熱力膨脹閥的工作原理及選型和調試方法

熱力膨脹閥是通過蒸發器出口氣態制冷劑的過熱度控制膨脹閥開度的，故廣泛地應用于非滿液式蒸發器。按照平衡方式的不同，熱力膨脹閥可分內平衡式和外平衡式兩種。熱力膨脹閥感溫系統中可采用不同物質和方式進行充注，主要方式有充液式、充氣式、交叉充液式、混合充注式和吸附充注式。

膨脹閥是制冷系統的四大組件之一，是調節和控制制冷劑流量和壓力進入蒸發器的重要裝置，也是高低壓側的“分界線”。它的調節，不僅關系到整個制冷系統能否正常運行，而且也是衡量操作工技術高低的重要標志。 熱力膨脹閥在系統中出現故障的原因：一般有開度過大或過小、入口過濾網堵塞或閥孔臟堵及結冰、感溫包破裂失效及安裝位置不當。

熱力膨脹閥

一、 熱力膨脹閥的選型:

1 正確選擇熱力膨脹閥的目的:

熱力膨脹閥的選配對整個系統的性能發揮起著重要的作用,正確的選擇熱力膨脹閥將使蒸發器最大限度地加以利用,并使蒸發器始終和熱負荷匹配。

2 熱力膨脹閥與系統不匹配時的現象:  

不匹配時、會使系統的制冷劑流量時多時少,導致熱力膨脹閥的制冷量時大時小。

①當熱力膨脹閥開啟度太小的話，就會造成制冷劑供液不足，而沒有足夠的制冷劑在蒸發器內蒸發，使制冷劑在蒸發管內流動的途中就已經蒸發完了，在這以后的蒸發器管路中就沒有液體制冷劑可供蒸發，只有蒸汽被過熱。因此，相當一部分的蒸發器未能充分發揮其效能，造成制冷量不足，降溫速度變慢，降低了空調的制冷效果，對系統性能會造成不利的影響。

②如果熱力膨脹閥開啟過大，即熱力膨脹閥向蒸發器的供液量大于蒸發器負荷，會造成部分液態制冷劑來不及在蒸發器內蒸發，同氣態制冷劑一起進入壓縮機，引起液擊(濕沖程)，甚至發生沖缸事故，損壞壓縮機。另外當制冷量過大時,會引起震蕩,間歇性的使蒸發器供液過量,導致壓縮機的吸氣壓力出現劇烈波動。同時，熱力膨脹閥開啟過大，使蒸發溫度升高，制冷量下降，壓縮機功耗增加，增加了耗電量。

3 選擇的依據:  

根據制冷系統的制冷劑種類,蒸發溫度范圍和蒸發器過熱負荷的大小選擇。

4 選擇方法及一般步驟 :  

1) 確定系統的制冷劑型號種類，  

2) 確定蒸發器的蒸發溫度范圍，

3）制冷量，  

4) 熱力膨脹閥進出口的壓力差。

5）內部或外部的壓力平衡方式。

6）接管口徑規格；

二、熱力膨脹閥好壞的檢測方法：

在安裝使用熱力膨脹閥之前，首先要檢查膨脹閥是否完好，特別是感溫機構。若感溫包制冷劑泄漏后，閥體內的彈簧將會張滿，使針閥上移，把閥口堵死，膨脹閥不通，無法工作。檢查時應用嘴對準管口吸氣，不許用嘴吹，以防口水流進管口，使用時造成冰堵。若氣體可通過的膨脹閥，則表示感溫機構是好的。

1、在制冷管路上將熱力膨脹閥的感溫包取出，把膨脹閥調節到最大，用熱毛巾放在感溫包上，或進入50℃左右的溫水中，若仍見不到蒸發器結霜，也聽不到制冷劑的流動聲，且壓縮機吸氣壓力很低，則判斷膨脹閥感溫包泄漏。

2、如在運行時看到壓縮機吸氣閥處一會兒有霜，一會兒融霜，則表明膨脹閥起作用，是好的。

三、熱力膨脹閥的安裝位置

熱力膨脹閥的安裝固定位置方式有多種，只因生產廠家的不同而有所區別。為減小膨脹閥節流后的壓力及溫度損失，膨脹閥盡可能安裝在距冷庫蒸發器入口處的水平管道上，感溫包應包扎在蒸發器出口處回氣管（低壓管）的側面中央位置。為了防止制冷系統循環管路內的污物堵塞膨脹閥和方便膨脹閥的維修，一般在膨脹閥的入口前面安裝干燥過濾器和截止閥及供液電磁閥，在后面也要裝截止閥。另外還可以安裝一個與膨脹閥、供液電磁閥、干燥過濾器和截止閥并聯的手動節流閥，便于當膨脹閥、供液電磁閥、干燥過濾器需要維修時，可以關閉兩端的截止閥，通過手動節流閥旁通供制冷劑，使系統運行不受影響仍能正常制冷。

1、一種是將熱力膨脹閥安裝固定在機組工作區內（庫體蒸發區外），而且距庫體內的蒸發器盡量近一些，使制冷效率得到最大的發揮。將感溫探頭順著蒸發器回氣管進入庫體蒸發區固定。這種方式是最恰當，維修調節最方便。

2、另一種是將熱力膨脹閥安裝固定在機組工作區內（庫體蒸發區外），將感溫探頭也固定在機組工作區內。這種方法如果用于低溫冷庫，則要注意將感溫探頭包扎嚴密，才能使機組工作正常；如果用于-5℃的冷凍柜，則會在夏季極易造成液擊損壞機組。

3、還有一種是將熱力膨脹閥和感溫探頭都安裝固定在蒸發區內。

四、膨脹閥感溫包的正確安裝方法：

1、一般情況感溫包盡量裝在蒸發器出口水平段的回氣管上,應遠離壓縮機吸氣口而近蒸發器,而且不宜垂直安裝。當水平回氣管直徑小于7/8"（22mm）時, 感溫包宜安裝在回氣管的頂上端，即吸氣管的“一點鐘”。當水平回氣管直徑大于7/8"時,感溫包要安裝在回氣管軸線以下與水平軸線成45 度左右,即吸氣管的“3 點鐘”位置。因為把感溫包安裝在吸氣管的上部會降低反應的靈敏度,可能使蒸發器的制冷劑過多，把感溫包安裝在吸氣管的底部會引起供液的紊亂,因為總有少量的液態制冷劑流到感溫包安裝的位置,而導致感溫包溫度的迅速變化。

2、 安裝時, 感溫包需用銅片包扎好,不要用塑料扎帶來包扎，因塑料扎帶導熱性很差。回氣管表面要除銹,如果是鋼管,表面除銹后涂銀漆,以保證感溫包與回氣管的良好接觸。感溫包必須固定在低于膨脹閥的頂上的波紋膜腔位置的回氣管上, 使感溫包內的充注物液體免液體進入波紋膜腔，以免影響波紋膜腔收縮膨脹的靈敏準確度，而且感溫包的頭部要水平放置或朝下。當感溫包相對位置高于膜片上腔時,感溫包的毛細管應向上彎成U 形,以免液體進入波紋膜腔內。為了避免系統突然停機時,造成制冷劑液體或油積在感溫包所在的蒸發器水平管段而影響感溫包的性能, 因此感溫包后的蒸發器管段應該做成有一定的斜角。

五、熱力膨脹閥調整不當的故障現象：

1、熱力膨脹閥開啟度太小，就會造成供液不足，使得沒有足夠的制冷劑在蒸發器內蒸發，制冷劑在蒸發器管內流動的途中就已經蒸發完了，在這以后的一段蒸發器管路中就沒有液體制冷劑可供蒸發，只有蒸汽被過熱。因此，相當一部分的蒸發器未能充分發揮其效能，造成制冷量不足；同時膨脹閥出口壓力過低，相應的蒸發壓力和溫度也過低。造成蒸發速度減慢，單位容積（時間）制冷量下降，降低了制冷效果。機房專用空調的壓縮機大多采用蒸發器出口回路中的制冷劑蒸汽來冷卻壓縮機，如果熱力膨脹閥開啟不夠，就造成蒸汽過熱度過大，對壓縮機冷卻作用減小，壓縮機的排氣溫度會增高，潤滑油變稀，潤滑質量降低，壓縮機的工作環境惡化，會嚴重影響壓縮機的工作壽命。

2、熱力膨脹閥開啟過大，制冷劑通過的流量就多，即熱力膨脹閥向蒸發器的供液量大于蒸發器負荷，使液體制冷劑蒸發過剩，會造成部分液體制冷劑來不及在蒸發器內蒸發，同氣態制冷劑一起被吸入壓縮機，引起壓縮機的濕沖程（液擊），使壓縮機不能正常工作，造成一系列工況惡劣，甚至沖缸損壞壓縮機的事故。同時，熱力膨脹閥開啟過大，使進入蒸發器的制冷劑相應的蒸發壓力和溫度也過高，制冷量下降，壓縮機功耗增加，增加了耗電量。另外當制冷量過大時,會引起震蕩,間歇性的使蒸發器供液過量,導致壓縮機的吸氣壓力出現劇烈波動。

3、由于新換壓縮機的制冷功率與系統不配備，膨脹閥的調節壓力始終比正常低，說明壓縮機功率過大，造成吸氣量大，蒸發面積過小，運行工況反應矛盾，再開大膨脹閥又由于液體不能在蒸發器內沸騰蒸發完全而被壓縮機吸入過濕氣體，使壓縮機結霜。

六、熱力膨脹閥的調節方法步驟：

1、 熱力膨脹閥調整前的檢查。在調整熱力膨脹閥之前，必須確認制冷異常是由于熱力膨脹閥偏離最佳工作點引起的，而不是因為系統制冷劑充注量不合適、干燥過濾器和膨脹閥濾網堵塞、電磁閥失靈、、冷凝風機散熱不良、新換壓縮機的制冷功率與系統不配備等其他原因所引起的。同時，必須保證感溫包采樣信號的正確性，感溫包安裝位置必須正確，絕對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。另外如果是失去調節功能的熱力膨脹閥采用更換新的膨脹閥時，一般新品出廠時已進行過調試校對，因此不必再對膨脹閥進行調節，可直接安裝使用。

2、停機。由于蒸發器表面無法放置測溫計，可以利用壓縮機的吸氣壓力作為蒸發器內的飽和壓力，查表得到近似蒸發溫度。用測溫計測出回氣管的溫度，與查表得到的蒸發溫度對比來校核過熱度（一般為5～8℃之間）。為此，將壓力表與壓縮機低壓閥的三通相連。將數字溫度表的探頭插入到蒸發器回氣口處（對應感溫包位置）的保溫層內。

3、 熱力膨脹閥的調整工作，必須在制冷裝置正常運行狀態下進行。開機，讓壓縮機運行15 分鐘以上，進入穩定運行狀態，使壓力指示和溫度顯示達到穩定值。    

4、進行調節時先將熱力膨脹閥下方的閥帽擰下，順時針旋轉閥桿，使閥體的針孔開啟度關小，即供液流量減少（簡述為順旋開小）；反之則針孔開大，即供液流量增大（簡述為逆旋開大）。與調節水閥控制水流大小的方法一樣。由于實際工作中的熱力膨脹閥感溫系統存在著一定的熱惰性，形成信號傳遞滯后，運行基本穩定后方可進行下一次調整。因此流量調節時需在制冷系統正常運行中進行，而且要緩慢操作，逐漸調節。在開始調試時由于庫溫比較高，可以把膨脹閥的開度調到能看到蒸發器出口處開始結霜，然后再稍開大一點，讓它運行15-30分鐘后，低壓壓力的數值一般情況可在0.098Mpa（表壓）左右（對應的蒸發溫度為-12℃左右）。在等待系統運行穩定的這段時間里，要注意低壓值及蒸發器的結霜情況的變化，因為隨著庫溫的逐步下降，低壓值和結霜都會有些變化。待系統運行穩定后，再調節膨脹閥。調節供液流量大小的判斷依據有：

（1）通過熱力膨脹閥結霜的形狀變化來判斷調節大小是否恰當。A、若膨脹閥體全部結霜，表明流量過小大，應調大；B、如調大時結霜形狀沒有變化，則可能膨脹閥節流孔被部分堵塞應清洗；C、若膨脹閥體只有出口側結霜，表明流量過大，應調小；D、若膨脹閥體出口側及下部呈45℃斜狀結霜，入口側不應結霜，表明調節準確合適；E、若膨脹閥體只有入口側結霜，表明閥體入口處過濾網部分被堵塞應清洗；F、若膨脹閥體完全無霜，表明無流量，可能制冷劑漏完或管路中供液電磁閥和截止閥沒打開或膨脹閥感溫探頭毛細管漏氣或膨脹閥節流孔被堵塞或閥體入口處過濾網全部被堵塞應清洗。

（2）還可以通過壓縮機吸氣管處結霜的形狀變化來判斷調節大小是否恰當，A、若白霜結到回氣管的端頭（即壓縮機吸氣口或吸氣截止閥處），表明流量恰當；若白霜結到壓縮機外殼上，表明流量過大，應調小；B、若白霜結不到吸氣管，而在蒸發器盤管側內，表明流量過小，應調大。

（3）另外通過低壓側壓力值的大小來判斷調節大小是否恰當。

（4）蒸發器盤管結霜的均勻完整狀況來判斷調節大小是否恰當。

（5）正常情況下，膨脹閥工作時是很幽靜的，如果發出較明顯的“絲絲”聲，說明系統中制冷劑不足。

（6）用測溫計測出回氣管的溫度與蒸發溫度對比差值（即實際過熱度）與標準過熱度（5～8℃之間）校核來判斷調節大小是否恰當。利用壓縮機的吸氣壓力作為蒸發器內的飽和壓力，查表得到近似蒸發溫度。用測溫計測出回氣管的溫度，與蒸發溫度對比是否在正常范圍5～8℃之間。必須同時讀取吸氣壓力值和回氣管溫度，否則造成計算出的實際過熱度不準確。調整中，A、如果感到過熱度太小，則可把調節螺桿按順時針方向轉動（即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開啟度），使流量減小；B、反之，若感到過熱度太大，即供液不足，則可把調節螺桿朝相反方向（逆時針）轉動，使流量增大。

在調節操作過程中，千萬不可采取大起大落的快速調節，使制冷系統不穩定運行而掌握不好調節的功效。應先開始粗調一圈（機房專用空調的熱力膨脹閥一般采用壓桿式和散型齒輪式，散型齒輪式是用一個小齒輪帶動一個大齒輪，調節的圈數比較多，一般可以調2～4圈；壓桿式可調圈數比較少，每次調1/4圈；O65空調的熱力膨脹閥采用散型齒輪式），觀察低壓側壓力表壓力值的變化，待表壓力值穩定后，再進行細調。每次調1/2、1/3、1/4圈。調節膨脹閥必須仔細耐心地進行，調節壓力必須經過蒸發器與庫房溫度產生熱交換沸騰（蒸發）后再通過管路進入壓縮機吸氣腔反映到壓力表上的，需要一個時間過程。每調動膨脹閥一次，一般需15～30分鐘的時間才能將膨脹閥的調節壓力穩定在吸氣壓力表上。根據觀察低壓壓力值的變化外，還要結合觀察膨脹閥體、蒸發器盤管和壓縮機吸氣管處結霜情況，判斷調節是否合適。

注意，1、在對膨脹閥進行調節之前給系統打壓檢漏和加注制冷劑時，不能從高壓端注入，否則很難注入，高低壓端的壓力也不能竄平衡。因為膨脹閥是連接系統高低壓的分界器，如果制冷系統沒有正常運行時膨脹閥感溫探頭處的蒸發器出口管溫不熱無過熱度，則膨脹閥出液閥口關閉打不開，系統管路被隔斷，高低壓側不通，因此高低壓端的壓力也不能竄平衡。

2、由熱力膨脹閥和單相全封閉壓縮機組成的制冷系統，壓縮機啟動會困難。原因與上述相同。

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