制冷系統(tǒng)中制冷劑出現(xiàn)的問題及補(bǔ)救措施

制冷壓縮機(jī)發(fā)生故障的一個(gè)主要原因是由于過量的液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)曲軸箱引起的。由于不正確的液態(tài)制冷劑控制經(jīng)常會引起壓縮機(jī)內(nèi)部潤滑油的流失，因而大多數(shù)工程人員會將這類壓縮機(jī)故障診斷為潤滑故障。

當(dāng)制冷劑充注量增加時(shí)，會增加壓縮機(jī)潛在的危險(xiǎn)，造成破壞的原因一般可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

　　（1）制冷劑充注量過多。

　?。?）蒸發(fā)器結(jié)霜。

　?。?）蒸發(fā)器過濾器臟堵。

　?。?）蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)電機(jī)失靈。

　?。?）毛細(xì)管選型不正確。

　?。?）膨脹閥選型或調(diào)節(jié)不正確。

　?。?）制冷劑遷移。

制冷劑同冷凍油之間的關(guān)系

為了正確地分析制冷系統(tǒng)故障的原因，以及確定系統(tǒng)是否得到了必要的保護(hù)，認(rèn)識制冷劑同冷凍油的關(guān)系是非常必要的。

　　在一個(gè)密封系統(tǒng)中,制冷劑和冷凍油的混合物基本特性之一是制冷劑會被冷凍油吸引，即使在沒有壓差的情況下，制冷劑也有可能蒸發(fā)、遷移，通過系統(tǒng)進(jìn)入壓縮機(jī)的曲軸箱。當(dāng)制冷劑到達(dá)曲軸箱時(shí)，制冷劑將冷凝為液體，這種遷移現(xiàn)象將一直持續(xù)到曲軸箱內(nèi)冷凍油和制冷劑混合物達(dá)到飽和狀態(tài)。發(fā)生遷移的制冷劑量取決于壓力和溫度，當(dāng)壓力增加，制冷劑遷移數(shù)量相應(yīng)增加，在正常的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到飽和壓力和溫度時(shí)，制冷劑的遷移量將達(dá)到大。

在開機(jī)時(shí)，曲軸箱常會發(fā)生飽和的制冷劑和冷凍油混合物壓力突然下降的現(xiàn)象，這時(shí)，冷凍油飽和所需的液態(tài)制冷劑的數(shù)量就大大減少了，多余的液態(tài)制冷劑將形成閃發(fā)蒸汽，引起制冷劑、冷凍油混合物的劇烈沸騰。這就是在壓縮機(jī)開機(jī)時(shí)經(jīng)常可以看到的泡沫現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會使冷凍油在很短的時(shí)間內(nèi)全部流出曲軸箱。

液態(tài)制冷劑常出現(xiàn)的問題

液態(tài)制冷劑遷移

　　制冷劑遷移是指當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)液態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)的積累。只要壓縮機(jī)內(nèi)溫度比蒸發(fā)器內(nèi)的溫度低，壓縮機(jī)和蒸發(fā)器之間的壓差將驅(qū)使制冷劑向更冷的地方遷移。在寒冷的冬天，這種現(xiàn)象容易發(fā)生。但是，對于空調(diào)、熱泵裝置，當(dāng)冷凝機(jī)組距離壓縮機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，即使溫度較高，遷移現(xiàn)象也可能發(fā)生。

　　當(dāng)系統(tǒng)一旦停機(jī)，如果在數(shù)小時(shí)內(nèi)不開機(jī)的話，即使沒有壓差，由于曲軸箱內(nèi)冷凍油對制冷劑的吸引，遷移現(xiàn)象也可能發(fā)生。

　　如果過量的液態(tài)制冷劑遷移進(jìn)入壓縮機(jī)的曲軸箱，在壓縮機(jī)啟動時(shí)將會發(fā)生嚴(yán)重的液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致壓縮機(jī)的各種故障，諸如閥片破裂，活塞損壞，軸承失靈和軸承沖蝕（制冷劑把冷凍油從軸承處沖掉）。

液態(tài)制冷劑溢流

　　當(dāng)膨脹閥動作失靈，或者蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)失靈或被空氣過濾器遮擋，液態(tài)制冷劑將在蒸發(fā)器內(nèi)溢流，以液體而非蒸汽的形式通過吸氣管進(jìn)入壓縮機(jī)。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由于液體溢流稀釋了冷凍油而造成壓縮機(jī)運(yùn)動件的磨損，油壓降低導(dǎo)致油壓安全裝置動作，從而使曲軸箱失油。在這種情況下如果停機(jī)，會迅速發(fā)生制冷劑遷移現(xiàn)象，從而導(dǎo)致在再次啟動時(shí)液擊。

液擊

　　發(fā)生液擊時(shí)可以聽到壓縮機(jī)內(nèi)部發(fā)出金屬的撞擊聲，同時(shí)可能伴有壓縮機(jī)的劇烈振動。液擊會導(dǎo)致閥的破裂，壓縮機(jī)頭墊圈的損壞，連接桿的斷裂，機(jī)軸的斷裂以及其他類型的壓縮機(jī)的損壞。當(dāng)液態(tài)制冷劑遷移進(jìn)入曲軸箱，再開機(jī)時(shí)將會發(fā)生液擊現(xiàn)象。在有些機(jī)組中，由于管道結(jié)構(gòu)或部件位置的關(guān)系，在機(jī)組停機(jī)期間液態(tài)制冷劑將在吸氣管或者蒸發(fā)器內(nèi)積聚，在開機(jī)時(shí)就會以純液體的形式并以特別高的速度進(jìn)入壓縮機(jī)。液擊的速度和慣性足以破壞任何內(nèi)置壓縮機(jī)防液擊裝置的保護(hù)措施。

油壓安全控制裝置動作

　　在一套低溫機(jī)組中，當(dāng)經(jīng)過除霜期之后，由于液態(tài)制冷劑溢流常會導(dǎo)致油壓安全控制裝置動作。許多系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都允許在除霜期間制冷劑在蒸發(fā)器和吸氣管中冷凝，然后在開機(jī)時(shí)這些制冷劑流入壓縮機(jī)曲軸箱引起油壓降低，導(dǎo)致油壓安全裝置動作。

　　偶爾一兩次油壓安全控制裝置動作不會對壓縮機(jī)造成嚴(yán)重的影響，但是反復(fù)多次在沒有好的潤滑條件下將會導(dǎo)致壓縮機(jī)故障。油壓安全控制裝置常被操作人員認(rèn)為是小故障，殊不知這是一種警告，說明壓縮機(jī)已經(jīng)在沒有潤滑的條件下運(yùn)行兩分鐘以上了，需要及時(shí)地實(shí)施補(bǔ)救措施。

推薦的補(bǔ)救措施

制冷系統(tǒng)的制冷劑充注量越多，其發(fā)生故障的幾率就越大。只有壓縮機(jī)和系統(tǒng)的其他主要部件連接在一起進(jìn)行系統(tǒng)測試，才能確定同時(shí)又是安全的制冷劑充注量。壓縮機(jī)生產(chǎn)商能夠確定不對壓縮機(jī)工作零件造成傷害的液態(tài)制冷劑充注量，但無法確定在大多數(shù)情況下制冷系統(tǒng)總體充注量中實(shí)際有多少是在壓縮機(jī)里。壓縮機(jī)能夠承受的液態(tài)制冷劑充注量取決于它的設(shè)計(jì)、內(nèi)容積和冷凍油的充注量。當(dāng)液體遷移，溢流或者液擊發(fā)生時(shí)，必須采取必要的補(bǔ)救措施，補(bǔ)救措施類型取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和故障的類型。

減少制冷劑充注量

保護(hù)壓縮機(jī)免受液態(tài)制冷劑引起的故障好的方法是把制冷劑充注量限制在壓縮機(jī)允許范圍之內(nèi)。若不可能做到這一點(diǎn)，則應(yīng)盡可能減少充注量。在滿足流速的條件下，冷凝器、蒸發(fā)器和連接管道中盡可能使用管徑小的管子，儲液器也盡可能選小。充注量小化之后要求有正確的操作，要對視鏡中因液體管徑太細(xì)和頭壓太低產(chǎn)生的氣泡引起警覺，這會導(dǎo)致嚴(yán)重的充注過量。

抽空循環(huán)

　　積極、可靠的控制液態(tài)制冷劑的方法就是抽空循環(huán)。尤其是當(dāng)系統(tǒng)充注量較大時(shí)，通過關(guān)閉液管的電磁閥，制冷劑可以被泵入冷凝器和儲液器，壓縮機(jī)在低壓安全控制裝置的控制下運(yùn)行，因而制冷劑在壓縮機(jī)不運(yùn)行的時(shí)候和壓縮機(jī)隔離，避免了制冷劑向壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)遷移。在停機(jī)階段建議采用連續(xù)抽空循環(huán)以防止電磁閥泄露。如果是一次抽空循環(huán)，或稱之為非再循環(huán)型控制方式，當(dāng)長期停機(jī)時(shí)會有過多的制冷劑泄漏量損傷壓縮機(jī)。盡管連續(xù)抽空循環(huán)是防止遷移的好辦法，但不能保護(hù)壓縮機(jī)免受制冷劑溢流造成的不良影響。

曲軸箱加熱器

　　在某些系統(tǒng)、操作環(huán)境、成本或者顧客的喜好都有可能使抽空循環(huán)無法實(shí)現(xiàn)，此時(shí)曲軸箱加熱器可延緩遷移的發(fā)生。

　　曲軸箱加熱器的功能是保持曲軸箱內(nèi)冷凍油的溫度高于系統(tǒng)中溫度低部分的溫度。然而為了防止過熱和冷凍油結(jié)碳必須限制曲軸箱加熱器的加熱功率。當(dāng)環(huán)境溫度接近-18℃，或者當(dāng)吸氣管暴露在外，曲軸箱加熱器的作用將被部分抵消，遷移現(xiàn)象仍有可能發(fā)生。

　　曲軸箱加熱器在使用中一般是連續(xù)加熱的，因?yàn)橐坏┲评鋭┻M(jìn)入曲軸箱，在冷凍油中冷凝，要讓它再次回到吸氣管需要長達(dá)數(shù)小時(shí)的時(shí)間。當(dāng)情況不是特別嚴(yán)重時(shí)，曲軸箱加熱器用于防止遷移是十分有效的，但是曲軸箱加熱器不能夠保護(hù)液體回流對壓縮機(jī)造成的傷害。

吸氣管氣液分離器

　　對于易于發(fā)生液體溢流的系統(tǒng)，應(yīng)該在吸氣管上安裝氣液分離器，用來臨時(shí)存放系統(tǒng)中溢流的液態(tài)制冷劑，并且以壓縮機(jī)能夠承受的速率向壓縮機(jī)返回液體制冷劑。

　　當(dāng)熱泵從冷卻工況切換到加熱工況時(shí)有可能發(fā)生制冷劑溢流，一般情況下，吸氣管氣液分離器在所有熱泵中都是必需設(shè)備。

　　利用熱氣除霜的系統(tǒng)在除霜器的開始和結(jié)束瞬間也容易發(fā)生液體溢流。低過熱度裝置如液體冷凍機(jī)和低溫陳列柜的壓縮機(jī)，偶爾也會因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)闹评鋭┛刂茖?dǎo)致溢流。

　　在雙級壓縮機(jī)中吸氣直接返回低級氣缸，并不通過電機(jī)室，應(yīng)該使用氣液分離器保護(hù)壓縮機(jī)閥免受液擊的傷害。

由于不同制冷系統(tǒng)總體充注量要求不同，以及制冷劑控制方法各不相同，是否需要?dú)庖悍蛛x器以及需要多大尺寸的氣液分離器在很大程度上取決于具體系統(tǒng)的要求。如果沒有精確地測試液體回流的數(shù)量，一種保守的設(shè)計(jì)方法是按照系統(tǒng)總體充注量的50%確定氣液分離器的容量。

油分離器

油分離器不能解決由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原因造成的回油故障，也不能解決液態(tài)制冷劑控制故障。然而，當(dāng)系統(tǒng)控制故障不能用其他方法解決時(shí)，油分離器有助于減少在系統(tǒng)中循環(huán)的油量，可以幫助系統(tǒng)渡過一段危險(xiǎn)期，直到系統(tǒng)控制裝置重新恢復(fù)正常。例如：在超低溫裝置或者滿液蒸發(fā)器中，回油可能受到除霜的影響，在這種情況下油分離器可以有助于在系統(tǒng)除霜期間維持壓縮機(jī)中冷凍油的數(shù)量。