熱力膨脹閥

概述
熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個基本設(shè)備之一。它實現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，直接決定整個系統(tǒng)的運行性能。但是在實際工作中，熱力膨脹閥的運行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中的一個死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對制冷設(shè)備的運行壽命，節(jié)約能源，降低運行成本，卻有著重要的意義。

功能

熱力膨脹閥實現(xiàn)冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的節(jié)流，同時控制制冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個系統(tǒng)的工作質(zhì)量，以的方式給蒸發(fā)器供液，保證蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽的過熱度穩(wěn)定，感溫包***與壓縮機(jī)的吸氣管良好的接觸從而準(zhǔn)確的感應(yīng)壓縮機(jī)的吸氣溫度，通常充注著與制冷系統(tǒng)內(nèi)部相同的制冷劑，從而實現(xiàn)通過感溫包反饋回來的壓力即是壓縮機(jī)吸氣溫度對應(yīng)的該種類型制冷劑的飽和壓力，通過膨脹閥確保了在運行環(huán)境發(fā)生變化時(比如熱負(fù)荷變化)，實現(xiàn)蒸發(fā)器***及的供液方式，感溫包的充注量只根據(jù)在某一特定的溫度下完全感溫包內(nèi)液態(tài)制冷劑完全蒸發(fā)來進(jìn)行修正的，這就等于給作用在膨脹閥膜片上方感溫包反饋回來的壓力規(guī)定了一個上限，因為如果管壁表面溫度繼續(xù)增高，只會增加感溫包內(nèi)部氣態(tài)制冷劑的溫度(處于過熱狀態(tài))，而壓力基本上不再改變。

按照平衡方式不同，膨脹閥分為外平衡式和內(nèi)平衡式。在專用空調(diào)中，由于蒸發(fā)器有分路并采用蓮蓬頭分液器，壓降比較大，造成蒸發(fā)器進(jìn)出口溫度各不相同。在這種情況下，使用內(nèi)平衡式膨脹閥會因蒸發(fā)器出口溫度過低而造成熱力膨脹閥過度關(guān)閉，以至膨脹閥喪失對蒸發(fā)器的供液調(diào)節(jié)功能。所以專用空調(diào)均采用外平衡式膨脹閥，采用外平衡式可以避免膨脹閥過度關(guān)閉的情況，保證有壓降的蒸發(fā)器也得到正常的供液。

膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用：

膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用

① 節(jié)流降壓

將冷凝器冷凝后的高溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，成為容易蒸發(fā)的低溫低壓的汽液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收外界熱量；

② 調(diào)節(jié)流量

根據(jù)感溫包或氣箱頭得到的溫度信號，膨脹閥能自動調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以適應(yīng)制冷負(fù)荷不斷變化的需要。

③ 保持***過熱度、防止液擊和異常過熱膨脹閥通過流量的調(diào)節(jié)使蒸發(fā)器具有***的過熱度，保證蒸發(fā)器總?cè)莘e的有效利用，避免液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)引起液擊；同時又能控制過熱度在***范圍，防止異常過熱現(xiàn)象的發(fā)生。

內(nèi)部構(gòu)造

熱力膨脹閥原理圖

***空調(diào)的膨脹在出廠后，已經(jīng)與蒸發(fā)器進(jìn)行“匹配”。“匹配”就是要求膨脹閥和蒸發(fā)器一起工作能夠穩(wěn)定運行的同時，產(chǎn)生的能量。每臺蒸發(fā)器均存在一條***小的穩(wěn)定信號線（MSS線），如圖。從圖可知，在蒸發(fā)器的MSS線上，不同的制冷劑均對應(yīng)一臨界過熱度；當(dāng)蒸發(fā)器工作在MSS線左側(cè)，則制冷系統(tǒng)將不穩(wěn)定，若工作在MSS線右側(cè)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定但過熱度太大而蒸發(fā)器的利用率不高；斜線為熱力膨脹閥的靜態(tài)線，理論上，工作點A應(yīng)該是匹配點，此時蒸發(fā)器過熱度處于臨界狀態(tài)，制冷量且處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

熱力膨脹閥的調(diào)整工作，***在制冷裝置正常運行狀態(tài)下進(jìn)行，由于蒸發(fā)器出口處無法放置溫度計，可以利用壓縮機(jī)的吸氣壓力作為蒸發(fā)器內(nèi)的飽和壓力來校核過熱度。調(diào)整中，如果感到過熱度太小，即流量太大，則可把調(diào)節(jié)螺桿按順時針方向轉(zhuǎn)動半圈或一圈（即增大彈簧力，減小膨脹閥開啟度），使流量減小，反之，若感到過熱度太大，即供液不足，則可把調(diào)節(jié)螺桿朝相反方向（逆時針）轉(zhuǎn)動，使流量增大。由于實際工作中的熱力膨脹閥感溫系統(tǒng)存在在著***的熱惰性，形成信號傳遞滯后，因此整個調(diào)整過程***耐心細(xì)致，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動的圈數(shù)一次不宜過多（直桿式膨脹閥的調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動一圈，過熱度變化大概改變1~2℃），兩次調(diào)整膨脹閥之間***間隔15分鐘以上。耐心地經(jīng)多次調(diào)整直至滿足要求為止。

工作原理編輯

概述

熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個基本設(shè)備之一。它實現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，直接決定整個系統(tǒng)的運行性能。但是在實際工作中，熱力膨脹閥的運行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中的一個死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對制冷設(shè)備的運行壽命，節(jié)約能源，降低運行成本，卻有著重要的意義。

工作過程分析

2.1 熱力膨脹閥工作原理

熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。按照平衡方式不同，熱力膨脹閥分為外平衡式和內(nèi)平衡式。在工業(yè)冷卻設(shè)備中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機(jī)構(gòu)中充注氟利昂工質(zhì)，感溫包設(shè)置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個感應(yīng)系統(tǒng)處于對應(yīng)的飽和壓力Pb。該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調(diào)整彈簧的彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時有Pb=Pt+Po 。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大時，出口過熱度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開啟增大，制冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開啟變小，制冷劑流量按比例減小。因此，制冷設(shè)備是由熱力膨脹閥通過控制過熱度實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的自我調(diào)整。

2.2 確定正確的過熱度

要保證熱力膨脹閥工作在匹配點，就***保證熱力膨脹閥有合適的過熱度。熱力膨脹閥的過熱度由靜裝配過熱度與有效過熱度組成。使閥門開始開啟所需要的過熱度稱為開啟過熱度，又叫靜裝配過熱度，一般的靜裝配過熱度約為3℃。從熱力膨脹閥開始開啟至額定開度所需要的過熱度增量，稱為熱力膨脹閥的有效過熱度或可變過熱度。其數(shù)值的大小與彈簧的剛度及閥芯的行程有關(guān)，一般有效過熱度約為2~5℃，通常把熱力膨脹閥的靜裝配過熱度與有效過熱度之和稱為工作過熱度，即平時所說的過熱度。因此，我們只有保證過熱度在合適的范圍內(nèi)，制冷系統(tǒng)才能達(dá)到冷量，又不會引起濕沖程。工業(yè)油冷卻機(jī)過熱度都要求在5~8℃之間。如果發(fā)現(xiàn)過熱度不在該范圍內(nèi)，就要進(jìn)行調(diào)整。

3檢查調(diào)整

制冷設(shè)備剛投入運行，熱力膨脹閥是不用調(diào)整，但是在設(shè)備連續(xù)使用幾年后，由于閥針的磨損、系統(tǒng)有雜質(zhì)、閥孔部分有堵塞及彈簧彈力減弱等原因，影響了熱力膨脹閥的開啟度，使得熱力膨脹閥偏離了它的工作點，表現(xiàn)為熱力膨脹閥開啟度偏小或過大。

熱力膨脹閥開啟度太小的話，就會造成供液不足，使得沒有足夠的氟利昂在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)流動的途中就已經(jīng)蒸發(fā)完了，在這以后的一段，蒸發(fā)器管中沒有液體制冷劑可供蒸發(fā)，只有蒸汽被過熱。因此，相當(dāng)一部分的蒸發(fā)器未能充分發(fā)揮其效能，造成制冷量不足，降低了設(shè)備的制冷效果。工業(yè)油冷卻機(jī)的壓縮機(jī)大多采用蒸發(fā)器回來的蒸汽來冷卻壓縮機(jī)，如果熱力膨脹閥開啟不夠，輕者由于系統(tǒng)的回壓縮機(jī)氣體減少，造成低壓端吸氣壓力太低，使壓縮機(jī)低壓停機(jī)，系統(tǒng)停止運行；重者由于蒸汽過熱度過大，對壓縮機(jī)冷卻作用減小，壓縮機(jī)的排氣溫度會增高，潤滑油變稀，潤滑質(zhì)量降低，壓縮機(jī)的工作環(huán)境惡化，會嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的工作壽命甚至燒毀壓縮機(jī)。據(jù)分析與過熱度過大有關(guān)。另外由于被冷卻介質(zhì)溫度降不下來，又增加了壓縮機(jī)的運行時間,也增加了耗電量。

與此相反，如果熱力膨脹閥開啟過大，即熱力膨脹閥向蒸發(fā)器的供液量大于蒸發(fā)器負(fù)荷，會造成部分制冷劑來不及在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，同氣態(tài)制冷劑一起進(jìn)入壓縮機(jī)，引起濕沖程，甚至沖缸事故，損壞壓縮機(jī)。同時，熱力膨脹閥開啟過大，使蒸發(fā)溫度升高，制冷量下降，壓縮機(jī)功耗增加，增加了耗電量。因此，有必要定期檢查調(diào)整熱力膨脹閥，盡量讓熱力膨脹閥工作在匹配點。

4調(diào)整過程

4.1 熱力膨脹閥調(diào)整前的檢查

在調(diào)整熱力膨脹閥之前，***確認(rèn)設(shè)備制冷異常是由于熱力膨脹閥偏離工作點引起的，而不是因為氟利昂少、干燥過濾器堵塞、濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)等其他原因所引起的。同時，***保證感溫包采樣信號的正確性，感溫包***水平安裝在回氣管的下側(cè)方45度的位置，不可安裝在管道的正下方，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。更不能安裝在立管上。檢查冷凝器風(fēng)機(jī)控制方式，盡量采用調(diào)速控制，以保證冷凝壓力恒定。

4.2 熱力膨脹閥調(diào)整時注意事項

熱力膨脹閥的調(diào)整工作，***在制冷裝置正常運行狀態(tài)下進(jìn)行。由于蒸發(fā)器表面無法放置測溫計，可以利用壓縮機(jī)的吸氣壓力作為蒸發(fā)器內(nèi)的飽和壓力，查表得到近似蒸發(fā)溫度。用測溫計測出回氣管的溫度，與蒸發(fā)溫度對比來校核過熱度。調(diào)整中，如果感到過熱度太小，則可把調(diào)節(jié)螺桿按順時針方向轉(zhuǎn)動（即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開啟度），使流量減小；反之，若感到過熱度太大，即供液不足，則可把調(diào)節(jié)螺桿朝相反方向（逆時針）轉(zhuǎn)動，使流量增大。由于實際工作中的熱力膨脹閥感溫系統(tǒng)存在著***的熱惰性，形成信號傳遞滯后，運行基本穩(wěn)定后方可進(jìn)行下一次調(diào)整。因此整個調(diào)整過程***耐心細(xì)致，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動的圈數(shù)一次不宜過多過快（直桿式熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動一圈，過熱度變化大概改變1~2℃）。

4.3. 熱力膨脹閥過熱度的測量方法。

步驟如下：

1）停機(jī)。將數(shù)字溫度表的探頭插入到蒸發(fā)器回氣口處（對應(yīng)感溫包位置）的保溫層內(nèi)。將壓力表與壓縮機(jī)低壓閥的三通相連。

2）開機(jī)，讓壓縮機(jī)運行15分鐘以上，進(jìn)入穩(wěn)定運行狀態(tài)，使壓力指示和溫度顯示達(dá)到一穩(wěn)定值。

3）讀出數(shù)字溫度表溫度T1與壓力表測得壓力所對應(yīng)的溫度T2，過熱度為兩讀數(shù)之差T1- T2。注意，***同時讀出這兩個讀數(shù)。

熱力膨脹閥過熱度應(yīng)在5~8℃之間，如果不是，則進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。可以看到調(diào)整后壓縮機(jī)機(jī)殼的溫度較調(diào)整前會有明顯的變化。

維護(hù)周期

經(jīng)過長期對工業(yè)油冷卻機(jī)的運行情況統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)熱力膨脹閥偏離工作點的情況通常發(fā)生在使用壽命的中后期，因此，決定對熱力膨脹閥的檢查調(diào)整***放在設(shè)備壽命的中后期上，下面是根據(jù)實際統(tǒng)計確立的熱力膨脹閥檢查周期。

熱力膨脹閥檢查調(diào)整周期

使用前4年 5~8年中 第9年以后

3 次/年 2次/年 3次以上