制冷自控元件演示

1二、制冷装置自动化元件船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]一、热力膨胀阀二、压力继电器三、温度继电器四、压差继电器五、电磁阀六、蒸发压力调节阀七、冷却水量调节阀2船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]1、热力膨胀阀(TXV)[ThermostaticExpansionValve]制冷装置节流[Throttle]元件形式毛细管[CapillaryTube]手动膨胀阀自动膨胀阀定压膨胀阀热力膨胀阀电子膨胀阀制冷装置节流元件作用节流降压根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量3船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]忽略重力和顶杆摩擦力，则sspAFpp/'01p1p0psp0(t’0)p0(t1)p0p0将和引到膜片上下，其作用力之差反映出口过热度，与弹簧力Fs平衡，决定阀的开度1p1p0'p■外平衡式热力膨胀阀原理通过过热度控制流量调节弹簧张力Fs，可调节过热度Δtr反映过热度Δtr过热段p1,t1对应负荷变化过热度变化开度变化流量变化过热度基本恢复4■内平衡式热力膨胀阀的工作原理p1p0psE(p0,t0)A(p0,t0)F(p0,t1)船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]ps=Fs/A在流动阻力较小时，'00pp'01tttr可大致反映'0101/ppppAFs'00tt5p1p0psE(p0,t0)A(p0,t0)F(p0,t1)●膜片上下压力差大致反映Δt。过热度Δt与弹簧张力Fs的平衡确定阀的开度●改变弹簧张力Fs可改变阀控制的过热度Δtrps=Fs/AΔtr↑开度增大，Δtr↓开度减小通过把Δtr信号转换成p1-p0’或p₁-p0信号，控制阀的开度，调节流量，实现过热度控制6船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]p过热度增大，(p1-p0)↑,膜片下移，阀开大，增加供液量。过热度减小，(p1-p0)↓,膜片上移，阀关小，减少供液量。p1psp0t0t1－12－5ttp1psp0p0膨胀阀工作过程保持过热度变化不大注意：ⓐ调节反应滞后ⓑ过热度有静差。7船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]当t0一定时，调整弹簧预紧力可以改变热力膨胀阀关闭过热度，膨胀阀关闭过热度的调整范围为2-8oC。关闭(静止)过热度[StaticSuperheat]：使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度。额定过热度[OperatingSuperheat]：膨胀阀额定开度所对应的过热度。术语工作过热度：阀处于某一开度时的过热度过热度变化量：膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变化值。8船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant].内平衡式热力膨胀阀膜片式9船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant].内平衡式热力膨胀阀波纹管式10船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]11船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]12船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]13船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]14船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]延长阀芯和阀座的寿命外平衡式热力膨胀阀15船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]16船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]17船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]选用外平衡式膨胀阀的主要依据◆压降△p0所对应的制冷剂饱和温度降超过1oC(R22)或2oC(R12)选用外平衡式膨胀阀。蒸发温度低时同样压降导致的制冷剂饱和温度降低值较大，所以同样大小的蒸发器用于高温库时可选用内平衡式膨胀阀，而用于低温库时可能需选用外平衡式膨胀阀。18船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]■热力膨胀阀的容量和选配热力膨胀阀的容量：阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。002qpCAqGQ焓值增加量，kJ/kg压差，Pa入口密度，kg/m3流通截面积，m2流量系数制冷剂流量，kg/s19船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]感温包[Bulb]充剂的性质和压力不同，所以每只膨胀阀只适用于既定的制冷剂。阀前后压力差蒸发温度阀前液体过冷度002qpCAqGQ阀的型号(A)节流元件的形式(C)制冷剂性质和工况条件(∆p、ρ、q0)20船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]膨胀阀的名义容量：我国JB3548-83规定热力膨胀阀的名义工况0.69MPa38oC40oC5oCR220.41MPa38oC40oC5oCR12通过阀的压降进口温度冷凝温度tk蒸发温度t0制冷剂在名义工况下的容量。名义工况：t0=5oC，tk=32oC，过冷度4oCTEX12-4.5名义容量“冷吨”阀体型号大小(2、5、12…)X-R22、F-R12、N-R134a…外平衡式(无E为内平衡式)热力膨胀阀21船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配[Match]容量过小，则膨胀阀供液不足，蒸发器的能力不能充分发挥，蒸发压力降低，制冷量减小，吸气过热度加大。容量过大，则阀工作时开度过小，不仅冲蚀严重，而且阀的工作不稳定。膨胀阀工作时的常用开度以不小于额定开度的一半为宜，因此其容量应比蒸发器的制冷量稍大，但最大不超过蒸发器的二倍。22船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]■膨胀阀选型步骤(1)适用的制冷剂种类、蒸发温度范围。(2)根据蒸发器选定容量大小，确定使用内平衡式或外平衡式。(3)考虑安装条件。考虑毛细管[CapillaryTube]长度，进出接口形式(直角式、直通式,螺纹、法兰、焊接)。(4)选择阀的容量，若蒸发器制冷量变化范围大，可使用两只膨胀阀（大小可不同）并联[Parallel]或切换[Switchover]使用。23船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]4.热力膨胀阀的温包充注[BulbCharge](1)部分充液式温包温包内充注一部分低沸点液体，工作时使自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系。充注的介质可以和制冷工质相同(同工质充注)也可以不同(异工质充注)。根据充注量多少，又分为非限压式和限压式。24船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]①非限压式温包温包的充液量约占温包容积的70%~80%，在各种温度范围内温包皆保存有自由液面。可采用同工质充注或异工质充注。t0pp0+ps异工质充注p’1t同工质充注p1't't同工质充注：静止过热度随蒸发温度下降而增大。异工质充注：静止过热度在较大蒸发温度范围内基本不变。25船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]非限压式温包的缺点：a.停机时阀不能关闭，膨胀阀只起调节流量作用，不能兼作截止阀使用，需要在其前面加装电磁阀起截止作用。b.开机时温包不会立即变冷，阀开度过大，回气过热度变小。压缩机启动后压力降低缓慢，长时间在高吸气压力下工作，电机容易过载。c.温包充液量较多，热惯性大，反应滞后较大。d.若温包暴露在高温处，会使热力头中的压力过高。26船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]②限压式温包温包充注量较少，温包内液体可全部气化。在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式的过热度控制特性。当温包感受的温度超过充注量所确定的温度tmop时，液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力—温度曲线变得平坦，所以可限制蒸发器的最大工作压力，这种阀称为MOP(MaximumOperatingPressure)阀。27船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]a.停机时，阀可关闭严密。b.起动时，阀开启较小或较晚，可防止压缩机过载。c.高温时，能保护阀头内的元件不受高压。d.热惯性较小，灵敏度高。e.使用时，温包温度在热力头组件中应最低,以避免出现充剂的迁移。注意使用范围28船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](2)气体吸附式温包温包内充入固体吸附剂和能被吸附的气体。温度降低时，吸附能力强，压力降低；温度升高时，吸附能力弱，压力升高。a.不存在介质液面迁移问题；b.不受阀和毛细管是否低温的影响；c.具有限制最高压力功能；d.温度不同，关闭过热度不同，蒸发温度适用范围分档。29船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]■热力膨胀阀的安装和维护(1)膨胀阀尽量靠近蒸发器安装。二者间不装阻力大的附件；如二者间距离远，管路应加粗且冷库外管路包隔热材料；注意确认阀进、出口，直立安装。(2)使用限压式温包时，注意防止充剂迁移。阀和毛细管所处环境温度应比温包感受温度高，毛细管不要接触低温管路。与温包相接处的毛细管应向上，以免液体从温包中流出。(3)温包安装在水平管路侧上方。30船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]集油弯外平衡管毛细管膨胀阀蒸发器背压阀蒸发器回热器蒸发器温包mm21mm21过热积油温包31船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant](4)保证温包正确反映蒸发器出口管内温度。清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。温包与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面包以隔热材料。(5)外平衡式热力膨胀阀，平衡管连接点应设在温包之后，以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处漏入平衡管影响温包感受的过热度。32船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]33船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]■热力膨胀阀的调试蒸发器出口过热度太大，制冷量降低；太小产生液击，蒸发器进口段可能不结霜。调节膨胀阀使蒸发器出口工作过热度3~6oC为宜，装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。调试原则：蒸发器出口过热度适当，使蒸发器内有足够的冷剂蒸发，又防止压缩机液击。34船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]有回热器：吸气管发凉、结露无回热器：吸气管发凉、冰凉粘手、均匀结薄霜低温库：蒸发器表面全面结均匀薄霜高温库蒸发器：均匀结露如何判断蒸发器出口过热度大小(1)蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发压力所对应饱和温度之差为出口过热度。(2)如只在压缩机吸口装有温度表和压力表，可用吸气过热度推断蒸发器出口过热度。(3)如吸气管无温度表，按装置工况和蒸发器管壁和压缩机吸气管结露、结霜情况判断35船舶辅机第9章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]调试热力膨胀阀注意事项(1)调试前检查制冷剂是否充足；冷凝压力在合适范围；阀完好并正确安装；阀及管路没有堵塞；蒸发器结霜不太厚(冷风机通风良好)。(2)调试应在装置运转且工况稳定时进行。(3)每次调整关闭过热度增减一般不超过0.5oC，一般调节螺杆每转一圈过热度变化为