技术：热力膨胀阀故障诊断与修复

     热力膨胀阀是制冷系统的核心控制部件,其性能的优劣直接影响到系统的制冷量、能效比、运行稳定性等关键指标。然而,在实际应用中,热力膨胀阀经常出现开启度异常、冰堵、脏堵、感温包失效等各类故障,严重制约了制冷装置的安全高效运行。  

 

一、热力膨胀阀开启度异常的危害分析      

         

热力膨胀阀开度   是衡量其运行状态的关键参数,开度过大或过小都会引发系统性能失调。具体来说：

1、开度过小   ：致使蒸发器供液不足,从而导致蒸发温度偏低,压缩机吸气过热,排气温度偏高,能效比下降,甚至引发压缩机烧毁；

2、 开度过大：   使蒸发器过量供液,可能造成压缩机吸入液态制冷剂,产生液击,引起压缩机损坏,同时还会恶化油的回收效果。

因此,开度异常可引发一系列连锁反应,对制冷系统的安全经济运行构成严重威胁,需高度重视。

 

二、热力膨胀阀冰堵的危害与修复策略      

         

热力膨胀阀冰堵是一种常见故障,主要成因是阀前过滤网结霜、冷凝压力过低等,会导致膨胀阀失去调节作用,使系统丧失制冷能力。其危害性主要体现在：

1、系统制冷量骤降：

堵塞使阀门截面积减小,供液量不足,蒸发温度迅速下降,压缩机排气过热,系统性能大幅衰减；

2、压缩机损坏风险：

吸气过热会加剧压缩机磨损,排气温度过高还可能引起压缩机烧毁,造成重大事故。

3、针对冰堵故障,应及时采取如下修复措施：    

关闭压缩机,在冷凝压力下融化冰堵,或拆下膨胀阀,人工加热除霜；

检查干燥过滤器,必要时更换滤芯,避免冰堵再次发生；

检查冷凝压力,分析是否存在冷凝不足等问题,适当调高冷凝温度。
总之,预防和消除冰堵需从源头着手,定期巡检至关重要。

三、热力膨胀阀脏堵的危害与修复策略      

         

热力膨胀阀脏堵多由制冷剂和冷冻油分解产生的焦炭、水垢、机械杂质等引起,会导致膨胀阀堵塞失灵,影响制冷效果,危害主要包括：

1、阀口截面减小：

脏堵导致阀口通道变窄,供液量减少,蒸发温度下降,回气过热度上升,制冷量下降；

2、阀芯卡涩：

污垢附着在阀芯表面,使其滑动不畅,丧失灵敏性,自动调节失效。
针对脏堵故障,修复方案可总结为：

关闭压缩机,拆下膨胀阀,用溶剂彻底清洗阀体内腔和阀芯表面,直至污垢完全去除；

检查冷冻油质量,发现变质则要更换新油；分析冷冻水中的含垢量,视情况进行系统除垢；

运行初期多留意膨胀阀工况,定期切换双机组,避免长期低负荷导致油分解结焦。
可见,消除脏堵需系统施治,标本兼治,既要清除表征,更要祛除病根。

 

四、感温包安装位置不当的危害与修复对策      

         

感温包是热力膨胀阀的重要配件,其安装位置的准确性直接关系到阀门调节的及时性和精确性。不当的感温包布置极易引发如下问题：

1、安装过远：

若感温包距蒸发器出口过远,会感知不到蒸发器真实的出口温度,存在滞后性,造成供液不足或过量；

2、安装过近：

若感温包过于靠近蒸发器出口,受蒸发压力波动的影响大,会使阀门频繁启闭,调节稳定性差。

针对不当安装,可采取如下对策：

感温包宜安装在远离蒸发器出口150~200mm处,并避开弯头、接头等局部区域；

紧密贴合管壁：   感温包与蒸发管外壁要紧密接触,并采用导热膏填充空隙,保证传热及时；

严密保温处理：   在感温包外部缠绕海绵或保温棉等隔热材料,防止受到环境温度的干扰。
可见,感温包安放需因地制宜,避免就近攀比,确保其感温的灵敏性和代表性。

 

五、感温包充注介质泄漏的危害与修复措施      

         

感温包的工质介质一般为制冷系统油,起到传递蒸发温度信号的作用。一旦充注的介质发生泄漏,会引发严重后果：

1、感温失真：

介质泄漏导致感温包内压力下降,感知的温度信号失真,使膨胀阀调节失灵；

2、响应迟滞：

介质流失后,感温包与蒸发管壁的接触变差,导热不良,感温滞后明显。
针对介质泄漏故障,应及时采取如下修复措施：

关闭压缩机,拆下感温包,检查其密封性,发现破损立即更换新品；

重新灌注介质,一般要注入装配量的70%~80%,避免过量导致感温失真；

贴合管壁,缠绕保温层,做好防护处理。
值得一提的是,应定期巡查感温包外观,发现松动、破损、保温脱落等隐患要及时处理,防患于未然。

 

六、感温包充注介质迁移的危害与修复建议      

         

部分热力膨胀阀配有MOP功能,用于防止蒸发压力过低。其感温包内设有隔膜,上腔充注MOP介质,下腔接蒸发管。若上腔介质迁移至下腔,会产生如下危害：

1、MOP失控：

介质迁移致使MOP功能失效,使系统在低蒸发温度下频繁启停,能耗大增；

2、感温失真：

杂质进入下腔后,阻碍了蒸发温度的真实传递,使阀门调节失去准确性。
修复此类故障的建议措施包括：

关闭压缩机,拆下膨胀阀,倒空感温包介质,彻底清洗下腔杂质；

检查隔膜完整性,发现破损要及时更换膨胀阀总成；

重新灌注MOP介质,注意上下腔介质的隔离,避免交叉污染。
此外,在选型时应优选隔膜可靠、抗老化性能好的膨胀阀产品,从源头规避故障风险。

七、膨胀阀阀芯卡死的危害与修复对策      

         

热力膨胀阀阀芯是调节的执行机构,阀芯一旦卡死,会使调节彻底瘫痪,后果非常严重：

1、失去调控能力：

阀芯被卡住后,膨胀阀完全丧失调节功能,使系统完全失控；

2、引发二次故障：

阀芯卡死使供液中断,可能导致蒸发器结霜,压缩机排气温度超高,电机烧毁等一系列问题。
  3、针对阀芯卡死故障,修复对策如下：    

关闭压缩机,拆下膨胀阀,仔细检查阀芯表面,清理污垢,修复磨损；

更换阀帽O型圈,涂抹润滑脂,保证阀芯灵活转动；

调整蜗杆弹簧力度,避免阀芯咬死。
同时,在日常维护中应定期手动开关阀门,保持其灵活性,延长其使用寿命。

 

八、选型失当与调试不当的危害和改进建议      

         

除上述故障外,还有两类人为因素容易被忽视,即选型失当和调试走偏,均会对系统运行产生显著影响。
  选用的膨胀阀容量过小会导致：    

1、供液不足：   容量偏小致使供液量无法满足系统所需,造成蒸发温度过低,压缩机吸气过热；

2、节流损失大：   通流能力不足迫使膨胀阀全开工况,产生较大节流损失,恶化系统效率。
  3、改进建议   ：应综合考虑蒸发器容量、管路阻力、操作工况等因素,并预留20%左右裕量,以免因选小而限制系统性能发挥。

过热度调整不当会引起：    

1、过热度过小：   调得过小会使蒸发器出现回液,危及压缩机安全；

2、过热度过大：   调得过高会使压缩机吸气过热,排气温度过高,能耗增加。

3、改进建议：   应根据压缩机允许的吸气过热度范围,结合蒸发温度、环境温度等工况,将过热度调整至最佳区间,一般建议控制在5~8K。

 

九、感温包准确性差的危害与改进措施      

         

感温包作为反馈元件,其测温精度直接决定了膨胀阀的调节品质,若不准确会导致如下问题：

1、高估实际过热度：   使阀门开度偏小,供液不足,系统性能下降；

2、低估实际过热度：   致使阀门开度偏大,供液过剩,压缩机有液击风险。

3、改进措施：   应选用高灵敏度的感温包,其时间常数应小于蒸发器的平均通过时间；感温包与管壁接触要紧密,传热要充分；感温包测温范围要与蒸发温度匹配,并经过标定校准,确保感温准确可靠。只有准确监测蒸发出口温度,才能实现阀门开度与系统负荷的最优匹配。

参考文献：
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[2] 陈国定.制冷原理与设备[M].北京:机械工业出版社,2013.
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