是指管路布置、管路走向和坡度的確定、管件配置及管徑確定。制冷劑管路系統(tǒng)設計的合理性關(guān)系到整個制冷系統(tǒng)（制冷機）運行的經(jīng)濟性和管理維修的合理性。而管徑的大小直接影響到管內(nèi)的流速、壓力降及管路系統(tǒng)的造價；而壓力降又會影響到制冷系統(tǒng)的制冷量、功率如管徑選得太大，則管內(nèi)流速不能將潤滑油攜帶回壓縮機，從而導致壓縮機缺油，損壞壓縮機。目前，制冷劑管路的管徑大多是根據(jù)允許壓力降來確定。制冷劑管路的壓力降包括兩部分——摩擦阻管長、管徑和管壁粗糙度等因素有關(guān)，局部阻力與局部阻礙形狀、流速、密度等因素有關(guān)。而流速又與管徑、流量、密度有關(guān)。如果局部阻力用等值的摩擦阻力來替代，則任一局部構(gòu)件可以折合成某一長度的管段，這一長度稱當量長度。系統(tǒng)總阻力就等于管路當量總長度（沿程長度和各局部構(gòu)件當量長度之和）的摩擦阻力。在制冷系統(tǒng)中、在一定冷凝溫度和蒸發(fā)溫度下的制冷劑流量就意味2R22制冷劑管路的管徑確定在吸汽管允許壓力降相當于飽和溫度差的壓差，排汽管、高壓液體管允許壓力降相當于飽和溫度差汽管的壓力降比排汽管的大。在上述條件下，蒸發(fā)溫度在-30～0℃范圍內(nèi)的吸汽管壓力降為6.8~16kPa（溫差1℃),排汽管的壓力降為18.8kPa（0.5℃)。這正是管路設計所希望的，因為吸汽管路由節(jié)流閥到蒸發(fā)器的管路是低壓液體管，管內(nèi)是汽液兩相流動，阻力大大增加。但此管一般很③管路系統(tǒng)走向力求合理，盡量減小阻力，尤其應優(yōu)先考慮減少吸汽管路的阻力；閥門配置合④根據(jù)制冷劑特點選用管材、閥門及儀表。氨系統(tǒng)禁用銅管及銅合金材料。氟利昂系統(tǒng)常采用器、蒸發(fā)器等設備中去。如果蒸發(fā)器積油太多，會造成壓縮機失油。從壓縮機排出的油，由于排汽流動。氟利昂上升立管的最低速度查圖3-24。如果數(shù)值時，則可減小立管管徑，而增大水平管的管徑，這樣既滿足了回油速度的要求，而又不增大管反之，如果保證最大負荷時的流速，則在最小負荷時難于保證回油所必需的速度。當負荷變到全負面積應滿足最大負荷時最低流速的要求。在滿負荷時，兩管同時工作。當負荷降低，其中流速不足線的連接方式，這樣避免在停機時蒸發(fā)器液體流入壓縮機。而對于停機時對蒸發(fā)器抽空的系統(tǒng)，可縮機的環(huán)境溫度比冷凝器、貯液器的環(huán)境涅度低時，為防止壓縮機排汽口處積聚冷凝液（當壓縮機到正常供液外，應著重注意避免產(chǎn)生閃發(fā)蒸氣。閃發(fā)蒸氣會干擾膨脹閥的正常工作，并使管內(nèi)阻力產(chǎn)生閃發(fā)蒸氣的原因有：過冷度太小；阻力太大或上升管過長；環(huán)境溫度過高等。因此，對于低壓液體管主要應保證各蒸發(fā)器或各通路供液均勻。目前工廠生產(chǎn)的氟利昂蒸發(fā)器，已考慮了多臺蒸發(fā)器宜分別采用膨脹閥供液。如合用一只膨脹閥供液時，應通過液體分配器分配液體，由制冷壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)等設備組成的制冷系統(tǒng)是一個有機響其他設備和整個系統(tǒng)的工作。因此，在制冷系統(tǒng)運行中，必須對各個設備或整個系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)與機構(gòu)、壓縮機等設備的工作必須與蒸發(fā)器相適應。調(diào)節(jié)可以由管理人員手動操作實現(xiàn)，也可以由全放氣、放油等操作，這些功能也都可以通過自動控制來實現(xiàn)。本節(jié)將簡單介紹制冷系統(tǒng)常用的一些電磁閥是制冷系統(tǒng)中廣泛使用的一種雙位式自動閥門，其啟閉常由控制器發(fā)出的電氣信號所控電磁閥中，較大口徑(≥6mm）的電磁閥采用導壓控制式。示意圖。當主閥的活塞上部導入進口壓力或比出口壓力高示意圖。這兩閥的工作原理與汽用常閉型主閥相似。所不同的是液用常閉型主閥導入出口壓力或比3、壓力調(diào)節(jié)閥壓力對閥芯的動作沒有影響。閥的入口壓力與彈簧力相平衡。當蒸發(fā)壓力升高時，閥門開大，通過閥孔的流量增大，使蒸發(fā)壓力下降；反之，當蒸發(fā)壓力降低時，閥門關(guān)小，使蒸發(fā)壓力回升。不難看到，隨著閥開啟度的增大，彈簧力也有所增加，因此閥門只能將蒸發(fā)壓力恒定在某一范圍內(nèi)。蒸定的制冷量調(diào)節(jié)作用。直接作用的蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥用于小型系統(tǒng)中。在大型系統(tǒng)中用主閥與恒壓導1-調(diào)節(jié)螺桿；2-可調(diào)彈簧座；3-并隨著壓力的升高，閥孔的開啟度增加。這種“升壓開大”的閥門稱正恒壓閥。另外還有“升壓關(guān)小”的反恒壓閥。圖示的恒壓閥的特點是被控壓力的流體（作用在膜片下，控制閥的開啟度）就是溫度控制器是一種雙位調(diào)節(jié)器，又稱溫度繼電器或溫度自動開關(guān)。溫度控制器根據(jù)被調(diào)溫度的變化，使觸點接通或斷開，從而對壓縮機的電機或電磁閥進行控制。溫度控制器通常用壓力式感溫圖。感溫包和波紋管中充有易揮發(fā)的液體工質(zhì)。當感溫包的溫度變化時，工質(zhì)的壓力相應變化。若閉合，電路接通。溫度控制器有兩個微動開關(guān)，各有一常閉觸點和常開觸點，用作兩個溫度范圍的制器分為高壓和低壓兩種，也可以把高壓控制器和低壓控制器組合在一起，稱高低壓力控制器。高壓控制器用于制冷壓縮機的排汽管上，當壓力超過調(diào)定值時，高壓控制器切斷電路，使壓縮機停止運轉(zhuǎn)，從而達到自動保護作用。低壓控制器用于壓縮機吸汽管上，當壓力低于調(diào)定值時，低壓控制器切斷電路，當壓力高于調(diào)定值時，電路接通。低壓控制器可作為自動安全保護，防止蒸發(fā)壓力過低時導致被冷卻液體凍結(jié)；或防止壓縮機在吸汽壓力過低狀態(tài)（通常有故障存在）下運行。低壓控3、壓差控制器壓差控制器也是雙位調(diào)節(jié)器，又稱壓差繼電器。用于控制壓縮機的油泵、制冷劑液體泵的排出管接到油泵出口，低壓波紋管接到曲軸箱，其壓差與彈簧力相平衡。當壓差值大于給定值（一般為起正常油壓，使角形杠桿位于實線位置，壓縮機就能處于正常工作狀態(tài)，同時把電加熱器的電路切切斷電動機的電源電路，則說明延時機構(gòu)能正常工作。壓差控制器所控制的壓差值可通過轉(zhuǎn)動壓差浮球液位控制器用于指示和自動控制（與電磁閥或電磁主閥配合使用時）容器的液位。浮球液變化，輸出與液位相對應的交流電壓，從而使電子控制器的繼電器觸點動作。所控制的上下液位差蒸發(fā)器調(diào)節(jié)的首要任務是調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的制冷量適應負荷的變化，以維持被冷卻物溫度一定。除雙位調(diào)節(jié)是制冷系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)中最常用、最簡單的方法。雙位調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)溫度控制器根據(jù)冷室的溫度控制供液管上的電磁閥（或電磁主閥）的啟或閉。每臺蒸支器供液量的大小由恒溫膨脹閥來調(diào)節(jié)。如果蒸發(fā)器有風機，溫度控制器還同時控制風機的電機的停開。小型制冷裝置，如房間空調(diào)器、冰箱、冷藏柜等，常常是一機一蒸發(fā)器。在這種制冷裝置中，溫度控制器蒸發(fā)器的運行情況和供水溫度與負荷的關(guān)系。階梯式分級調(diào)節(jié)法比較簡單，但控制精度差（即幅差0時分級調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法的特點是控制每臺蒸發(fā)器停開的上下限都一樣，只是每臺蒸發(fā)器的停開蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力的調(diào)節(jié)可以用主閥和恒壓閥（或恒壓主閥）或直接作用的蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥來使回汽節(jié)流到-10℃對應的蒸發(fā)壓力。當0℃蒸發(fā)器中蒸發(fā)器的供液量必須隨著負荷的變化而進行調(diào)節(jié)。除可用恒溫膨脹閥或浮球膨脹閥對蒸發(fā)器的供液量進行自動調(diào)節(jié)外，還可以用其他的自動流量控制的辦法，如自動控制電磁閥或主閥來調(diào)節(jié)供對高壓液體節(jié)流的作用。另一手動膨脹閥作備用。這種自動調(diào)節(jié)供液量的方法也可以用于液體分離3.4.4壓縮機的自動調(diào)節(jié)對壓縮機進行停開控制的雙位調(diào)節(jié)方法是最簡單的調(diào)節(jié)方法，只適用于小型壓縮機中。由小型制冷機）直接根據(jù)被冷卻物或空間的溫度進行停開控制。為避免壓縮機頻繁啟動，這種調(diào)節(jié)方法不2、控制壓縮機運行臺數(shù)或缸數(shù)的調(diào)節(jié)當多臺壓縮機系統(tǒng)中的每臺壓縮機都各自與對應的蒸發(fā)器、冷凝器等設備組成獨立系統(tǒng)，而所有蒸對于多臺獨立制冷機為同一被冷卻對象服務的制冷系統(tǒng)可以根據(jù)被冷卻物體或空間的溫度對每臺制冷機進行階梯式分級控制或延時分級控制。對于多臺壓縮機并聯(lián)的系統(tǒng)或用多缸壓縮機的系統(tǒng)，則運行的壓縮機臺數(shù)或汽缸數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)的吸汽壓力進行控制，因為吸汽壓力（實質(zhì)上是蒸發(fā)壓力）的三通電磁閥都在同樣的吸汽壓力上、下調(diào)定值時動作，但每表示了每2個汽缸（每一級）卸載與工作的情況的多臺壓縮機或用多缸壓縮機的制冷系統(tǒng)也可以按階梯式分級調(diào)節(jié)能量，即每臺壓縮機或每對汽壓縮機吸入蒸氣節(jié)流可以使壓縮機的制冷量減小。因此可在壓縮機的吸汽管路上裝上自動閥門對吸汽進行節(jié)流。通常是根據(jù)蒸發(fā)壓力的變化來控制自動閥門的開啟度，即控制吸汽節(jié)流的程度。高。因此不宜用于過熱損失大的制冷劑（如氨）的制冷系統(tǒng)中。通常用于無能量調(diào)節(jié)的小型氟利昂前面已經(jīng)指出，用熱汽旁通可以調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量。熱汽旁通調(diào)節(jié)實際上有兩種調(diào)節(jié)方案：其一是將一部分熱汽（壓縮機的排汽）經(jīng)節(jié)流后旁通到壓縮機吸入口，減少壓縮機實際吸汽量；其二是將一部分熱汽經(jīng)節(jié)流后旁通到蒸發(fā)器與節(jié)流閥之間的低壓管段上，以抵消一部分制冷量。實現(xiàn)這兩種調(diào)節(jié)方案的方法很簡單，只需在熱汽旁通管上設控制閥門即可。最簡單的辦法是在旁通管上熱汽旁通調(diào)節(jié)比較簡單，但能量損失大。熱汽旁通到壓縮機吸汽口時，會導致引汽溫度過高，旁通后排汽溫度過高的弊端，即在熱汽旁通的同時，在吸汽管內(nèi)噴入一部分經(jīng)節(jié)流的制壓縮機吸汽量（制冷量）的調(diào)節(jié)可以通過改變壓縮機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。目前在小型家用空稱為變頻調(diào)節(jié)或變頻控制。變頻調(diào)節(jié)需要有一變頻器，它先將交流電轉(zhuǎn)