制冷剂过冷对机房空调运行的影响及解决方案.docx

1、1. 概述：正常情况下，空调随着冷凝压力下降，制冷量是上升的。但在冬季运行情况下的机房空调，这种制冷量并没有上升，反而是下降的，有时还会出现大量的低压故障，造成压缩机停机，机房温度过高，威胁通讯设备安全，这种现象尤其以ISOVEL、法亚等机房空调为代表。检查发现，上述问题的产生，和膨胀阀工作状况有关；换句话说，冷量下降和低压故障是膨胀阀工作异常所至，而不是因为氟利昂少、干燥过滤器堵塞、滤网、风机、皮带等引起的。2. 膨胀阀工作原理：膨胀阀是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。专用空调采用外平衡式膨胀阀， 结构如图一所示： 膨胀阀由感应机构、 执行机构、调整机构和阀体组

2、成。 感应机构中充注氟利昂工质， 感温包设置在蒸发器出口处。由于过热度的影响，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力 Pb，如图一，该压力将通过膜片传给顶杆。在压力腔上部的膜片仅有 Pb 存在，膜片的下方有调整弹簧的弹簧力 Pt 和蒸发压力 P0，三者处于平衡时有 Pb=Pt+Po,当PbPt+Po 时，表示蒸发器热负荷偏大，出口过热度偏高，通过膜片向顶杆传递这一压力信号，使阀芯下移，膨胀阀开启变大，制冷剂流量按比例增加。反之，膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小。3. 过冷度：制冷剂冷凝为液体，继续进行冷却，即过冷，

3、液体实际温度和饱和温度的差值叫过冷度。一般来说，一定数值的过冷，是必要的，也是有益的，可以防止制冷剂在膨胀阀前的管路中汽化使流经膨胀阀的制冷剂质量流量减少， 阻止膨胀阀容量的降低，增大制冷量。但是如果过冷太大，会干扰膨胀阀的工作状况，严重时导致膨胀阀工作失效。R22 建议采用的过冷度见表：4. 膨胀阀失效原因分析：如果我们忽略膨胀阀体温度的影响， 膨胀阀的开启度只取决于感温包内气体的压力，感温包温度发生变化，感温压力才会变化，膨胀阀开启度也发生变化。但在实际情况下，膨胀阀体压力膜片上部也相当于一个感温包（如图 2），它感受的是阀体的温度，也就是制冷剂液体的温度。这样一来，感温气体压力，取决于膨

4、胀阀膜片上部和感温包两边共同的压力，如果制冷剂温度发生变化，那么感温气体压力也会发生变化，这种压力变化就会干扰膨胀阀的正常工作。如果制冷剂温度较高，膨胀阀膜片上部压力会增大，相应开启度也变大，这就是夏天空调蒸发压力会上升的原因。在冬季，制冷剂过冷度较大，即制冷剂温度较低，阀体温度也会降低，左边感温包的压力就会下降，受其影响，膨胀阀开启变小，流经膨胀阀的制冷剂流量下降，送入蒸发器的制冷剂减少，导致蒸发压力降低，制冷量下降；当这个过冷度太大（室内温度 25 度，进入膨胀阀的液体温度不宜低于 10 度），就会产生严重点的干扰信号，导致膨胀阀过度关闭，低压明显偏低；如果低压压力低于空调机组告警值时，就

5、会产生低压告警，导致空调停机。下面是杭州市电信分公司景芳软交换机房一台HIROSS40UA机房空调在冬季运行时， 通过调节室外机风速方法获得不同的冷凝压力，下面是不同冷凝压力下测得的蒸发压力数据：从表中可以看出，随着冷凝温度的逐步下降，蒸发压力也开始下降，冷凝压力在17.013.5kg/cm2 期间，蒸发压力下降较为缓慢；当冷凝器排热过度，冷凝压力进一步下降时， 蒸发压力下降的趋势开始增大， 当高压压力低于 11.5kg/cm2 时，空调蒸发压力明显偏低， 最低达到 2.4kg/cm2， 不久空调出现低压报警 （HIROSS空调低压开关设置为 2.6kg/cm2 报警）。而在北方地区，过冷现象

6、对膨胀阀的工作干扰尤其明显，由于气温过低，冷凝器冷凝过度， 制冷剂过冷度太大， 直接使膨胀阀膜片上部的气体冷凝出现成为液体，膨胀阀无法打开，空调完全失去工作能力。故障分析结论：综上所诉，冬季空调产生低压故障的原因是制冷剂液体过冷，干扰了膨胀阀的开启度，从而导致膨胀阀工作异常。5. 解决方案：我们根据下面两点思路制定了解决方案：1）让膨胀阀不受过冷度影响。2）防止过冷度过大。5.1. 电子膨胀阀吸气过热度控制从膨胀阀角度出发，不采用热力膨胀阀，采用电子膨胀阀。由于电子膨胀阀根据微电脑的指令，调节阀的开启度，不受阀体温度的影响，可以较好地解决这一问题。吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器、控制器组成，工作时，压力传感器 P 将蒸发器出口压力、温度传感器 T 将压缩机吸气过热度传给控制器， 控制器将信号处理后， 随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需要的位置。以保持蒸发器需要的供液量。电子膨胀阀吸气过热度控制制冷系统原理图如图三所示：图 3 电子膨胀阀吸气过热度控制制冷系统原理图5.2. 压力调节阀和旁通调节阀稳定冷凝压力。在我国北方地区，由于冬季寒冷，最低温